EP0768834B1 - Saugdüse, verfahren zum betrieb und verwendung der düse - Google Patents

Saugdüse, verfahren zum betrieb und verwendung der düse Download PDF

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EP0768834B1
EP0768834B1 EP95922396A EP95922396A EP0768834B1 EP 0768834 B1 EP0768834 B1 EP 0768834B1 EP 95922396 A EP95922396 A EP 95922396A EP 95922396 A EP95922396 A EP 95922396A EP 0768834 B1 EP0768834 B1 EP 0768834B1
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suction
nozzle
flow
opening
pressure
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Sandor Palffy
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Dr H Frauenknecht GmbH
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Festo SE and Co KG
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/02—Nozzles

Definitions

  • the present invention relates to a suction nozzle according to the preamble of claims 1 and 3.
  • Known nozzles usually work more or less orthogonally to a surface and tend if they are not on the surface are led, for gluing, i.e. the suction opening sucks gets stuck on the surface to be worked and prevented the removal of the particles and / or the fluid.
  • a vacuum cleaner nozzle according to the preamble of claim 1 is known from FR -A- 779498.
  • This nozzle has a relative wide base area, which is traversed by grooves is that of the periphery of the nozzle body, guided linearly what tangentially flow into the bore of the suction pipe a circular flow in the pipe causes.
  • This vacuum cleaner nozzle requires good ground contact in the Area of the intake manifold; if this is not available, so there is no circular flow.
  • the necessary long grooves are energetically very unfavorable and impair the suction effect of the nozzle.
  • this nozzle is said to be only slight in its operation Make noise and not clog the suction opening tend.
  • the nozzle should also be one for heat exchanger, chimney and Form material separator applications for favorable flow.
  • the advantage of the invention can be seen in the fact that The embodiment described creates a vortex in the suction nozzle, being in the suction opening and below this one Shear force is formed, which is to be removed solid particles and / or fluid peels off and in motion puts.
  • the nozzle expediently has a tubular shape; she could but, if structural dimensions require it, also as a duct be executed.
  • the concentric collar mentioned in claim 2 allows the Favorable suction effect to extend beyond the suction opening.
  • independent claim 3 is particularly advantageous; it could be used in practice due to its small dimensions for cleaning devices of almost any kind, as well as in particular use for street sweepers etc. That in addition pressure nozzle part provided to the suction nozzle tube acts from the edge areas with the resulting shear force to the central Suction opening and supports vortex formation.
  • the tear-off edge listed in claim 4 is used for support the separation of the interface flow in the work area the nozzle.
  • the method according to claim 5 brings about in a simple manner also one of the receptacles of the medium inside the suction nozzle tube serving opposite, spiral vortex formation.
  • the pressure ratios can be achieved overlay the desired shear effect in the work area and adjust.
  • the setting of the ratios can be done empirically Changing the geometric relationships or by a corresponding one Splitting the partial flows can be achieved.
  • the development according to claim 7 uses the known Coanda effect for targeted flow control.
  • Fig. 1 is a vertical sectional view of a suction nozzle tube designated 1; the suction direction 2 is with a vertical arrow indicated.
  • the suction nozzle tube 1 is below provided with an outwardly curved tab 3 and on top connected to a suction line SL.
  • the area around the suction opening 6 of the suction nozzle tube 1 has a concentric Collar 5 on. The resulting flows are with straight or curved arrows 12 drawn.
  • FIG. 3 the tabs 4, which act analogously to FIGS. 1 and 2, are bent towards the inside of the pipe.
  • the tangential to the suction direction 2 flow 12 acting through the opening 7 also results in a circular flow and is through a corresponding one labeled circular arrow.
  • FIGS. 5 and 6 again shows externally curved tabs 3, only these are compared to FIG. 1 and 2 flat and thus form larger openings 7.
  • FIGS. 1 to 5 While in the exemplary embodiments FIGS. 1 to 5 only one or four lobes 3 and 4 are designated, show the Representations Fig. 7 to 10 each eight inwards or towards rags curved on the outside.
  • Vortex flow arises are in a box with rectangular base two nozzles 12a are provided, in which an air flow led through pressure nozzle parts 8 starts.
  • the working area of the suction opening 6 is simultaneously with the eddy current in the suction nozzle flow 1 and with the shear force resulting from the separate nozzles 12a Currents burdened, so possibly on a pad adhering particles or gases detached from high density and, since already in motion, with a very low suction power required can be removed.
  • the size of the flow area 6 '' and its angle of attack ⁇ can be adjusted to those in the suction opening Adjust the pressure and swirl ratios easily, as the a Coanda effect resulting from this configuration enables optimal beam steering.
  • the beam serves, in a manner known per se, a tear-off edge K.
  • suction nozzle tube 1 as the suction nozzle part 9 with the unbent Surfaces 6 '' formed in one piece.
  • the nozzle can also be rotationally symmetrical be designed; this will have the same effect with a achieved single nozzle 12a.
  • the gases extracted from the surface M to be processed or the solids contained in the flow are in the suction direction 2 by connecting lines with connected known filters and / or separators 13 and / or Capacitors, catalysts, etc. removed in a targeted manner.
  • a bypass 14 can emerge from these devices Can be recirculated, for example by a Connection to the pressure nozzle parts 8.
  • a suitable compressor 15, for example a one or multi-stage axial or radial fan allows over its inlets and outlets a very energy-saving operation the nozzle with optimal effect.

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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Saugdüse gemäss dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3.
Bekannte Düsen arbeiten meist mehr oder weniger orthogonal zu einer Fläche und neigen, falls sie nicht auf der Fläche geführt sind, zum Ankleben, d.h. die Absaugöffnung saugt sich auf der zu bearbeitenden Fläche fest und verhindert den Abtransport der Teilchen und/oder des Strömungsmittels.
Gleichzeitig erfordern derartige Düsen relativ grosse Energien, da sie auf der Fläche haftende Teilchen und/oder Strömungen, entgegen der Schwerkraft und/oder der Oberflächenhaftung abheben müssen.
Eine Staubsaugerdüse gemäss dem Oberbegriff des Anspruch 1 ist bekannt aus FR -A- 779498. Diese Düse weist eine relativ breite Basisfläche auf, welche durch Nuten durchzogen ist, die von der Peripherie des Düsenkörpers, linear geführt tangential in der Bohrung des Saugrohres münden, was eine zirkulare Strömung im Rohr bewirkt.
Diese Staubsaugerdüse erfordert einen guten Bodenkontakt im Bereich des Saugrohres; ist dieser nicht vorhanden, so stellt sich keine zirkulare Strömung ein. Die notwendigen langen Nuten sind energetisch sehr ungünstig und beeinträchtigen die Saugwirkung der Düse.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Düse zu schaffen, welche die Nachteile des Stands der Technik nicht aufweist, weniger Energie zur Aufnahme der Teilchen und/oder Strömungsmittel benötigt und deren Abtransport ohne überhöhte Strömungsgeschwindigkeiten gewährleistet.
Insbesondere soll diese Düse in ihrem Betrieb nur geringen Lärm verursachen und nicht zum Verstopfen der Absaugöffnung neigen.
Die Düse soll ausserdem eine für Wärmetauscher-, Kamin- und Stoffseparator- Anwendungen günstige Strömung ausbilden.
Die vorstehend genannte Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 3 gelöst.
Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch die beschriebene Ausführungsform ein Wirbel in der Saugdüse entsteht, wobei in der Saugöffnung und unterhalb dieser eine Scherkraft gebildet wird, welche die abzutransportierenden festen Teilchen und/oder Strömungsmittel ablöst und in Bewegung setzt.
Ebenso sind die von der Düse erzeugten axparallelen Längswirbel günstig zur Verbesserung des Wärmeübergangs in Wärmetauschern, Kaminen, Heizanlagen etc. Sie eliminieren die bei jeder Flüssigkeitsströmung auftretende Eintrittskavitation.
Zweckmässigerweise hat die Düse eine Rohrform; sie könnte aber, wenn bauliche Abmessungen dies erfordern, auch als Kanal ausgeführt sein.
Der in Anspruch 2 erwähnte konzentrische Kragen erlaubt die günstige Absaugwirkung, über die Absaugöffnung hinaus, auszudehnen.
Die Ausgestaltung nach dem unabhängigen Anspruch 3 ist besonders vorteilhaft; sie liesse sich in praxi aufgrund ihrer geringen Abmessungen für Reinigungsgeräte nahezu beliebiger Art, sowie insbesondere für Strassenkehrmaschinen etc. einsetzen. Das zusätzlich zum Saugdüsenrohr vorgesehene Druck-Düsenteil wirkt von den Randbereichen mit der resultierenden Scherkraft zur zentralen Absaugöffnung und unterstützt die Wirbelbildung.
Die in Anspruch 4 aufgeführte Abrisskante dient der Unterstützung der Ablösung der Grenzflächenströmung im Arbeitsbereich der Düse.
Das Verfahren nach Anspruch 5 bewirkt in einfacher Weise auch innerhalb des Saugdüsenrohrs eine der Aufnahme des Mediums dienende gegenläufige, spiralförmige Wirbelbildung.
Gemäss Anspruch 6 lassen sich die Druckverhältnisse zur Erzielung der im Arbeitsbereich gewünschten Scherwirkung überlagern und einstellen.
Das Einstellen der Verhältnisse kann dabei empirisch durch Verändern der geometrischen Verhältnisse bzw. durch ein entsprechendes Aufteilen der Teilströmungen erreicht werden.
Die Weiterbildung nach Anspruch 7 nutzt den an sich bekannten Coanda-Effekt zur gezielten Strömungslenkung.
Die in den Ansprüchen 8 und 9 aufgezeigten Verwendungen nutzen die mit der Düse erzielte axparallele Wirbelbildung aus und erlauben damit die Behebung von zum Teil notorisch bekannten Problemen.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Zeichnungen näher erläutert. Gleiche Teile sind mit denselben Bezugszeichen versehen. Die zum Verständnis der Erfindung nicht notwendigen Bestandteile wurden zur Erhöhung der Übersichtlichkeit weggelassen.
Es zeigen:
Fig. 1
Eine axiale Schnittdarstellung durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Düse mit einem nach aussen gebogenen Lappen und mit einem Kragen,
Fig. 2
den Schnitt B--B aus der Fig. 1,
Fig. 3
eine andere Ausführungsform der Düse, in Ansicht mit vier nach innen gebogenen Lappen,
Fig. 4
die Draufsicht auf die Lösung gemäss Fig. 3,
Fig. 5
eine beispielsweise Ausführungsform einer Düse mit vier nach aussen gebogenen Lappen in Ansicht,
Fig. 6
die Draufsicht auf die Lösung gemäss Fig. 5,
Fig. 7
eine weitere Ausführungsform der Düse mit acht nach innen gebogenen Lappen in Ansicht,
Fig. 8
die Lösung gemäss Fig. 7 in Draufsicht,
Fig. 9
mit acht nach aussen gebogenen Lappen in Ansicht,
Fig. 10
die Draufsicht auf die Lösung gemäss Fig. 9,
Fig. 11
bei der zusätzlich zu dem Saugdüsenrohr auch ein Druck-Düsenteil mittels zwei Düsen verwendet wird,
Fig. 12
eine Teilansicht einer zu Fig. 11 analogen Anordnung in einer schematischen Draufsicht, wobei seitliche Lappen zur Erzeugung einer tangentialen, zentralen Strömung eingezeichnet sind und
Fig. 13,
eine Variante zu Fig. 12 mit zwei Doppelwirbeln.
In Fig. 1 ist in einer Vertikal-Schnittdarstellung ein Saugdüsenrohr mit 1 bezeichnet; die Saugrichtung 2 ist mit einem vertikalen Pfeil angedeutet. Das Saugdüsenrohr 1 ist unten mit einem nach aussen gebogenen Lappen 3 versehen und oben an eine Saugleitung SL angeschlossen. Die Umgebung der Absaugöffnung 6 des Saugdüsenrohrs 1 weist einen konzentrischen Kragen 5 auf. Die resultierenden Strömungen sind mit geraden oder gebogenen Pfeilen 12 gezeichnet.
In der Draufsicht Fig. 2, welche dem Schnitt B--B aus Fig. 1 entspricht, ist zusätzlich zu den vorgängig beschriebenen Teilen die durch eine Biegung des Lappen 3 entstandene Öffnung 7 im Rohr 1 ersichtlich.
In den anschliessenden Figuren 3 bis 10 sind Varianten des Gegenstandes Fig. 1 und 2 dargestellt, wobei in sämtlichen Figuren gleiche Funktionsteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
In Fig. 3 sind die analog zu Fig. 1 und 2 wirkenden Lappen 4 zum Rohrinneren gebogen. Die tangential zur Saugrichtung 2 durch die Öffnung 7 wirkende Strömung 12 resultiert ebenfalls in einer zirkularen Strömung und ist durch einen entsprechenden kreisförmigen Pfeil bezeichnet.
Aus Fig.4 ist, von oben betrachtet, die Bogenform der Lappen 4 ersichtlich, sowie die davon resultierende zirkulare Strömung im Uhrzeigersinn.
Die Ausführungsform gemäss Fig. 5 und 6 zeigt wiederum nach aussen gebogene Lappen 3, nur sind diese gegenüber Fig. 1 und 2 eben und bilden somit grössere Öffnungen 7.
Während in den Ausführungsbeispielen Fig. 1 bis 5 lediglich ein bzw. vier Lappen 3 bzw. 4 bezeichnet sind, zeigen die Darstellungen Fig. 7 bis 10 je acht nach innen bzw. nach aussen gebogene Lappen.
Selbstverständlich beeinflussen die Anzahl Lappen 3 bzw. 4 sowie die resultierenden Öffnungen 7 die tangentiale Strömung und somit die Wirbelbildung im Saugrohr 1.
Es ist offensichtlich, dass ein erfindungsgemässes Saugrohr 1 für jedes strömungsfähige Medium geeignet und daher an beliebige Saugvorrichtungen anschliessbar ist. Ein besonderer Vorteil ist darin zu sehen, dass die vertikale Saugöffnung praktisch nicht verstopfen kann, da durch die Wirbelbildung - spiralförmig in Saugrichtung wirkend - sich auch feste Teilchen voneinander lösen, wobei der Saugeffekt wirkungsvoll aufrechterhalten bleibt. Das gleiche kann beobachtet werden, wenn das Saugrohr plan auf einer ebenen Fläche aufliegt; es kann ohne extreme Kraftanwendung von der Unterlage abgehoben und/oder auf der Unterlage verschoben werden.
In Fig. 11 ist eine insbesondere für die Reinigung von Gehwegen, Strassen und Plätzen geeignete Variante einer Düse dargestellt:
Zusätzlich zum Saugdüsenrohr 1 in dem eine bereits beschriebene Wirbelströmung entsteht, sind in einem Kasten mit rechteckiger Grundfläche zwei Düsen 12a vorgesehen, in welchen eine durch Druck-Düsenteile 8 geführte Luftströmung einsetzt. Der Arbeitsbereich der Absaugöffnung 6 wird gleichzeitig mit dem Wirbelstrom im Saugdüsenstrom 1 und mit der Scherkraft der aus den getrennten Düsen 12a resultierenden Strömungen belastet, so dass eventuell auf einer Unterlage festhaftende Teilchen bzw. Gase von hoher Dichte abgelöst und, da bereits in Bewegung befindlich, mit einer sehr geringen erforderlicher Saugleistung abtransportiert werden.
Die Grösse der angeströmten Fläche 6'' sowie deren Anstellwinkel α lassen sich auf die in der Absaugöffnung einzustellenden Druck und Wirbelverhältnisse leicht abstimmen, da der aus dieser Konfiguration resultierende Coanda-Effekt eine optimale Strahllenkung ermöglicht. Zur notwendigen Richtungsänderung des Strahls dient, in an sich bekannter Weise, eine Abrisskante K.
Aus wirtschaftlichen und strömungstechnischen Gründen ist das Saugdüsenrohr 1 als Saugdüsenteil 9 mit den ungebogenen Flächen 6'' einstückig ausgebildet.
In analoger Weise kann die Düse auch rotationssymetrisch ausgestaltet sein; dadurch wird die gleiche Wirkung mit einer einzigen Düse 12a erzielt.
Die von der zubearbeitenden Fläche M abgesaugten Gase bzw. die in der Strömung enthaltenen Festkörper werden in Saugrichtung 2 durch Anschlussleitungen mit damit verbundenen, an sich bekannten Filtern und/oder Abscheidern 13 und/oder Kondensatoren, Katalysatoren etc. gezielt entfernt. Durch einen Bypass 14 kann die aus diesen Geräten austretende Strömung rezirkuliert werden, beispielsweise durch einen Anschluss an die Druck-Düsenteile 8.
Ein geeigneter Verdichter 15, beispielsweise ein ein- oder mehrstufiger Axial- oder Radial- Ventilator erlaubt über seine Ein- und Auslasse einen sehr energiesparenden Betrieb der Düse bei optimaler Wirkung.
Fig. 12 und 13 zeigen in Draufsicht Möglichkeiten der Ausbildung der zirkularen Wirbelströmung W bzw. von Doppelwirbeln W' in der Düse. Die eintretende Strömung, charakterisiert durch gerade Pfeile, trägt wiederum die Bezeichnung 12.
Es ist hier offensichtlich, dass die Kombination der zwei Prinzipien: Scherkraft infolge der Düsen und Scherkraft infolge der Wirbelströmung sehr vorteilhaft zusammenwirken.
Diese Variante ist u.a. zum Einbau in bereits existierende mobile Strassenkehrmaschinen gedacht und weist neben dem Vorteil eines geringen Energiebedarfs insbesondere eine sehr geringe Staub- und Lärmentwicklung auf; der verwendete Ventilator 15 kann in einem nahezu geschlossenen Luft-Kreislauf arbeiten und lässt sich raumsparend in die Fahrzeuge einbauen und akustisch optimal verdämmen.
Die Umweltbelastung durch aufgewirbelten Staub und durch aus den Filtern durchtretenden Feinstaub ist aufgrund der nur geringen erforderlichen Saugleistung gegenüber dem Bekannten minimal.
Versuche haben gezeigt, dass sich die erfindungsgemässe Düse universell einsetzen lässt, besonders gute Ergebnisse wurden beim Absaugen von Schwemmsand in Kühlwassereinläufen von Kraftwerken erzielt. Der zweckmässige Einsatz der Düse zum Reinigen von Gehwegen, Strassen und Plätzen ist ebenfalls erwiesen.

Claims (9)

  1. Saugdüse zur gezielten Aufnahme von festen Teilchen und/oder Strömungsmitteln, wobei an deren Saugdüsenrohr (1) auf einer Endseite eine Saugleitung anschließbar ist und dessen zweite Endseite als Absaugöffnung ausgebildet ist, wobei im Saugdüsenrohr (1), im Bereich seiner Absaugöffnung (6), wenigstens eine seitliche Öffnung (7) für eine sich in tangentialer Richtung zur Saugströmung (2) erstreckende weitere Strömung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die seitliche Öffnung (7) durch einen oder mehrere, aus dem Saugdüsenrohr (1), nach aussen oder innen gebogene Lappen (3) gebildet ist.
  2. Saugdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugdüsenrohr (1) um seine Absaugöffnung (6) mit einem konzentrischen Kragen (5) versehen ist.
  3. Saugdüse zur gezielten Aufnahme von festen Teilchen und/oder Strömungsmittel mit einem Sangdüsenrohr (1), wobei an deren Saugdüsenrohr (1) auf einer Endseite eine Saugleitung anschließbar ist und dessen zweite Endseite als Absaugöffnung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Saugdüsenrohr (1) in kastenförmig angeordnete äussere Führungswände (11) erstreckt wobei gegenüber der Absaugöffnung (6) eine Öffnung (6') in der gegenüberliegenden äusseren Führungswand (11) zur Ableitung der Saugströmung vorgesehen ist, dass im Bereich der Absaugöffnung (6) mehrere Lappen (4) aus der äusseren Führungswand (11) gebogen sind, dass in das innere der kastenförmig angeordneten äusseren Führungswände (11) zusätzlich zum Saugdüsenrohr (1) ein Druck-Düsenteil (8) führt, dass sich dieses Druck-Düsenteil (8) in zwei gegenüberliegende, sich in den Arbeitsbereich der Absaugöffnung (6) erstreckende getrennte Düsen (12a) teilt.
  4. Saugdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Saugdüsenrohr (1) in seiner Absaugöffnung (6) mit einer Abrisskante (K) versehen ist.
  5. Verfahren zum Betrieb der Düse nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Saugströmung (2) im Saugdüsenrohr (1) durch gegenläufige Biegung der Lappen (3, 4) tangentiale Teilströmungen mit gegenläufig rotierenden Bewegungskomponenten der Wirbelbewegung in Saugrichtung (2) erzeugt werden.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zur Wirbelströmung, durch im Druck-Düsenteil (8) in zwei getrennte Düsen (12a) gepresste Strömungen (12'), eine Scherkraft im Arbeitsbereich der Absaugöffnung (6) mit der Wirbelströmungskomponente überlagert wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsbereich des Druck-Düsenteils (8) ein flächiger Körper (6'') angeströmt wird, welcher die Druckströmung (12') tangential in die Saugströmung leitet und die Wirbelbildung aktiviert.
  8. Verwendung der Düse nach den Ansprüchen 1 bis 4 zur Verbesserung des Wärmeübergangs in Wärmetauschern und des Zugs in Kaminen.
  9. Verwendung der Düse nach den Ansprüchen 1 bis 4 zur Elimination der Kavitation in Rohrbündel, Stoffseparatoren und Wärmetauschern.
EP95922396A 1994-07-05 1995-07-04 Saugdüse, verfahren zum betrieb und verwendung der düse Expired - Lifetime EP0768834B1 (de)

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CH216594 1994-07-05
CH216594 1994-07-05
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PCT/CH1995/000153 WO1996001071A1 (de) 1994-07-05 1995-07-04 Saugdüse, verfahren zum betrieb und verwendung der düse

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0768834A1 EP0768834A1 (de) 1997-04-23
EP0768834B1 true EP0768834B1 (de) 1999-12-29

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EP (1) EP0768834B1 (de)
JP (1) JPH10502275A (de)
AT (1) ATE188105T1 (de)
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