DE2751781C3 - Einrichtung zum Schutz vor Überhitzung eines Staubsaugers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schutz vor Überhitzung eines Staubsaugers, bei dem ein motorgetriebenes Gebläse die Luft durch den Staubsauger fördert, mit einem temperaturgesteuerten Ventil, das bei Überschreiten einer im voraus bestimmten Temperatur öffnet und Luft aus der Umgebung zur Saugseite des Gebläses einströmen läßt und einen mit einem Ventilsitz ausgebildeten stationären Ventilteil sowie einen in bezug auf den Ventilsitz zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verschiebbaren Ventilkörper aufweist.

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art (DE-OS 45 313) erfolgt das Öffnen des normalerweise geschlossenen, temperaturgesteuerten Ventils für ein Einströmen von Luft aus der Umgebung zur Saugseite des Gebläses mittels eines Bimetallstreifens, der sich mit steigender Temperatur allmählich verformt, so daß das Öffnen des Ventils bei der bekannten Anordnung seinerseits allmählich vonstatten geht. Ein solches

langsames öffnen des Ventils vermag jedoch den Staubsauger nicht wirksam vor Überhitzungen zu schützen, und zwar insbesondere nicht in den Fällen, in denen die Saugleitung unbeabsichtigterweise blockiert

wird, so daß keine Luft mehr durch den Staubsauger hindurchströmt. In einem derartigen Fall fällt die sonst wirksame Luftkühlung des Motors aus, so daß die Temperatur des Motors und der den Motor umgebenden Teile des Staubsaugers sehr schnell gefährlich hohe Werte annehmen kann. Es ist in diesem Zusammenhang auch nicht zu verkennen, daß die Festlegung einer genau bestimmbaren Auslösetemperatur eines Bimetallstreifens bei einer Massenfertigung sehr kostenaufwendig und daher praktisch kaum durchführbar ist, weil hierzu nicht nur eine Auswahl bestimmter Metallkombinationen, sondern auch sehr genaue Toleranzen in der Fertigung und zusätdich noch ein individuelles Justieren jedes einzelnen Streifens erforderlich wären. Schließlich können bei der bekannten Einrichtung, da bei dieser das '5 Rückstellen des Ventils über den sich abkühlenden Bimetallstreifen automatisch erfolgt, Fälle eintreten, bei denen das Vorhandensein einer Betriebsstörung, beispielsweise einer teilweisen Verstopfung der Saugleitung, über einen längeren Zeitraum bei entsprechend verminderter Leistung des Staubsaugers und erhöhter Gefährdung des Motors unbemerkt bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Schutz vor Überhitzung eines Staubsaugers der angegebenen Art zu schaffen, dessen teniperaturgesteuertes Ventil schnell und vollständig bei einer genau festlegbaren Temperatur öffnet sowie ohne Demontage des Staubsaugers und nur manuell in seine Schließstellung rückstellbar ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Ventilkörper in an sich bekannter Weise im Öffnungssinne unter Vorlast steht und in kaltem Zustand in seiner Schließstellung mittels eines Blocks aus einem Material gehalten ist, das bei der genannten Temperatur schmilzt und dadurch den Ventilkörper freigibt, und daß zum Halten des Ventilkörpers in der Schließstellung ein zwischen dem Ventilkörper und dem stationären Ventilteil eingeschaltetes Einweg-Sperrglied vorgesehen ist, welches eine Verschiebung des Ventilkörpers aus der Öffnungsstellung in die Schließ- to stellung bei erstarrtem schmelzbarem Material zuläßt.

Bei dieser Ausgestaltung ist die Temperatur, bei der das Ventil öffnet, die Schmelztemperatur des den schmelzbaren Block bildenden Materials, die sich durch die geeignete Materialwahl genau festlegen läßt. Die Öffnungstemperatur ist dabei von einer individuellen Justierung eines Auslösemechanismus unabhängig und stellt keine besondere Anforderungen an eine Präzisionsfertigung der Teile der Ventilanordnung, was bei einer Massenproduktion vorteilhaft ist. Im kalten, so erstarrten Zustand kann der Materialblock eine große Haltekraft auf den Ventilkörper ausüben, der aus diesem Grunde mit einer entsprechend großen Kraft im Öffnungssinne, z. B. durch eine Feder, beaufschlagt sein kann, so daß ein schnelles und vollständiges Öffnen des Ventils für ein Einströmen von Luft aus der Umgebung zur Saugseite des Gebläses sichergestellt ist, sobald der Block schmilzt. Anstelle oder als Ergänzung zu einer Feder kann eine im Öffnungssinne wirkende Kraft auch durch den Druckunterschied zwischen der Umgebung und der Saugseite des Ge^h:a:-.·· bereitgestellt werden, da dieser Druckunterschied bei blockierter Saugleitung, einem häufigen Störungsfall, am größten ist. Das Einweg-Sperrglied ermöglicht bei Abkühlung des bei der vorbestimmten Temperatur schmelzenden Materials und erneutem Erstarren zu einem festen Block ein manuelles Zurückbeweger» des Ve^itilkörpers zum Schließen des Ventils. Aufgrund dVir nur manuell durchführbaren Rückstellung des Ventils in die Schließstellung wird der Benutzer auf das Vorhandensein einer Betriebsstörung aufmerksam gemacht und darauf hingewiesen, daß ein Eingreifen seinerseits erforderlich ist, im besonderen Fall ein die Saugleitung blockierender Fremdkörper entfernt werden muß. Auftretende Störungen werden daher unmittelbar beseitigt, bevor der Staubsauger vom Benutzer erneut in Betrieb gesetzt wird. Insgesamt ist auf diese Weise eine hochwirksame Einrichtung zum Schutz des Staubsaugers vor Überhitzung geschaffen.

Es ist zwar schon eine Sicherheitseinrichtung in einem Staubsauger bekannt (DE-OS 25 16 982), bei der eine manuelle Rückstellung der Sicherheitseinrichtung nach deren Ansprechen vorgesehen ist, jedoch handelt es sich hierbei um einen durch einen Bimetallstreifen aktivierten Schalter, der bei einer vorgegebenen Durchbiegung des Bimetallstreifens entsprechend einer erhöhten Temperatur den Motor des Gebläses bleibend abstellt

Es sind ferner thermische Sicherheitsventile bekannt (CH-PS 5 46 368), die bei Erreichen der vorgegebenen Schmelztemperatur des schmelzbaren Materials öffnen. Ein Rückstellen des Ventils nach Wiedererstarrung des schmelzbaren Materials erfordert aber hierbei die Herausnahme einer das schmelzbare Material enthaltenden Büchse zusammen mit der zugehörigen Vemilstange, eine erneute Aufheizung des Materials auf Schmelztemperatur und weitere aufwendige Arbeitsgänge. Für einen Einbau in ein Haushaltsgerät, wie einen Staubsauger, ist dieses bekannte Ventil insbesondere wegen der komplizierten Rückstellung völlig ungeeignet.

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung können im übrigen als schmelzbares Material eutektische Legierungen Anwendung finden. Es sind etliche solcher Legierungen mit verschiedenen Schmelzpunkten erhältlich, so daß man durch Wählen einer geeigneten Legierung zwischen diesen die Auslösetemperaiur des Ventils auf diejenige Temperatur abstimmen kann, die die Baumaterialien des Staubsaugers vertragen können. Es ist ferner wesentlich, daß eine eutektische Legierung ohne vorheriges Erweichen vom festen in den flüssigen Zustand übergeht, so daß die Freigabe des Ventilkörpers bei der Schmelztemperatur augenblicklich und vollständig erfolgt. Es sei jedoch vermerkt, daß auch andere schmelzbare Materialien, hierunter gewisse Salze, ähnliche Eigenschaften aufweisen und somit anwendbar sein können.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung hat der Ventilkörper einen hohlen und radial leicht verformbaren Schaft, in dem das schmelzbare Material eingeschlossen ist, und das Einweg-Sperrglied ist von einem oder mehreren sägezahnförmigen Vorsprüngen auf der Außenseite des Schaftes und diesen gegenüberliegenden, steif federnden Rippen am stationären Ventilteil gebildet. Diese Ausführungsform zeichnet sich durch eine sehr einfache und betriebssichere Konstruktion aus, bei der der eigentliche Ventilkörper das einzige bewegliche Teil ist. Wenn der Materialblock im hohlen Ventilschaft schmilzt, preßt die im Öffnungssinn auf den Ventilkörper einwirkende Kraft die Vorsprünge unter gleichzeitigem Zusammendrücken des Schaftes an den stationären Rippen vorbei, und unmittelbar danach wird dit Wand des Schaftes durch den vom geschmolzenen Material ausgeübten Druck wieder nach außen in ihre ursprüngliche Form zurückgepreßt. Wenn das Material dann später wieder erstarrt ist, kann der Ventilkörper unter Verformung der stationären Rippen zurückge-

drückt werden, die dann den Ventilkörper wieder in der Schließstellung festhalten.

Der Schaft des Ventilkörpers kann aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyimid, Polycarbonat oder PoIyoxymethylen, hergestellt sein, der die erforderliche Hitzebeständigkeit besitzt.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist das schmelzbare Material in einer Kammer eingeschlossen, die im stationären Ventilteil ausgebildet und durch einen in bezug auf diesen Teil drehbaren Deckel verschlossen ist, der mit dem Ventilkörper drehfest verbunden ist, wobei der Ventilkörper durch eine Feder für eine Drehung im Öffnungssinn belastet und das Einweg-Sperrglied von Sägezähnen an der der Kammer zugekehrten Stirnfläche des Deckels und in der gegenüberliegenden Stirnfläche des Materialblocks gebildet ist. Beim Schmelzen des Materials verschwinden die sperrenden Sägezähne in der Oberfläche des Blockes, so daß sich der Deckel und damit der Ventilkörper unter Einwirkung der Federkraft in die Öffnungsstellung dreht, und wenn das Material wieder erstarrt, bildet sich ein neuer Satz von Zähnen als »Abguß« der Zähne auf der Deckelfläche. Danach kann der Ventilkörper manuell in die Schließstellung zurückgedreht werden, indem die beiden Sägezahnsätze übereinander hinweggleiten.

Bei dieser Ausführungsform kann der Ventilkörper in bezug auf den Deckel und den stationären Ventilteil axial verschieblich und in bezug auf letzteren mit Hilfe einer schraubenlinienförmigen Führung geführt sein, während die auf den Ventilkörper wirkende Feder eine Druckfeder ist, die zwischen dem Ventilkörper und dem Deckel wirksam ist. Die öffnungs- und Schließbewegung des Ventilkörpers ist somit eine kombinierte Drehung und axiale Verschiebung, wodurch es ermöglicht wird, durch eine verhältnismäßig kleine Drehung einen großen Durchströmquerschnitt der Lufteinströmpassage zu öffnen bzw. zu schließen.

Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung ist das schmelzbare Material in einer Kammer zwischen einem Gehäuse, das im stationären Ventilteil drehbar montiert ist, und einem Kolben eingeschlossen, der in bezug auf das Gehäuse bei geschmolzenem Material drehbar und mit dem Ventilkörper drehfest verbunden ist, während der Ventilkörper für eine Drehung im Öffnungssinn durch eine erste Feder belastet und das Einweg-Sperrglied eine Freilauf-Torsionsfeder zwischen dem Gehäuse und dem stationären Ventilteil ist. Bei dieser Ausführungsform wird, solange das Material erstarrt ist, die Drehung des Ventilkörpers in die Öffnungsstellung dadurch verhindert, daß die Torsionsfeder das Gehäuse daran hindert, Sich ifi der betreffenden Richtung zu drehen. Sobald das Material geschmolzen ist, kann die erste Feder den Ventilkörper und den Kolben in bezug auf das Gehäuse drehen, und nach erneutem Erstarren des Materials wird das Ventil durch manuelles Drehen des Ventilkörpers und Gehäuses in entgegengesetzter Richtung, in der die Torsionsfeder unwirksam ist, zurückgestellt

Analog mit der obengenannten zweiten Ausführungsform kann der Ventilkörper in bezug auf den Kolben und den stationären Ventilteil axial verschieblich und in bezug auf letzteren mit Hilfe einer schraubenlinienförmigen Führung geführt sein, während die auf den Ventilkörper wirkende erste Feder eine Druckfeder ist, die zwischen dem Ventilkörper und dem Kolben wirksam ist

Eine besonders wirksame Sicherung gegen eine relative Drehung von Kolben und Gehäuse, wenn der Block aus dem schmelzbaren Material erstarrt ist, kann dadurch erreicht werden, daß das Gehäuse und der Kolben unrunde, vorzugsweise polygonale, Querschnitte besitzen.

Eine vierte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper für eine nach unten gerichtete Ventil-Öffnungsbewegung ausgebildet, der Block schmelzbaren Materials unten in einer Kammer im stationären Ventilteil angebracht und der Ventilkörper drehfest mit einem in der Kammer lotrecht verschieblichen Kolben verbunden ist, dessen nach unten gerichtete Stirnfläche konvex oder konkav und mit wenigstens zwei Klinkenvorsprüngen oder -kerben ausgebildet ist, die in Längs- und Umfangsrichtung des Kolbens gegeneinander versetzt sind. Diese Ausführungsform ist in konstruktiver Hinsicht äußerst einfach, da die nach unten gerichtete Stirnfläche des Kolbens nach der Freigabe des Ventilkörpers durch das Schmelzen des Materialblocks ein neues Sperrglied in der nach oben gerichteten Fläche des Materials formt, wenn dieses wieder erstarrt. Wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform ist der Ventilkörper mit dem zugehörigen Kolben somit das einzige bewegliche Teil im Ventil.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen halben axialen Schnitt durch eine Ausführungsform eines Staubsaugers mit der erfindungsgemäßen Einrichtung, wobei jedoch nur das temperaturgesteuerte Ventil und die unmittelbar benachbarten Teile des Staubsauger-Oberteils dargestellt sind,

F i g. 2 in größerem Maßslab einen Ausschnitt des in Fig. 1 Dargestellten, und zwar unmittelbar nachdem sich das Ventil geöffnet hat,

F i g. 3 eine Seitenansicht, gesehen in der durch den Pfeil III in F i g. 2 angegebenen Richtung,

Fig.4 eine Seitenansicht, teilweise im Axialschnitt, einer zweiten Ausführungsform des temperaturgesteuerten Ventils in der Schließstellung,

F i g. 5 eine F i g. 4 entsprechende Ansicht des Ventils in der Öffnungsstellung,

F i g. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI in F i g. 4, F i g. 7 eine F i g. 4 entsprechende Ansicht einer dritten Ausführungsform des Ventils in der Schließstellung,

F i g. 8 eine entsprechende Ansicht des Ventils in der Öffnungsstellung,

F i g. 9 einen Schnitt entlang der Linie IX-IX in F i g. 7, F i g. 10 einen lotrechten Schnitt durch eine vierte

Ausführungsicrrr. des terfiperaturgesteuerten Ventils, dargestellt in der Schließstellung zusammen mit dem angrenzenden Teil des Staubsauger-Oberteils,

Fig. 11 eine Fig. 10 entsprechende Ansicht des Ventils in der Öffnungsstellung,

Fig. 12 eine Ansicht des Ventils mit in die Schließstellung rückgestelltem Ventilkörper nach Erstarrung des Blockierungsmaterials in der in Fig. 11 dargestellten Situation und

Fig. 13 ein Temperaturdiagramm zur Veranschaulichung der Funktion des temperaturgesteuerten Ventils. . F i g. 1 zeigt einen Ausschnitt des Oberteils 1 eines im übrigen nicht näher gezeigten Staubsaugers, der so konstruiert sein kann, wie es in der DE-OS 27 16 692 beschrieben ist. Die Motor- und Gebläseeinheit des Staubsaugers ist in ein Gehäuse 2 mit einem Ausblasstutzen 3 eingebaut, der mit einer zentralen

Öffnung 4 im Oberteil 1 fluchtet. Ein Dichtungsring 5 ist um den Stutzen 3 herum zwischen dem Oberteil I und der Oberseite des Gehäuses 2 angebracht, und der den Dichtungsring 5 umgebende Raum 6 steht, wie in der DE-OS 27 16 692 gezeigt, in offener Verbindung mit dem Raum zwischen dem Staubfilter des Staubsaugers und der Lufteinströmöffnung zum Gebläse.

In der Wand des Oberteils 1 ist außerhalb des Dichtungsringes 5 ein generell mit 7 bezeichnetes Ventil montiert, welches während des normalen Betriebes des Staubsaugers geschlossen ist, sich aber bei Ansteigen der Temperatur um sich herum auf einen im voraus bestimmten Wert öffnet und kalte Luft aus der Umgebung in den Raum 6 und von dort aus weiter zum Motor und zum Gebläse einströmen läßt Das Ventil 7 besteht aus einem planen Ventilsitz 8, der in das Oberteil 1 eingelassen ist, und einem mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden, lotrecht verschieblichen Ventilkörper 9, der mit einem nach unten gekehrten, hohlen und dünnwandigen Schaft 10 einstückig ist, welcher ein schmelzbares Material 11 enthält, das bei der Betriebstemperatur fest ist, aber bei der vorher erwähnten Temperatur, bei der sich das Ventil 7 öffnen soll, schmilzt. Der Ventilkörper 9, 10 kann aus Polyoxymethylen oder einem anderen Kunststoff hergestellt sein, der gegen die auftretenden Temperaturen beständig und mit dem schmelzbaren Material 11 kompatibel ist

Zwei verhältnismäßig steife, aber trotzdem verformbare Rippen 12 sind auf je einer Seite des Schaftes 10 des Ventilkörpers angeordnet Wie aus F i g. 3 ersiehtlieh ist, können die Rippen 12 von Metallstreifen gebildet werden, die mit Hilfe von Beschlägen 13 und Schrauben 14 im Abstand vom Schaft 10 des Ventilkörpers an der Innenseite des Oberteils 1 befestigt sind. Der Schaft 10 hat auf seiner nach außen gekehrten Oberfläche zwei sägezahnförmige Vorsprünge 62 mit verhältnismäßig flacher Oberseite und wesentlich steilerer Unterseite. Der untere Teil des Ventilschaftes 10 einschließlich der beiden genannten Vorsprünge 62 ist mit einem dünnen Metallstreifen 63 abgedeckt, der U-förmig zurechtgebogen und bis unter den Boden des Ventilschaftes hinuntergeführt ist

Wenn das Ventil geschlossen ist, so wie es in den F i g. 1 und 3 dargestellt ist liegen die Unterseiten der beiden Rippen 12 gegen die nach oben gekehrten Teile des Streifens 63 an, welche die Vorsprünge 62 decken, und halten dadurch den Ventilkörper 9 aufgrund der Inkompressibilität des erstarrten Materials 11 fest

Der Ventilkörper ist wie aus F i g. 2 ersichtlich, im Öffnungssinn belastet mit Hilfe einer aus zwei parallelen Schenkeln bestehenden Blattfeder 64, die mit ihren Enden an den Enden der Schienen oder Rippen i2 aufgehängt ist und deren Mittenpartie durch den umgebogenen Teil des Streifens 63 gegen den Ventilschaft 10 anliegt Die Feder ist in ihrer Längsrichtung in bezug auf den Ventilschaft 10 fixiert mit Hilfe von zwei nach unten gerichteten Haken 65 am Ventilschaft

Wenn das Material 11 aufgrund erhöhter Temperatur schmilzt lassen sich die relativ dünne Wand des Ventilschaftes 10 und das geschmolzene Material unter Einwirkung der nach oben gerichteten Kraft der Feder 64 zusammendrücken, so wie es aus Fig.2 ersichtlich ist und dadurch öffnet sich das Ventil in die in F i g. 2 dargestellte Stellung, in welcher der Ventilkörper durch die Federkraft festgehalten wird, bis das Ventil durch einen Druck auf eine Betätigungstaste 66, die an der Oberseite des Ventilkörpers 9 befestigt ist, wieder manuell geschlossen wird.

Unmittelbar nachdem sich die Vorsprünge 62 und der äußere Metallstreifen 63 beim Heben des Ventilkörpers an den Rippen 12 vorbeibewegt haben, bewegt sich der Ventilschaft 10 unter dem Einfluß des hydrostatischen Druckes des geschmolzenen Materials 11, der eventuell noch durch die Eigenelastizität des Ventilschaftes ergänzt wird, in die in F i g. 1 wiedergegebene Stellung zurück. Nach Erstarrung des Materials 11 sind die Vorsprünge 62 deshalb wieder an ihren ursprünglichen Plätzen hinausgedrückt, so daß sie die Rippen 12 nach außen pressen können, wenn der Ventilkörper 9 durch Betätigung der Taste 66 nach unten gedrückt wird, und wenn die Rippen 12 dann zurückgefedert sind, ist der Ventilkörper wieder in der in F i g. 1 gezeigten Schließstellung arretiert.

Die F i g. 4—6 zeigen ein Ventil, das einen stationären Ventilteil 16 und einen in bezug auf diesen axial verschieblichen Ventilkörper 17 hat. Der Teil 16 kann einstückig mit dem nicht eingezeichneten Oberteil des Staubsaugers, welches dem in den F i g. 1 — 3 dargestellten entspricht, oder als separates Bauteil hergestellt sein, das luftdicht im Oberteil befestigt wird. Im Ventilkörper 17 ist eine umlaufende Dichtung 18 aus elastischem Material befestigt, die in der Schließstellung des Ventils, siehe F i g. 4 gegen einen konischen Sitz am Ventilteil 16 dichtend anliegt. Unten im Ventilteil 16 ist eine Kammer 19 mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet, und die Kammer 19 ist oben durch einen Deckel 20 verschlossen, der in Richtung nach unten federbelastet ist durch eine Feder 21, deren oberes Ende gegen den Ventilkörper 17 anliegt. In der nach unten gekehrten Stirnfläche des Deckels 20 sind Sägezähne 22 ausgebildet Der Deckel hat außerdem einen nach oben gekehrten Schaft 23 mit quadratischem Querschnitt, siehe Fig.6, der in einer entsprechenden Aussparung im Ventilkörper 17 geführt ist, so daß der Deckel und der Ventilkörper relativ zueinander zwar axial verschoben, aber nicht gedreht werden können.

Der Ventilkörper 17 hat unten drei radial wegragende Nocken 24, die mit Zwischenräumen von 120° längs der Peripherie verteilt angeordnet sind und jeweils eine schräge oder schraubenlinienförmige Seitenfläche 25 besitzen, die gegen eine Seitenfläche 26 an einer schrägen oder schraubenlinienförmigen Rippe 27 anliegen kann, die den oberen und den unteren Bereich des Ventilteils 16 miteinander verbindet. In der Öffnungsstellung des Ventils, die in F i g. 5 dargestellt ist wirken die Nocken 24 außerdem als Anschläge, indem sie in dieser Stellung gegen die Unterseite des oberen Bereiches des Ventilteils 16 anliegen.

Die Kammer Ϊ9 im Ventiiieii 16 isi iiiii einem schmelzbaren Material, z. B. einer eutektischen Legierung, gefüllt das bei normaler Betriebstemperatur des Staubsaugers einen festen Block mit nach oben gekehrten Sägezähnen 28 bildet, siehe F i g. 6, die sich mit Sägezähnen 22 am Deckel 20 im Eingriff befinden. In dieser Situation ist der Ventilkörper 17 durch die Feder 21 im Öffnungssinn belastet Aber da die Flächen 25 an den Nocken 24 gegen die Flächen 26 an den Rippen 27 anliegen, wird ein Heben des Ventilkörpers 17 durch eine Drehung desselben und damit des Deckels 20 begleitet und diese Drehung wird durch den Eingriff zwischen den Sägezähnen 22 und 28 verhindert In demjenigen Augenblick, in dem das Material in der Kammer 19 schmilzt gibt es nichts mehr, was den Deckel 20 daran hindert sich zu drehen, und der Deckel und der Ventilkörper werden deshalb in die in Fig.5

ίο

dargestellte Stellung verschoben, in welcher sie, wie es durch Pfeile 29 angedeutet ist, zulassen, daß Luft aus der Umgebung in das Innere des Staubsaugers einströmt, in welchem sich der untere Teil des Ventils befindet. Dieses Einströmen von Luft bewirkt ein Abkühlen der verschiedenen Bauteile des Staubsaugers, und wenn das Material in der Kammer 19 hierdurch wieder erstarrt, bildet sich an der den Zähnen 22 des Deckels zugekehrten Oberfläche des Materials ein Satz neuer Sägezähne 28. Danach kann der Ventilkörper 17 unter gleichzeitigem Drehen wieder in die Schließstellung zurückbewegt werden, wobei die beiden Sätze von Sägezähnen übereinander hinweggleiten. Um diese kombinierte axiale und rotierende Bewegung des Ventilkörpers 17 zu erleichtern, kann die nach außen gekehrte Oberfläche des Ventiikörpers mit einer querverlaufenden Kerbe 30 ausgebildet sein.

Das in den Fig. 7—9 wiedergegebene Ventil hat einen stationären Ventilteil 31 und einen Ventilkörper 32 mit einer Dichtung 33, die im großen und ganzen genauso ausgebildet sind wie die in den Fig.4—6 dargestellten Bauteile. Der untere Teil des Ventilteils 31 ist so ausgebildet, daß er ein drehbares Gehäuse 34 mit einer inwendigen Kammer 35 aufnehmen kann, die das schmelzbare Material, welches den Ventilkörper in der Schließstellung blockiert, enthält. Zwischen dem Gehäuse 34 und dem Ventilteil 31 ist eine Freilauf-Torsionsfeder 36 vorgesehen, die mit ihrem einen Ende im Ventilteil 31 befestigt ist, so wie es aus Fig.9 hervorgeht, während sie mit ihrem anderen Ende gegen die Außenseite des Gehäuses 34 anliegt, wie die F i g. 7 und 8 veranschaulichen. Die Feder 36 läßt es zu, daß sich das Gehäuse im Uhrzeigersinn, siehe F i g. 9, in bezug auf den Teil 31 dreht, aber sie verhindert jede Drehung in entgegengesetzter Richtung, indem sich die Feder dann um das Gehäuse zusammenschnürt.

Der Ventilkörper 32 hat eine zentrale Aussparung mit quadratischem Querschnitt, und ein Kolben 37 hat einen oberen, im Querschnitt quadratischen Abschnitt 38, der eng in die Aussparung hineinpaßt, so daß der Kolben der Ventilkörper zusammen rotieren, sich aber relativ zueinander axial verschieben lassen. Der Kolben 37 hat einen unteren Abschnitt 39 mit sechseckigem Querschnitt, der in die Kammer 35 hinunterragt, deren äußere Kontur, siehe Fig.9, ebenfalls sechseckig ist Zwischen den beiden Abschnitten 38 und 39 hat der Kolben 37 einen Flansch 40, der unter der Einwirkung einer Druckfeder 41, deren oberes Ende gegen den Ventilkörper 32 anliegt, eng gegen die Oberseite des Gehäuses 34 anliegt.

Der Ventilkörper 32 hat drei wegragende Nocken 42 mit Aufiagefiächen 43, die den Nocken 24 und deren Auflageflächen 35 im Ventil nach den Fig.4—6 entsprechen, und der Ventilteil 31 hat drei schräggestellte Rippen 44 mit Auflageflächen 45, die den Rippen 27 und den Flächen 26 in den Fig.4—6 entsprechen. Die nach außen gekehrte Stirnfläche des Ventilkörpers 32 hat eine Kerbe 46.

Wenn das schmelzbare Material in der Kammer 35 bei normaler Betriebstemperatur zu einem festen Block erstarrt ist, ist der Ventilkörper 32 in der Schließstellung blockiert, so wie es aus F i g. 7 ersichtlich ist, weil seine Bewegung in die Öffnungsstellung in Fig.8 ein gleichzeitiges Drehen des Kolbens 37 und damit des Gehäuses 34 in dem Uhrzeigersinn entgegengesetzter Richtung erfordert, wie es in F i g. 9 gezeigt ist, diese Drehung jedoch, wie bereits erläutert, von der Torsionsfeder 36 verhindert wird. In demjenigen Augenblick, in dem das Material in der Kammer 35 schmilzt, ist der untere Abschnitt 39 des Kolbens nicht mehr fest mit dem Gehäuse 34 verbunden, und der Kolben und der Ventilkörper können sich deshalb unter gleichzeitiger Verschiebung des Ventilkörpers nach oben in die Öffnungsstellung drehen. Wenn das Material in der Kammer 35 dann wieder erstarrt ist, kann der Ventilkörper gedreht und in die Stellung nach F i g. 7 zurückbewegt werden, da die Feder 36 die hierdurch bedingte Drehung des Gehäuses 34 in bezug auf den Ventilteil 31 zuläßt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 ist das Oberteil 47 des Staubsaugers mit einem umlaufenden Sitz 48 für einen axial verschieblichen Ventilkörper 49 ausgeführt, der mit einer ringförmigen, zur Anlage gegen den Sitz 48 bestimmten Dichtung 50 versehen ist. Das untere Ende des Ventilkörpers ist als kreiszylindrischer Kolben 51 ausgebildet, der in eine Kammer 52 in einem Gehäuse 53 hinunterragt, die im Oberteil 47 ausgebildet ist. Der Kolben 51 ist in bezug auf die Zylinderwand der Kammer 52 mit Hilfe eines Dichtungsringes 54 abgedichtet Der Ventilkörper 49 und der Kolben 51 sind in Richtung nach unten, d. h. in Richtung der in F i g. 11 dargestellten Öffnungsstellung, mit Hilfe einer Blattfeder 55 vorgespannt, die mit ihrem einen Ende am Oberteil 47 befestigt ist.

Das untere Ende des zylindrischen Kolbens 51 hat die Form eines Daches mit zwei planen Flächen 56, die in einer diagonal verlaufenden Linie zusammenstoßen. An der Schnittlinie zwischen jeder Fläche 56 und der zylindrischen Peripheriefläche des Kolbens ist mitten auf jeder Fläche ein kleiner dreieckiger Zahn 57 mit nach unten gekehrter Spitze und einem dem Winkel zwischen den beiden Flächen 56 entsprechenden Scheitelwinkel vorgesehen.

In der Kammer 52 befindet sich ein Quantum schmelzbaren Materials 58, welches im flüssigen Zustand, siehe Fig. 11, bis etwas über die obere Begrenzung für die Zähne 57 hinaufreicht. Wenn das Material 58 nach dem Abkühlen zu einem Block 59 erstarrt ist, hat dieser deshalb die in den Fig. 10 und 12 wiedergegebene Form mit zwei schrägen Flächen 60, die den Flächen 56 am Kolben entsprechen, und zwei Kerben oder Vertiefungen 61, die den Zähnen 57 am Kolben entsprechen, im zuoberst liegenden Bereich jeder Fläche 60.

Hieraus ist ersichtlich, daß der Ventilkörper 49 bei normaler Betriebstemperatur dadurch in seiner in Fig. 10 wiedergegebenen Schließstellung festgehalten wird, daß die beiden Dachflächen 56 am Kolben 51 in den beiden Kerben 61 oben im erstarrten Block 59 des schmelzbaren Materials ruhen. Schiniizi däS material aufgrund erhöhter Temperatur, sinkt der Ventilkörper unter der Einwirkung der Feder 55 in die in F i g. 11 wiedergegebene Stellung hinab, und nach Abkühlung und Erstarren des geschmolzenen Materials 58 hat sich ein neuer Block 59 gebildet, der in seiner Form mit dem ursprünglichen Block identisch, aber im Gehäuse 53 um 90° gedreht ist Dadurch, daß der Ventilkörper 49, der analog mit den oben beschriebenen Ventilkörpern eine Kerbe in seiner nach außen gekehrten Stirnfläche aufweisen kann, gedreht wird, gleiten die Flächen 56 des Kolbens auf den Flächen 60 des Blockes nach oben, bis der Ventilkörper die in Fig. 12 wiedergegebene Schließstellung einnimmt, die von der in F i g. 10 dargestellten Schließstellung nur dadurch abweicht daß der Ventilkörper und der Kolben um 90° gedreht sind. Damit die nach unten gekehrte Kante des Kolbens in die

Kerben 61 einrasten kann, muß sich der Kolben etwas an seiner normalen oberen Arretierstellung vorbeibewegen können. Dies kann durch eine entsprechende Federung der Dichtung 50 und/oder des Gehäuses 53 ermöglicht werden, oder alternativ könnte zwischen den Kolben 51 und den Ventilkörper 49 eine zusätzliche Druckfeder eingesetzt sein.

Von den obengenannten eutektischen Legierungen, die mit Vorteil im Ventil Anwendung finden können, sei das sogenannte Woodsche Metall erwähnt, das aus 12,5% Sn, 50,0% Bi, 25,0% Pb und 12,5% Cd besteht und einen Schmelzpunkt von 70—72⁰C hat. Eine weitere mögliche eutektische Legierung besteht aus 15,5% Sn, 52,5% Bi und 32,0% Pb. Der Schmelzpunkt dieser Legierung liegt bei 96° C.

F i g. 13 zeigt eine Kurve der in der Ausbiasöffnung 4 eines mit einem temperaturgesteuerten Ventil wie dem in den Fig. 1—3 gezeigten, in dem das schmelzbare Material aus Woodschem Metall bestand, ausgerüsteten Staubsaugers.

Die Zeit ist auf der Abszisse und die Temperatur auf der Ordinate abgetragen. Bei normalem Betrieb des Staubsaugers betrug die Temperatur 4O⁰C, so wie es durch das waagerechte Kurventstück A ganz links veranschaulicht ist. Zum Zeitpunkt Null verstopfte sich der Staubsaugerschlauch, und unmittelbar danach begann die Temperatur gemäß dem Kurvenstück B zu steigen. Ca. 4,5 min später, d. h. im Punkt C schmolz das Woodsche Metall, und das Ventil öffnete sich. Nach einem weiteren kurzzeitigen Temperaturanstieg — auf einen Höchstwert von ca. 115° C — von dem man annimmt, daß er damit zusammenhängt, daß die durch das Ventil eingesaugte, relativ kleine Luftmenge bei ihrer Passage durch den Motor und das Gebläse, deren Temperatur noch höher war, stark erhitzt wurde, fiel die Temperatur schnell wieder gemäß dem Kurvenstück D, bis sie sich bei ca. 100° C stabilisierte. Im Punkt £ wurde die Verstopfung des Staubsaugerschlauches manuell behoben, und infolge der verstärkten Luftströmung durch den Motor und das Gebläse fiel die Temperatur in der Ausblasöffnung danach noch schneller gemäß dem Kurvenstück Fauf ihren ursprünglichen Wert.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Schutz vor Überhitzung eines Staubsaugers, bei dem ein motorgetriebenes Gebläse die Luft durch den Staubsauger fördert, mit einem temperaturgesteuerten Ventil, das bei Oberschreiten einer im voraus bestimmten Temperatur öffnet und Luft aus der Umgebung zur Saugseite des Gebläses einströmen läßt und einen mit einem Ventilsitz ausgebildeten stationären Ventilteil sowie einen in bezug auf den Ventilsitz zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verschiebbaren Ventilkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (9,17, 32, 49) in an sich bekannter Weise im Öffnungssinne unter Voriast steht und in kaltem Zustand in seiner Schließstellung mittels eines Blocks aus einem Material (11,58) gehalten ist, aas bei der genannten Temperatur schmilzt und dadurch den Ventilkörper freigibt, und daß zum Halten des Ventilkörpers in der Schließstellung ein zwischen dem Ventilkörper und dem stationären Ventilteil (8,31) eingeschaltetes Einweg-Sperrglied vorgesehen ist, welches eine Verschiebung des Ventilkörpers aus der Öffnungsstellung in die Schließstellung bei erstarrtem schmelzbarem Material zuläßt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (9) einen hohlen und radial leicht verformbaren Schaft (10) hat, in dem das schmelzbare Material (11) eingeschlossen ist, und daß das Einweg-Sperrglied von einem oder mehreren sägezahnförmigen Vorsprüngen (62) auf der Außenseite des Schaftes und diesen gegenüberliegenden, steif federnden Rippen (12) am stationären Ventilteil gebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (10) des Ventilkörpers (9) aus Kunststoff, wie beispielsweise Polyimid, Polycarbonat oder Polyoxymethylen, hergestellt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 oasr 3, dadurch gekennzeichnet, daß außen am Ventilschaft (10) ein Metallstreifen (63) angebracht ist, der zwischen den sägezahnförmigen Vorsprüngen (62) und den Rippen (12) liegt.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Material in einer Kammer (19) eingeschlossen ist, die im stationären Ventilteil (16) ausgebildet und durch einen in bezug auf diesen Teil drehbaren Deckel (20) verschlossen ist, der mit dem Ventilkörper (17) drehfest verbunden ist, daß der Ventilkörper durch eine Feder (21) für eine Drehung im Öffnungssinn belastet ist und daß das Einweg-Sperrglied von Sägezähnen (22, 28) an der der Kammer zugekehrten Stirnfläche des Deckels und in der gegenüberliegenden Stirnfläche des Materialblocks gebildet ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (17) in bezug auf den Deckel (20) und den stationären Ventilteil (16) axial verschieblich und in bezug auf letzteren mit Hilfe einer schraubenlinienförmigen Führung (24, 27) geführt ist, und daß die auf den Ventilkörper wirkende Feder (21) eine zwischen dem Ventilkörper und dem Deckel wirksame Druckfeder ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das schmelzbare Material in einer Kammer (35) zwischen einem Gehäuse (34), das im stationären Ventilteil (31) drehbar montiert ist, und

einem Kolben (37) eingeschlossen ist, der in bezug auf das Gehäuse bei geschmolzenem Material drehbar und mit dem Ventiikörper (32) drehfest verbunden ist, daß der Ventilkörper für eine Drehung im Öffnungssinn durch eine erste Feder (41) belastet ist und daß das Einweg-Sperrglied (36) eine zwischen dem Gehäuse und dem stationären Ventilteil eingebaute Freilauf-Torsionsfeder (36) ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (32) in bezug auf den Kolben (37) und den stationären Ventilteil (31) axial verschieblich und in bezug auf letzteren mit Hilfe einer schraubenlinienförmigen Führung (42, 44) geführt ist und daß die genannte erste Feder (41) eine zwischen dem Ventilkörper und dem Kolben wirksame Druckfeder ist

9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichne*, daß das Gehäuse (34) und der Kolben (37) unrunde, vorzugsweise polygonale, Querschnitte besitzen.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (49) für eine nach unten gerichtete Ventil-Öffnungsbewegung ausgebildet, der Block (59) schmelzbaren Materials (58) unten in einer Kammer (53) im stationären Ventilteil angebracht und der Ventilkörper drehfest mit einem in der Kammer lotrecht verschieblichen Kolben (51) verbunden ist, dessen nach unten gerichtete Stirnfläche (56, 56) konvex oder konkav und mit wenigstens zwei Klinkenvorsprüngen oder -kerben (57) ausgebildet ist, die in Längs- und Umfangsrichtung des Kolbens gegeneinander versetzt sind.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die nach unten gerichtete Stirnfläche des Kolbens aus zwei schrägen Flächen

(56) zusammengesetzt ist, die in einer diametral verlaufenden Kante zusammenstoßen, und daß am Umfang jeder schrägen Fläche um 90° gegen die gemsinsame Kante versetzt ein Klinkenvorsprung

(57) vorgesehen ist.