DE69911459T2

DE69911459T2 - Staubsauger

Info

Publication number: DE69911459T2
Application number: DE69911459T
Authority: DE
Inventors: James Dyson; Geoffrey Michael Edge BURLINGTON
Original assignee: Dyson Ltd
Current assignee: Dyson Technology Ltd
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1999-12-06
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2019-12-07
Also published as: GB9827754D0; ATE249783T1; BR9916309A; KR20010101305A; CZ20012074A3; HU0104553D0; NO20012699L; RU2001119976A; SK8622001A3; DE69911459D1; YU43901A; JP2002532178A; CN1330523A; JP2012024625A; WO2000036962A1; NO20012699D0; JP5345196B2; EP1139845B1; JP2009254919A; AU1667100A

Description

Die Erfindung betrifft einen Staubsauger. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf einen Staubsauger mit einem Chassis, Stützrädern, die auf dem Chassis angebracht sind, einer Antriebseinrichtung, die mit den Stützrädern zum Antreiben der Stützräder verbunden ist, einem Steuermechanismus zum Steuern der Antriebseinrichtung, um so den Staubsauger über eine zu reinigende Oberfläche zu führen, einem Reinigerkopf mit einem Schmutzlufteinlass, der auf die zu reinigende Oberfläche gerichtet ist, und einer Trennvorrichtung, die von dem Chassis gestützt wird und mit dem Reinigerkopf zum Trennen von Schmutz und Staub von einem Luftfluss, der in den Staubsauger über den Luftschmutzeinlass eintritt, in Verbindung steht. Ein derartiger Staubsauger wird in einer zweckdienlicheren Weise als ein Roboterstaubsauger bezeichnet.
Roboterstaubsauger sind bekannt. Der Steuermechanismus umfasst normalerweise Sensoren zum Erfassen von Hindernissen und Wänden, so dass der Staubsauger in der Lage ist, sich selbst in einem Raum umherzuführen, um so den Teppich oder eine andere Bodenabdeckung ohne Eingriff des Menschen zu saugen. Beispiele von Roboterstaubsaugern dieses allgemeinen Typs sind unter anderem in der EP 0803224 A , US 5,534,762 , WO 97/41451, US 5,109,566 und US 5,787,545 gezeigt und beschrieben. In den herkömmlichen Reinigern besteht die Trennvorrichtung, mit der der Schmutz und Staub aus dem Luftfluss getrennt wird, aus einem Filter eines Beutel-Typs oder einem äquivalenten Filter eines Behälter-Typs. Die Schwierigkeit mit Anordnungen wie diesen besteht darin, dass dann, wenn der Beutel aufgefüllt wird, er mit Schmutz und Staub derart verstopft wird, dass sich die Fähigkeit des Reinigers, Schmutz und Staub aufzunehmen, über der Zeit verringert. Dies bedeutet, dass das Betriebsverhalten des Reinigers während eines Betriebs nicht auf einem konstanten Standard bleibt und den Eingriff des Menschen erfordern kann, um das Absinken des Betriebsverhaltens zu kompensieren. Dies wirkt der Aufgabe eines Roboterstaubsaugers entgegen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Roboterstaubsauger bereitzustellen, der nicht verstopft wird, wenn der Schmutz und Staub aus dem Luftfluss getrennt wird. Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung, einen Roboterstaubsauger bereitzustellen, dessen Aufnahmefähigkeit sich über der Zeit nicht verschlechtert. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Roboterstaubsauger bereitzustellen, der einfach zu verwenden und effektiv in seinem Betrieb ist, ohne dass er in der Herstellung in einer verbotenen Weise teuer ist.
Die Erfindung stellt einen Staubsauger mit einem Chassis, Stützrädern, die auf dem Chassis angebracht sind, einer Antriebseinrichtung, die mit den Stützrädern zum Antreiben der Stützräder verbunden ist, einem Steuermechanismus zum Steuern der Antriebseinrichtung, um so den Staubsauger über eine zu reinigende Oberfläche zu führen, einem Reinigerkopf mit einem Schmutzlufteinlass, der auf die zu reinigende Oberfläche gerichtet ist, und einer Trennvorrichtung, die von dem Chassis gestützt wird und mit dem Reinigerkopf zum Trennen von Schmutz und Staub von einem Luftfluss, der in den Staubsauger über den Luftschmutzeinlass eintritt, in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung wenigstens einen Zyklon umfasst.
Das Bereitstellen einer Zyklon-artigen Trennvorrichtung auf einem Staubsauger entfernt das Problem der Verstopfung von Filtern des Beutel- oder Behälter-Typs bei der Verwendung. In einer Zyklonartigen Trennvorrichtung tritt eine Verstopfung nicht auf und deshalb gibt es in der Aufnahmefähigkeit, die die Ansaugung an dem Schmutzlufteinlass aufrechterhält, keine Verschlechterung. Das Betriebsverhalten des Staubsaugers bleibt konstant, weil die Ansaugung, die an dem Schmutzlufteinlass entwickelt wird, auf einem konstanten Pegel aufrechterhalten wird.
Vorzugsweise umfasst die Trennvorrichtung zwei Zyklone, wobei der stromaufwärts liegende Zyklon dafür ausgelegt ist, um vergleichsweise große Schmutz- und Staubpartikel aus dem Luftfluss zu entfernen, und wobei der stromabwärts gelegene Zyklon dafür ausgelegt ist, um vergleichsweise kleine Schmutz- und Staubpartikel aus dem Luftfluss zu entfernen. Diese Anordnung erlaubt dem stromabwärts liegenden Zyklon unter optimalen Bedingungen zu arbeiten, weil die größeren Schmutz- und Staubpartikel aus dem Luftfluss bereits entfernt worden sind, bevor er dem stromabwärts liegenden Hocheffizienz-Zyklon erreicht. Es wird auch bevorzugt, wenn die Zyklone konzentrisch angeordnet sind, vorzugsweise der eine innerhalb des anderen, um so eine kompakte und zweckdienliche Anordnung bereitzustellen. In diesem Fall kann der äußere Zyklon mit geringer Effizienz in der Form zylindrisch sein, und der innere Zyklon mit hoher Effizienz kann eine Kegelstumpf-förmige Form aufweisen.
Vorzugsweise wird die Trennvorrichtung auf dem Chassis gestützt, wobei die longitudinale Achse der Trennvorrichtung in einer im Wesentlichen horizontalen Position liegt. Dies minimiert die Höhe des Reinigers.
Die Zyklon-artige Trennvorrichtung umfasst vorzugsweise einen entfernbaren Behälter oder eine Sammelkammer, in dem/der bei der Verwendung Schmutz und Staub gesammelt wird, die aus dem Luftfluss getrennt werden. Der Behälter oder die Sammelkammer ist entfernbar, um eine zweckdienliche Entleerung des Staubsaugers von Schmutz und Staub zu ermöglichen. Es wird bevorzugt, wenn der Behälter oder die Sammelkammer transparent oder durchsichtig ist, so dass der Innenraum des Behälters oder der Sammelkammer periodisch untersucht werden kann. Der Benutzer kann dann sehen, wann der Behälter geleert werden muss.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht eines Staubsaugers in Übereinstimmung mit der Erfindung;
2 eine Draufsicht auf den Staubsauger der 1;
3 eine hintere Ansicht des Staubsaugers der 1;
4 eine Seitenansicht des Staubsaugers der 1;
5 eine Ansicht des Staubsaugers der 1 von unten;
6 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie V-V der 2; und
7 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie VI-VI der 6, wobei nur der Reinigerkopf und die Zyklon-Trennvorrichtung des Staubsaugers der 1 gezeigt ist.
Der Staubsauger 10, der in den Zeichnungen gezeigt ist, weist ein Stützchassis 12 auf, welches in der Form allgemein kreisförmig ist und auf zwei Antriebsrädern 14 und einem Stützrad 16 gestützt wird. Das Chassis 12 ist vorzugsweise aus einem Spritzguss-Plastikmaterial wie ABS mit hoher Festigkeit hergestellt, kann aber genauso aus Metall, wie Aluminium oder Stahl, gebildet sein. Das Chassis 12 stellt eine Abstützung für die Komponenten des Reinigers 10 bereit, der nachstehend beschrieben wird. Die Antriebsräder 14 sind an jedem Ende eines Durchmessers des Chassis 12 angeordnet, wobei der Durchmesser senkrecht zu der Längsachse 18 des Reinigers 10 liegt. Jedes Antriebsrad 14 ist aus einem Plastikmaterial mit hoher Festigkeit geformt und trägt ein vergleichsweise weiches, geripptes Band um seinen Umfang herum, um den Griff des Rads 14 zu verbessern, wenn der Reiniger 10 einen weichen Boden überquert. Die Antriebsräder 14 sind unabhängig voneinander über Stützlager (nicht gezeigt) angebracht und jedes Antriebsrad 14 ist direkt mit einem Motor 15 verbunden, der in der Lage ist, das jeweilige Rad 14 entweder in einer Vorwärtsrichtung oder in einer Rückwärtsrichtung anzutreiben. Durch Antreiben von beiden Rädern 14 nach vorne bei der gleichen Geschwindigkeit kann der Reiniger 10 in eine Vorwärtsrichtung angetrieben werden. Durch Antreiben von beiden Rädern 14 in eine Rückwärtsrichtung bei der gleichen Geschwindigkeit kann der Reiniger 10 in eine Rückwärtsrichtung angetrieben werden. Durch Antreiben der Räder 14 in entgegengesetzte Richtungen kann der Reiniger 10 veranlasst werden, sich um seine eigene zentrale Achse zu drehen, um so ein Wendemanöver zu bewirken. Das voranstehend erwähnte Verfahren zum Antreiben eines Fahrzeugs ist altbekannt und wird deshalb hier nicht weiter beschrieben.
Das Laufrad 16 weist einen wesentlich geringeren Durchmesser auf als die Antriebsräder 14, wie sich z. B. der 4 entnehmen lässt. Das Laufrad 16 wird nicht angetrieben und dient lediglich zum Abstützen des Chassis 12 hinten an dem Reiniger 10. Der Ort des Laufrads 16 an der hinteren Kante des Chassis 12 und die Tatsache, dass das Laufrad 16 schwenkbar auf dem Chassis mithilfe einer Schwenkverbindung 20 angebracht ist, erlaubt dem Laufrad 16 hinter dem Reiniger 10 in einer Weise herzulaufen, die die Manövrierfähigkeit des Reinigers 10 nicht behindert, während er mithilfe der Antriebsräder 14 angetrieben wird. Die Schwenkverbindung 20 ist am besten in der 6 ersichtlich. Das Laufrad 16 ist fest an einem sich nach oben erstreckenden zylindrischen Element 20a befestigt, das von einem ringförmigen Gehäuse 20b aufgenommen wird, um eine freie Drehbewegung des zylindrischen Elements 20a darin zu erlauben. Dieser Typ von Anordnung ist altbekannt. Das Laufrad 16 kann aus einem Spritzguss-Plastikmaterial gebildet sein oder kann aus irgendeinem anderen synthetischen Material wie Nylon gebildet sein.
Auf der Unterseite des Chassis 12 ist ein Reinigerkopf 22 angebracht, der eine Ansaugöffnung 24 einschließt, die auf die Oberfläche hin gerichtet ist, auf der Reiniger 10 abgestützt ist. Die Ansaugöffnung 24 ist im Wesentlichen rechteckförmig und erstreckt sich über den größten Teil der Breite des Reinigerkopfs 22. Ein Bürstenstab 26 ist drehbar in der Ansaugöffnung 24 angebracht und ein Motor 28 ist auf dem Reinigerkopf 22 angebracht, um den Bürstenstab 26 mithilfe eines Antriebsriemens (nicht gezeigt) anzutreiben, der sich zwischen einer Welle des Motors 28 und dem Bürstenstab 26 erstreckt. Der Reinigerkopf 22 ist auf dem Chassis 12 in einer derartigen Weise angebracht, dass der Reinigerkopf 22 in der Lage ist, auf der Oberfläche zu schweben, die gereinigt werden soll. Dies wird in dieser Ausfuhrungsform dadurch erreicht, dass der Reinigerkopf 22 schwenkbar mit einem Arm (nicht gezeigt) verbunden ist, der wiederum schwenkbar mit der Unterseite des Chassis 12 verbunden ist. Die doppelte Ausbildung der Verbindung zwischen dem Reinigerkopf 22 und dem Chassis 12 erlaubt dem Reinigerkopf, sich in einer vertikalen Richtung in Bezug auf das Chassis 12 frei zu bewegen. Dies versetzt den Reinigerkopf in die Lage, über kleine Hindernisse, wie Bücher, Magazine, Teppichkanten etc. zu klettern. Hindernisse von bis zu 25 mm Höhe können in dieser Weise überquert werden. Eine flexible Verbindung 30 (siehe 7) befindet sich zwischen einem hinteren Abschnitt des Reinigerkopfs 22 und einem Einlassanschluss 32 (siehe auch 7), der in dem Chassis 12 angeordnet ist. Die flexible Verbindung 30 besteht aus einer Rollabdichtung, wobei ein Ende davon in einer abgedichteten Weise an dem stromaufwärts liegenden Mund des Einlassanschlusses 32 angebracht ist und wobei das andere Ende davon in einer abgedichteten Weise an dem Reinigerkopf 22 angebracht ist. Wenn sich der Reinigerkopf 22 in Bezug auf das Chassis 12 nach oben bewegt, wird die Rollabdichtung 30 deformiert oder wird zerknittert, um die Aufwärtsbewegung des Reinigerkopfs 22 aufzunehmen. Wenn sich der Reinigerkopf 22 in Bezug auf das Chassis 12 nach unten bewegt, entfaltet sich die Rollabdichtung 30 oder erstreckt sich in eine ausgefahrene Position, um die Abwärtsbewegung aufzunehmen.
Um den Reinigerkopf 22 zu unterstützen, um sich vertikal nach oben zu bewegen, wenn ein Hindernis angetroffen wird, sind nach vorne vorstehende Rampen 36 an der vorderen Kante des Reinigerkopfs 22 vorgesehen. Für den Fall, dass ein Hindernis angetroffen wird, wird das Hindernis am Anfang an den Rampen 36 anliegen und die Neigung der Rampen wird dann den Reinigerkopf 22 über das betreffende Hindernis heben, um so zu vermeiden, dass der Reiniger 10 an dem Hindernis festläuft. Der Reinigerkopf 22 ist in einer abgesenkten Position in 6 und in einer angehobenen Position in 4 gezeigt. Das Laufrad 16 umfasst ebenfalls einen Rampenabschnitt 17, der eine zusätzliche Unterstützung bereitstellt, wenn der Reiniger 10 ein Hindernis antrifft und er über dieses klettern muss. In dieser Weise läuft das Laufrad 16 nicht an dem Hindernis fest, nachdem der Reinigerkopf 22 darüber geklettert ist.
Wie am besten aus den 2 und 5 ersichtlich, ist der Reinigerkopf 22 auf dem Chassis 12 asymmetrisch angebracht, so dass eine Seite des Reinigerkopfs 22 über den allgemeinen Umfang des Chassis 12 vorsteht. Dies erlaubt dem Reiniger 10 bis zu dem Rand eines Raums auf der Seite des Reinigers 10, auf der der Reinigerkopf 22 vorsteht, zu reinigen.
Das Chassis 12 trägt eine Vielzahl von Sensoren 40, die dafür ausgelegt und angeordnet sind, um Hindernisse in dem Pfad des Reinigers 10 und dessen Nähe z. B. zu einer Wand oder einer anderen Begrenzung wie einem Möbelstück, zu erfassen. Die Sensoren 40 umfassen mehrere Ultraschallsensoren und mehrere Infrarotsensoren. Das Feld, das in den 1 und 4 dargestellt ist, soll nicht als begrenzend angesehen werden und die Anordnung der Sensoren bildet nicht einen Teil der vorliegenden Erfindung. Es reicht aus, zu sagen, dass der Reinigerkopf 10 eine ausreichende Anzahl von Sensoren und Detektoren 40 trägt, um dem Reiniger 10 zu ermöglichen, sich selbst in einem vordefinierten Gebiet herum zu führen oder um dieses herum geführt zu werden, so dass das besagte Gebiet gereinigt werden kann. Eine Steuersoftware, die Navigationssteuerungen und Lenkeinrichtungen umfasst, ist in einem Gehäuse 42 untergebracht, das unter einem Steuerfeld 44 oder an einer anderen Stelle innerhalb des Reinigers 10 angeordnet ist. Batteriepackungen 46 sind auf dem Chassis 12 im Verhältnis zu den Antriebsrädern 14 innerhalb vorgesehen, um an den Motoren zum Antreiben der Räder 14 und an der Steuersoftware Energie bereitzustellen. Die Batteriepackungen 46 sind entfernbar, um zu ermöglichen, dass sie an ein Batterieladegerät (nicht gezeigt) transferiert werden.
Der Staubsauger 10 umfasst auch eine Motor- und Gebläseeinheit 50, die auf dem Chassis 12 gestützt wird, um schmutzige Luft in den Staubsauger 10 über die Ansaugöffnung 24 in dem Reinigerkopf 22 einzuziehen. Das Chassis 12 umfasst auch eine Zyklon-artige Trennvorrichtung 52 zum Trennen von Schmutz und Staub aus der Luft, die in den Reiniger 10 hinein angesaugt wird. Die Merkmale der Zyklon artigen Trennvorrichtung 52 lassen sich am besten in den 6 und 7 sehen. Die Zyklon-artige Trennvorrichtung 52 umfasst einen äußeren Zyklon 54 und einen inneren Zyklon 56, der konzentrisch dazu angeordnet ist, wobei beide Zyklone 54, 56 koaxiale Achsen aufweisen, die horizontal liegen. Der äußere Zyklon 54 umfasst einen Eintrittsabschnitt 58, der direkt mit dem Einlassanschluss 32 in Verbindung steht, wie in 7 gezeigt. Der Einlassanschluss 32 ist so angeordnet, dass er tangential zu dem Eintrittsabschnitt 58 ist, der zylindrisch ist und eine Endwand 60 aufweist, die allgemein spiralförmig ist. Der Eintrittsabschnitt 58 öffnet sich direkt in einen zylindrischen Behälter 62 hinein, der eine äußere Wand 64 aufweist, deren Durchmesser der gleiche wie derjenige des Eintrittsabschnitts 58 ist. Der zylindrische Behälter 62 ist aus einem transparenten Plastikmaterial gebildet, um einem Benutzer zu ermöglichen, den Innenraum des äußeren Zyklons 54 zu sehen. Das Ende des Behälters 62 entfernt von dem Eintrittsabschnitt 58 ist Kegelstumpf-förmig in der Gestalt und verschlossen. Ein Lokalisierungsring 66 ist integral mit dem Ende des Behälters in einem Abstand von der äußeren Wand 64 davon gebildet und ein Schmutzring 68 ist ebenfalls integral mit dem Ende des Behälters 62 innerhalb des Lokalisierungsrings 66 gebildet. Auf der äußeren Oberfläche des Behälters 62 befinden sich zwei gegenüberliegende Greiferabschnitte 70, die dafür ausgelegt sind, um einen Benutzer zu unterstützen, um die Trennvorrichtung 52 von dem Chassis 12 für Entleerungszwecke zu entfernen. Insbesondere sind die Greiferabschnitte 70 integral mit dem transparenten Behälter 62 geformt und erstrecken sich nach oben und von der äußeren Wand 64 nach außen, um so ein Unterschnittprofil zu bilden, wie in 1 gezeigt.
Der innere Zyklon 56 ist durch einen teilweise zylindrischen, teilweise Kegelstumpf-förmigen Zyklonkörper 72 gebildet, der fest an der Endfläche des Eintrittsabschnitts 58 angebracht ist. Der Zyklonkörper 72 liegt entlang der longitudinalen Achse des transparenten Behälters 62 und erstreckt sich fast zu der Endfläche davon, so dass das distale Ende 72a des Zyklonkörpers 72 von dem Schmutzring 68 umgeben ist. Der Spalt zwischen der Konusöffnung an dem distalen Ende 72a des Zyklonkörpers 72 und der Endfläche des Behälters 62 ist vorzugsweise kleiner als 8 nun.
Eine Sammeleinheit 74 für feinen Staub ist in dem Behälter 62 angeordnet und wird von dem Lokalisierungsring 66 an einem Ende davon gestützt. Die Sammeleinheit 74 für feinen Staub wird an ihrem anderen Ende von dem Zyklonkörper 72 gestützt. Abdichtungen 76 sind zwischen der Sammeleinheit 74 für feinen Schmutz unter der jeweiligen Halterung an jedem Ende vorgesehen. Die Sammeleinheit 74 für feinen Staub weist einen ersten zylindrischen Abschnitt 74a auf, der dafür ausgelegt ist, um innerhalb des Lokalisierungsrings 66 aufgenommen zu werden, und einen zweiten zylindrischen Abschnitt 74b mit einem kleineren Durchmesser als der erste zylindrische Abschnitt 74a. Die zylindrischen Abschnitte 74a, 74b sind über einen Kegelstumpf-förmigen Abschnitt 74c verbunden, der integral damit geformt ist. Eine einzelne Finne oder Ablenkplatte 78 ist ebenfalls integral mit der Sammeleinheit 74 für feinen Staub geformt und erstreckt sich radial nach außen von dem zweiten zylindrischen Abschnitt 74b und von dem Kegelstumpfförmigen Abschnitt 74c. Die äußere Kante der Finne 78 ist zu dem ersten zylindrischen Abschnitt 74a ausgerichtet und die Kante der Finne 78 entfernt von dem ersten zylindrischen Abschnitt 74a ist im Wesentlichen parallel zu dem Kegelstumpf-förmigen Abschnitt 74c. Die Finne 78 erstreckt sich vertikal nach oben von der Sammeleinheit 74 für feinen Staub.
Eine Abdeckung 80 befindet sich zwischen den ersten und zweiten Zyklonen 54, 56. Die Abdeckung 80 weist eine zylindrische Form auf und wird an einem Ende von dem Eintrittsabschnitt 58 und an dem anderen Ende durch den Zyklonkörper 72 des inneren Zyklons 56 gestützt. Wie altbekannt ist, weist die Abdeckung 80 Perforationen 82 auf, die sich dadurch erstrecken, und eine Lippe 83, die von dem Ende der Abdeckung 80 entfernt von dem Eintrittsabschnitt 58 vorsteht. Ein Kanal 84 ist zwischen der Abdeckung 80 und der äußeren Oberfläche des Zyklonkörpers 72 gebildet, wobei dieser Kanal 84 mit einem Eintrittsanschluss in Verbindung steht, der zu dem Inneren des inneren Zyklons 56 führt, und zwar in einer Weise, die den ankommenden Luftfluss dazuzwingt einen verwirbelnden spiralförmigen Weg zu nehmen. Dies wird mithilfe eines tangentialen oder schneckenförmigen Eintritts in den inneren Zyklon hinein erreicht, wie sich der 7 entnehmen lässt. Ein Wirbelfinder (nicht gezeigt) ist zentral von dem größeren Ende des inneren Zyklons 56 angeordnet, um die Zyklon-artige Trennvorrichtung 52 herauszuführen, nachdem eine Trennung stattgefunden hat. Die austretende Luft wird vorbei an der Motor- und Gebläseeinheit 50 geführt, so dass der Motor gekühlt werden kann, bevor die Luft an die Atmosphäre ausgestoßen wird. Zusätzlich kann ein Post-Motor-Filter (nicht gezeigt) stromabwärts von der Motor- und Gebläseeinheit 50 vorgesehen werden, um weiter das Risiko von Emissionen in die Atmosphäre hinein von dem Staubsauger 10 zu minimieren.
Die gesamte Zyklon-artige Trennvorrichtung 52 ist von dem Chassis 12 lösbar, um ein Entleeren der äußeren und inneren Zyklone 54, 56 zu ermöglichen. Eine hakenförmige Sperre (nicht gezeigt) ist angrenzend zu dem Einlassanschluss 32 vorgesehen, wobei die Zyklon-artige Trennvorrichtung 52 mithilfe davon in einer Position gehalten wird, wenn der Reiniger 10 gerade verwendet wird. Wenn die hakenförmige Sperre freigegeben wird (durch manuelles Drücken einer Taste 34, die sich in dem Steuerfeld 44 befindet), kann die Zyklon-artige Trennvorrichtung 52 mithilfe der Greiferabschnitte 70 von dem Chassis 12 weggehoben werden. Der Behälter 62 kann dann von dem Eintrittsabschnitt 58 (der mit sich die Abdeckung 80 und den inneren Zyklonkörper 72 trägt) freigegeben werden, um die Entleerung davon zu erleichtern.
Eine elektronische Schaltungsanordnung zum Steuern eines Betriebs des Roboterstaubsaugers ist in einem unteren Abschnitt des Chassis 12 untergebracht (siehe Bereich 90, 6). Eine andere Schaltungsanordnung ist unterhalb eines Steuerfelds 44 angebracht. Die Schaltungsanordnung ist vor elektrostatischen Feldern, die von dem Zyklon erzeugt werden, durch Positionierung der Schaltungsanordnung zwischen Schichten aus einem elektrisch leitenden Material elektrisch abgeschirmt. Eine erste Schicht liegt unter dem Behälter 62. Die Schaltungsanordnung ist unterhalb der ersten Schicht angebracht und eine zweite Schicht liegt auf der Basis des Chassis, unterhalb der Schaltungsanordnung. Die Schichten sind elektrisch mit Masse verbunden.
Der Staubsauger 10, der voranstehend beschrieben wurde, arbeitet in der folgenden Weise. Damit der Reiniger 10 das zu reinigende Gebiet überquert, werden die Räder 14 von den Motoren 15 angetrieben, die wiederum von den Batterien 46 mit Energie versorgt werden. Die Bewegungsrichtung des Reinigers 10 wird durch die Steuersoftware bestimmt, die mit den Sensoren 40 kommuniziert, die dafür ausgelegt sind, um irgendwelche Hindernisse in dem Weg des Reinigers 10 zu erfassen, um so den Reiniger 10 in dem Gebiet herum, welches gereinigt werden soll, zu navigieren. Methodologien und Steuersysteme zum Navigieren eines Roboterstaubsaugers in einem Raum oder einem anderen Gebiet umher sind an anderer Stelle gut dokumentiert und bilden nicht einen Teil des erfindungsgemäßen Konzepts dieser Erfindung.
Irgendwelche der bekannten Methodologien oder Systeme können hier implementiert werden, um ein geeignetes Navigationssystem bereitzustellen.
Die Batterien 46 stellen auch Energie bereit, um die Motor- und Gebläseeinheit 50 zu betreiben, um Luft über die Ansaugöffnung 24 in den Reinigerkopf 22 hinein zu ziehen. Der Motor 28 wird ebenfalls von den Batterien 46 angesteuert, so dass der Bürstenstab 26 gedreht wird, um eine gute Aufnahme zu erreichen, insbesondere dann, wenn der Reiniger 10 verwendet werden soll, um einen Teppich zu reinigen. Die schmutzige Luft wird in den Reinigerkopf 22 hinein gezogen und über den teleskopischen Kanal 30 und den Einlassanschluss 32 an die Zyklon-artige Trennvorrichtung 52 geführt. Die schmutzige Luft tritt dann in den Eintrittsabschnitt 58 in einer tangentialen Weise ein und nimmt einen spiralförmigen Pfad mithilfe der Form der spiralförmigen Wand 60. Die Luft geht dann spiralförmig in das Innere der äußeren Wand 64 des Behälters 62 herunter, wobei während dieser Bewegung irgendwelche relativ großen Schmutz- und Staubpartikel aus dem Luftfluss abgetrennt werden. Die abgetrennten Schmutz- und Staubpartikel sammeln sich in dem Ende des Behälters 62 entfernt von dem Eintrittsabschnitt 58. Die Finne 78 wirkt einer ungleichmäßigen Ansammlung von Schmutz- und Staubpartikeln entgegen und trägt dazu bei, den Schmutz und Staub, der sich um das Ende des Behälters 62 herum sammelt, in einer relativ gleichmäßigen Weise zu verteilen.
Der Luftfluss, von dem Schmutz- und größere Staubpartikel getrennt worden sind, bewegt sich nach innen weg von der äußeren Wand 64 des Behälters 62 und geht entlang der äußeren Wand der Sammeleinheit 74 für feinen Staub in Richtung auf die Abdeckung 80 hin. Die Anwesenheit der Abdeckung 80 trägt auch dazu bei, zu verhindern, dass sich größere Partikel und Staub von dem äußeren Zyklon 54 in den inneren Zyklon 56 hinein bewegen, wie altbekannt ist. Die Luft, von der vergleichsweise große Teilchen und Schmutz abgetrennt worden ist, tritt dann durch die Abdeckung 80 und bewegt sich entlang des Kanals zwischen der Abdeckung 80 und der äußeren Oberfläche des inneren Zyklonkörpers 72, bis sie den Einlassanschluss 86 zu dem inneren Zyklon 56 erreicht. Die Luft tritt dann in den inneren Zyklon 56 in einer spiralförmigen Weise ein und folgt einem spiralförmigen Weg, um die innere Oberfläche des Zyklonkörpers 72 herum. Wegen der Kegelstumpf-förmigen Form des Zyklonkörpers 72 nimmt die Geschwindigkeit des Lufrflusses (der Luftströmung) auf sehr hohe Werte zu, bei denen der feine Schmutz und der Staub, der noch in dem Luftfluss eingebunden ist, davon getrennt wird. Der feine Schmutz und der Staub, die in dem inneren Zyklon 56 abgetrennt werden, wird in der Sammeleinheit 74 für feinen Staub außerhalb des Staubrings 68 gesammelt. Der Staubring 68 wirkt einem erneuten Einschluss des abgetrennten Schmutzes und des abgetrennten Staubs zurück in die Luftströmung hinein entgegen.
Wenn der feine Schmutz und Staub aus der Luftströmung abgetrennt worden sind, tritt die gereinigte Luft von der Zyklon-artigen Trennvorrichtung über den Wirbel-Finder (nicht gezeigt) aus. Die Luft wird über oder um die Motor- und Gebläseeinheit 50 herum geführt, um den Motor zu kühlen, bevor sie in die Atmosphäre abgegeben wird.
Die Bereitstellung einer Zyklon-artigen Trennvorrichtung auf einem Roboterstaubsauger vermeidet die Notwendigkeit, Filter des Beutel-Typs zu verwenden, um den Schmutz oder den Staub aus der Luftströmung herauszutrennen. Dies wiederum vermeidet die unvermeidbare Verstopfung von Filtern des Beutel-Typs, was zu einer Verringerung in der Aufnahmefähigkeit (und deshalb zu einer verringerten Effizienz bei der Reinigung) führen kann. Die hier beschriebene Erfindung betrifft nicht die spezifischen Einrichtungen, mit denen der Reiniger über eine zu reinigende Oberfläche vorangetrieben wird, und auch nicht die spezifischen Einrichtungen, mit denen der Reiniger in einen Kontakt mit Hindernissen oder Verstecken tritt. In der Tat könnte der Reiniger über einen Netzstrom unter Verwendung eines Kabels, wenn erforderlich, mit Energie versorgt werden, obwohl bevorzugt wird, dass der Reiniger in einer kabellosen Weise betrieben wird. Die Art und die Anordnung der Sensoren, die voranstehend beschrieben wurden, ist auch unerheblich und kann durch äquivalente Anordnungen ersetzt werden, die einem Leser mit durchschnittlichen Fähigkeiten ersichtlich sind. Es sei darauf hingewiesen, dass die Einrichtungen, mit denen die Batterien, die eine Energie an dem Reiniger bereitstellen, geladen werden, ebenfalls für die Erfindung ohne Bedeutung sind, genauso wie die Anordnung, mit der sie an dem Reiniger angebracht und von diesem losgelöst werden. Das Gleiche gilt für die exakte Konstruktion und Konfiguration des Reinigerkopfs und die Vorgehensweise, mit der er an dem Chassis angebracht ist. All diese Merkmale werden als für das zentrale Konzept einer Bereitstellung eines roboterartigen und autonomen Staubsaugers mit einer Zyklon-artigen Trenneinrichtung in der voranstehend beschriebenen Weise als nicht-wesentlich angesehen.

Claims

Staubsauger mit einem Chassis (12), Stützrädern (14), die auf dem Chassis (12) angebracht sind, einer Antriebseinrichtung, die mit den Stützrädern (12) zum Antreiben der Stützräder (12) verbunden ist, einem Steuermechanismus zum Steuern der Antriebseinrichtung, um so den Staubsauger über eine zu reinigende Oberfläche zu führen, einem Reinigerkopf (12) mit einem Schmutzlufteinlass (24), der auf die zu reinigende Oberfläche gerichtet ist, und einer Trennvorrichtung (52), die von dem Chassis (12) gestützt wird und mit dem Reinigerkopf (22) zum Trennen von Schmutz und Staub von einem Luftfluss, der in den Staubsauger über den Luftschmutzeinlass (24) eintritt, zu trennen, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (42) wenigstens einen Zyklon (54, 56) umfasst.
Staubsauger nach Anspruch 1, wobei die Trennvorrichtung (52) auf dem Chassis (12) mit der longitudinalen Achse der Trennvorrichtung in einer wesentlichen horizontalen Position liegend gestützt wird.
Staubsauger nach Anspruch 2, wobei der Einlass (32) zu der Trennvorrichtung (52) direkt über einem Auslass des Reinigerkopfs (22) angeordnet ist.
Staubsauger nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trennvorrichtung (52) zwei Zyklone (54, 56) umfasst, die in Reihe angeordnet sind.
Staubsauger nach Anspruch 4, wobei der stromaufwärts liegende Zyklon (54) dafür ausgelegt ist, um Schmutz- und Staubpartikel mit einer vergleichsweise großen Größe aus dem Luftfluss zu entfernen und der stromabwärts gelegene Zyklon (56) dafür ausgelegt ist, um Schmutz- und Staubpartikel von vergleichsweise kleiner Größe aus dem Luftfluss zu entfernen.
Staubsauger nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Zyklone (54, 56) konzentrisch angeordnet sind.
Staubsauger nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der stromabwärts angeordnete Zyklon (56) innerhalb des stromaufwärts angeordneten Zyklons (54) angeordnet ist.
Staubsauger nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der stromaufwärts angeordnete Zyklon (54) von einer allgemein zylindrischen Form ist.
Staubsauger nach irgendeinem der Ansprüche 4 bis 8, wobei der stromabwärts angeordnete Zyklon (56) eine kegelstumpf-förmige Form aufweist.
Staubsauger nach irgendeinem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Trennvorrichtung (52) einen einzelnen Zyklon umfasst, der eine kegelstumpf-förmige Form aufweist.
Staubsauger nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Trennvorrichtung (52) einen bewegbaren Behälter (62) oder eine Sammelkammer umfasst, in dem/der bei der Verwendung Schmutz und Staub gesammelt wird.
Staubsauger nach Anspruch 11, wobei der entfernbare Behälter (62) oder die Sammelkammer transparent oder durchsichtig ist.
Staubsauger nach Anspruch 11 oder 12, wobei der entfernbare Behälter (62) einen externen Teil des Reinigers bildet.
Staubsauger nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Reinigerkopf (22) mit dem Chassis in einer Weise verbunden ist, die dem Reinigerkopf (22) erlaubt, auf der zu reinigenden Oberfläche zu schweben.
Staubsauger nach Anspruch 14, wobei der Reinigerkopf (22) mit dem Chassis mit Hilfe eines Arms verbunden ist, der mit dem Chassis an einem ersten Ende schwenkbar verbunden und mit dem Reinigerkopf an einem zweiten Ende schwenkbar verbunden ist.
Staubsauger nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine Energiepackung von dem Chassis getragen wird und mit der Antriebseinrichtung und dem Steuermechanismus verbunden ist.
Staubsauger nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Steuermechanismus von elektrostatischen Feldern, die von dem Zyklon erzeugt werden, elektrisch abgeschirmt ist.