DE2232519C2 - Vorrichtung zur akustischen Anzeige des Vorhandenseins von Teilchen in einem strömenden Fluid, insbesondere bei einem Staubsauger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur akustischen Anzeige des Vorhandenseins von Teilchen in einem strömenden Fluid, insbesondere zur Kontrolle des Arbeitsergebnisses bei einem Staubsauger, mit einem Kanal für die Fluidströmung und einer an einem Umlenkbereich der Fluidströmung angeordneten, bei Betrieb der Vorrichtung an der Innenseite unter Unterdruck stehenden, schwingungsfähigen Membran, die durch auftreffende Teilchen in hörbare Schwingungen versetzbar ist

Aus der US-PS 16 33 598 ist eine Vorrichtung dieser Art, vorgesehen an einem Staubsauger, bekannt, bei der eine dünne, steife Federstahlscheibe als Membran dient. Versuche haben ergeben, daß eine derartige Vorrichtung zwar bei höherer Strömungsgeschwindigkeit in ίο dem Kanal beim Auftreffen von Schmutzteilchen auf die Membran in geringem Ausmaß hörbare Töne abgibt, daß jedoch das Maximum der Tonabgabe mit einer Frequenz von etwa 8 kHz erfolgt die höher als die wahrnehmungsgünstigste Körfrequenz des Menschen liegt, und daß bei geringer Strömungsgeschwindigkeit in dem Kanal keine hörbaren Töne erzeugt werden. Außerdem sammeln sich relativ schnell Schmutzteilchen auf der Innenoberfläche der Membran an, was die Tonabgabe dämpft und ein relativ häufiges Herausnehmen und Säubern der Membran erforderlich macht

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit deutlicherer, akustischer Anzeige des Vorhandenseins von Teilchen in der Fluidströmung und mit geringerer Verschmutzungsneigung der Membran zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der Vorrichtung erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Membran in ihrem Teilchenauftreffbereich aus einem derart dünnen und flexiblen Material besteht, daß sie bei Unterdruck eine nach innen gewölbte, gespannte Lage hat und daß auf die Membran auftreffende Teilchen ausreichender Energie lokal begrenzte, elastische Deformationen der Membran erzeugen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt die Frequenz der von der Membran beim Auftreffen von Teilchen abgegebenen Tonsignale in der Gegend derjenigen Frequenz, für die das menschliche Ohr am empfindlichsten ist. Während des Betriebs führt die Membran fortwährende, wellenartige Bewegungen aus, wodurch sich ein Selbstreinigungseffekt ergibt und das Ansammeln von Teilchen auf der Membian auf ein Minimum reduziert ist.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Vorrichtung kann insbesondere an der Saugleitung oder an der Saugdüse eines Staubsaugers vorgesehen sein.

Die Erfindung und Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die er-

M) findungsgemäße »Vorrichtung zur akustischen Anzeige des Vorhandenseins von Teilchen in einem strömenden Medium« wird kurz als »Teilchenüberwachungsvorrichtung« oder nur »Überwachungsvorrichtung« bez.eichnet. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Bodenstaubsaugcrs mit einer Teilchenüberwachungsvorrichtung;

Fig. 2 eine vergrößerte, teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht der Teilchenüberwachungsvorrichtung gemäß 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;

Fig. 5 eine Vorderansicht der Teilchenüberwachungsvorricntung gemäß F i g. 4;

F i g. 6 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispici einer Teilchenübcrwachungsvorrichtung;

F i g. 7 einen Schnitt längs der Linie 7-7 in F i g. 6;

F i g. 8 einen vergrößerten Schnitt einer gemäß F i g. 6 und 7 verwendeten Membran;

Fig.9 eine Draufsicht auf eine abgewandelte Membran in der Überwachungsvorrichtung gemäß Fig.6 und 7;

Fig. 10 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 10-10in Fig.9;

Fig. 11 einen Schnitt ähnlich Fig. 10durch ein abgewandeltes Au*:führungsbeispiel der Membran;

F i g. 12 einen Teilschnitt durch eine andere abgewandelte Membran, die an einem Teil des Gehäuses der Überwachungsvorrichtung angebracht ist;

Fig. 13 einen teilweisen Grundriß eines abgewandelten aktiven Teils der Membran;

Fig. 14 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 14-14in Fig. 13;

Fig. 15 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel;

Fig. 16 einen Schnitt längs der Linie 16-16 in Fig. 15;

Fig. 17 einen vergrößerten Schnitt zur Darstellung der Befestigung einer zum Schaiibündein dienenden Hülse am Gehäuse;

Fig. 18 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Teilchenüberwachungsvorrichtung;

Fig. 19 einen Schnitt längs der Linie 19-19 in F ig. 18;

F i g. 20 einen vergrößerten Schnitt zur Darstellung der Anbringung der Membran am Gehäuse;

Fig. 21 eine Draufsicht auf ein weiteren Ausführungsbeispiel einer Teilchenüberwachungsvorrichtung; F i g. 22 einen Schnitt längs der Linie 22-22 in F i g. 21;

F i g. 23 eine Draufsicht auf eine Saugdüse für einen mit einer Teilchenfühleinrichtung ausgerüsteten Staubsauger;

Fig.24 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 24-24 in F i g. 23.

In F i g. 1 ist ein insgesamt mit 10 bezeichneter Staubsauger gezeigt, der von einer Bedienungsperson 11, beispielsweise einer Hausfrau, zum Reinigen eines Fußbodens oder Teppichs 12 verwendet wird. Der Staubsauger 10 umfaßt eine Saugmaschine 13 mit einem Motor, einem Sauggebläse und einem in einem Gehäuse eingeschlossenen Staubbeutel. An der Maschine 13 ist ein länglicher, flexibler Schlauch 14 befestigt, der normalerweise mit einem länglichen, steifen Rohr 16 verbunden wird, welcnes eine Querdüse oder einen Saugkopf 17 trägt. Das obere Ende des Rohrs 16 ist an das äußere Ende des Schlauchs 14 über eine insgesamt mit Ϊ8 bezeichnete Teilchenüberwachungsvorrichtung verbunden. Die Teilchenüberwachungsvorrichtung 18 dient zur Wahrnehmung von Teilchen in der durch die Vorrichtung 18 bewegten Luft, um der Bedienungsperson 11 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 11 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 Fig. 2 zeigt, hat die Teilchenüberwachungsvorlichtung 18 ein Einiaßrohr 19 mit einem geraden Kanal 21. In bezug auf das Einlaßrohr 19 versetzt ist ein Auslaßrohr 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 sieht. Die Querschnittsfläche der Kammer 26 ist erheblich größer als die Querschnittsfläche einer Einlaßöffnung 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 Lagern, 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. Vorzugsweise hat das weite offene Ende 29 einen etwa dreimal so großen Durchmesser wie die enge Einlaßöffnung 28. Am wei'.-vi Ende des trichterartigen Gehäuses 27 ist eine zylindrisch: Hülse 31 befestigt, die nach oben und außen ragt. Die Achse der Hülse 31 schließt einen Winkel zwischen 20° und 30° 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.

Der Durchmesser der Hülse 31 ist etwas größer als der des offenen Endes des trichterartiger. 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. Über den Boden der Hülse 31 und in Eingriff mit der Schulter 33 erstreckt sich eine flexible, kreisförmige Membran 34, die νύπ einem geschlossenen Spannring 35 in Eingriff mit der Hülse 31 gehalten ist. Die Membran 34 kann aber auch voii einem anderen mechanischen Bauteil, beispielsweise einer großen Unterlegscheibe oder einer Klammer an der Hülse 31 gehalten sein. Nur der Umfangsrand der Membran 34 ist in Eingriff mit der Ringschulter 33 gehalten, so da3 der Rest der Membran 34 frei vibrieren und Töne, ein Geräusch oder Schall erzeugen kann. Die Mitte der Membran 34 fluchtet mit der axialen Mittellinie des Einlaßkanals 21. Die Mitte der Membran 34 kann auch unterhalb der Mittellinie des Einlaßkanals 21 liegen, so daß der durchschnittliche Auftreffpunkt der Teilchen etwa in der geometrischen Mitte der Membran liegt.

Die Membran 34 kann ein verhältnismäßig dünnes, einfaches Blatt einer Kunststoffolie, beispielsweise einer Terephthalsäure-Äthyleiiglycol-Polyester-Folie in einer Dickt von 0,0508 mm sein. Es können auch andere Arten von Kunststoffolien ebenso wie Papier, Metall/oüen und sonstige Stofie von unterschiedlicher Dicke als Membran 34 verwendet werden. Die Membran 34 kann auch ein Folienmaterial aus einem Schichtstoff oder ein Flachmaterial mit einer plastischen Drahtgewebever-Stärkung sein. Vorzugsweise sollte die Membran 34 aus einem Stoff hergestellt sein, der zäh, flexibel und von hoher Reißfestigkeit ist. Die Membran 34 i-it eine schallerzeugende Membran.

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 Hülse 36 erstreckt sich ein Schutzschirm 37. der verhindert, daß Gegen-

stände von außen zu der Membran 34 vordringen. Der Schutzschirm 37 kann aus feinen Drähten oder Kunststoffsträngen oder Fäden hergestellt sein. Beispielsweise kann er ein Sieb aus rostfreiem Stahl mit quadratischem Muster der Siebnummer 12 (etwa eineinhalb mm) sein. Dieses Sieb hat eine Öffnungsfläche von cirka 52%. 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 34 nicht zu stören. Der Schutz 37 kann sehr nahe an der Außenfläche der Membran 34 angeordnet sein, so daß er als Stütze und Verstärkung für die Membran 34 herangezogen werden kann, um dazu beizutragen, daß die Membran 34 nicht mit Gegenständen von außen durchstoßen wird. Ein zweiter hier nicht gezeigter Schutzschirm kann in der Nähe der Innenseite bzw. der Kammerseite der Membran 34 vorgesehen sein, um das

Ferner kann die Membran 34 den Verstärkungsschutz zwischen den Schichten eines Schichtstoffs enthalten. Es können auch andere Arten mechanischer Schutzvorrichtungen zum Verstärken der Membran 34 verwendet werden.

Der untere Teil der Verlängerung 32 hat eine Auslaßöffnung 38. die eine Verbindung zwischen dem Kanal 23 und der Kammer 26 herstellt. Die Auslaßöffnung 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.

Das Gehäuse 27 kann auch von anderer Gestalt sein, beispielsweise halbkreisförmig, quadratisch, rechteckig, pyramidenförmig oder elliptisch. Diese Gehäuse haben Seirenwände, zwischen denen der Durchmesser mit zunehmendem Abstand vom Einlaß zunimmt.

Im Betneb 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 F i g. 2 gezeigt, in die Überwachungsvorrichtung 18 eintreten, werden sie in axialer Richtung in die Expansionskammer 26 des trichterartigen Gehäuses 27 geisixet. Die Luft strömt unmittelbar auf die Membran 34. In der Kammer 26 nimmt die Geschwindigkeit der Luft ab. und die Luft ändert ihre Richtung zur Auslaßöffnung 33 hin. um in den Kanal 23 bewegt zu werden. Die schwereren Teilchen, die ia einen Impuls oder eine Trägheit haben, treffen oder prallen auf den mittleren Bereich der Membran 34 auf, was die Membran 34 in Schwingungen versetzt. Zusätzlich erzeugen die Teilchen, wenn sie auf die Membran 34 auftreffen, ein Geräusch, welches nach außen zum Ohr der Bedienungsperson 11 hin übertragen wird. Die niedrige Geschwindigkeit der Luftströmung in der Kammer 26 erhöht die Chancen, daß d'e Teilchen auf die Membran 34 aufprallen, da die Teichen nicht unmittelbar von der bewegten Luft weggerissen werden. Die Trichtergestalt des Gehäuses 27 konzentriert die Schallwellen und verstärkt dadurch ihre Hörbarkeit. 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 Auslaßkan;il 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

ίο daß sie nicht erneut zirkulieren und ein mehrfaches Aufprallen verursachen, was eine falsche Information über die Menge der in der Luft bewegten Teilchen gäbe.

Die Strömungsgeschwindigkeit der Luft durch die Teilchenüberwachungsvorrichtung ist je nach der Qucrschnittsfläche 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 unmit-

iciuui -cri ULI i-iiiiiciaii JT Lyiva vt.1 lintel I UIC OU Ct-(V* spannung der Membran 34. die vom Unterdruck in dem System erzeugt ist. Folglich kann ein dünneres und empfindlicheres Membranmaterial verwendet sein, wodurch die Empfindlichkeit der Fühleinrichtung erhöht wird.
Die Teilchenüberwachungsvorrichtung 18 gibt der Bedienungsperson 11 des Staubsaugers 10 hörbare Auskunft, die in unmittelbarem Verhältnis zur Anzahl der auf die Membran 34 auftreffenden Teilchen steht. Folglich ha die Bedienungsperson 11 ein direktes und unmittelbares Verhältnis zur Leistungsfähigkeit des Staubsaugers 10 und zur Wirksamkeit des Reinigungsvorganges. Diese Auskunft ermöglicht es dem Benutzer des Staubsaugers IO festzustellen, wann ein Bereich sauber ist und ob etwa zusätzliches Reinigen nötig ist. Zusätzlich hat der Benutzer die psychologische Befriedigung. daß seine Rcinigungsbemühungen wirksam sind. Bei Anwendung in der Industrie oder in Laboren kann die Teilchenüberwachungsvorrichtung 18 dazu verwendet werden, die Sauberkeit eines gereinigten Bereichs zu gewährleisten und zu überprüfen und damit die betriebliche LeistungsfähigKeit anderer Re nigungsgerätc festzustellen, die zum Erzeugen sauberer Umgebung verwendet werden.

F i g. 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 Luft dient. Die Vorrichtung 143 umfaßt ein Einlaßrohr 144 mit einem Kanal 146. der ein Fluid und darin mitgerissene Teilchen von einer Quelle führt. Das Rohr 144 ist an das Einlaßende eines trichterartigen Gehäusps 147 angeschlossen, das eine als Übergang dienende. Kegelförmige Expansionskammer 148 hat. Die Expansionskammer 148 hat eine Einlaßöffnung 149, die mit dem Einlaßkanal 146 axial fluchtet, sowie ein weites äußeres kreisförmiges Ende 151. Eine Membran 152 aus einem schallerzeugenden Werkstoff, beispielsweise Kunststoff, Metallfolie oder dergleichen, ist auf das äußere Ende des trichterartigen Gehäuses 147 aufgepaßt. Der Umfangsbereich der Membran 152 hat eine insgesamt U-förmige Ringiippe 153. die klammerartig auf dem Ende des Gehäuses 147 sitzt. Zum Befestigen der Membran 152 am Gehäuse 147 können auch andere Mittel verwendet werden. Die Membran 152 hat leicht konkave Gestalt und ragt in die Expansionskammer 148 hin-

h5 ein. Die Achse der konkaven Krümmung 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 ei-

ncm zu der Unterdruckquelle führenden Kanal 156 befestigt. Eine in der Nähe der Innenseite der Membran 152 angeordnete Ausgangsöffnung 157 führt zum Kanal 156, so daß die Luft aus der Expansionskammer 148 durch den Ausgangskanal 156 strömen kann. Die öffnung 157 liegt unmittelbar unterhalb der konkaven Membran 152, so daß die auf die Membran 152 auftreffenden Teilchen aus der Kammer 148 in den Ausgangskanai i.S6 bewegt werden.

Im Betrieb verursacht die Expansionskammer 148, deren Qucrschnittsfläche 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 Luft mitgerissenen Teilchen mit so starker Kraft auf die Membran 152 auftreffen, daß sie ein hörbares Signal erzeugen.

F i g. 6 und 7 zeigen ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel einer insgesamt mit 200 bezeichneten Teilchenüberwachungsvorrichtung zum Wahrnehmen von Teilchen in einem strömenden Fluid, beispielsweise in Luft. 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 angezeigt. Unter einem Winkel zum rohrförmigen Einlaßteil 201 ist ein rohrförmiges Auslaßteil 204 mit einem Auslaßkanal 206 angeordnet. Das rohrförmige Einlaßteil 201 und das rohrförmige Aus'j'ßteil 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 2085 zum Kanal 206 hin. Der obere Teil des Verbindungsgehäuses 207 ist mit einer Öffnung 209 versehen, die einen beträchtlichen Teil der Kammer 208 bloßlegt. Die Querschnittsfläche der öffnung 209 ist größer ais die Querschniüsfiäche des EiniaBkanais 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 auf die Längsachse des Kanals 202 geneigt. Die Querschnittsebene der öffnung 209 liegt unier einem Winkel zur Längsachse des Kanals 202, und die Mitte der öffnung 209 fällt insgesamt mit der Längsachse des Kanals 202 zusammen oder fluchtet mit ihr.

Die Öffnung 209 ist durch eine insgesamt mit 211 bezeichnete Membraneinrichtung verschlossen. Die Membraneinrichtung 211 ist innerhalb eines Flansches oder einer I .ippe 212 am Verbindungsgehäuse 207 angeordnet. Dabei hat der untere Bereich der Lippe 212 eine nach innen weisende Schulter 213, die mit der äußeren Umfangskante der Membraneinrichtung 211 in Eingriff bringbar ist. Mehrere nach innen weisende Finger 214 halten die Membraneinrichtung 211 am Verbindungsgehäuse 207 fest.

Die Membraneinrichtung 211 hat einen ringförmigen äußeren Umfangsteil 216, der ein inaktiver Teil von selbsttragendem Aufbau und mit einer aktiven, flexiblen Membran 217 verbunden ist. Wie Fig.8 zeigt, ist der äußere Umfangsrand 218 der Membran 217 durch Klebstoff oder anderes Verbindungsmaterial mit der Oberseite des ringförmigen Umfangsteils 216 verbunden. Die Membran 217 ist ein verformbares, flexibles, schallerzeugendes Teil, beispielsweise eine Metaii- oder Kunststoffolie und dergleichen. Die Membran 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 die Membran 217 in konkave Lage, wie F i g. 7 und 8 zeigen, und wird dadurch unter Spannung gesetzt. Die gesamte Dicke der Membran 217 steht unter Spannung. Sowohl die Innenfläche als auch die Außenfläche der Membran 217 befinden sich in einem Zustand der Spannung. In einem druckbeaufschlagten System würde die Membran 217 eine konvexe Gestalt annehmen, wie durch die gestrichelten Linien 217/4 in F i g. 7 angedeutet.

Der äußere Umfangsrand der Membran 217 kann am Teil 216, einer gesonderten Ringdichtung oder einem Ringbereich oder einer Schulter des Verbindungsgehäuses 207 mittels zweckmäßiger Mittel, beispielsweise einer Ringkammer, einer keilförmigen Klammer oder dergleichen, befestigt oder angeklammert sein. Der äußere Umfangsrand der Membran 217 kann verdickt, umgerollt oder anderweitig mit einer Verstärkung ausgebildet sein.

Die durch den HinlaUkanal 202 strömende Luft bewegt die Teilchen zur Membran 217. Wie der gestrichelte Pfeil 219 andeutet, werden die Teilchen in einer im allgemeinen linearen Richtung weiter bewegt, bis sie auf die Membran 217 auftreffen, während die Luft durch die Kammer 218 zum Ausgangskanal 206 bewegt wird. Das Aufprallen der Teilchen auf die Membran 217 erzeugt hörbare Signale, die von der Bedienungsperson der Vorrichtung wahrgenommen werden können. Die Membran 217 spricht auf verhältnismäßig kleine Teilchen und kleine Teilchenmengen in dem strömenden Fluid an. Ferner ist die Frequenz des von der Membran 217 ausgehenden Schallsignals die gleiche oder annähernd die gleiche, wie die Frequenz, auf die das menschliche Ohr am empfindlichsten reagiert.

Die Membran 217 wird von Anfang an verformt und unter Spannung gesetzt, wenn sie einem Unterdruck ausgesetzt wird. Eine sekundäre, zeitweise Verformung tier Membran 217 wird durch den Aufprall von Teilchen verursacht.

Wenn ein Teilchen von ausreichender Energie auf die Membran 217 aufprallt, erzeugt es darin, wie Fig.8 zeigt, eine Ausbuchtung 221, da die Membran 217 nicht so steif oder stark ist. daß sie der Aufprallkraft des Teilchens Widerstand leisten kann. Wenn anschließend ein Teilchen auf die Membran 217 in der Nähe der Ausbuchtung 221 auftrifft, wird eine zweite Ausbuchtung 222 in der Membran 217 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 Teilchen kontinuierlich auf die Membran 217 auftreffen, werden kleine Bereche des Blattes wiederholt in entgegengesetzten Richtungen bewegt, was durch die Pfeile 223 angedeutet ist. Das verursacht wellenartige Bewegungen in der Membran 217, wodurch jede Ansammlung von Teilchen ausgeschaltet ist. Falls sich doch Teilchen an der Innenfläche sammeln sollte, so blättern sie ab und werden durch das bewegte Fluid von der Membraneinrichtung 211 weg bewegt: mit anderen Worten, die Membran 217 ist selbstreinigend.

Fig.9 bis 12 zeigen Abwandlungen im Aufbau der Membraneinrichtung. Die in Fig.9 und i0 gezeigte Membraneinrichtung 230 hat einen ringförmigen, inaktiven Umfangsteil 231. der an einem Gehäuse angebracht werden kann. An dem Umfangsteil 231 ist eine aktive, flexible Membran 232 befestigt. Ein offener mechanischer Schutz, beispielsweise ein Schutzschirm 233, ist der Oberseite der Membran 232 benachbart ange-

ίο

ordnet. Der Schutzschirm 233 ist nur in seinem äußeren Umfang an dem inaktiven Randbereich der Membran 232 befestigt, so daß sich diese frei biegen und in bezug auf den Schutzschirm 233 bewegen kann.

Die in F i g. 11 gezeigte Membraneinrichtung 240 hat einen ringförmigen Unifangsteil 241, der eine aktive Membran 242 trägt. Ein offener mechanischer Schutz, beispielsweise ein Schutzschirm 243 ist in der Nähe der Innenseite br.v. der Unterseite der Membran 242 angeordnet. Der Schutzschirm 243 stützt Bereiche der Membran 242 ab. Bereiche der Membran 242 zwischen den Drähten des Schutzschirms 243 können sich nach innen durchbiegen oder verformen, wenn die Membran 242 einem Unterdruck ausgesetzt wird. Der Aufprall von Teilchen auf die Membran 242 kann diese so verformen, daß sie eine nach außen gebogene Gestalt annimmt.

Fig. 12 zeigt eine insgesamt mit 250 bezeichnete, andere Membraneinrichtung. Diese hat eine aktive, flexible Membran 251 in einem Stück mit einem äußeren inaktiven Umfangsteil 252. Der Teil 252 erstreckt sich senkrecht zur aktiven Membran 251 und hat einen nach innen weisenden Ringwulst 253. Der Teil 252 kann eine größere Querschnittsfläche haben als die Membran 251, so daß er stark genug ist, die Membraneinrichtung 250 an einem Flansch 254 zu halten. Der äußere Bereich des Flansches 254 ist mit einer Nut 256 zur Aufnahme des Ringwulstes 253 versehen. Wulst 253 und Nut 256 ergeben für die Membraneinrichtung 250 eine Anbringung unter Schnappwirkung, so daß diese zum Säubern, zur Wartung oder zum Austausch ohne weiteres abgenommen werden kann.

Fig. 13 und 14 zeigen eine weitere Abwandlung des Aufbaus der aktiven Membran, die insgesamt mit 260 bezeichnet ist. Die Membran 260 ist ein verhältnismäßig dünnes, flexibles und verformbares Teil, vorzugsweise aus Metallblech, wie Aluminiumfolie, Zinnfolie und dergleichen. Die Oberfläche der Membran 260 weist eine Vielzahl von nebeneinander hegenden Ausnehmungen oder Vertiefungen 261 auf. Jede Vertiefung 261 ist insgesamt hexagonal und konvergiert nach innen, so daß der Boden jeder Vertiefung 261 im wesentlichen kleiner ist als der obere oder offene Teil der Vertiefung 261. Die Vertiefungen 261 können auch anders gestaltet sein, beispielsweise halbkugelförmig, quadratisch, oktagonal und dergleichen. Die Membran 260 kann auch aus Textilstoff, Kunststoff, oder Kautschuk mit Überzügen hergestellt sein. Die Überzüge können Kunststoffe, beispielsweise Silikon oder Polytetrafluoräthylen sein, die das Ankleben der Teilchen an der schallerzeugenden Oberfläche verhindern. Der aktive Bereich der Membran 260 kann auf einem offenen Rahmen oder einer Ringstütze, beispielsweise dem Ring 216 gemäß F i g. 8, vorgespannt sein. Das Membranmaterial kann gestreckt und mit der Ringstütze in gestrecktem Zustand verbunden sein. Andererseits kann das Membranmaterial aber auch so gestreckt sein, daß es über eine Ringstütze oder den Flansch 212 des Verbindungsgehäuses 207 paßt, wie das auch anhand der Ringlippe 153 in F i g. 4 gezeigt ist.

Fig. 15 bis 17 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Teilchenüberwachungsvorrichtung. Die Teilchenüberwachungsvorrichtung 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 begrenzt Die beiden rohrförmigen Teile 301 und 303 sind durch ein Verbindungsgehäuse 306 vereinigt. Das Gehäuse 306 hat eine mit den Kanälen 302 und 304 in Verbindung stehende Kammer 307. Durch einen Einlaß 308 und einen Auslaß 309 in der Kammer 307 kann das Fluid, beispielr "'eise Luft durch die Überwachungsvorrichtung strömen. Im Gehäuse 306 ist eine Öffnung 311 über die ganze Weite vorgesehen, die mit der l.ängsachse des Einhißkanals 302 allgemein axial ausgerichtet ist. Die öffnung 311 ist von einem kreisförmigen Flansch 312 umgeben, der eine nach innen weisende ringförmige Schulter 313 zum Abstützen einer insgesamt mit 314 bezeichneten Membraneinrichtung hat. Die Membran-

ίο einrichtung 314 erzeugt ein hörbares Geräusch, wenn ein Feststoffteilchen, wie Schmutz- oder Staubteilchen, die von dem durch die Kammer 307 bewegten Fluid mitgenommen werden, auf sie auftrifft. Die Membraneinrichtung 314 hat einen äußeren, inaktiven Umfangsrandteil 316. Der Umfangsteil 316 ist verhältnismäßig steif. Am Umfangsteil 316 ist eine aktive, flexible Membran 317 befestigt. Wie aus Fig. 15 hervorgeht, wird die Membran 317 unter Spannung gesetzt und konkav verformt, wenn in der Kammer 307 Unterdruck herrscht.

Die Membraneinrichtung 3i4 ist am Gehäuse 3Ö6 mittels einer Verlängerungshülse 318 gehalten, die nach außen divergierende Gestalt hat und einen Kanal 319 bildet. Aus Fig. 17 ist zu entnehmen, daß das innere Ende 321 der Hülse 318 mit dem Flansch 312 in Schraubgewindeeingriff steht, wodurch die Hülse 318 am Gehäuse 306 angebracht ist. Die Unterseite 322 des Endes 321 steht in Eingriff mit der Oberseite des äußeren Umfangsteils3l6der Membraneinrichtung 314 und klemmt den Umfangsteil 316 in Eingriff mit der Schulter 313.

jo Im Betrieb strömt die Luft, wie durch den Pfeil 323 gezeigt, durch die Überwachungsvorrichtung. Wenn die Luftströmung ihre Richtung in der Kammer 307 ändert, werden die Teilchen durch ihre Trägheit zum Auf treffen auf die Membran 317 gebracht, wie der gestrichelte Pfeil 324 zeigt. Beim Auftreffen der Teilchen auf die Membran 317 wird ein hörbares Geräusch erzeugt. Das Geräuschsignal wird durch den Kanal 319 der Hülse 318 gebündelt und in einer ausgewählter! Richtung, bei spielsweise zur Bedienungsperson der Übcrwachungsvorrichtung hin, gerichtet.

Fig. 18 bis 20 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer insgesamt mit 400 bezeichneten Teilchenüberwachungsvorrichtung. Die Teilchenüberwachungsvorrichtung 400 hat ein rohrförmiges Einlaßteil 401 mit einem Kanal 402. Im Winkel zum Eirlaßteil 401 ist ein rohrförmiges Auslaßteil 403 mit einem Auslaßkanal 404 angeordnet. Die rohrförmigen Teile 401 und 403 sind durch ein Verbindungsgehäuse 406 vereinigt. Das Gehäuse 406 hat eine Kammer 407 mit einem Einlaß 408,

so 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 400 strömen können, wie durch die Pfeile angezeigt. Das Gehäuse 406 hat eine nach außen divergierende Verlängerung 406Λ mit einem weiten offenen Ende 411. In kurzem Abstand vom Ende 411 nach innen ist ein nach innen weisender Ringflansch 412 mit einer Außenschulter 413 vorgesehen.

An dem Flansch 412 ist eine Membraneinrichtung 414 angebracht, die sich in den von der Verlängerung 406/4 begrenzten Raum erstreckt. Die Membraneinrichtung 414 hat einen ringförmigen, inaktiven äußeren Umfangsteil 416, der an einer flexiblen, aktiven Membran 417 befestigt ist. Die Membran 417 hat eine kegelförmige Seitenwand 417A und einen konkaven Boden 417S, Insgesamt ist die Gestalt der Membran 417 becherförmig, wobei der Boden 417ß mit der Kammer 407 in

Verbindung steht und mit dem Kanal 402 insgesamt axial ausgerichtet ist. Wie aus F i g. 20 hervorgeht, ist in den oberen Teil der Verlängerung 406/4 ein Ring 418 iingcsctzt, der die Membraneinrichtung 414 in Eingriff mit der Schulter 413 des Flansches 412 hält. Der Ring 418 hat eine äußere Ringrippe 419, die in eine entsprechende Nut in der Innenseite der Verlängerung 406,4 paßt, um den Ring 418 an der Verlängerung 406/4 zu halten. Zum Halten des Ringes 418 an der Verlängerung 406/4 können auch andere zusammenwirkende Elemente verwendet sein. Der Ring 418 trägt einen offenen mechanischen Schutz 421, beispielsweise ein offenes Sieb, um Beschädigungen der Membran 417 zu verhindern. Im Betrieb erzeugen die auf den Boden 417B auftreffenden Teilchen ein Schallsignal, welches durch die Gestalt der Seitenwand 417,4 der Membraneinrichtung 414 gebündelt und durch den mechanischen Schutz 421 nach außen zur Bedienungsperson gerichtet wird.

Fig.21 und 22 zeigen noch ein weiteres Ausführungsbeispiei einer insgesamt mit 500 bezeichneten Teilchenüberwachungsvorrichtung. Die Teilchenüberwachungsvorrichtung 500 hat ein rohrförmiges Einlaßteil 501 mit einem Einlaßkanal 502. Im Längsabstand vom Einlaßteil 501 ist ein rohrförmiges Auslaßteil 503 mit einem Auslaßkanal 504 vorgesehen. Mit dem Einlaßteil 501 und dem Auslaßteil 503 ist ein Verbindungsgehäuse 506 an seinen entgegengesetzten Enden verbunden. Das Gehäuse 506 hat eine Kammer 507 mit einem mil dem Kanal 502 in Verbindung stehenden Einlaß 508 und einem mit dem Kanal 504 in ^verbindung stehenden Adslaß 509. so daß Luft und Teilchen durch die Überwachungsvorrichtung 500 strömen können. Die Kanäle 502 und 504 und die Kammer 507 fluchten axial miteinander. Wie F i g. 22 zeigt, hat das Gehäuse 506 eine nach unten und vorn gerichtete Wand 511 mit einer öffnung 512 in ihrem vorderen Ende. Die Wand 511 ist gekrümmt gestaltet, wodurch ein Raum geschaffen ist, der an der Oberseite des Gehäuses offer, ist. Die Öffnung 512 ist von einem nach innen weisenden Ringflansch 513 umgeben, der eine insgesamt mit 514 bezeichnete Membraneinrichtung abstützt. Die Membraneinrichtung 514 verschließt die Öffnung 512 und hat einen inaktiven äußeren Umfangsteil 516, der am Flansch 513 angebracht ist. Am Umfangsteil 516 ist eine flexible, aktive Membran 517 befestigt, die bei Unterdruck in der Kammer 507 eine konkave Gestalt annimmt. Die Wand 511 ist mit einer Vielzahl von im Abstand voneinander liegenden Nasen 518 versehen, die die Membraneinrichtung 514 am Flansch 513 halten.

Die Membraneinrichtung 514 ist insgesamt axial fluchtend mit der Achse des Kanals 502 angeordnet, wobei der mittlere Bereich im wesentlichen auf der Mittelachse des Kanals 502 liegt. Die Membraneinrichtung 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 Membraneinrichtung 514 erzeugt beim Aufprall von Teilchen auf die Membran 517 ein Geräusch. Das Schallsignal wird von der Wand 511 gebündelt und zur Bedienungsperson oder insgesamt nach oben und hinten gerichtet.

F i g. 23 und 24 zeigen eine insgesamt mit 600 bezeichnete Saugdüse für einen Staubsauger. Die Saugdüse 600 hat ein längliches Gehäuse 601; wie F i g. 24 zeigt, ist am Boden des Gehäuses 601 ein länglicher Einlaß 602 ausgebildet, der zu einer inneren Kammer 603 hin geöffnet ist. Das Gehäuse 601 hat auch einen Auslaß 604 an der Rückseite, so daß Luft und Teilchen durch die Kammer

603 in ein Auslaßrohr 606 strömen, beispielsweise in den üblichen rohrförmigen Handgriff eines Staubsaugers.

In der Oberseite des Gehäuses 601 ist in der Mitte eine längliche öffnung 607 vorgesehen, die von einer insgesamt aufrechten Rippe 608 am Gehäuse 601 umgeben ist. In der Außenseite der Rippe 608 ist eine Nut 609 ausgebildet. Die öffnung 607 ist, wie F i g. 23 zeigt, von länglicher Gestalt und mit dem Rohr 606 ausgerichtet. Die öffnung 607 ist durch eine insgesamt mit 611 bezeichnete Membraneinrichtung verschlossen. Die Membraneinrichtung 611 hat einen äußeren Umfangsflansch oder Ring 612 mit einem nach innen weisenden, in der Nut 609 sitzenden Wulst 613. wodurch die Membraneinrichtung 611 an der Rippe 608 gehalten ist. Mit dem R'.ng 612 ist eine flexible, aktive Membran 614 in einem Stück ausgebildet oder einheitlich verbunden. Wie aus F i g. 24 hervorgeht, nimmt die Membran 614 eine insg :- samt konkave Gestalt an, wenn sie einem Unterdruck in der Kammer 603 ausgesetzt wird. Die von der Saugdüse

μ 600 äüigcnornrncncn Tcilchcr. werden durch die Karr, mer 603 bewegt und dabei aufgrund ihrer Trägheit in Richtung nach oben weiter bewegt, wodurch sie auf die Membran 614 auftreffen und dadurch ein hörbares Signal erzeugen, welches von der Bedienungsperson der Vorrichtung wahrgenommen werden kann. Die Membraneinrichtung611 kann auch kreisförmig, quadratisch, rechteckig oder anderweitig gestaltet sein. Auch können zum Befestigen der Membraneinrichtung 611 am Gehäuse 601 andere Mittel verwendet sein.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur akustischen Anzeige des Vorhandenseins von Teilchen in einem strömenden Fluid, insbesondere zur Kontrolle des Arbeitsergebnisses bei einem Staubsauger, mit einem Kanal für die Fluidströmung und einer an einem Umlenkbereich der Fluidströmung angeordneten, bei Betrieb der Vorrichtung an der Innenseite unter Unterdruck stehenden, schwingungsfähigen Membran, die durch auftreffende Teilchen in hörbare Schwingungen versetzbar istdadurchgekennzeichnet,

daß die Membran (34; 152; 217; 232; 242; 251; 260; 317; 417; 517; 614) in ihrem Teilchenauftreffbereich aus einem derart dünnen und flexiblen Material besteht, daß sie bei Unterdruck eine nach innen gewölbte, gespannte Lage hat und daß auf die Membran (34; 152; 217; 232; 242; 251; 260; 317; 417; 517; 614) auftneffende Teilchen ausreichender Energie lokal beeretizte. elastische Deformationen der Membran (34; 152; 217; 232; 242; 251; 260; 317; 417; 517; 614) erzeugen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (34; 152; 217; 232; 242; 251; 260; 317; 417; 517; 614) aus Kunststoff, Metall oder einem Schichtmaterial besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Bereich der Membran (34; 152; 217; 232; 242; 251; 260; 317; 417; 517; 614) im wesentlichen auf der Längsachse des Fluidströmungskanals (21,23; 146,256; 202,206;302,304; 402,404; 502,504; 60£, 604) vor dem Umlenkbereich liegt.

4. Vorrichtung nach einem er Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß außenseitig oder innenseitig von der Membran (34; 232, 242; 417) ein mechanischer, vorzugsweise siebartiger. Schutz (37; 233; 243; 421) oder eine mechanische, vorzugsweise siebartige, Membranabstützung (243) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (417) becherförmig ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (260) Vertiefungen (261) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt des Fluidströmungskanals (21; 146; 502) vor der Membran (34; 152; 517) in Strömungsrichtung vergrößert.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß außenseitig von der Membran (317) ein Schallkanal (319) vorgesehen ist, der die Schwingungen der Membran (317) bündelt und mit dem vorzugsweise die Membran (317) an der Vorrichtung befestigt ist.