DE69912811T2

DE69912811T2 - Zyklon für staubsauger

Info

Publication number: DE69912811T2
Application number: DE69912811T
Authority: DE
Inventors: John Thomas Watford WILKINS
Original assignee: MITEVAK Ltd
Current assignee: Mitevak Ltd
Priority date: 1998-09-04
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2004-09-23
Anticipated expiration: 2019-09-07
Also published as: US20010050001A1; WO2000013566A1; EP1109481B1; GB2341124A; GB2341124B; US6494929B2; GB9819373D0; EP1109481A1; DE69912811D1; ATE253861T1

Description

Diese Erfindung betrifft im allgemeinen Zyklone und insbesondere, aber nicht ausschließlich, Zyklone in Aufsauggeräten, die Luft ansaugen, die mit Schmutz behaftete Flüssigkeit befördert.
Derartige Aufsauggeräte werden im U.S. Patent 3262146 und in den Patenten GB-A-1448434, GB-A-1497709 und GB-B-2154431 aus Großbritannien beschrieben. In Aufsauggeräten dieses Typs ist ein nach oben offener Behälter für mit Schmutz behaftete Flüssigkeit (z. B. Wasser) in einem Gehäuse vorhanden, dessen Inneres beim Betrieb einen verringerten Druck aufweist. Das Volumenverhältnis von Luft zu Flüssigkeit im Eintritt in das Gehäuse kann typischerweise annähernd 30 Teile Luft zu einem Teil Flüssigkeit sein. Die Flüssigkeit liegt daher in der Form von kleinen Tröpfchen vor, die im Luftstrom zerstreut sind und durch die Bewegung und die Turbulenz der Luft im Schwebezustand sind.
Ein Problem bei Aufsauggeräten dieses Typs ist, daß feine Tröpfchen in der Luft im Schwebezustand bleiben, während sie sich durch die Maschine bewegt. Obgleich die meisten von ihnen auf Flächen abgelagert werden und in den Sammelbehälter fallen, bleibt ein bedeutender Anteil weiter im Schwebezustand im Luftstrom und tritt über das Sauggebläse aus. Die verunreinigten Flüssigkeitströpfchen verdampfen dann, wobei ein feiner Staub zurückbleibt, der möglicherweise mit Allergenen und Krankheitserregern verunreinigt ist, die in der Luft im Schwebezustand sind. Die aufgeschlämmte Flüssigkeit kann eventuell den Mechanismus oder elektrische Teile des Aufsauggerätes beschädigen. Sie kann ebenfalls die Lebensdauer irgendwelcher verwendeten Austrittsfilter verkürzen. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, daß der in der ankommenden Luft mitgerissene Schmutz nicht durch die Flüssigkeitströpfchen eingefangen wird.
Das Dokument US-A-4622132 offenbart einen Zyklon und ein Zyklonaufsauggerät nach den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche 1, 2.
Die vorliegende Erfindung stellt einen Zyklon bereit, bei dem sich Flüssigkeit, die von einem ankommenden Luftstrom befördert wird, ansammelt und zirkuliert, während sie wiederholt mit dem ankommenden Strom in Berührung kommt.
Insbesondere stellt die Erfindung einen Zyklon bereit, in dem feste und flüssige Teilchen, die von einem ankommenden Luftstrom befördert werden, vom Luftstrom getrennt werden, wobei der Zyklon aufweist: eine krummlinige periphere Wand; eine obere Wand, die sich nach innen vom gesamten Umfang der pheripheren Wand aus erstreckt; und eine untere Wand, die sich im wesentlichen horizontal nach innen vom gesamten Umfang der peripheren Wand aus erstreckt, wobei mindestens eine von oberer und unterer Wand eine Austrittsöffnung aufweist, die von der pheripheren Wand beabstandet ist, wobei die pheriphere Wand eine Eintrittsöffnung für den ankommenden Luftstrom aufweist, der die festen und flüssigen Teilchen befördert, wobei die Eintrittsöffnung den ankommenden Strom im wesentlichen tangential zur peripheren Wand lenkt, so daß die festen und flüssigen Teilchen, die vom ankommenden Strom befördert werden, auf der pheripheren Wand ablagert werden, sich auf der im wesentlichen horizontalen unteren Wand ansammeln und als ein Körper aus der mit festen Teilchen behafteten Flüssigkeit zirkulieren, während er wiederholt mit dem ankommenden Strom in Berührung kommt, wobei eine überschüssige mit festen Teilchen behaftete Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung austritt.
Beim Aufsauggerät zur Anwendung gebracht, liefert die Erfindung ein Aufsauggerät, das aufweist: Gehäuse, dessen Inneres beim Betrieb einen reduzierten Druck aufweist; einen nach oben offenen Flüssigkeitsbehälter im Gehäuse; und einen Zyklon über dem Behälter im Gehäuse, wobei der Zyklon aufweist: eine krummlinige periphere Wand; eine obere Wand, die sieh nach innen vom gesamten Umfang der pheripheren Wand aus erstreckt; und eine untere Wand, die sich im wesentlichen horizontal nach innen vom gesamten Umfang der peripheren Wand aus erstreckt, und die eine Austrittsöffnung aufweist, die von der peripheren Wand beabstandet ist und mit dem Behälter in Verbindung steht, und wobei die pheriphere Wand eine Eintrittsöffnung für den ankommenden Luftstrom aufweist, der den Schmutz und die Flüssigkeit befördert, wobei die Eintrittsöffnung mit dem Äußeren des Gehäuses in Verbindung steht und den ankommenden Strom im wesentlichen tangential zur peripheren Wand lenkt, so daß die Flüssigkeit, die vom ankommenden Strom befördert wird, auf der pheripheren Wand abgelagert wird, sich auf der im wesentlichen horizontalen unteren Wand im Zyklon ansammelt und als ein Körper aus der mit Schmutz behafteten Flüssigkeit zirkuliert, während er wiederholt mit dem ankommenden Strom in Berührung kommt, wobei eine überschüssige mit Schmutz behaftete Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung zum Behälter austritt.
Schmutz (wie beispielsweise Staub, Fusseln, Erde, Milben und anderes Kehrgut), der vom ankommenden Luftstrom befördert wird, wird durch den zirkulierenden Körper aus der mit Schmutz behafteten Flüssigkeit im Zyklon eingefangen.
Bevorzugte und optionale charakteristische Merkmale werden in den Patentansprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird weiter als Beispiel mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:
1 eine Draufsicht im Schnitt von einem Deckelabschnitt eines Aufsauggerätes mit einem Zyklon in Übereinstimmung mit der Erfindung;
2 eine Seitenansicht im Schnitt vom Deckelabschnitt;
3 eine Draufsicht des Hauptkörpers des Aufsauggerätes, an dem der Deckelabschnitt angebracht werden soll; und
4 eine Draufsicht einer Austrittsöffnung in einer alternativen Ausführung des Zyklons.
Das Aufsauggerät, das veranschaulicht wird, weist einen abnehmbaren Deckelabschnitt (1 und 2) und einen Hauptkörper 2 auf, der in der Draufsicht (3) im allgemeinen oval ist. Der Körper 2 weist eine Gehäusebasis 3, die einen entfernbaren Behälter oder Eimer 4 mit einem Griff 6 aufnimmt, und eine elektrische Einheit 7 auf, die an der Gehäusebasis 3 befestigt ist, und die ein motorgetriebenes Sauggebläse (nicht gezeigt) und eine Pumpe für sauberes Wasser (nicht gezeigt) aufnimmt. Die Pumpe treibt sauberes Wasser (oder eine andere Reinigungsflüssigkeit) aus einem Vorratsbehälter 7 in der Gehäusebasis 3 zu einer oder mehreren Spritzdüsen, die mit einem Reinigungsgerät verbunden sind, das ein Saugrohr enthält. Der Vorratsbehälter 7 weist ein kleineres Volumen auf als der Eimer 4. Der Sauggebläseeintritt steht mit einem Raum 8 im Inneren der Gehäusebasis 3 aber außerhalb des Eimers 4 in Verbindung. Das Innere des Deckelabschnittes 1 steht mit dem Raum 8 in Verbindung, der einen. verringerten Druck aufweist, wenn das Sauggebläse in Betrieb ist.
Der Deckelabschnitt 1 weist eine Kuppel 9 aus durchsichtigem Kunststoffmaterial mit einem integrierten Griff 11 auf. Die Kuppel 9 weist einen Rand 12 auf, der unter einer Halterung 13 an der Gehäusebasis 3 in Eingriff kommt, und der das obere Ende des Raumes 8 und des Eimers 4 umgibt. Lösbare Klemmen (nicht gezeigt) an den Stellen 14a–c wirken mit Befestigungspunkten 16a-c am Rand 12 zusammen. Der Deckelabschnitt 1 weist eine integrierte horizontale Trennwand 17 (mit einer mittleren Öffnung 17a) auf, die das obere Ende des Eimers 4 bedeckt und einen Zyklon 18 trägt.
Der Zyklon 18 weist eine aufrechtstehende periphere Wand 19 auf, die krummlinig ist, die sich als eine Spirale mit abnehmenden Radius über etwas mehr als 360° von einer äußeren Position 19a zu einem inneren Rand 19b erstreckt. Ein Eintrittsabschnitt 21 ist zusammenhängend mit der peripheren Wand 19 verbunden. Die Oberseite des Zyklons 18 weist eine horizontale Wand 22 auf, die sich zusammenhängend nach innen von der peripheren Wand 19 erstreckt und eine optionale Luftaustrittsöffnung 22a aufweist. Der Zyklon 18 weist ebenfalls eine untere Wand 23 auf, die sich zusammenhängend horizontal nach innen von der peripheren Wand 19 erstreckt und einen Austritt 23a mit einem herabhängenden Falz 23b definiert.
Der Eintrittsabschnitt 21 des Zyklons 18 weist ein Eintrittsfitting 24 für das Aufnehmen des Endes des vorangehend erwähnten Saugrohres des Reinigungswerkzeuges (nicht gezeigt) auf. Das Eintrittsfitting 24 weist eine Eintrittsöffnung 26 für die Luft auf, die mit Schmutz behaftete Wassertröpfchen befördert. Ein Rückschlagklappenventil 27 wird durch den ankommenden Luftstrom in eine Position abgelenkt, die in 1 in einer Strichpunktlinie gezeigt wird. Der Luftstrom (mit den mitgerissenen Tröpfchen von schmutzigem Wasser und möglicherweise ebenfalls nicht benetzten Schmutzteilchen), der tangential in den Zyklon 18 eintritt, wird durch die krummlinige periphere Wand 19 abgelenkt, was bewirkt, daß Wassertröpfchen auf der peripheren Wand abgelagert werden. Der Luftstrom strömt längs der krummlinigen Wand 19 und zirkuliert im Zyklon 18, so daß sich das mitgerissene Wasser zentrifugal abscheidet. Infolge des verringerten Druckes in der Kuppel 9 und in der Gehäusebasis 3 verläßt die Luft (im wesentlichen von Wassertröpfchen und Partikeln befreit) den Zyklon 18 durch die obere Öffnung 22a und die untere Austrittsöffnung 23a und gelangt zum Raum 8 und von dort zum Sauggebläse, ohne daß der Inhalt des Eimers 4 im wesentlichen verwirbelt wird.
Das mit Schmutz behaftete Wasser, das sich aus dem Luftstrom im Zyklon 18 abscheidet, sammelt sich im peripheren Kanal, der durch die periphere Wand 19 und die obere und untere Wand 22, 23 definiert wird, aus dem die überschüssige mit Schmutz behaftete Flüssigkeit durch de untere Austrittsöffnung 23a nach unten in den Eimer 4 strömt. Der Zyklon erhöht daher örtlich das Verhältnis von Flüssigkeit zu Luft im ankommenden Strom. Das sichert, daß feine Tröpfchen im Flüssigkeitsstrom aufgenommen werden und nicht durch das Sauggebläse gelangen. Die im Zyklon angesammelte Flüssigkeit wird mehrmals hintereinander verwendet. Das wird durch die Benutzung eines Zyklons in der Form eines Kanals bewirkt, der die Tröpfchen mittels der Zentrifugalkraft festhält, um eine wesentliche Menge an sich drehender Flüssigkeit zu bilden. Der ankommende Luftstrom wird mit der angesammelten Flüssigkeit innig gemischt, die in der Form eines Vorhanges vorhanden ist, während sie vom Rand 19b zurück zur Wand 19 kreuzt. Dieser Effekt eliminiert vollständig feine Tröpfchen aus dem Luftstrom, so daß keine Übertragung zum Sauggebläse erfolgt und ein vollständiges Entfernen des Staubes innerhalb des Zyklons bewirkt wird. Das örtliche Volumenverhältnis von Flüssigkeit zu Luft wird an der Überkreuzungsstelle von einem Teil in 30 bis zu nahezu gleichen Volumen erhöht.
Der periphere Kanal wird sich zu füllen beginnen, wenn das Aufsauggerät eingeschaltet wird, und zu diesem Zeitpunkt werden die Tröpfchen wie in einem normalen Zyklon festgehalten, aber das Entfernen des Schmutzes aus der Luft wird sich verbessern, während sich der Kanal füllt. Wenn er voll ist, wird Wasser mit der gleichen langsamen Geschwindigkeit austreten, mit der es eintritt, aber in der Form von großen Tröpfchen, die in den Sammeleimer 4 fallen. Sobald der Zyklon voll ist, kann die Geschwindigkeit, mit der Wasser in den Lufteintritt eingespritzt wird, auf möglicherweise Null reduziert werden, während ein vollständiges Entfernen des gerade trockenen Materials beibehalten wird. Das wird eine wesentliche Erhöhung der Laufzeit zwischen den Nachfüllvorgängen von Reinigungsflüssigkeit gestatten.
Um die Funktion des Zyklons 18 aufrechtzuerhalten, wenn der Lufteintritt abgedichtet ist, kann es erforderlich sein, ein federbelastetes Ventil an das Eintrittsfitting anzubringen, was gestattet, daß Luft mit hohem Vakuum eintritt. Das Rückschlagventil 27 funktioniert bei niedrigem Vakuum, und sein Zweck ist, ein Überlaufen zu verhindern, wenn die Maschine axial geneigt wird.
Verschiedene Abwandlungen können innerhalb des Bereiches der Erfindung vorgenommen werden. Beispielsweise kann die Querschnittsform des peripheren Kanals variiert werden. Die Krümmung der spiralförmigen Wand 19 kann variiert werden, und sie kann sich allmählich oder schrittweise ändern. Das Rückschlagventil 27 kann weggelassen werden. Der Deckelabschnitt 1 kann gelenkig an der Gehäusebasis 3 angebracht werden. Die Form des Deckelabschnittes 1 kann variiert und der Griff 11 kann weggelassen werden. Der Eimer 4 könnte durch einen stationären Behälter ersetzt werden, aus dem das mit Schmutz behaftete Wasser durch Pumpen oder Kippen des Körpers 2 nach oben entfernt werden könnte.
Wie in 4 gezeigt wird, kann die Austrittsöffnung 23a mit einer Vielzahl von nach innen gerichteten Vorsprüngen oder Flügeln 23c (in diesem Beispiel vier abstandsgleiche Flügel) gebildet werden, die verhindern, daß die wirbelnde Austrittsluft bewirkt, daß die Wasseroberfläche unterhalb des Zyklons in Tröpfchen aufgespaltet wird. Die radiale Länge der Flügel 23c kann längs der axialen Richtung der Austrittsöffnung variieren.
Obgleich der Zyklon vorangehend mit Bezugnahme auf seine Verwendung in einem Aufsauggerät beschrieben wurde, wird erkannt werden, daß der Zyklon in einer anderen Anlage und Installationen eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann er in einer Betriebsanlage eingesetzt werden, wo bei einem Mischvorgang eine Erhöhung des Verhältnisses von Flüssigkeit zu Festmaterial erforderlich ist und das Material in einem Luftstrom befördert wird.

Claims

Zyklon, in dem feste und flüssige Teilchen, die von einem ankommenden Luftstrom befördert werden, vom Luftstrom getrennt werden, wobei der Zyklon aufweist: eine krummlinige periphere Wand; eine obere Wand, die sich nach innen vom gesamten Umfang der pheripheren Wand aus erstreckt; und eine untere Wand, die sich im wesentlichen horizontal nach innen vom gesamten Umfang der peripheren Wand aus erstreckt, wobei mindestens eine von oberer und unterer Wand eine Austrittsöffnung aufweist, die von der pheripheren Wand beabstandet ist, wobei die pheriphere Wand eine Eintrittsöffnung für den ankommenden Luftstrom aufweist, der die festen und flüssigen Teilchen befördert, wobei die Eintrittsöffnung den ankommenden Strom im wesentlichen tangential zur peripheren Wand lenkt, so daß die festen und flüssigen Teilchen, die vom ankommenden Strom befördert werden, auf der pheripheren Wand ablagert, dadurch gekennzeichnet, daß sich die festen und flüssigen Teilchen auf der im wesentlichen horizontalen unteren Wand ansammeln und als ein Körper aus der mit festen Teilchen behafteten Flüssigkeit zirkulieren, während er wiederholt mit dem ankommenden Strom in Berührung kommt, wobei eine überschüssige mit festen Teilchen behaftete Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung austritt.
Aufsauggerät, das aufweist: ein Gehäuse, dessen Inneres beim Betrieb einen reduzierten Druck aufweist; einen nach oben offenen Flüssigkeitsbehälter im Gehäuse; und einen Zyklon über dem Behälter im Gehäuse, wobei der Zyklon aufweist: eine krummlinige periphere Wand; eine obere Wand, die sich nach innen vom gesamten Umfang der pheripheren Wand aus erstreckt; und eine untere Wand, die sich im wesentlichen horizontal nach innen vom gesamten Umfang der peripheren Wand aus erstreckt, und die eine Austrittsöffnung aufweist, die von der peripheren Wand beabstandet ist und mit dem Behälter in Verbindung steht, und wobei die pheriphere Wand eine Eintrittsöffnung für den ankommenden Luftstrom aufweist, der den Schmutz und die Flüssigkeit befördert, wobei die Eintrittsöffnung mit dem Äußeren des Gehäuses in Verbindung steht und den ankommenden Strom im wesentlichen tangential zur peripheren Wand lenkt, so daß die Flüssigkeit, die vom ankommenden Strom befördert wird, auf der pheripheren Wand ablagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Flüssigkeit auf der im wesentlichen horizontalen unteren Wand im Zyklon ansammelt und als ein Körper aus der mit Schmutz behafteten Flüssigkeit zirkuliert, während er wiederholt mit dem ankommenden Strom in Berührung kommt, wobei eine überschüssige mit Schmutz behaftete Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung zum Behälter austritt.
Aufsauggerät nach Anspruch 2, bei dem die krummlinige periphere Wand eine Krümmung aufweist, die in der Richtung stromabwärts größer wird.
Aufsauggerät nach Anspruch 3, bei dem sich die krummlinige Wand über mehr als 360° erstreckt.
Aufsauggerät nach Anspruch 2, bei dem eine obere Luftaustrittsöffnung in der oberen Wand vorhanden ist.
Aufsauggerät nach Anspruch 2, bei dem die Eintrittsöffnung mit einem Rückschlageinlaßventil oder einem Klappenventil versehen ist.
Aufsauggerät nach Anspruch 2, bei dem das Gehäuse einen Basisabschnitt, der den Behälter enthält, und einen abnehmbaren Deckelabschnitt aufweist, der den Zyklon enthält.
Aufsauggerät nach Anspruch 7, bei dem der Deckelabschnitt eine horizontale Trennwand umfaßt, die den Zyklon trägt.
Aufsauggerät nach Anspruch 2, das außerdem einen Vorratsbehälter für eine Reinigungsflüssigkeit aufweist.
Aufsauggerät nach Anspruch 9, bei dem der Vorratsbehälter ein kleineres Volumen als der Behälter aufweist.