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Die Erfindung betrifft Staubsaugervorrichtungen
und insbesondere einen verbesserten Abscheider zur Verwendung in
Verbindung mit Nassstaubsaugern.
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Staubsauger verschiedener Ausführungsformen
werden in Haushalt und Industrie zu Reinigungszwecken verwendet.
Diese Geräte
entwickeln einen Sog, um einen Luftstrom zu erzeugen, der große und kleine
Staubteilchen von einer zu reinigenden Oberfläche aufhebt. Diese Teilchen
werden dann von der Luft in dem Staubsauger getrennt, um anschließend entsorgt
zu werden.
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Ein Staubsaugertyp ist ein Kesselstaubsauger,
der einen relativ feststehenden Kessel aufweist, der über einen
flexiblen Verbindungsschlauch mit einem beweglichen Rohr verbunden
ist. Eine spezielle Ausführungsform
der Kesselstaubsauger ist als Nassstaubsauger bekannt. Bei dieser
Art von Staubsauger wird die einströmende Luft mit den darin enthaltenen
Teilchen mit einem Flüssigkeitsbad,
normalerweise Wasser, in Berührung
gebracht, das seinerseits die dispersen Stoffe aufnimmt. Nassstaubsauger
haben im Allgemeinen den beachtlichen Vorteil, dass ihr Filtermechanismus
leicht verfügbares
Wasser verwendet, so dass keine auswechselbaren Filter mehr notwendig
sind. Außerdem
haben diese Geräte den
Effekt, dass sie die Raumluft anfeuchten, da ein Teil des Wassers
in dem Flüssigkeitsbad
in die Luft übergeht,
die während
des Betriebs des Staubsaugers ausgestoßen wird.
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Zahlreiche Ausführungsformen von Nassstaubsaugern
sind derzeit bekannt. Die folgenden US-Patente, auf deren Offenbarung
hier Bezug genommen wird und die alle auf den Inhaber der vorliegenden
Erfindung übertragen
wurden, betreffen verschiedene Verbesserungen bei Nassstaubsaugern: Nr.
2,102,353; 2,221,572; 2,886,127; und 2,945,553.
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Obwohl Vorrichtungen, die gemäß den oben genannten
erteilten Patenten konstruiert sind, zufrieden stellend funktionieren,
sind die Konstrukteure ständig
darum bemüht,
die Menge feiner Staub- und Schmutzteilchen zu reduzieren, die nicht
in dem Filter in der Art eines Flüssigkeitsbades hängen bleiben und
vom Staubsauger wieder in die Umgebung ausgestoßen werden. In dieser Hinsicht
waren die Konstrukteure darum bemüht, die Funktionsweise eines bestimmten
Teils dieser Staubsauger zu verbessern, der allgemein als Abscheider
bekannt ist. Bis heute bestand die Funktion des Abscheiders eines
Staubsaugers darin, eine erste Filterstufe zu bilden, indem verhindert
wird, dass mittelgroße
und große
Staub- und Schmutzteilchen, die von dem Flüssigkeitsbad nicht aufgenommen
wurden, durch den Staubsauger und wieder zurück in die Umgebung gelangen.
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Die Wirksamkeit des Abscheiders könnte jedoch
noch weiter verbessert werden, wenn der Abscheider in der Lage wäre, eine
zweite Filterstufe zu bilden, die die feinen Staub- und Schmutzteilchen entfernt,
die in den Abscheidet gelangen und sonst normalerweise wieder in
die Umgebung ausgestoßen
werden würden.
Eine Möglichkeit
dazu wäre
die Verwendung eines Trennverfahrens, das allgemein als Zentrifugieren
bekannt ist. Kurz gesagt, beim Zentrifugieren wird auf eine Luftmasse,
die flüssige und
feste Teilchen mit sich führt,
eine Zentrifugalkraft ausgeübt.
Die Zentrifugalkraft wird normalerweise dadurch erzeugt, dass die
verunreinigte Luftmasse in eine ringförmige Kammer gesaugt wird und
die Kammer mit der darin enthaltenen verunreinigten Luftmasse mit
einer hohen Winkelgeschwindigkeit radial in Drehung versetzt wird.
Die Größe der erzeugten Zentrifugalkraft,
die je nach der Winkelgeschwindigkeit der Kammer in der Größenordnung
von 10.000 Gs oder mehr liegen kann, drückt die Flüssigkeit und die Verunreinigungen,
d. h. die Staub- und Schmutzteilchen, radial nach außen in Richtung
zur Außenwand
der Kammer, wo die Verunreinigungen durch Öffnungen in der Wand der Kammer
ausgestoßen werden,
so dass in der rotierenden Kammer eine saubere Luftmasse zurückbleibt.
Beim Einsatz in Verbindung mit einem Abscheider eines Staubsaugers
könnte
das Zentrifugieren dazu dienen, kleinere Staub- und Schmutzteilchen
herauszufiltern, die andernfalls durch den Staubsauger und wieder
zurück in
die Umgebung gelangen würden.
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Um das Filtern kleiner Staub- und
Schmutzteilchen, die in dem Filter in der Art eines Flüssigkeitsbades
noch nicht hängen
geblieben sind und in den Abscheider gelangt sind, noch weiter zu
verbessern, wurde festgestellt, dass dann, wenn mikroskopisch kleine
Flüssigkeitsteilchen
oder -tröpfchen
von dem Flüssigkeitsbad
auch in den Abscheider hineingezogen werden und sich mit den in
der Ansaugluft mitgeführten
Staub- und Schmutzteilchen verbinden können, eine deutliche Verbesserung
in der Menge der durch den Abscheider entfernten Staub- und Schmutzteilchen
eintritt. Des Weiteren wurde festgestellt, dass diese Verbesserung
mit vernachlässigbar wenig
nachteiligen Auswirkungen auf andere Aspekte des Staubsaugersystems,
wie zum Beispiel den sogartigen Luftstrom durch das System, erreicht
werden kann.
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Angesichts der obigen Ausführungen
ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten
Abscheider für
einen Staubsauger bereitzustellen, der in der Ansaugluft mitgeführte feine
Staub- und Schmutzteilchen wirksamer von der Ansaugluft trennt.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
einen verbesserten Abscheider bereitzustellen, der kleine Staub-
und Schmutzteilchen aus der Ansaugluft herauszentrifugieren kann,
bevor die Ansaugluft wieder in die Umgebung ausgestoßen wird.
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Es ist noch eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Abscheider bereitzustellen,
in den Flüssigkeitsteilchen
angesaugt werden können,
um sich mit den in der Ansaugluft mitgeführten feinen Staub- und Schmutzteilchen
zu verbinden.
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Es ist noch eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Abscheider bereitzustellen,
der die sich miteinander verbindenden Flüssigkeits-, Staub- und Schmutzteilchen
aus dem Abscheider herausbefördert,
so dass eine saubere Luftmasse entsteht, die wieder in die Umgebung ausgestoßen werden
kann.
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Es ist noch eine weitere Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Abscheider bereitzustellen,
der in der Lage ist, die in der Ansaugluft mitgeführten, sich
miteinander verbindenden Flüssigkeits-,
Staub- und Schmutzteilchen zu entfernen, was lediglich vernachlässigbar
wenig ungünstige
Auswirkungen auf die sogartige Kraft des Luftstroms durch ein Staubsaugersystem
hat.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird ein Abscheider für
eine Luftfiltervorrichtung von der Art eines Flüssigkeitsbades bereitgestellt
zum Abscheiden von Flüssigkeitströpfchen,
die mit Staub- und Schmutzteilchen verschmelzen, die in der angesaugten
Luft durch Einwirkung einer Zentrifugalkraft auf die angesaugte
Luft mitgerissen werden, wobei der Abscheider Folgendes umfasst:
eine
ringförmige
Gehäuseeinrichtung,
die betätigt werden
kann, um sich axial um eine vertikale Achse zu drehen, um eine Zentrifugalkraft
zu erzeugen, mit der die angesaugte Luft beaufschlagt wird,
eine
Ansaugeinrichtung, die funktionsmäßig mit der ringförmigen Gehäuseeinrichtung
verbunden ist, damit in der angesaugten Luft mitgerissene Staub-
und Schmutzteilchen in einen inneren Bereich der ringförmigen Gehäuseeinrichtung
gezogen werden können und
damit in der angesaugten Luft mitgerissene Flüssigkeitströpfchen aus einer Flüssigkeitsquelle
in den inneren Bereich der ringförmigen
Gehäuseeinrichtung
gezogen werden können,
damit dadurch die Staub- und Schmutzteilchen und die Flüssigkeitströpfchen darin
miteinander verschmelzen können, wodurch
die miteinander verschmelzenden Flüssigkeitströpfchen und Staub- und Schmutzteilchen
der Zentrifugalkraft unterliegen und dadurch von der angesaugten
Luft getrennt werden, und
eine Auslasseinrichtung, die funktionsmäßig mit
der ringförmigen
Gehäuseeinrichtung
verbunden ist, damit die miteinander verschmelzenden Flüssigkeitströpfchen und
Staub- und Schmutzteilchen im inneren Bereich der ringförmigen Gehäuseeinrichtung daraus
ausgestoßen
werden können,
da die miteinander verschmelzenden Flüssigkeitströpfchen und Staub- und Schmutzteilchen
aufgrund der schnellen axialen Drehung der ringförmigen Gehäuseeinrichtung durch die Zentrifugalkraft
radial nach außen
zu der und durch die Auslasseinrichtung gedrückt werden;
wobei die
Ansaugeinrichtung und die Auslasseinrichtung zwischen etwa 40 und
110 schlitzartige Ausschnitte umfassen, die am Umfang um einen leicht konischen
Seitenabschnitt der ringförmigen
Gehäuseeinrichtung
herum angeordnet sind, wobei jeder schlitzartige Ausschnitt eine
Breite in Umfangsrichtung und eine Tiefe in radialer Richtung hat
und sich in einer Ebene, die die vertikale Achse enthält, linear erstreckt,
wobei die Tiefe jedes schlitzartigen Ausschnitts etwa zwei- bis
dreimal so groß ist
wie seine Breite, gemessen auf der Außenseite des leicht konischen
Seitenabschnitts, wobei ein unterer Abschnitt jedes schlitzartigen
Ausschnitts das Ansaugen der in der angesaugten Luft mitgerissenen
Flüssigkeitströpfchen und
Staub- und Schmutzteilchen erlaubt, und ein oberer Abschnitt jedes
schlitzartigen Ausschnitts das Ausstoßen der in der Ansaugluft mitgerissenen
Flüssigkeits-,
Staub- und Schmutzteilchen erlaubt.
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In einer ersten bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Abscheider ringförmige,
becherartige Gehäuseeinrichtungen,
die sich axial um seine vertikale Achse drehen können, um eine Zentrifugalkraft
zu erzeugen, die auf die in der Ansaugluft mitgeführten Flüssigkeits-,
Staub- und Schmutzteilchen wirken soll; Ansaugeinrichtungen, damit
die Staub- und Schmutzteilchen sowie mikroskopisch kleine Flüssigkeitsteilchen
enthaltende Luft in einen inneren Bereich der Gehäuseeinrichtungen
gelangen und sich dort vermischen können; und Auslasseinrichtungen,
damit die sich miteinander verbindenden Teilchen aus dem inneren
Bereich der Gehäuseeinrichtungen
herausgeschleudert werden können,
da sie während
der schnellen axialen Drehung der Gehäuseeinrichtungen zu den Auslasseinrichtungen
hin und durch diese hindurch zentrifugiert werden.
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Bei der obigen ersten bevorzugten
Ausführungsform
kann ein sternförmiges
Element mit einer Vielzahl von Schaufeln vorgesehen sein. Das sternförmige Element
kann lösbar
an der Gehäuseeinrichtung
befestigt sein und trägt
außerdem
zu deren Stabilisierung bei. Das sternförmige Element trägt auch zur
Erhöhung
der Zentrifugalkraft bei, die auf die in die Gehäuseeinrichtung eingesaugte
Flüssigkeit
und die Staub- und Schmutzteilchen enthaltende Luft ausgeübt wird,
und versorgt den Abscheidet mit einer Labyrinthdichtung, damit Staub-
und Schmutzteilchen nicht in den Bereich zwischen dem Abscheidet und
dem sternförmigen
Element gelangen können, so
dass der Betrieb der Ansaugeinrichtung umgangen wird.
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Die verschiedenen Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden für
den Fachmann bei der Lektüre der
folgenden Beschreibung und der beigefügten Ansprüche sowie aus den Zeichnungen
offensichtlich; es zeigen:
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1 eine
vertikale, teilweise fragmentarische Schnittansicht eines Staubsaugers,
in dem der Abscheider verwendet werden kann, einschließlich einer
teilweise fragmentarischen Seitenrissansicht des Abscheiders, in
der gezeigt ist, wie er normalerweise in dem Staubsauger eingebaut
sein kann;
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2 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer ersten bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in der das sternförmige Element, das becherartige
Gehäuse, die
Einlass-/Auslassschlitze in dem becherartigen Gehäuse, ein
Abschnitt einer Motorwelle zur Erzeugung einer axialen Drehung des sternförmigen Elements
und des becherartigen Gehäuses,
und die Mutter der Motorwelle dargestellt sind;
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3 eine
teilweise im Querschnitt gezeigte Seitenrissansicht der bevorzugten
Ausführungsform des
Abscheiders und des sternförmigen
Elements im zusammengebauten Zustand;
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4 eine
Querschnittsansicht entlang der Linien 4-4 von 3;
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5 eine
auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines nicht erfindungsgemäßen Abscheiders,
in der ein Gehäuse,
ein sternförmiges
Element und eine untere Abdeckung dargestellt sind;
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6 eine
teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenrissansicht des Abscheiders
von 5 und eine teilweise
seitliche Schnittansicht eines Luftabweisers;
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7 eine
auseinandergezogene schematische Seitenansicht des sternförmigen Elements
und des Gehäuses
von 5 und 6, wobei ein Abschnitt des
Gebläses
von 1 und seine im Inneren
angeordneten Schaufeln jeweils unterschiedliche Außendurchmesser
angeben, die die Funktionsweise des Abscheiders beeinflussen;
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8 eine
perspektivische Ansicht einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, in der ein ringförmiges, becherartiges Gehäuse mit
gerippten Abschnitten dargestellt ist, an deren vertikalen Innenkanten
Winkel ausgebildet sind; und
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9 eine
Querschnittsansicht des Gehäuses
von 8 entlang der Schnittlinie
14-14 von 8.
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In 1 ist
eine vertikale, teilweise fragmentarische Schnittansicht eines typischen
Staubsaugersystems 10 dargestellt, in dem ein Abscheider 12 der vorliegenden
Erfindung, wie er in einer teilweise fragmentarischen Seitenrissansicht
ebenfalls dargestellt ist, verwendet werden kann. Der Staubsauger 10 umfasst
hauptsächlich
eine Gehäuseanordnung 14, eine
Motoranordnung 16, eine Gebläseanordnung 18 und
einen Abscheider 12.
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Die Gehäuseanordnung 14 umfasst
eine untere Wasserwanne 20, eine Kappe 22 und
eine Kappenabdeckung 24. Vorzugsweise kann die Gehäuseanordnung 14 leicht
von der Wasserwanne 20 abgenommen werden, damit die darin
befindliche Flüssigkeit
bequem abgelassen und ausgetauscht werden kann. Die Motoranordnung 16 und
die Gebläseanordnung 18 sind
im Allgemeinen mittig in der Gehäuseanordnung 14 gelagert.
Die Motoranordnung 16 und die Gebläseanordnung 18 sind
mit Hilfe eines Paares von ringförmigen
Auflageelementen 26 und 28 in der Gehäuseanordnung 14 gelagert.
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Ein Saugschlauch 30 ist
außerdem
an einer Einlassöffnung 32 befestigt.
Die Einlassöffnung 32 mündet in
einen unteren Kammerbereich 33, in dem ein Wasserbad 34 oder
dergleichen in der unteren Wasserwanne 20 enthalten ist.
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Die Motoranordnung 16 erzeugt
eine Antriebskraft für
die Betätigung
einer Ventilatoranordnung 19 der Gebläseanordnung 18. Die
Motoranordnung 16 umfasst einen mittigen, sich drehenden
Anker 36, der eine Motorwelle 38 umgibt und mit
dieser verbunden ist, wobei die Motorwelle nach unten in die Gebläseanordnung 18 ragt.
Die Ankeranordnung 36 wird von einer Feldanordnung 40 umgeben.
Es ist eine kombinierte Lager- und Bürstenhalterung 42 vorgesehen,
die eine obere Lageranordnung 44 hält und ein Paar Bürsten 46 abstützt, die über einen Kommutator 48 elektrische
Energie zu dem Anker 36 übertragen. Bei der Motoranordnung 16 handelt
es sich um einen allgemein als Universalmotor bekannten Typ, der
die zum Gebrauch in Verbindung mit Staubsaugern wünschenswerten
Betriebskennwerte aufweist.
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Ein Motorventilator 50 mit
axialer Strömung ist
an dem oberen Abschnitt der Motorwelle 38 befestigt und
erzeugt einen Luftstrom zur Kühlung
der Motoranordnung 16. Die Feldanordnung 40 und
die Lager- und Bürstenhalterung 42 sind
mittels Gewindeschrauben 54 an einem Motorsockel 52 befestigt.
Der Motorsockel 52 ist wiederum mit Hilfe eines Klemmringes 58 mit
einem Steg 56 verbunden. Die Richtung des durch den Ventilator 50 erzeugten
Luftstroms vorbei an der Motoranordnung 16 wird mit einem
Ablenkblech 60 gesteuert, das die Motoranordnung 16 im
Allgemeinen umgibt und umschließt.
Der Motorsockel 52 umfasst ferner eine Lageraufnahme 62,
die eine mittlere Lageranordnung 64 aufnimmt, die mit einer
Einschiebklemme 66 befestigt ist.
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Der Abscheider 12 selbst
ist lösbar
an einem unteren, mit Gewinde versehenen Ende 68 der Motorwelle 38 mittels
einer Hutmutter 70 befestigt. Der Abscheider 12 umfasst
des Weiteren eine Vielzahl von Schlitzen 72, durch die
Ansaugluft angezogen werden kann, und ein abnehmbares sternförmiges Element 73,
das dem Abscheider 12 zusätzlichen Halt verleiht und
zur Erzeugung der Zentrifugalkraft in dem Abscheider 12 beiträgt.
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Im Betrieb erzeugt der Motor 16 des
Staubsaugers 10 eine auf die Motorwelle 38 wirkende
Antriebskraft, um die Ventilatoranordnung 19 des Gebläses 18 und
den Abscheider 12 schnell um eine Mittelachse in Drehung
zu versetzen. Das Gebläse 18 erzeugt
eine starke Saugkraft (Unterdruck), um die Staub- und Schmutzteilchen
mitführende
Luft durch den Saugschlauch 30 und die Einlassöffnung 32 einzuziehen
und mit dem Filter 34 in der Art eines Flüssigkeitsbades
in Berührung
zu bringen. Der Filter 34 in der Art eines Flüssigkeitsbades,
bei dem eines oder mehrere einer Vielzahl von flüssigen Mitteln verwendet werden
können,
der aber vorzugsweise Wasser enthält, fängt die Mehrzahl der eingesaugten Staub-
und Schmutzteilchen in der unteren Kammer 33 auf. Die verbleibenden
Staub- und Schmutzteilchen, die meistens mikroskopisch klein sind,
werden von dem Gebläse 18 durch
die Schlitze 72 in den Abscheider 12 heraufgezogen.
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Der Abscheider 12 trennt
die Staub- und Schmutzteilchen aus der Ansaugluft mit Hilfe der durch
die schnelle axiale Drehung erzeugten Zentrifugalkraft (d. h. durch
Zentrifugieren). Die Zentrifugalkraft bewirkt auch, dass die Teilchen
aus dem Abscheider 12 herausgedrückt werden. Schließlich werden
viele der Staub- und Schmutzteilchen, die erst nicht in dem Filter 34 in
der Art eines Flüssigkeitsbades
hängen
geblieben sind, darin festgehalten werden, und die noch verbleibenden
Teilchen werden wieder nach oben in den Abscheider 12 gezogen,
um weiter abgetrennt zu werden. Die saubere Luftmasse in dem Abscheider 12,
die nach Beseitigung der Staub- und Schmutzteilchen vorhanden ist,
wird dann durch das Gebläse 18 nach
oben gezogen und durch die Luftkammer 74 in die Umgebung
ausgestoßen.
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Die vorstehenden Erläuterungen
dienen nur als allgemeine Beschreibung der inneren Funktionsweise
eines Staubsaugers, bei dem die vorliegende Erfindung vennrendet
werden kann. Nähere
Einzelheiten zur Funktionsweise von Nassstaubsaugern erhält man aus
den zuvor erwähnten
US-Patenten sowie aus der US-A- 4,693,734,
wo in 1 eine Luftfiltervorrichtung
in der Art eines Flüssigkeitsbades
gezeigt wird, die bis auf den Abscheider 12 im Allgemeinen ähnlich konstruiert
ist wie die in 1 der
vorliegenden Anmeldung dargestellte.
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Anhand von 2 ist eine auseinander gezogene perspektivische
Ansicht einer Abscheideranordnung 76 gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Der Abscheider 76 umfasst im Allgemeinen ein
ringförmiges,
becherartiges Gehäuse 78,
das mittels einer Mutter 70 lösbar an der Motorwelle 38 angebracht
werden kann und sich koaxial mit der Motorwelle 38 drehen
kann. Die Mutter 70 besitzt vorzugsweise ein abgeschrägtes Ende 80,
damit der Abscheider 76 mit der Motorwelle 38 konzentrisch bleibt.
Ein sternförmiges
Element 82, das lösbar
an dem Gehäuse 78 befestigt
werden kann, passt genau in das Gehäuse 78, um dem Gehäuse 78 zusätzlichen
Halt zu verleihen, und um eine Luftmasse in dem Abscheider 76 radial
zu beschleunigen. Das sternförmige
Element 82 ist an der Welle mittels einer Sechskantmutter 83 befestigt.
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Das Gehäuse 78 kann aus praktisch
jedem steifen Material bestehen, ist aber vorzugsweise spritzgegossen
aus "Rynite", einer glasfaserverstärkten Polyestermasse,
die im Handel bei der DuPont Corporation erhältlich ist. Diese Masse ist
aufgrund ihres relativ geringen Gewichtes und ihrer hohen Festigkeit
besonders wünschenswert.
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Das Gehäuse 78 umfasst einen
länglichen oberen
Flanschabschnitt 84; einen leicht konischen Seitenabschnitt 86;
einen länglichen
Bodenabschnitt 88 mit einem einstückig angeformten Vorsprung 89 mit
einer sechseckigen Ausnehmung 90, wobei der Bodenabschnitt 88 des
Weiteren eine ringförmige Öffnung 91 zur
Aufnahme der Motorwelle 38 aufweist; und eine Vielzahl
von vertikal ausgerichteten lang gestreckten Schlitzen 92 (nachfolgend
bezeichnet als "Einlass/Auslassschlitze"), die gleichmäßig um den
Umfang des Seitenabschnittes 86 herum angeordnet sind,
um als Kombination aus Einlass- und Auslasseinrichtung zu wirken.
Die Einlass-/Auslassschlitze 92 begrenzen außerdem eine
Vielzahl von am Umfang im Abstand angeordneten Rippenabschnitten 93.
Die Einlass/Auslassschlitze 92 besitzen des Weiteren obere
und untere Abschnitte 94 bzw. 96, wobei der untere
Abschnitt 96 von jedem Schlitz 92 als Einlasseinrichtung
wirkt, und der obere Abschnitt 94 jedes Schlitzes 92 als
Auslasseinrichtung wirkt. Die Funktionen des oberen und unteren
Abschnittes 94 und 96 werden in den fol genden
Absätzen
näher erläutert. Der
obere Flanschabschnitt 84, der vertikale Seitenabschnitt 86 und
der Bodenabschnitt 88 bilden zusammen eine integrale, einstückige Struktur.
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Die sechseckige Ausnehmung 90 des
Vorsprungs 89 kann über
die Sechskantmutter 83 passen, wenn das Gehäuse 78 mit
dem sternförmigen Element 82 in
Eingriff steht. Durch dieses Merkmal lässt sich die Mutter 70 leichter
abnehmen, die sich gelegentlich an der Welle 38 festfressen
kann, wenn das Gehäuse 78 zu
Reinigungszwecken abgenommen werden muss. Durch das Vorhandensein
der sechseckigen Ausnehmung 90 kann das Gehäuse 78 beim
Drehen der Mutter 70 ergriffen werden, und die Welle 38 mit
Hilfe ihrer formschlüssig
sitzenden Kupplung über
der Sechskantmutter 83 festgehalten werden, während die
Mutter 70 gedreht wird. Es versteht sich, dass eine Vielzahl
von Formen anstelle der sechseckigen Form für die Ausnehmung 90 verwendet
werden könnte,
solange die Mutter 83 ähnlich geformt
ist wie die Ausnehmung 90.
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Das Gehäuse 78 umfasst auch
einen Haltering 98, der an einer Außenkante 100 des oberen Flanschabschnittes 84 befestigt
ist. Der Haltering 98 besteht vorzugsweise aus einem starren,
leichten Material wie zum Beispiel Aluminium und kann mit einer
Maschine, die das Gehäuse 78 360
Grad um seine vertikale Achse drehen kann, auf die Außenkante 100 aufgewalzt
werden, während
der Haltering 98 formschlüssig auf die Außenkante 100 des
oberen Flanschabschnittes 84 aufgebracht wird. Der Haltering 98 verleiht
dem Gehäuse 78 noch
weiteren Halt, damit es der großen
Zentrifugalkraft standhalten kann, die während des Betriebs des Abscheiders 76 auf
es einwirkt.
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Das sternförmige Element 82,
das vorzugsweise aus einem steifen Material wie zum Beispiel Rynite
spritzgegossen ist, umfasst einen ringförmigen Schulterabschnitt 102,
einen erhabenen Vorsprung 104 mit einer ringförmigen Öffnung 106,
die mit der Öffnung 90 in
dem Gehäuse 78 koaxial
ist, um die Motorwelle 38 aufzunehmen, und einen inneren, vertikalen
ringförmigen
Abschnitt 108, der koaxial zu dem erhabenen Vorsprung 104 angeordnet
ist. Das sternförmige
Element 82 umfasst auch einen im Wesentlichen flachen Bodenabschnitt 110,
um den Vorsprung 104 mit dem vertikalen ringförmigen Abschnitt 108 zu
verbinden. Des Weiteren sind eine Vielzahl von lang gestreckten,
nach außen
und nach unten ragenden Schaufeln 112 am Umfang um den
ringförmigen
Schulterabschnitt 102 herum angeordnet. Die Schaufeln 112 verbinden
den ringförmigen
Schulterabschnitt 102 mit dem vertikalen ringförmigen Abschnitt 108,
und ein Abschnitt von jeder Schaufel 112 erstreckt sich über die
Oberfläche
des Schulterabschnitts 102 bis zur Außenkante des Schulterabschnitts 102,
um eine Vielzahl von Rippenabschnitten 114 zu bilden. Die
Rippenabschnitte 114 dienen zur Erzeugung eines zwangsläufigen Luftstroms
von dem Abscheider 76 nach außen, so dass eine "Labyrinthdichtung" zwischen der Oberseite
des Schulterabschnitts 102 und der Unterseite des Gebläses 18 entsteht,
die verhindert, dass Teilchen an dieser Stelle in den Abscheider
eindringen und den Betrieb des Abscheiders 76 umgehen.
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Die Schaufeln 112 können ineinandergreifend
vorwiegend in dem Seitenabschnitt 86 des becherartigen
Gehäuses 78 angeordnet
sein, und sie besitzen abgewinkelte Kanten 116, die an
den Innenseitenabschnitten des Seitenabschnittes 86 des
Gehäuses 78 anliegen,
wenn das sternförmige
Element 82 an dem Gehäuse 78 befestigt
ist (wie besonders deutlich in 3 zu
sehen ist). Die Schaufeln 112 sind vorzugsweise auch gleichmäßig voneinander beabstandet.
Der ringförmige
Schulterabschnitt 102, die Schaufeln 112, der
vertikale ringförmige
Abschnitt 108, der Bodenabschnitt 110 und der
Vorsprung 104 bilden zusammen eine einstückig ausgebildete Struktur.
Es versteht sich jedoch, dass die Schaufeln 112 des sternförmigen Elementes
stattdessen mit dem Gehäuse 78 einstückig ausgebildet
sein könnten,
wie in den nachfolgenden Figuren veranschaulicht wird. Wenn die
Schaufeln 112 mit dem sternförmigen Element 82 einstückig ausgebildet
sind, können
jedoch die Innenseiten des Gehäuses 78 und
der Schaufeln 112 leichter und wirksamer in regelmäßigen Abständen gereinigt
werden. Wenn außerdem die
Schaufeln 112 mit dem sternförmigen Element 82 einstückig ausgebildet
sind und nicht mit dem Gehäuse 78,
lässt sich
das Gehäuse 78 leichter
herstellen.
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In 3 ist
der Abscheider 76 von 2 in dem
Zustand dargestellt, wo das sternförmige Element 82 und
das Gehäuse 78 zusammengebaut sind.
Das sternförmige
Element 82 umfasst einen ringförmigen unteren Schulterabschnitt 118,
der mit einem dazu passenden Schulterabschnitt 120 des Gehäuses 78 in
Eingriff stehen kann. Die Schulterabschnitte 118 und 120 bilden
zusammen eine relativ luftdichte Abdichtung, deren Funktionsweise
weiter unten erläutert
wird.
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Was nun die spezielle Funktionsweise
des Abscheiders 76 angeht, so ist aus 3 zu entnehmen, dass die in der Ansaugluft 124 mitgeführten feinen
Staub- und Schmutzteilchen, die durch die schwarz gefärbten Kreise 122 dargestellt
sind und in dem Filter 34 in der Art eines Flüssigkeitsbades
(dargestellt in 1) nicht
hängen
geblieben sind, durch die unteren Abschnitte 96 jedes Einlass/Auslassschlitzes 92,
die zunächst
als Einlasseinrichtung wirken, in das becherartige Gehäuse 78 gezogen
werden. Außerdem
werden Flüssigkeitsteilchen
oder Tröpfchen,
die durch die hellen Kreise 126 dargestellt sind und einen
Durchmesser von etwa 2–10 μm besitzen,
ebenfalls von dem Filter 34 in der Art eines Flüssigkeitsbades
durch den unteren Abschnitt 96 von jedem Einlass-/Auslassschlitz 92 hineingezogen. Dies
ist zum Teil (1) auf die einzigartige Konfiguration der
Einlass-/Auslassschlitze 92, die weiter unten erläutert wird,
zum Teil (2) auf die durch das Gebläse 18 (dargestellt
in 1) erzeugte sogartige
Kraft, und zum Teil (3) auf die sich rasch in axialer Richtung drehenden
Schaufeln 112 des sternförmigen Elementes 82 zurückzuführen, wobei
sich die Schaufeln alle normalerweise mit einer Drehzahl von vorzugsweise
etwa 10.000–15.000
U/min drehen, um eine Kraft von etwa 10.000–15.000 Gs zu erzeugen. Große Flüssigkeits-,
Staub- und Schmutzteilchen, d. h. Teilchen mit einem Durchmesser
von mehr als etwa 10 μm,
werden von dem Abscheider 76 daran gehindert, in dessen
inneren Bereich vorzudringen, was hauptsächlich auf die Größe und Konfiguration
der Einlass/Auslassschlitze 92 und auch auf die hohe Zentrifugalkraft
zurückzuführen ist,
die auf die Luftmasse im unmittelbaren Bereich des Abscheiders durch
die Einlass/Auslassschlitze 92 und die Rippen 93 ausgeübt wird.
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Ein Teil der Flüssigkeitströpfchen, die im Durchmesser
größer sind
als etwa 10 μm,
wird außerdem
zu Tröpfchen
mit einem Durchmesser im Bereich von etwa 2 bis 10 μm zerkleinert,
wenn sie beim Versuch, durch die Einlass-/Auslassschlitze 92 zu gelangen,
mit den sich schnell drehenden Rippen 93 des Gehäuses 78 zusammenstoßen. Sobald
sie sich in dem Gehäuse 78 befinden,
bilden die Flüssigkeitströpfchen 126 eine "nebelartige" Anordnung von feinen
Flüssigkeitströpfchen 126.
Wenn sie sich zu dem Vorsprung 89 im axialen Mittelpunkt
des Gehäuses 78 bewegen,
wird der Abstand zwischen den Flüssigkeitströpfchen 126 wesentlich
verkleinert, was die Wahrscheinlichkeit von Kollisionen zwischen
ihnen und den Staub- und Schmutzteilchen 122 vergrößert.
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Wenn die Staub- und Schmutzteilchen
mitführende
Luft 124 und die Flüssigkeitströpfchen 126 in
dem inneren Bereich des Gehäuses 78 zusammenstoßen, verbinden
sie sich miteinander, wie bei 128 dargestellt. Dies ist
zum größten Teil
auf die rasche Drehbewegung der Luftmasse in dem Gehäuse 78 zurückzuführen. Wenn
sich die Staub- und Schmutzteilchen 122 und die Wassertröpfchen 126 miteinander
verbinden, wird ihr Verhältnis
von Masse zu Oberfläche
immer größer. Dies
führt dazu,
dass sie sich aufgrund der in dem Gehäuse 78 erzeugten Zentrifugalkraft
in Richtung zu dem Seitenabschnitt 86 des Gehäuses 78 abscheiden.
Während
dieses Verschmelzungsvorgangs vereinigen sich einige der Flüssigkeitströpfchen 126 miteinander,
was dem Prozess der Entstehung von Regen in der Natur ähnlich ist.
Wenn die miteinander verschmelzenden Teilchen, die durch die teilweise
schwarz gefärbten
Kreise 130 dargestellt sind, durch die Saugkraft des Gebläses 18 nach
oben gezogen werden und durch die in dem Gehäuse 78 erzeugte Zentrifugalkraft
nach außen gedrückt werden,
gelangen sie durch die oberen Abschnitte 94 der Einlass-/Auslassschlitze 92,
wie durch den Pfeil 132 für den Luftstrom angedeutet
ist. Die miteinander verschmelzenden Teilchen 130 werden
hauptsächlich
durch die zunehmende Zentrifugalkraft, die auf sie einwirkt, wenn
sie sich nach oben zu dem oberen Flanschabschnitt 84 des
Gehäuses 78 bewegen,
nach außen
in Richtung zu dem Seitenabschnitt 86 des Gehäuses gedrückt. Die
Zentrifugalkraft ist im Bereich des oberen Flanschabschnittes 84 größer als
im unteren Abschnitt 88 des Gehäuses 78, weil das
Gehäuse 78 im
Bereich des oberen Flanschabschnittes 84 einen größeren Durchmesser
besitzt. Ein Teil der miteinander verschmolzenen Flüssigkeits-,
Staub- und Schmutzteilchen 130 kann auch vorübergehend
in den sich drehenden Schaufeln 112 des sternförmigen Elementes 82 hängen bleiben, wird
aber schließlich
auch durch die oberen Abschnitte 94 der Einlass-/Auslassschlitze 92 aufgrund
der durch die Schaufeln 112 erzeugten Zentrifugalkraft ausgestoßen.
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Nachdem sie aus dem Gehäuse 78 ausgestoßen wurden,
wandern die meisten der miteinander verschmolzenen Flüssigkeits-,
Staub- und Schmutzteilchen 130 in dem Filter 34 in
der Art eines Flüssigkeitsbades
(dargestellt in 1) hinab,
wo sie festgehalten werden. Der Rest der ausgestoßenen Teilchen 130 wandert
entlang der Innenseite der Wasserwanne 20 und an Teilen
der die Einlassöffnung 32 bildenden
Oberfläche
(beides dargestellt in 1)
hinunter und wird schließlich
in dem Filter 34 in der Art eines Flüssigkeitsbades festgehalten
oder wird wieder in den Abscheider 76 eingesaugt, um weiter
abgetrennt zu werden. Es bleibt dann eine saubere Luftmasse 134 in
dem Abscheider 76 zurück,
die dann durch das Gebläse 18 (dargestellt
in 1) nach oben und aus
dem inneren Bereich des Abscheiders 76 hinaus gezogen wird,
wie durch den Pfeil 136 für den Luftstrom angedeutet
ist, und schließlich
in die Umgebung ausgestoßen
wird.
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Der Abscheider 76 umfasst
also in der Tat eine erste und eine zweite Trennstufe: erstens wird das
Vordringen großer
Teilchen verhindert, und zweitens werden die kleineren Teilchen
abgetrennt, die von der angesaugten Luft in seinen inneren Bereich vordringen
können.
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Die durch die ineinander greifenden
Schulterabschnitte 118 und 120 erzeugte relativ
luftdichte Abdichtung trägt
auch zu einer Erhöhung
des Wirkungsgrades des Abscheiders 76 bei. Diese Abdichtung
verhindert, dass ausgestoßene
Flüssigkeits-, Staub-
und Schmutzteilchen 130 an der Verbindungsstelle zwischen
dem sternförmigen
Element 82 und dem Gehäuse 78 wieder
in den Abscheider 76 eindringen, wodurch die Luftfilterwirkung
des Abscheiders 76 umgangen wird. Die Rippenabschnitte 114 des
sternförmigen
Elementes 82 tragen auch dazu bei, dass Staub und Schmutz
mitführende
Luft nicht in den Abscheider 76 eindringen kann, indem ein
zweiter Luftstrom erzeugt wird, der von dem Abscheider 76 nach
außen
gerichtet ist.
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Mehrere zusätzliche Faktoren wirken außerdem zusammen,
damit Flüssigkeitsteilchen
durch die unteren Abschnitte 96 der Einlass-/Auslassschlitze 92 angesaugt
und die Teilchen durch die oberen Abschnitte 94 ausgestoßen werden
können.
Zunächst hat
sich gezeigt, dass der Winkel 138 des Seitenabschnittes 86 zu
einer imaginären
vertikalen Linie 140, die zu dem Flanschabschnitt 84 senkrecht
ist, ein Faktor ist, der das Ansaugen der Flüssigkeitströpfchen 126 beeinflusst.
Wenn dieser Winkel 138 im Bereich von etwa 5° bis 20° liegt, und
vorzugsweise zwischen etwa 10° und
12°, wirken
die unteren Abschnitte 96 der Einlass/Auslassschlitze 92 im
Allgemeinen als Einlassöffnungen
für Flüssigkeitströpfchen 126 mit
einem Durchmesser von etwa 2 bis 10 μm.
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Ein weiterer Faktor ist die Länge der
Einlass-/Auslassschlitze 92. Die Länge jedes Einlass-/Auslassschlitzes 92 ist
vorzugsweise so groß wie
möglich,
damit jeder Schlitz 92 sich fast über den gesamten vertikalen
Seitenabschnitt 86 erstreckt. Dies trägt auch dazu bei, dass die
unteren Abschnitte 96 als Einlasseinrichtung und die oberen
Abschnitte 94 als Auslasseinrichtung wirken.
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Anhand von 4 wird nun ein weiterer Faktor bei der
Funktionsweise des Abscheiders 76 erläutert, nämlich das Verhältnis zwischen
Tiefe und Breite der Einlass-/Auslassschlitze. Damit die Einlass-/Auslassschlitze 92 richtig
als Einlassund Auslasseinrichtung funktionieren können, ist
die Tiefe 142 jedes Schlitzes 92 etwa zwei- bis
dreimal so groß wie
die Breite 144 jedes Einlass-/Auslassschlitzes 92.
Die Tiefe 142 jedes Einlass-/Auslassschlitzes 92 beträgt vorzugsweise
etwa 3,1 bis 4,6 mm (0,120 bis 0,180 Inch), während die Breite jedes Schlitzes 92 vorzugsweise
etwa 1 bis 1,5 mm (0,040 bis 0,060 Inch) betragen wird. Wenn dieses
Verhältnis
von 2 : 1 bis 3 : 1 aufrechterhalten wird, kann die Flüssigkeits-,
Staub- und Schmutzteilchen mitführende
Luft eingesaugt und wieder ausgestoßen werden, wobei der Verlust der
durch das Gebläse 18 bereitgestellten
sogartigen Kraft und die Verschlechterung des Luftstromes durch
das Staubsaugersystem 10 minimiert werden.
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Die Fähigkeit des Abscheiders 76 zur
Beseitigung von Flüssigkeits-,
Staub- und Schmutzteilchen mitführender
Luft insgesamt hängt
auch von der Anzahl der Einlass-/Auslassschlitze 92 ab,
die in dem Gehäuse 78 vorgesehen
sind. Man hat festgestellt, dass dann, wenn die Gesamtzahl der Einlass-/Auslassschlitze 92 zwischen
etwa 40 und 110 liegt, und vorzugsweise zwischen 70 und 80,
wobei das Verhältnis
zwischen Schlitzbreite und -tiefe vorzugsweise etwa 2 oder 3 zu
1 beträgt,
wie oben beschrieben, ein wünschenswertes
Gleichgewicht erzielt wird zwischen der Maximierung der Trennfähigkeit
des Abscheiders 76 und der Aufrechterhaltung der Stabilität des Gehäuses 78.
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Wenn Flüssigkeitströpfchen in den Abscheider 76 hineingezogen
werden und sie mit den in der angesaugten Luft mitgeführten Staub-
und Schmutzteilchen verschmelzen können, werden wesentlich mehr
Staub- und Schmutzteilchen aus der Ansaugluft herauszentrifugiert.
Es hat sich auch gezeigt, dass dadurch für bestimmte Typen von dispersen Stoffen
bis zu 50% mehr Staub- und Schmutzteilchen aus dem Abscheider 76 entfernt
werden. Insbesondere liegt die Verbesserung in der Anzahl der aus
der Ansaugluft in einem Zeitraum von 30 Sekunden entfernten feinen
Staub- und Schmutzteilchen (d. h. Teilchen mit einem Durchmesser
von 0,3 bis 10,0 μm)
im Bereich von etwa 19% bis 57%. Verbesserungen bei der Beseitigung
von geschmolzenen Aluminiumoxidteilchen mit einem Durchmesser von
etwa 0,3 bis 10,0 μm
liegen in einem Testzeitraum von 30 Sekunden ebenfalls im Bereich
von etwa 16% bis 79% für verschiedene
Teilchengrößen. Ver besserungen
bei der Beseitigung von gebrannten Aluminiumoxidteilchen und Umgebungsluftteilchen
mit ähnlichem Durchmesser
und in einem ähnlichen
Zeitraum lagen auch bei bis zu 85% für einige gebrannte Aluminiumoxidteilchen,
wobei die mittlere Zunahme bei gebrannten Aluminiumoxidteilchen
und Umgebungsluftteilchen ungefähr
40% bzw. 15% betrug.
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Eine beachtliche Vergrößerung des
Durchmessers kann zu einer deutlichen Verringerung des Luftstromes
durch das System führen.
Ein Abscheider mit einem wesentlich größeren Durchmesser würde vermutlich
auch noch Schwingungsprobleme mit sich bringen. Eine beachtliche
Erhöhung
der Winkelgeschwindigkeit würde
vermutlich die auf die verschiedenen Bauteile des Abscheiders wirkende
Belastung über
ein akzeptables Maß hinaus
erhöhen. Bei
Verwendung eines flüssigen
Mittels zur Herstellung von Flüssigkeitströpfchen,
die in den Abscheider hineingezogen werden, kann somit ein Abscheider mit
kleinerem Durchmesser verwendet werden. Damit kann der Abscheider
mit einer geringeren Winkelgeschwindigkeit betrieben werden, wodurch
die Stabilitätsprobleme
umgangen werden, die sonst vermutlich auftreten würden, wenn
in dem System keine Flüssigkeitströpfchen verwendet
würden.
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Anhand von 5 ist nun eine Abscheideranordnung dargestellt,
die nicht der vorliegenden Erfindung entspricht. Diese Anordnung
umfasst im Allgemeinen eine Abscheiderbaugruppe 146 mit
einem lösbar
anzubringenden ringförmigen,
sternförmigen Element 148,
einem ringförmigen
Gehäuse 150 und einer
ringförmigen
unteren Abdeckung 152. Das sternförmige Element 148 und
das Gehäuse 150 sind beide
vorzugsweise durch Spritzgießen
hergestellt, und sie bestehen vorzugsweise aus einem Material mit
einer starren Endform, beispielsweise aus Rynite.
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Das sternförmige Element 148 umfasst
einen ringförmigen
Schulterabschnitt 154 mit einer Vielzahl von Rippen 156,
die von seinem axialen Mittelpunkt radial nach außen gerichtet
sind. Die Rippen 156 tragen bei zur Erzeugung eines zwangsläufigen Luftstromes
aus dem Abscheider 146 heraus, um eine Labyrinthdichtung
zu erzeugen, die das Eindringen von dispersen Stoffen im Bereich
des Schulterabschnittes 154 verhindert.
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Das sternförmige Element 148 umfasst
auch einen ringförmigen
Mittelabschnitt 158 mit einem lang gestreckten, ringförmigen Vorsprung 160 mit
einer ringförmigen Öffnung 162 zur
Aufnahme der Motorwelle 38. Außerdem sind eine Vielzahl von
Schaufeln 164 vorgesehen, die sich von dem Mittelabschnitt 158 radial
nach außen
zu dem Schulterabschnitt 154 erstrecken und soweit nach
unten abgewinkelt sind, dass sie teilweise in einem Innenbereich 166 des
Gehäuses 150 liegen,
wenn das sternförmige
Element 148 daran befestigt ist. Die Schaufeln 164 tragen
zur Erzeugung der Zentrifugalkraft bei, die notwendig ist, um die
in der Ansaugluft mitgeführten, miteinander
verschmolzenen Flüssigkeits-,
Staub- und Schmutzteilchen zu trennen, was nachfolgend näher erläutert wird.
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Das Gehäuse 150 umfasst einen
ringförmigen
oberen Flanschabschnitt 168, einen leicht abgewinkelten
Seitenabschnitt 170 und einen abgerundeten ringförmigen Bodenabschnitt 172.
Der Seitenabschnitt 170 umfasst eine Vielzahl von lang
gestreckten, vertikal ausgerichteten Schlitzen 174 (nachfolgend
als "Einlassschlitze" bezeichnet), die
als Einlasseinrichtung wirken, die Flüssigkeits-, Staub- und Schmutzteilchen
ins Innere 166 des Abscheiders 146 vordringen
lässt.
Der Einfachheit halber wurde der Haltering 98 des Abscheiders 76 in 5 und 6 nicht dargestellt, obwohl der Ring 98 selbstverständlich auch
so eingebaut sein kann, dass er dem Gehäuse 150 weiteren Halt
verleiht.
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Die untere Abdeckung 152 besitzt
auch einen erhabenen Vorsprung 176 mit einer ringförmigen Öffnung 178 zur
Aufnahme der Motorwelle 38. Die untere Abdeckung 152 besteht
insgesamt aus einer festen, stabilen Konstruktion, so dass sie für flüssige oder
feste disperse Stoffe undurchlässig
ist, und sie ist vorzugsweise aus einem Formteil aus Aluminium oder
einem ähnlichen
Material ausgestanzt, das stabil und dennoch leicht ist. Der Vorsprung 89,
die sechseckige Ausnehmung 90 und die Mutter 83 des sternförmigen Elementes
von 2 und 3 sind weder in 5 noch in den anderen Figuren
dargestellt, um die Zeichnungen nicht unnötig zu komplizieren. Es versteht
sich jedoch, dass die Anordnung von 5 und
die nachfolgende Ausführungsform
ebenfalls vorzugsweise einen solchen Vorsprung 89, einen
Ausnehmungsabschnitt 90 und eine Mutter 83 umfassen,
damit das Gehäuse
noch leichter abzunehmen ist.
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Mit Bezug auf 6 umfasst nun der obere Flanschabschnitt 168 des
Gehäuses 150 ebenfalls einen
ringförmigen
Schulterabschnitt 180, der in einem entspre chenden ringförmigen Schulterabschnitt 182 (in 5 nicht zu sehen) des sternförmigen Elements 148 anliegt
und gegen diesen stößt. Das
Gehäuse 150 besitzt
auch einen ähnlichen
Schulterabschnitt 184, der in einer ringförmigen Nut 186 der
unteren Abdeckung 152 anliegt und gegen diese stößt. Die
Schulter- und Nutabschnitte 182 und 186 des sternförmigen Elementes 148 und
der unteren Abdeckung 152 dienen jeweils zur Abstützung des
Gehäuses 150,
wodurch seine Stabilität
erhöht
wird, so dass es der Zentrifugalkraft besser standhaften kann, die
auf es einwirkt, wenn der Abscheider 146 in Betrieb ist
und sich mit einer hohen Winkelgeschwindigkeit dreht. Aufgrund der
Stabilisierung durch den Schulterabschnitt 182 und die
Nut 186 können
beim Bau des Gehäuses 150 dünnere und
leichtere Materialien vennrendet werden, so dass Platz und Gewicht
eingespart werden.
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Zunächst sei erwähnt, dass
in 6 auch ein ringförmiger Luftabweiser 188 (in
den Ausführungsformen
von 2–4 nicht verwendet) dargestellt
ist, der vorzugsweise an dem Gebläse 18 befestigt werden
kann, wie in 6 dargestellt,
oder an irgendeinem Element im oberen Bereich des sternförmigen Elements 148.
Der Luftabweiser 188 kann mindestens einen Teil des Schulterabschnitts 154 des
sternförmigen
Elements 148 bedecken und hat vorzugsweise einen Durchmesser,
der so groß ist, dass
er über
den Schulterabschnitt 154 hinausreichen kann. Der Luftabweiser 188 kann
aus einer Vielzahl von Materialien bestehen, wird aber vorzugsweise
aus einem Formteil aus einem steifen Material wie zum Beispiel Metall
gestanzt oder aus einem Kunststoff oder einer anderen ähnlichen
Masse spritzgegossen sein.
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Was nun die Funktionsweise des Abscheiders 146 von 6 angeht, so dringt die
Staub- und Schmutzteilchen mitführende
Luft von dem Bereich der unteren Kammer 33 (1) in die Einlassschlitze 174 ein,
wie durch die kleinen schwarz gefärbten Kreise 122 in
dem Pfeil 124 für
den Luftstrom angedeutet. Flüssigkeitströpfchen aus
dem Filter 34 in der Art eines Flüssigkeitsbades (dargestellt
in 1) werden aufgrund
der Konfiguration der Einlassschlitze 174, der durch das
Gebläse 18 erzeugten
Saugkraft, des sich in axialer Richtung schnell drehenden Gehäuses 150 und
des sternförmigen
Elementes 148 ebenfalls durch die Einlassschlitze 174 hereingezogen,
wie durch die kleinen hellen Kreise 126 angedeutet ist.
Sobald sie sich in dem inneren Bereich 166 des ringförmigen Gehäuses 150 befinden,
verschmelzen die Flüssigkeitströpfchen 126,
wie bei 128 angedeutet, mit den Staub- und Schmutzteilchen 122,
so dass eine relativ homogene Mischung von Teilchen 130 entsteht.
Die in dem Abscheider 146 entstandene große Zentrifugalkraft
bewirkt dann, dass die Flüssigkeits-,
Staub- und Schmutzteilchen von der sich in dem Abscheider 146 schnell
drehenden Luftmasse getrennt (d. h. zentrifugiert) werden.
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Die verschmolzenen und getrennten
Flüssigkeits-,
Staub- und Schmutzteilchen 130 werden dann nach oben gezogen
und durch einen Kanal 183 herausgedrückt, der als Auslasseinrichtung
wirkt und zwischen der Schulter 154 des sternförmigen Elementes 148 und
der Unterseite des Luftabweisers 188 ausgebildet ist, wie
durch den Richtungspfeil 132 angedeutet. Die miteinander
verschmolzenen Teilchen 130 werden durch eine Kombination
aus dem durch das Gebläse 18 entstandenen
Sog und der durch das Gehäuse 150 und
die Schaufeln 164 des sternförmigen Elementes 148 erzeugten
Zentrifugalkraft ausgestoßen.
Die abgetrennten Flüssigkeits-, Staub-
und Schmutzteilchen 130 wandern dann in den Filter 34 in
der Art eines Flüssigkeitsbades
(dargestellt in 1) hinab,
wo sie festgehalten werden. Die nach dem Ausstoßen der miteinander verschmolzenen
Flüssigkeits-,
Staub- und Schmutzteilchen in dem Abscheider 146 verbliebene
Luftmasse wird dann durch das Gebläse 18 nach oben gezogen,
wie durch den Pfeil 136 für den Luftstrom angedeutet, durch
das Staubsaugersystem 10 hindurch und schließlich wieder
in die Umgebung ausgestoßen.
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Wie bei der in Verbindung mit 2, 3 und 4 erläuterten
ersten bevorzugten Ausführungsform
ist das Verhältnis
zwischen Tiefe und Breite der Einlassschlitze 174 des Abscheiders 146 von 5 und 6 auch ein Faktor, wenn es darum geht,
dass die richtige Menge an Flüssigkeitströpfchen in
den Abscheider 146 gelangt, und dass der auf das Gebläse 18 und
den Motor 16 wirkende Luftwiderstand minimiert wird, wenn
die Flüssigkeitströpfchen 126 in
den Abscheider 146 eindringen können. Das Verhältnis zwischen
Tiefe und Breite ist jedoch das gleiche wie das Verhältnis zwischen
Tiefe und Breite bei dem Abscheider von 2–4 (d. h. etwa 2 : 1 bis 3
: 1 ), wie bei der Erläuterung
von 2 und 4 beschrieben.
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Noch ein weiterer Faktor, der die
Funktionsweise des Abscheiders 146 beeinflusst, ist jeweils der
Außendurchmesser
der Ventilatoranordnung 19 des Gebläses 18, des angeflanschten
Schulterabschnittes 154 des sternförmigen Elements 148 und des
Gehäuses 150.
Um eine optimale Funktion zu erreichen, d. h. den Punkt, wo die
Flüssigkeitströpfchen gerade
anfangen, in die Einlassschlitze 174 einzudringen, ist
gemäß 7 der äußere Radius 185 des Schulterabschnittes 154 des
sternförmigen
Elementes 148 etwa 20% bis 60% und vorzugsweise etwa 40%
größer als
der mittlere äußere Radius 187 des vertikalen
Seitenabschnitts 170 des ringförmigen Gehäuses 150. Der äußere Radius 189 der
Ventilatoranordnung 19 des Gebläses 18 sollte wiederum
etwa 20% bis 60% und vorzugsweise etwa 40% größer sein als der äußere Radius
des angeflanschten Schulterabschnitts 154 des sternförmigen Elementes 148.
Das Gebläse 18 sollte
weiterhin einen sogartigen Luftstrom von etwa 33 1/s (70 cfm/Kubikfuß pro Minute)
erzeugen können.
Wenn die oben genannten Bereiche gegeben sind, ist die Beeinträchtigung
der Fähigkeit
des Staubsaugersystems 10, eine starke Saugkraft bereitzustellen,
auf ein Minimum reduziert, ebenso wie die Beeinträchtigung
des Luftstroms durch das Staubsaugersystem 10. Es sei auch
darauf hingewiesen, dass die oben genannten Verhältnisse die Funktionsfähigkeit
von jedem der hier beschriebenen Abscheider beeinträchtigen,
und sie sollten als solche bei den Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise eingehalten werden, um eine optimale Leistung
zu erreichen.
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Es ist also ein Hauptaspekt der vorliegenden Erfindung,
dass die unteren Abschnitte der Einlassschlitze bei jeder Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dazu dienen, dass Flüssigkeitströpfchen in den Abscheider gelangen
können.
Wie zu sehen ist, ist diese Funktion von einer Kombination von Faktoren
abhängig,
nämlich
von dem Verhältnis
zwischen Schlitzbreite und -tiefe, der Drehzahl der Motoranordnung 16 und
der Luftförderkapazität des Gebläses 18,
die alle bei jeder hier erläuterten
Ausführungsform
in Betracht gezogen werden müssen.
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Mit Bezug auf 8 ist nun ein modifiziertes becherartiges
Gehäuse 260 gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dieses Gehäuse 260 umfasst
einen im Allgemeinen flachen Bodenabschnitt 262 mit einer Vielzahl
von lang gestreckten Einlass-/Auslassschlitzen 264. Wie
bei der in 2, 3 und 4 dargestellten ersten bevorzugten Ausführungsform
erfüllen
die unteren Abschnitte 266 von jedem Schlitz 264 eine
Einlassfunktion, während
die oberen Abschnitte 268 von jedem Schlitz 264 eine
Auslassfunktion erfüllen,
wie dies allgemein in Verbindung mit 2 beschrieben ist.
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Zwischen benachbarten Schlitzen 264 befinden
sich gerippte Abschnitte 270. Die innersten Abschnitte 272 von
jedem gerippten Abschnitt 270 sind des Weiteren abgewinkelt,
um allgemein abgewinkelte Kantenabschnitte 274 zu erzeugen.
Die abgewinkelten Kantenabschnitte 274 sollen dazu beitragen, die
Ansammlung von Schmutz und anderen Verunreinigungen auf den Innenseiten 272 der
gerippten Abschnitte 270 zu verhindern. Dies trägt dazu
bei, dass das Gehäuse 260 weniger
oft gereinigt werden muss.
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Mit Bezug auf 9 sind nun die abgewinkelten Kantenabschnitte 274 der
gerippten Abschnitte 270 besser zu sehen. Der von den Seiten 274a und 274b gebildete
Winkel 276 jeder abgewinkelten Kante 274 kann
in einem weiten Bereich liegen, obwohl ein Winkel von etwa 60° bevorzugt
ist.
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Die vorliegende Erfindung ist also
gut geeignet, um eine kostengünstige,
leicht herzustellende Einrichtung bereitzustellen, bei der Flüssigkeitsteilchen
mit in der Ansaugluft mitgeführten
Staub- und Schmutzteilchen verschmelzen können, um auf diese Weise die
Zentrifugierwirkung des Abscheiders eines Staubsaugersystems zu
verbessern. Infolgedessen kann eine größere Anzahl von dispersen Verunreinigungen
aus der verunreinigten Ansaugluft entfernt werden, wobei diese Verunreinigungen
andernfalls von anderen Staubsaugersystemen wieder zurück in die
Umgebung befördert
worden wären.
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Wenngleich die vorliegende Erfindung
in Verbindung mit einem Staubsaugersystem und speziellen Beispielen
und Veranschaulichungen desselben erörtert wurde, versteht es sich,
dass die vorliegende Erfindung vom Fachmann mit wenig oder gar keinen Änderungen
bei vielen verschiedenen Luftfiltervorrichtungen verwendet werden
kann.