EP2457487A2

EP2457487A2 - Device for determining a fill level of a dust collector for a vacuum cleaner

Info

Publication number: EP2457487A2
Application number: EP11190142A
Authority: EP
Inventors: Silvio Hamm; Euan Morrison; Nigel Simmons
Original assignee: BSH Bosch und Siemens Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2010-11-29
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: EP2457487B1; EP2457487A3; DE102010062146B4; DE102010062146A1

Abstract

The device has a resonator element (5) held at an outer wall (4) of a dirt collection container (1). An excitation element (6) i.e. piezo element, excites the resonator element for mechanical vibrations. Detection units (9) detect variables that characterize damping of the mechanical vibrations. The detection units determine a filling level of the dirt collection container dependent upon the determined variable. The resonator element is designed as a vibration body and an elastic membrane (5-1), which is made of rubber on latex base. An independent claim is also included for a vacuum cleaner that comprises a centrifugal force separator.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllgrades eines Staubsammelbehälters für einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider sowie einen Staubsauger mit einer derartigen Vorrichtung.The invention relates to a device for determining a degree of filling of a dust collector for a vacuum cleaner with a centrifugal separator and a vacuum cleaner with such a device.

Es gibt bereits verschiedene Ausführungen von so genannten beutellosen Staubsaugern, welche mit Fliehkraftabscheidern arbeiten. Bei einem großen Teil dieser Staubsauger ist der Staubsammelbehälter direkt mit dem Fliehkraftabscheider kombiniert und als ein Bauteil ausgeführt. Der Fliehkraftabscheider befindet sich beispielsweise im Inneren des Staubsammelbehälters, der Schmutz wird in dem den Fliehkraftabscheider umgebenden Behälter gesammelt. Außerdem gibt es auch nach dem Fliehkraftprinzip arbeitende Staubsauger, die einen vom Fliehkraftabscheider separierten Staubsammelbehälter aufweisen.There are already various designs of so-called bagless vacuum cleaners, which work with centrifugal separators. For a large part of these vacuum cleaners, the dust collector is combined directly with the centrifugal separator and designed as one component. The centrifugal separator is located, for example, inside the dust collector, the dirt is collected in the container surrounding the centrifugal separator. In addition, there are also working on the centrifugal force vacuum cleaner, which have separated from the centrifugal dust collector.

Zur Anzeige eines aktuellen Füllgrades des Staubsammelbehälters ist dieser in der Regel zumindest in Teilbereichen aus einem transparenten Material hergestellt und mit einer Markierung versehen, welche auf eine notwendige Entleerung hinweist. Voraussetzung dafür ist aber, dass der Staubsammelbehälter derart in dem Staubsauger angeordnet ist, dass er zumindest teilweise von außen sichtbar ist, was die konstruktive Gestaltungsfreiheit erheblich einschränkt.To display a current degree of filling of the dust collection container it is usually made at least in some areas of a transparent material and provided with a marker, which indicates a necessary emptying. However, the prerequisite for this is that the dust collecting container is arranged in the vacuum cleaner so that it is at least partially visible from the outside, which considerably restricts the structural design freedom.

Darüber hinaus werden auch Differenzdruckanzeigen verwendet, welche allerdings nicht den realen Füllstand des Staubsammelbehälters anzeigen, sondern lediglich auf eine zunehmende Verstopfung nachgeschalteter Filtersysteme reagieren. Derartige Füllstandsanzeigen weisen demzufolge nur eine eingeschränkte Genauigkeit auf.In addition, differential pressure displays are used, which, however, do not indicate the real level of the dust collection container, but only respond to an increasing blockage of downstream filter systems. Consequently, such level indicators have only limited accuracy.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllgrades eines Staubsammelbehälters für einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider anzugeben, welche den Füllstand präzise und reproduzierbar detektiert, dabei aber großen konstruktiven Gestaltungsfreiraum lässt.The invention has for its object to provide a device for determining a degree of filling of a dust collector for a vacuum cleaner with a centrifugal separator, which detects the level precisely and reproducibly, while leaving a lot of design freedom.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by a device with the features according to claim 1.

Demgemäß umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllgrades eines Staubsammelbehälters für einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider mindestens ein Resonatorelement, welches an einer Außenwand des Staubsammelbehälters gehaltert ist, ein Erregerelement, welches das Resonatorelement zu mechanischen Schwingungen anregt, und eine Detektionseinheit, welche eine, eine Dämpfung der mechanischen Schwingung charakterisierende Größe erfasst und welches abhängig von der ermittelten Größe den Füllgrad des Staubsammelbehälters bestimmt.Accordingly, a device according to the invention for determining a filling level of a dust collecting container for a vacuum cleaner with a centrifugal separator comprises at least one resonator element which is mounted on an outer wall of the dust collection container, an excitation element which excites the resonator element to mechanical vibrations, and a detection unit, which one, a damping The size characterizing the mechanical vibration detected and which determines the degree of filling of the dust collection container depending on the determined size.

Wird ein Resonatorelement, welches an einer Außenwand des Staubsammelbehälters gehaltert ist und somit im Bereich des Staubsammelbehälters angeordnet ist, zu einer mechanischen Schwingung angeregt, so wird diese Schwingung in Abhängigkeit von dem Füllgrad des Staubsammelbehälters unterschiedlich bedämpft. Solange das Resonatorelement nicht von Staub oder anderen Schmutzpartikeln, welche in den Staubsammelbehälter abgeschieden werden, bedeckt wird, trägt lediglich die in dem Staubsammelbehälter vorhandene Luft zur Bedämpfung der mechanischen Schwingung bei. Sobald zumindest ein Teilbereich des Resonatorelements durch den Staub oder die anderen Schmutzpartikel bedeckt wird, führt dies zu einer weiteren Bedämpfung der mechanischen Schwingung. Dabei ist der Dämpfungsgrad umso höher je größer die mit Staub oder anderen Schmutzpartikeln bedeckte Fläche des Resonators ist. Der Dämpfungsgrad der mechanischen Schwingung des Resonatorelements stellt damit ein unmittelbares und präzises Maß für den Füllgrad des Staubsammelbehälters dar. Durch die auf diese Weise erzielbare exakte Füllstandsbestimmung können nachgeschaltete Filter, wie z.B. Feinstaubfilter, geschont werden, da ein Betrieb über einem maximalen Füllstand, welcher zu Fehlfunktionen im Abscheideverhalten des Fliehkraftabscheiders führen würde, sicher vermieden werden kann.If a resonator element, which is mounted on an outer wall of the dust collection container and is thus arranged in the region of the dust collection container, is excited to a mechanical oscillation, this oscillation is damped differently depending on the degree of filling of the dust collection container. As long as the resonator element is not covered by dust or other dirt particles deposited in the dust collection container, only the air present in the dust collection container contributes to the damping of the mechanical vibration. As soon as at least a portion of the resonator element is covered by the dust or the other dirt particles, this leads to a further damping of the mechanical oscillation. The degree of attenuation is higher, the higher the area of the resonator covered with dust or other dirt particles. The degree of damping of the mechanical oscillation of the resonator element thus represents a direct and precise measure of the degree of filling of the dust collection container. By the exact level determination achievable in this way, downstream filters, such as e.g. Fine dust filter, be spared because operation above a maximum level, which would lead to malfunction in the separation behavior of the centrifugal separator can be safely avoided.

Eine konstruktiv besonders einfache Lösung ergibt sich, wenn das Resonatorelement als elastische Membran ausgebildet ist, welche einen Teil der Außenwand des Staubsammelbehälters bildet. Mit zunehmendem Füllgrad des Staubsammelbehälters wird eine immer größere Fläche dieser Membran von dem Staub bedeckt, so dass der Dämpfungsgrad sukzessive steigt. Um die für eine zuverlässige und präzise Bestimmung des Füllgrades erforderlichen Amplituden der mechanischen schwingung des Resonatorelements zu erreichen, ist die Membran vorzugsweise aus einem Gummimaterial auf Latexbasis gefertigt.A structurally particularly simple solution results if the resonator element is designed as an elastic membrane which forms part of the outer wall of the dust collection container. As the degree of filling of the dust collecting container increases, an ever larger area of this membrane is covered by the dust, so that the degree of damping increases successively. For a reliable and accurate determination of the degree of filling To achieve required amplitudes of the mechanical vibration of the resonator, the membrane is preferably made of a latex-based rubber material.

Um auch bei ungleichmäßiger Verteilung des Staubes innerhalb des Staubsammelbehälters eine genaue Bestimmung des Füllgrades zu ermöglichen, kann das Resonatorelement auch als Schwingkörper ausgestaltet sein, welcher an der Außenwand des Staubsammelbehälters einseitig gelagert ist und sich von der Außenwand in einen Innenraum des Staubsammelbehälters erstreckt. Auf diese Weise kann beispielsweise auch eine Anhäufung von Staub oder anderen Schmutzpartikeln im mittleren Bereich des Staubsammelbehälters oder auch eine sich schräg über die Innenfläche des Staubsammelbehälters verteilende Befüllung zuverlässig detektiert werden.In order to allow an accurate determination of the degree of filling even with uneven distribution of the dust within the dust collector, the resonator can also be configured as a vibrating body which is mounted on one side of the outer wall of the dust collector and extends from the outer wall into an interior of the dust collector. In this way, for example, an accumulation of dust or other dirt particles in the central region of the dust collection container or even an obliquely distributed over the inner surface of the dust collection container filling can be reliably detected.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Erregerelement das Resonatorelement mit einer kontinuierlichen Erregerschwingung zu mechanischen Schwingungen bei seiner Eigenresonanzfrequenz anregt. Um in diesem Fall eine durch einen bloßen Staubbelag auf dem Resonatorelement bewirkte Schwingungsdämpfung von einer durch einen entsprechenden Füllgrad des Staubsammelbehälters bewirkten Dämpfung sicher unterscheiden zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Detektionseinheit eine durch die Dämpfung verursachte Phasenverschiebung zwischen der Erregerschwingung und der mechanischen Schwingung des Resonatorelements erfasst und den Füllgrad abhängig von der ermittelten Größe und von der erfassten Phasenverschiebung bestimmt. Dabei macht man sich zu nutze, dass eine durch einen bloßen Staubbelag auf dem Resonatorelement verursachte Bedämpfung zu einer anderen Phasenverschiebung führt als eine durch einen entsprechenden Füllgrad des Staubsammelbehälters bewirkte Bedämpfung.According to one embodiment of the invention, it is provided that the excitation element excites the resonator element with a continuous excitation oscillation to mechanical vibrations at its natural resonance frequency. In order to be able to reliably distinguish a vibration damping caused by a mere dust deposit on the resonator element from a damping effected by a corresponding filling level of the dust collector, it is advantageous if the detection unit detects a phase shift between the exciter oscillation and the mechanical oscillation caused by the damping Resonator element detected and determines the degree of filling depending on the determined size and the detected phase shift. In this case, one makes use of the fact that a damping caused by a mere dust deposit on the resonator element leads to a different phase shift than a damping effected by a corresponding degree of filling of the dust collector.

Alternativ zur Auswertung der Phasenverschiebung kann auch eine Auswerteeinheit vorgesehen sein, welche eine jeweils aktuelle Eigenresonanzfrequenz des Resonatorelements bestimmt. Das Erregerelement kann dann das Resonatorelement mit der jeweils aktuellen Eigenresonanzfrequenz anregen. Auch auf diese Weise kann vermieden werden, dass eine z.B. durch einen Staubbelag auf dem Resonatorelement bewirkte Bedämpfung der mechanischen Schwingung irrtümlich als entsprechender Füllgrad interpretiert wird.As an alternative to evaluating the phase shift, it is also possible to provide an evaluation unit which determines a respectively current natural resonance frequency of the resonator element. The exciter element can then excite the resonator element with the respective current natural resonant frequency. In this way, too, it can be avoided that a damping of the mechanical oscillation caused, for example, by a dust deposit on the resonator element is erroneously interpreted as the corresponding degree of filling.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Erregerelement das Resonatorelement mit periodischen Eingangsimpulsen, d.h. gepulst zu mechanischen Schwingungen anregt. Dabei können die Erregerimpulse breitbandig a, so dass das Resonatorelement unabhängig von der aktuellen Eigenresonanzfrequenz zu einer mechanischen Schwingung mit ausreichender Amplitude angeregt wird. Der Dämpfungsgrad kann in diesem Fall z.B. durch Gleichrichtung und Integration der in der erreger- oder Messspule induzierten Spannung ermittelt werden.According to a further embodiment of the invention, it is provided that the excitation element comprises the resonator element with periodic input pulses, i. pulsed to stimulate mechanical vibrations. In this case, the excitation pulses broadband a, so that the resonator is excited independently of the current natural resonant frequency to a mechanical vibration with sufficient amplitude. The degree of attenuation in this case may be e.g. be determined by rectification and integration of induced voltage in the exciting or measuring coil.

Gemäß einer besonders einfachen und kostengünstig realisierbaren Ausführungsform der Erfindung umfasst das Erregerelement einen Magneten, vorzugsweise Dauermagneten, welcher mit dem Resonatorelement gekoppelt ist und mit Hilfe einer Erregerspule, durch welche ein Erregerstrom mit einer Erregerfrequenz geleitet werden kann, bewegbar ist. Als Größe, welche die Dämpfung der mechanischen Schwingung aufgrund des Füllgrades des Staubsammelbehälters charakterisiert, kann dabei eine in der Erregerspule oder einer separaten Messspule induzierte Spannung dienen. Das auf diese Weise erzeugte elektrische Messsignal bietet zusätzlich die Möglichkeit, nachgeschaltete elektrische Signale, welche z.B. im Rahmen von Steuerungs- oder Anzeigefunktionen benötigt werden, auszulösen. Im Fall einer gepulsten Anregung des Resonatorelements kann der Dämpfungsgrad z.B. durch Gleichrichtung und Integration der in der Erreger- oder Messspule induzierten Spannung ermittelt werden.According to a particularly simple and economically feasible embodiment of the invention, the exciter element comprises a magnet, preferably permanent magnet, which is coupled to the resonator element and with the aid of an excitation coil through which an excitation current can be passed at an excitation frequency, is movable. As the size which characterizes the damping of the mechanical vibration due to the degree of filling of the dust collection container, a voltage induced in the exciter coil or a separate measuring coil can serve. The electrical measurement signal generated in this way additionally offers the possibility of connecting downstream electrical signals, e.g. in the context of control or display functions needed to trigger. In the case of pulsed excitation of the resonator element, the degree of attenuation may be e.g. be determined by rectification and integration of the voltage induced in the exciter or measuring coil.

Das Erregerelement kann aber selbstverständlich auch in anderer Weise, wie z.B. als Piezoelement, realisiert sein.Of course, the exciter element may also be used in other ways, e.g. as a piezo element, be realized.

Die Erfindung schafft auch einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider, in welchen staubbeladene Luft einleitbar ist und durch welchen Staub aus der staubbeladenen Luft in einen Staubsammelbehälter abscheidbar ist, wobei der Staubsauger mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllgrades des Staubsammelbehälter ausgestattet ist.The invention also provides a vacuum cleaner with a centrifugal separator, in which dust-laden air can be introduced and through which dust from the dust-laden air is deposited in a dust collector, the vacuum cleaner is equipped with a device according to the invention for determining a degree of filling of the dust collector.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert.Further features and advantages of the invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the accompanying figures.

Es zeigen:

Fig. 1: eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform und
Fig. 2: eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform.

Show it:

Fig. 1: a schematic perspective view of a device according to the invention according to a first embodiment and
Fig. 2: a schematic perspective view of a device according to the invention according to a second embodiment.

Ein in Fig. 1 schematisch und stark vereinfacht dargestelltes Staubabscheidesystem eines ansonsten nicht weiter dargestellten Staubsaugers umfasst einen einen Staubsammelbehälter 1 mit einem Gehäuse 2, in welchem auch ein Fliehkraftabscheider 3 zum Abscheiden von groben Staub- und Schmutzpartikeln aus der von einer nicht dargestellten Staubsaugerdüse angesaugten staubbeladenen Luft angeordnet ist. Die staubbeladene Luft, welche von der Staubsaugerdüse eingesammelt wurde, wird über einen nicht dargestellten Lufteinlass in den Fliehkraftabscheider 3 eingeleitet und aufgrund der Form des Lufteinlasses und eines Abscheideraumes verwirbelt. Der Luftwirbel durchströmt den Abscheideraum und sondert dabei aufgrund von Fliehkräften Schmutz und Staub ab, welcher aufgrund der Fliehkraft an die Wand des Abscheideraums gedrückt wird, von wo aus er über einen ebenfalls nicht dargestellten Staubauslass in den Staubsammelbehälter 1 gelangt.An in Fig. 1 schematically and greatly simplified illustrated Staubabscheidesystem an otherwise not shown vacuum cleaner comprises a dust collector 1 with a housing 2, in which a centrifugal separator 3 is disposed for separating coarse dust and dirt particles from the sucked by a vacuum cleaner nozzle, not shown dust-laden air. The dust-laden air collected by the vacuum cleaner nozzle is introduced into the centrifugal separator 3 via an air inlet, not shown, and swirled due to the shape of the air inlet and a separation space. The air vortex flows through the separation chamber and separates because of centrifugal forces dirt and dust, which is pressed due to the centrifugal force to the wall of the separation chamber, from where it passes through a dust outlet, also not shown in the dust collection container 1.

Das Gehäuse 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in Form eines bodenseitig geschlossenen Hohlzylinders ausgestaltet, kann aber insbesondere bei Ausführungsformen, bei welchen der Fliehkraftabscheider 3 separat vom Staubsammelbehälter 1 realisiert ist, auch eine beliebige andere Form aufweisen. An einer Außenwand 4 des Staubsammelbehälters 1 ist ein Resonatorelement 5 in Form einer elastischen Membran 5-1 angeordnet, welche derart in die Außenwand 4 integriert ist, dass sie einen teil der Außenwand 4 bildet. Die Membran 5-1 kann dabei z.B. aus einem Gummimaterial auf Latexbasis bestehen.The housing 2 is configured in the illustrated embodiment in the form of a bottom-side closed hollow cylinder, but in particular in embodiments in which the centrifugal separator 3 is realized separately from the dust collector 1, also have any other shape. On an outer wall 4 of the dust collecting container 1, a resonator element 5 is arranged in the form of an elastic membrane 5-1, which is integrated into the outer wall 4 such that it forms part of the outer wall 4. The membrane 5-1 may be e.g. made of a latex-based rubber material.

Das Resonatorelement 5 kann durch ein Erregerelement 6 zu mechanischen Schwingungen angeregt werden. Das Erregerelement 6 umfasst dazu einen Magneten 7, welcher an dem Resonatorelement 5 befestigt und auf diese Weise mit dem Resonatorelement 5 gekoppelt ist. Mit Hilfe einer Erregerspule 8, durch welche ein Erregerstrom geleitet werden kann und welche magnetisch mit dem Magneten 7 gekoppelt ist, kann der Magnet 7 bewegt werden und damit die Membran 5-1 zu einer mechanischen Schwingung angeregt werden. Alternativ kann das Erregerelement 6 aber beispielsweise auch als Piezoelement ausgeführt sein.The resonator element 5 can be excited by a excitation element 6 to mechanical vibrations. For this purpose, the excitation element 6 comprises a magnet 7 which is fastened to the resonator element 5 and in this way is coupled to the resonator element 5. With the help of an excitation coil 8 through which an excitation current can be passed and which magnetically with the magnet. 7 is coupled, the magnet 7 can be moved and thus the membrane 5-1 are excited to a mechanical vibration. Alternatively, however, the excitation element 6 may also be designed as a piezoelectric element, for example.

Solange das Resonatorelement 5 nicht von Staub oder anderen Schmutzpartikeln, welche in den Staubsammelbehälter 1 abgeschieden werden, bedeckt wird, wird die mechanische Schwingung der Membran lediglich durch die in dem Staubsammelbehälter 1 vorhandene Luft bedämpft. Sobald zumindest ein Teilbereich des Resonatorelements 5 durch den Staub oder die anderen Schmutzpartikel bedeckt wird, führt dies zu einer weiteren Bedämpfung der mechanischen Schwingung. Dabei ist der Dämpfungsgrad umso höher je größer die mit Staub oder anderen Schmutzpartikeln bedeckte Fläche des Resonatorelements 5 ist. Der Dämpfungsgrad der mechanischen Schwingung des Resonatorelements 5 stellt damit ein Maß für den Füllgrad des Staubsammelbehälters 1 dar.As long as the resonator element 5 is not covered by dust or other dirt particles which are deposited in the dust collection container 1, the mechanical vibration of the membrane is damped only by the air present in the dust collection container 1. As soon as at least a portion of the resonator element 5 is covered by the dust or the other dirt particles, this leads to a further damping of the mechanical oscillation. In this case, the degree of attenuation is higher the larger the surface of the resonator element 5 covered with dust or other dirt particles. The degree of damping of the mechanical oscillation of the resonator element 5 thus represents a measure of the degree of filling of the dust collection container 1.

Zur Erfassung der Dämpfung der mechanischen Schwingung des Resonatorelements 5 ist eine Detektionseinheit 9 vorgesehen. Dabei ist es ausreichend, wenn die Detektionseinheit 9 eine die Dämpfung der mechanischen Schwingung charakterisierende Größe, wie z.B. eine in der Erregerspule 8 oder einer nicht dargestellten separaten Messspule aufgrund der Bewegung des Magneten 7 induzierten Spannung, erfasst. Abhängig von dem/den ermittelten Spannungswert/en kann die Detektionseinheit 9 dann einen aktuellen Füllgrad des Staubsammelbehälters 1 bestimmen. Erreicht dieser einen vorgegebenen Grenzwert, so kann z.B. eine Filterwechselanzeige aktiviert werden, welche den Nutzer des Staubsaugers auf die Notwendigkeit einer Entleerung des Staubsammelbehälters 1 hinweist. Selbstverständlich können auch mehrere Grenzwerte vorgesehen, so dass dem Benutzer bspw. verschiedene Dringlichkeitsstufen einer Entleerung angezeigt werden können.For detecting the damping of the mechanical oscillation of the resonator element 5, a detection unit 9 is provided. In this case, it is sufficient if the detection unit 9 is a variable characterizing the damping of the mechanical vibration, such as e.g. detected in the excitation coil 8 or a separate measuring coil, not shown, due to the movement of the magnet 7 voltage detected. Depending on the voltage value (s) determined, the detection unit 9 can then determine a current filling level of the dust collecting container 1. If this reaches a predetermined limit value, then e.g. a filter change indicator are activated, which indicates the user of the vacuum cleaner on the need for emptying of the dust collector 1. Of course, a plurality of limit values may be provided, so that the user may, for example, be shown various urgency levels of emptying.

Das Erregerelement 6 kann das Resonatorelement 5 mit einer kontinuierlichen Erregerschwingung zu mechanischen Schwingungen bei seiner Eigenresonanzfrequenz anregen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Resonatorelement 5, bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsform also die Membran 5-1 derart ausgelegt ist, dass sie eine Eigenresonanzfrequenz im Bereich der Frequenz der Netzspannung aufweist, so dass das Erregerelement 6 unmittelbar mit Netzspannung betrieben werden kann. Alternativ dazu kann das Erregerelement 6 das Resonatorelement 5 aber auch mit periodischen Erregerimpulsen zu mechanischen Schwingungen anregen. Sind die Erregerimpulse dabei breitbandig ausgelegt, wird das Resonatorelement unabhängig von einer aktuellen Eigenresonanzfrequenz stets zu einer mechanischen Schwingung mit für die Detektion des Füllstandes ausreichender Amplitude angeregt.The excitation element 6 can excite the resonator element 5 with a continuous exciter oscillation to mechanical oscillations at its natural resonant frequency. It is advantageous if the resonator element 5, in which in FIG. 1 illustrated embodiment, ie, the membrane 5-1 is designed such that it has a natural resonant frequency in the range of the frequency of the mains voltage, so that the excitation element 6 is operated directly with mains voltage can be. Alternatively, the excitation element 6 can excite the resonator element 5 but also with periodic excitation pulses to mechanical vibrations. If the excitation pulses are designed to be broadband, the resonator element is always excited independently of a current natural resonant frequency to a mechanical oscillation with sufficient amplitude for the detection of the filling level.

Bei impulsförmiger Anregung kann die durch den aktuellen Füllgrad des Staubsammelbehälters 1 bewirkte Dämpfung anhand der Abklinggeschwindigkeit der mechanischen Schwingung des Resonatorelements 5 bestimmt werden. Diese wiederum ist durch Gleichrichtung und anschließende Integration der in der Erregerspule 8 oder einer separaten Messspule induzierten Spannung ermittelbar. Dieser Integralwert dient dann als Maß für den aktuellen Füllgrad des Staubsammelbehälters.In the case of pulsed excitation, the attenuation caused by the current filling level of the dust collecting container 1 can be determined on the basis of the decay speed of the mechanical oscillation of the resonator element 5. This in turn can be determined by rectification and subsequent integration of the voltage induced in the exciter coil 8 or a separate measuring coil. This integral value then serves as a measure of the current filling level of the dust collection container.

Bei kontinuierlicher Anregung des Resonatorelements 5 kann es aufgrund eines Staubbelags an dem Resonatorelement, welcher nicht von einer entsprechenden Befüllung des Staubsammelbehälters 1 herrührt, sondern sich aufgrund der umher gewirbelten Staubund Schmutzpartikel ergibt, zu einer Veränderung der Eigenresonanzfrequenz des Resonatorelements 5 kommen. Ohne weitere Maßnahmen könnte diese aber irrtümlich als entsprechender Füllgrad interpretiert werden. Um dies zu vermeiden, kann die Detektionseinheit 9 entweder eine durch die Dämpfung verursachte Phasenverschiebung zwischen der Erregerschwingung und der mechanischen Schwingung des Resonatorelements 5 erfassen und den Füllgrad abhängig von der ermittelten Größe und von der erfassten Phasenverschiebung bestimmt werden. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, dass ein bloßer Staubbelag eine andere Phasenverschiebung zu Folge hat als eine echte befüllung des Staubsammelbehälters 1. Alternativ dazu kann eine nicht gesondert dargestellte Auswerteeinheit eine jeweils aktuelle Eigenresonanzfrequenz des Resonatorelements 5 bestimmen mit welcher das Resonatorelement 5 dann jeweils angeregt werden kann. Die Auswerteeinheit kann dabei z.B. auch integraler Bestandteil einer Steuerschaltung für das Erregerelement 6 sein.In the case of continuous excitation of the resonator element 5, a change in the natural resonant frequency of the resonator element 5 may occur due to a dust covering on the resonator element, which does not result from a corresponding filling of the dust collection container 1, but results from the dust and dirt particles whirled around. Without further measures, however, this could be erroneously interpreted as the corresponding degree of filling. In order to avoid this, the detection unit 9 can either detect a phase shift between the excitation oscillation and the mechanical oscillation of the resonator element 5 caused by the attenuation, and determine the degree of filling as a function of the determined magnitude and of the detected phase shift. In this case, the fact is exploited that a mere dust layer has a different phase shift result than a real filling of the dust collection container 1. Alternatively, an evaluation unit not separately shown each determine a current natural resonant frequency of the resonator 5 with which the resonator element 5 can then be excited in each case , The evaluation unit may be e.g. also be an integral part of a control circuit for the excitation element 6.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei ist das Resonatorelement 5 im Gegensatz zur ersten Ausführungsform nicht als elastische Membran, sondern als Schwingkörper 5-2 ausgestaltet, welcher an der Außenwand 4 des Staubsammelbehälters 1 einseitig gelagert ist und sich von der Außenwand 4 in einen Innenraum des Staubsammelbehälters 1 erstreckt. Der Schwingkörper 5-2 ist dabei im dargestellten Ausführungsbeispiel schwertförmig ausgestaltet, kann aber auch eine beliebige andere Form aufweisen. Entscheidend ist lediglich, dass ein im Innenraum des Staubsammelbehälters 1 liegendes freies Ende des Schwingkörpers 5-2 dazu geeignet ist, bei entsprechender Anregung durch ein Erregerelement 6' mechanische Schwingungen auszuführen. Das Erregerelement 6' umfasst dabei wiederum einen Magneten 7', welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel an einem außerhalb des Staubsammelbehälters 1 liegenden Fortsatz 20 des Schwingkörpers 5-2 befestigt ist und auf diese Weise mit dem Schwingkörper 5-2 gekoppelt ist. Mit Hilfe einer Erregerspule 8', durch welche ein Erregerstrom geleitet werden kann und welche magnetisch mit dem Magneten 7' gekoppelt ist, kann der Magnet 7' bewegt werden und damit der Schwingkörper 5-2 zu einer mechanischen Schwingung angeregt werden. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform führt der Magnet 7' dabei aber im Bezug auf den Staubsammelbehälter 1 keine radiale, sondern eine tangentiale Bewegung aus. Auch bei einer derartigen Ausführungsform kann das Erregerelement 6' aber auch anderweitig, z.B. als Piezoelement, realisiert sein. FIG. 2 shows a further embodiment of a device according to the invention. In this case, unlike the first embodiment, the resonator element 5 is not designed as an elastic membrane but as a vibrating body 5-2, which adjoins the outer wall 4 of the dust collecting container 1 is mounted on one side and extends from the outer wall 4 in an interior of the dust collecting container 1. The oscillating body 5-2 is designed sword-shaped in the illustrated embodiment, but may also have any other shape. All that is decisive is that a free end of the oscillating body 5-2 lying in the interior of the dust collecting container 1 is suitable for carrying out mechanical oscillations with appropriate excitation by an excitation element 6 '. In this case, the excitation element 6 'in turn comprises a magnet 7', which in the illustrated exemplary embodiment is fastened to an extension 20 of the oscillating body 5-2 which is located outside the dust collecting container 1 and in this way is coupled to the oscillating body 5-2. By means of an exciting coil 8 'through which an exciting current can be passed and which is magnetically coupled to the magnet 7', the magnet 7 'can be moved and thus the vibrating body 5-2 are excited to a mechanical vibration. In contrast to the first embodiment, however, the magnet 7 'does not carry out any radial but a tangential movement with respect to the dust collecting container 1. Even with such an embodiment, the excitation element 6 'but also otherwise, for example as a piezoelectric element, be realized.

Bei einer Ausführungsform des Resonatorelements als Schwingkörper 5-2, welcher sich von der Außenwand 4 in den Innenraum des Staubsammelbehälters 1 erstreckt ist es abweichend von der dargestellten Ausführungsform auch möglich, dass als Außenwand 4 zur Lagerung nicht eine Mantelfläche des Staubsammelbehälters 1, sondern dessen Bodenfläche dient.In an embodiment of the resonator as oscillating body 5-2, which extends from the outer wall 4 in the interior of the dust collection container 1, it is also possible, in deviation from the illustrated embodiment, that the outer wall 4 for storage not a lateral surface of the dust collection container 1, but the bottom surface serves.

Auch die mechanische Schwingung eines derart ausgestalteten Resonatorelements 5 wird mit zunehmendem Füllgrad des Staubsammelbehälters 1 zunehmend bedämpft. Zur Erfassung der Dämpfung der mechanischen Schwingung des Schwingkörpers 5-2 ist wiederum eine Detektionseinheit 9' vorgesehen, welche analog zu der Detektionseinheit 9 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgestaltet und betrieben werden kann. Insofern sei diesbezüglich auf die dazu gemachten Ausführungen verwiesen. Auch die in Bezug auf Figur 1 gemachten Aussagen hinsichtlich der Erregereinheit 6 gelten für die Erregereinheit 6' analog.The mechanical oscillation of a resonator element 5 designed in this way is increasingly attenuated as the degree of filling of the dust collecting container 1 increases. For detecting the damping of the mechanical vibration of the oscillating body 5-2, a detection unit 9 'is again provided, which can be configured and operated in analogy to the detection unit 9 according to the first embodiment. In this respect, reference is made in this regard to the statements made to this effect. Also in terms of FIG. 1 Statements made with regard to the exciter unit 6 apply analogously to the exciter unit 6 '.

Alternativ zu den dargestellten Ausführungsformen kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung selbstverständlich auch mehrere Resonatorelemente 5 umfassen, welche identisch oder unterschiedlich ausgestaltet sein können und welche wie beschreiben angeregt werden.As an alternative to the illustrated embodiments, a device according to the invention may, of course, also comprise a plurality of resonator elements 5, which may be identical or different and which are excited as described.

Verwendete Bezugszeichen:

1: Staubsammelbehälter
2: Gehäuse (des Staubsammelbehälters)
3: Fliehkraftabscheider
4: Außenwand (des Staubsammelbehälters)
5: Resonatorelement
5-1: Membran
5-2: Schwingkörper
6, 6': Erregerelement
7, 7': Magnet
8, 8': Erregerspule
9, 9': Detektionseinheit
20: Fortsatz (des Schwingkörpers)

Used reference signs:

1: dust collection
2: Housing (of the dust collection container)
3: cyclone
4: Outer wall (of the dust collector)
5: resonator
5-1: membrane
5-2: oscillating body
6, 6 ': exciter element
7, 7 ': magnet
8, 8 ': excitation coil
9, 9 ': detection unit
20: Extension (of the oscillating body)

Claims

Device for determining a degree of filling of a dust collecting container (1) for a vacuum cleaner with a centrifugal separator (3), characterized by

at least one resonator element (5) which is mounted on an outer wall (4) of the dust collection container (1),

- An exciter element (6, 6 '), which stimulates the resonator element (5) to mechanical vibrations, and

a detection unit (9, 9 ') which detects a variable characterizing an attenuation of the mechanical oscillation and which determines the degree of filling of the dust collection container (1) as a function of the determined variable.

Device according to Claim 1, characterized in that the resonator element (5) is designed as an elastic membrane (5-1), in particular made of latex-based rubber, which forms part of the outer wall (4) of the dust collecting container (1).

Apparatus according to claim 1, characterized in that the resonator (5) is designed as a vibrating body (5-2) which is mounted on one side of the outer wall (4) of the dust collection container (1) and from the outer wall (4) in an interior space of the dust collection container (1).

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the excitation element (6; 6 ') excites the resonator element (5) with a continuous excitation oscillation to mechanical vibrations at its natural resonance frequency.

Device according to Claim 4, characterized in that the detection unit (9; 9 ') detects a phase shift between the excitation oscillation and the mechanical oscillation of the resonator element (5) caused by the attenuation, and determines the degree of filling as a function of the determined variable and of the detected phase shift ,

Apparatus according to claim 4, characterized in that an evaluation unit determines a respective current natural resonance frequency of the resonator (5) and the excitation element (6; 6 ') excites the resonator (5) with the respective current natural resonance frequency.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the excitation element (6; 6 ') excites the resonator element (5) with periodic, preferably broadband, exciter pulses to mechanical vibrations.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the exciter element (6; 6 ') comprises a magnet (7; 7') which is coupled to the resonator element (5) and by means of an exciter coil (8; 8 '), through which an excitation current can be passed, is movable.

Device according to claim 8, characterized in that a voltage which is induced in the excitation coil (8; 8 ') or a separate measuring coil serves as the quantity which characterizes the damping of the mechanical oscillation.

Vacuum cleaner with a centrifugal separator (3), in which dust-laden air can be introduced and by which dust from the dust-laden air in a dust collection container (1) can be deposited, and with a device for determining a degree of filling of the dust collection container (1) according to one of claims 1 to 9th