DE4105336C2 - Saugreinigungswerkzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Saugreinigungswerkzeug für ein Saugreinigungsgerät nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Beim Saugreinigen von textilen Bodenbelägen und glatten Fuß­ bodenflächen reicht häufig die Strömungsenergie des einströ­ menden Saugluftstroms nicht aus, um fest anhaftende Schmutz­ teile von der zu reinigenden Fläche abzulösen. Daher wird - insbesondere zum Reinigen textiler Bodenbeläge - in der Saugöffnung eine rotierend angetriebene Bürstenwalze vorge­ sehen. Auch dient bei einem textilen Bodenbelag die rotie­ rende Bürstenwalze dazu, den niedergetretenen Flor wieder aufzurichten, wodurch neben einem verbesserten Zugriff auf die im Grund des Teppichflors abgelagerten Schmutzteile auch eine verbesserte optische Wirkung erzielt ist.

Aus der US-PS 2 683 276 ist ein Saugreinigungswerkzeug eines Saugreinigungsgerätes bekannt, das eine von einer Lufttur­ bine angetriebene, rotierende Bürstenwalze aufweist, wobei die Luftturbine von dem das Saugreinigungswerkzeug durch­ strömenden Saugluftstrom angetrieben ist. Über einen Riemen­ trieb wird die Rotation des Turbinenrades bei gleichzeitiger Drehzahluntersetzung auf die rotierend gelagerte Bürstenwal­ ze übertragen. Die Schaufeln der Turbine sind in sich gerade ausgebildet und weisen mit ihrem freien Ende derart in Rich­ tung Innenraum des Turbinenrades, daß sie tangential an einem konzentrisch zur Achse des Turbinenrades angeordneten Kreis anliegen. Die einströmende Luft ist demnach durch die Strömungspfade der kranzförmigen Beschaufelung sowohl an der Achse der Turbine als auch am Abströmkanal vorbeigeleitet, was zu Verwirbelungen in der Turbinenkammer führt. Bedingt durch unterschiedliche Fußbodenflächen wie glatte Böden oder textile Bodenbeläge mit unterschiedlichen Florhöhen und Flordichten und der hin- und hergehenden Arbeitsbewegungen sowie einer häufig auftretenen Drosselung des Saugluftstroms durch die Schmutzbefrachtung des Staubfilters ist der das Turbinenlaufrad antreibende Saugluftstrom und damit auch das Drehmoment und die Drehzahl der Bürstenwalze stark schwan­ kend.

In einer anderen Ausführung gemäß der DE 40 00 374 A1 ist die Beschaufelung des Turbinenrades in sich geschlossen, das heißt, benachbarte Schaufeln begrenzen einen abgeschlossenen Raum, der nur gegen die Einströmöffnung des Saugluftstromes hin offen ist, zur Rotationsachse der Turbine jedoch ge­ schlossen. Der eintretende Saugluftstrom wird im Schaufel­ grund umgelenkt und in der Turbinenkammer verwirbelt, wo­ durch die Strömungsenergie des Saugluftstromes nur be­ schränkt in eine Turbinenrotation umgesetzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Saugreini­ gungswerkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 derart weiterzubilden, daß an der Bürstenwalze auch bei Schwankun­ gen des Saugluftstroms ein ausreichend hohes Drehmoment und eine ausreichend hohe Drehzahl gegeben sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß nach den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.

Durch die zur Rotationsachse der Luftturbine offene Beschau­ felung sind Strömungspfade geschaffen, die einen radialen Eintritt des Saugluftstroms in einen im Zentrum der kranz­ förmigen Beschaufelung liegenden Innenraum zulassen. Der auf die Luftturbine gerichtete Saugluftstrom wird daher über die Strömungspfade zunächst in den Innenraum eintreten, um dann über die Strömungspfade wieder vom Innenraum durch den Schaufelkranz in die Turbinenkammer auszutreten. Der Saug­ luftstrom passiert den Schaufelkranz somit zweimal und im wesentlichen ohne aufgezwungene Richtungsänderung. Durch diesen umlenkfreien Strömungsverlauf wird trotz der sehr beschränkten räumlichen Gegebenheiten und ohne Vergrößerung des Bauvolumens ein Leistungsgewinn von ca. 25% erreicht. An der Bürstenwalze wird daher in jedem Betriebszustand ein ausreichend hohes Drehmoment bzw. eine ausreichend hohe Drehzahl vorhanden sein, um anhaftende Schmutzteilchen abzulösen bzw. bei einem textilen Bodenbelag den Flor auf­ zurichten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Saugreinigungswerkzeug,

Fig. 2 eine Teildraufsicht auf das Saugreinigungswerk­ zeug mit Teilschnitt.

Das dargestellte Saugreinigungswerkzeug 1 weist ein Gehäuse 6 mit einer mittleren Turbinenkammer 7 auf. In der Turbinen­ kammer 7 ist eine Luftturbine 18 angeordnet, deren Drehachse 19 quer zur Längsmittelachse 13 (Fig. 2) des Saugreinigungs­ werkzeugs 1 liegt. Die Luftturbine 18 liegt - quer zur Längsmittelachse 13 gesehen - etwa mittig im Gehäuse 6 bzw. in der Turbinenkammer 7.

In Richtung der Längsmittelachse gesehen ist der Turbinen­ kammer 7 eine Bürstenkammer 3 vorgelagert, die im vorderen Gehäuseabschnitt 2 ausgebildet ist. In der Bürstenkammer 3 ist eine Bürstenwalze 4 angeordnet, deren Rotationsachse quer zur Längsmittelachse 13 des Saugreinigungswerkzeugs 1 liegt und deren Beborstung 5 durch die dem Boden 9 zugewand­ te Saugöffnung 8 ragt. Die Saugöffnung 8 erstreckt sich quer zur Längsmittelachse über die gesamte Breite der Bürstenkam­ mer 3 bzw. über die gesamte Breite des Saugreinigungswerk­ zeugs 1.

Von der Bürstenkammer 3 führt ein Zuströmkanal 15 zur Turbi­ nenkammer 7. Der Zuströmkanal 15 liegt im wesentlichen etwa tangential zum Turbinenrad 17 der Luftturbine 18; die Mün­ dung 14 des Zuströmkanals 15 ist zur Drehachse 19 leicht angewinkelt, so daß der austretende Luftstrom etwa radial zur Drehachse 19 gerichtet ist. Wie Fig. 2 zeigt, entspricht die Breite des Zuströmkanals 15 der axialen Breite des Tur­ binenrads 17.

Das Saugreinigungswerkzeug 1 ist über einen Anschlußstutzen 11 in nicht näher dargestellter Weise mit einem Saugschlauch eines Saugreinigungsgerätes verbunden. Der Anschlußstutzen 11 weist einen zylindrischen Gelenkkopf 30 auf, der auf der der Bürstenkammer 3 abgewandten Seite der Turbinenkammer 7 im hinteren Bereich 10 des Gehäuses 6 um eine quer zur Längsmittelachse 13 liegende Schwenkachse 12 im Gehäuse 6 verschwenkbar gelagert ist. Der Anschlußstutzen 11 mündet in die Turbinenkammer 7 und bildet den Abströmkanal für den Saugluftstrom. Der Saugluftstrom strömt durch die Saugöff­ nung 8 in die Bürstenkammer 3 ein, tritt über den Zuströmka­ nal 15 in die Turbinenkammer 7 über und trifft - gerichtet durch das Mundstück 14 - auf das Turbinenrad 17 auf. Auf diese Weise treibt der Saugluftstrom das Turbinenrad 17 an, um dann über den Anschlußstutzen 11 aus der Turbinenkammer 7 zum Saugreinigungsgerät auszutreten. Die Luftturbine 18 treibt über einen Riemen 20 die Bürstenwalze 4 in der Bür­ stenkammer 3 an.

Zur Beeinflussung des in die Turbinenkammer 7 eintretenden Saugluftstroms ist in der Oberseite des Gehäuses 6 - benach­ bart zum vorderen Gehäusebereich 2 - eine Nebenluftöffnung 31 vorgesehen, die über einen Schieber 32 in nicht näher dargestellter Weise in ihrem wirksamen Durchströmquerschnitt einstellbar ist. Bei geöffneter Nebenluftöffnung 31 tritt parallel zu dem über den Zuströmkanal 15 eintretenden Saug­ luftstrom ein Nebenluftstrom zur Beaufschlagung des Turbi­ nenrades 17 in die Turbinenkammer 7 ein.

Zur Erzielung einer hohen Antriebsleistung ist die Lufttur­ bine 18 als sogenannte Durchström-Turbine ausgebildet. Das Turbinenrad 17 besteht aus einer mittigen Radscheibe 23, mit der die Luftturbine drehbar auf der Achse 19 gehalten ist. Auf beiden axialen Seitenflächen 34, 34′ der Radscheibe 23 ist eine Beschaufelung 16 vorgesehen, welche aus kranzförmig angeordneten, konzentrisch zur Drehachse 19 liegenden Schau­ feln besteht. Der Außendurchmesser DA des Schaufelkranzes entspricht dem Außendurchmesser der Radscheibe 23; der In­ nendurchmesser DI des Schaufelkranzes begrenzt einen Innen­ raum 33 bzw. 33′. Jeder Schaufelkranz 16 ist auf seiner der Radscheibe 23 abgewandten axialen Stirnseite durch einen Ab­ deckring 24 bzw. 24′ abgeschlossen, der die axialen Enden der einzelnen Schaufeln fest miteinander verbindet. Ferner wird auf diese Weise zwischen der Brustfläche 25 und der Rückenfläche 26 benachbarter Schaufeln ein Strömungspfad be­ grenzt, der axial durch die Radscheibe 23 und den Abdeckring 24 bzw. 24′ begrenzt ist.

Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen, ist das Turbinenrad 17 symmetrisch zur Radscheibe 23 ausgebildet; vorzugsweise ist das Turbinenrad mit der Radscheibe 23, den Beschaufelun­ gen 16 und den Abdeckringen 24 und 24′ einteilig, insbeson­ dere aus Kunststoff gefertigt.

Der aus dem Zuströmkanal 15 durch die Mündung 14 gerichtete Saugluftstrom tritt zunächst vom Außenmantel 36 des Turbi­ nenrades über die Strömungspfade 27 in den Innenraum 33 der Luftturbine 18 ein. Auf dem Strömungsweg vom Außenmantel 36 zum Innenmantel 37 des Schaufelkranzes wird das Turbinenrad 17 in Pfeilrichtung 35 angetrieben. Der Saugluftstrom tritt nun weiter vom Innenmantel 37 über die Strömungspfade 27 zum Außenmantel 36 des Schaufelkranzes 16 wieder in die Turbi­ nenkammer 7 aus, wobei das Turbinenrad 17 erneut in Pfeil­ richtung 35 angetrieben wird. Erst jetzt strömt der Saug­ luftstrom aus der Turbinenkammer 7 über den Anschlußstutzen 11 ab.

Der Innenraum 33 des Schaufelkranzes ist vorteilhaft axial geschlossen, in dem der Abdeckring 24, 24′ als Abdeckscheibe ausgebildet wird. Vorteilhaft kann eine derartige Abdeck­ scheibe zusätzlich zur Lagerung des Turbinenrades auf der Drehachse 19 herangezogen werden.

Claims (4)

1. Saugreinigungswerkzeug für ein Saugreinigungsgerät, mit einer Saugöffnung (8) und einer in der Saugöffnung (8) angeordneten Bürstenwalze (4), die durch eine in einer Turbinenkammer (7) angeordnete, vom Saugluftstrom betrie­ bene Luftturbine (18) rotierend angetrieben ist, wobei die Luftturbine (18) eine kranzförmige Beschaufelung (16) mit zwischen den Schaufeln axial begrenzten Strömungspfa­ den (27) aufweist und die Turbinenkammer (7) einen auf die Beschaufelung (16) gerichteten Zuströmkanal (15) und einen den Saugluftstrom abführenden Abströmkanal (11) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mundstück (14) des Zuströmkanals (15) radial zur Drehachse (19) des Turbinenrades (17) auf die Beschaufelung (16) gerichtet ist, so daß der Saugluftstrom radial in den im Zentrum der kranzförmigen Beschaufelung (16) liegenden Innenraum (33) eintritt und aus diesem Innenraum (33) radial austritt.

2. Saugreinigungswerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Turbinenrad (17) der Luftturbine (18) aus einer mittleren Radscheibe (23) besteht, deren beide axiale Stirnseiten (34, 34′) eine Beschaufelung (16) tragen.

3. Saugreinigungswerkzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Radscheibe (23) getragenen Beschaufelungen (16) an ihren axial freien Enden mit einem Abdeckring (24, 24′) verbunden sind.

4. Saugreinigungswerkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (33) durch eine Abdeckscheibe (24, 24′) axial verschlossen ist.