EP2201878B1 - Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider - Google Patents

Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider Download PDF

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EP2201878B1
EP2201878B1 EP20090178063 EP09178063A EP2201878B1 EP 2201878 B1 EP2201878 B1 EP 2201878B1 EP 20090178063 EP20090178063 EP 20090178063 EP 09178063 A EP09178063 A EP 09178063A EP 2201878 B1 EP2201878 B1 EP 2201878B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cyclone
air
vacuum cleaner
guide means
air guide
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP20090178063
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2201878A3 (de
EP2201878A2 (de
Inventor
Julian Kastner
Markus Kraus
Florian Schmitt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Publication of EP2201878A2 publication Critical patent/EP2201878A2/de
Publication of EP2201878A3 publication Critical patent/EP2201878A3/de
Application granted granted Critical
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Not-in-force legal-status Critical Current
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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
    • A47L9/10—Filters; Dust separators; Dust removal; Automatic exchange of filters
    • A47L9/16—Arrangement or disposition of cyclones or other devices with centrifugal action
    • A47L9/1608—Cyclonic chamber constructions
    • 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
    • A47L9/0081—Means for exhaust-air diffusion; Means for sound or vibration damping
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C5/00—Apparatus in which the axial direction of the vortex is reversed
    • B04C5/08—Vortex chamber constructions
    • B04C5/103—Bodies or members, e.g. bulkheads, guides, in the vortex chamber

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum cleaner having a centrifugal separator having an air inlet passage connected to a suction air guide for dust-laden suction air, a separation space and an air outlet communicating with the separation space via a dip tube and discharging the purified air to the environment. wherein the air inlet duct opens into the centrifugal separator.
  • Such vacuum cleaners are known from the prior art.
  • Components of such a vacuum cleaner are essentially one or more nozzles for receiving the dust, a suction pipe, which is designed depending on the structure of the vacuum cleaner as a floor, hand or upright vacuum cleaner shorter or longer or rigid or telescopic, a connector which connecting the suction tube with a flexible suction hose, one or more dust container, which may be part of or the centrifugal or is designed as a separate dust collector, a vacuum chamber through which the air is sucked by a motor-blower unit, and given if a fine dust filter for final cleaning of the escaping air.
  • the US 2007/0209340 A1 a vacuum cleaner with a centrifugal separator, in which a particle-containing stream enters through an air inlet in the separation chamber of the centrifugal separator and is there offset by a spiral ramp in a cyclonic circulation.
  • the invention has for its object to provide a vacuum cleaner with an improved centrifugal separator, which avoids turbulence in the inlet region, as well as an increased volume flow provides while reducing the noise.
  • the vacuum cleaner according to the invention with a centrifugal separator is achieved by a centrifugal separator comprising an air guide means, wherein the air guide means is an area which is generated by continuous spiraling of a space curve about the axis of the centrifugal separator, and that a slope of the air guide means begins in an air inlet duct.
  • a centrifugal separator comprising an air guide means, wherein the air guide means is an area which is generated by continuous spiraling of a space curve about the axis of the centrifugal separator, and that a slope of the air guide means begins in an air inlet duct.
  • centrifugal separator in a centrifugal separator, the rotationally-displaced air separates the dust into the dust-collecting area of the separation space by means of centrifugal forces, or the dust is ejected through a dust outlet into a separate dust-collecting space separate from the separation space.
  • An air outlet which communicates via a dip tube with the separation chamber leads the cleaned air to another downstream filter unit or to the environment.
  • Centrifugal separators can be both an integral part of the vacuum cleaner, or be used as a separate unit in a plenum. At least the dust collector can be removed from the vacuum cleaner. Such centrifugal separator are used in particular in so-called bagless vacuum cleaners.
  • air guidance means those devices are to be considered, which divert the incoming air from its original flow direction in another flow direction.
  • the air inlet is advantageously tangential to an air flow in the centrifugal separator and the air guide means deflect the incoming air into a perpendicular to the air inlet protruding helix.
  • the air is thereby converted with largely avoiding turbulence at the entry point and with the lowest possible resistance in a preferably spiral-shaped rotational movement. This ensures that the incoming air and the rotating air are located at the entry point in spaced-apart planes and flow largely unaffected by each other, or almost without mutual collision.
  • the air guide means extends by a maximum of one revolution about the axis of the centrifugal separator.
  • the air guiding means can guide the air for a maximum of one revolution about the radial axis and thereby unfold the air flow with the dust particles without a limiting channel formation.
  • a limiting channel may be disadvantageous in that as large, heavy particles only half a revolution, small, light particles, however, require around three revolutions to reach the ejection into the dust collector.
  • the air guide means has a steady, progressive or degressive slope in the direction of the screw.
  • the helix has a constant pitch, with a progressive pitch, the pitch of the helix increases, with a degressive pitch, the pitch of the helix decreases.
  • a steady pitch of the helix accelerates the dust particles evenly, with contact of the particles with the air-guiding means is largely avoided.
  • a progressive slope in particular, ejects the particles into the separation space at the end of the slope and advantageously avoids a collision with the inflowing particles.
  • a degressive pitch can be used advantageously in small centrifugal separators to achieve small heights.
  • the space curve is a straight line, a convex or a concave curve.
  • a convex curve is an outwardly, ie curved into the separation chamber, under a concave curve is to be understood inwardly, ie curved away from the discharge side shape.
  • the term curve includes symmetric as well as subsections of symmetric and asymmetric geometries.
  • a straight line can be converted into a tool shape with simple means. Curves may have the advantage that at the radial transitions from the air guide means to the inner boundary walls of the centrifugal separator radii are present, which advantageously avoid areas with turbulence and dust deposits.
  • the space curve is inclined at an angle between 45 and 135 degrees to the axis of the screwing and, in a particular embodiment, is oriented perpendicular to the axis of the screwing.
  • the angle is between the axis of the centrifugal separator, which extends from the air inlet to the dust discharge, and the space curve.
  • the surface of the air guiding means points towards the air inlet, at an angle of 135 degrees it shows the surface of the air guiding means in the direction of the dust ejection.
  • the surface is perpendicular to the centrifugal separator.
  • An inclined into the center of the centrifugal separator air guide surface that is at an angle greater than 90 degrees, can advantageously support the centrifugal force acting on the particle to the effect that during the radial movement to the outside an additional axial movement component is generated in the direction of the dust ejection out.
  • a space axis projecting perpendicularly from the axis of the centrifugal separator can advantageously combine the properties of a tilted or rising air guiding means and achieves the best measuring results for an average dust.
  • the air guide means has an axial extent with a length between about two thirds of the maximum height of the air inlet channel and the maximum height of the air inlet channel.
  • An axial extension is directed in the direction of the axis of the centrifugal separator.
  • the term height is the extent defined in the axial direction.
  • the air guide means formed integrally with the centrifugal separator or constitutes a separate component of the centrifugal separator.
  • a one-piece design of the air guide means together with the inner wall of the centrifugal separator allow a simple tool design and easy assembly assembly.
  • With a separate component design of the air guiding means advantageously more complex geometries can be displayed.
  • Wear-resistant or differently colored materials are used.
  • the air guide means is arranged on a removable or movable housing part of the centrifugal separator.
  • the air guide means on a removable or movable housing part of Centrifugal separator be arranged.
  • the air guidance means preferably extends in the radial direction away from the axis of the centrifugal separator to the inner wall of the centrifugal separator.
  • the particles over the full available width, ie in the radial direction are detected by the air guide means, accelerated to the outside and experienced a spiral or screw movement.
  • the air guide means extends in the radial direction away from the axis of the centrifugal separator and has a distance to the inner wall.
  • Small light particles take more turns to reach the ejection window than large, heavy particles.
  • the air-guiding means are advantageously at a distance from the inner wall, the accelerations caused by the screwing movement of the air, in particular, can act on their own radial centrifugal forces, as well as on their axial forces. This effect results from the short residence time of the particles in the area of the air duct.
  • Particularly small particles can thereby experience a safe acceleration.
  • no particles can settle between the air guide means and the inner wall of the centrifugal separator as a result of the full-surface air flow on the inner wall, so that a hygienic impression persists, especially in transparent versions after prolonged operation.
  • the air guiding means preferably starts at a boundary surface of the centrifugal separator lying opposite an ejection.
  • the inflowing air flow can be immediately offset in a spiral or screw movement.
  • the air guide means ends at the end of a slope with a flat plateau.
  • air flowing in from the air inlet channel can thereby be prevented from the rotating spiral or screw movement.
  • the air guide means is arranged in an advantageous manner with respect to an oblique ejection surface.
  • turbulences in the region of the air outlet can thereby be avoided.
  • an oblique ejection surface is meant a plane which is not oriented orthogonally to the axis of the centrifugal separator.
  • At least the air inlet channel preferably opens tangentially into the separation chamber.
  • the air inlet is tangential to an air flow in the centrifugal separator and the air guide means deflect the incoming air into a helix perpendicular to the air inlet. The air is thereby converted with largely avoiding turbulence at the entry point and with the lowest possible resistance in a preferably helical or spiral rotational movement.
  • the present invention facilitates with simple and constructive means the realization of a centrifugal separator in which especially a noise reduction and an increased volume flow can be achieved. Furthermore, a higher overall efficiency and an increase in efficiency is achieved.
  • FIG. 1 an inventive vacuum cleaner 1 is shown, is sucked in the dust-laden air via a floor nozzle and a Saugluft Unit 4, consisting of a length-adjustable suction pipe, a connector to a flexible suction hose into the interior of a housing of the vacuum cleaner 1.
  • a centrifugal separator 2 in the FIGS. 2 to 6 is shown in detail.
  • the centrifugal separator 2 has a tubular air inlet duct 3, which adjoins the suction air duct 4 of the vacuum cleaner 1 in such a way that the air from the suction air duct 4 flows through it tangentially into the centrifugal separator 2. From there, the air passes into a substantially cylindrical separation chamber 5, in which, similar to a centrifuge according to the principle of centrifugal force, the dust from the air is deposited.
  • An air outlet 6 of the centrifugal separator 2 is connected via a dip tube 7 with the separation chamber 5.
  • an air guide means 8 in the form of a surface 9 is provided starting from the lower boundary surface 23 of the separation chamber 5, which results from continuous screwing 10 of a radius 14 of a longitudinal axis 11 of the separation chamber 4 about this longitudinal axis 11.
  • the air guiding means 8 is formed in one piece with a designed as a pivotable lid housing part 19 of the centrifugal separator 2.
  • the lid can be opened to clean the separation chamber 4.
  • the lid also covers a collecting chamber, not shown, of the centrifugal separator 2, which can be emptied when the lid is opened.
  • the threaded surface 9 of the air guide means begins from the mouth of the air inlet duct 3 in the direction of the screw 10 after about 2/3 of a full turn 12 about the longitudinal axis 11 of the centrifugal separator 2.
  • the threaded surface 9 of the air duct 8 ends 24 after about 1 / 3 of a full turn 12 at the screw 10 facing edge of the mouth of the air inlet channel 3 and there has an axial extent 17 which corresponds approximately to the height of the mouth of the inlet channel 3. This can ensure that the deflected air does not collide with newly air flowing through the air inlet duct 3 and thereby undesirable turbulence. From the straight edge formed by the end 24 of the surface 9 of the air guiding means 8 extends radially, i.
  • the surface 9 of the air guiding means 8 has a linear slope.
  • the surface 9 extends in the radial direction of the separation chamber 5 from the central dip tube 7 up to the wall 20 of the cylindrical separation chamber 5.
  • the centrifugal separator 2 operates as follows: Air flowing in through the air inlet duct 3 is directed onto the helical path by the air guiding means 8 and flows on this path in the direction of an obliquely arranged ejection surface 16 and an ejection 22 of the separating chamber 5 of the centrifugal separator 2 Centrifugal forces collects while the dust on the wall 20 of the separation chamber and moves there on a spiral path in the direction of ejection 22, through which he leaves the separation chamber 4 and enters the collection chamber. The air, however, undergoes a deflection at the level of the ejection 22 of the separation chamber 4 and leaves the separation chamber 4 through the dip tube 7 and the outlet 6 in the direction of the blower of the vacuum cleaner. 1
  • the air guiding means 8 not only improves the dust separation but also reduces the noise generated by the centrifugal separator 2. This may be the comparison of FIGS. 7 and 8 are taken, in each of which the sound power of a centrifugal separator 2 is indicated as a function of frequency. It shows FIG. 7 the sound power of a centrifugal separator 2 without air guide means 8 and FIG. 8 However, it shows that a significant improvement can be achieved, especially in the case of the particularly unpleasant middle frequencies.
  • the present invention facilitates with simple and constructive means the realization of a centrifugal separator 2 in which particularly a noise reduction and an increased volume flow are achieved. Furthermore, a higher overall efficiency and an increase in efficiency is achieved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Cyclones (AREA)
  • Filters For Electric Vacuum Cleaners (AREA)

Description

    Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider, der einen Lufteinlasskanal aufweist, der mit einer Saugluftführung für staubbeladene Saugluft verbunden ist, einen Abscheideraum und einen Luftauslass, der über ein Tauchrohr mit dem Abscheideraum in Verbindung steht und die gereinigte Luft an die Umgebung abführt, wobei der Lufteinlasskanal in den Fliehkraftabscheider einmündet.
    • Stand der Technik
  • Derartige Staubsauger sind aus dem Stand der Technik bekannt. Bestandteile eines derartigen Staubsaugers sind im Wesentlichen eine oder mehrere Düsen zur Aufnahme des Staubes, ein Saugrohr, welches je nach Aufbau des Staubsaugers als Boden-, Hand- oder Upright-Sauger kürzer oder länger bzw. starr oder teleskopierbar ausgeführt ist, ein Verbindungsstück, welches das Saugrohr mit einem flexiblen Saugschlauch verbindet, ein oder mehrere Staubbehälter, der Bestandteil des oder der Fliehkraftabscheider sein kann oder als separater Staubsammelbehälter ausgebildet ist, ein Unterdruckraum, über den die Luft von einer Motor-Gebläse-Einheit angesaugt wird, sowie gegeben falls ein Feinstaubfilter zum Endreinigen der austretenden Luft.
  • Beispielsweise offenbart die US 2007/0209340 A1 einen Zimmerstaubsauger mit einem Fliehkraftabscheider, bei dem ein partikelhaltiger Strom durch einen Lufteinlass in den Abscheideraum des Fliehkraftabscheiders eintritt und dort von einer spiralförmigen Rampe in eine zyklonartige Zirkulation versetzt wird.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die DE 10 2005 056 922 A1 bekannt, welche einen Fliehkraftabscheider mit einem axialen Lufteinlass beschreibt und der Lufteinlass eine schraubenförmige Luftumlenkeinheit aufweist. Nachteilig an einer solchen Anordnung kann sein, dass durch den axialen Lufteintritt der Luftstrom zuerst um ca. 90 Grad umgelenkt werden muss und dadurch eine starke Bremsung erfährt.
  • Weiter sei auf die WO 00/74547 A1 verwiesen, welche einen Cyclonabscheider mit einem tangentialen Lufteintritt zeigt. Nachteilig an einer solchen Anordnung kann sein, wie z. B. aus Fig. 2 dieser Schrift ersichtlich, dass die eintretende Luft mit der durch die Zylinderform in Rotation versetzte Luft nach einer Umdrehung kollidiert. Dies hat eine starke Verwirbelung und Abbremsung des Luftstroms zur Folge.
    • Der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Staubsauger mit einem verbesserten Fliehkraftabscheider bereitzustellen, der Verwirbelungen in dem Einlassbereich vermeidet, sowie einen gesteigerten Volumenstrom bereitstellt bei gleichzeitiger Reduzierung des Geräusches.
    • Erfindungsgemäße Lösung
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein Bodenpfleggerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Der erfindungsgemäße Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider gelingt durch einen Fliehkraftabscheider der ein Luftführungsmittel umfasst, wobei das Luftführungsmittel eine Fläche ist, die durch stetige Schraubung einer Raumkurve um die Achse des Fliehkraftabscheiders erzeugt wird, und dass eine Steigung des Luftführungsmittel in einem Lufteinlasskanal beginnt. Dadurch sind besonders flache Steigung_en zu erzielen, die einen besonders vorteilhaften geringen Luftwiderstand erzeugen. Außerdem lassen sich mit einer solchen Ausgestaltung besonders vorteilhaft niedrige und kompakte Fliehkraftabscheider erzielen. Als Fliehkraftabscheider sind sowohl Wirbelrohr- als auch Cyclonabscheider anzusehen, wobei in dem Fliehkraftabscheider auf die Partikel Zentrifugalkräfte einwirken und diese radial nach außen beschleunigen. Oder mit anderen Worten: In einem Fliehkraftabscheider, scheidet die in Drehbewegung versetzte Luft den Staub mittels Zentrifugalkräften in den Staubsammelbereich des Abscheideraums ab oder der Staub wird über einen Staubauslass in einen separaten, getrennt von dem Abscheideraum angeordneten Staubsammelbehälter ausgeworfen. Ein Luftauslass, der über ein Tauchrohr mit dem Abscheideraum in Verbindung steht führt die gereinigte Luft an eine weitere nachgeschaltete Filtereinheit oder an die Umgebung ab. Fliehkraftabscheider können sowohl ein integraler Bestandteil des Staubsaugers sein, oder auch als separate Einheit in einen Sammelraum eingesetzt werden. Zumindest der Staubsammelbehälter ist aus dem Staubsauger entnehmbar. Solche Fliehkraftabscheider werden insbesondere bei sogenannten beutellosen Staubsaugern verwendet. Als Luftführungsmittel sind diejenigen Vorrichtungen anzusehen, welche die einströmende Luft aus ihrer ursprünglichen Strömungsrichtung in eine andere Strömungsrichtung ablenken. Mit einer stetigen Schraubung einer Raumkurve um eine feste Richtung wird eine Schraubenlinie erzeugt und dessen gebildete Fläche stellt das Luftführungsmittel dar. Vorteilhaft erfolgt der Lufteinlass tangential für einen Luftstrom in den Fliehkraftabscheider und die Luftführungsmittel lenken die einströmende Luft in eine zum Lufteintritt senkrecht abstehende Schraubenlinie um. Die Luft wird dadurch mit weitgehender Vermeidung von Verwirbelungen an der Eintrittsstelle und mit möglichst geringen Widerständen in eine vorzugsweise spiralförmige Drehbewegung übergeführt. Dadurch wird erreicht, dass sich die einströmende Luft und die rotierenden Luft an der Eintrittsstelle in zueinander beabstandeten Ebenen befinden und weitgehend unbeeinflusst voneinander, bzw. nahezu ohne gegenseitige Kollision vorbeiströmen.
    • Bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung
  • Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen haben keine einschränkende Wirkung, sondern sollen lediglich deren Lesbarkeit verbessern.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung erstreckt sich das Luftführungsmittel um maximal eine Umdrehung um die Achse des Fliehkraftabscheiders. In vorteilhafter Weise kann das Luftführungsmittel die Luft maximal eine Umdrehung lang um die radiale Achse führen und sich dabei der Luftstrom mit den Staubpartikeln ohne eine begrenzende Kanalbildung entfalten. Ein begrenzender Kanal kann insofern nachteilig sein, als große, schwere Partikel lediglich ein halbe Umdrehung, kleine, leichte Partikel benötigen dagegen rund drei Umdrehungen bis zum Erreichen des Auswurfs in den Staubsammelbehälter. Mit einem Luftführungsmittel, welches sich maximal über eine Umdrehung erstreckt, kann erreicht werden, dass auf die unterschiedlichen Partikel ihre eigenen radialen und axialen Beschleunigungen nach maximal einer Umdrehung einwirken und nicht an sich radial ersteckenden Luftführungsmittel abgebremst werden.
  • Zweckmäßiger Weise besitzt das Luftführungsmittel eine stetige, progressive oder degressive Steigung in Richtung der Schraubung. Bei einer stetigen Steigung besitzt die Schraubung eine gleichbleibende Steigung, bei einer progressiven Steigung nimmt die Steigung der Schraubung zu, bei einer degressiven Steigung nimmt die Steigung der Schraubung ab. Vorteilhaft beschleunigt eine stetige Steigung der Schraubung die Staubpartikel gleichmäßig, wobei eine Berührung der Partikel mit dem Luftführungsmittel weitgehend vermieden wird. Eine progressive Steigung schleudert besonders die Partikel am Ende der Steigung in den Abscheideraum hinaus und vermeidet vorteilhaft eine Kollision mit den einströmenden Partikeln. Eine degressive Steigung kann vorteilhaft bei kleinen Fliehkraftabscheidern eingesetzt werden um kleine Bauhöhen zu erzielen.
  • Zweckmäßiger Weise ist die Raumkurve eine Gerade, eine konvexe oder eine konkave Kurve. Unter einer konvexen Kurve ist eine nach außen, also in den Abscheideraum hinein gewölbten, unter einer konkaven Kurve ist eine nach innen, also von der Auswurfseite weg gewölbte Form zu verstehen. Der Begriff Kurve umfasst symmetrische, wie auch Teilabschnitte von symmetrischen, sowie unsymmetrische Geometrien. Vorteilhaft kann eine Gerade mit einfachen Mitteln in eine Werkzeugform umgesetzt werden. Kurven können den Vorteil besitzen, dass an den radialen Übergängen von dem Luftführungsmittel zu den inneren Begrenzungswänden des Fliehkraftabscheiders Radien vorhanden sind, welche vorteilhaft Bereiche mit Verwirbelungen und Staubablagerungen vermeiden. Besonders vorteilhaft ist eine konkave Kurve in Form einer Rinne oder Wanne, da einerseits an den Rändern ein weicher Übergang zu den Innenwänden des Fliehkraftabscheiders erfolgt der eine Wirbelbildung vermeidet. Andererseits werden bei einem Abschalten des Staubsaugers nicht abgeschiedene Partikel in der Rinne gesammelt und bei erneuter Aktivierung des Staubsaugers durch die hohe Luftströmung in der Mitte wieder mitgerissen.
  • In vorteilhafter Weise ist die Raumkurve unter einem Winkel zwischen 45 und 135 Grad zu der Achse der Schraubung geneigt und in einer besonderen Ausführung senkrecht zu der Achse der Schraubung ausgerichtet. Der Winkel liegt zwischen der Achse des Fliehkraftabscheiders, welche sich von dem Lufteinlass zu dem Staubauswurf erstreckt, und der Raumkurve an. Bei einem Winkel von 45 Grad zeigt die Fläche des Luftführungsmittels in Richtung Lufteinlass, bei einem Winkel von 135 Grad zeigt die Fläche des Luftführungsmittels in Richtung des Staubauswurfs. Bei einem Winkel von 90 Grad liegt die Fläche senkrecht zu dem Fliehkraftabscheider. Eine in die Mitte des Fliehkraftabscheiders geneigte Luftführungsfläche, also unter einem Winkel größer 90 Grad stehend, kann vorteilhaft die auf den Partikel einwirkende Zentrifugalkraft dahingehend unterstützen, dass bei der radialen Bewegung nach außen eine zusätzliche axiale Bewegungskomponente in Richtung auf den Staubauswurf hin erzeugt wird. Ein von der Mitte des Fliehkraftabscheiders weg geneigtes Luftführungsmittel, also unter einem Winkel kleiner 90 Grad stehend, können vorteilhaft Partikel, welche auf dem Luftführungsmittel zum Liegen gekommen sind, in Folge von Hangabtriebskräften wieder leicht nach außen gelangen und eine Position einnehmen die maximal von der Mitte des Fliehkraftabscheiders entfernt sind. An dieser äußeren Position herrscht die größte Strömungsgeschwindigkeit und die Partikel können wieder mitgerissen und in den Abscheideraum transportiert werden. Eine senkrecht von der Achse des Fliehkraftabscheiders abstehende Raumachse kann vorteilhaft die Eigenschaften eines geneigten oder ansteigenden Luftführungsmittels vereinen und erzielt für einen durchschnittlichen Staub die besten Messergebnisse.
  • Vorzugsweise weist das Luftführungsmittel eine axiale Erstreckung mit einer Länge zwischen etwa zwei Drittel der maximalen Höhe des Lufteinlasskanals und der maximalen Höhe des Lufteinlasskanals aus. Eine axiale Erstreckung ist in Richtung der Achse des Fliehkraftabscheiders gerichtet. Mit dem Begriff Höhe ist die Erstreckung in axialer Richtung definiert. Durch eine solche Anordnung kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die in den Fliehkraftabscheider einströmende Luft nahezu kollisionsfrei eintreten kann, da sich die rotierende Luft in dem Fliehkraftabscheider bereits oberhalb des Lufteinlasskanals hinwegschraubt. Dadurch werden unnötige Abbremsungen und Verwirbelungen in den unterschiedlichen Luftströmen vorteilhaft vermieden. Die ungebremsten Luftströme sind vorteilhaft dazu geeignet, die Staubpartikel effektiv in dem Abscheideraum zu beschleunigen und sicher an dem Staubauswurf auszuleiten.
  • Die Erfindung weiterbildend ist bevorzugt vorgesehen, dass das Luftführungsmittel einteilig zusammen mit dem Fliehkraftabscheider gebildet oder ein separater Bestandteil des Fliehkraftabscheiders darstellt. In vorteilhafter Weise kann eine einteilige Gestaltung der Luftführungsmittel zusammen mit der inneren Wand des Fliehkraftabscheiders einen einfachen werkzeugtechnischen Aufbau und montagefreundlichen Zusammenbau ermöglichen. Mit einer separaten Bauteilgestaltung des Luftführungsmittels können vorteilhaft komplexere Geometrien dargestellt werden. Weiter können dadurch z. B. verschleißfestere oder andersfarbige Materialien eingesetzt werden.
  • Alternativ ist das Luftführungsmittel an einem abnehmbaren oder beweglichen Gehäuseteil des Fliehkraftabscheiders angeordnet. Vorteilhaft kann hierzu das Luftführungsmittel an einem abnehmbaren oder beweglichen Gehäuseteil des Fliehkraftabscheiders angeordnet sein. Dadurch können Störquellen in dem Fliehkraftabscheider, z. B. durch klemmende Kronenkorken, leicht zugänglich gemacht und beseitigt werden. Die Erfindung fortbildend ist das Gehäuseteil zugleich eine Öffnung für ein Staubentleerung.
  • Erfindungsgemäß bevorzugt erstreckt sich das Luftführungsmittel in radialer Richtung von der Achse des Fliehkraftabscheiders weg bis an die innere Wand des Fliehkraftabscheiders. Vorteilhaft kann dadurch erreicht werden, dass die Partikel über die volle zur Verfügung stehende Breite, also in radialer Richtung, von dem Luftführungsmittel erfasst werden, nach außen beschleunigt und eine Spiral- oder Schraubenbewegung erfahren.
  • Alternativ hierzu erstreckt sich das Luftführungsmittel in radialer Richtung von der Achse des Fliehkraftabscheiders weg und besitzt zu der inneren Wand einen Abstand. Kleine leichte Partikel benötigen mehr Umdrehungen um bis an das Auswurffenster zu gelangen, als große schwere Partikel. Dadurch dass die Luftführungsmittel vorteilhaft einen Abstand zu der inneren Wand besitzen, können besonders die auf die unterschiedlichen gewichtigen Partikel ihre eigenen radialen, durch Zentrifugalkräfte, sowie axialen, durch die Schraubbewegung der Luft verursachten Beschleunigungen einwirken. Dieser Effekt resultiert aus der kurzen Verweildauer der Partikel in dem Bereich der Luftführung. Besonders kleine Partikel können dadurch eine sichere Beschleunigung erfahren. Weiter können sich vorteilhaft zwischen dem Luftführungsmittel und der Innenwand des Fliehkraftabscheiders infolge der vollflächigen Luftströmung an der inneren Wand keine Partikel absetzten, sodass besonders bei transparenten Ausführungen nach längerer Betriebszeit ein hygienischer Eindruck bestehen bleibt.
  • Das Luftführungsmittel beginnt vorzugsweise an einer gegenüber einem Auswurf liegenden Begrenzungsfläche des Fliehkraftabscheiders. Vorteilhaft kann dadurch der einströmende Luftstrom sofort in eine Spiral- oder Schraubbewegung versetzt werden.
  • Außerdem lassen sich dadurch vorteilhaft kleine kompakte Fliehkraftabscheider realisieren.
  • Bevorzugt endet das Luftführungsmittel am Ende einer Steigung mit einem flachen Plateau. Vorzugsweise kann dadurch einströmende Luft aus dem Lufteinlasskanal von der rotierenden Spiral- oder Schraubbewegung abgehalten werden.
  • Dem Luftführungsmittel ist in vorteilhafter Weise gegenüber eine schräge Auswurffläche angeordnet. Vorteilhaft können dadurch Verwirbelungen in dem Bereich des Luftauslass vermieden werden. Unter einer schrägen Auswurffläche ist eine Ebene zu verstehen, welche nicht orthogonal auf die Achse des Fliehkraftabscheiders ausgerichtet ist.
  • Zweckmäßiger Weise mündet zumindest der Lufteinlasskanal vorzugsweise tangential in den Abscheideraum ein. Vorteilhaft erfolgt der Lufteinlass tangential für einen Luftstrom in den Fliehkraftabscheider und die Luftführungsmittel lenken die einströmende Luft in eine zum Lufteintritt senkrecht abstehende Schraubenlinie um. Die Luft wird dadurch mit weitgehender Vermeidung von Verwirbelungen an der Eintrittsstelle und mit möglichst geringen Widerständen in eine vorzugsweise schraub- oder spiralförmige Drehbewegung übergeführt.
  • Die vorliegende Erfindung erleichtert mit einfachen und konstruktiven Mitteln die Realisierung eines Fliehkraftabscheiders bei dem besonders eine Geräuschreduzierung und ein gesteigerter Volumenstrom erzielt werden. Weiter wird ein höherer Gesamtwirkungsgrad und eine Effizienzsteigerung erreicht.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnungen
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles, auf welches die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben.
  • Es zeigen schematisch:
    • Fig. 1
    einen Staubsauger mit seinen Komponenten;
    Fig. 2
    einen Fliehkraftabscheider mit einem Abscheideraum;
    Fig. 3
    einen Fliehkraftabscheider im Schnitt gem. Fig. 2;
    Fig. 4
    ein Luftführungsmittel in einem Fliehkraftabscheider in einer perspektivischen Ansicht;
    Fig. 5
    einen Vollschnitt durch einen Fliehkraftabscheider gem. Fig. 2;
    Fig. 6
    einen Fliehkraftabscheider mit einem Luftführungsmittel;
    Fig. 7
    eine Frequenzanalyse eines Fliehkraftabscheiders ohne einem Luftführungsmittel; und
    Fig. 8
    eine Frequenzanalyse eines Fliehkraftabscheiders mit einem Luftführungsmittel.
    Ausführliche Beschreibung anhand eines Ausführungsbeispiels
  • In der Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Staubsauger 1 dargestellt, bei dem staubbeladene Luft über eine Bodendüse und eine Saugluftführung 4, bestehend aus einem längenverstellbaren Saugrohr, einem Verbindungsstück an einem flexiblen Saugschlauch, in das Innere eines Gehäuses des Staubsaugers 1 gesaugt wird. Zur Abtrennung des Staubs aus der staubbeladenen Luft ist der Staubsauger 1 mit einem Fliehkraftabscheider 2 ausgestattet, der in den Figuren 2 bis 6 im Detail dargestellt ist.
  • Der Fliehkraftabscheider 2 weist einen rohrförmigen Lufteinlasskanal 3 auf, der sich derart an die Saugluftführung 4 des Staubsaugers 1 anschließt, dass durch ihn die Luft aus der Saugluftführung 4 tangential in den Fliehkraftabscheider 2 einströmt. Von dort aus gelangt die Luft in einen im Wesentlichen zylinderförmigen Abscheideraum 5, in dem ähnlich wie bei einer Zentrifuge nach dem Prinzip der Fliehkraft der Staub aus der Luft abgeschieden wird. Ein Luftauslass 6 des Fliehkraftabscheiders 2 ist über ein Tauchrohr 7 mit dem Abscheideraum 5 verbunden.
  • Wie insbesondere in den Figuren 3 bis 6 gut erkennbar, ist von der unteren Begrenzungsfläche 23 des Abscheideraums 5 ausgehend ein Luftführungsmittel 8 in Form einer Fläche 9 vorgesehen, die sich durch stetige Schraubung 10 eines Radius 14 einer Längsachse 11 des Abscheideraums 4 um diese Längsachse 11 ergibt. Das Luftführungsmittel 8 ist einteilig mit einem als schwenkbarer Deckel ausgeführten Gehäuseteils 19 des Fliehkraftabscheiders 2 gebildet. Der Deckel kann zum Reinigen des Abscheideraums 4 geöffnet werden. Gleichzeitig deckt der Deckel auch einen nicht näher dargestellten Sammelraum des Fliehkraftabscheiders 2 ab, der beim Öffnen des Deckels entleert werden kann. Durch das Luftführungsmittel 8 wird einströmende Luft auf eine schraubenförmige, um die Längsachse 11 des Abscheideraums 5 verlaufende und entlang der Längsachse 11 vom Lufteinlasskanal 3 weg gerichtete Bahn geleitet.
  • Speziell beginnt die geschraubte Fläche 9 des Luftführungsmittels von der Mündung des Lufteinlasskanals 3 aus in Richtung der Schraubung 10 betrachtet nach etwa 2/3 einer vollen Umdrehung 12 um die Längsachse 11 des Fliehkraftabscheiders 2. Die geschraubte Fläche 9 des Luftführungsmittels 8 endet 24 nach etwa 1/3 einer vollen Umdrehung 12 an dem der Schraubung 10 zugewandten Rand der Mündung des Lufteinlasskanals 3 und hat dort eine axiale Erstreckung 17, die annähernd der Höhe der Mündung des Einlasskanals 3 entspricht. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die umgelenkte Luft nicht mit neu durch den Lufteinlasskanal 3 einströmender Luft kollidiert und dadurch unerwünschte Verwirbelungen entstehen. Von der durch das Ende 24 der Fläche 9 des Luftführungsmittels 8 gebildeten geraden Kante erstreckt sich radial, d.h. parallel zu einem Radius der Längsachse 11 des Abscheideraums 5, von dem Tauchrohr 7 zur einer Zylinderwand 20 des Abscheideraums 5 eine vertikale, d.h. parallel zur Längsachse 11 verlaufende, flächige Abdeckung 15 bis zur unteren Begrenzungsfläche 23. Dadurch wird verhindert, dass einströmende staubbeladene Luft unter die Fläche 9 des Luftführungsmittels 8 gelangen kann und sich dort Staub ansammelt. Auch können in diesem Bereich unerwünschte Verwirbelungen vermieden werden.
  • Die Fläche 9 des Luftführungsmittels 8 hat eine lineare Steigung. Die Fläche 9 erstreckt sich in radialer Richtung des Abscheideraums 5 von dem zentralen Tauchrohr 7 aus bis hin zu der Wand 20 des zylinderförmigen Abscheideraums 5. Dadurch kann der gesamte Luftstrom und sämtliche darin enthaltenen Staubpartikel von dem Luftführungsmittel 8 erfasst und auf eine Schraubenbahn gelenkt werden.
  • Der Fliehkraftabscheider 2 arbeitet wie folgt: Durch den Lufteinlasskanal 3 einströmende Luft wird durch das Luftführungsmittel 8 auf die schraubenförmige Bahn gelenkt und strömt auf dieser Bahn in Richtung einer schräg angeordneten Auswurffläche 16 und eines Auswurfs 22 des Abscheideraums 5 des Fliehkraftabscheiders 2. Aufgrund der Wirkung der Zentrifugalkräfte sammelt sich dabei der Staub an der Wand 20 des Abscheideraums und bewegt sich dort auf einer Spiralbahn in Richtung Auswurf 22, durch den er den Abscheideraum 4 verlässt und in den Sammelraum gelangt. Die Luft hingegen erfährt auf der Höhe des Auswurfs 22 des Abscheideraums 4 eine Umlenkung und verlässt den Abscheideraum 4 durch das Tauchrohr 7 und den Auslass 6 in Richtung des Gebläses des Staubsaugers 1.
  • Das Luftführungsmittel 8 gemäß dieser Erfindung verbessert nicht nur die Staubabscheidung sondern reduziert auch den vom Fliehkraftabscheider 2 erzeugten Lärm. Dies kann dem Vergleich der Figuren 7 und 8 entnommen werden, in denen jeweils die Schallleistung eines Fliehkraftabscheiders 2 als Funktion der Frequenz angegeben ist. Dabei zeigt Figur 7 die Schallleistung eines Fliehkraftabscheiders 2 ohne Luftführungsmittel 8 und Figur 8 die eines baugleichen Fliehkraftabscheiders 2 jedoch mit Luftführungsmittel 8. Es zeigt sich, dass vor allem bei den besonders unangenehmen mittleren Frequenzen eine deutliche Verbesserung erzielt werden kann.
  • Die vorliegende Erfindung erleichtert mit einfachen und konstruktiven Mitteln die Realisierung eines Fliehkraftabscheiders 2 bei dem besonders eine Geräuschreduzierung und ein gesteigerter Volumenstrom erzielt werden. Weiter wird ein höherer Gesamtwirkungsgrad und eine Effizienzsteigerung erreicht.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Staubsauger
    2
    Fliehkraftabscheider
    3
    Lufteinlasskanal
    4
    Saugluftführung
    5
    Abscheideraum
    6
    Luftauslass
    7
    Tauchrohr
    8
    Luftführungsmittel
    9
    Fläche
    10
    Schraubung
    11
    Achse
    12
    Umdrehung
    13
    Steigung
    14
    Radius
    15
    Abdeckung
    16
    Auswurffläche
    17
    Erstreckung
    19
    Gehäuseteil
    20
    Wand
    21
    Abstand
    22
    Auswurf
    23
    Begrenzungsfläche
    24
    Ende

Claims (14)

  1. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2), der einen Lufteinlasskanal (3) aufweist, der mit einer Saugluftführung (4) für staubbeladene Saugluft verbunden ist, einen Abscheideraum (5) und einen Luftauslass (6), der über ein Tauchrohr (7) mit dem Abscheideraum (5) in Verbindung steht, wobei der Lufteinlasskanal (3) in den Fliehkraftabscheider (2) einmündet dadurch gekennzeichnet, dass der Fliehkraftabscheider (2) ein Luftführungsmittel (8) umfasst, wobei das Luftführungsmittel (8) eine Fläche (9) ist, die durch stetige Schraubung (10) einer Raumkurve um die Achse (11) des Fliehkraftabscheiders (2) erzeugt wird und dass eine Steigung (13) des Luftführungsmittel (8) in dem Lufteinlasskanal (3) beginnt.
  2. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Luftführungsmittel (8) um maximal eine Umdrehung (12) um die Achse (11) des Fliehkraftabscheiders (2) erstreckt.
  3. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungsmittel (8) eine stetige, progressive oder degressive Steigung (13) in Richtung der Schraubung (10) besitzt.
  4. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumkurve eine Gerade oder eine konvexe oder eine konkave Kurve ist.
  5. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumkurve unter einem Winkel zwischen 45 und 135 Grad zu der Achse (11) der Schraubung (10) geneigt ist und in einer besonderen Ausführung senkrecht zu der Achse (11) der Schraubung (10) ausgerichtet ist.
  6. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungsmittel (8) eine axiale Erstreckung (17) mit einer Länge zwischen etwa zwei Drittel der maximalen Höhe des Lufteinlasskanals (3) und der maximalen Höhe des Lufteinlasskanals (3) ausweist.
  7. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungsmittel (8) einteilig zusammen mit dem Fliehkraftabscheider (2) gebildet ist oder ein separater Bestandteil des Fliehkraftabscheiders (2) darstellt.
  8. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungsmittel (8) an einem abnehmbaren oder beweglichen Gehäuseteil (19) des Fliehkraftabscheiders (2) angeordnet ist.
  9. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungsmittel (8) sich in radialer Richtung von der Achse (11) des Fliehkraftabscheiders (2) weg bis an die innere Wand (20) des Fliehkraftabscheiders (2) erstreckt.
  10. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungsmittel (8) sich in radialer Richtung von der Achse (11) des Fliehkraftabscheiders (2) weg erstreckt und zu der inneren Wand (20) einen Abstand (21) besitzt.
  11. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungsmittel (8) an einer gegenüber einem Auswurf (22) liegenden Begrenzungsfläche (23) des Fliehkraftabscheiders (2) beginnt.
  12. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftführungsmittel (8) am Ende (24) einer Steigung (13) mit einem flachen Plateau endet.
  13. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Luftführungsmittel (8) gegenüber eine schräge Auswurffläche (16) angeordnet ist.
  14. Staubsauger (1) mit einem Fliehkraftabscheider (2) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lufteinlasskanal (3) vorzugsweise tangential in den Abscheideraum (5) einmündet.
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