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eilchenüberwachungsvorrichtung Priorität: Io.Mai 1972; V.St.A.; Nr.
252,323 Die Erfindung betrifft eine Teilchenüberwachung#vor richtung zur Wahrnehmung
von Teilchen in einem strömenden Fluid.
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Zum Wahrnehmen von Teilchen in strömenden Fluiden wer den Teilchenüberwachungsvorrichtungen
verwendet, die mit sichtbaren, hörbaren oder elektronischen Beiwerten arbeitens
Die Schläuche oder Rohre von Staubsaugern sind zum Beispiel mit Auffangvorrichtungen
für Teilchen oder Schmutz versehen, dji'eals Absetzk#ern wirken und die verhältnismäßig
schweren Teilchen aufnehmen, die in dem #uftstrom mitgerissen werden.
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Ein Beispiel einer solchen Auffangvorrichtung eines Staubsaugers
geht
aus der US Patentschrift 3 267 650 hervor. Einige Schläuche oder Rohre von Staubsaugern
sind auch mit Absetzkammern zur Beobachtung und Abscheidung schwerer Objekte aus
einem bewegten I#uftstrom versehen. Ein Beispiel für diesen Aufbau ist in der US
Patentschrift 944 779 gezeigt. Die Yerwendung eines durchsichtigen Fensters oder
einer anderen visuellen Anzeigeeinrichtung zum Überwachen der in einem bewegten
luftstrom enthaltenen Teilchenmenge hat sich als unwirksam erwiesen, da der Werkstoff
des Fensters, Glas oder ein sonstiger transparenter Stoff undurchsichtig wird. Zur
Überwindung der Mängel visueller Üb erwachungs systeme ist eine kleine, kreisförmige,
steife Membran verwendet worden, die als Anzeige für Staub oder-Schmutz im Iiuftstrom
einige hörbare Töne von sich gibt. Ein Beispiel dieser Konstruktion geht aus der
US Patentschrift 1 633 598 hervor.
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Versuche haben gezeigt, daß die Teilchenüberwachungs Vorrichtung
gemäß US Patent 1 633 598 mit einer Resonanzfrequenz arbeitet, die erheblich höher
liegt als die höchste vom gut gemäß Menschen/wahrnehmbare Hörfre#uenz0 Die Vorrichtung/der
genannten US Patentschrift hat ihre Spitze bei 8 k Hs, eine verhältnismäßig geringe
Tonabgabe und funktioniert nicht in langes sam bewegter luft, da sie kein hörbares
Abgabesignal erzeugt.
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Die Membran dieser Vorrichtung sammelt ziemlich schnell Schnutzteilchen
an der Aufpralloberfläche an. Das Ansammeln von Teilchen an der Innenfläche der
Membran dämpft die Tonabgabe. Zur wirksamen Überwachung der Teilchen muß die Membran
dieser Vorrichtung herausgenommen und gesäubert werden, da sie keine selbstreinigenden
Eigenschaften hat.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Teilchenüberwachungsvorrichtung
zu schaffen, bei der die genannten und weitere Nachteile bestmöglich vermieden sind.
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Die Erfindung betrifft eine aktive Überwachungs- oder Fühlvo'rrichtung,
die Auskünfte oder Informationen liefert, welche in einem unmittelbaren und zuverlässigen
Verhältnis zu der Menge der in einem Fluid, beispielsweise in luft bewegten Teilchen
steht In dieser Vorrichtung ist eine Teilchenfühleinrichtung unter einem Winkel
zur längsachse der die Teilchen tragenden Fluidströmung angeordnet. Die PüBleinrichtung
hat einen inaktiven äußeren Randbereich und einen aktiven flexiblen und verformbaren
Blatt- oder Folienbereich. Diese Folie oder das Blatt reagiert empfindlich auf verhaltnismäßig
kleine Teilchen und verhältnismäßig kleine Teilchenmengen. Im Betrieb liegt die
Frequenz der Tonsignale, die vom Blatt oder von der Folie ausgehen äuf der Frequenz
oder in der Nähe der Frequenz, für die das menschliche Ohr am empfindsamsten ist.
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Das flexible und verformbare, aktive Blatt führt im Betrieb währende
fort- / abwechselnde oder wellenartige Bewegungen unter dem Aufprall der Teilchen
auf die Innenfläche aus. Diese Bewegungen geben der Innenfläche Selbstreinigungseigenschaften,
so daß d2s Ansammeln von Teilchen auf dem Fühlelement auf ein Minimum einZ geschrinkt
ist. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung hat die Fühleinrichtung ein flexibles
und verformbares £tives Teil, welches über dem weiten Ende eines trichterförmigèn
G#ehäuses angeordnet ist. Die im ~luftstrom mitgerissenen Teilchen treffen
auf
das aktive Teil auf und erzeugen dadurch ein Hörsignalp Ein Schutzschirm kann zusammen
mit der Fühleinrichtung verwendet sein, um eine Beschädigung des aktiven, flexiblen
Blatts zu verhindern. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist
die Fu~llleinrichtung von einer den Schall ausrichtenden und bündelnden Einrichtung
umgeben, Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist die Fühleinrichtung
in der Saugdüse eines Staubsaugers angeordnet.
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Die Erfindung wird nachfolgend mit vorteilhaften Einzelheiten anhand
schematischer Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert, Es zeigt:
Figo 1 eine Seitenansicht eines Bodenstaubsaugers mit einer Teilchenüberwachungsvorrichtung
gemäß der Erfindung; Fige 2 eine vergrößerte, teilweise im Schnitt dargestellte
Seitenansicht der Teilchenüberwachungsvorrichtung em Fig, 1; Fig, 3 eine Draufsicht
in Richtung der Pfeile 3-3 in Fig. 2 auf die Teilchenüberwachungsvorrichtung, die
dem Benutzer des Staubsaugers zugewandt ist; Fig. 4 ein anderes Ausführungsbeispiel
einer Teilchen überwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 5 eine Vorderansicht
der Teilchenüberwachungsvorrichtung gemäß Fig. 4; Fig. 6 eine Draufsicht auf ein
weiteres Ausführungsbeispiel einer-Teilchenüberwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6; Fig. 8 einen vergrößerten Schnitt
der gemäß Fig. 6 und
7 verwendeten Teilchenfühleinrichtung; Fig.
9 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Teilchenfühleinrichtung zur Verwendung in
der Überwachungsvorrichtung gemäß Figo 6 und 7; Fig. 10 einen vergrößerten Schnitt
längs der Linie 10-10 in Figo 9; Fig 11 einen Schnitt ähnlich Figo 10 durch ein
abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Fühleinrichtung; Figo 12 einen Teilschnitt
durch eine andere abgewandelte Teilchenfühleinrichtung, die an einem Teil des Gehäuses
der Überwachungsvorrichtung angebracht ist; Figo 13 einen teilweisen Grundriß eines
abgewandelten flexiblen aktiven Teils der Fühleinrichtung; Fig. 14 einen vergrößerten
Schnitt längs der Linie 14-14 in Figo 13; Fige 15 einen längsschnitt durch ein weiteres
Ausfühflrngsbeispiel der Erfindung; Fig. 16 einen Schnitt längs der Linie 16-16
in Fige 15; Fig. 17 einen vergrößerten Schnitt zur Darstellung. der Befestigung
der zum Bündeln dienenden Hülse am Gehäuse; Fig. 18 einen längsschnitt durch ein
weiteres Ausführungsbeispiel einer Teilchenüberwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 19 einen Schnitt längs der linie 19-19 in Fig, 18; Figo 20 einen vergrößerten
Schnitt zur Darstellung der Anbringung der Teilchenfühleinrichtung am Gehäuse; Fig.
21 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Teilchenüberwachungsvorrichtung
gemäß der Erfindung;
Fig. 22 einen Schnitt längs der Linie 22-22
in Pig. 21; Fig. 23 eine Draufsicht auf eine Saugdüse für einen mit einer Teilehenfühleinrichtung
gemäß der Erfindung ausgerüsteten Staubsauger; Fig. 24 einen vergrößerten Schnitt
längs der Linie 24-24 in Fig. 23o In Figo 1 ist ein insgesamt mit 10 bezeichneter
Staub sauger gezeigt, der von eimer Bedienungspetson 11, beispiels weise einer#
Hausfrar zum Reinigen eines Fußbodens oder Teppichs 12 verwendet Wird, Der Staubsauger
10 umfaßt eine Saugmaschine 13 mit einem Motor, einer Saugpumpe und einem in einem
Gehäuse eingeschlossenen Staubbeutel. An der MLaschine 13 ist ein länglicher, flexibler
Schlauch 14 befestigt, der normalerweise mit einem länglichen, steifen Rohr 16 verbunden
wird, welches eine Querdüse oder einen Saugkopf 17 tragt, Das obere Ende des Rohrs
16 ist an das äußere Ende des Schlauchs 14 über eine insgesamt mit 18 bezeichnete
Teilchenüberwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung verbunden. Die Teilchenübezviachungsvorrichtung
dient zur Wahrnehmung von Teilchen in der durch die Vorrichtung bewegten luft, um
der Bedienungsperson Auskunft über die Menge der im luftstrom enthaltenen Teilchen
zu geben. Diese Auskunft steht in direktem und zuverlässigem Verhältnis zur Wirksamkeit
des Reinigungsvorganges. Die Bedienungsperson kann nämlich erkennen, ob ein Bereich
sauber oder ob weiteres Reinigen nötig ist. Die Überwachungsvorrichtung 18 kann
auch an anderen Arten von Staubsaugern ebenso wie in anderen Systemen verwendet
werden, in denen Fluide zum Transport von Teilchen dienen. Das
die
Teilchen mitnehmende Fluid kann entweder ein Gas oder eine Flüssigkeit sein, Wie
Figo 2 zeigt, hat die Teilchenüberwachungsvorrichtung 18 ein Einlaßrohr 19 mit einem
geraden Kanal 210 In bezug auf das Einlaßrohr 19 versetzt ist ein Auslaßr#hr 22
mit einem geraden Kanal 23 angeordnet, Die Rohre 19 und 22 sind durch eine insgesamt
mit 24 bezeichnete Verbindungseinrichtung oder ein Gehäuse miteinander verbunden,
welches eine erweiterte, kegelförmige Expansionskammer 26 umfaßt, die mit beiden
Kanälen 21 und 23 in Verbindung steht. Die Querschnittsfläche der Kammer 26 ist
erheblich größer als die Querschnittsfläche einer Einlaßöffrnmg 28 in die Kammer.
Die Enden der Rohre 19 und 22 sind so bemessen, daß sie teleskopartig auf den Schlauch
14 und das Rohr 16 passen, so daß die Überwachungsvorrichtung 18 an bereits bestehenden
Staubsaugern verwendet und zum Lagerns Reinigen oder Reparieren abgenommen werden
kann. Die Verbindungseinrichtung 24 umfaßt ein trichterartiges Gehäuse 27 mit einem
engen Einlaßende, welches mit dem Ende des Rohrs 19 so vereinigt ist, daß die Einlaßöffnung
28 in die Kammer 26 mit dem Kanal 21 axial ausgerichtet ist. Das gegenüberliegende
Ende des trichterartigen Gehäuses 27 hat ein weites offenes Ende 29.
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Vorzugsweise hat das weite offene Ende 29 einen etwa dreimal so großen
Durchmesser wie die enge Einlaßöffnung 28. Am weiten Ende des trichterartigen Gehäuses
27 ist ein Zylinder bzw.
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eine Hülse 31 befestigt, die nach oben und außen ragt Die Achse des
Zylinders 31 schließt einen Winkel zwischen 200 und 300 mit der horizontalen Achse
des Gehäuses 27 ein. Der Raum
zwischen dem Ende des Gehäuses 27
und der Hülse 21 ist durch eine kreisförmige Verlängerung 32 geschlossen, so daß
der Raum zwischen dem trichterartigen Gehäuse 27 und der Hülse 31 einen Teil der
Kammer 26 bildet.
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Der Durchmesser der Hülse 31 ist etwas größer als der des offenen
Endes des trichterartigen Gehäuses 27, so daß die Hülse 31 über eine kleine Stufe
oder eine ringförmige Schulter 33 mit dem Gehäuse 27 und der Verlängerung 32 vereinigt
ist.
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Über den Boden der Hülse 31 und in Eingriff mit der Schulter 33 erstreckt
s>h ein flexibler, kreisförmiger Deckel oder eine Membran 34, die von einem geschlossenen
Spannring 35 in Eingriff mit der Hülse 31 gehalten ist. Die Membran kann aber auch
von einem anderen mechanischen Bauteil, beispielsweise einer großen Unterlegscheibe
oder einer Klammer an der Hülse 31 gehalten sein. Nur der Umfangsrand der Membran
ist in Eingriff mit der Ringschulter 33 gehalten, so daß der Rest der Membran frei
vibrieren und Töne, ein Geräusch oder Schall erzeugen kann0 Die Mitte der Membran
34 fluchtet mit der axialen Mit teil auch linie des Einlaßkanals 21. Die Mitte der
Membran 34 kann/unterhalb der Mittellinie des Einlaßkanals 21 liegen, so daß der
durchschnittliche Auf treffpunkt der Teilchen etwa in der geometrischen Mitte der
Membran liegt.
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Die Membran 34 kann ein verhältnismäßig dünnes einfaches Blatt einer
Kunststoffolie, beispielsweise einer Terephth#lsä.ure-Du Pont) tithy lenglycol -Pol.yes
tc r-Folie ("Mylär" der Firma /in einer Dicke von 0,0508 mm (2 mil) sein. Es können
auch andere Arten
von Kunststoffolien ebenso wie Papier, Metallfolien
und sonstige Stoffe von unterschiedlicher Dicke als Membran verwendet werden Die
Membran kann auch ein Folienmaterial aus einem Schichtstoff oder ein Flachmaterial
mit einer plastischen Drahtgewebeverstärkung sein. Vorzugsweise sollte die Membran
aus einem Stoff hergestellt sein, der zäh, flexibel und von hoher Reißfestigkeit
ist. Die Membran ist eine schallerzeugende Membran0 Die Membran 34 wird von einem
mit leichtem Klemmsitz innerhalb der Hülse' 31 angeordneten Ring oder einer kurzen
Hülse 36 in ihrer Lage in Eingriff mit der Schulter 33 gehalten. Über die RElse
36 erstreckt sich ein Schutzschirm 37, der verhindert, daß Gegenstände von außen
zu der tsemhran vordringgene Der Schutzschirm 37 kann aus feinen Drähten oder Kunststoffsträngen
oder Fäden hergestellt sein, Beispielsweise kann er ein Sieb aus rostfreiem StnAl
mit quadratischem Muster der eineinhalb mm Siebnummer 12 etwa / sein. Dieses Sieb
hat eine öffnungsfläche von cirka 52 f#, damit die Schallübertragung von der Membran
34 und der Kammer 26 möglich ist. Der Schutz 37 hat einen geringen Abstand von der
Membran 34, um die Schwingungen und schallerzeugenden Funktionen der Membran nicht
zu stören.
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Der Schutz kann sehr nahe an der Außenfläche der Membran 34 angeordnet
sein, so daß er als Stütze und Verstärkung für die Membran herangezogen werden kann
um dazu beizutragen, daß die Membran nicht mit Gegenständen von außen durchstoßen
wird. Ein zweiter hier nicht gezeigter Schutzschirm kann in der Nähe, der Innenseite
bzw. der Kammerseite der Membran vorgesehen sein, um das Strecken der Membran nach
innen zu begrenzen. Ferner
kann die Membran den Verstärkungsschutz
zwischen den Schichten eines Schichtstoffs abstützen. Es können auch andere Arten
mechanischer Schutzvorrichtungen zum Verstärken der Membran verwendet werden, Der
untere Teil der Verlängerung 32 hat eine Auslaßöffnung 58, die eine Verbindung zwischen
dem Kanal 23 und der Kammer 26 herstellt. Die Aulaßöffnung 38 ist in der Nähe des
weiten, offenen Endes des trichterartigen Gehäuses 27 unmittelbar unterhalb der
unter einem Winkel angeordneten Membran 34 vorgesehen, Das Auslaßrohr 22 ist an
der Verlängerung 32 um die Öffnung 38 herum befestigt. Ein Teil des Rohres 22 erstreckt
sich unterhalb des trichterartigen Gehäuses 27 und ist daran mit einem nach oben
weisenden U-förmigen Teil 39 befestigt. Der U-förmige Teil 39 umgibt das geschlossene
Ende des Rohrs 22, so daß nur Fluid durch das Rohr 22 strömt, welches aus der Kammer
26 entnommen ist.
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Das Gehäuse 27 kann auch von anderer Gestalt sein, beispielsweise
halbkreisförmig, quadratisch, rechteckig, pyramidenförmig oder elliptisch. Diese
Gehäuse zeichnen sich dadurch aus, daß sie Seitenwände haben, zwischen denen der
Durchmesser als Funktion des Abstandes vom Einlaß zunimmt4 Im Betrieb erzeugt die
Saugmaschine 13 einen Unterdruck, der Luft und Schmutzteilchen durch die Düse 17
längs des Rohrs 16 durch die Überwachungsvorrichtung 18 und durch den flexiblen
Schlauch 14 in die Maschine 13 saugt. Wenn die Luft und die von
ihr
mitgerissenen Teilchen, beim Pfeil 41 in Fig. 2 gezeigt, in die Überwachungsvorrichtung
18 eintreten, werden sie in axialer Richtung in die Expansionskaainner 26 des trichterartigen
Gehäuses 2.7 geleitet. Die Buft strömt unmittelbar auf die Membran 34. In der Kammer
26 nimmt die Geschwindigkeit der Luft ab und die ~luft ändert ihre Richtung zur
Auslaßöffnung 38 hin, um in den Kanal 23 bewegt zu werden. Die schwereren Teilchen,
die ja einen Impuls oder eine Trägheit haben, treffen oder prallen auf den mittleren
Bereich der Membran 34 auf, was die Membran in Schwingungen versetzt. Zusätzlich
erzeugen die Teilchen, wenn sie auf die Membran auftreffen, ein Geräusch, weiches.
nach außen zum Ohr der Bedienungsperson 11 hin übertragen wird. Die niedrige Geschwindigkeit
der Luftströmung in der Rammer 26 erhöht die Chancen, daß die Teilchen auf die Membran
34 aufprallen, da die Teilchen nicht unmittelbar von der bewegten ~luft weggerissen
werden, Die Trichtergestalt des Gehäuses 27 konzentriert die Schallwellen und verstärkt
dadurch ihre Hörbarkost, Auf diese Weise können selbst verhältnismäßig kleine Teilchen
vom menschlichen Ohr wahrgenommen werden. Nach ihrem Aufprall auf die Membran 34,
durch den gestrichelten Pfeil 42 angedeutet, werden die Teilchen nach unten mit
dem ~luftstrom durch die Ausgangsöffnung 38 in den Auslaßkanal 23 und in den flexiblen
Schlauch 14 weiter bewegt, Die geneigte Stellung oder Winkellage der Membran 34
gewährleistet, daß alle Teilchen aus der Expansionskammer 26 herausgesaugt werden,
so daß sie nicht erneut zirkulieren und ein mehrfaches Aufprallen verursachen, was
eine falsche Information über die Menge der in der ~luf:t bewegten Teilchen gäbe.
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Die Strömungsgeschwindigkeit der ~luft durch die Teil-Querschnittsfläche
cherniberwachungsvorrichtung ist je nach der / der verschiedenen Teile der Vorrichtung
unterschiedlich, Bei Abnahme der Geschwindigkeit der Luft in der Expansionskammer
26 steigt der Druck der Luft in der Kammer an. Der höchste Druck wäre unmittelbar
vor der Membran 34. Dies verringert die Streckspannung der Membran 34s die vom Unterdruck
in dem System erzeugt ist. Folglich kann ein dünneres und empfindlicheres Membranmaterial
verwendet sein, wodurch die Empfindlichkeit der Fühleinrichtung erhöht wird.
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Die Teilchenüberwachungsvorrichtung 18 gibt der Bedienungsperson
11 des Staubsaugers hörbare Auskunft, die in unmittelbarem Verhältnis zur Anzahl
der auf die Membran 34 auftreffenden Teilchen steht, Folglich hat die Bedienungsperson
ein direktes und unmittelbares Verhältnis zur Beistungsfähigkeit des Staubsaugers
und zur Wirksamkeit des Reinigungsvor ganges, Diese Auskunft ermöglicht es dem Benutzer
des Staubsaugers festzustellen, wann ein Bereich sauber ist und ob etwa zusätzliches
Reinigen nötig ist, Zusätzlich hat der Benutzer die psychologische Befriedigung,
daß seine Reinigungsbemühungen wirksam sind. Bei Anwendung in der Industrie oder
in Laboren kann die Teilchenüberwachungsvorrichtung dazu verwendet werden, die Sauberkeit
eines gereinigten Bereichs zu gewährleisten und zu überprüfen und damit die betriebliche
BeistungsfähigReit anderer Reinigungsgeräte festzustellen, die zum Erzeugen sauberer
Umgebung verwendet werden.
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Fig 4 und 5 zeigen ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer Teilchenüberwachungsvorrichtung,
die insgesamt mit 143 bezeichnet ist und zur Wahrnehmung von Teilchen in einem strömenden
Fluid, beispielsweise Buft dient. Die Vorrichtung 143 umfaßt ein Einlaßrohr 144
mit einem Kanal 146 der ein Fluid und darin mitgerissene Teilchenvon einer Quelle
führt. Das Rohr 144 ist an das Einlaßende eines trichterartigen Gehäuses 147 angeschlossen,
das eine als Übergang dienende, kegelförmige Expansionskammer 148 hat, Die Expansionskammer
hat eine Einlaßöffnung 149, die mit dem Eillaßkanal 146 axial fluchtet sowie ein
Weites äußeres kreisförmiges Ende 151. Ein Deckel oder eine Membran 152 aus einem
schallerzeugenden Werkstoff, beispielsweise Kunststoffç Metallfolie oder dergleichen
ist auf das äußere Ende des trichterartigen Gehäuses 147 aufgepaßt Der Umfangsbereich
des Deckels hat eine insgesamt U-förmige Ringlippe 153, die klammerartig auf dem
Ende des Gehäuses sitzt. Zum Befestigen des Deckels 152 am Gehäuse 147 können auch
andere Mittel verwendet werden. Der Deckel 152 hat leicht konkave Gestalt und ragt
in die Expansionskammer 148 hinein. Die Achse der konlraven Kmümmung des Deckels
152 ist insgesamt mit der Längsachse der Kammer 148 axial ausgerichtet. Am unteren
Bereich des Gehäuses 147 ist unter einem Winkel ein Auslaßrohr 154 mit einem zu
dèr Unterdruckquelle führenden Kanal 156 befestigt. Eine in der Nähe der Innenseite
des Deckels 152 angeordnete A;i#sgangsöffnung 157 führt zum Kanal 156, so daß die
Zuluft aus der Expansionskammer 148 durch den Ausgangskanal 156 strömen kann. Die
Öffnung 157 liegt unmittelbar unterhalb des konkaven Deckels 152, so daß die auf
den Deckel 152 auftreffenden Teilchen aus der Kammer 148 in den
Ausgangskanal
156 bewegt werden.
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Im Betrieb verursacht die Expansionskammer 148 deren Querschnittsfläche
größer ist als die Querschnittsfläche des Kanals 146 und des Ausgangskanals 156,
eine Verringerung der Bewegungsgeschwindigkeit der ~luft durch die Kammer 148 und
ein Ansteigen des Drucks in der Kammer 148. Die Verlangsamung der Geschwindigkeit
der ~luftströmung gewährleistet, daß im wesentlichen alle von der Buft mitgerissenen
Teilchen mit so starker Kraft auf den Deckel 152 auftreffen, daß sie ein hörbares
Signal erzeugen.
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Fig. 6 und 7 zeigen ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel
einer insgesamt mit 200 bezeichneten Teilchenüberwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung
zum Wahrnehmen von Teilchen in einem strömenden Fluid, beispielsweise in Ruft, Die
Teilchenüberwachungsvorrichtung 200 hat ein rohrförmiges Einlaßteil 201, welches
einen Einlaßkanal 202 zum Führen eines Fluids und von Teilchen bildet, wie durch
den Pfeil 203 angezeigte Unter einem Winkel zum rohrförmigen Einlaßteil 201 ist
ein rohrförmiges Auslaßteil 204 mit einem Auslaßkanal 206 angeordnet, Das rohrförmige
Einlaßteil 201 und das rohrförmige Auslaßteil 204 sind durch ein Verbindungsgehäuse
207 mit einer Kammer 208 vereinigt. Die Kammer 208 hat eine Einlaßöffnung 208A,
zum Kanal 202 hin und eine Auslaßöffnung 208B, zum Kanal 206 hin. Der obere Teiles
Verbindungsgehäuses 207 ist mit einer Öffnung 209 versehen, die einen beträchtlichen
Teil der Kammer 208 Roßlegte Die Querschnittsfläche der Öffnung 209 ist größer
als
die Querschnittsfläche des Einlaßl-allals 202. Das ist dadurch zu erreichen, daß
das Ende des rohrförmigen Teils 201 unter einem Winkel abgeschnitten wird. Die Öffnung
209 ist insgesamt elliptisch und in Richtung nach vorn und unten in bezug Querschnittsebene
auf die Längsachse des Kanals 202 -geneigt. Die / der Öffnung 209 liegt unter einem
Winkel zur Längsachse des Kanals 202, und die Mitte der Öffnung 209.fällt insgesamt
mit der Langsachse des kanals 202 zusammen oder fluchtet mit ihr.
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Die Öffnung 209 ist durch eine insg@@a@t mit 211 bezeichnete Teilchenfühleinrichtung
verschlossen. Die Teilchen fühleinrichtung 211 ist innerhalb eines Flansches oder
einer Lippe 212 am Verbindungsgehäuse 207 angeordnet. Dabei- hat der untere Bereich
der Lippe 212 eine nach innen weisende Schulter 21 zu , die mit der äußeren Umfangskante
der TeilchenftÄileinrichtung 211 in Eingriff bringbar ist, Mehrere nach innefliweisende
Finger 214 halten die Teilchenfühleinrichtung am Verbindungs gehäuse 207 fest, Die
Teilchenfühleinrichtung 211 hat einen ringförmigen äußeren Umfangsteil 216, der
ein inaktiver Teil von selbsttragendem Aufbau und mit einem aktiven, flexiblen Blatt-
oder Folienteil 217 verbunden ist. Wie Fig 8 zeigt, ist der äußere Umfangsrand des
Blattes 217 durch Klebstoff oder anderes Verbindungsmaterial 218 mit der Oberseite
des ringförmigen Umfangsteils 216 verbunden. Das Blatt 217 ist ein verformbares,
flexibles, schallerzeugendes Teil, beispielsweise eine Metall-oder Kunststoffolie
und dergleichen. Das Blatt 217 hat keine
ausreichende strukturelle
Steifheit, um sich selbst in einer allgemein flachen Ebene zu halten, Wenn die Kammer
208 unter Unterdruck gesetzt wird, bewegt sich das Blatt 217 in konkave Lage, wie
Fige 7 und 8 zeigen, und wird dadurch unter Spannung gesetzt. Die gesamte Dicke
des Blattes'steht unter Spannung0 Sowohl die Innenfläche als auch die Außenfläche
des Blattes befinden sich in einem Zustand der Spannung. In einem druckbeaufschlagten
System steht das aktive Blatt ebenfalls unter Spannung und nimmt eine konvexe oder
gewölbte Gestalt an, wie durch die gestrichelten Linien 217A in Fig. 7 angedeutet.
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Der äußere Umfangsrand des Blattes 217 kann am Teil 216, einer gesonderten
Ringdichtung oder einem Ringbereich oder einer Schulter der Verbindungseinrichtung
mittels zweckmäßiger Mittel, beispielsweise einer Ringlnmers einer keilförmigen
Klammer oder dergleichen befestigt oder angeklammert sein, Der äußere Umfangsrand
des Blattes 217 kann erweitert, umgerollt oder anderen weitig mit einer Verstärkung
ausgebildet ein, Zweckmäßige Haltemittel, beispielsweise die obengenannten Klammern
können zum Halten eines Blattes am Gehäuse verwendet sein.
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Die durch den Einlaßkanal 202 strömende Buft bewegt die Teilchen
zum aktiven Blatt 217. Wie der gestrichelte Pfeil 219 andeutet, werden die Teilchen
in einer im allgemeinen linearen Richtung weiter bewegt, bis sie auf das Blatt 217
auftreffen, während die Buft durch die Kammer 218 zum Ausgangskanal 206 bewegt wird,
Das Aufprallen der Teilchen auf das aktive Blatt 217 erzeugt hörbare Signale, die
von der Bedienungsperson der Vorrichtung
wahrgenommen werden können.
Das Blatt 217 spricht auf verhältnismäßig kleine Teilchen und kleine Teilchenmongen
in dem strömenden Fluid an0 Ferner ist die Frequenz des vom Blatt ausgehenden Schallsignals
die gleiche oder annähernd die gleiche, wie die Frequenz, auf die das menschliche
Ohr am empfindlichsten reagiert.
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Das aktive Blatt 217 wird von Anfang an verformt und unter Spannung
gesetzte wenn es entweder Unter d ruck oder Druck ausgesetzt wird. Eine sekundäre
Verformung des Blattes wird durch den Aufprall von Teilchen auf das Blatt verursacht.
Diese Verformung kann dauernd, halb dauernd oder zeitweilig sein.
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Wenn ein Teilchen von ausreichender Energie auf das Blatt 217 aufprallt,
erzeugt es darin, wie Figo 8 zeigt, eine Ausbuchtung 221, da das Blatt nicht so
steif oder stark ist, daß es der Aufprallkraft des Deilchens Widerstand leisten
kann. Wenn anschließend ein Teilchen auf das Blatt 217 in de#r Nähe der Ausbuchtung
221 auf trifft, wird eine zweite Ausbuchtung 222 im Blatt gebildet. Der die erste
Ausbuchtung 221 bildende Werkstoff nimmt wieder seine ursprüngliche Lage oder eine
neue Lage ein, wie in gestrichelten Linien gezeigt. Da die Eeilchen kontinuierlich
auf das Blatt 217 auftreffen, werden kleine Bereiche des Blattes wiederholt in entgegengesetzten
Richtungen bewegt, was durch die Pfeile 223 angedeutet ist. Das verursacht wellenartige
Bewegungen im Blatt, wodurch jede Ansammlung von Teilchen ausgeschaltet ist. Diese
Bewegung verhindert das Ansammeln von Teilchen an der Innenfläche des Blatts. Falls
sich doch
Teilchen an der Innenfläche sammeln sollten, so blättern
sie ab und werden durch das bewegte Fluid von der Fühleinrichtung weg bewegt, mit
anderen Worten das Blatt oder die Folie ist selbstreinigend.
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Xigo 9 bis 12 zeigen Abwandlungen im Aufbau der Teil-Teilchen chenfühleinrichtungO
Die in Fig, 9 und 10 gezeigte/fühleinrichtung 250 hat einen rigförmige, inaktiven
Umfangsteil 231, der an einem Gehäuse angebracht werden kann0 An dem Umfangsteil
231 ist ein aktiver, flexibler Blatt- oder Folienteil-232 befestigt, Ein offener
mechanischer Schutz, beispielsweise ein Schutzschirm 233 ist der Oberseite des aktiven
Blattes- 232 benachbart angeordnet. Der Schutzschirm 233 ist nur in seinem äußeren
Umfang an dem inaktiven Randbereich des Blattes 232 befestigt, so daß sich das Blatt
232 frei biegen und in bezug auf den Schutzschirm bewegen kanne Die in Fig. 11 gezeigte
Teilchenfühleinrichtung 240 hat einen ringförmigen Umfangsteil 241, der einen aktiven
Blatt-oder Folienteil 242 trägt. Ein offener mechanischer Schutz, beispielsweise
ein Schutzschirm 243 ist in der Nähe der Innenseite bzw. der Unterseite des Blattes
242 angeordnet. Der mechanische Schutz 243 stützt Bereiche des Blattes ab. Bereiche
des Blattes zwischen den Drähten können sich nach innen durchbiegen oder verformen,
wenn das Blatt einem Unterdruck ausgesetzt wird, Der Aufprall von Teilchen auf das
Blatt kann das Blatt so verformen, daß es eine nach außen gebogene Gestalt a;;inimmt
a
Fig. 12 zeigt eine insgesamt mit 250 bezeichnete andere Teilchenfühleinrichtung~
Diese hat einen aktiven, flexiblen Blatt- oder Folienteil 251 in einem Stück mit
einem äußeren inaktiven Umfangsteil 252. Der Teil 252 erstreckt sich senkrecht zum
Blatt 251 und hat einennach innen weisenden Ringwulst 253. Der Teil 252 kann eine
größere Querschnittsfläche haben als das Blatt, so daß er stark genug ist, um die
Teilchenfühieinrich'tung an einer Rippe oder einem Flansch 254 zu halten. Der äußere
Bereich des Flansches 254 ist mit einer Nut 256 zur Aufnahme des Ringwulstes 253
versehen. Wulst und Nut ergeben für die Teilehenfühleinrichtung eine Anbringung
unter Schnappwirkung, so daß die rDeilchenfu~hleinßichtung zum Säubern, zur Wartung
oder zum Austausch ohne weiteres abgenommen werden kanne Fig. 15 und 14 zeigen eine
weitere Abwandlung des Aufbaus des aktiven Blatt- oder Folienteils, der insgesamt
mit 26Q bezeichnet ist. Das aktive Blatt 260 ist ein verhältnismäßig dünner, flexibler
und verformbarer Teil, vorzugsweise aus Metallblechs wie Aluminiumfolie, Zinnfolie
und dergleichen.
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Die Oberfläche des Blattes 260 weist eine Vielzahl von neben-bzw.
zushohlungen einander liegenden llolilräumen/oder Vertiefungen 261 auf. Jede Vertiefung
261 ist insgesamt hexagonal und konvergiert nach innen, so daß der Boden jedes Hohlraumes
im wesentlichen kleiner ist als der obere oder offene Teil des Hohlraumes0 Die Hohlräume
können auch anders gestaltet sein, beispielsweise halbkugelförmig, quadratisch,
oktagonal und dergleichen. Die aktiven Blatt- oder Folienteile können auch aus Textilstoff,
Kunststoff,
oder Kautschuk mit Überzügen hergestellt sein. Die
Überzüge können Kunststoffe, beispielsweise Silikon oder Teflon (Polytetrafluoräthylen)
sein, die das Ankleben der Teilchen an der schallerzeugenden Oberfläche verhindern.
Der aktive Bereich des Blattes kann auf einem offenen Rahmen oder einer Ringstütze,
beispielsweise dem Ring 216 gemäß Fig. 8 vorgespannt sein, Das Blattmaterial kann
gestreckt und mit der Ringstütze in gestrecktem Zustand verbunden sein0 kldererseits
kann das Blattmaterial aber auch so gestreckt sein, daß es über eine Hingstútze
oder die Lippe 212 des Verbindungsauch gehäuses 207 paßt, wie das/ariliand der Ringlippe
153 in Pigo 4 gezeigt ist.
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Fig. 15 bis 17 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer insgesamt
mit 300 bezeichneten TeilchenübervIachungsvcrrichtung. Die Teilchcnüberwachungsvorrichtung
300 hat ein rohrförmiges Einlaßteil 301, das einen Einlaßkanal 302 begrenzt; im
Winkel zum Einlaßteil 301 ist ein rohrförmiges Auslaßteil 303 angeordnet, welches
einen Auslaßkanal 304 begrenzt4 Die beiden rohrförmigen Teile 301 und 303 sind durch
ein Verbindungsgehäuse 306 vereinigt0 Das Gehäuse 306 hat eine mit den Kanälen 302
ilnd 304 in Verbindung stehende Irammer 307. Durch einen Einlaß 308 und einen Auslaß
309 in der Kammer 307 kann das Fluid, beispielsweise Buft durch die Überwachungsvorrichtung
strömen, Im Gehäuse 306 ist eine Öffnung 311 über die ganze Weite vorgesehen, die
mit der Längsachse des Einlaßkanals 302 allgemein axial ausgerichtet ist. Die Öffnung
311 ist von einem kreisförmigen Flansch 312 umgeben, der eine nach
innen
weisende ringförmige Schalter 313 zum Abstützen einer insgesamt mit 314 bezeichneten
#le Teilchenfühleinrichtung hat.
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Die Teilehenfühleinrichtung 314 erzeugt ein hörbares Geräusch, wenn
ein Feststoffteilchens, wie Schmutz oder Staubteilchen, die von dem durch die Kammer
307 bewegten Fluid mitgenommen werden, auf sie auftrifft, Die Teilehenfühleinrichtung
hat einen äußeren,. inaktiven Umfangsrandteil 316. Der Umfangsteil 316 ist verhältnismäßig
steht und ein nicht aktiver Bereich der eilchenfühleinrichtungnO Am Umfangsteil
316 ist ein aktiver, flexibler Blatt - oder Folienteil 317 befestigt. Wie alls Fig,
15 hervorgeht, wird das flexible Blatt unter Spannung gesetzt und konkav verformt,
wenn in der Kammer 307 Unterdruck herrscht Die Teilchenfühleinrichttmg 314 ist am
Gehäuse 306 mittels einer Verlängerungshülse 318 gehalten, die nach außen divergierende
Gestalt hat und einen Kanal 319 bildet. Aus Fig.
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17 ist zu entnehmen, daß das innere Ende 321 der Hülse 318 mit dem
Flansch 312 in Schraubgewindeeingriff steht, wodurch die Hülse am Gehäuse 306 angebracht
ist, Die Unterseite 322 des Endes 321 steht in Eingriff mit der Oberseite des äußeren
Umfangsteils der Teilchenfühleinrichtuil,.g und klemmt den Umfangsteil 316 in Eingriff
mit der Schulter 3134 Im Betrieb strömt die Luft wie durch den Pfeil 323 gezeigt
durch die ü.berwachungsvorrichtung. Venn die Luftströmung ihre Richtung in der Kammer
307 ändert, werden die Teilchen durch ihre Trägheit in Eingriff mit dem flexiblen
aktiven Blatt
317 gebracht, wie der gestrichelte Pfeil 324 zeigt0
Beim Auf treffen der Teilchen auf das active Blatt 317 wird ein hörbares geräusch
erzeugt) Das GCiäuschsignal wird durch den Kanal 319 der Hülse 318 gebündelt und
in einer ausgewählten Richtung, beispielsweise zur Bedienungsperson der Überwachungsvorrichtung
hin gerichtet.
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Fig. 18 bis 20 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer insgesamt
Illit 400 bezeichneten Teilchenüberwaehungsvorrichtung. Die Teilchenüberwachungsvorrichtung
400 hat ein rohrförmiges Einlaßteil 401 mit einem Kanal 4020 Im Winkel zum Einlaßteil
401 ist ein rohrförmiges Auslaßteil 403 mit einem Auslaßkanal 404 angeordnetO Die
rohrförmigen Teile 401 und 403 sind durch ein Verbindungsgehäuse 406 vereinigt.
Das Gehause 406 hat eine Kammer 407 mit einem Einlaß 408, der mit dem Kanal 402
in Verbindung steht, und einem Auslaß 409, der mit dem Kanal 404 in Verbindung steht,
so daß die Luft und die von ihr mitgerissenen Teilchen durch die Überwachungsvorrichtung
strömen können, wie durch die Pfeile angezeigt. Das Gehäuse 406 hat eine-nach außen
divergierende Hülse oder Verlängerung 406A mit einem weiten offenen Ende 411o In
kurzem Abstand vom Ende 411 nach innen ist ein nach innen weisender Ringflansch
412 mit einer Außenschulter oder -fläche 413 vorgesehen.
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An dem Flansch 412 ist eine Teilchenfühleinrichtung 414 angebracht,
die sich in den von der Hülse 406A begrenzten Raum erstreckt, Die Teilehenfühleinrichtung
414 hat einen ringförmi gen, inaktiven äußeren Umfangsteil 416, der an einem flexiblen,
aktiven
Blatt- oder Polienteil 417 befestigt ist, Der Blattteil 417,hat eine Seitenwand
417A in Form einer abgeschr£gten Hülsenwand und einen konkaven Boden 417B. Insgesamt
ist die Gestalt des flexiblen aktiven Blatteils becherförmig, wobei der Boden 417B
mit der Kammer 407 in Verbindung steht und mit dem Kanal 402 insgesamt axial ausgerichtet
ist. Wie aus Fig. 20 hervorgeht, ist in den oberen Teil der Hülse 406A ein Ring
418 eingesetzt, der die Teilchenfühleinrichtung in Eingriff mit der' Schulter 413
des Flansches 412 häl. Der Ring 413 hat eine äußere Ringrippe 419, die in eine entsprechende
Nut in der Innenseite der Hülse 406A paßt, um den Ring an der Hülse 406A zu halten,
Zum Halten des Ringes 418 an der Hülse 406A können auch andere zusammenwirkende
Elemente verwendet sein. Der Ring 418 trägt einen offenen mechanischen Schutz 421,
beispielsweise ein offenes Sieb, um Beschffidigungen des flexiblen aktiven Blatteils
417 zu verhindern. Im Betrieb erzeugen die auf die Stirnwand 417B auftreffenden
Teilchen ein Schalisignal, welches durch die Gestalt der Seitenwand 417A der Teilchenfühleinrichtung
gebündelt und durch den mechanischen Schutz 421 nach außen zur Bedienungsperson
gerichtet wird Fig. 21 und 22 zeigen noch ein anderes Ausführungsbeispiel einer
insgesamt mit 500 bezeichneten Teilchenüberwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung.
Die Teilchenüberw#chungsvor richtung 500 hat ein rohrförmiges Einlaßteil 501 mit
einem Einlaßkanal 502v Im Längsabstand vom Einlaßteil 501 ist ein rohrförmiges Auslaßteil
503 mit einem Auslaßkanal 504 vorgesehen. Mit dem Einla{3teil 501 und dem Auslaßteil
503 ist ein
Verbindungsgehr-use 506 an seinen entgegengesetzten
Enden verbunden. Das Gehäuse 506 hat eine Kammer 507 mit einem mit dem' Kanal 502
in Verbindung stehenden Einlaß 508 und einem mit dem Kanal 504 in Verbindung stehenden
Auslaß 509, so daß Luft und Teilchen durch die Überwachungsvorrichtung 500 strömen
können.
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Die Kanäle 502 und 504 und die Kammer 507 fluchten axial miteinander0
Wie PigQ 22 zeigt, hat das Gehäuse 506 eine nach unten und vorn gerichtete Walld
511 mit einer Öffnung 512 in ihrem vorderen Ende0 Die Wand 511 ist gekrümmt gestaltet,
wodurch ein Raum geschaffen ist, der an der Oberseite des Gehäuses offen ist. Die
Öffnung 512 ist von einem nach innen weisenden Ringflansch 513 umgeben, der eine
insgesamt mit 514 bezeichnete 5deilchenz leinrichtung abstützt. Die Teilchenfühleinrichtung
lrerschrießt die Öffnung 512 und hat einen inaktiven äußeren Umfangsteil 516 der
am Flansch 513 angebracht ist.
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Am Umfangsteil 516 ist ein flexibler, aktiver Blatt- oder PoS lienteil
517 befestigt, der bei Unterdruck in der Kammer 507 eine konkave Gestalt annimmt,
Die Wand 511 ist mit einer Vielzahl von im Abstand voneinander liegenden Nasen oder
Anschlägen 518 versehen, die die Teilchenfühleinrichtung am Flansch 513 halten,
Die Tellehenfühleinrichtung 514 ist insgesamt axial fluchtend mit der Achse des
Kanals 502 angeordnet, wobei der mittlere Bereich allgemein längs der Mittelachse
des Kanals 502 liegt, Die Teilehenfühleinrichtung 514 ist nach unten und innen geneigt,
wodurch Luft und Teilchen zu der am untersten Bereich der Wand 511 gebildeten Verengung
oder Öffnung 519
gerichtet werden. Die Teilchenfühleinriclitung
514 erzeugt beim Aufprall von Teilchen auf das flexible aktive Blatt 517 ein# Geräusch,
Das Schallsignal wird von der land 511 gebündelt und zur Bedienungsperson oder insgesamt
nach oben und hinten gerichtet0 Pig, 23 und 24 zeigen eine insgesamt mit 600 bezeichnete
Saugdüse für einen Staubsauger; Die Saugdüse 600 hat ein läng.-liches Gehäuse 601;
wie Fig. 24 zeigt, ist im- Boden des Gehauses ein länglicher Einlaß 602 ausgebildet,
uer zu einer inneren Kammer 6,03 hin geöffnet ist, Das Gehäuse 601 hat auch einen
Auslaß 604 an der Rückseite, so daß Luft und Teilchen durch die Kainii#r 603 in
ein Auslaßrohr 606 strömen, beispiels weise in den üblichen rohrförmigen Handgriff
eines Staubsaugers.
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In der Oberseite des Gehäuses 601 ist in der Mitte eine längliche
Oeffnung 607 vorgesehen, die von einer insgesamt aufrechten Rippe 608 am Gehäuse
601 umgeben ist. In der Außenseite der lippe 608 ist eine Nut 609 ausgebildet. Die
Öffnung 607 ist, wie Fig 23 zeigt, von länglicher Gestalt und. mit dem Rohr 606
ausgerichtet. Die Öffnung ist durch eine insgesamt mit 611 bezeichnete Teilchenfühleinrichtung
verschlossen. Die Teilchenfühleinrichtung 611 hat einen äußeren Umfangsflansch oder
Ring 612 mit einem nach innen weisenden, in der Nut 609 sitzenden Wulst 613, wodurch
die Teilchenfühleinrichtung 611 an der Rippe 608 gehalten ist. Mit dem Ring 612
ist ein flexibler aktiver Blatt- oder Folienteil 614 in einem Stück ausgebildet
oder einheitlich verbunden. Wie aus Fig 24 hervorgeht,
nimmt der
Blattes 614 eine insgesamt konkave Gestalt an, wenn er einem Unterdruck in der Kammer
603 ausgesetzt wird, Die von der Saugdüse aufgenommenen Teilchen werden durch die
Kammer 603 bewegt und dabei aufgrund ihrer Trägheit in Richtung nach oben weiter
bewegt, wodurch sie auf den aktiven Blattes 614 auftreffen und dadurch ein hörbares
Signal erzeugen, welches von der Bedienungsperson der Vorrichtung wahrgenommen werden
kann Die Teilchenfühleinrichtung kann auch kreisförmig, quadratisch, rechteckig
oder anderweitig gestaltet sein Auch können zum Befestigen der Teilchenfjilileinrichtung
am Geh e 601 andere Mittel verwendet sein.
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Neben der Teilchenüberwachungsvorrichtung im ganzen kommt auch der
Teilchenfühleinrichtung eigene erfinderische Bedeutung zu.
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- ansprüche -