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Diese
Erfindung betrifft einen Staubsaugersaugkopf der bei einem Staubsauger
verwendet werden kann oder einen Teil davon bildet.
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Staubsauger
werden im Allgemeinen mit einem Sortiment von Geräten geliefert,
um spezifische Arten der Reinigung vorzunehmen. Die Geräte umfassen
ein Fußbodengerät für die allgemeine
Reinigung auf dem Fußboden.
Es ist gut bekannt, dass ein Fußbodengerät bereitgestellt
wird, bei dem eine Bürstenstange
drehbar innerhalb einer Ansaugöffnung
auf der Unterseite des Gerätes
montiert ist, wobei die Bürstenstange
mittels einer Luftturbine angetrieben wird. Die Bürstenstange
dient dazu, den Fußbodenbelag
unterhalb des Gerätes
so zu schütteln, dass
Schmutz, Staub, Haare, Fusseln und anderes Kehrgut vom Fußbodenbelag
freigegeben werden, wo sie dann durch den Luftstrom zum Staubsauger selbst
transportiert werden können.
Die Turbine kann nur durch die „verschmutzte" Luft angetrieben
werden, die über
die Ansaugöffnung
in das Gerät
gelangt, sie kann nur durch die „saubere" Luft angetrieben werden, die über einen
dafür vorgesehenen
Eintritt in das Gerät
gelangt, der von der Hauptansaugöffnung
getrennt ist, oder sie kann durch eine Kombination von verschmutzter
und sauberer Luft angetrieben werden. Mit „verschmutzter Luft" turbinengetriebene
Geräte
zeigen einen Nachteil darin, dass sie leicht durch den verschmutzten
Luftstrom verschmutzt werden können.
Sie zeigen ebenfalls einen Nachteil darin, dass die Drehzahl, mit
der sich die Turbine dreht, ziemlich schnell größer werden kann, wenn das Gerät von einer
Oberfläche
hochgehoben wird.
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Das
US 5950275 und das
DE 4229030 zeigen beide
mit verschmutzter Luft turbinengetriebene Geräte, wo eine Drehzahlbegrenzungsfunktion
wirksam wird, wenn das Gerät
von einer Oberfläche hochgehoben
wird. Bei einem der Geräte
ist die Drehzahlbegrenzungsvorrichtung ein den Fußboden berührendes
Rad, das die Winkelposition eines Lufteintrittes mit Bezugnahme
auf die Turbine steuert.
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Weitere
bekannte Staubsaugersaugköpfe werden
in der
JP 01221128A und
der
DE 19507528A offenbart.
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Mit „sauberer
Luft" turbinengetriebene
Geräte
können
ebenfalls an einer Erhöhung
der Drehzahl unter bestimmten Bedingungen leiden. Eine vollständige oder
teilweise Blockierung des Luftstromweges durch den Hauptansaugeintritt
zum Gerät
kann bewirken, dass eine erhöhte
Luftmenge durch den Luftturbineneintritt strömt, was die Drehzahl der Turbine und
der Bürstenstange
erhöht.
Angesichts der unterschiedlichen Ursachen eines Überdrehzahlzustandes bei mit
sauberer Luft und verschmutzter Luft turbinengetriebenen Geräten sind
jedoch die Lösungen, die
für mit
verschmutzter Luft turbinengetriebene Geräte vorgeschlagen werden, für eine Anwendung
bei mit sauberer Luft turbinengetriebenen Geräten ungeeignet.
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Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindung einen Staubsaugersaugkopf bereit,
der aufweist: ein Gehäuse
mit einem Ansaugeintritt; eine Schütteleinrichtung für das Schütteln eines
Fußbodenbelages,
die drehbar im Gehäuse
montiert ist; eine Luftturbine für
das Antreiben der Schütteleinrichtung;
einen Turbinenlufteintritt separat vom Ansaugeintritt für das Einlassen
von Luft zur Turbine; und eine Steuerung für das Verhindern der Drehung oder
Reduzieren der Umdrehungsgeschwindigkeit der Schütteleinrichtung, wobei die
Steuerung auf die Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine oder den Luftstrom
zur oder durch die Turbine anspricht.
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Die
Steuerung kann die Form einer mechanischen Anordnung annehmen, die
direkt auf die Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine anspricht.
Ein Fliehkraftbremsmechanismus kann an der Antriebswelle von der
Turbine angebracht werden, wobei sich die Bremselemente radial nach
außen
bewegen, um auf eine Bremsfläche
zu wirken, die die Antriebswelle umgibt, wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit
der Turbine eine vorgegebene Grenze übersteigt. Alternativ kann
eine Fliehkraftkupplung in der Antriebswelle von der Turbine angebracht
werden. Diese Anordnungen zeigen den Vorteil, dass sie dem Benutzer ein
Warngeräusch übermitteln,
wenn sie arbeiten.
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Mehr
bevorzugt ist die Steuerung ein Ventil, das zwischen einer offenen
Position, in der sie Luft zur Turbine einlässt, wodurch gestattet wird,
dass die Turbine die Schütteleinrichtung
antreibt, und einer geschlossenen Position beweglich ist, in der
sie verhindert, dass Luft die Turbine erreicht, wodurch verhindert
wird, dass die Turbine die Schütteleinrichtung antreibt.
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Die
Steuerung kann ein bewegliches Teil mit einem Innenvolumen aufweisen,
das mit dem Hauptluftstromweg zur Turbine in Verbindung steht, wobei das
bewegliche Teil auf eine Druckdifferenz zwischen dem Innenvolumen
und der Umgebungsluft anspricht.
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Vorzugsweise
ist die Steuerung ebenfalls in die nicht betriebsbereite Position
durch einen Benutzer beweglich, wie beispielsweise, wenn sich ein
Benutzer entscheidet, den Reinigungssaugkopf auf einem harten Fußboden oder
einer empfindlichen Fläche
zu benutzen. Das Bereitstellen einer Steuerung, die entweder manuell
oder automatisch betätigt
werden kann, um die Schütteleinrichtung
abzuschalten, zeigt einen beträchtlichen
Vorteil darin, dass der Reinigungssaugkopf leichter zu benutzen
ist.
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Bei
einem turbinengetriebenen Gerät,
das einen dafür
vorgesehenen Lufteintritt für
die Luft zum Antreiben der Turbine aufweist, der vom Haupteintritt,
der mit dem Boden in Berührung
kommt, separat ist, kann es eine Schwierigkeit beim Antreiben der Turbine
mit einer ausreichenden Drehzahl geben. Wenn in Bezug auf die Höhe des Widerstandes
betrachtet wird, auf den der Luftstrom stößt, bietet der Weg durch den
Haupteintritt einen geringeren Widerstand als der Weg durch den
Turbineneintritt. Daher wird der Luftstrom dazu tendieren, den Weg
mit dem geringeren Widerstand durch den Haupteintritt zu nehmen.
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Bei
der Erfindung kann der Staubsaugersaugkopf ein Gerät sein,
das am Ende eines Verlängerungsrohres
oder Schlauches eines Zylinder(Behälter, Trommel)- oder aufrechtstehenden
Staubsaugers befestigt wird, oder er kann einen Teil eines Staubsaugers
selbst bilden, wie beispielsweise den Reinigungssaugkopf eines aufrechtstehenden Staubsaugers.
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Ausführungen
der Erfindung werden jetzt nur als Beispiel mit Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen
beschrieben, die zeigen:
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1 ein
turbinengetriebenes Gerät
in Übereinstimmung
mit der Erfindung;
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2 schematisch
ein Staubsaugerreinigungssystem, bei dem das Gerät verwendet werden kann;
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3 einen
Querschnitt durch das Gerät
aus 1, wobei der Lufteintritt zur Turbine offen ist;
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4 einen
Querschnitt durch das Gerät
aus 1, wobei der Lufteintritt zur Turbine geschlossen ist;
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5 eine
auseinandergezogene Darstellung der Bauteile des Gerätes, das
in den vorhergehenden Fig. gezeigt wird;
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6 eine
Abwandlung beim Gerät,
damit der Lufteintritt wieder geöffnet
werden kann;
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7 eine
alternative Art und Weise, in der das Gerät abgewandelt werden kann,
damit der Lufteintritt wieder geöffnet
werden kann;
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8 einen
Querschnitt durch ein turbinengetriebenes Gerät, das eine Vorrichtung für das Drosseln
des Querschnittes des Austrittsweges aus dem Bürstenstangengehäuse enthält;
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9 und 10 die
Drosselvorrichtung selbst;
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11 eine
Querschnittsdarstellung durch das Gerät aus 8;
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12 bis 14 alternative
Formen der Drosselvorrichtung.
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1 zeigt
eine Ausführung
des Gerätes
in der Form eines Gerätes 100,
das am Ende eines Verlängerungsrohres
oder Schlauches eines Staubsaugers angebracht werden kann.
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Das
Hauptgehäuse
des Gerätes
definiert eine Kammer 110 für die Bürstenstange 112, eine Kammer 115 für die Turbine 240 und
Strömungskanäle zwischen
diesen Teilen. Der nach vorn gerichtete, im Allgemeinen haubenförmige Teil 110 des
Gehäuses
und eine untere Platte definieren zusammen eine Kammer für das Unterbringen
der Bürstenstange.
Die Bürstenstange
weist zwei Bürstenstangen 112 von
gleicher Größe auf,
die von einem Teil des Antriebsmechanismus, der in der Mitte der
Kammer 110 positioniert ist, in freistehender Weise getragen werden.
Die untere Platte weist eine große Öffnung 111 auf, durch
die die Borsten der Bürstenstangen 112 vorstehen
können,
um den Fußbodenbelag
zu schütteln.
Die untere Platte ist am restlichen Gehäuse mittels schnelllösbarer (beispielsweise
eine viertel Drehung) Befestigungselemente befestigt, so dass die
Platte entfernt werden kann, um einen Zugang zu den Bürstenstangen 112 zu
erlangen.
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Zwei
Räder 102 sind
drehbar am hinteren Teil des Gehäuses
montiert, damit das Gerät über einen
Fußbodenbelag
bewegt werden kann.
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Der
Luftaustritt des Gerätes
weist ein erstes Teil 107 auf, das drehbar um eine horizontal
ausgerichtete Achse 103 am Hauptgehäuse montiert ist, um so eine
Drehbewegung in einer vertikalen Ebene zu gestatten. Ein zweites
Teil in der Form eines winkeligen Rohrabschnittes 106 ist
drehbar um eine Achse 104 mit dem Ende des Teils 107 verbunden. Eine
derartige Anordnung gestattet ein gutes Niveau der Manövrierbarkeit
des Fußbodengerätes 100, wenn
es benutzt wird, und wird im Allgemeinen bei bekannten Fußbodengeräten eingesetzt.
Eine weitere Beschreibung der Gelenkverbindung dieser Bauteile ist
nicht erforderlich. Der Austritt 105 des winkeligen Rohrabschnittes 106 ist
so geformt und dimensioniert, dass es mit dem Verlängerungsrohr
eines Haushaltstaubsaugers verbunden werden kann.
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2 zeigt
schematisch das gesamte Staubsaugerreinigungssystem, bei dem das
Gerät eingesetzt
werden kann. Das Gerät 100 ist
mit dem distalen Ende eines starren Verlängerungsrohres oder Rohres 20 verbunden,
das ein Benutzer handhaben kann, um das Gerät 100 zu lenken, wo
es benötigt
wird. Ein elastischer Schlauch 30 verbindet das Verlängerungsrohr 20 mit
dem Hauptgehäuse 70 des Staubsaugers.
Das Hauptgehäuse 70 des
Staubsaugers weist ein Sauggebläse 50 auf,
das mittels eines Motors 55 angetrieben wird. Das Sauggebläse 50 dient
dazu, Luft in das Hauptgehäuse 70 des
Staubsaugers über
das Gerät 100,
das Verlängerungsrohr 20 und
den Schlauch 30 anzusaugen. Filter 45 und 60 sind
auf jeder Seite des Gebläses
positioniert. Ein Vormotorfilter 45 dient dazu zu verhindern,
dass jeglicher feiner Staub das Gebläse erreicht, und ein Nachmotorfilter 60 dient
dazu zu verhindern, dass jeglicher feiner Staub oder Kohlenstoffemissionen vom
Motor 55 aus dem Staubsauger ausgestoßen werden. Ein Abscheider 40,
wie beispielsweise ein Zyklonabscheider, oder Filterbeutel dient
dazu, Schmutz, Staub und Kehrgut aus dem verschmutzten Luftstrom
abzuscheiden, der in das Hauptgehäuse 70 mittels des
Sauggebläses 50 angesaugt
wird. Die gesamte abgeschiedene Substanz wird vom Abscheider 40 gesammelt.
Bei Benutzung saugt die vom Sauggebläse 50 erzeugte Ansaugkraft
Luft in das Gerät über den
Hauptansaugeintritt 111 auf der Unterseite des Gerätes und
durch den Turbinenlufteintritt 120. Luft, die durch den
Eintritt 120 strömt, wird
benutzt, um die Turbine anzutreiben, bevor sie längs der Teile 107 und 106 in
Richtung des Hauptgehäuses
des Staubsaugers strömt.
Verschmutzte Luft, die durch den Hauptansaugeintritt angesaugt wird,
strömt
längs der
Teile 107 und 106 und gelangt überhaupt nicht durch die Turbine.
Auf diese Weise wird die Turbine nicht mit Schmutz und Kehrgut aus dem
verschmutzten Luftstrom verschmutzt werden.
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Die
Turbine und der Steuermechanismus für die Turbine werden jetzt
detailliert mit Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Das Laufrad 240 der Turbine ist um die Antriebswelle 245 innerhalb
der Kammer 115 montiert. Ein Satz Lager 246, 247 trägt drehbar die
Antriebswelle 245 an jedem ihrer Enden. Ein Lufteintritt 120 zur
Turbine ist am Ende 200 des Gehäuses positioniert, und ein
Luftaustritt der Turbine ist am Ende 280 montiert. Der
Luftstrom durch die Turbine erfolgt in einer im Allgemeinen axialen
Richtung von links nach rechts in 3.
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Ein
Antriebsmechanismus verbindet die Turbine und die Bürstenstangen
und dient dazu, das Drehmoment von der Turbine 240 auf
die Bürstenstangen 112 zu übertragen.
Der Antriebsmechanismus weist eine erste Riemenscheibe 262,
die durch die Abtriebswelle 245 der Turbine angetrieben
wird, eine zweite Riemenscheibe mit größerem Durchmesser an der Bürstenstange
und einen Riemen 260 auf, der die zwei Riemenscheiben umschließt. Ein
Gehäuse 251, 252 umgibt
den Riemen 260, um das Eindringen von Staub zu verhindern.
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Die
Eintrittsseite der Turbine weist einen beweglichen Knopf 200 auf,
der elastisch um eine Eintrittskappe 220 montiert ist.
Der Knopf 200 weist eine innere ringförmige Nabe 201 und
eine äußere ringförmige Nabe 202 auf.
Eine Feder 215 passt innerhalb der inneren Nabe 201 und
wirkt zwischen der Innenfläche
des mittleren Teils 203 des Knopfes 200 und einer
Fläche
auf der Leitschaufelplatte 230 und dient dazu, den Knopf 200 axial
nach außen
zu treiben. Die äußere ringförmige Nabe 202 ist
mit dem Gehäuse mittels
einer elastischen ringförmig
geformten Membrandichtung 210 verbunden. Wie es nachfolgend detaillierter
beschrieben wird, ist der Knopf 200 axial aus einer „offenen" Position, wie in 3 gezeigt wird,
in eine „geschlossene" Position beweglich,
wie in 4 gezeigt wird. In der geschlossenen Position bewegt
sich der Knopf 200 axial nach innen in eine Position, wo
die Membrandichtung 210 gegen die Außenfläche der Eintrittskappe 220 presst,
um so eine luftdichte Dichtung am Eintritt zu bilden.
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Die äußerste Fläche des
Knopfes 200 zwischen der inneren 201 und der äußeren ringförmigen Nabe 202 weist
eine Vielzahl von radialen Rippen 206 mit Zwischenräumen zwischen
benachbarten Rippen auf, die Lufteintrittsöffnungen 205 definieren. Die
Eintrittsöffnungen 205 werden
durch eine Maschenkonstruktion mit feiner Teilung abgeschirmt, die dazu
dient zu verhindern, dass Staub in die Turbine transportiert wird
und den Mechanismus verschmutzt. Der Durchgang zwischen der äußeren ringförmigen Nabe 202 und
der Membrandichtung 210 und der inneren ringförmigen Nabe 201 definiert einen
Luftweg 120 für
den ankommenden Luftstrom, der das Laufrad 240 antreibt.
Der Umfang der Leitschaufelplatte 230 trägt eine
Reihe von winkeligen Schaufeln 232. Der Winkel der Schaufeln 232 dient dazu,
einen wirbelnden Luftstrom um das Gehäuse herum auszulösen, der
auf den Winkel der Flügel
am Laufrad 240 abgestimmt ist. Der Hauptluftstromweg durch
die Turbine wird durch Pfeile 244 gezeigt. Das hier gezeigte
Laufrad 240 ist eine Innenradialturbine (IFR), die für den Druck
und die Strömungsgeschwindigkeiten
bei dieser Anwendung für
gut geeignet befunden wurde. Es wird jedoch offensichtlich sein, dass
andere Arten von Turbinen verwendet werden könnten, wie beispielsweise eine
Peltonturbine (Pelton Wheel).
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Es
ist ebenfalls ein sekundärer
Luftstrom vorhanden, der eine wichtige Rolle beim Betätigen des Knopfes 200 während eines Überdrehzahlzustandes spielt.
Die im Allgemeinen flache Seite des Laufrades 240 (die
linke Seite des Laufrades 240 in 3) weist
eine Vielzahl von darin definierten Vertiefungen 242 auf,
die durch Rippen 243 getrennt werden. Bei Benutzung wirken
diese Vertiefungen 242 und die Rippen 243 als
ein Miniaturlaufrad, das hierin nachfolgend als ein sekundäres Laufrad 244 bezeichnet wird.
Da das sekundäre
Laufrad 244 die hintere Seite des Laufrades 240 ist,
drehen sich die zwei offensichtlich mit der gleichen Drehzahl. Die
Pumpwirkung des sekundären
Laufrades 244 ist der Umdrehungsgeschwindigkeit des Laufrades 240 proportional.
Das bewirkt einen Bereich mit niedrigem Druck zwischen der Leitschaufelplatte 230 und
dem Laufrad 244. Eine Vielzahl von axial ausgerichteten Öffnungen 234 in
der Trägerplatte 230 verbindet
den Bereich direkt hinter dem Laufrad 244 mit dem Bereich
innerhalb des Knopfes 200. Der Bereich innerhalb des Knopfes
ist effektiv eine Kammer, die vom Hauptluftstromweg getrennt ist,
ausgenommen der begrenzte Weg durch die Öffnungen 234. Die
einzige andere Strömung
in den Bereich 216 ist ein geringer unvermeidlicher Austritt
zwischen der inneren ringförmigen Nabe 201 des
Knopfes 200 und dem Teil der Eintrittskappe 220,
gegen den der Knopf 200 gleitet. Die Größe der Öffnungen 234 ist ein
Kompromiss zwischen ausreichend groß, um so wirksam den Druck
hinter dem Laufrad 244 mit dem Bereich 216 innerhalb
des Knopfes 200 in Verbindung zu bringen, und ausreichend
klein, so dass eine Druckdifferenz im Knopf 200 vorhanden
ist, die groß genug
ist, damit eine Pumpwirkung funktionieren kann. Bei Benutzung verringert
die Pumpwirkung des sekundären
Laufrades 244 den Druck im Bereich 216. Die Kräfte bei
der Arbeit werden in 3 gezeigt. Die Feder 215 innerhalb
des Knopfes wendet eine Kraft in einer axial nach außen gerichteten
Richtung an, die mit FS bezeichnet wird.
Es ist ebenfalls eine axial gerichtete Kraft FPD am
Knopf 200 vorhanden, die sich aus der Druckdifferenz zwischen
dem Umgebungsdruck auf der Außenseite
des Knopfes 200 (als der große nach innen gerichtete Pfeil
gezeigt) und dem Druck im Bereich 216 innerhalb des Knopfes 200 ergibt.
Wenn der Staubsauger abgeschaltet wird, zeigt die Luft im Bereich 216 ebenfalls
den Umgebungsdruck, und daher ist die einzige Nutzkraft, die auf
den Knopf wirkt, die, die auf die Feder 215 zurückzuführen ist.
Wenn der Staubsauger jedoch arbeitet, ist der Druck im Bereich 216 geringer
als die Umgebung infolge der teilweisen Evakuierung von Luft aus
dem Bereich 216 mittels des sekundären Laufrades 244.
Diese Druckdifferenz bewirkt eine axial nach innen gerichtete Kraft,
die auf den Knopf wirkt. Wenn sich das Laufrad mit normalen Drehzahlen
dreht, d.h., etwa 25 bis 30 Krpm, ist die nach innen gerichtete
Kraft FPD, die mit der Druckdifferenz zwischen
der Umgebung und dem Bereich innerhalb des Knopfes 200 in
Beziehung steht, unzureichend, um die axial nach außen gerichtete
Vorspannkraft der Feder FS zu überwinden.
Daher bleibt der Knopf 200 in der offenen Position, und Luft
strömt
weiter zum Laufrad 240, um die Bürstenstange zu betätigen.
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Wenn
der Luftstromweg durch den Haupteintritt in einer bestimmten Weise
blockiert wird, wie beispielsweise durch einen Gegenstand, der in
der Kanalführung
eingeschlossen wird, oder dadurch, dass der Ansaugeintritt gegen
eine Fläche
abgedichtet wird, wird eine erhöhte
Luftmenge durch den Lufteintritt 120 zur Turbine strömen. Diese
Verstärkung
des Luftstromes wird die Umdrehungsgeschwindigkeit des Laufrades 240 und
des sekundären
Laufrades 244 erhöhen.
Andere Störungen,
wie beispielsweise ein Bruch des Antriebsriemens 260, können ebenfalls
eine Erhöhung
der Umdrehungsgeschwindigkeit des Laufrades 240 hervorrufen.
Wenn die Umdrehungsgeschwindigkeit auf ein vorgegebenes Niveau erhöht wird,
bewirkt die Pumpwirkung des sekundären Laufrades 244 eine
ausreichende Druckdifferenz zwischen der Umgebung und dem Bereich 216 innerhalb
des Knopfes 200, damit die axial nach innen gerichtete
Kraft auf den Knopf FPD die nach außen gerichtete
Vorspannkraft der Feder FS überwinden kann.
Daher bewegt sich der Knopf 200 in die geschlossene Position,
wie in 4 gezeigt wird, und die Membrandichtung 210 presst
gegen die Eintrittskappe 220, um den Eintritt in einer
luftdichten Weise abzudichten. Das verhindert, dass jegliche Luft
das Laufrad 240 erreicht. Im Ergebnis dessen kommen das
Laufrad 240 und die Bürstenstange
zum Stillstand. Da die Austrittsseite 280 der Turbinenkammer weiter
mit dem Ansaugkanal zwischen dem Hauptansaugeintritt 111 am
Gerät und
dem Hauptgehäuse 70 des
Staubsaugers, das weiter einen niedrigen Druck zeigt, in Verbindung
ist, bleibt der Bereich 216 ausreichend luftleer, um den
Knopf 200 in der geschlossenen Position zu halten. Die
Umdrehungsgeschwindigkeit, die bewirkt, dass sich der Knopf in die
geschlossene Position bewegt, wird durch Faktoren bestimmt, die
die Stärke
der Feder 215 einschließen. Wir ermittelten ein Maximum
der Drehzahl von 45 bis 50 Krpm als eine ideale Grenze, aber diese
kann natürlich
verändert
werden.
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Es
gibt mehrere Möglichkeiten,
mittels der der Knopf 200 in die offene Position zurückgestellt werden
kann. Erstens kann der Knopf 200 von einem Benutzer in
die offene Position gezogen werden. Zweitens kann ein Ventil vorhanden
sein, damit Luft in den Luftstrom stromabwärts von der Turbine eingelassen
wird oder direkt in den Knopf 200 selbst. Dieses Ventil
kann ein Teil des Gerätes
sein, oder es kann ein Ansaugauslöser am Verlängerungsrohr der Maschine sein.
Drittens zeigt das Abschalten der Maschine die gleiche Wirkung wie
das Betätigen
des Ansaugauslösers.
Das Abschalten der Maschine entfernt die Ansaugquelle auf der Seite 280 der
Turbine, was den Druck im Bereich 216 auf die Umgebung
anhebt. Bei keiner Druckdifferenz über dem Knopf 200 ist
keine nach innen gerichtete Kraft vorhanden, um der Feder 215 entgegenzuwirken,
und daher kann die Feder 215 den Knopf 200 nach
außen
drücken.
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Um
die Benutzung des Ansaugauslösers besser
zu erklären,
können
wir uns wiederum auf 2 beziehen. Der Ansaugauslöser 25 ist
ein Ventil, das bei den meisten konventionellen Maschinen vorhanden
ist. Oftmals ist er einem Griff des Verlängerungsrohres benachbart.
Der Ansaugauslöser 25 kann
von einem Benutzer betätigt
werden, um Luft in das Verlängungsrohr
einzulassen, und um das Ansaugniveau beim Gerät 100 zu verringern.
Normalerweise wird ein Benutzer dieses Ventil betätigen, wenn
etwas am Gerät
hängenbleibt,
wie beispielsweise eine Gardine. Luft wird in den Luftstromweg über das
Ventil 25 eingelassen, und der Gegenstand, der am Gerät „hängenbleibt", wird freigegeben.
Das Betätigen
des Ansaugauslösers
kann ebenfalls zur Anwendung gebracht werden, um den Knopf 200 am Gerät 100 in
die offene Position zurückzubringen
und daher die Turbine 240 wieder anzulassen. Das Ansaugfreigabeventil 25 sollte
eine ausreichende Luftmenge in den Hauptstromweg einlassen, wobei
die Druckdifferenz über
dem Knopf 200 ausreichend verringert wird, damit die Feder 215 den
Knopf 200 in die offene Position drücken kann.
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6 und 7 zeigen
einige weitere Ausführungen
des Gerätes,
bei denen Ventile vorhanden sind. In 6 ist ein
Ventil im Knopf 200 selbst montiert. Das Ventil weist einen
weiteren Knopf 300 auf, der normalerweise mittels der Feder 310 in
eine geschlossene Position vorgespannt wird. Die Feder 310 wirkt
zwischen dem Flansch 301 und der Außenfläche des Knopfes 200.
Bei Benutzung kann ein Benutzer den Knopf 300 in der Richtung
verschieben, die durch den Doppelpfeil gezeigt wird, damit Luft
in den Bereich 216 innerhalb des Knopfes 200 eingelassen wird.
Das wird den Druck im Bereich 216 in Richtung Umgebung
anheben, wodurch die Druckdifferenzkraft FPD verringert
wird. Wenn der Wert der FPD ausreichend
verringert wird, wird die Federkraft FS die nach
innen gerichtete Kraft FPD überwinden,
und der Knopf 200 wird sich in seine offene Position bewegen,
wie in 3 gezeigt wird.
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7 zeigt
eine Anordnung, wo ein manuell betätigbares Ventil stromabwärts von
der Turbine 240 als Teil des Gerätes 100 montiert ist.
Ein Knopf 320 wird normalerweise mittels der Feder 330 in
eine geschlossene Position vorgespannt, wie gezeigt wird. Die Feder 330 wirkt
zwischen einem Absatz am axial innersten Ende des Knopfes 320 und
der Fläche 322 der
Kammer, in der der Knopf liegt. Bei Benutzung kann ein Benutzer
den Knopf 320 verschieben, um Luft durch den Eintritt 340 in
den Bereich 280 stromabwärts von der Turbine einzulassen.
Der Bereich innerhalb des Knopfes 200' ist mit dem Bereich 280 in
Verbindung, in den die Luft durch den Knopf 320 abgelassen
wird. Daher wird die Kraft FPD infolge der
Evakuierung des Knopfes 200' verringert
werden. Wenn der Wert der FPD ausreichend
verringert wird, wird die Federkraft FS die
nach innen gerichtete Kraft FPD überwinden,
und der Knopf 200' wird
sich in seine offene Position bewegen, wie in 3 gezeigt
wird.
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Der
Knopf 320 kann ebenfalls als ein automatisches Ausblasventil
wirken, d.h., der Knopf 320 bewegt sich automatisch in
die offene Position als Reaktion auf den Luftstrom längs des
Durchganges 280. In einer gleichen Weise dazu, wie der
Bereich innerhalb des Knopfes 200 (200') durch die
Pumpwirkung des sekundären
Laufrades 244 teilweise luftleer gemacht werden kann, wird
der Bereich innerhalb des Knopfes 320 durch den Luftstrom
längs des Durchganges 280 luftleer
gemacht. Wenn der Knopf 320 ausreichend luftleer gemacht
ist, bewegt er sich in die offene Position und lässt Luft in den Bereich 280 stromabwärts von
der Turbine ein. Das zeigt die Wirkung des Verlangsamens der Turbine 240.
Wenn die Luftmenge, die in den Bereich 280 mittels des Knopfes 320 abgelassen
wird, unzureichend ist, um zu verhindern, dass die Turbine 240 eine Überdrehzahl
aufweist, wird sich der Knopf 200' natürlich schließen, um
den Lufteintritt zur Turbine abzudichten.
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Die
auf der rechten Seite in 7 gezeigte Anordnung (d.h.,
der Knopf 320, die Feder 330, der Eintritt 340)
kann selbständig
verwendet werden, ohne den Knopf 200' am Eintritt zur Turbine 240.
Das würde
eine Drehzahlbegrenzungsfunktion für die Turbine 240 ohne
die Fähigkeit
bewirken, die Turbine abzuschalten.
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7 zeigt
eine weitere Abwandlung beim Gerät.
Die Eintrittsdichtung ist eine ringförmige Kappe 350, die
den Eintritt abdichten kann, indem ein Pressen gegen den Bereich 355 des
Turbinengehäuses
erfolgt. Diese Alternative findet weniger Anklang als die, die in 3 und 4 gezeigt
wird, da die Flächen,
die gegeneinander abdichten, d.h., die Innenseite der Dichtung 350 und
die Fläche 355,
der schmutzhaltigen Luft ausgesetzt sind, verglichen mit 3,
wo die Dichtungsflächen
nur der Luft ausgesetzt sind, die durch ein Maschensieb gegangen
ist.
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Aus
dem Vorangegangenen wird deutlich, dass sich der Knopf 200 automatisch
in eine geschlossene Position bewegen und den Lufteintritt zur Turbine
abdichten kann, wenn sich die Turbine zu schnell dreht. Ein weiteres
nützliches
charakteristisches Merkmal dieser Anordnung ist, dass ein Benutzer
manuell den Knopf 200 in die geschlossene Position drücken kann,
sollte man wünschen,
die Bürstenstange
abzuschalten, beispielsweise, wenn harte Fußböden oder empfindliche Flächen gereinigt
werden. Um die Bürstenstange
manuell abzuschalten, drückt
ein Benutzer einfach den Knopf 200 gegen die Vorspannung
der Feder 215 und hält
den Knopf 200 kurzzeitig in der geschlossenen Position.
Das Drücken
des Knopfes 200 macht den Bereich 216 innerhalb
des Knopfes 200 in der gleichen Weise luftleer, wie es
mittels des sekundären
Laufrades 244 während
eines Überdrehzahlzustandes
bewirkt wird. Die Bürstenstange
kann in der gleichen Weise wieder eingeschaltet werden, wie es vorangehend
beschrieben wird.
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Eines
der Probleme bei einem turbinengetriebenen Gerät, das einen dafür vorgesehenen
Eintritt für
Luft aufweist, um die Turbine anzutreiben, ist, dass ein zu großer Anteil
der ankommenden Luft in das Gerät
eher über
den Haupteintritt als durch die Turbine strömen kann. Wenn in Bezug auf
die Höhe des
Widerstandes betrachtet wird, auf den der Luftstrom stößt, bietet
der Weg durch den Haupteintritt einen geringeren Widerstand als
der Weg durch den Turbineneintritt.
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Mit
Bezugnahme auf 8 bis 11 ist eine
Drosselvorrichtung 800 im Austrittskanal aus dem Bürstenstangengehäuse 110 positioniert.
Die Drosselvorrichtung dient dazu, den Luftstrom vom Bürstenstangengehäuse zu drosseln.
Die Drosselvorrichtung ist so konstruiert, dass die ankommende Luft
zwischen dem Haupt- und dem Turbineneintritt in einem zufriedenstellenden
Verhältnis
verteilt wird. Wir ermittelten, dass ein Zulassen eines Verhältnisses
von zwischen einem Viertel des Luftstromes durch die Turbine zu
drei Vierteln des Luftstromes durch den Haupteintritt und einem
Drittel des Luftstromes durch die Turbine zu zwei Dritteln des Luftstromes
durch den Haupteintritt gute Ergebnisse bringt.
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In
der in 8 bis 11 gezeigten Ausführung weist
die Drosselvorrichtung 800 eine Basis 815 mit
Befestigungen 816, 817 auf, die in die Wand 892 der
Auslassöffnung
mit Druck hineinpassen, um so die Drosselvorrichtung 800 an
Ort und Stelle zu sichern. Eine Schleife 805, 810 aus
Material ist an der Basis 815 gesichert. Die Schleife weist
einen ersten Teil 805 auf, der als eine Leitschaufel bezeichnet wird,
die mit Bezugnahme auf die Basis 815 geneigt ist. Ein im
Allgemeinen halbkreisförmig
geformtes Element 810 verbindet die Leitschaufel 805 mit
der Basis 815. Die Leitschaufel 805 und das halbkreisförmige Element 810 können zusammenhängend miteinander
und mit der Basis 815 aus einem Material geformt werden,
das elastisch flexibel ist. Eine Gummimischung, wie beispielsweise
EPDM, ist geeignet. Bei Benutzung bleibt die Leitschaufel 805 in
einer geneigten Position zur Basis 815 und daher den Wänden 892, 893 der
Auslassöffnung
und dient dazu, den Querschnitt des Austrittes einzuengen, wie in 11 gesehen
werden kann. Die Bezugszahl 896 verkörpert den Teil der Austrittsöffnung,
durch den die Luft strömen
kann. Der Neigungswinkel der Leitschaufel 805 wird bei
Benutzung im Allgemeinen kleiner sein als der, der in 8 gezeigt
wird, infolge der Kraft, die durch den Luftstrom durch den Austritt
hervorgerufen wird, aber sie wird dennoch geneigt sein. In dem Fall,
dass ein großes
Stück des
Kehrgutes längs des
Austrittskanals strömt,
dreht sich die Leitschaufel 805 in Richtung der Wand 892,
wobei sie eine Position einnimmt, die paralleler zum Basiselement 815 ist. Ein
verengter Abschnitt 806 zwischen der Leitschaufel 805 und
der Basis 815 wirkt als ein Gelenk, damit sich die Leitschaufel 805 drehen
kann. Sobald das Kehrgut vorbei ist, kehrt die Leitschaufel 805 in
ihre Ausgangsposition infolge der Elastizität des Elementes 810 zurück. Vertikale
Wände 894 der
Auslassöffnung
liegen längsseits
einer jeden Seite der Vorrichtung 800, und daher wird der
Bereich innerhalb der Schleife nicht dem schmutzhaltigen Luftstrom
ausgesetzt.
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Die
Drosselvorrichtung kann in anderer Weise realisiert werden. 12 und 13 zeigen
zwei alternative Ausführungen.
In 12 ist die Leitschaufel 835 ein ebenes
Element, das an der Wand 892 der Auslassöffnung mittels
einer Torsionsfeder 836 montiert ist. Die Feder wird in
einer Vertiefung 832 in der Wand der Auslassöffnung aufgenommen. Die
Feder 836 dient dazu, die Schaufel 835 in einer geneigten
Position mit Bezugnahme auf die Wand zu halten. Der Zwischenraum
unterhalb der Leitschaufel 835 ist mit einem im Allgemeinen
keilförmigen
Teil aus Schaumstoff 840 gefüllt, das sich leicht zusammendrücken kann,
wenn sich die Leitschaufel 835 in Richtung der Wand dreht.
Der Schaumstoff 840 verhindert, dass sich jegliches Kehrgut
unterhalb der Leitschaufel 835 ansammelt, was die Funktion
der Leitschaufel 835 verhindern würde.
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In
der Ausführung,
die in 13 gezeigt wird, ist die Leitschaufel
wiederum ein ebenes Element 850. Es ist jedoch keine Feder
vorhanden. Anstelle dessen wird die Elastizität durch ein im Allgemeinen
keilförmiges
Teil aus dem Material 855 gebracht, das dem doppelten Zweck
des Haltens des Elementes 850 in einer geneigten Position
und das Verhindern des Eindringens von jeglichem Schmutz unterhalb
des Elementes dient. Die untere Fläche 856 des Materials 855 kann
an der Wand 892 der Auslassöffnung durch Verbinden oder
mittels anderer geeigneter Mittel gesichert werden. Das Element 850 kann
an der oberen Fläche
des Materials 855 durch gleiche Mittel gesichert werden.
Die Keilform des Materials 855 sichert, dass sich das Element 850 um das
Ende 851 drehen wird, wenn jegliches Kehrgut auf das Element 850 trifft.
Bei einer weiteren Alternative wird das Element 850 nicht
als ein separates Element bereitgestellt, sondern ist einfach die
obere freigelegte Fläche
des Materials 855. In diesem Fall sollte das Material 855,
oder zumindestens die freigelegte Fläche, gegen das Hindurchgehen
des Kehrgutes über
die Fläche
in geeigneter Weise beständig
sein.
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Bei
der weiteren alternativen Ausführung,
die in 14 gezeigt wird, wird das Drosseln
des Austrittskanals 893 durch eine Vielzahl von elastischen Klappen 861, 862 bewirkt,
die von der oberen Wand des Kanals 893 herabhängen. Die
Länge der
Klappen 861, 862, die Steifigkeit des Materials,
aus dem die Klappen hergestellt werden, und die Elastizität der Verbindung
zwischen den Klappen 861, 862 und der Wand des
Kanals 893 bestimmen das Maß, in dem der Querschnitt des
Austrittskanals eingeengt wird. 14 zeigt
zwei der Klappen 861, die durch ein großes Stück des Kehrgutes verschoben
werden. Es wird bemerkt werden, dass sich nicht alle der Klappen
bewegen müssen,
damit das Kehrgut längs des
Kanals passieren kann. Das zeigt einen Vorteil bei der Aufrechterhaltung
der Verteilung des Luftstromes zwischen dem Haupteintritt und dem
Turbineneintritt. In einer einfacheren Form dieser Anordnung muss
natürlich
nur eine einzelne derartige Klappe 861 vorhanden sein,
die sich vollständig
oder nur teilweise über
den Kanal 893 erstreckt. Die in 8 bis 13 gezeigten
Anordnungen können
ebenfalls in einer Weise realisiert werden, bei der eine Vielzahl von
gleichen (oder verschiedenartigen) Teilen über dem Kanal 893 positioniert
ist, wobei jedes Teil nur einen Abschnitt der gesamten Breite des
Kanals 893 in Anspruch nimmt und unabhängig beweglich ist.
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Verschiedene
Alternativen sind zu dem möglich,
was hierin beschrieben wurde. Während
die zwei auswechselbaren Bürsten
bevorzugt werden, könnte
in einer einfacheren Form des Gerätes nur eine einzelne Bürstenstange
vorhanden sein, die direkt mittels eines Riemens angetrieben wird,
der um die Außenfläche der
Bürstenstange
verläuft.
Die Bürstenstange
kann in einer Position angetrieben werden, die von der Mitte versetzt
ist.
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Die
bevorzugte Art und Weise des Betätigens
des Knopfes 200 ist das Bereitstellen eines sekundären Laufrades
an der hinteren Seite des Laufrades 240. Vertiefungen 242 und
Rippen 243 bilden dieses sekundäre Laufrad. Die folgenden alternativen
Anordnungen sind jedoch ebenfalls möglich, und es ist beabsichtigt,
dass sie im Bereich der Erfindung eingeschlossen werden. Anstelle
des Benutzens der hinteren Seite des Laufrades 240 könnte ein
zweites dafür
vorgesehenes Laufrad auf der Antriebswelle 245 in einer
Position montiert werden, die vom Hauptlaufrad 240 axial
versetzt ist. Das würde
offensichtlich die Kosten erhöhen
und die Abmessung des Gerätes
vergrößern. Als
eine weitere Alternative könnte
die hintere Seite des Laufrades eher flach sein, als dass sie Vertiefungen 242 und
Rippen 243 aufweist. Als eine noch weitere Alternative
kann das Mittel für
das Evakuieren des Bereiches 216 innerhalb des Knopfes
ein Venturi im Hauptlufrstromweg zur oder von der Turbine sein.
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Die
Ausführungen
zeigen eine horizontal montierte Turbinenbaugruppe mit dem Knopf 200 an einer
Seite des Gerätes.
Es ist möglich,
die Turbine vertikal innerhalb des Gehäuses des Gerätes zu montieren,
so dass der Knopf 200 auf der oberen Seite des Gerätes positioniert
wird. Diese Anordnung gestattet, dass der Knopf 200 gleichermaßen für links-
und rechtshändige
Benutzer zugänglich
ist.