DE7624847U1

DE7624847U1 - Batteriegetriebener staubsauger

Info

Publication number: DE7624847U1
Application number: DE7624847U
Authority: DE
Original assignee: Black and Decker Manufacturing Co
Current assignee: Black and Decker Corp
Priority date: 1975-08-25
Filing date: 1976-08-07
Publication date: 1976-11-18
Also published as: FR2321868A1; JPS5226767A; FR2321868B1; MX143569A; US4011624A; AU1576476A; CA1072270A

Description

t % «ι «*7

• · I I \

• t · I "-—'

UEXKÜLL & STOLBERu PATENTANWÄLTE

2 HAMBURG 52

BESELERSTRASSE 4 DR. J.-D. FRHR. von UEXKÜLL

DR. ULRICH ORAF STOLBBRO DIPL.-INO. JÜRGEN «UCHANTKB

The Black & Decker (Prio: 25. August 1975

Manufacturing Company _{us 6Q7 63?} _ ₁₃₂₃₃₎

Towson, Maryland 21204 / V.St.A.

Hamburg, den 6. August 1976

Batterj/iegetriebener Staubsauger

Die Erfindung bezieht sich auf einen batteriegetriebenen Staubsauger mit einem Griff, einem Elektromotor, einem von diesem angetriebenen Gebläse und einem Schalter sur wahlweisen elektrischen Verbindung von Motor und Batterie.

Batteriegetriebene Staubsauger dieser Art sind häufig so aufgebaut, daß sie über eine Leitung an die Zigarettenanzünderbuchse eines Kraftfahrzeuges angeschlossen werden können, um auf diese Weise den Elektromotor anzutreiben. Diese bekannten Staubsauger erbrachten jedoch im allgemeinen ebensowenig eine ausreichende Saugleistung wie bekannte batteriegetriebene Staubsauger, in die die Batterien eingebaut waren und die insbesondere eine verhältnismäßig niedrige Saugzeit pro Batterieladung aufwiesen.

Demgegenüber betrifft die Erfindung einen batteriegetriebenen Staubsauger der eingangs erwähnten Art, der sich

«II «II

dadurch auszeichnet, daß ein im wesentlichen zylindrischer Staubaufnahmebehälter vorgesehen ist, der an einem Ende einen Einlaß und am anderen Ende das Gebläse in Form eines Zentrifugalgebläses aufweist, und daß das Zentrifugalgebläse von einem ringförmigen Diffusor umgeben ist, der den Staubaufnahmebehälter trägt und am Griff befestigt ist.

Durch diesen Aufbau des Staubsaugers und insbesondere des Staubaufnahmebehälters wird erreicht, daß keine Verengungen des Strömungsquerschnittes vorhanden sind, die zu Energieverlusten führen können, wodurch die Saugzeit pro Batterieladung erhöht wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung endet der Einlaß innerhalb des Staubaufnahmebehälters ? und der Quer— schnittsbereich des Staubaufnahmebehälters am Einlaßende 1st wesentlich größer als der Querschnittsbereich des Einlasses. Dadurch ergibt sich am Ende des Einlasses eine schlagartige Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft und der von ihr mitgerissenen Schmutzteilchen, so daß diese unmittelbar an dieser Stelle aus der Strömung herausgelangen und nicht bis zum Ende des Staubaufnahmebehälters und in den Filterbeutel mitgeführt werden, der dadurch wesentlich weniger belastet wird und somit länger luftdurchlässig bleibt.

7624147 mit»

Der erfindungsgemäße batteriegetriebene Staubsauger kann beispielsweise mit einer aus Batterie und Schalter bestehenden Einheit lösbar verbunden werden, wie sie in dem älteren deutschen Gebrauchsmuster 7 521 237 beschrieben ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen erfindungsgemäßen batteriegetriebenen Staubsauger.

Figur 2 zeigt in einer Seitenansicht und teilweise im Schnitt den Staubsauger aus Figur 1.

Figur 3 zeigt in perspektivischer Darstellung die gemäß Figuren 1 und 2 auf den Staubsauger aufgesteckte Aufsatzdüse.

Figur 4 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 4-4 aus Figur 2.

Figur 5 zeigt einen Schnitt entlang der Linie 5-5 aus Figur 2.

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte, batteriegetriebene Staubsauger 10 hat eine mit Griff ausgestattete Batterieein

heit 12 und eine Saugereinheit 14. Die Batterieeinheit kann entsprechend derjenigen aufgebaut sein, wie sie im deutschen Gebrauchsmuster 7 521 237 beschrieben ist, und sie enthält im allgemeinen eine Anzahl Batteriezellen sowie einen vom Auslöseelement 16 betätigbaren Schalter. Es ist jedoch auch möglich, die Batterieeinheit lediglich als Griff zu benutzen und einen Schalter vorzusehen, mit dem die Zufuhr von Energie über eine Leitung geregelt werden kann, die mit einer anderen Spannungsquelle, etwa einer Autobatterie, verbunden wird.

Die Batterieeinheit ist über eine komplementäre Anordnung von Rippen 18 oder auf andere in dem obigen Gebrauchsmuster beschriebene Weise lösbar mit dem hinteren Ende der Saugereinheit 14 verbunden. Ferner weist die Batterieeinheit elekcrisclie ixuiiecus. Le siui. Vcil>jLiiuuii«j i'ülL clcii Koritüktön 20 dcir Saugereinheit 14 auf. Die Batteriespannung kann über einen Auslöseschalter 16, der von einer Feder in seine Aus- oder seine Ein-Stellung gedrückt wird, kurzzeitig an die Kontakte 20 gelegt werden, während der Umschalter 22 der Saugereinheit 14 dazu dienen kann, den Elektromotor längere Zeit an die Batterie anzuschließen. In jedem dieser Betriebszustände wird dem in der Saugereinheit enthaltenen Elektromotor 26 über Leitungen 24 elektrische Antriebsenergie zugeführt. Der Motor ist über eine Welle 28 mit einem Gebläse

verbunden, das im Betrieb Luft durch den Einlaßbereich 32 eines umschließenden Staubaufnahmebehälters 34 einsaugt.

7624847 18.1176

Der Luftstrom gelangt durch einen porösen Filterbeutel 36, und gereinigte Luft tritt durch das Gebläse und den Diffusor 38 aus. Damit der Schmutz im Staubaufnahmebehälter 34 zurückgehalten wird, ist benachbart zum Einlaß ein aus einer kleinen, flexiblen Kautschukklappe bestehendes Ventil 40 vorgesehen.

Die vorteilhaften Wirkungen der Erfindung beruhen im wesentlichen auf der Erkenntnis, daß ein optimales Reinigungsverhalten einer mit begrenzter Energiemenge angetriebenen Einheit entscheidend von dem Aufbau des Lufteinlasses abhängt. Daher hat der Staubaufnahmebehälter 34 eine Einlaßöffnung in Form eines sich nach vorn erstreckenden zylindrischen Bereiches 42 und eines sich in den Staubaufnahmebehälter 34 erstreckenden^zylindrischen hinteren Bereiches 44, wobei diese Bereiche vorzugsweise einstückig mit dem Staubaufnahmebehälter ausgebildet sind. Ein wesentliches Merkmal dieser zylindrischen Bereiche oder Elemente 42 und 44 ist darin zu sehen, daß ihr Innendurchmesser oder zumindest ihr innerer Querschnittsbereich vom vorderen Ende des Elementes 42 (rechts in Figur 2) zum hinteren Ende des Elementes 44 (links in Figur 2) im wesentlichen konstant ist. Dadurch wird ein Strömungsweg für die Schmutz transportierende Luft gebildet, in welchem die Strömungsgeschwindigkeit der Luft und der Schmutzteilchen im wesentlichen konstant ist.

B /IO

Der erfindungsgemäße Einlaßbereich 32 kann außerdem eine Aufsatzdüse 46 enthalten, die einen hinteren Verbindungsbereich 48 und einen vorderen Aufsaugbereich 50 aufweist. Der Innendurchmesser 52 des Verbindungsbereichs 48 1st so bemessen, daß der Verbindungsbereich stramm über die Außenfläche des Elementes 42 paßt, so daß die Aufsatzdüse fest, aber lösbar auf dem Element 42 befestigt werden kann. Der Aufsaugbereich 50 erweitert sich nach vorn und bildet einen breiten, flachen Einlaß 54, der für viele Anwendungszwecke günstig ist.

Im Inneren der Aufsatzdüse 46 ist eine Schulter 52 vorgesehen, die bei aufgesetzter Düse am vorderen Ende des Elementes 42 anliegt. Wie bereits vorstehend erwähnt, ist es wichtig, daß der Querschnittsbereich der Elemente 42 und

ι 44 im wesentlichen gleichförmig und vorzugsweise konstant ist. Entsprechend ist der Querschnittsbereich des Innenraums der Düse 46 von der Schulter 42 nach vorn zur Einlaßöffnung 54 im wesentlichen konstant und gleich demjenigen der Elemente 42 und 44.

Figuren 4 und 5 zeigen einen derartigen Aufbau, wobei in Figur 4 ein Querschnitt durch das hintere Element 44 in Richtung nach vorn und in Figur 5 eine Ansicht der Aufsatzdüse im wesentlichen von vorn zeigt. Die interessierenden Bereiche sind in diesen Darstellungen durch die Innenwand des Zylinders 42 in Figur 4 und den Einlaßbereich

■ ι · * a ·

I I I

der Aufsatzdüse in einer Ebene senkrecht zur Luftströmung durch den Einlaß umgeben. Diese Ebene liegt zwischen den Vorderkanten der oberen und unteren Fläche des Einlaßbereiches, da die Einlaßöffnung 54 nicht senkrecht zur Luftströmung angeordnet ist. Der die Luftströmung beeinträchtigende Bereich an dieser Stelle ist jedoch derjenige, der in einer Ebene normal zum Strömungsweg liegt.

Entlang dieser Bereiche, d.h. von der Ebene normal zum Strömungsweg an der Einlaßöffnung 54 durch die Aufsatzdüse zur Schulter 56 und durch die zylindrischen Elemente 42 und 44 des Staubaufnahmebehälters 34 ist der Querschnitt des Strömungsweges im wesentlichen konstant, worunter verstanden wird, daß die Abweichungen über seine gesamte Länge nicht mehr als 10 % betragen.

Durch diesen Aufbau soll sichergestellt werden, daß die im Luftstrom mitgerissenen Staub- oder Schmutzteilchen in den Staubaufnahmebehälter transportiert werden, ohne in der Auffangdüse aus dem Luftstrom herauszufallen, und es soll außerdem sichergestellt werden, daß der Luftstrom ohne Änderung seiner Strömungsgeschwindigkeit durch die Düse hindurchtritt. Wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms in der Düse ändert, werden erhebliche Energiemengen ohne jeden Nutzen verbraucht. Verringert sich beispielsweise die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms an einer Stelle zwischen der Einlaßöffnung der Düse

7624847 18.1176

und dem Staubaufnahmebehälter auf eine Geschwindigkeit, bei der immer noch die Schmutzteilchen mitgerissen werden, so wurde unnötig Energie verbraucht, um den Luftstrom und die Teilchen zunächst auf eine höhere, nicht erforderliche Anfangsgeschwindigkeit zu beschleunigen. Wenn andererseits die Anfangsgeschwindigkeit an der Einlaßöffnung der Düse ausreichend hoch ist, um Schmutzteilchen aufzunehmen und in die Düse zu bewegen, dann ist keine weitere Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit mehr erforderlich. Zusätzlich zu den vorstehenden Überlegungen berücksichtigt die Erfindung, daß eine Änderung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft innerhalb der Düse bereits einen unnötigen Energieverlust darstellt.

Ein weiteres wesentliches Merkmal ist in der plötzlichen Änderung von einem vorgegebenen begrenzten Querschnittsbereich der Einlaßanordnung zum großen Querschnittsbereich des Staubaufnahmebehälters zu sehen. Durch diese plötzliche Durchmesseränderung des zur Verfügung stehenden Strömungsweges für die Luft ergibt sich eine entsprechend plötzliche Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit der Luft und der mitgerissenen Staubteilchen. Dadurch fällt ein wesentlicher Teil der Teilchen direkt an dieser Stelle aus dem Luftstrom und wird nicht bis zum Filterbeutel 36 transportiert, was zur Folge hat, daß dor erfindungsgemäße Staubsauger für eine längere Zeitspanne sehr wirksam arbeitet, bevor der Filterbeutel verstopft.

7624847 18.11.76

'•I ^;' A1

In einem speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung enthielt die Batterieeinheit 12 vier Nickel-Kadmium-Batteriezellen, und mit der Motor-Gebläse-Kombination konnte eine Nenn-Strömungsgeschwindigkeit der Luft mit Filterbeutel von etwa 1189 m/min, erzeugt werden. Unter Berücksichtigung möglicher Änderungen der Ablagerungen am Filterbeutel und der Batteriespannung zwischen Volladung und Entladung konnte diese Strömungsgeschwindigkeit zwischen 762 m/min, und 1372 m/min, schwanken. Während offensichtlich bei einem Betriebszustand mit nahezu entladener Batterie und nahezu vollständig gefülltem Filterbeutel kein optimales Betriebsverhalten zu erreichen ist, hat sich ein Strömungsgeschwindigkeitsbereich von 914 m/min, bis 1524 m/min, als zu-n Staubsaugen geeignet erwiesen. Der in Zusammenhang mit diesem Ausführungsbeispiel verwendete Düsenquerschnitt betrug 7,1 cm'', und dieser Querschnitt war innerhalb einer Grenze von 10 % über die Düse und das Innere der zylindrischen Elemente konstant. Dadurch ergab sich ein Luftstrom von 566 l/min bis 991 l/min oder bei sauberem Filterbeutel und Batterien mit Nennladung ein Luftstrom von etwa 821 l/min. / Infolge des vorstehend beschriebenen Aufbaus erhielt man ein gutes Reinigungsverhalten über eine sehr lange Zeitspanne .

Der Staubaufnahmeberhälter 34 ist an einer Halterung 60 befestigt, die radial nach innen gerichtete Rippen 62 enthält, an denen der Motor beispielsweise mittels Schrauben 64 be-

7624847 18.1176

· ίι

!■II

festigt ist. Die Rippen haben außerdem axial verlaufende Bereiche 66, auf denen der Filterbeutel 36 angebracht ist. Er kann mittels geeigneter Einrichtungen, etwa einem elastischen Band 68, festgelegt sein.

Der Luftstrom gelangt vom Einlaß durch das Ventil 40 und den Staubaufnahmebehälter 34 zum Filterbeutel 36. Nach dem Durchtritt durch diesen Filterbeutel strömt die reine Luft zwischen den Rippen 62 in das Gebläse 30 und dann durch den Diffusor 38 nach außen in die umgebende Luft. Der Diffusor erhöht die durch die Verwendung eines gegebenen Gebläses erzielte Druckdifferenz, wodurch die Wirksamkeit der Anordnung weiter verbessert wird. Durch den Einsatz eines Zentrifugalgebläses in einem radial angeordneten Dif fusor, der den Auslaß des Gebläses im wesentlichen vollständig umgxör, kann axe iiurt unmitteiDar xn die umgeoung austreten, ohne daß ein Rückstau entsteht, wie er häufig bei vorbekannten Staubsaugern auftritt. Durch diesen Aufbau ergibt sich eine die Wirksamkeit des Gebläses erhöhende Baueinheit aus Leistungsquelle sowie Schmutz aufnehmendem Staubaufnahmebehälter, Motor und Gebläse, welche über die Diffusorschaufeln zusammengehalten ist.

Wie vorstehend bereits erwähnt, wurden bekannte batteriegetriebene Staubsauger häufig mittels einer Autobatterie angetrieben. Obwohl diese bekannten Staubsauger nicht mit solchen vergleichbar waren, die an das übliche Netz ange-

7624547 nun

■i^!" U

- 11 -

schlossen wurden, erforderten diese batteriegetriebenen Staub sauger eine sehr große Menge Antriebsenergie und hatten eine sehr große Stromaufnähme. Wenn auch mit der Autobatterie eine sehr leistungsfähige Spannungsquelle zur Verfügung steht, hätten doch ctie meisten dieser vorbekannten batteriegetriebenen Staubsauger keine guten Saugeigenschaften. Die bekannten batteriegetriebenen Staubsauger mit eingebauter Batterie waren in ihrer Einsatzmöglichkeit durch die verhältnismäßig geringe Batteriekapazität beschränkt, und es war schwie rig, wenn nicht gar unmöglich, einen Staubsauger zu bauen, der über eine sinnvolle Zeitspanne ausreichendes Saugverhalten zeigte. Diese Nachteile werden mit dem erfindungsgemäßen Staubsauger vermieden, und es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung einer in den Staubsauger eingebauten Batterieeinheit Ergebnisse erzielt wurden, die denjenigen entsprachen, uie sich mit den besten mit der Autobatterie zu verbindenden Staubsaugern erzielen ließen und die weit besser waren als mit bekannten Staubsaugern mit eingebauter Batterie. Es ist jedoch selbstverständlich möglich, das Saugverhalten des erfindungsgemäßen Staubsaugers noch dadurch weiter zu verbessern, daß man ihn an eine Autobatterie anschließt.

Obwohl die Erfindung vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist es klar, daß sie nicht auf dieses beschränkt ist, sondern daß weitere Abwandlungen und Änderungen möglich sind, die alle unter die Erfindung fallen.

Claims

· t t I I I Schutzansprüche

1. Batteriegetriebener Staubsauger mit einem Griff, einem Elektromotor, einem von diesem angetriebenen Gebläse und einem Schalter zur wahlweisen Verbindung von Motor und Batterie, dadurch gekennzeichnet, daß ein im wesent lichen zylindrischer Staubaufnahmebehälter (34) vorgesehen ist, der an einem Ende einen Einlaß (32) und am anderen Ende das Gebläse in Form eines Zentrifugalgebläses (30) aufweist, und daß das Zentrifugalgebläse (30) von einem ringförmigen Diffusor (38) umgeben ist, der den Staubaufnahmebehälter (34) trägt und am Griff Π2) befestigt ist.

2. Staubsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß (32) innerhalb des Staubaufnahmebehälters (34) endet und daß der Querschnittsbereich des Staubaufnahmebehälters (34) am Ende des Einlasses (32) wesentlich größer ist als der Querschnittsbereich des Einlasses (32).

3. Staubsauger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsbereich des Einlasses (32) sowie einer gegebenenfalls aufgesetzten Düse (46) über die gesamte Länge mit einer Schwankung von maximal 10 % konstant ist.

7624847 18.11.76

4. Staubsauger nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnittsbereich des Staubaufnahmebehälters (34) am Ende des Einlasses (42) mindestens doppelt so groß ist wie der Querschnittsbereich des Einlasses (32) an dieser Stelle.

5. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (38) eine Vielzahl vom am Umfang verteilter, das Zentrifugalgebläse (30) umgebender Schaufeln aufweist.

6. Staubsauger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie im Griff (12) gehaltert ist.

7624847 18.1176