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Vorrichtung zur manuellen Saugleistungssteuerung eines
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Staubsaugers Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung
nach der Gattung des Hauptanspruchs. In letzter Zeit werden vermehrt Anstrengungen
unternommen, Staubsauger, etwa im Haushalts- oder Industriebereich, in der von ihnen
jeweils abgegebenen Saugleistung zu steuern oder auch zu regeln, da in vielen Fällen
eine Anpassung der Saugleistung an die Arbeitsbedingungen und den Arbeitsort erwünscht
ist. Einen Staubsauger mit nur einer Drehzahl, etwa bei Nennleistung zu betreiben,
entspricht selten den wirtschaftlichen Gegebenheiten, ist wenig energiesparend und
erlaubt weder den Einsatz geringerer Saugleistungen in den meisten Fällen, etwa
wenn leichte Böden oder Gardinen abgesaugt werden müssen, noch
den
Einsatz einer maximalen Saugleistung für kurzzeitige Anwendung, wenn dies erforderlich
ist.
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So ist es bei einer Ausführungsform zur Beeinflussung der Saugleistung
bei Staubsaugern bekannt, die Saugleistung auf konstanten Luftdurchsatz zu regeln,
indem hinter dem Gebläse eine vom Luftstrom des Gebläses angetriebene kleine Turbine,
etwa nach Art eines Tachogenerators vorgesehen ist, die eine solche Regelspannung
abgibt und einer Steuereinrichtung für die Motordrehzahl des Staubsaugers zuführt,
daß der Luftdurchsatz auch unter unterschiedlichen Saugbedingungen in etwa konstant
gehalten wird. Eine solche Einrichtung reagiert automatisch auf eine zunehmende
Füllung des Staubbeutels des Staubsaugers, ist jedoch von der Bauart her aufwendig
und kann -zu Problemen beim täglichen Betrieb führen, etwa infolge Zusetzen mit
Reststaubmengen oder der Einfluß wärmerer Abluft des Staubsaugers.
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Infolge der geschlossenen Regel Schleife kann es so zu Fehlfunktionen
des ganzen Systems kommen. Außerdem widerspricht die Regelung lediglich auf konstantenLuftdurchsatz
der angestrebten Variationsbreite im. Leistungsangebot des Staubsaugers.
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Bei einer anderen Art der Regelung der Saugleistung von Staubsaugern
befindet sich im Ansaugbereich des Staubsaugers, beispielsweise vor dem Staubbeutel
eine von dem dort herrschenden Druck beeinflußte Membran, deren kontinuierliche,
unterdruck-abhängige Vers-tellbewegung auf ein Potentiometer einwirkt, welches seinerseits
wiederum Teil des Ansteuerkreises für die Drehzahlregelung des Staubsaugermotors
ist, Dabei sind in diesem Zusammenhang Drehzahlregelungen
für Motorantriebe,
auch für Staubsauger bekannt, die häufig nach dem Phasenanschnittsprinzip arbeiten
und einen Thyristor oder ein sonstiges ansteuerbares Halbleiterelement aufweisen,
welches in Reihe mit den Versorgungsklemmen des Motors liegt und diesen je nach
Durchsteuerung mit elektrischer Antriebsenergie versorgt. Aufgrund der Schaltung
der zu einer kontinuierlichen Regelleistung fähigen Einrichtung mit druckgesteuertem
Potentiometer ergibt sich bei dieser bekannten Regelschaltung für die Saugleistung
der Effekt, daß bei stärkerem Unterdruck im Saugbereich die Leistung des Geräts
herabgeregelt wird, während das Gerät im Leerlauf praktisch seine volle Leistung
abgibt.
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Auf dem Bereich der willkürlichen Steuerung der Saugleistung von Staubsaugern
ist schließlich noch ein System bekannt, welches an der Stelle, an welcher die Bedienungsperson
mit dem Staubsauger praktisch immer in Verbindung steht, also etwa am Ende des flexiblen
Schlauchs, an welchem sich der Handgriff für die Befestigung der jeweiligen Sauggerätschaften
befindet, einen elektrischen-Schalter vorsieht. Die Bedienungsperson, die den Handgriff
für die Staubsaugerbewegungen hält, kann den elektrischen Schalter, etwa durch eine
Druckknopfbedienung, ohne zusätzliche Mühe betätigen und erreicht hierdurch eine
Drehzahlsteuerung des Motors, indem entsprechende elektrische Schaltimpulse über
eine Verbindungsleitung, die längs des flexiblen Schlauches läuft, der die Motordrehzahl
bestimmenden Schaltung des Staubsaugers zugeführt werden. Die Betätigung des Druckschalters
kann dabei auch nach einer Art Code erfolgen, indem dreimaliges Drücken eine Saugleistung
von beispielsweise 75 % der Maxir lieistung erzeugt, ein viermaliges Drücken, also
eine zu jedem beliebigen Zeitpunkt später erfolgende vierte Drucktastenbetätigung
reduziert
dann die Drehzahl auf den Normalwert von beispielsweise 50 %, die fünfte Betätigung
des Druckknopfschalters erhöht die Drehzahl wieder auf 80 % undsofort, wobei in
diesem Umlauf auch Drehzahlreduzierungen auf sehr geringe Werte möglich sind. Nachteilig
ist aber bei einer solchen Anordnung, daß wegen der erheblichen Bewegungen, denen
ein flexibler Schlauch in jeder Richtung, auch Verdrehungen in sich, zugänglich
ist, die elektrisuche Leitung Beschädigungen erleiden kann, wobei außerdem durch
einen Trenntransformator dafür Sorge zu tragen ist, daß die Bedienungsperson nicht
mit den Hauptstromleitungen in Kontakt kommt. Zusätzlich zu dieser galvanischen
Trennung benötigt man für die Übertragung der elektrischen Spannung auf den praktisch
immer in einer gegebenen Position gehaltenen Handgriff eine Schleifringanordnung.
Für die Entschlüsselung der elektrischen Drucktastensignale kann im Bereich der
Drehzahlregelung eine integrierte Schaltung o.ä. verwendet werden. Der Aufwand für
eine solche Steuerung der Motordrehzahl und damit der Saugleistung des Staubsaugers
ist erheblich; Probleme beim Langzeitbetrieb und der Wartung sind nicht auszuschließen.
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Schließlich ist es aus der DE-GbMS 80 00 772 bekannt, Leistungsumschaltungen
bei einem Staubsauger dadurch zu bewirken, daß ein Unterdruckschalter im Staubsaugergehäuse
auf ein manuell betätigbares, etwa im Bereich des Handgriffs des Staubsaugerschlauches
angeordnetes und die vom Staubsauger angesaugte Luft zeitweilig absperrendes Ventil
reagiert. Diese Veröffentlichung enthält keine Angaben über Aufbau und eigentliche
Funktion des Unterdruckschalters mit der Ausnahme, daß eine möglichst große Hysteresefunktion
angestrebt
wird, damit nicht schon geringe Druckänderungen in der Saugleitung Umschaltungen
in die hier möglichen zwei verschiedenen Leistungsbereiche bewirken. Besonders problematisch
ist bei dieser bekannten Saugleistungssteuerung noch, daß der Verschluß oder Teilverschluß
des Saugschlauchs durch das willkürlich betätigbare Ventil so lange beibehalten
werden muß, wie die gewünschte Umschaltung in eine andere (höhere) Leistungsstufe
andauern soll. Beim öffnen der Saugleitung kehrt der Unterdruckschalter in seine
Ausgangsstellung zurück.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine- Vorrichtung zur manuellen
Saugleistungssteuerung eines Staubsaugers in verschiedene Leistungsstufen in einfach
aufgebauter, komplikationsfreier Form mit hoher Betriebssicherheit zu schaffen,
unter Beibehaltung der Signalgabe zur Leistungsumsteuerung über eine willkürliche
Luftabsperrung durch die Betätigungsperson am Saugschlauch.
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Vorteile der Erfindung Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden
merkmalen des Hauptanspruchs und hat gegenüber dem bekannen Stand der Technik den
Vorteil, daß das System mit pneumatischer Abfrage von durch willkürliche Beeinflussung
kurzzeitig geänderten Unterdruckverhältnissibei jeder vom Staubsauger angebotenen
Leistungsstufe einwandfrei auf die Steuerbefehle reagiert und die Umschaltungen
vornimmt, wobei in jedem der einzelnen, zunächst grob unterteilten Leistungsbereiche,
falls gewünscht, wiederum durch automatische Steuerung oder Rege1 ng eine Feinverstellung
des
jeweiligen Leistungsangebotes möglich ist.
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Die Erfindung beruht dabei auf der Erkenntnis, daß bei einer angenommenen
groben Leistungsangebotsunterteilung in z.B, drei Stufen (die im folgenden beispielsweise
als eine sogenannte Softstufe, als Mittelstufe und als Maxstufe bezeichnet werden
sollen) die durch die willkürliche Saugluft-Zufuhrunterbrechung bewirkten Unterdruck
schwankungen etwa hinter dem Staubbeutel, die pneumatisch erfaßt werden sollen,
extrem unterschiedliche Druckamplituden aufweisen können, so daß beispielsweise
eine Unterdruckvariation, wie sie in der Maxstufe lediglich im Betrieb des Staubsaugers
durch mehr oder weniger starkes Anpressen an den Boden schon auftreten kann und
selbstverständlich keine Signalwirkung entfalten soll, größer, teilweise sogar erheblich
größer ist als eine gewollte Unterdruck-Steuerbefehlsschwankung im Softbetrieb.
Dies führt bei dem bisherigen Stand der Technik zu-dem gravierenden Nachteil, daß
es den aus den willkürlich bewirkten Unterdruckschwankungen ermittelten Steuerbefehlen
an Eindeutigkeit fehlt und die Steuerung für die Leistungsumschaltung, die üblicherweise
eine Drehzahlsteuerung für den Antriebsmotor ist, auch ungewollt zwischen den einzelnen
Leistungsstufen hin- und herschaltet.
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Besonders vorteilhaft ist bei vorliegender Erfindung ferner, daß der
Aufwand an zu treffenden Schaltungsmitteln sehr gering ist und gegebenenfalls schon
vorhandene Phasenanschnittsschaltungen zur Drehzahlsteuerung des Antriebsmotors
für die willkürlich stufige Umschaltung in der Leistungsabgabe lediglich entsprechend
angepaßt zu werden brauchen.
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Vorteilhaft ist ferner, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auf impulsartig
ausgeübte Unterdruckschwankungen in den jeweiligen Leistungsbereichen reagiert und
daher lediglich kurzzeitig während der Leistungsumschaltung eine Verengung im Ansaugbereich,
beispielsweise dort, wo die Bedienungsperson den Handgriff des Staubsaugers ohnehin
ständig umfaßt, erforderlich ist. Die Erfindung stellt sicher, daß auch im Falle
eines Betriebs in der Maxstufe der Leistungsabgabe eine Umschaltung oder besser
Rückschaltung in die sich zyklisch an diese wieder anschließende Softstufe minimaler
Leistungsabgabe nur erfolgt, wenn willkürlich eine Unterdruckschwankung hervorgerufen
wird.
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Die jeweils verwendeten Membranschalter sind in ihrem Aufbau so ausgelegt,
daß die jeweiligen Ansprechschwellen mit großer Präzision eingestellt werden können.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich. So kann zur vereinfachten
und präziseren Diskriminierung die Signalinformation für die Staubsaugerleistung
auch aufgrund einer Differenzdruckerfassung gewonnen werden, beispielsweise indem
man auf beide Seiten der Membran des pneumatischen Membran- oder Druckschalters
den gleichen, im Gerät entstehenden Unterdruckimpuls vor oder hinter dem Staubbeutel,
gegebenenfalls auch an der Mündung des Staubsaugers zur Saugleitung, einwirken läßt.
Durch die Anordnung einer Drosselstrecke auf einer der Seiten ergibt sich jedoch
bei einer Druckschwankung im Saugbereich eine unterschiedliche Auswirkung auf die
Membran, wie ohne weiteres einzusehen, so daß es zu einer Auslenkung und Kontaktgabe
kommt. Eine solche Differenzdruckauswertung in Kombinatior mfit einer Querschnittverengung
oder
größeren Leistungslänge (Drosselwirkung) auf einer Membranseite stellt im Grunde
auf die Steilheit der Druckschwankung, also auf die Ableitung des Unterdrucks im
Saugbereich ab. Eine solche Differenzdruckmassung ergibt ein empfindlicheres Ansprechverhalten
im Empfängerbereich.
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Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematisierter Darstellung einen Staubsauger mit Mitteln zur Erzeugung
willkürlicher Unterdruckschwankungen, Abfragemitteln für diese und elektronischer
Auswerteschaltung zur Drehzahl-Umschaltung des Gebläsemotors des Staubsaugers in
verschiedene Leistungsstufen, Fig. 2 schematisiert in Form eines Diagramms verschiedene
Unterdruckverläufe in den jeweiligen Leistungsstufen mit willkürlich hervorgerufenen,
Steuersignale bildenden Unterdruck schwankungen und Fig. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines in seiner Empfindlichkeit präzise justierbaren Membran-oder Unterdruck schalters.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele Der Gruqdgedanke vorliegender
Erfindung besteht darin, einmal die Steuerbefehle für die Drehzahlsteuerung zur
stufigen Leistungsumschaltung als Unterdruck impulse zu erzeugen
u.ld
andererseits die auf diese Unterdruckimpulse etwa im Gehäuse des Staubsaugers ansprechenden
Druckmittel so geyeneinander zu entwirren, gegenseitig zu verriegeln und derart
gezielt zur Signalaufnahme und -weitergabe freizugeben, daß, obwohl sämtliche Ansprechmittel
stets dem gleichen Unterdruck ausgesetzt sind, selektiv nur das jeweilige Ansprechmittel
reagiert und Steuerbefehle weiterleitet, welches in dieser Leistungsstufe für-die
Aufnahme der Steuerbefehle auch zuständig ist.
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In Fig. 1 ist der Staubsaugerkörper mit 1 bezeichnet; er umfaßt in
stark schematisierter Darstellung ein Gehäuse 2, in welchem die Staubbeuteleinrichtung
3, das vom Motor 4 angetriebene Gebläse 5 und die elektrische oder elektronische
Drehzahlsteuereinrichtung 6 angeordnet sind. Diese elektronische Drehzahlsteuereinrichtung
ist bei 6' nochmals herausgezogen detailliert dargestellt und dient der stufigen
Leistungsumschaltung in mindestens zwei, vorzugsweise drei gut unterscheidbare Leistungsbereiche,
die im folgenden als Softstufe (minimale Leistungsabgabe oder Unterdr ckerzeugung
durch den Staubsauger), Mittel- oder Automatikstufe (mittlere Leistungsabgabe) und
Maxstufe (maximale Leistungsabgabe) bezeichnet sind. Die Drehzahlsteuereinrichtung
6 mit bei 6a hinter der Staubbeuteleinrichtung 3 angedeutetem Drucksensor(en) ist
in der Lage, zweifelsfrei und ausschließlich auf willkürliche Unterdruck-Steuerbefehle
eindeutig reagierend im zyklischen Umlauf zwischen diesen Leistungsstufen zu schalten.
Dabei umfaßt die vorliegende Erfindung Möglichkeiten, vorzugsweise in einer, nämlich
in der sogenannten Mittel- oder Automatikstufe ergänzend das Leistungsangebot noch
unter automatischer Abfrage von in dieser jeweils au cretenden Unterdruckvariationen
zu
steuern, was durch einen Schaltungsblock 50 in Fig. 1 angedeutet ist und worauf
weiter unten noch eingegangen wird.
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Es ist ein Anschluß 7 zu einer externen Stromquelle vorhanden; die
Saugmündung 8 des Staubsaugers ist über eine flexible Kunststoff- oder Metalleitung
9 üblicherweise mit einem starren Rohr 10 verbunden, an dessen Ende sich eine 11
Saugbürste/oder ein ähnliches Gerät befinden. Am Übergang zwischen der flexiblen
Schlauchleitung 9 und dem starren Rohr 10 befindet sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Handgriff 12, der von der Bedienungsperson zum Betrieb des Staubsaugers erfaßt
wird. Vorzugsweise in diesem Handgriffbereich und daher von der Bedienungsperson
leicht zu betätigen, befindet sich eine Steueranordnung 13, beispielsweise ein druckschalterartiger
Knopf, der zur Umschaltung in eine jeweils andere Leistungsstufe von der Bedienungsperson
zeitweilig niedergedrückt werden kann.
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Hierdurch werden Mittel gesteuert, die entsprechende, willkürliche
Druckschwankungen des Unterdrucks im Saugschlauch 9 erzeugen, welche Druckschwankungen,
wie ohne weiteres erkennbar, sich bis in den Gehäusebereich des Staubsaugerhauptteils
1 und im vorliegenden Fall hinter den Staubbeutel, fortsetzen.
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Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung handelt
es sich bei den die Unterdruck schwankungen erzeugenden Mitteln um eine Klappe 14,
die von einem Stößel 14a an der Drucktaste 13 gegen den Druck einer nicht dargestellten
Rückstellfeder in den Weg der angesaugten Luftströmung gedrückt werden kann. Hierdurch
wird im Handgriffbereich, oder, falls gewünscht, auch an einer anderen
geeigneten
Stelle, die Durchströmungsöffnung zeitweilig verengt oder auch ganz geschlossen,
solange, wie von der Bedienungsperson die Drucktaste niedergedrückt wird. Hierdurch
ergibt sich eine erhebliche, impulsartig verlaufende Unterdruckschwankung auch im
Staubsaugergehäuse 2, die die Sensormittel 6a aufnehmen und in den Befehl der Leistungsumschaltung
umsetzen.
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Die Drucksensoren sind bei 6a' zusammen mit der gesamten Drehzahlsteuerung
zur Leistungsumschaltung nochmals herausgezeichnet; sie befinden sich vorzugsweise
zusammen mit den elektronischen und elektrischen Schaltungsmitteln innerhalb des
Staubsaugergehäuses 2. Die Drucksensoren umfassen mindestens zwei Membranschalter
35, 36 und 37, die so angeordnet sind, daß sie den gleichen, willkürlich hervorgerufenen
impulsartigen Unterdruckschwankungen jeweils ausgesetzt sind und auch nur ausgesetzt
sein können,-da diese Unterdruckschwankungen sich über die eine Schlauchleitung
9 in das Staubsaugergehäuse 2 fortsetzen.
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Zum besseren Verständnis vorliegender Erfindung wird zunächst auf
die Diagrammdarstellung der Fig. 2 eingegangen, in welcher für drei verschiedene
Leistungsstufen, für die Softsture bei I, für die Mittelstufe bei II und für die
Maxstufe bei III drei verschiedene Kurvenverläufe von Unterdruckschwankungen über
der Zeit dargestellt sind, wie sie sich beispielsweise zwischen dem Staubbeutel
3 und dem Gebläse 5 bemerkbar machen. Man erkennt aus der Diagrammdarstellung, daß
zunächst die Druckabsolutwerte für die einzelnen Leistungsstufen (selbstverständlich)
erheblich unterschiedlich sind; man erkennt aber auch ferner, daß unwillkürliche
Drucks".ankungen, bewirkt durch den Normalbetrieb des Staubsaugers, wenn die Bürste
etwa
über einen Teppich gleitet, dabei abhebt, sich wieder festsaugt u. dgl. zu Variationen
im Druckverlauf führen können, die so ausgebildet sind, daß eine Druckschwankung,
die in der Mittel- und nochmals in der Maxstufe lediglich durch den Normalbetrieb
hervorgerufen ist, in der Softstufe in ihrer Höhe gleich oder sogar größer ist als
ein Druckimpuls, wie er durch das Schließen der Klappe 14 willkürlich von der Bedienungsperson
hervorgerufen wird. Im Kurvenverlauf I ist ein solcher willkürlicher, zur Leistungsumschaltung
bestimmter Druckimpuls mit 40 bezeichnet, wobei dieser Impuls wegen des nur geringen
erzeugten Unterdrucks auch eine eher verwischte Form ohne steile Anstie-gs- und
Abfallsflanken aufweist. Impulse ähnlicher Größe treten unwillkürlich, beispielsweise
bei 41 in den Kurvenverläufen II und III für die mittlere Leistungsstufe und die
maximale Leistungsstufe auf, so daß sich unerwünscht und einen geordneten Staubsaugerbetrieb
erheblich störend Umschalt-Steuerimpulse ergeben würden, wenn diese üblichen Druckschwankungen
in den höheren Leistungsbereichen Steuersignale auslösen würden.
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Die Erfindung hat erkannt, daß es problemlos möglich ist, eine entsprechende
Empfindlichkeit aufweisende Membranschalter, wie sie weiter unten anhand der Darstellung
der Fig. 3 noch erläutert werden, so zu justieren und einzustellen, daß für die
Softstufe die schwache Buckelform des willkürlichen Steuer-Unterdruckimpulses 40
problemlos zur Leistungsumschaltung ausgewertet werden kann, mit einer entsprechenden
Justierung von den anderen Leistungsstufen zugeordneten, separaten Membranschaltern
in der Weise, daß diese dann den jeweils für sie zuständigen, immer entsprechend
über die üblichen Druckschwankungen des
Arbeitsbetriebs herausragenden
Druckimpuls als Steuer im puls aus dem allgemeinen Schwankungsbild des Druckverlaufs
sozusagen herauszufischen. Demnach sieht die Erfindung für jede gewünschte Leistungsstufenumschaltung
einen separaten, entsprechend auf die Amplitude des in dieser Leistungsstufe ergebenden
Druckimpulses abgestimmten und justierten Membranschalter 35, 36, 37 vor, mit Mitteln
zur gegenseitigen Verriegelung, elektrisch oder auch, falls gewünscht, mechanisch,
derart, daß immer nur der Membranschalter ansprechen bzw. mit seinem Signal durchkommen
kann, der der Leistungsstufe zugeordnet ist, in welcher der Staubsauger jeweils
arbeitet und in welcher dann ein entsprechend in seiner Amplitude bemessener Drucksteuerimpuls
durch die willkürliche Klappenbetätigung im Handgriffbereich ausgelöst werden kann.
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Entsprechend der Darstellung der Fig. 1 ist daher ein erster Membranschalter
35 für die Softstufe, ein zweiter Membranschalter 36 für die mittlere Leistungsstufe
und ein dritter Membranschalter 37 für die Maxstufe vorgesehen, die jeweils an die
gleiche Unterdruckwirkung, in diesem speziellen Fall dargestellt durch die gleiche
Unterdruckschlauchverbindung 42 zum Raum zwischen Staubbeutel 3 und Gebläse 5 angeschlossenrLtembranschalter
dieser Art, wie Gebläse 5dieser Art, wie sie in Fig. 3 gezeigt sind, können so ausgelegt
werden, daß sie auf Druckschwankungen oder Druckdifferenzen von 2 mmWS ansprechen,
also höchstempfindlich sind; demnach ist der Membranschalter 35 so justiert, daß
er mit Sicherheit jeden Druckimpuls erfaßt, der über die geringe Stör- oder Schwankungsbreite
des Normalbetriebs merklich herausragt, während dann sukzessive die Membranschalter
36 und 37 weniger empfindlich abgestimmt sind, um c1 £ entsprechenden
Drucksteuerspitzen
43 und 44, wie sie sich in den Kennlinienverläufen II und III für die Leistungsumschaltung
ergeben, zu erfassen.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Lösung spricht dann immer auch der
Membranschalter 35 für die Softstufe unter Kontaktgabe an, wenn entsprechende Druckimpulse
(die in der Praxis üblicherweise Unterdruckimpulse sind) auftreten; es ist auch
nicht auszuschließen, daß der Membranschalter 36 entsprechende elektrische Kontaktgaben
veranlaßt, wenn in der Maxstufe (Kennlinie III)nur Betriebsdruckschwankungen auftreten.
Eine sinnreiche Schaltung verhindert aber, daß diese sozusagen parallelen Kontaktgaben
Leistungsumschaltungen bewirken, wie im folgenden erläutert wird.
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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zur Vermeidung einer
Auswertung von durch ungewollte Druckschwankungen bewirkten elektrischen Kontaktimpulsen
Schaltmittel 45 in den elektrischen Verbindungsleitungen von den als Druck/Spannungswandler
arbeitenden Membranschaltern 35, 36, 37 zu der nachgeschalteten elektrischen Auswerteschaltung
ode /in den Versorgungs - Zuleitungen angeordnet, und zwar Relaisschalter a1, b1
und c1. Nach ODERung der von den Membranschaltern stammenden el.ektrischen Signale
an einem ODER-Gatter 46 - mit Trenndioden in der üblichen Weise -, können die jetzt
lediglich noch auf einer einzigen Leitung auftretenden Impulse von den Membranschaltern
einem elektronischen Bauelement 47 zugeführt sein, welches ein speziell ausgebildeter
Zähler ist.
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Nimmt man an, daß eine Umschaltung in drei Leistungsstufen - hier
können selbstverständlich auch noch weitere Leistungsstufen vorgesehen sein, falls
gewünscht - vorgesehen
ist, dann verfügt dieser Zähler 47 über
drei Ausgänge 47a, 47b, 47c und ist in für sich gesehen bekannter Weise so ausgebildet,
daß jeweils immer nur einer seiner Ausgänge bei Eintreffen eines weiteren Zählimpulses
hochgeht (log 1), die anderen Ausgänge aber beispielsweise Nullpotential führen.
Diesem Zähler, der ein sog. Johnson-Zähler sein kann, sind Relais A, B und C (für
die drei Leistungsstufen jeweils) nachgeschaltet. Die Trennschalter a1, b1 und c1
in den Steuerleitungen von den Membranschaltern 35, 36, 37 dienen der sinngemäß
richtigen Zuordnung der in elektrische Schaltspannungen umgesetzten Unterdruckimpulse
zur jeweiligen Leistungsstufe in dem Sinne, daß das jeweils nächste Relais aus der
Reihe A, B, C zur Einschaltung der zyklisch jeweils nächsten Leistungsstufe auch
effektiv angesteuert wird, und zwar von dem Membranschalter, der in seiner Empfindlichkeit
für die jeweils vorherrschende Leistungsstufe eingestellt ist. Es sind weitere Relaisschalter
vorgesehen und mit a2, b2, c2 sowie a3, b31 c3 bezeichnet, die in im Grunde beliebiger
Weise der Leistungsumschaltung dienen können sowie einer entsprechenden Anzeige
der jeweils vorliegenden Leistungsstufe.
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Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Phasenanschnittsteuerung
für den Motor 4' mit 48 bezeichnet, jedoch nicht weiter erläutert, da solche Phasenanschnittsteuerungen
bekannt sind. Es ist ein Widerstandsnetzwerk 49 vorgesehen, welches beispielsweise
im Ladekreis des Zündkondensators für den Triac der Phasenansteuerschaltung angeordnet
ist und durch die entsprechende Abfolge der Relaisansteuerung schließen sich die
entsprechenden Relaisschalter a2 oder >2 oder c und 2 2 schalten so entsprechend
dimensionierte Parallelwiderstände
zu einem ersten vorgegebenen
Einstellwiderstand Pl, wodurch dieser Einstellwiderstand entsprechend erniedrigt
und der Zündzeitpunkt durch entsprechend schnellere Ladung des Zündkondensators
vorverlegt werden kann im Sinne einer immer stärkeren Leistungsansteuerung für den
Motor. Parallel hierzu können Anzeigelampen 50, gegebenenfalls unterschiedlicher
Farbgebung für die einzelnen Leistungsstufen oder als Leuchtleiste, von den Relais
über die Relaisschalter c3, b3, a3 angesteuert werden.
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Wirkungsweise: Es sei angenommen, daß der Staubsauger in der Softstufe
arbeitet, der Relaisschalter a1 geschlossen ist (aufgrund eines vorherigen Schaltzustands,
wie gleich erläutert wird) und das Relais A vom vorgeschalteten Zähler 47 angesteuert
ist. Die Relaisschalter b1 und c1 sind geöffnet, so daß die Schaltung nur auf solche
elektrischen Signalgaben reagieren kann, wie sie vom Membranschalter 35 für die
Softstufe, in welcher der Staubsauger ja auch arbeitet, zutreffenderweise erzeugt
werden können. Ergibt sich ein solcher Impuls durch Schließen der Klappe 14 von
der Bedienungsperson, dann gelangt über die Leitung 351 und den geschlossenen Relaisschalter
a1 sowie das ODER-Gatter 46 ein nächster Zählimpuls auf den Zähler 47, wodurch dieser
nunmehr das Ansteuersignal von seinem Ausgang 47a wegnimmt - Relais A wird stromlos
- und das Relais B ansteuert. Dementsprechend öffnet der Relaisschalter a1, der
Relaisschalter b1 schließt, und es erfolgen die entsprechenden Umschaltungen an
den weiteren Relaiskontakten a2, a3 sowie b2, b3. Die Schaltung ist nun vorbereitet
zum Empfang eines elektrischen Steuersignals vom für den mittleren Leistungsbereich
zuständigen Membranschalter 36 über die Verbindungsleitung 361. Trifft die--ser
Impuls ein, dann schaltet der Zähler 47 auf Ansteuerung
des Relais
C um; Relais B wird stromlos, Relaisschalter c1 schließt, und es erfolgen die anderen
restlichen Umschaltungen an den Relaisschaltern. Man erkennt, daß die Schaltung
nunmehr vorbereitet ist zum Empfang von Drucksteuerimpulsen in umgesetzter elektrischer
Signalform über die Leitung 371 vom Membranumschalter 37 für die Maxstufe, wobei
dann wieder, durch die Ansteuerverteilung am Zähler 47, das Relais A angesteuert
wird undsofort, im zyklischen Umlauf.
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Es ist möglich und wird bevorzugt so gehandhabt, daß im mittleren
Leistungsbereich zusätzlich zu den willkürlichen Umschaltungen durch Unterdruckbeeinflussungen
noch eine automatische Saugleistungssteuerung erfolgt, wozu der Steuerungsblock
50 vorgesehen ist. Läßt man dessen Ausgangssignal beispielsweise an dem Widerstand
P1 angreifen, dann ergibt sich die ergänzende automatische Saugleistungssteuerung
problemlos, wobei diese unter Einsatz von weiteren, vorzugsweise mehrstufigen Membranschaltern
so erfolgen kann, wie in der DE-OS 31 17 507 beschrieben. Wird diese automatische
ergänzende Saugleistungssteuerung ausschließlich für den mittleren Leióstungsbereich
vorgesehen, dann kann gegebenenfalls die Maxstufe und der zu dieser gehörende Membranschalter
37 auch entfallen, da die automati,che Saugleistungssteuerung einen solchen maximalen
Leistungsbetrieb mit umfassen kann.
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Es versteht sich, daß die im vorhergehenden in einigem Detail erläuterte
Lösung einer Vielzahl von Variationsmöglichkeiten und Abwandlungen zugänglich ist;
so kann anstelle des Zählers 47 und der von diesem getroffenen Relaisansteuerung
auch ein speziell vork itetes und in Fig. 1 durch gestrichelte Linienführung in
seinen Anschlüssen
kenntlich gemachtes Schrittschaltrelais 51
vorgesehen sein, welches durchlaufend von den Ansteuerungsausgangsimpulsen des ODER-Gatters
46 jeweils um einen weiteren Schritt umgeschaltet wird und dabei die entsprechenden
Relaisumschaltungen gleichzeitig bewirkt.
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Eine weitere Ausgestaltung vorliegender Erfindung besteht darin, daß
zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit und allgemein zur Verbesserung der Ansprechsicherheit
die jeweiligen.pneumatischen Membranschalter als Differenzdruckschalter ausgebildet
sein können, jeweils in Verbindung mit einer Drosselstrecke, die, wie für den Schalter
35 bei 52 angedeutet, mit dem Membranrückraum verbunden sind. Läßt man dann auf
beide Membranseiten die jeweilige Unterdruckschwankung einwirken, dann macht sich
diese.im Membranrückraum verzögert bemerkbar, so daß es zu einem entsprechend steilen
Druckanstieg und einer kurzzeitigen Kontaktgabe kommt, unabhängig davon, wie lange
und bis zu welchem Ausmaß die Klappensteuerung 14 betätigt worden ist.
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Eine mögliche bevorzugte Ausführungsform eines hochempfindlich einstellbaren
Membranschalters ist schließlich noch in Fig. 3 dargestellt und wird im folgenden
näher erläutert.
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Der in Fig. 3 gezeigte hochempfindliche Membranschalter, der auf tube
druck liegend - in diesem Fall im Lüfterstrom liegend - auf T'lnterclruck, - hinter
dem Gebläse oder Lüfterrad angeordnet - oderclufeinerl Differenzdruck reagiert,
umfaßt ein topfförmiges erstes Gehäuseteil 15a sowie einen Deckel 15b. Der ringförmig
erhabene Wandbereici 1 f; des Gehäusetopfes verfügt über eine innere Ringnut 17,
die mittels eines
vorspringenden Absatzes sowohl die sehr dtinne,
äußerst nachgiebige und schlaffe Membran 18 in ihrem Randbereich lagert, als auch
den scheibenförmigen Deckel 15b, der über einen zentralen ersten Stutzen 19 verfügt
rriit einer vorzugsweise abgetreppten Durchtrittsbohrung 19a, die auf die eine Seite
der Membran 18 führt. Die Abmessungen des Deckels 15b und der diesen aufnehmenden
und lagernden Ringnut sind so ausgebildet, daß der Deckel 15b nach Einlage der Membran
18 in die Ringnut 17 unter Krafteinwirkung eingeschnappt werden kann, wodurch sowohl
der Deckel fest und unverrückbar gehalten als auch gleichzeitig die Membran 18 an
ihrem llandbereich eingeklemmt und gelagert wird Von unten in der Zeichenebene gesehen
liegt an der Membran 18 ein Kontakttelier 20 an; er kann an der Membran auch durch
Klebung o.dgl. befestigt sein. Gegen diesen Kontaktteller drückt eine Vorspannungsfeder
21 auf die Membran und drückt diese nach oben, wobei bei einen erweiterten Bohrungsteil
19b des Deckelstutzens 19 noch eine weitere leder 22 angeordnet sein kann, um die
Membran in eine definierte Ausgangslage zu bringen. Die Feder 21 bildet gleichzeitig
das elektrische tJbertragungsmittel zu einem ersten Kontaktanschluß 3, der als in
den Boden 24 des Gehäusetopfes 15a eingelassencr oder eingesetzter Kontaktzapfen
23 ausgebildet sein kann.
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I)er KtnLaktzapfen berührt bei 25 die mit dem Kontaktteller 20 in
elektrisciw r Verbindung stehende Vorsparniungsfeder 21 und bildet so einen ersten
Anschluß, beispielsweise Lötsüft für elektrischen ticllalter.
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Der andere Pol wird von einer Lötfahne 26 gebildet, die angeordnet
oder einstückiger Teil einer metallischen Büchse 97 sein kann, die in einen nach
unten am Gehäuse boden vorspringenden und vorzugsweise
mit diesem
aus einem einstiickiecn geeigneten Kunststoff l)estehenden Stutzen 28 eingesetzt
ist. Die Büchse 27 verfügt über ein Innengewinde und nimmt einen Schraubstift 29
auf, der bei gleichzeitiger einwandfreier Abdichtung im Gewindebereich den Gehäuseboden
durchsetzt und mit einer Kontaktspitze 30 im Abstand zur von der Membran 18 angetriebenen
Kontaktplatte 20 angeordnet ist. Ein Anschlußstutzen zur Zuführung von Druck oder
Differenzdruck ist im Gehäuseboden noch bei 31 angedeutet. Durch den Gewindekontaktstift
29 läßt sich der wirksame Arbeitsabstand zwischen der Kontaktplatte 20 und der Kontaktspitze
30 hochgenau einstellen und vorjustieren, so daß ein solcher Membranschalter in
der Lage ist, mit höchster Empfindlichkeit und Genauigkeit auf nur sehr geringe
Druckeinwirkung zu reagieren, Überdrücke, Unterdrücke oder auch Differenzdrficke,
je nachdem, an welchen Anschlfissen, 19 oder 31, die zu erfassenden pneunlatiscllen
Funktionen zur Einwirkung gebracht werden.