DE3307002C2 - Vorrichtung zur manuellen Saugleistungssteuerung eines Staubsaugers - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur manuellen Saugleistungssteuerung eines einen Antriebsmotor mit elektrischer oder elektronischer Drehzahlsteuerung, ein von diesem angetriebenes Gebläse und ein Staubgefäß (Staubbeutel) aufweisenden Staubsaugers. Dabei wird eine willkürlich von der Bedienungsperson erzeugte Unterdruckänderung von einem pneumatischen Membranschalter erfaßt und in ein elektrisches Steuersignal zur Drehzahlsteuerung umgesetzt. Es sind mindestens zwei, jeweils auf unterschiedliche Ansprechwerte (Empfindlichkeiten) justierte, pneumatische, auf impulsartig auftretende Unterdruckschwankungen ansprechende Membranschalter im Unterdruckbereich des Staubsaugers angeordnet und mit ihren Ausgangssignalen so miteinander und mit der Drehzahlsteuerung verschaltet, daß jeweils immer ein nächstfolgender, auf die jeweils vorherrschende Leistungsstufe abgestimmter Membranschalter zur elektrischen Signalgabe für die Umschaltung freigegeben ist.

Description

Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung nach

de. Gattung des Hauptanspruchs. Eine solche Vorrichtung ist bekannt aus dem DE-GM 80 00 772. Um eine Anpassung der Saugleistung von Staubsaugern an die jeweiligen Arbeitsbedingungen und/oder den Arbeitsort zu ermöglichen, ist man bemüht. Staubsauger für den Haushalt- oder Industriebereich in der von ihnen jeweils abgegebenen Saugleistung zu steuern oder auch zu regeln, da die Möglichkeit, einen Staubsauger nur mit einer Drehzahl, also dann üblicherweise mit seiner Nennleistung zu betreiben, selten den wirtschaftlichen Gegebenheiten und den praktischen Anforderungen entspricht, wenig energiesparend ist und auch den Einsatz geringerer Saugleistungen in den meisten Fällen, etwa wenn leichte Böden oder Gardinen abgesaugt werden müssen, unmöglich macht

Andererseits kann es aber auch erwünscht sein, für kurzzeitige Anwendung eine besonders maximale Saugleistung vorgeben zu können.

Bei der bekannten Saugleistungssteuerung (DE-GM 80 00 772) wird eine Leistungsumschaltung des das Geis blase des Staubsaugers antreibenden Elektromotors dadurch bewirkt, daß im Staubsaugergehäuse ein Unterdruckschalter angeordnet ist. Dieser Unterdruckschalter reagiert auf die zeitweilige Absperrung des vom Staubsauger selbst über den staubsaug, eigenen Saug schlauch angesaugten Luftvolumens, hervorgerufen durch den Benutzer des Staubsaugers, der etwa im Bereich des Handgriffs des Staubsaugerschlauches über ein entsprechendes Absperrventil verfügt. Angaben über den Aufbau des zur Umschaltung verwendeten Unterdruckschalters oder seine elektrische Verknüpfung mit der Motorsteuerung enthält diese Veröffentlichung nicht — es ist lediglich erwähnt, daß eine möglichst große Hysteresefunktion des Unterdruckschalters angestrebt ist, damit nicht schon geringe Druckände rungen in der Saugleitung Umschaltungen in die hier vorgesehenen zwei verschiedenen Leistungsbereiche bewi.-ken. Andererseits ist aber in dieser Veröffentlichung darauf hingewiesen, daß bei einem öffnen der Saugleitung, also bei der Freigabe des Absperrventils durch den Benutzer der Unterdruckschalter in seine Ausgangsstellung zurückgeführt wird. Man muß daher annehmen, daß die Aufrechterhaltung in der umgeschalteten Position nur durch den vollständigen oder teilweisen Verschluß der Saugleitung möglich ist. In diesem Zusammenhang bleibt auch der weitere Hinweis in diesem DE-GM 80 00 772 ohne Erläuterung, daß der Unterdruckschalter statt der angegebenen zwei Schaltstellungen noch weitere Schaltstellungen aufweisen kann oder aber mehrere Unterdruckschalter mit ihren unter-

ti5 schicdlichen Unischaltwerten vorgesehen sein können. Ohne zusätzliche Maßnahme ist jedenfalls der Einsatz mehrerer Unterdruckschalter überhaupt nicht möglich, weil immer alle Unterdruckschalter gleichzeitig anspre-

chen müssen, da sie immer dem gleichen Unterdruck gleichzeitig ausgesetzt sind. Hieran ändern auch unterschiedliche Ansprechschwellen nichts, weil feinfühligere Unterdruckschalter jedenfalls immer dann mit reagieren, wenn schon ein unempfindlich eingestellter Schalter anspricht.

Bekannt ist es bei der Saügleistungssteuerung von Staubsaugern ferner (DE-OS 3030 059), die Saugleistung dadurch auf konstanten Luftdurchsatz zu regeln, daß von dem eigentlichen Gebläse des Staubsaugers über die angesaugte Luft angetrieben eine weitere kleine Turbine vorgesehen ist, die nach Art eines Tachogenerators arbeitet, eine dem Luftdurchsatz entsprechende Regelspannung abgibt und über eine Steuereinrichtung unter Einschluß einer Phasenanschnittsteuerung so geschaltet ist, daß sich insgesamt eine Regelung auf konstanten Luftstrom ergibt Eine solche Einrichtung reagiert auch automatisch auf eine zunehmende Fülle des Staubbeuteis des Staubsaugers, ermöglicht aber schon von ihrer gewünschten Wirkungsweise her eben gerade nicht eine Leistungsiimschaltung, ist ferner in der Bauart sehr aufwendig und kann beim täglichen Betrieb dadurch zu Problemen führen, daß sich eine zunehmende Beeinträchtigung der Tachogeneratorwirkuiig, beispielsweise durch Zusetzen mit Reststaubmengen, Einfluß wärmerer Abluft des Staubsaugers u. dgl. ergibt

Um bei der aus dieser DE-OS 30 30 059 bekannten Regeleinrichtung wenigstens zeitweise eine Leistungsumschaltung auch in höhere Leistungsbereiche zu ermöglichen, ist ergänzend noch eine manuelle Klappensteuerung vorgesehen, über welche dann, ähnlich der Einrichtung in dem DE-GM 80 00 772, ein Unterdruckschalter anspricht und einen Zeitkreis ansteuert, der unter Umgehung der Tachogeneratorregelung die Phasenanschnittsteuerung im Sinne einer Leistungssteigerung auch über die Dauer hinaus beaufschlagt, für welche die manuell betätigbare Sperrklappe geschlossen ist Eine solche ständige Aufmerksamkeit durch den Benutzer, wenn beispielsweise durchlaufend auf höherem Leistungsniveau gearbeitet werden muß, muß als nachteilig angesehen werden, denn der Benutzer muß beispielsweise alle 30 Sekunden den normalen Staubsaugerbetrieb durch Schließen des Sperrventils unterbrechen und so den Zeitkreis wieder neu aufladen.

Schließlich ist es bekannt, einen Bodenstaubsauger mit einem mehrstufigen Schalter auszurüsten (DE-OS 20 31 647), der zur schrittweisen Veränderung eines im Steuerstromkreis für den Gebläsemotor liegenden Steuerwiderstandswerts dient und als Druckschalter in der Weise ausgebildet ist, daß bei jedem Niederdrücken die walzenartige Grundform des Schalters eine andere, auch optisch angezeigte Grundposition einnimmt, bei gleichzeitiger Veränderung des Widerstandswerts des Steuerwiderstands.

Weitere Möglichkeiten für eine Saugleistungsregelung bei Staubsaugern bestehen beispielsweise darin, daß im Ansaugbereich des Staubsaugers, beispielsweise vor dem Staubbeutel, eine dann von dem dort herrschenden Druck beeinflußte Membran angeordnet ist, deren kontinuierliche, unterdruckabhängige Verstellbewegung auf ein Potentiometer einwirkt, welches seinerseits Teil des Ansteuerkreises für die Drehzahlregelung des Staubsaugermotors ist. Man kann so einem vorgegebenen Unterdruck eine bestimmte Gebläsedrehzahl zuordnen, gegebenenfalls auch auf konstante Luftleistung regeln.

Eine weitere Möglichkeit einer willkürlichen Steuerung der Saugleistung bei Staubsaugern umfaßt schließlich die Anordnung eines elektrischen Schalters an einer Stelle, die für den Staubsauger bedienende Person unmittelbar zugänglich ist, also üblicherweise am Handgriff, an welchem die Bedienungsper jn bei einem Bodenstaubsauger das starre Rohrteil führt, welches zum Bodenstaubsauger hin mit diesem über einen flexiblen Schlauch verbunden ist. Ist der elektrische Schalter als Druckknopf ausgebildet, dann kann man auf diese Weise eine Drehzahlsteuerung des das Gebläse antreibenden Motors bewirken, etwa durch Zuführung entsprechender elektrischer Schaltimpulse über eine elektrische Verbindungsleitung, die dann parallel und längs des flexiblen Saugschlauches des Staubsaugers verläuft. Problematisch ist aber bei einer solchen, eine elektrisehe Verbindungsleitung erforderlich machenden Schalteinwirkung der Umstand, daß der flexible Schlauch, wie auch gewünscht, in jeder Richtung nachgiebig ist und auch verdreht werden kann, so daß Beschädigungen der elektrischen Leitung nicht auszuschließen sind. Ferner muß man durrh die Anordnung eines Trenntransformators dafür Soijii tragen, daß die Bedienungsperson nicht mit den die hohe Versorgungsspannung führenden Leitungen in Berührung kommen kann. Zusätzlich zu dieser galvanischen Trennung durch den Trenntransformator benötigt man für die Übertragung de/ elektrischen Steuerspannung vom üblicherweise immer in einer gegebenen Position gehaltenen Handgriff weiterführend bis zum Staubsaugergehäuse mindestens eine Schleifringanordnung. Hierdurch vergrößert sich der Aufwand für die Steuerung der Motordrehzahl eines Staubsaugers erheblich — außerdem sind Probleme beim Langzeitbetrieb und einer aufwendigen Wartung nicht auszuschließen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur manuellen Saugleistungsumschaltung eines Staubsaugers in verschiedene Leistungsstufen in einfach aufgebauter, komplikationsfreier Form mit hoher Betriebssicherheit zu schaffen, unter Bpibehaltung der Signaigabe zur Leistungsumsteuerung über eine willkürliche Luftabsperrung durch die Bedienungsperson am Saugschlauch mit Hilfe eines geeigneten Sperrventils o. dgl.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und hat gegenüber dem bekannten Stand der Technik den Vorteil, daß die Saugleistungssteuerung mit pneumatischer Abfrage von durch willkürliche Beeinflussung kurzzeitig geänderten Unterdruckveiftältnissen bei jeder vom Staubsauger angebotenen Leistungsrtufe einwandfrei auf die Steuerbefehle reagiert und die gewünschten, also richtigen Umscnaltungen vornimmt, wobei in jedem der einzelnen, zunächst grob unterteilten Leistungsbereiclie. falls gewünscht, wiederum durch automatische Steuerung oder Regelung eine Feinverstellung des jeweiligen Leistungsangebotes möglich ist.
Die Erfindung bei jht dabei auf der Erkenntnis, daß bei einer angenommenen groben Leistungsangebotsunterteilung in z. B. drei Stufen (die im folgenden beisoielsweisc als eine sogenannte Softstufe, als Mitielsiufe und als Maxstufc bezeichnet werden sollen) die durch eine willkürliche Saugluft-Zufuhrunterbrechung bewirkten Unterdruckschwankur.gen etwa hinter dem Staubbeutel, die pneumatisch erfaßt werden sollen, extrem unterschiedliche Druckamplituden aufweisen können, so daß beispielsweise eine Unterdruckvariniion wir- <;if* in Hpr

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 gcwollte Unterdruck-Steucrbefehlsschwankung 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 Lcistungsumschaltung. die üblicherweise eine Drehzahlsteuerung für den Antriebsmotor ist. auch ungewollt /wischen den einzelnen Leistungsstufen hin- und hcrschaltct.

Diese Schwierigkeit der fehlenden Eindeutigkeit der Steuerbefehle ist darauf zurückzuführen, daß zu jedem Zeitpunkt immer nur ein bestimmter Unterdruckwert vorliegt, der beeinflußt werden kann und der dann notwendigerweise den verschiedenen Ansprechmitteln gleichzeitig zugeführt wird, die dann aber selektiv reagieren sollen. Dreht das Gebläse mit niedriger Drehzahl, etwa in der Softstufe. dann kann man für die Umschaltung einen vorgegebenen Schwellenwert des Unterdrucks am Membranschalter vorgeben, der so abgestimmt ist, daß die Umschaltung effektiv dann erfolgt, wenn etwa durch ein Sperrventil im Handgriff der Saugschlauch willkürlich abgesperrt wird. Ein derart ausgebildeter Membranschalter mit einem solchen Schwellenwert spricht aber beim Arbeiten in der Maxstufe automatisch immer mit an. wenn der auf einen anderen Schwellenwert eingesicllte Membranschalter der Maxstufe durch Saugschlauchabsperrung umgeschaltet werden soll. Dies führt erkennbar zu einem nicht definierbaren Schaltverhalten — wobei aber die verschiedenen Empfindlichkeitseinstcllungen erforderlich sind, damit der der Maxstufe zugeordnete Membranschalter beispielsweise nicht schon bei kleinsten Druckschwankungen umschaltet, sondern erst dann, wenn er willkürlich dazu veranlaßt wird.

Der Erfindung gelingt es daher, die Steuerbefehle für die Drehzahlsteuerung /ur stufigen Lcistungsumschaltung als (UnterJDruckimpulsc zu erzeugen und andererseits aber die auf diese Druckimpulse etwa im Gehäuse des Staubsaugers ansprechenden Druckmittel so gegeneinander zu entwirren und gegenseitig zu verriegeln, mit anderen Worten, also derart gezielt zur Signalaufnahme und -weitergäbe freizugeben, daß, obwohl sämtliche Ansprechmittel (Membranschalter) stets dem gleichen Unterdruck ausgesetzt sind, selektiv nur das jeweilige Ansprechmittel reagiert und Steuerbefehle weiterleitet, welches in der jeweiligen Leistungsstufe für die Aufnahme der Steuerbefehle auch zuständig ist.

Vorteilhaft ist bei vorliegender Erfindung ferner, daß der Aufwand an erforderlichen 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.

Vorteilhaft ist ferner, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung auf impulsartig ausgeübte Unterdruckschwankungen in den jeweiligen Leistungsbereichen reagiert und daher lediglich kurzzeitig für die Leistungsumschalmng riiio VcrcnniinK im Ansauphcrcich. beispielsweise ili >i(. »■> »lic !U-Jniuiii(.'s|niMHi ilen I luiul^nff Jos 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 Lei stungsabgabe nur erfolgt, wenn willkürlich eine Unter druckschwankung vorgerufen wird. Die jeweils verwen deten Membranschalter sind in ihrem Aufbau so ausge legt, daß die jeweiligen Ansprcchschwellen mit großei Präzision eingestellt werden können.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführter Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen unc Verbesserungen der Erfindung möglich. So kann zui

ίο vereinfachten und präziseren Diskriminierung die Si gnalinformation für die Staubsaugerleistung auch auf grund einer Differenzdruckerfassung gewonnen werden, beispielsweise indem man auf beide Seiten dei Membran des pneumatischen Membran- oder Druckschalters den gleichen, im Gerät entstehenden Unter druckimpuls vor oder hinter dem Staubbeutel, gegebenenfalls auch an der Mündung des Staubsaugers zui Saugleitung, einwirken läßt. Durch die Anordnung einei 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 unc Kontaktgabe kommt. Eine solche Differenzdruckauswertung in Kombination mit einer Querschnittverengung oder größeren Leitungslänge (Drosselwirkung] auf einer Membranseite stellt im Grunde auf die Steilheit der Druckschwankung, also auf die Ableitung des Unterdrucks im Saugbereich ab. Eine solche Differenzdruckmessung ergibt ein präzises Impuls-Ansprechver-

jo halten im Empfängerbercich, ohne daß auf langsam verlaufende Druckänderungen reagiert wird.

Zeichnung

j5 Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 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,

F i g. 2 schematisiert in Form eines Diagramms verschiedene Unterdruckverläufe in den jeweiligen Leistungsstufen mit willkürlich hervorgerufenen, Steuersignale bildenden Unterdruckschwankungen und

F i g. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines in seiner Empfindlichkeit präzise justierbaren Membran- oder Unterdruckschalters.

In F i g. 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 elektrisehe 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 Unterdruckerzeugung durch den Staubsauger). Mittel- oder Automatikstufe (mittlere Leistungsabgabe) und Maxstufe (maximale I.cisttiiig.snhpilHO bc/cii'lincl sind. Die Drch/uhlsteuer-

b5 einrichtung 6 mit bei 6a hinter der Staubbeuteleinrichtung 3 angedeutetem Drucksensor(en) ist in der Lage, zweifelsfrei und ausschließlich auf willkürliche Unterdruck-Sieuerbefehle 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 Automa.ikstufe ergänzend das Leistungsangebot noch unter automatischer Abfrage von in dieser jeweils auftretenden Unterdruckvariationen zu steuern, was durch einen Schallungsblock 50 in F i g. 1 angedeutet is*, nd worauf weiter unten noch eingegangen wird.

Es ist ein Anschluß 7 zu einer externen Stromquelle vorhanden; die Saugmündung 8 des Staubsaugers ist über eine flexible Kunststoff- oder Metallritung 9 üblicherweise mit einem starren Rohr 10 verbunden, an dessen Ende sich eine Saugbürste Il 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 LJ η r\Arrr\t(Y\aratf*>l\ 11 n/H Hnhop ιιΛΠ Af*r βρΗΐΑΠΙΙΠ(ΤζΠΡΓ(ΛΠ

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. 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.

Bf. dem bevorzugten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung handelt es sich bei den die Unterdruckschwankungen 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 gedruckt 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.

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.

Zum besseren Verständnis vorliegender Erfindung wird zunächst auf die Diagrammdarstellung der F i g. 2 eingegangen, in welcher für drei verschiedene Leistungsstufen, für die Softstufe 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 Druckschwankungen. bewirkt durch den Normalbctrieb 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

ίο 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 Anstiegs- und Abfallsflanken aufweist. Impulse ähnlicher Größe treten unwillkürlich, beispielsweise bei 41 in den Kurvenverläufen Il und !!! für die mittlere Lcis'.up.gss'.uf? und di? nv.»*irn»!c ! c>stungssiufe 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.

Die Erfindung hat erkannt, daß es problemlos möglich ist. eine entsprechende Empfindlichkeit aufweisende Membranschalter, wie sie weiter unten anhand der Darstellung der F i g. 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 Steuerimpuls 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.

F.ntsprechend der Darstellung der F i g. 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 angeschlossen sind. Membranschalter dieser Art, wie sie in F i g. 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 Störoder Schwankungsbreite des Normalbetriebs merklich herausragt, während dann sukzessive die Membran-

schalter 36 und 37 weniger empfindlich abgestimmt sind, um die entsprechenden Drucksteuerspitzen 43 und 44, wie sie sich in den Kennlinienverläufen Il und III für die Leistungsumschaltung ergeben, zu erfassen.

Bei der in F i g. I dargestellten Lösung spricht dann immer auch der Membranschalter 35 für die Softstufe unter Kor.taktgabe an, wenn entsprechende Druckimpulse (die in der i^Jraxis üblicherweise Unterdruckimpulse sind) auftreten; es ist auch nicht auszuschließen, daß der Membranschalter 36 entsprechende elektrische Kontaktgaben veranlaßt, wenn in der Maxstufc (Kennlinie II!) nur Betriebsdruckschwankungen auftreten. Eine sinnreiche Schaltung verhindert aber, daß diese sozusagen parallelen Kontaktgaben Leistungsumschaltungen bewirken, wie im folgenden erläutert wird.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind zur Vermeidung einer Auswertung von durch ungewollte Druckschwankungen bewirkten elektrischen Kontaktripülser-

iii ucii cicKinsCneii vciüin-

dungsleitungen von den als Druck/Spannungswandler arbeitenden Membranschaltern 35, 36, 37 zu der nachgeschalteten elektrischen Auswerteschaltung oder in den Versorgungs-Zuleitungen angeordnet, und zwar Relaisschalter a_u b\ und cv Nach ODERung der von den Membranschaltern stammenden elektrischen 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. 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, 476, 47c und ist in für sich gesehen bekannter Weise so ausgebildet, daß jeweils

an^s bei Eintreffen eines bereitet is! zum Em

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 Cj, bi, a ι angesteuert werden.

Wirkungsweise: Es sei angenommen, daß der Staubsauger in der Softstufe arbeitet, der Relaisschalter a\ geschlossen ist (aufgrund eines vorherigen Schaltzustands, wie gleich erläutert wird) und das Relais A vom vorgeschalteten Zähler 47 angesteuert ist. Die Relaisschalter b\ und Ci 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 'Kiappe i4 von der Bedienungsperson, dann gelangt über die Leitung 351 und den geschlossenen Relaisschalter a\ 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 ß ansteuert. Dementsprechend öffnet der Relaisschalter a\, der Relaisschalter b\ schließt, und es erfolgen die entsprechenden Umschaltungen an den weiteren Relaiskontakten 32, aj sowie bi, 63. Die Schaltung ist nun vorbereitet zum Empfang eines elektrijo sehen Steuersignals vom für den mittleren Leistungsbereich zuständigen Membranschalter 36 über die Verbindungsleitung 361. Trifft dieser Impuls ein, dann schaltet der Zähler 47 auf Ansteuerung des Relais Cum: Relais B wird stromlos. Relaisschalter c\ schließt, und es erfolgen J5 die anderen restlichen Umschaltungen an den Relaisschaltern. Man erkennt, daß die Schaltung nunmehr vor

immer nur e'ner semer /
weiteren Zählimpulses hochgeht (log I). die anderen Ausgänge aber beispielsweise Nuilpoicntial führen. Diesem Zähler, der ein sog. Johnson-Zähler sein kann, sind Relais A. B und C (für die drei Leistungsstufen jeweils) nachgeschaltet. Dio Trennschalter au b\ und C\ in den Steuerleitungen von den Membranschaltern 35, 36,37 dienen der sinngemäß richtigen Zuordnung der in elektrische Schaltspannungen umgesetzten Unterdruckimpulse zur jeweiligen Leistungssiufc 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 Leistungsstufc eingestellt ist. Es sind weitere Relaisschalter vorgesehen und mit aj, b?, C2 sowie aj, f>i, ei bezeichnet, die in im Grunde beliebiger Weise der Leistungsumschaltung dienen können sowie einer entsprechenden Anzeige der jeweils vorliegenden Leistungsstufe.

Bei dem in F i g. 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 si oder öj oder c; und schalten so entsprechend dimensionierte Parallelwiderstände zu einem ersten vorgegebenen Einstellwiders'and Pi. wodurch dieser Einstellwiderstand pfsrig von Drücksicücrirnpüiscn in umgesetzter elektrischer Signalform über die Leitung 371 vom Membranumschalter 37 für die Maxstufe, wo-

«0 bei dann wieder, durch die Anstetierverteilung am Zähler 47, das Relais A angesteuert wird undsofort, im zyklischen Umlauf.

Es ist möglich und wird bevorzugt so gehandhabt, daß im mittleren Leistungsbereich zusätzlich zu den willkürliehen 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

so automatische Saugleistungssteuerung problemlos, wobei diese unter Einsatz von weiteren, vorzugsweise mehrstufigen Membranschaliern so erfolgen kann, wie in der DE-OS 31 17 507 beschrieben. Wird diese automatische ergänzende Saugleistungssteuerung ausschließlich für den mittleren Leistungsbereich vorgesehen, dann kann gegebenenfalls die Maxstufe und der zu dieser gehörende Membranschalter 37 auch entfallen, da die automatische Saugleistungssteuerung einen solchen maximalen Leistungsbetrieb mit umfassen kann.

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 vorberciletes und in F i g. 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.

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 s'eilen Druckanstieg und einer kurzzeitigen Kontaktgabe kommt, unabhängig davon, wie lange und bis zu welchem Ausmaß die Klappenstcuerung 14 betätigt worden ist.

Eine mögliche bevorzugte Ausführungsform eines hochempfindlich einstellbaren Membranschalters ist schließlich noch in Fig. 3 dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Der in Fig.3 gezeigte hochempfindliche Membranschalter, der auf Überdruck liegend — in diesem Fall im Lüfterstrom liegend — auf Unterdruck, — hinter dem Gebläse- oder Lüfterrad angeordnet — oder auf einen Differenzdruck reagiert, umfaßt ein topfförmiges erstes Gehäuseteil 15a sowie einen Decke! i5b. Der ringförmig erhabene Wandbereich 16 des Gehäusetopfes verfügt über eine innere Ringnut 1)', die mittels eines vorspringenden Absatzes sowohl die sehr dünne, äußerst nachgiebige und schlaffe Membran 18 in ihrem Randbereich lagert, als auch den scheibenförmigen Deckel \5b, der über einen zentralen ersten Stutzen 19 verfügt mit einer vorzugsweise abgetreppten Durchtrittsbohrung 19a, die auf die eine Seite der Membran 18 führt. Die Abmessungen des Deckels 156 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 Randbereich eingeklemmt und gelagert wird.

Von unten in der Zeichenebene gesehen liegt an der Membran 18 ein Kontaktteller 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 einem erweiterten Bohrungsteil 196 des Dekkelstutzens 19 noch eine weitere Feder 22 angeordnet sein kann, um die Membran in eine definierte Ausgangslage zu bringen. Die Feder 21 bildet gleichzeitig das elektrische Übertragungsmittel zu einem ersten Kontaktanschluß 23, der ah in den Boden 24 des Gehäusetopfes 15a eingelassener oder eingesetzter Kontaktzapfen 23 ausgebildet sein kann. Der Kontaktzapfen berührt bei 25 die mit dem Kontaktteiier 20 in elektrischer Verbindung stehende Vorspannungsfeder 21 und bildet so einen ersten Anschluß, beispielsweise Lötstift für elektrischen Schalter.

Der andere Pol wird von einer Lötfahne 26 gebildet, die angeordnet oder einstückiger Teil einer metallischen Büchse 27 sein kann, die in einen nach unten am Gehäuseboden vorspringenden und vorzugsweise mit diesem aus einem einstückigen geeigneten Kunststoff bestehenden 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 Kontaktspitzc 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 Differenzdrücke, je nachdem, an welchen Anschlüssen. 19 oder 31, die zu erfassenden pneumatischen Funktionen zur Einwirkung gebracht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur manuellen Saugleistungssteuerung eines einen Antriebsmotor mit elektrischer oder elektronischer Drehzahlsteuerung, ein von diesem angetriebenes Gebläse und ein Staubgefäß (Staubbeutel) aufweisenden Staubsaugers, wobei eine willkürlich von der Bedienungsperson erzeugte Unterdruckänderung von mindestens einem pneumatischen Unterdruckschalter erfaßt und in ein elektrisches Steuersignal zur Drehzahlsteuerung umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei, jeweils auf unterschiedliche Ansprechwerte (Empfindlichkeiten) justierte, auf impulsartig auftretende Unterdruckschwankungen ansprechende Membranschalter (35,36,37) im Unterdruckbereich des Staubsaugers (1) angeordnet und mit ihren Ausgangsleitungen mit der Drehzahlsteuerung (6') verKunden sind, so daß die Drehzahlsteuerung jeweils in eine andere Lcisiungssiufe (Sousiuie, Mittel- oder Automatikstufe, Maxstufe) umschaltbar ist, wobei gleichzeitig bei Verriegelung der anderen Membranschalter immer der auf die jeweils eingestellte Leistungsstufe abgestimmte Membranschalter zur elektrischen Signalgabe für die Umschaltung freigegeben ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ausgangsleitungen (331, 361, 371) der Membranschalter (35,36,37) Unterbrecherschalter (a,, b\, ?i) angeordnet sind, die den auf die eingestellte Leistungsstufe abgestimmten Membranschalter mit der Drehzahlsteuerung (6') verbinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsleitungen der Membranschalter nach den Unterbrecherschaltern an einem ODER-Gatter zusammengefaßt sind und die Ausgangsimpulse der Membranschalter als Zählimpulse einem Zähler (47) zugeführt werden, der jeweils ein nachgeschaltetes Relais (A, B. C) für jede Leistungsstufe ansteuert.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Relais (A. B. C) Schalter (a₇. bi, C₂) zur stufigen Leistungsumschaltung sowie die Unterbrecherschalter (αι. b\, Ci) betätigen und gegebenenfalls Schalter (es, bj. ai) zur selektiven Anzeige der jeweiligen Leistungsstufe.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem ODER-Gatter ein Schrittschaltrelais (51) angesteuert wird, welches über seine Relaiskontakte die selektive Anschaltung der Membranschalter (35,36, 37), die Leistungsumschaltungen und gegebenenfalls Umschaltungen in Anzeigeleuchten (50) bewirkt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß den Membranschaltern (35, 36, 37) über eine Drosselstrecke (52) der gleiche Unterdruck auf die Membranrückseite zugeführt ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranschalter ein erstes topfförmiges Gehäuseteil (\5n) und einen Deckel (15b^ iimfiiQt. der in eine innere Ringnut (17) am ersten Ciehiiiisoleil (15./^ unter /.wischenpressen der Membiam aiklbereiche eingeschnappt ist. wobei die Membran (18) gegen den Druck einer Vorspannfeder (21) eine Kontakiplatlc (20) antreibt, der ein erster in ein Gewinde am Boden (24) des ersten Gehäuseteiis (\5a) einschraubbarer Kontaktstift (29) zur Kontaktgsbe gegenüberliegt, wobei die zweite Kontaktstelle gebildet ist durch einen, über die Vorspannfeder (21) mit der Kontaktplatte (20) in elektrischer Verbindung stehenden, am Gehäuse befestigten zweiten Kontaktstift (23).