EP2153768B1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Füllgrades eines in einem Staubsauger angeordneten Sammelorgans - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Füllgrades eines in einem Staubsauger angeordneten Sammelorgans Download PDF

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EP2153768B1
EP2153768B1 EP20090010332 EP09010332A EP2153768B1 EP 2153768 B1 EP2153768 B1 EP 2153768B1 EP 20090010332 EP20090010332 EP 20090010332 EP 09010332 A EP09010332 A EP 09010332A EP 2153768 B1 EP2153768 B1 EP 2153768B1
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EP
European Patent Office
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vacuum cleaner
value
drive motor
evaluation electronics
actual value
Prior art date
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EP20090010332
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EP2153768A3 (de
Inventor
Stefan Tiekötter
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Miele und Cie KG
Original Assignee
Miele und Cie KG
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Publication date
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Publication of EP2153768A3 publication Critical patent/EP2153768A3/de
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    • A47L9/16—Arrangement or disposition of cyclones or other devices with centrifugal action
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    • A47L9/10—Filters; Dust separators; Dust removal; Automatic exchange of filters
    • A47L9/19—Means for monitoring filtering operation

Definitions

  • the present invention relates to a method for determining the degree of filling of a arranged in a vacuum cleaner with a drive motor Staubabscheide- and collecting organ.
  • the invention also relates to a vacuum cleaner with a drive motor, a Staubabscheide- and collecting element and a device for detecting the degree of filling of Staubabscheide- and collecting organ.
  • a vacuum cleaner which has a regulator which gives the user feedback that the dust collector is overfilled when the speed of the suction fan exceeds a threshold.
  • a method of generating a filter bag change signal is known. It is proposed here to evaluate, by means of a sensor associated with the fan cover of the suction fan, an electrical signal corresponding to the structure-borne noise of the suction fan in order to generate a signal for a full filter bag. Again, the flow resistance or filling levels of the dust collecting organs are difficult to isolate from each determined. Accordingly, it is the object of the present invention to provide a method and a device for improved detection of the degree of filling of a dust collecting member, can be determined by the filling degree in a simple manner with a comparatively high accuracy.
  • the object is achieved for a generic method by an evaluation during operation of the vacuum cleaner determines the absolute and / or relative speed of the drive motor as the actual value, compared with a reference value for the speed and derived from the comparison an indicator value for the degree of filling.
  • the object is achieved for a generic vacuum cleaner by the device for detecting the degree of filling of Staubabscheide- and collecting element has a transmitter, determined by a suitable software-controlled circuit, a current speed of the drive motor as a relative and / or absolute actual value, a reference value accessible, a difference and / or a quotient between the actual value and the reference value determinable and from the certain reference and / or the specific quotient, a value for the degree of filling of the fine dust filter can be derived.
  • the fine dust filter is a filter that is connected downstream of a first separator in the vacuum cleaner because it still allows particles of a certain size to pass downwards.
  • conventional dust bags or one or more stages of a cyclone separator can be considered as first separators.
  • the fine dust filter can also be designed to accommodate larger amounts of dust, for example, 200 g or more, see for example WO 2007/022959 A1 ,
  • a vacuum cleaner is an arrangement of a series connection of a plurality of flow resistances.
  • Variable resistances are the flow resistance of the floor nozzle moving floor nozzle and the floor covering itself, the flow resistance of the dust bag and the flow resistance of the exhaust filter. Since the flow resistance of the vacuum cleaner (without filter) and a possibly used cyclone essentially have a fixed character, it is advantageous to choose a time for the speed measurement, in which the influence of the variable resistances is minimized.
  • a measuring time for example, a time directly after turning on the vacuum cleaner or shortly before turning off the vacuum cleaner.
  • Other measuring times are also possible, in which case, if possible, a favorable time depending on other operating parameters should be selected to increase the measuring accuracy.
  • the absolute value can be taken as the actual value.
  • a suitable sensor for speed detection is advantageous. If an electronically commutated motor is used, the position of the rotor can be determined by a position sensor or mathematically from the course of the motor current. Then it is easy to determine the speed from the time change of the position of the rotor, so that in this type of engine no additional speed sensor is required.
  • a relative speed value can also be determined as the actual value and used to compare this with a reference value. The relative speed value is formed by offsetting a measured actual value with other parameters, in particular with the speed value when the dust collecting / collecting element is empty, wherein the calculated relative value contains an evaluable statement about a current speed level of the drive motor.
  • the reference value may be a value previously determined to be the actual value, or it may be a stored value representative of either the empty state of the dust collecting and collecting device or a certain filling level determined by the transmitter is to be detected. Depending on whether an absolute and / or relative actual value for the rotational speed is used, a corresponding absolute and / or relative value can also be used for the reference value.
  • the transmitter can establish a greater-than, less-than, and an equal relation between the values.
  • the comparison can also be made by calculating a quotient that maps a ratio between the actual value and the reference value.
  • the actual value may also be subtracted from a reference value to determine from the difference whether a critical condition has been reached or not.
  • the evaluation electronics can derive an indicator value for the degree of filling from the comparison of the actual value with the reference value.
  • the indicator value can in turn be stored, used as a signal for a display or used as a control variable for the control of the vacuum cleaner.
  • the evaluation electronics are provided with suitable software in order to be able to carry out the comparison according to the invention and the evaluation.
  • the appropriate software makes it possible to determine the current speed of the drive motor as a relative and / or absolute actual value, to access a reference value and to determine a difference and / or a quotient between the actual value and the reference value.
  • the appropriate software can also be the difference and / or the derive a value for the degree of filling of the fine dust filter from certain comparisons.
  • the dust collecting and collecting organ the degree of filling of which can be determined by the transmitter, to a fine dust filter.
  • the fine dust filter serves the purpose of filtering out such dust particles from the air stream flowing through the vacuum cleaner, which, although they have passed the first filter stage, are not supposed to escape from the vacuum cleaner again. These may be, in particular, particularly fine dust particles and pollen, which should be removed as comprehensively as possible from the cleaned space during a suction process.
  • the pore size of the fine dust filter should be such that the corresponding particle sizes of a fine dust are also retained in the fine dust filter.
  • the absorption capacity of the fine dust filter can be designed according to the vacuum cleaner concept and after the planned normal service life of the fine dust filter.
  • the fine dust filter is arranged downstream of a centrifugal separator.
  • the combination of a centrifugal separator with the inventive measurement of the degree of filling of the particulate matter filter is particularly suitable because the resistance of the centrifugal separator is virtually unchanged from its degree and the resulting possibility of failure in determining the degree of filling of the particulate filter remains correspondingly low. With this combination, the degree of filling of the fine dust filter can accordingly be determined very precisely by the comparison according to the invention.
  • the reference value for the rotational speed of the transmitter from a memory can be read and / or read into a memory. Since the reference value for the rotational speed can be helpful for one or more later comparisons for the evaluation electronics, it makes sense to be able to read and / or read it from a memory.
  • the reference value does not always have to be the same size, but can vary and assume different sizes.
  • the memory makes the reference value for the transmitter immediately available when needed. It is equally advantageous if the evaluation electronics can read the reference value into a memory on its own.
  • the electronics recognizes that another reference value is not or no longer usable, or if, according to the evaluation method according to the invention, one or more new reference values are formed by one or more comparisons, these are only available for subsequent comparisons and evaluations if the reference value or values can also be stored by the evaluation electronics. It is also possible that the transmitter with operates different reference values, for example a plurality of reference values, which are stored in a historical sequence to document the filling history, and / or a plurality of reference values, which are accessible for different operating conditions and / or operating parameters.
  • the evaluation electronics take into account a second process variable for determining the indicator value.
  • a process variable various values can be taken into account, such as, for example, the engine power, a negative pressure value at a location of the vacuum cleaner, a noise value, a characteristic value from a characteristic map or another process variable.
  • the second process variable can be used for a plausibility check of the indicator value determined according to the invention, or the second process variable is otherwise input into the method in order to derive an indicator value for the filling level from the comparison of the actual value for the rotational speed of the drive motor with the reference value.
  • the second process variable may also provide information about the operating mode in which the vacuum cleaner is currently located.
  • the vacuum cleaner at the time of determining the actual value for the speed of the drive motor was controlled to a lower than the maximum possible speed, which may affect the result of the comparison of the actual value with the reference value.
  • the reference value corresponds to the actual value of the rotational speed of the drive motor with empty Staubabscheide- and collecting member or a target value for the speed of the drive motor, in particular with empty Staubabscheide- and collecting organ.
  • the evaluation electronics can easily make a statement about the current filling level. If differences between the two values result from the comparison of the reference value thus defined and the actual or desired value, this difference can be regarded as an indicator of the degree of filling of the dust-collecting and collecting element.
  • the value of the indicator and / or the result of the evaluation can be communicated to an operator via a corresponding display.
  • the display may be optical and / or acoustic signals, an alphanumeric display on a display and the like.
  • a plurality of reference values correlating to different power levels of the drive motor are available for the evaluation electronics. Depending on which power stage of the drive motor of the vacuum cleaner currently operated In this way, it is ensured that the actual value for the current rotational speed of the drive motor is compared with a reference value which corresponds to the current power level of the drive motor. In a simple embodiment of the invention, it is also possible that only for one power stage of the drive motor, a comparable reference value is present and the reference value for the other power levels consists of an error message.
  • the actual value when switching on the vacuum cleaner can be determined.
  • the transmitter automatically switches when switching on the vacuum cleaner in an evaluation mode in which an actual value for the absolute and / or relative speed of the drive motor is determined.
  • This point in time is particularly favorable for the determination of an actual value, because it is unlikely that high levels of interference will occur immediately when the vacuum cleaner is switched on, which results from the variable flow resistances of the floor nozzle or the floor covering itself moving on the floor covering.
  • the actual value of the absolute and / or relative speed of the drive motor can be determined even when switching off the vacuum cleaner by the evaluation switch when you press the off button in an evaluation mode, in which shortly before switching off the drive motor Actual value for the speed is determined.
  • the resulting time delay in the shutdown of the vacuum cleaner is barely perceptible to an operator time.
  • an actuator is controllable for determining the actual value and / or the reference value of the evaluation, with which an opening for supplying secondary air is to open and / or the main flow is closable.
  • the drive motor can suck the supply air from the opening directly into the Staubabscheide- and collecting organ.
  • error influences that can result from variable resistances can be at least partially or completely eliminated.
  • a corresponding effect is obtained if, alternatively or additionally, the main flow path for the intake air is closed by the actuator.
  • a Fineströmungsweg for the suction air is required with which a possible error-free amount of suction air can be brought to the Staubabscheide- and collecting organ.
  • the evaluation determines the difference between the actual value and the reference value and stores the difference in a memory until the determination of a new actual value.
  • the evaluation electronics feed the indicator value to a display device.
  • the Staubabscheide- and collecting organ has an individual marking that can be evaluated by the transmitter.
  • an individual identifier an individual number can be provided at which it is recognizable for the evaluation electronics at a query time, whether an old fine dust filter is still inserted or whether a new fine dust filter has been inserted.
  • the number can for example also be stored in a bar code or a chip with a reading field or transmitted as a transponder signal from Staubabscheide- and collecting organ to the transmitter when the transmitter needs the number.
  • a hologram can be used, which would serve as a certificate of authenticity at the same time.
  • the individual identification may also or additionally consist of a numerical value which can be processed by the evaluation electronics as a reference value and / or as a desired value. If the evaluation electronics detects that a new individual identification is present, it can conclude that, for example, a dust bag and / or a fine dust filter has been replaced, which in turn can be a reason for making a new reference measurement for a new dust bag and / or fine dust filter to obtain a new reference value, and / or to re-monitor the course of the actual value in order to derive conclusions about the degree of filling.
  • Fig. 1 a schematic cross-sectional view of a vacuum cleaner is shown.
  • a bagless vacuum cleaner 1 is shown in which instead of a Dust bag a centrifugal separator 2 is provided in the form of a cyclone as the first filter stage.
  • a fine dust filter 3 is arranged in the vacuum cleaner 1, which is arranged upstream of the drive motor 4 with the fan 5.
  • the drive motor 4 is controlled by the controller 6, in which the transmitter can be located.
  • a memory 7 can be provided in the controller 6, in which software for the evaluation electronics, actual values, setpoint values, reference values and / or indicator values can be stored and read out of the memory 7.
  • the vacuum cleaner 1 has an actuator 8, which in the embodiment represents a kind of three-way valve, with the depending on the switching position of the main flow path 9 to the centrifugal separator 2 can be shut off and an opening for supplying secondary air 10 to open.
  • an actuator 8 which is connected to the controller 6, a plurality of actuators 8 may be provided which individually open the main flow path 9 and / or the opening for supplying secondary air 10 and / or close.
  • the actuator 8 may be manually or motorized adjustable, and it may be functionally connected to the transmitter. In particular in the form of an automatic operation.
  • the actuator 8 is arranged in the flow direction of the suction air through the vacuum cleaner 1 seen before the fine dust filter 3.
  • the Nachorder the actuator 8 behind the centrifugal separator 2 ensures that the secondary air 10 can flow without disturbing influences by other components of the vacuum cleaner 1, in particular Staubsammelorgane, in the fine dust filter 3 and from there into the downstream fan 5. From the blower 5, the sucked air is blown back to the outside air, as needed with an additional blow-out. Depending on the degree of filling of the fine dust filter 3, more or less air can be drawn through the fine dust filter 3 by the blower 5 for the same power. The fuller the fine dust filter 3 is, the less air flows at the same drive power of the drive motor 4 through the fine dust filter 3 through, and because of the lower air flow capacity of the fan 5 this runs at a then increased speed. The speed of the fan 5 increases the more, the more the fine dust filter 3 is full.
  • the vacuum cleaner 1 may be provided instead of or in addition to the centrifugal separator 2 with a conventional dust bag.
  • centrifugal separator 2 may also be arranged a plurality of centrifugal separators 2 arranged one behind the other in a vacuum cleaner 1.
  • actuator with secondary air 10 can be supplied to thereby measure the degree of filling of a conventional dust bag can.
  • the flow path from conventional dust bag to the blower 5 is designed so that there are no variable flow resistances such as particulate matter filter in order to be able to measure as accurately as possible the degree of filling on the evaluation of the speed of the drive motor.
  • the air duct for guiding the aspirated air during a measurement may also be separate from the usual air duct for aspirated air.
  • the actuator 8 can be reset manually or by motor to the normal operating state by the main flow path 9 from the centrifugal separator 2 and a conventional dust bag unhindered to the fine dust filter 3, the fan 5 to the exhaust opening of the vacuum cleaner 1 runs.
  • the vacuum cleaner 1 may be equipped with a display device 11, with the degree of filling of the monitored Staubabscheide- and collecting member can be displayed.
  • the display device 11 may be, for example, a traffic light, which shows a green light in the case of an uncritical filling state, a yellow light in the case of a filling state approaching the filling limit, and a red light in the case of a full state.
  • the filling state can also be displayed via a single LED that can light up in different colors, or the display is alphanumeric or via symbols on a display or other display device.
  • the fine dust filter 3 has an individual identification which can be evaluated by the evaluation electronics located in the control 6.
  • the particulate matter filter 3 has a transponder 12, the signal from a transponder receiving device 13 is receivable.
  • the transponder receiving device 13 is connected to the controller 6 such that the value transmitted by the transponder 12 can be processed by the evaluation electronics.
  • a number of the inserted particulate matter filter 3 which is comparable to other numbers, in particular with the number of the previous fine dust filter, transmitted, or it is data representing a reference value, a desired value and / or another value, so that these data need not be determined separately according to this embodiment of the invention, but the evaluation are supplied via the fine dust filter 3.
  • FIG. 2 shows a flow chart in which the flow resistances R represent parabolas that form the system operating points I, II, etc. in section with the blower characteristic GBL.
  • the speed of the drive motor 4 forms in principle or approximately a falling straight line, as in Fig. 3 is shown.
  • the Speed of the drive motor 4 As the flow increases, the Speed of the drive motor 4.
  • a filling fine dust filter 3 causes in principle a movement of the load characteristic from the operating point I to the operating point II.
  • the evaluation of the controller 6 can be switched to a detection mode.
  • the circuit in the determination mode can be triggered manually, automatically - for example via a time clock - or by a signal of the transponder receiving device 13 described above.
  • the absolute and / or relative speed of the drive motor can be determined as the actual value after switching on the drive motor 4. Since the empty particulate matter filter 3 or the empty Staubabscheide- and collecting organ of the suction air flowing through hardly opposes resistance, the fan 5 must provide a relatively high flow rate, whereby the speed of the drive motor 4 is pressed.
  • the measurement of the rotational speed of the drive motor 4 is performed in a power stage which is reproducible for later determination and evaluation processes.
  • the actual value can be determined for example in a higher or the maximum power level of the drive motor 4, because here the speed differences are clearly visible.
  • the vacuum cleaner 1 provided with an actuator 8, as shown in the Fig. 1 is shown, so the evaluation for detecting the rotational speed of the drive motor 4 close the main flow path 9 and open the opening for supplying secondary air 10, in particular in an automated process that is controlled by the transmitter.
  • the determined actual value for the rotational speed of the drive motor 4 can be stored in the memory 7 after determination, for example as a reference value for later comparisons.
  • p stands for the negative pressure
  • n the rotational speed
  • P the power input
  • q the flow.
  • P1, P2 and P3 show different power levels of the blower 5.
  • the blower stage P1 is the exemplified selected operating point I, for which results in an empty particulate matter filter 3 a the operating point I corresponding ratio between the negative pressure in the vacuum cleaner 1 and the resulting flow q.
  • the flow resistance through the fine dust filter 3 increases.
  • the negative pressure in the vacuum cleaner 1 increases, and the flow rate q decreases, so that, for example, the operating point II in FIG. 4a is established on the power plane P1 when the fine dust filter 3 is filled.
  • the operating point III which migrates in a filled particulate matter filter 3 in the working point IV.
  • Fig. 4b the speed curves for the rotational speed n of the drive motor 4 are shown. From the diagram in Fig. 4b it can be seen that the speed n of the drive motor 4 increases when the vacuum cleaner 1 is operated instead of the operating point I with empty particulate matter filter 3 at operating point II with a fuller particulate matter filter III. The same applies to the power stage P2 shown in FIG. 4b.
  • the degree of filling of the fine dust filter 3 can be determined with sufficient accuracy by the size of the difference and / or relation to the reference value in the operating point I. It is possible to determine new actual values as a function of the operating time of the vacuum cleaner 1 at regular time intervals and / or at each switching on and / or off of the vacuum cleaner 1. Since relative statements can provide more reliable information than absolute numerical values, it is not always necessary to compare absolute numbers directly with each other in a comparison. In the comparison, it is not always necessary to refer to the reference value when the fine dust filter 3 is empty; other reference variables are also possible according to the invention.
  • Fig. 4 are shown three power levels P1, P2 and P3, but it is understood that more or less power levels can be provided or the drive motor 4 is continuously variable. In order to carry out a comparison, it is important that the values for the operating points to be compared correspond at least approximately to a comparable level of performance.
  • all or selected further power levels which may be correspondingly adjustable, are controlled by the evaluation electronics and associated reference values are determined.
  • individual, several points or the entire load characteristic of the fine dust filter 3 can be imaged.
  • the difference in the recording power of the drive motor 4 in the individual operating points is included in the evaluation of the evaluation in the comparison of the actual value with the reference value.
  • all or certain selected stored reference values in the memory 7 are reset after the detection of the insertion of a new fine dust filter 3. The next time you turn on the bagless vacuum cleaner 1 can be determined by the transmitter again a new reference value for the speed.
  • a brushless drive motor 4 can be used, in particular with a reluctance motor, since these drives do not require any additional speed sensors and consequently enable a cost-effective implementation of the method.
  • the recording power can be reproduced for example by converter-specific variables.
  • Another advantage is the fact that these drives require no exhaust filter due to the electronic commutator, so that the flow resistance of the particulate matter filter 3 can be determined very accurately. If vacuum cleaners 1 are used with universal motors, they should be equipped to implement the invention with suitable measuring sensors for determining the relevant reference values.
  • the invention is not limited to the embodiment described above. It is not difficult for a person skilled in the art to adapt the invention to particular conditions of use in a manner which it considers suitable.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Electric Vacuum Cleaner (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Bestimmung des Füllgrades eines in einem Staubsauger mit einem Antriebsmotor angeordneten Staubabscheide- und Sammelorgans. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf einen Staubsauger mit einem Antriebsmotor, einem Staubabscheide- und Sammelorgan und einer Vorrichtung zur Erfassung des Füllgrades des Staubabscheide- und Sammelorgans.
  • Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, durch den Einsatz von Messtechnik den Füllgrad eines in einem Staubsauger angeordneten Sammelorgans für Staub zu bestimmen. So finden sich beispielsweise in der Schrift WO 2007/022959 A2 Ausführungen über Füllstands-, Druck- oder Staubmengensensoren, über die der Füllgrad eines Behälters bestimmt werden soll. Der Nachteil dieser Sensoren ist darin zu sehen, dass diese vergleichsweise teuer und trotzdem anfällig gegen Störungen sind. Zudem ist es schwierig, einen geeigneten Einbauort für die Sensoren zu finden, an dem die ermittelten Sensorwerte möglichst unbeeinflusst sind von Einflüssen, die nicht zwangsläufig den Füllgrad des Staubsammelorgans abbilden. Bei den bekannten Sensoren ergeben sich Probleme in der Genauigkeit der Messung, weil der Wert für einen Unterdruck im Staubsauger durch sich verändernde Lastverhältnisse an der Bodendüse ständig schwankt. Drucksensoren sind darüber hinaus auch sehr verschmutzungsanfällig. Auch die Strömungswiderstände bzw. Füllgrade der Staubsammelorgane sind nur schwer isoliert voneinander bestimmbar.
  • Aus der US 2007/0151068 A1 ist ein Staubsauger bekannt, der über einen Regler verfügt, welcher dem Benutzer eine Rückmeldung gibt, dass der Staubsammelbehälter überfüllt sei, wenn die Geschwindigkeit des Saugebläses einen Schwellwert überschreitet.
  • Auch in DE 102005045544 A1 ist ein Verfahren zur Generierung eines Signals zum Filterbeutelwechsel bekannt. Vorgeschlagen wird hier, mittels eines dem Gebläsedeckels des Sauggebläses zugeordneten Sensors ein zu dem Körperschall des Sauggebläses entsprechendes elektrisches Signal auszuwerten umso ein Signal für einen vollen Filterbeutel zu generieren. Auch hier können die Strömungswiderstände bzw. Füllgrade der Staubsammelorgane nur schwer isoliert voneinander bestimmt werden. Demgemäß ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur verbesserten Erfassung des Füllgrades eines Staubsammelorgans zu schaffen, durch die auf einfache Art und Weise mit einer vergleichsweise hohen Genauigkeit der Füllgrad bestimmt werden kann.
  • Die Aufgabe wird für ein gattungsgemäßes Verfahren gelöst, indem eine Auswerteelektronik beim Betrieb des Staubsaugers die absolute und/oder relative Drehzahl des Antriebsmotors als Ist-Wert ermittelt, mit einem Referenzwert für die Drehzahl vergleicht und aus dem Vergleich einen Indikatorwert für den Füllgrad ableitet. Die Aufgabe wird für einen gattungsgemäßen Staubsauger gelöst, indem die Vorrichtung zur Erfassung des Füllgrades des Staubabscheide- und Sammelorgans eine Auswerteelektronik aufweist, von der mit einer geeigneten softwaregesteuerten Schaltung eine aktuelle Drehzahl des Antriebsmotors als relativer und/oder absoluter Ist-Wert ermittelbar, ein Referenzwert zugreifbar, eine Differenz und/oder ein Quotient zwischen dem Ist-Wert und dem Referenzwert bestimmbar und aus der bestimmten Referenz und/oder dem bestimmten Quotienten ein Wert für den Füllgrad des Feinstaubfilters ableitbar ist.
  • Durch die erfindungsgemäße Ableitung des Füllgrades eines Staubabscheide- und Sammelorgans aus einem Drehzahlwert für den Antriebsmotor kann auf die vorbekannten ungenauen Unterdrucksensoren verzichtet werden. Eine Sensorik zur Bestimmung einer aktuellen Drehzahl des Antriebsmotors ist kostengünstig realisierbar. Durch die indirekte Bestimmung des Füllgrads ist die Verschmutzungs- und Störanfälligkeit der verwendeten Messtechnik geringer als bei den vorbekannten Vorrichtungen und Verfahren.
  • Als Staubabscheide- und Sammelorgan kommt ein herkömmlicher Staubbeutel oder ein Feinstaubfilter in Betracht. Bei dem Feinstaubfilter handelt es sich um einen Filter, der einem ersten Abscheider im Staubsauger nachgeschaltet ist, weil dieser noch Partikel von einer bestimmten Größe an abwärts passieren lässt. Als erste Abscheider können beispielsweise herkömmliche Staubbeutel oder eine oder mehrere Stufen eines Zyklonabscheiders angesehen werden. Je nach Partikelgröße, die die erste Reinigungsstufe noch passieren kann, und den erwünschten Wechselintervallen für den Feinstaubfilter kann das Feinstaubfilter auch auf die Aufnahme größerer Staubmengen von beispielsweise 200 g oder mehr ausgelegt sein, siehe beispielsweise WO 2007/022959 A1 .
  • Die Messung der absoluten und/oder relativen Drehzahl des Antriebsmotors kann beim Betrieb des Staubsaugers prinzipiell jederzeit erfolgen. Als Betrieb des Staubsaugers ist dabei der Zustand anzusehen, in dem der Antriebsmotor eingeschaltet ist und läuft. Während des Gebrauchs des Staubsaugers können sich unterschiedliche Drehzahlen ergeben. Strömungstechnisch stellt ein Staubsauger eine Anordnung einer Reihenschaltung von mehreren Strömungswiderständen dar. Als variable Widerstände sind der Strömungswiderstand der auf dem Bodenbelag bewegten Bodendüse sowie der Bodenbelag selbst, der Strömungswiderstand des Staubbeutels und der Strömungswiderstand des Ausblasfilters anzusehen. Da der Strömungswiderstand des Staubsaugers (ohne Filter) sowie eines eventuell verwendeten Zyklons im Wesentlichen einen fixen Charakter aufweisen, ist es vorteilhaft, für die Drehzahlmessung einen Zeitpunkt zu wählen, bei dem der Einfluss der variablen Widerstände möglichst gering ist. Da eine Benutzerperson beim Ein- und Ausschalten des Staubsaugers meistens die Bodendüse noch nicht über den Boden führt, bietet sich als Messzeitpunkt beispielsweise ein Zeitpunkt direkt nach dem Einschalten des Staubsaugers oder kurz vor dem Ausschalten des Staubsaugers an. Auch andere Messzeitpunkte sind möglich, wobei dann zur Erhöhung der Messgenauigkeit nach Möglichkeit ein günstiger Zeitpunkt in Abhängigkeit von anderen Betriebsparametern gewählt werden sollte.
  • Als Wert für die Drehzahl des Antriebsmotors kann der absolute Wert als Ist-Wert genommen werden. Bei einem Universalmotor ist für die Drehzahlerkennung ein dazu geeigneter Sensor vorteilhaft. Wenn ein elektronisch kommutierter Motor verwendet wird, so kann die Position des Rotors von einem Lagesensor oder rechnerisch aus dem Verlauf des Motorstroms ermittelt werden. Sodann ist es einfach, aus der zeitlichen Änderung der Position des Rotors die Drehzahl zu ermitteln, so dass bei dieser Art von Motoren kein zusätzlicher Drehzahlsensor erforderlich ist. Ergänzend oder anstelle eines absoluten Drehzahlwerts als Ist-Wert kann auch ein relativer Drehzahlwert als Ist-Wert ermittelt und dazu genutzt werden, um diesen mit einem Referenzwert zu vergleichen. Der relative Drehzahlwert wird gebildet durch eine Verrechnung eines gemessenen Ist-Wertes mit weiteren Parametern, insbesondere mit dem Drehzahlwert bei leerem Staubabscheide-/Sammelorgan, wobei der errechnete Relativwert eine auswertbare Aussage über ein aktuelles Drehzahlniveau des Antriebsmotors enthält.
  • Bei dem Referenzwert kann es sich um einen Wert handeln, der schon zuvor als Ist-Wert ermittelt wurde, oder es handelt sich um einen abgespeicherten Wert, der repräsentativ ist entweder für den Leerzustand des Staubabscheide- und Sammelorgans oder für einen bestimmten Füllgrad, der von der Auswerteelektronik erkannt werden soll. Je nach dem, ob ein absoluter und/oder relativer Ist-Wert für die Drehzahl verwendet wird, kann auch für den Referenzwert ein entsprechender absoluter und/oder relativer Wert verwendet werden.
  • Bei dem Vergleich des Ist-Werts mit dem Referenzwert kann die Auswerteelektronik eine Größer-Als-, Kleiner-Als- und eine Gleich-Relation zwischen den Werten herstellen. Der Vergleich kann auch durch Berechnung eines Quotienten erfolgen, der einen Verhältniswert zwischen dem Ist-Wert und dem Referenzwert abbildet. Der Ist-Wert kann auch von einem Referenzwert subtrahiert werden, um anhand der Differenz festzustellen, ob ein kritischer Zustand erreicht ist oder nicht.
  • Schließlich kann die Auswerteelektronik aus dem Vergleich des Ist-Werts mit dem Referenzwert einen Indikatorwert für den Füllgrad ableiten. Der Indikatorwert kann seinerseits abgespeichert werden, als Signal für eine Anzeige verwertet oder als Steuerungsgröße für die Steuerung des Staubsaugers verwendet werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Auswerteelektronik mit einer geeigneten Software versehen, um den erfindungsgemäßen Vergleich und die Auswertung vornehmen zu können. Die geeignete Software ermöglicht es, die aktuelle Drehzahl des Antriebsmotors als relativen und/oder absoluten Ist-Wert zu ermitteln, auf einen Referenzwert zuzugreifen und eine Differenz und/oder einen Quotienten zwischen dem Ist-Wert und dem Referenzwert zu bestimmen. Schließlich kann die geeignete Software auch aus der Differenz und/oder dem bestimmten Quotienten aus dem Vergleich einen Wert für den Füllgrad des Feinstaubfilters ableiten.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung handelt es sich bei dem Staubabscheide- und Sammelorgan, dessen Füllgrad von der Auswerteelektronik bestimmbar ist, um ein Feinstaubfilter. Das Feinstaubfilter dient dem Zweck, solche Staubpartikel aus dem durch den Staubsauger strömenden Luftstrom auszufiltern, die zwar die erste Filterstufe passiert haben, jedoch nicht aus dem Staubsauger wieder austreten sollen. Hierbei kann es sich insbesondere um besonders feine Staubpartikel und Pollen handeln, die bei einem Saugvorgang möglichst umfassend aus dem gereinigten Raum entfernt sein sollen. Die Porenweite des Feinstaubfilters sollte so beschaffen sein, dass die entsprechenden Partikelgrößen eines Feinstaubs auch in dem Feinstaubfilter zurückgehalten werden. Die Aufnahmekapazität des Feinstaubfilters kann je nach Größe der anzusammelnden Partikel, die die erste Filterstufe passieren können, nach Staubsaugerkonzept und nach der geplanten üblichen Nutzungsdauer des Feinstaubfilters gestaltet werden.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Feinstaubfilter stromabwärts eines Fliehkraftabscheiders angeordnet. Die Kombination eines Fliehkraftabscheiders mit der erfindungsgemäßen Messung des Füllgrades des Feinstaubfilters ist besonders geeignet, da der Widerstand des Fliehkraftabscheiders praktisch unverändert von seinem Füllgrad ist und die daraus resultierende Fehlermöglichkeit bei der Bestimmung des Füllgrades des Feinstaubfilters entsprechend gering bleibt. Bei dieser Kombination kann demgemäß der Füllgrad des Feinstaubfilters durch den erfindungsgemäßen Vergleich sehr genau bestimmt werden.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Referenzwert für die Drehzahl von der Auswerteelektronik aus einem Speicher auslesbar und/oder in einen Speicher einlesbar. Da der Referenzwert für die Drehzahl für einen oder mehrere spätere Vergleiche für die Auswerteelektronik hilfreich sein kann, ist es sinnvoll, diesen aus einem Speicher auslesen und/oder einlesen zu können. Der Referenzwert muss also nicht immer eine gleiche Größe haben, sondern kann variieren und unterschiedliche Größen annehmen. Durch den Speicher ist der Referenzwert für die Auswerteelektronik bei Bedarf sofort verfügbar. Genauso vorteilhaft ist es, wenn die Auswerteelektronik den Referenzwert von sich aus in einen Speicher einlesen kann. Erkennt die Elektronik, dass ein anderer Referenzwert nicht oder nicht mehr brauchbar ist, oder ist nach dem erfindungsgemäßen Auswerteverfahren vorgesehen, dass durch einen oder mehrere Vergleiche ein oder mehrere neue Referenzwerte gebildet werden, so stehen diese für nachfolgende Vergleiche und Auswertungen nur zur Verfügung, wenn der oder die Referenzwerte von der Auswerteelektronik auch abspeicherbar sind. Es ist auch möglich, dass die Auswerteelektronik mit verschiedenen Referenzwerten arbeitet, beispielsweise mehrere Referenzwerte, die in einer historischen Abfolge abgelegt werden, um den Füllungsverlauf zu dokumentieren, und/ oder mehrere Referenzwerte, die für unterschiedliche Betriebszustände und/oder Betriebsparameter zugreifbar sind.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung berücksichtigt die Auswerteelektronik zur Ermittlung des Indikatorwertes eine zweite Prozessgröße. Als Prozessgröße können verschiedene Werte berücksichtigt werden, wie beispielsweise die Motorleistung, ein Unterdruckwert an einer Stelle des Staubsaugers, ein Geräuschwert, ein Kennwert aus einem Kennfeld oder eine sonstige Prozessgröße. Die zweite Prozessgröße kann für eine Plausibilitätsprüfung des erfindungsgemäß ermittelten Indikatorwertes genutzt werden, oder die zweite Prozessgröße findet auf sonstige Weise Eingang in das Verfahren, um aus dem Vergleich des Ist-Wertes für die Drehzahl des Antriebsmotors mit dem Referenzwert einen Indikatorwert für den Füllgrad abzuleiten. So ist es möglich, aus der zweiten Prozessgröße einen aktuellen Betriebspunkt für den Betrieb des Staubsaugers zu ermitteln, um daraus einen Korrekturfaktor für das Ergebnis des Vergleiches des Ist-Wertes mit dem Referenzwert zu ermitteln. Die zweite Prozessgröße kann auch eine Information über den Betriebsmodus geben, in dem sich der Staubsauger aktuell befindet. So ist es möglich, dass der Staubsauger zum Zeitpunkt der Ermittlung des Ist-Wertes für die Drehzahl des Antriebsmotors auf eine niedrigere als die maximal mögliche Drehzahl geregelt war, was sich auf das Ergebnis des Vergleiches des Ist-Wertes mit dem Referenzwert auswirken kann.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung entspricht der Referenzwert dem Ist-Wert der Drehzahl des Antriebsmotors bei leerem Staubabscheide- und Sammelorgan oder einem Soll-Wert für die Drehzahl des Antriebsmotors, insbesondere bei leerem Staubabscheide- und Sammelorgan. Wenn als Referenzwert der Ist-Wert der Drehzahl bei leerem Staubabscheide- und Sammelorgan oder ein entsprechender Soll-Wert bekannt ist und dieser mit dem aktuellen Ist-Wert verglichen wird, kann die Auswerteelektronik leicht eine Aussage über den aktuellen Füllgrad treffen. Ergeben sich aus dem Vergleich des so definierten Referenzwertes und dem Ist- beziehungsweise Soll-Wert Unterschiede zwischen beiden Werten, kann dieser Unterschied als ein Indikator für den Füllgrad des Staubabscheide- und Sammelorgans angesehen werden. Der Wert des Indikators und/oder das Ergebnis der Auswertung kann einer Bedienperson über eine entsprechende Anzeige mitgeteilt werden. Als Anzeige können dabei optische und/oder akustische Signale, eine alphanumerische Anzeige auf einem Display und dergleichen sein.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere zu unterschiedlichen Leistungsstufen des Antriebsmotors korrelierende Referenzwerte für die Auswerteelektronik verfügbar. Je nachdem, auf welcher Leistungsstufe des Antriebsmotors der Staubsauger aktuell betrieben wird, ist auf diese Weise sichergestellt, dass der Ist-Wert für die aktuelle Drehzahl des Antriebsmotors mit einem Referenzwert verglichen wird, der der aktuellen Leistungsstufe des Antriebsmotors entspricht. In einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung ist es auch möglich, dass nur für eine Leistungsstufe des Antriebsmotors ein vergleichbarer Referenzwert vorliegt und der Referenzwert für die übrigen Leistungsstufen aus einer Fehler-Meldung besteht.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Ist-Wert beim Einschalten des Staubsaugers ermittelbar. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung schaltet die Auswerteelektronik beim Einschalten des Staubsaugers automatisch in einen Auswertemodus, in dem ein Ist-Wert für die absolute und/oder relative Drehzahl des Antriebsmotors ermittelt wird. Dieser Zeitpunkt ist für die Ermittlung eines Ist-Wertes besonders günstig, weil unmittelbar beim Einschalten des Staubsaugers noch nicht mit hoher Wahrscheinlichkeit mit Störeinflüssen zu rechnen ist, die sich aus den variablen Strömungswiderständen der auf dem Bodenbelag bewegten Bodendüse oder des Bodenbelags selbst herrühren. In gleicher Weise kann der Ist-Wert der absoluten und/oder relativen Drehzahl des Antriebsmotors auch beim Ausschalten des Staubsaugers ermittelt werden, indem die Auswerteelektronik bei der Betätigung der Aus-Taste in einen Auswertemodus schalten, in dem vor dem Abschalten des Antriebsmotors noch kurz der Ist-Wert für die Drehzahl ermittelt wird. Die daraus resultierende Zeitverzögerung bei der Abschaltung des Staubsaugers ist für eine Bedienperson zeitlich kaum wahrnehmbar.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist für die Ermittlung des Ist-Wertes und/oder des Referenzwertes von der Auswerteelektronik ein Stellorgan ansteuerbar, mit dem eine Öffnung zur Zuführung von Nebenluft zu öffnen ist und/oder der Hauptströmungsweg schließbar ist. Wenn ein Stellorgan eine Öffnung zur Zuführung von Nebenluft öffnet, kann der Antriebsmotor die Zuluft von der Öffnung direkt in das Staubabscheide- und Sammelorgan einsaugen. Hierdurch können Fehlereinflüsse, die aus variablen Widerständen resultieren können, zumindest teilweise oder ganz eliminiert werden. Ein entsprechender Effekt ergibt sich, wenn durch das Stellorgan alternativ oder zusätzlich der Hauptströmungsweg für die angesaugte Luft geschlossen wird. Allerdings ist dann, wenn vom Stellorgan nur der Hauptströmungsweg schließbar ist, ein Nebenströmungsweg für die Saugluft erforderlich, mit dem eine möglichst von Fehlereinflüssen freie Menge an Saugluft an das Staubabscheide- und Sammelorgan herangeführt werden kann.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ermittelt die Auswerteelektronik die Differenz zwischen dem Ist-Wert und dem Referenzwert und legt die Differenz bis zur Ermittlung eines neuen Ist-Werts in einem Speicher ab.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung führt die Auswerteelektronik den Indikatorwert einer Anzeigevorrichtung zu.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Staubabscheide- und Sammelorgan über eine individuelle Kennzeichnung, die von der Auswerteelektronik auswertbar ist. Als individuelle Kennzeichnung kann eine individuelle Nummer vorgesehen sein, an der für die Auswerteelektronik zu einem Abfragezeitpunkt erkennbar ist, ob noch ein altes Feinstaubfilter eingelegt ist oder ob ein neues Feinstaubfilter eingelegt wurde. Die Nummer kann beispielsweise auch in einem Barcode oder einem Chip mit Lesefeld hinterlegt sein oder als Transpondersignal vom Staubabscheide- und Sammelorgan an die Auswerteelektronik übertragen werden, wenn die Auswerteelektronik die Nummer braucht. Ebenso kann ein Hologramm verwendet werden, was gleichzeitig als Echtheitszertifikat dienen würde. Die individuelle Kennzeichnung kann auch oder zusätzlich aus einem Zahlenwert bestehen, der als Referenzwert und/oder als Soll-Wert von der Auswerteelektronik verarbeitbar ist. Erkennt die Auswerteelektronik, dass eine neue individuelle Kennzeichnung vorliegt, kann diese daraus schließen, dass beispielsweise ein Staubbeutel und/oder ein Feinstaubfilter ausgewechselt worden ist, was wiederum einen Anlass darstellen kann, eine neue Referenzmessung für einen neuen Staubbeutel und/oder Feinstaubfilter vorzunehmen, um einen neuen Referenzwert zu erhalten, und/oder den Verlauf des Ist-Wertes neu zu überwachen, um daraus Rückschlüsse auf den Füllgrad abzuleiten.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungen einzeln und zu mehreren beliebig miteinander kombinierbar sind. Dem Fachmann ist es unbenommen, die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen zu einer ihm als brauchbar erscheinenden individuellen Kombination zusammenzustellen.
  • Weitere Verbesserungen und bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden gegenständlichen Beschreibung, den Zeichnungen und den Merkmalen der Unteransprüche.
  • Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Es zeigen:
    • Figur 1:
    eine schematische Querschnittsansicht eines Staubsaugers,
    Figur 2:
    ein Strömungsdiagramm,
    Figur 3:
    ein Drehzahldiagramm, und
    Figur 4:
    verschiedene Arbeitspunkte des Staubsaugers.
  • In Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht eines Staubsaugers gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein beutelloser Staubsauger 1 dargestellt, in dem an Stelle eines Staubbeutels ein Fliehkraftabscheider 2 in Gestalt eines Zyklons als erste Filterstufe vorgesehen ist. Außerdem ist im Staubsauger 1 ein Feinstaubfilter 3 angeordnet, der dem Antriebsmotor 4 mit dem Gebläse 5 vorgeordnet ist. Der Antriebsmotor 4 wird von der Steuerung 6 gesteuert, in dem sich die Auswerteelektronik befinden kann. Insbesondere kann in der Steuerung 6 ein Speicher 7 vorgesehen sein, in dem Software für die Auswerteelektronik, Ist-Werte, Soll-Werte, Referenzwerte und/oder Indikatorwerte speicherbar und aus dem Speicher 7 auslesbar sind.
  • Im Ausführungsbeispiel verfügt der Staubsauger 1 über ein Stellorgan 8, das im Ausführungsbeispiel eine Art Dreiwegeventil darstellt, mit dem je nach Schaltstellung der Hauptströmungsweg 9 zum Fliehkraftabscheider 2 hin absperrbar und eine Öffnung zur Zuführung von Nebenluft 10 zu öffnen ist. An Stelle eines einzigen Stellorgans 8, das mit der Steuerung 6 verbunden ist, können auch mehrere Stellorgane 8 vorgesehen sein, die jeweils individuell den Hauptströmungsweg 9 und/oder die Öffnung zur Zuführung von Nebenluft 10 öffnen und/oder schließen können. Das Stellorgan 8 kann manuell oder motorisch verstellbar sein, und es kann funktionsmäßig mit der Auswerteelektronik verbunden sein. Insbesondere in Gestalt einer automatischen Betätigung. Das Stellorgan 8 ist in Strömungsrichtung der Saugluft durch den Staubsauger 1 hindurch gesehen vor dem Feinstaubfilter 3 angeordnet. Durch die Nachordnung des Stellorgans 8 hinter dem Fliehkraftabscheider 2 wird sichergestellt, dass die Nebenluft 10 ohne störende Einflüsse durch sonstige Bauteile des Staubsaugers 1, insbesondere Staubsammelorgane, in den Feinstaubfilter 3 und von dort in das nachgeordnete Gebläse 5 einströmen kann. Vom Gebläse 5 wird die angesogene Luft wieder an die Außenluft ausgeblasen, nach Bedarf mit einem zusätzlichen Ausblasfilter. Je nach Befüllungsgrad des Feinstaubfilters 3 kann vom Gebläse 5 bei gleicher Leistung mehr oder weniger Luft durch den Feinstaubfilter 3 hindurch gesogen werden. Je voller das Feinstaubfilter 3 ist, um so weniger Luft strömt bei gleicher Antriebsleistung des Antriebsmotors 4 durch den Feinstaubfilter 3 hindurch, und wegen der geringeren Luftförderleistung des Gebläses 5 läuft dieses mit einer dann erhöhten Drehzahl. Dabei steigt die Drehzahl des Gebläses 5 um so stärker an, je mehr das Feinstaubfilter 3 voll ist.
  • Abweichend von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Staubsauger 1 an Stelle von oder zusätzlich zum Fliehkraftabscheider 2 mit einem herkömmlichen Staubbeutel ausgestattet sein. An Stelle des einzelnen in Fig. 1 abgebildeten Fliehkraftabscheiders 2 können auch mehrere hintereinander angeordnete Fliehkraftabscheider 2 in einem Staubsauger 1 angeordnet sein. An Stelle des oder zusätzlich zum Feinstaubfilter 3 als Beispiel für ein Staubabscheide- und Sammelorgan kann auch ein herkömmlicher Staubbeutel über ein stromaufwärts des Hauptströmungsweges 9 angeordnetes Stellorgan mit Nebenluft 10 versorgbar sein, um dadurch den Befüllungsgrad eines herkömmlichen Staubbeutels messen zu können. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Strömungsweg vom herkömmlichen Staubbeutel zum Gebläse 5 so gestaltet ist, dass sich darin keine variablen Strömungswiderstände finden wie beispielsweise Feinstaubfilter, um auf diese Weise den Befüllungsgrad über die Auswertung der Drehzahl des Antriebsmotors möglichst genau messen zu können. Der Luftkanal zur Führung der angesogenen Luft während einer Messung kann auch separat sein vom üblichen Luftkanal für angesogene Luft.
  • Für die Bestimmung des Befüllungsgrades des Staubabscheide- und Sammelorgans ist es nur erforderlich, die Zuströmung der Nebenluft 10 für die Dauer eines Messzyklusses zu ermöglichen. Ist ein Messzyklus abgeschlossen, kann das Stellorgan 8 manuell oder motorisch in den normalen Betriebszustand zurückgestellt werden, indem der Hauptströmungsweg 9 vom Fliehkraftabscheider 2 bzw. einem herkömmlichen Staubbeutel ungehindert zum Feinstaubfilter 3, dem Gebläse 5 bis zur Ausblasöffnung des Staubsaugers 1 verläuft.
  • Der Staubsauger 1 kann mit einer Anzeigevorrichtung 11 ausgestattet sein, mit der der Befüllungsgrad des überwachten Staubabscheide- und Sammelorgans anzeigbar ist. Bei der Anzeigevorrichtung 11 kann es sich beispielsweise um eine Ampel handeln, die bei einem unkritischen Füllungszustand ein grünes Licht, bei einem sich der Füllgrenze nähernden Befüllungszustand ein gelbes Licht und bei einem vollen Zustand ein rotes Licht zeigt. Der Befüllungszustand kann aber auch über eine einzige LED angezeigt werden, die in verschiedenen Farben leuchten kann, oder die Anzeige erfolgt alphanumerisch oder über Symbole auf einem Display oder einer sonstigen Anzeigevorrichtung.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung verfügt das Feinstaubfilter 3 über eine individuelle Kennzeichnung, die von der in der Steuerung 6 befindlichen Auswerteelektronik auswertbar ist. In dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel verfügt das Feinstaubfilter 3 über einen Transponder 12, dessen Signal von einer Transponderempfangseinrichtung 13 empfangbar ist. Die Transponderempfangseinrichtung 13 ist so an die Steuerung 6 angeschlossen, dass der vom Transponder 12 übermittelte Wert von der Auswerteelektronik verarbeitbar ist. Als Transpondersignal kann eine Nummer des eingelegten Feinstaubfilters 3, die mit anderen Nummern vergleichbar ist, insbesondere mit der Nummer des vorherigen Feinstaubfilters, übermittelt werden, oder es handelt sich um Daten, die einen Referenzwert, einen Sollwert und/oder einen sonstigen Wert darstellen, so dass diese Daten nach dieser Ausgestaltung der Erfindung nicht gesondert ermittelt werden müssen, sondern der Auswerteelektronik über den Feinstaubfilter 3 geliefert werden.
  • In Fig. 2 ist ein Strömungsdiagramm abgebildet, in dem die Strömungswiderstände R Parabeln darstellen, die im Schnitt mit der Gebläsekennlinie GBL die Systemarbeitspunkte I, II, u.s.w. bilden. Die Drehzahl des Antriebsmotors 4 bildet prinzipiell bzw. näherungsweise eine fallende Gerade, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Bei steigendem Durchfluss sinkt die Drehzahl des Antriebsmotors 4. Ein sich füllendes Feinstaubfilter 3 bewirkt im Prinzip eine Bewegung der Lastkennlinie vom Arbeitspunkt I in den Arbeitspunkt II.
  • Um einen Referenzwert für einen unbeaufschlagten Feinstaubfilter zu ermitteln, kann die Auswerteelektronik der Steuerung 6 in einen Ermittlungsmodus geschaltet werden. Die Schaltung in den Ermittlungsmodus kann manuell, automatisch - beispielsweise über eine Zeittaktung - oder durch ein Signal der vorstehend beschriebenen Transponderempfangseinrichtung 13 ausgelöst werden. Im Ermittlungsmodus der Auswerteelektronik kann nach dem Einschalten des Antriebsmotors 4 die absolute und/oder relative Drehzahl des Antriebsmotors als Ist-Wert ermittelt werden. Da der leere Feinstaubfilter 3 bzw. das leere Staubabscheide- und Sammelorgan der hindurchströmenden Saugluft kaum einen Widerstand entgegensetzt, muss das Gebläse 5 eine vergleichsweise hohe Förderleistung erbringen, wodurch die Drehzahl des Antriebsmotors 4 gedrückt ist. Es ist vorteilhaft, wenn die Messung der Drehzahl des Antriebsmotors 4 in einer Leistungsstufe vorgenommen wird, die reproduzierbar ist für spätere Ermittlungs- und Auswertevorgänge. So kann der Ist-Wert beispielsweise in einer höheren oder der maximalen Leistungsstufe des Antriebsmotors 4 ermittelt werden, weil hier die Drehzahlunterschiede deutlich erkennbar sind. Ist der Staubsauger 1 mit einem Stellorgan 8 versehen, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist, so kann die Auswerteelektronik zur Ermittlung der Drehzahl des Antriebsmotors 4 den Hauptströmungsweg 9 schließen und die Öffnung zur Zuführung von Nebenluft 10 öffnen, insbesondere in einem automatisierten Verfahren, das von der Auswerteelektronik steuerbar ist. Der ermittelte Ist-Wert für die Drehzahl des Antriebsmotors 4 kann nach erfolgter Ermittlung im Speicher 7 hinterlegt werden, beispielsweise als Referenzwert für spätere Vergleiche.
  • In Fig. 4 ist ein typischer Arbeitspunkt I eines unbeaufschlagten Feinstaubfilters 3 in den verschiedenen Diagrammen p = f (q), n = f (q) und P = f (q) gezeigt. In den Diagrammen steht p für den Unterdruck, n für die Drehzahl, P für die Aufnahmeleistung und q für den Durchfluss.
  • In der Figur 4a sind mit P1, P2 und P3 verschiedene Leistungsstufen des Gebläses 5 dargestellt. Auf der Gebläsestufe P1 findet sich der beispielhaft ausgewählte Arbeitspunkt I, für den sich bei einem leeren Feinstaubfilter 3 ein dem Arbeitspunkt I entsprechendes Verhältnis zwischen dem Unterdruck im Staubsauger 1 und dem daraus resultierenden Durchfluss q ergibt. Füllt sich das Feinstaubfilter 3 mit Staub, so nimmt der Strömungswiderstand durch das Feinstaubfilter 3 zu. Der Unterdruck im Staubsauger 1 steigt, und die Durchflussmenge q verringert sich, so dass sich auf der Leistungsebene P1 bei einem sich füllenden Feinstaubfilter 3 beispielsweise der Arbeitspunkt II in der Figur 4a einstellt. Bei einer niedrigeren Leistungsstufe P2 des Gebläses 5 ergibt sich bei einem leeren Feinstaubfilter 3 der Arbeitspunkt III, der bei einem gefüllten Feinstaubfilter 3 in den Arbeitspunkt IV wandert.
  • In der Fig. 4b sind die Drehzahlkurven für die Drehzahl n des Antriebsmotors 4 dargestellt. Aus dem Diagramm in Fig. 4b ist erkennbar, dass sich die Drehzahl n des Antriebsmotors 4 erhöht, wenn der Staubsauger 1 an Stelle des Arbeitspunktes I mit leerem Feinstaubfilter 3 im Arbeitspunkt II mit einem volleren Feinstaubfilter III betrieben wird. Gleiches gilt für die in Fig. 4b gezeigte Leistungsstufe P2.
  • Aus der Fig. 4c ist ersichtlich, dass die Aufnahmeleistung P des Antriebsmotors 4 sich verringert, wenn der Staubsauger 1 in den Arbeitspunkten II bzw. IV an Stelle der Arbeitspunkte I bzw. III betrieben wird. Die Fig. 4 macht somit deutlich, wie sich in Abhängigkeit vom Füllgrad des Feinstaubfilters 3 die Drehzahlen, der Unterdruck, die Aufnahmeleistung und Durchflussmengen im Staubsauger 1 verändern.
  • Wenn die Auswerteelektronik unmittelbar nach dem Einsetzen eines neuen Feinstaubfilters den Ist-Wert der Drehzahl des Antriebsmotors 4 im Arbeitspunkt I ermittelt, diesen als Referenzwert für spätere Vergleiche speichert und zu einem späteren Zeitpunkt für einen Arbeitspunkt II die dann für eine Leistung P1 bestehende Drehzahl des Antriebsmotors 4 als Ist-Wert ermittelt, kann durch die Größe der Differenz und/oder Relation zum Referenzwert im Arbeitspunkt I der Füllgrad des Feinstaubfilters 3 mit einer hinreichenden Genauigkeit bestimmt werden. Es ist möglich, neue Ist-Werte in Abhängigkeit von der Betriebsdauer des Staubsaugers 1 in regelmäßigen Zeittakten und/oder bei jedem Einschalten und/oder Ausschalten des Staubsaugers 1 zu bestimmen. Da relative Aussagen verlässlichere Angaben liefern können als absolute Zahlenwerte, müssen bei einem Vergleich nicht immer absolute Zahlen direkt miteinander verglichen werden. Bei dem Vergleich muss auch nicht immer auf den Referenzwert bei leerem Feinstaubfilter 3 Bezug genommen werden, auch andere Bezugsgrößen sind erfindungsgemäß möglich.
  • In der Fig. 4 sind drei Leistungsstufen P1, P2 und P3 eingezeichnet, es ist jedoch selbstverständlich, dass auch mehr oder weniger Leistungsstufen vorgesehen sein können oder der Antriebsmotor 4 stufenlos regelbar ist. Für die Durchführung eines Vergleiches ist es wichtig, dass die Werte für die zu vergleichenden Arbeitspunkte zumindest in etwa jeweils einem vergleichbaren Leistungsniveau entsprechen.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung können ausgehend von der minimalen Leistungsstufe alle oder ausgewählte weitere Leistungsniveaus, die entsprechend einstellbar sein können, von der Auswerteelektronik angesteuert und zugehörige Bezugswerte ermittelt werden. Dabei können einzelne, mehrere Punkte oder die gesamte Lastkennlinie des Feinstaubfilters 3 abgebildet werden.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird bei dem Vergleich des Ist-Wertes mit dem Referenzwert der Unterschied in der Aufnahmeleistung des Antriebsmotors 4 in den einzelnen Arbeitspunkten mit in die Bewertung der Auswerteelektronik einbezogen.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden nach dem Erkennen des Einlegens eines neuen Feinstaubfilters 3 alle oder bestimmte ausgewählte gespeicherte Bezugswerte im Speicher 7 zurückgesetzt. Beim nächsten Einschalten des beutellosen Staubsaugers 1 kann von der Auswerteelektronik wieder ein neuer Referenzwert für die Drehzahl ermittelt werden.
  • Für das erfindungsgemäße Verfahren und einen erfindungsgemäßen Staubsauger kann insbesondere ein bürstenloser Antriebsmotor 4 verwendet werden, insbesondere mit einem Reluktanzmotor, da diese Antriebe keine zusätzlichen Drehzahlsensoren benötigen und demzufolge eine kostengünstige Umsetzung des Verfahrens ermöglichen. Bei dieser Antriebsvariante lässt sich die Aufnahmeleistung beispielsweise durch stromrichterspezifische Größen abbilden. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass diese Antriebe aufgrund des elektronischen Kommutators keinen Ausblasfilter benötigen, so dass sich der Strömungswiderstand des Feinstaubfilters 3 besonders genau ermitteln lässt. Werden Staubsauger 1 mit Universalmotoren verwendet, sollten diese zur Realisierung der Erfindung mit geeigneten Messsensoren zur Bestimmung der relevanten Bezugswerte ausgestattet sein.
  • Die Erfindung ist nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Dem Fachmann bereitet es keine Schwierigkeiten, die Erfindung auf eine ihm als geeignet erscheinende Weise an besondere Einsatzbedingungen anzupassen.

Claims (17)

  1. Verfahren zur Bestimmung des Füllgrades eines in einem Staubsauger (1) mit einem Antriebsmotor (4) angeordneten Staubabscheide- und Sammelorgans, wobei
    eine Auswerteelektronik beim Betrieb des Staubsaugers (1) die absolute und/oder relative Drehzahl des Antriebsmotors (4) als Ist-Wert ermittelt, mit einem Referenzwert für die Drehzahl vergleicht und aus dem Vergleich einen Indikatorwert für den Füllgrad ableitet, dadurch gekennzeichnet, dass für die Ermittlung des Ist-Wertes und/oder des Referenzwertes von der Auswerteelektronik ein Stellorgan (8) ansteuerbar ist, mit dem eine Öffnung zur Zuführung von Nebenluft (10) zu öffnen und/oder der Hauptströmungsweg (9) schließbar ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass es sich beim Staubabscheide- und Sammelorgan um ein Feinstaubfilter (3) handelt.
  3. Verfahren nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Feinstaubfilter (3) stromabwärts eines Fliehkraftabscheiders (2) angeordnet ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Referenzwert für die Drehzahl von der Auswerteelektronik aus einem Speicher (7) auslesbar und /oder in einen Speicher (7) einlesbar ist.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auswerteelektronik zur Ermittlung des Indikatorwertes die Motorleistung oder ein Unterdruckwert an einer Stelle des Staubsaugers berücksichtigt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Referenzwert dem Ist-Wert der Drehzahl des Antriebsmotors (4) bei leerem Staubabscheide- und Sammelorgan oder einem Sollwert für die Drehzahl des Antriebsmotors (4) entspricht.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass mehrere, zu unterschiedlichen Leistungsstufen (P1, P2, P3) des Antriebsmotors (4) korrelierende Referenzwerte für die Auswerteelektronik verfügbar sind.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Ist-Wert beim Einschalten des Staubsaugers (1) ermittelbar ist.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auswerteelektronik die Differenz zwischen dem Ist-Wert und dem Referenzwert ermittelt und die Differenz bis zur Ermittlung eines neuen Istwertes in einem Speicher (7) ablegt.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Auswerteelektronik den Indikatorwert einer Anzeigevorrichtung zuführt.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Staubabscheide- und Sammelorgan über eine individuelle Kennzeichnung verfügt, die von der Auswerteelektronik auswertbar ist.
  12. Staubsauger (1) mit einem Antriebsmotor (4), einem Staubabscheide- und Sammelorgan und einer Vorrichtung zur Erfassung des Füllgrades des Staubabscheide- und Sammelorgans, wobei
    die Vorrichtung eine Auswerteelektronik aufweist, von der mit einer geeigneten softwaregesteuerten Schaltung
    • eine aktuelle Drehzahl des Antriebsmotors (4) als relativer und/oder absoluter Ist-Wert ermittelbar,
    • ein Referenzwert zugreifbar,
    • eine Differenz und/oder ein Quotient zwischen dem Ist-Wert und dem Referenzwert bestimmbar und
    • aus der bestimmten Differenz und/oder dem bestimmten Quotienten ein Wert für den Füllgrad des Feinstaubfilters (3) ableitbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Staubsauger (1) ein Stellorgan (8) aufweist, mit dem der Zuluftstrom zum Staubabscheide- und Sammelorgan ganz oder teilweise vom Hauptströmungsweg (9) zu einem Nebenluftströmungsweg umschaltbar ist.
  13. Staubsauger (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Staubabscheide- und Sammelorgan ein Feinstaubfilter (3) ist.
  14. Staubsauger (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Feinstaubfilter (3) stromabwärts eines Fliehkraftabscheiders (2) angeordnet ist.
  15. Staubsauger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass als Antriebsmotor (4) ein bürstenloser Motor, insbesondere ein Reluktanzmotor verwendet ist.
  16. Staubsauger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 17,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Staubsauger (1) eine Lesevorrichtung aufweist, mit der individuelle Kennzeichnungen des Staubabscheide- und Sammelorgans auslesbar und an die Auswerteelektronik übermittelbar sind.
  17. Staubsauger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 13 bis 18,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Staubsauger (1) eine Anzeigevorrichtung aufweist, über die der von der Auswerteelektronik ermittelte Füllgrad anzeigbar ist.
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