DE69411498T2

DE69411498T2 - Staubsaugergerät

Info

Publication number: DE69411498T2
Application number: DE69411498T
Authority: DE
Inventors: Magnus Carl Wilhelm S-114 59 Stockholm Lindmark; Lars Gunnar S-141 41 Huddinge Moren; Christer Caleb Ingemar S-181 31 Lidingoe Wiss
Original assignee: Electrolux AB
Current assignee: Electrolux AB
Priority date: 1993-11-02
Filing date: 1994-10-26
Publication date: 1999-02-18
Anticipated expiration: 2014-10-27
Also published as: SE9303598L; SE9303598D0; FI945144A; CN1110908A; NO944117L; ES2119139T3; CA2134732A1; SE501982C2; EP0650690A1; NO944117D0; FI945144A0; JPH07178012A; DE69411498D1; RU94041751A; EP0650690B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Staubsauger.

Staubsauger, die eine Gebläseeinheit aufweisen, welche durch einen Elektromotor angetrieben wird, der, in Richtung des Luftstromes gesehen, hinter dem Staubbeutel angeordnet ist, sind, z. B. aus US-A-2272985 bekannt. Bei dieser Konstruktion wird der Primärluftstrom, der durch die Gebläseeinheit erzeugt wird, so geleitet, daß er die Einheit direkt oder indirekt über einen Auslaß in die Atmosphäre verläßt. Es ist auch eine erste Einrichtung bekannt, die einen Sekundärluftstrom erzeugt, welcher zumindest teilweise den Elektromotor kühlt und welcher über ein oder mehrere Einlässe, die vom Primärluftstrom getrennt sind, in den Elektromotor einströmt.
Staubsauger, welche mit elektrischen Hochgeschwindigkeitsmotoren arbeiten, sind in WO-A-94/15518 und WO-A-94/15519 beschrieben, und sie haben hauptsächlich den Vorteil, daß sie infolge der kleinen Abmessungen der Vakuumquelle (Turbogebläseeinheit), als kleine, handgeführte Geräte hergestellt werden können, welche leicht zu handhaben und gleichzeitig leicht unterzubringen sind, weil sie dieselbe Saugleistung haben wie vorbekannte, traditionelle Staubsauger, d.h. solche mit einem Leistungsbedarf zwischen 500 und 1.500 W.
Normalerweise wird für die Kühlung der Elektromotoren in bekannten Staubsaugern, siehe z. B. US-A-2531342 oder FR-A-811248, der Luftstrom genutzt, welcher durch ein Gebläse erzeugt und zum Ansaugen von Teilchen durch die Düse verwendet wird. Wenn die Teilchen in dem Staubbeutel von der Luft getrennt wurden, und die Luft durch das Gebläse geströmt ist, wird die Luft bzw. ein Teil der Luft durch den Elektromotor geleitet, bevor sie in die Atmosphäre ausgelassen wird. Dieses Verfahren zum Kühlen des Elektromotors ist einfach, es kann jedoch nicht in Verbindung mit Staubsaugern verwendet werden, wie sie in den beiden zuvor erwähnten WO-Veröffentlichungen beschrieben sind, weil die Luft, welche den Motor erreicht, trotz der Abtrennung der Teilchen kontaminiert ist, was zu Beschädigungen des Motors führen kann. Auch ist es erwünscht, diese schnellaufenden Elektromotoren für sogenannte Naß-/Trockensauger, d. h. für Sauger einzusetzen, welche Wasser oder Reinigungsflüssigkeiten durch die Düse zusammen mit den Verunreinigungen aufnehmen, und der feuchte Luftstrom würde, wenn er durch den Motor geleitet wird, diesen in sehr kurzer Zeit beschädigen. Es besteht weiterhin die Gefahr, daß größere Partikel oder Teile dem Luftstrom in den Motor folgen, wenn aus irgendeinem Grund der Staubbeutel zerplatzt, und diese Partikel infolge der kleinen Abmessungen des Motors und der engen Durchlässe im Motor diesen beschädigen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gerät zu schaffen, welches den Elektromotor einer Turbogebläseeinheit, wie sie in den genannten WO-Veröffentlichungen beschrieben ist, bei der hohen Geschwindigkeit, welche in diesem Zusammenhang angewandt wird, zuverlässig kühlt. Die Aufgabe wird mit einem Gerät mit den im Hauptanspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
Weil der Hochgeschwindigkeitsmotor wegen seiner kleinen Abmessungen und der demzufolge konzentrierten Wärmeemission gegenüber Störungen des Kühlluftstromes empfindlich ist, besteht auch die Gefahr, daß der Motor schnell beschädigt wird, wenn der Kühlluftstrom blockiert wird, weil die Düse oder die Luftdurchlässe zum Motor durch Staub oder größere Teilchen verstopft sind. Bei einem größeren Teil der im folgenden dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsformen wird eine ausreichende Kühlung des Staubsaugers auch dann erreicht, wenn der Luftstrom durch den Staubbeutel hindurch unterbrochen ist.
Einige erfindungsgemäße Ausführungsformen sollen nunmehr unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Die Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Staubsaugers;
Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch das handgeführte Motorgehäuse des Staubsaugers;
Fig. 3 ist ein Längsschnitt durch die Turbogebläseeinheit im Motorgehäuse;
Fig. 4 ist eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, die eine alternative Ausführungsform der Turbogebläseeinheit enthält; und
die Fig. 5 bis 7 sind den Fig. 3 und 4 ähnliche Ansichten, die drei weitere Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
Wie in den Fig. 1 und 2 erkennbar ist, umfaßt der Staubsauger ein handgeführtes Motorgehäuse 10, welches eine Turbogebläseanordnung 11 und einen Staubbeutel 12 enthält, wobei das Motorgehäuse über eine Rohrstange 13 mit einer Düse 14 verbunden ist. Das Motorgehäuse ist weiterhin über ein Kabel 15 mit einer stationären Einheit 16 verbunden, welche mittels Kabel 17 und Stecker 18 an eine Elektroinstallation angeschlossen werden kann. Die stationäre Einheit umfaßt, mit Ausnahme einer Kabelrolle sowie zusätzlichem Zubehör für den Staubsauger, auch die elektronische Ausrüstung, welche zum Betrieb des Elektromotors erforderlich ist. Die Geschwindigkeitssteuerung wird über die Steuereinrichtung 19, die am Motorgehäuse angeordnet ist, vorgenommen.
Das Motorgehäuse 10 umfaßt eine Kunststoffhaube 20 mit einem Handgriff 21, in welchem die genannte Steuereinrichtung angeordnet ist. Das vordere Ende der Kunststoffhaube ist als Deckel 22 mit einer Rohrmuffe 23 ausgebildet, die mit der Rohrstange 13 verbunden werden kann. Die Rohrmuffe 23 öffnet sich zum Staubbeutel 12 hin, welcher von einer Schale so umgeben ist, daß ein rohrförmiger Kanal 24 entsteht. Der Kanal setzt sich in Richtung zum hinteren Teil des Motorgehäuses über einen Bereich 25 mit sich schrittweise verminderndem Querschnitt bis zu einem Einlaß 26 für eine Turbogebläseeinheit 27 fort, welcher Teil der Turbogebläseanordnung 11 ist. Die Turbogebläseeinheit 27 umfaßt eine Schale, die einen Einlaßbereich 28 mit sich kontinuierlich vergrößerndem Querschnitt bildet, sowie ein Turbogebläserad 29, welches Schaufeln aufweist, die dem Bereich 28 nahe sind. Die Turbogebläseeinheit 27 besitzt außerdem einen Auslaß 30.
Das Turbogebläserad 29, welches einen kombinierten Axial-Radiallüfter darstellt, ist an einer Welle 31 eines damit verbundenen Elektromotors 32 befestigt, so daß dieselbe Welle auch den Rotor des Elektromotors trägt. Der Elektromotor wird mit einer Geschwindigkeit betrieben, die oberhalb 50.000 U/min. vorzugsweise zwischen 70.000 und 120.000 U/min liegt. Der Stator 34 des Elektromotors wird durch ein Motorgehäuse 35 umschlossen, welches zusammen mit einem äußeren Gehäuseteil 36 einen ringförmigen Durchlaß 37 bildet, welcher den Auslaß 30 der Turbogebläseeinheit darstellt. Das hintere Ende des Motorgehäuses 35 ist als abrupt endende, kegelige Buchse 38 ausgebildet, deren eines Ende zusammen mit dem Gehäuseteil 36 einen radialen Auslaß 39 mit einem Filter 40 bildet, durch welchen der Luftstrom, den die Turbogebläseeinheit 27 erzeugt, in die Atmosphäre entweichen kann.
Die Welle 31 des Elektromotors ist auf jeder Seite des Rotors 33 in einem Buchsenteil 41 des Motorgehäuses 35 gelagert, und das Gehäuse besitzt verschiedene Öffnungen 42, 43, um Kühlluft außerhalb und in die Nähe des Buchsenteiles 41 zuzuführen. Die Kühlluft, welche von einem Einlaß 44 am äußeren Teil der Buchse 38 angesaugt wird, wird den Rotor- und Statorwindungen des Elektromotors mittels eines Gebläses 45 zugeführt oder von diesem abgezogen. Dieses Gebläse für die Kühlluft ist ein Zentrifugalgebläse, welches an der Rückseite des Turbogebläserades 29 angeordnet ist, so daß die Schaufeln des Kühlgebläses zum Elektromotor weisen. Das Gehäuse des Elektromotors bildet ein Lüftergehäuse, in welchem die Öffnungen 42 die Einlässe für die Kühlluft darstellen, während die Auslässe des Lüfters nahe dem Auslaß 30 der Turbogebläseeinheit angeordnet sind. Das Kühlgebläse 45 kann selbstverständlich ein Teil sein, welches vom Turbogebläserad 29 lösbar ist, oder es kann integral mit diesem gebildet sein.
Das in den Fig. 1 bis 3 beschriebene Gerät arbeitet in folgender Weise: Durch Betätigung der Steuereinrichtung 19 wird der Elektromotor 32 gestartet, wodurch sich die Welle 31 mit dem Turbogebläserad 29 und dem Kühlgebläse 45 zu drehen beginnt. Das Turbogebläserad erzeugt einen Luftstrom, welcher durch die Düse 14 gesaugt wird, und über die Rohrstange 13 in den Staubbeutel 12 eintritt, in welchem die Staubpartikel vom Luftstrom abgetrennt werden. Die Luft strömt dann weiter durch den Kanal 24 und den Abschnitt 25, durch den Einlaß 26 zur Turbogebläseeinheit 27, von welcher er als Primärluftstrom durch den Auslaß 30 zu dem ringförmigen Durchlaß 37, der das Motorgehäuse 32 umgibt, strömt und die Außenseite des Motors kühlt. Gleichzeitig wird Luft durch den Einlaß 44 in die Buchse 38 mittels des Gebläses 45 in einem, im Verhältnis zum Luftstrom, der durch den ringförmigen Durchlaß fließt, Gegenluftstrom angesaugt. Diese Kühlluft, welche einen Sekundärluftstrom darstellt, tritt in das Motorgehäuse über die Öffnungen 43 ein und strömt über die inneren Teile des Motors, wodurch es Lager, den Stator und den Rotor wirkungsvoll kühlt, bevor sie über die Öffnungen 42 zum Kühlluftgebläse 45 hin entweicht. Die Kühlluft strömt dann durch den Auslaß 46 in den Luftstrom, welcher die Turbogebläseeinheit verläßt. Die beiden Luftströme werden miteinander vermischt und strömen durch den Durchlaß 37, den Auslaß 39 und das Filter 40 in die Atmosphäre.
Es hat sich auch als möglich erwiesen, auf die Schaufeln des Kühlluftgebläses zu verzichten und statt dessen die Rückseite des Turbogebläserades im wesentlichen als ebene Fläche zu belassen, weil die Reibung, die zwischen der rotierenden Fläche und den Luftmolekülen bei dieser hohen Geschwindigkeit auftritt, aus reicht, um die Moleküle zur Peripherie zu drücken, so daß ein Kühlluftstrom durch den Motor hindurch entsteht.
Das in Fig. 4 dargestellte Gerät unterscheidet sich von dem in Fig. 3 dargestellten Gerät nur dadurch, daß das Kühlluftgebläse nicht vorhanden ist. Statt dessen besitzt der Durchlaß 37 einen verengten Bereich 47, welcher zusammen mit durchgehenden Öffnungen 48 im Motorgehäuse 31 eine Venturidüse bildet, welche Kühlluft von dem Einlaß 44 über die Öffnungen 43 durch den Motor hindurchsaugt. Diese Ausführungsform hat jedoch den Nachteil, daß keine Kühlung erfolgt, wenn der Primärluftstrom blockiert ist, was auftreten kann, wenn irgend etwas die Düse oder die Rohrstange verstopft.
Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform besitzt kein getrenntes Kühlluftgebläse. Statt dessen wird das Kühlgebläserad 29 verwendet, um Kühlluft vom Kühllufteinlaß 44 durch den Elektromotor über einen oder mehrere Kanäle 49, die sich von der Innenseite 35 des Motorgehäuses zu einer Kammer 50 außerhalb des Motorgehäuseteiles 36 der Kammer über einen oder mehrere Öffnungen 51, die mit dem Einlaß 26 der Turbogebläseeinheit in Verbindung stehen, zu saugen.
In der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform wird ein Kühlluftgebläse 52 verwendet, welches am Kühllufteinlaß 44, d. h. an der dem Elektromotor relativ zum Turbogebläserad gegenüberliegenden Seite angeordnet ist. Die Luft wird mittels des Kühlluftgebläses durch den Elektromotor hindurch in den Primärluftstrom und durch die Öffnungen 53 in das Motorgehäuse gedrückt.
Mittels der vorgeschlagenen Anordnungen, welche in den Fig. 2 und 3 sowie 5 und 6 dargestellt sind, kann jederzeit eine effektive Kühlung des Motors erreicht werden, und durch die angewandte hohe Geschwindigkeit ist dieser Kühleffekt im wesentlichen von dem Luftstrom durch die Düse unabhängig.
Fig. 7 zeigt eine Anordnung, welche der in Fig. 3 dargestellten Anordnung ähnlich ist, in welcher jedoch eine getrennte ringförmige Leitplatte 54 den hinteren Bereich des Gebläserades 29 umgibt. Die Platte 54 ist im Abstand vom Motorgehäuse 35 angeordnet, so daß ein Durchlaß 55 gebildet wird, durch welchen die Kühlluft vom Gebläse 45 in den Primärluftstrom im Durchlaß 37 im wesentlichen in derselben Richtung wie der Primärluftstrom eintritt. Mit dieser Anordnung läßt sich eine beträchtliche Erhöhung der Saugkraft erzielen.

Claims

1. Staubsaugergerät mit einer Saugdüse (14) und einem Staubbeutel, welcher mit der Saugdüse beispielsweise über eine Rohrstange (13) verbunden ist, gekennzeichnet durch ein Turbogebläse (11), umfassend eine Turbogebläseeinheit (27), welche durch einen Elektromotor (32) angetrieben wird und, in Strömungsrichtung der Luft gesehen, hinter dem Staubbeutel (12) angeordnet ist, wobei der Primärluftstrom, der durch die Turbogebläseeinheit (27) erzeugt wird, so geleitet wird, daß er aus der Einheit direkt oder indirekt über einen Auslaß (39) in die Atmosphäre austritt; sowie durch eine erste Einrichtung (45, 47, 29, 52), die einen Sekundärluftstrom erzeugt, welcher zumindest teilweise den Elektromotor (32) kühlt, und welcher über einen oder mehrere Einlässe (43), welche vom Primärluftstrom getrennt sind, in den Elektromotor (32) einströmt, wobei das Gebläserad (29) der Turbogebläseeinheit mit einer Geschwindigkeit angetrieben wird, die oberhalb von 50.000 U/min liegt; und durch eine zweite Einrichtung in Form von Öffnungen (46, 48, 51, 53) und/oder einer Leitplatte (54), welche zumindest einen Teil des Sekundärluftstromes von der ersten Einrichtung (45, 47, 29, 52) in den Primärluftstrom leitet.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung ein Gebläse (45) für Kühlluft umfaßt, welche auf derselben Seite des Elektromotors (32) angeordnet ist wie die Turbogebläseeinheit (27), wobei das Gebläse vorzugsweise ein Radialgebläse ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gebläse (45) für die Kühlluft und das Turbogebläserad (29) eine integrale Einheit bilden.

4. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor mit Nabenteilen (41) versehen ist, welche die Lager für die Welle (31) des Elektromotors abstützen, und daß die Kühllufteinlässe (43) am Elektromotor in der Nähe eines der Nabenteile angeordnet sind, während die Kühlluftauslässe (42) aus dem Elektromotor in der Nähe des anderen Nabenteiles angeordnet sind.

5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlluftgebläse durch die im wesentlichen flache Rückseite des Turbogebläserades (29) gebildet wird.

6. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dieses einen Durchlaß (37) aufweist, welcher so angeordnet ist, daß der Primärluftstrom um das Gehäuse (35) des Elektromotors (32) fließt, wohingegen der Kühlluftstrom so geleitet wird, daß er innerhalb des Motorgehäuses (35) entgegenfließt.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung eine Venturidüse (47) ist, in welcher der Primärluftstrom das aktive Medium ist, und in welcher der Einlaß (44) des Sekundärluftstromes Verbindung zur Saugseite (48) der Venturidüse hat.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung das Gebläserad (29) der Turbogebläseeinheit (27) ist, und der Raum innerhalb des Gehäuses des Elektromotors Verbindung mit dem Einlaß (26) der Turbogebläseeinheit über eine Rohrverbindung oder dergleichen besitzt.

9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung ein Gebläse (52) für Kühlluft umfaßt, welches in bezug zum Turbo gebläserad (29) auf der gegenüberliegenden Seite des Elektromotors angeordnet ist.

10. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitplatte (54) den Sekundärluftstrom vom Kühlluftgebläse in derselben Richtung wie den Primärluftstrom leitet.