EP2617340B1 - Vorrichtung und Verfahren zur Beeinflussung einer elektrischen Leistungsaufnahme eines Staubsaugermotors - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur Beeinflussung einer elektrischen Leistungsaufnahme eines Staubsaugermotors Download PDF

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EP2617340B1
EP2617340B1 EP12199396.8A EP12199396A EP2617340B1 EP 2617340 B1 EP2617340 B1 EP 2617340B1 EP 12199396 A EP12199396 A EP 12199396A EP 2617340 B1 EP2617340 B1 EP 2617340B1
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EP
European Patent Office
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vacuum cleaner
power consumption
differential pressure
electric power
cleaner motor
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EP12199396.8A
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EP2617340A3 (de
EP2617340A2 (de
Inventor
Julian Kastner
Stefan Kraft
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BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
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Publication date
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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
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2836—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means characterised by the parts which are controlled
    • A47L9/2842—Suction motors or blowers
    • 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
    • A47L9/28—Installation of the electric equipment, e.g. adaptation or attachment to the suction cleaner; Controlling suction cleaners by electric means
    • A47L9/2805—Parameters or conditions being sensed
    • A47L9/2821—Pressure, vacuum level or airflow

Definitions

  • Exemplary embodiments of the present invention relate to devices and methods for controlling the engine power of a vacuum cleaner, in particular for controlling the engine power as a function of a fill level of a dust catching container.
  • the device comprises a first pressure sensor for detecting a generated by the motor / blower unit, applied to the Staubabscheideerne vacuum, which forms a first control loop together with the control circuit to the voltage applied to the Staubabscheideech on a basis of the signal of the first pressure sensor to hold predetermined value, and a second pressure sensor for detecting a voltage applied to the suction nozzle, which forms a second control circuit together with the control circuit to hold on the basis of the signal of the second pressure sensor applied to the suction nozzle vacuum below a predetermined value.
  • the amount of air sucked in when the dust collector is empty is normally higher than for a good dust absorption. In contrast, the amount of air sucked is lower than necessary when the dust collector is filled with dirt.
  • the fact that, for example, enforce the pores of a vacuum cleaner bag the amount of air that can be sucked in per second and which is directly related to the dust pickup of the vacuum cleaner.
  • exemplary embodiments of the present invention provide a physical variable or difference variable which depends essentially only on the level of the dust collector capture.
  • the physical difference variable to be detected is chosen such that it changes when the floor covering, z. B. hard floor on carpet, and the associated negative pressure change in the dust chamber of the floor care device does not change substantially.
  • the detected physical difference size should therefore be essentially independent of the floor covering to be suctioned off and instead mainly dependent on the fill level of the dust catching container.
  • a power adaptation of the vacuum cleaner engine that is essentially dependent only on the fill level of the dust collector can be achieved.
  • embodiments of the present invention provide for adjusting the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor.
  • the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor for example, by a switch discretely raised from a lower value to a higher value.
  • the electric power consumption of the vacuum cleaner motor can be lowered discretely from a higher value to a lower value.
  • Exceeding the predetermined threshold value of the physical difference quantity indicates that a predetermined filling level of the dust catching container is exceeded.
  • falling below the threshold value of the physical difference quantity indicates a falling below a predetermined level threshold value.
  • a vacuum cleaner is provided with a device for influencing an electrical power consumption of a vacuum cleaner motor of the vacuum cleaner with a dust collecting container which can be arranged in a suction air flow.
  • the device for influencing the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor comprises means for detecting a pressure difference between a first Saugluftdruck upstream of the dust collector and a second Sauglufttik downstream of the dust collector and a means for adjusting the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor when the detected pressure difference exceeds a preset differential pressure threshold. or below.
  • the device for adjusting the electrical power consumption is designed to raise the electric power consumption of the vacuum cleaner motor discreetly from a predetermined lower value to a predetermined higher value when exceeding the preset differential pressure threshold and vice versa, when falling below the preset differential pressure threshold, the electric power consumption of the vacuum cleaner motor discreetly lower the predetermined higher value to the predetermined lower value.
  • a weight of the dust collector in the filled state may be a measure of its degree of filling or level.
  • the means for detecting for example, a balance or a load cell have to determine a difference in weight between filled and empty dust collector.
  • the device for detecting can thus be designed in accordance with some exemplary embodiments in order to detect a weight difference between a first fill level and a second fill level of the dust catching container.
  • the means for adjusting may be configured to increase the electric power consumption of the vacuum cleaner motor when the detected weight difference exceeds a preset threshold.
  • the means for detecting the pressure difference can have a differential pressure switch which can cooperate with the device for adjusting the electrical power consumption so that upon reaching the preset differential pressure threshold, a switching signal for changing the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor is provided. If the preset differential pressure threshold value is exceeded, for example, a switching signal for discrete increase of the electrical power consumption can be provided, whereas if the preset differential pressure threshold value is undershot, a switching signal for discretely lowering the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor can be provided, for example.
  • the differential pressure threshold may be preset according to embodiments of the present invention in response to a maximum power consumption of the vacuum cleaner motor and a predetermined level of filling of the dust collector. This means that at the predetermined level of the dust collector, for example, 50% or z. B. 200 g filling, for different maximum powers of the vacuum cleaner motor also give different differential pressure thresholds. At a certain filling level threshold value (eg 50% or 200 g filling), therefore, different differential pressure threshold values result as a function of the maximum power consumption of the vacuum cleaner engine, with the differential pressure threshold values corresponding to the filling level threshold increasing with increasing maximum power consumption.
  • a certain filling level threshold value eg 50% or 200 g filling
  • the means for adjusting the electrical power consumption in order to decrease the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor, the means for adjusting the electrical power consumption, according to some embodiments, an electrical phase control or a phase portion control circuit, which cooperates with the means for detecting such that when exceeding or falling below the predetermined Threshold a phase angle or a phase portion of the vacuum cleaner supplying AC voltage is adjusted or switched.
  • a phase angle control circuit a current flow through the vacuum cleaner motor, for example, by a triac (short for triode for alternating current), an anti-parallel connection of two thyristors can be influenced. After a zero crossing of an alternating voltage (and the current) applied across the triac, the triac does not conduct the electric current until it receives a so-called ignition pulse.
  • the vacuum cleaner motor is supplied with electrical energy until the next zero crossing. The later the triac is ignited, the lower the average electric power delivered to the vacuum cleaner motor.
  • the phase-angle control circuit comprises a digital or analog adjustable electrical resistance (eg, a potentiometer), which can be changed by means of the means for detecting to the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor, for. B.
  • Phasenanterrorism- or phase control circuit to adjust, if the detected physical quantity, such. B. the differential pressure value, exceeding or falling below the preset threshold corresponds.
  • the detected physical quantity such. B. the differential pressure value
  • an adjustment movement of a differential pressure switch caused by the detected physical difference variable can act on a potentiometer, which in turn is part of the drive circuit for the power control of the vacuum cleaner motor.
  • the differently adjustable electrical resistance causes different phase delays of the electrical current relative to the electrical AC voltage, so that different Phasenanterrorisms- or phase angle section can be achieved.
  • the means for detecting may also include a plurality of differential pressure switches to gradually increase or decrease the electric power consumption of the vacuum cleaner when reaching different levels of differential pressure thresholds.
  • a method for influencing an electrical power consumption of a vacuum cleaner motor of a vacuum cleaner having a dust collector disposable in a suction air flow comprises a step of detecting a pressure difference between a first suction air pressure upstream of the dust collecting container and a second suction air pressure downstream of the dust collecting container. Furthermore, the method comprises a step of adjusting the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor when the detected pressure difference exceeds or falls below a preset differential pressure threshold value.
  • the preset differential pressure threshold value when the preset differential pressure threshold value is exceeded, the electric power consumption of the vacuum cleaner motor is raised discretely from a predetermined lower value to a predetermined higher value and vice versa if the preset differential pressure threshold value is undershot the electric power consumption of the vacuum cleaner motor is lowered discretely from the predetermined higher value to the predetermined lower value.
  • a simple and thus cost differential pressure switch can absorb the negative pressure before and after a filter bag, whereby the differential pressure can be obtained. Since the differential pressure thus determined changes only slightly with a change in the floor covering (hard floor carpet) and increases with increasing filling of the bag with dust, the change in the floor covering has almost no influence.
  • a preset lower or differential pressure value which is at a fan with a maximum of 1400 watts of electrical power and about 200 g of dust filling, for example, at about 50 mbar, switches the lower or differential pressure switch and can thus in a relatively simple way change phase angle caused by the phase gating control circuit. In this way, the electric power of the fan can be increased to counteract the filling of the filter bag.
  • the differential pressure switch according to embodiments of the present invention can only make a simple switching (eg, resistance switching) in the phase gating control circuit.
  • the electrical power can also be increased or decreased several times in steps.
  • several analog or digital differential pressure switches or sockets can be used with different switching points, which change the phase angle depending on the prevailing differential pressure.
  • the Fig. 1 shows a schematic representation of a device 10 for influencing an electrical power consumption of a vacuum cleaner motor 11 of a vacuum cleaner 12 with a suction air flow 13 can be arranged or arranged dust collector 14.
  • the vacuum cleaner motor 11 serves to drive a fan 15, which the suction air flow 13 of a (in of the Fig. 1 not shown) nozzle via a suction pipe (not shown) or a hose in a dust chamber and thus caused by the dust collector 14.
  • the apparatus 10 comprises means 16 for detecting a pressure difference ⁇ P between a first suction air pressure P 1 upstream of the dust collector 14 and a second suction air pressure P 2 downstream of the dust collector 14. Furthermore, the device 10 comprises a device 17 for adjusting the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor 11 when the detected pressure difference .DELTA.P exceeds or falls below a preset differential pressure threshold .DELTA.P S. This means that the means 17 for adjusting is formed on the one hand to increase the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor 11 when the detected pressure difference .DELTA.P the predefined differential pressure threshold .DELTA.P S exceeds. On the other hand, the device 17 for adjusting is designed to lower the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor 11 when the detected pressure difference ⁇ P falls below the predefined differential pressure threshold value ⁇ P S.
  • the means 16 for detecting may comprise, for example, a differential pressure switch or differential pressure cell, which cooperates with the device 17 for adjusting the electrical power consumption, so that upon reaching the preset differential pressure threshold .DELTA.P S a switching signal for adjusting (increase or decrease ) of the electric power consumption of the vacuum cleaner motor 11 is provided.
  • the differential pressure switch or sensor can measure the difference between the two absolute pressures P 1 and P 2 , ie, the differential pressure ⁇ P.
  • the differential pressure switch may for example have two measuring chambers, which are hermetically separated from each other by a membrane. A differential pressure-dependent deflection of the membrane can then be tapped, wherein the deflection is a measure of the size of the differential pressure.
  • Both analogue and digital differential pressure switches are possible.
  • the deflection of the diaphragm can be used directly for adjusting a resistance value, for example in a phase control control circuit.
  • Digital differential pressure switches can determine from the deflection of the diaphragm an electrical, digital switching signal, by which, for example, a resistance change in a phase control circuit can be made.
  • the differential pressure threshold ⁇ P s may be adjusted in accordance with some embodiments as a function of a maximum power consumption (eg, 1400 watts) of the vacuum cleaner motor 11 and a predetermined level threshold of the dust collector 14 (eg, 200 g). This may then result, for example, in a differential pressure threshold ⁇ P S of 50 mbar.
  • the membrane of the differential pressure switch could for example be biased in a suitable manner, so that the differential pressure threshold .DELTA.P S for a predetermined filling with increasing maximum power consumption of the vacuum cleaner motor 11 can be increased.
  • a bias of the membrane is adjustable, so that the differential pressure sensor is adaptable to different floor care appliances or vacuum cleaners and working conditions.
  • the device 17 for adjusting the electrical power consumption can have, for example, an electrical phase-gating or phase-segment control circuit which cooperates with the device 16 for detecting such that when the threshold value .DELTA.P S is reached, a phase angle or phase section of an AC voltage provided to the vacuum cleaner motor 11 is switched over is adjusted.
  • the phase angle or phase section control circuit may include an adjustable electrical resistance (eg, a potentiometer) that may be varied by means of the means 16 for sensing, in particular by means of the differential pressure switch, to adjust the electrical power supplied to the vacuum cleaner motor 11 the predetermined differential pressure threshold value ⁇ P S is exceeded or fallen below.
  • the Fig. 2 shows a schematic circuit arrangement for a phase control circuit 20, which can be used in the means 17 for adjusting the electrical power consumption.
  • the electric vacuum cleaner motor 11 is controlled by a triac T 1 , which in turn via a Diac (Diode for Alternating Current, Diode for alternating current) D 1 is ignited.
  • the resistor R 1 and the capacitor or the capacitor C 1 together form a phase shifter, takes place by a delay of an input AC voltage U IN . Therefore, a threshold voltage of Diac D 1 is reached only after a zero crossing of the input AC voltage U IN and the triac T 1 ignites (briefly) before the next zero crossing of the input AC voltage U IN .
  • the differential or negative pressure switch could thus act, for example, directly on the variable resistor of the potentiometer P 1 and set it to different values, depending on the instantaneous measured differential pressure ⁇ P.
  • a differential pressure-dependent resistor R S of the differential pressure switch UDS can be used.
  • the electrical resistance R S of the differential pressure switch UDS changes.
  • the phase control circuit 20 thus includes an adjustable electrical resistance (P 1 and / or R S ), which can be changed by means of the means 16 for detecting or the differential pressure switch to increase or decrease the electrical power consumption of the vacuum cleaner motor 11 by means of the phase control circuit when the detected pressure difference .DELTA.P exceeds or falls below the differential pressure threshold .DELTA.P S.
  • P 1 and / or R S adjustable electrical resistance
  • differential pressure switch UDS may also continuously change an electrical resistance value (P 1 and / or R S ) in response to the sensed differential pressure ⁇ P. to continuously adjust the electric power consumption of the vacuum cleaner 12 to the level of the dust collector 14.
  • a plurality of differential pressure switches may be provided to discreetly and stepwise increase the electric power consumption of the vacuum cleaner motor 11 when reaching different levels of differential pressure thresholds.
  • differential pressure threshold values .DELTA.P 1 , .DELTA.P 2 ,..., .DELTA.P n n may be assigned to differential pressure switch to make a resistance change in the power control circuit 20 when the respective differential pressure threshold value is reached.
  • the membranes of these differential pressure switches can therefore be preset to different differential pressure threshold values ⁇ P 1 , ⁇ P 2 ,..., ⁇ P n .
  • Fig. 3a and 3b show in each case graphics 30 and 40, in which a filling or loading of the dust collecting container 14, for example in the form of a dust bag, is shown on the abscissa.
  • a sucked amount of air in l / s is plotted, whereas on the right ordinate each recorded by the vacuum cleaner electric power in W (watts) is shown.
  • Curves 31 and 32 each relate to a vacuum cleaner without any regulation or control of electrical power.
  • the electrical power in the example shown is kept constant at 1400 watts (see curve 31).
  • the intake air volume decreases continuously as the degree of filling of the dust collection container increases (see curve 32). It can be seen that in vacuum cleaners without special power control, the sucked air volume is higher when empty dust bag than for a good dust absorption; but lower than necessary when the dust bag fills with dirt.
  • Curves 33 and 34 respectively describe the power consumption and the intake air quantity for a vacuum cleaner with a conventional air flow control, wherein the sucked air quantity is always kept at a constant value (here: eg 35 l / s) (see curve 34). Based on the corresponding power curve 33 can be seen that the corresponding power consumption is relatively low at a low dust bag level and increases with increasing filling up to the maximum value of, for example, about 1400 watts.
  • the two curves 35 and 36 in the Fig. 3a describe the electrical power consumed by an embodiment of the present invention and the amount of air intake. From the Fig. 3a and curves 35 and 36 can be clearly a level threshold of 200 g. So it is detected a physical difference size, such. B. a Saugluftvolumenstrom or a differential pressure value .DELTA.P, from which can be closed to this exemplary level threshold of 200 g. In the case of determining a differential pressure .DELTA.P and a fan with a maximum of 1400 watts power consumption resulting for the level threshold of 200 g, for example, a differential pressure .DELTA.P of about 50 mbar.
  • the electric power supplied to the electric motor 11 is maintained at a lower level of 865 W by way of example.
  • the recorded electric power of the electric motor 11 decreases with increasing filling of the dust bag 14, the intake air amount of, for example, 35 l / s to 31 l / s.
  • the electric power supplied to the electric motor 11 is raised discretely from the lower level (eg, 865 W) to an upper level of, for example, 1400 watts by the phase angle control circuit 20 the intake air quantity abruptly increases from, for example, 31 l / s to 39 l / s, which is above a per se required dust pickup.
  • the sucked air volume decreases again from 39 l / s to, for example, 35 l / s at 400 g load, which is still sufficient for a good dust pickup.
  • the Fig. 3b is different from the Fig. 3a in the illustrated curves 37 and 38, which illustrate an embodiment of the present invention, in which the absorbed electrical power is increased with increasing loading of the dust collector 14 in stages over several stages.
  • the Fig. 3a In contrast to that on the basis of Fig. 3a

Description

  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen Vorrichtungen und Verfahren zur Steuerung der Motorleistung eines Staubsaugers, insbesondere zur Steuerung der Motorleistung in Abhängigkeit von einem Füllstand eines Staubfangbehälters.
  • Vorrichtungen zur Steuerung oder Regelung der Motor- bzw. Gebläseleistung eines Staubsaugers sind im Stand der Technik bekannt und werden heutzutage für Bodenstaubsauger häufig eingesetzt. Die Offenlegungsschrift DE 3307002 A1 beschreibt beispielsweise eine Art der Regelung der Saugleistung von Staubsaugern, mit einer sich im Ansaugbereich des Staubsaugers, beispielsweise vor einem Staubbeutel, von dem dort herrschenden (Unter-) Druck beeinflussten Membran, deren kontinuierliche, unterdruckabhängige Verstellbewegung auf ein Potentiometer einwirkt, welches seinerseits wiederum Teil eines Ansteuerkreises für eine Drehzahlregelung des Staubsaugermotors ist. Derartige Drehzahlregelungen für Motorantriebe, auch für Staubsauger, arbeiten häufig nach dem Phasenanschnittprinzip und weisen einen Thyristor oder ein sonstiges ansteuerbares Halbleiterelement auf, welches beispielsweise in Reihe mit den Versorgungsklemmen des Motors geschaltet ist und diesen je nach Durchsteuerung mit elektrischer Antriebsenergie versorgt. Eine ähnliche Regelungsvorrichtung zur Regelung der Staubsaugermotorleistung wird auch in der Offenlegungsschrift DE 3041167 A1 beschrieben.
  • In der europäischen Patentanmeldung EP 0 379 680 A1 ist eine Vorrichtung zur automatischen Saugleistungssteuerung eines Staubsaugers beschrieben. Es wird vorgeschlagen, bei einer Vorrichtung zur automatischen Saugleistungssteuerung eines Staubsaugers mit Gebläse, Gebläseantriebsmotor und einer zugeordneten Ansteuerschaltung für letzteren zwei auf unterschiedliche Unterdruck-Ansprechschnellwerte justierte Unterdruckschalter oder einen Unterdruckdoppelschalter vorzusehen und über eine entsprechende Verknüpfung von deren Schaltzuständen einen Speicher (Zähler, Kondensator) anzusteuern, dessen Ausgangskonfigurationen für die Ansteuerung einer mit dem Gebläseantriebsmotor in Reihe liegenden Phasenanschnittsteuerung maßgebend sind.
  • In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2008 010 068 A1 wird eine Vorrichtung zur automatischen Saugleistungsregelung eines Staubsaugers beschrieben, dessen Motor-/ Gebläseeinheit mit zugeordneter elektrischen oder elektronischen Regelschaltung angetrieben ist und dessen Staubabscheideeinheit eine Saugdüse vorgelagert ist. Die Vorrichtung umfasst einen ersten Drucksensor zur Erfassung eines von der Motor-/ Gebläseeinheit erzeugten, an der Staubabscheideeinheit anliegenden Unterdrucks, der zusammen mit der Regelschaltung einen ersten Regelkreis bildet, um auf der Basis des Signals des ersten Drucksensors den an der Staubabscheideeinheit anliegenden Unterdrucks auf einem vorgegebenen Wert zu halten, sowie einen zweiten Drucksensor zur Erfassung eines an der Saugdüse anliegenden Unterdrucks, der zusammen mit der Regelschaltung einen zweiten Regelkreis bildet, um auf der Basis des Signals des zweiten Drucksensors den an der Saugdüse anliegenden Unterdruck unterhalb eines vorgegebenen Werts zu halten.
  • Bei derartigen bekannten Regelschaltungen für die Saugleistung ergibt sich der Effekt, dass bei einem stärkeren Unterdruck im Ansaugbereich, der sich beispielsweise bei einem relativ dichten abzusaugenden Teppich ergibt, die Leistung des Geräts herabgeregelt wird, während das Gerät im Leerlauf praktisch seine volle Leistung abgibt. Durch solche Regelschaltungen wird also versucht, den im Ansaugbereich oder Saugraum vorherrschenden und vom Bodenbelag abhängigen Unterdruck auf einen vorgegebenen Sollwert einzuregeln, um einerseits eine genügend hohe Saugkraft und andererseits eine nicht zu hohe Schiebekraft zu erhalten. Der Unterdruck im Saugkreis des Staubsaugers bei einer bestimmten Staubfangbehälterfüllung hängt also im allgemeinen nicht allein von der jeweiligen Gebläseleistung ab, sondern in starkem Maße auch von der abzusaugenden Fläche bzw. dem abzusaugenden Untergrund.
  • Bei Staubsaugern ohne spezielle Leistungsregelung ist die angesaugte Luftmenge bei leerem Staubfangbehälter (z. B. Staubbeutel oder Staubabscheider) normalerweise höher als für eine gute Staubaufnahme nötig. Dagegen ist die angesaugte Luftmenge niedriger als nötig, wenn sich der Staubfangbehälter mit Schmutz füllt. Dadurch, dass sich beispielsweise die Poren eines Staubsaugerbeutels zusetzen, vermindert sich die Luftmenge, welche pro Sekunde eingesaugt werden kann und welche im direkten Zusammenhang mit der Staubaufnahme des Staubsaugers steht.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine möglichst leistungseffiziente Staubaufnahme zu erreichen, welche von einem abzusaugenden Bodenbelag möglichst unabhängig ist.
  • Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch ein Bodenpflegegerät, insbesondere einen Staubsauger, und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
  • Um eine einerseits im Wesentlichen von einer Oberflächenbeschaffenheit eines abzusaugenden Untergrunds unabhängige und andererseits eine von dem Füllstand des Staubfangbehälters abhängige Leistungsanpassung für den Staubsaugermotor zu erhalten, sehen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vor, eine im Wesentlichen nur von dem Füllstand des Staubfangbehälters abhängige physikalische Größe bzw. Differenzgröße zu erfassen. Dabei wird die zu erfassende physikalische Differenzgröße derart gewählt, dass sie sich bei einer Veränderung des Bodenbelags, z. B. von Hartboden auf Teppich, und der damit verbundenen Unterdruckänderung im Staubraum des Bodenpflegegeräts im Wesentlichen nicht ändert. Die erfasste physikalische Differenzgröße soll also im Wesentlichen unabhängig vom abzusaugenden Bodenbelag sein und stattdessen hauptsächlich abhängig vom Füllstand des Staubfangbehälters. Dadurch kann eine im Wesentlichen nur von dem Füllstand des Staubfangbehälters abhängige Leistungsanpassung des Staubsaugermotors erreicht werden.
  • Wenn die erfasste physikalische Differenzgröße auf ein Über- oder Unterschreiten eines bestimmten Füllstandschwellwerts hindeutet, sehen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vor, die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors zu verstellen. Bei einem Überschreiten eines voreingestellten bzw. vorbestimmten Schwellwerts der physikalischen Differenzgröße kann die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors beispielsweise durch einen Schalter diskret von einem niedrigeren Wert auf einen höheren Wert angehoben werden. Umgekehrt kann bei einem Unterschreiten des vorbestimmten Schwellwerts die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors diskret von einem höheren Wert auf einen niedrigeren Wert abgesenkt werden. Ein Überschreiten des vorbestimmten Schwellwerts der physikalischen Differenzgröße deutet dabei auf ein Überschreiten eines vorbestimmten Füllstands des Staubfangbehälters hin. Gleichermaßen deutet ein Unterschreiten des Schwellwerts der physikalischen Differenzgröße auf ein Unterschreiten eines vorbestimmten Füllstandschwellwerts hin.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Staubsauger mit einer Vorrichtung zur Beeinflussung einer elektrischen Leistungsaufnahme eines Staubsaugermotors des Staubsaugers mit einem in einem Saugluftstrom anordenbaren Staubfangbehälter vorgesehen. Die Vorrichtung zur Beeinflussung der elektrischen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors umfasst eine Einrichtung zum Erfassen einer Druckdifferenz zwischen einem ersten Saugluftdruck stromaufwärts des Staubfangbehälters und einem zweiten Saugluftdruck stromabwärts des Staubfangbehälters sowie eine Einrichtung zum Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors, wenn die erfasste Druckdifferenz einen voreingestellten Differenzdruckschwellwert über-oder unterschreitet. Dabei ist die Einrichtung zum Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme dazu ausgelegt, bei einem Überschreiten des voreingestellten Differenzdruckschwellwerts die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors diskret von einem vorgegebenen niedrigeren Wert auf einen vorgegebenen höheren Wert anzuheben und umgekehrt bei einem Unterschreiten des voreingestellten Differenzdruckschwellwerts die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors diskret von dem vorgegebenen höheren Wert auf den vorgegebenen niedrigeren Wert abzusenken.
  • Dabei bedeutet "stromaufwärts" dem Staubfangbehälter entgegen der Strömungsrichtung vorgelagert und "stromabwärts" dem Staubfangbehälter in der Strömungsrichtung nachgelagert. Je größer die Differenz zwischen einem Saugluftstrom stromaufwärts zu dem Staubfangbehälter und einem Saugluftstrom stromabwärts zu dem Staubfangbehälter ist, desto voller wird der Staubfangbehälter sein, wobei "voll" oder "leer" vorliegend ein Maß für die Befüllung des Staubfangbehälters darstellt.
  • Bei anderen Ausführungsbeispielen kann auch ein Gewicht des Staubfangbehälters im befüllten Zustand ein Maß für dessen Befüllungsgrad bzw. Füllstand sein. In einem derartigen Fall kann die Einrichtung zum Erfassen also beispielsweise eine Waage bzw. eine Wägezelle aufweisen, um ein Differenzgewicht zwischen befülltem und leerem Staubfangbehälter zu ermitteln. Die Einrichtung zum Erfassen kann also gemäß manchen Ausführungsbeispielen ausgebildet sein, um eine Gewichtsdifferenz zwischen einem ersten Füllstand und einem zweiten Füllstand des Staubfangbehälters zu erfassen. Demgemäß kann die Einrichtung zum Verstellen ausgebildet sein, um die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors zu erhöhen, wenn die erfasste Gewichtsdifferenz einen voreingestellten Schwellwert übersteigt.
  • Um die Druckdifferenz im Saugraum vor und hinter dem Staubfangbehälter, wie z: B. einem Staubbeutel, zu ermitteln, kann die Einrichtung zum Erfassen der Druckdifferenz einen Differenzdruckschalter aufweisen, welcher mit der Einrichtung zum Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme derart zusammenwirken kann, sodass bei Erreichen des voreingestellten Differenzdruckschwellwerts ein Schaltsignal zur Veränderung der elektrischen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors bereitgestellt wird. Bei einem Überschreiten des voreingestellten Differenzdruckschwellwerts kann beispielsweise ein Schaltsignal zur diskreten Erhöhung der elektrischen Leistungsaufnahme bereitgestellt werden, wohingegen bei einem Unterschreiten des voreingestellten Differenzdruckschwellwerts beispielsweise ein Schaltsignal zur diskreten Erniedrigung der elektrischen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors bereitgestellt werden kann.
  • Der Differenzdruckschwellwert kann gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in Abhängigkeit von einer maximalen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors und einem vorbestimmten Füllstand bzw. Füllgrad des Staubfangbehälters voreingestellt werden. Das bedeutet, dass sich bei dem vorbestimmten Füllstand des Staubfangbehälters, beispielsweise 50 % oder z. B. 200 g Befüllung, für unterschiedliche maximale Leistungen des Staubsaugermotors auch unterschiedliche Differenzdruckschwellwerte ergeben. Bei einem bestimmten Füllstandschwellwert (z. B. 50 % oder 200 g Befüllung) ergeben sich daher unterschiedliche Differenzdruckschwellwerte in Abhängigkeit von der maximalen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors, wobei die zum Füllstandschwellwert korrespondierenden Differenzdruckschwellwerte mit zunehmender maximaler Leistungsaufnahme steigen.
  • Um die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors herabzusenken bzw. zu erhöhen, kann die Einrichtung zum Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme gemäß einigen Ausführungsbeispielen eine elektrische Phasenanschnitt- oder eine Phasenabschnittsteuerschaltung aufweisen, die mit der Einrichtung zum Erfassen derart zusammenwirkt, sodass bei einem Über- oder Unterschreiten des vorbestimmten Schwellwerts ein Phasenanschnitt oder ein Phasenabschnitt einer den Staubsaugermotor versorgenden Wechselspannung verstellt bzw. umgeschaltet wird. Bei einer Phasenanschnittsteuerschaltung kann ein Stromfluss durch den Staubsaugermotor beispielsweise durch einen Triac (Abkürzung für Triode for alternating current), eine Antiparallelschaltung zweier Thyristoren, beeinflusst werden. Nach einem Nulldurchgang einer über dem Triac anliegenden Wechselspannung (und des Stroms) leitet der Triac den elektrischen Strom so lange nicht, bis er einen sogenannten Zündimpuls erhält. Erst ab diesem Zeitpunkt oder dieser "Phase" des Wechselstromsignals wird der Staubsaugermotor bis zum nächsten Nulldurchgang mit elektrischer Energie versorgt. Je später der Triac gezündet wird, desto geringer ist die an den Staubsaugermotor abgegebene mittlere elektrische Leistung. Während bei einer Phasenanschnittsteuerschaltung der Strom verzögert nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung eingeschaltet wird und bis zum nächsten Nulldurchgang fließt, ist es bei der Phasenabschnittsteuerung umgekehrt, d. h. der Strom wird nach dem Nulldurchgang sofort eingeschaltet und vor dem nächsten Nulldurchgang wieder ausgeschaltet. Gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst die Phasenanschnitt- bzw. Phasenabschnittsteuerschaltung einen digital oder analog einstellbaren elektrischen Widerstand (z. B. ein Potentiometer), welcher vermittels der Einrichtung zum Erfassen verändert werden kann, um die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors, z. B. vermittels der Phasenanschnitt- bzw. Phasenabschnittsteuerschaltung, zu verstellen, wenn die erfasste physikalische Größe, wie z. B. der Differenzdruckwert, einem Über- bzw. Unterschreiten des voreingestellten Schwellwerts entspricht. Beispielsweise kann eine durch die erfasste physikalische Differenzgröße bewirkte Verstellbewegung eines Differenzdruckschalters auf ein Potentiometer einwirken, welches seinerseits wiederum ein Teil des Ansteuerkreises für die Leistungssteuerung des Staubsaugermotors ist. Dabei bewirkt der unterschiedlich einstellbare elektrische Widerstand unterschiedliche Phasenverzögerungen des elektrischen Stroms relativ zur elektrischen Wechselspannung, sodass unterschiedliche Phasenanschnitts- bzw. Phasenabschnittswinkel erzielt werden können.
  • Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann die Einrichtung zum Erfassen auch eine Mehrzahl von Differenzdruckschaltern aufweisen, um bei Erreichen unterschiedlich hoher Differenzdruckschwellwerte stufenweise die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors zu erhöhen bzw. zu erniedrigen.
  • Gemäß einem noch weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Beeinflussung einer elektrischen Leistungsaufnahme eines Staubsaugermotors eines Staubsaugers mit einem in einen Saugluftstrom anordenbaren Staubfangbehälter bereitgestellt. Dabei umfasst das Verfahren einen Schritt des Erfassens einer Druckdifferenz zwischen einem ersten Saugluftdruck stromaufwärts des Staubfangbehälters und einem zweiten Saugluftdruck stromabwärts des Staubfangbehälters. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des Verstellens der elektrischen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors, wenn die erfasste Druckdifferenz einen voreingestellten Differenzdruckschwellwert über- oder unterschreitet. Dabei wird bei einem Überschreiten des voreingestellten Differenzdruckschwellwerts die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors diskret von einem vorgegebenen niedrigeren Wert auf einen vorgegebenen höheren Wert angehoben und umgekehrt bei einem Unterschreiten des voreingestellten Differenzdruckschwellwerts die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors diskret von dem vorgegebenen höheren Wert auf den vorgegebenen niedrigeren Wert abgesenkt.
  • 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.
  • Bei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann ein einfacher und somit kostengünstiger Differenzdruckschalter den Unterdruck vor und nach einem Filterbeutel aufnehmen, wodurch der Differenzdruck gewonnen werden kann. Da sich der so ermittelte Differenzdruck bei einer Veränderung des Bodenbelags (Hartboden - Teppich) nur geringfügig ändert und bei zunehmender Befüllung des Beutels mit Staub ansteigt, hat die Veränderung des Bodenbelags nahezu keinen Einfluss. Bei Erreichen eines voreingestellten Unter- bzw. Differenzdruckwerts, der bei einem Gebläse mit maximal 1400 Watt elektrischer Leistungsaufnahme und ca. 200 g Staubbefüllung beispielsweise bei ca. 50 mbar liegt, schaltet der Unter- bzw. Differenzdruckschalter durch und kann somit auf vergleichsweise einfache Weise den durch die Phasenanschnittsteuerschaltung bewirkten Phasenanschnittwinkel verändern. Hierdurch kann die elektrische Leistung des Gebläses erhöht werden, um der Befüllung des Filterbeutels entgegenzuwirken.
  • Durch Veränderung eines Widerstandswerts eines Phasenschiebers der Phasenanschnittsteuerschaltung kann die Änderung des Phasenanschnitts ohne Verwendung eines aufwändigen und komplizierten Mikrokontrollers und somit relativ kostengünstig realisiert werden. Der Differenzdruckschalter gemäß Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann lediglich eine einfache Umschaltung (z. B. Widerstandsumschaltung) in der Phasenanschnittsteuerschaltung vornehmen.
  • Optional kann gemäß Ausführungsbeispielen die elektrische Leistung auch mehrfach stufenweise erhöht bzw. erniedrigt werden. Hierzu können mehrere analoge oder digitale Differenzdruckschalter bzw. -dosen mit unterschiedlichen Schaltpunkten eingesetzt werden, welche je nach vorherrschendem Differenzdruck den Phasenanschnitt verändern.
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Beeinflussung einer elektrischen Leistungsaufnahme eines Staubsaugermotors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 2
    ein Ausführungsbeispiel einer in einer Einrichtung zum Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme eingesetzten Phasenanschnittsteuerschaltung, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
    Fig. 3a
    eine schematische, vergleichende Darstellung von Saugluftmenge und elektrischer Leistung aufgetragen über eine Beladung eines Staubfangbehälters bei genau einem eingesetzten Differenzdruckschalter, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
    Fig. 3b
    eine schematische, vergleichende Darstellung von Saugluftmenge und elektrischer Leistung aufgetragen über eine Beladung eines Staubfangbehälters bei mehreren eingesetzten Differenzdruckschaltern, gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Bei der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
  • Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Vorrichtung 10 zur Beeinflussung einer elektrischen Leistungsaufnahme eines Staubsaugermotors 11 eines Staubsaugers 12 mit einem in einem Saugluftstrom 13 anordenbaren bzw. angeordneten Staubfangbehälter 14. Der Staubsaugermotor 11 dient zum Antrieb eines Gebläses 15, welches den Saugluftstrom 13 von einer (in der Fig. 1 nicht dargestellten) Düse über ein Saugrohr (nicht dargestellt) oder einen Schlauch in einen Staubraum und damit durch den Staubfangbehälter 14 bewirkt.
  • Die Vorrichtung 10 weist eine Einrichtung 16 zum Erfassen einer Druckdifferenz ΔP zwischen einem ersten Saugluftdruck P1 stromaufwärts zum Staubfangbehälter 14 und einem zweiten Saugluftdruck P2 stromabwärts zum Staubfangbehälter 14 auf. Weiterhin umfasst die Vorrichtung 10 eine Einrichtung 17 zum Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors 11, wenn die erfasste Druckdifferenz ΔP einen voreingestellten Differenzdruckschwellwert ΔPS über- oder unterschreitet. Das bedeutet, dass die Einrichtung 17 zum Verstellen einerseits ausgebildet ist, um die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors 11 zu erhöhen, wenn die erfasste Druckdifferenz ΔP den vordefinierten Differenzdruckschwellwert ΔPS übersteigt. Zum anderen ist die Einrichtung 17 zum Verstellen ausgebildet, um die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors 11 zu senken, wenn die erfasste Druckdifferenz ΔP den vordefinierten Differenzdruckschwellwert ΔPS unterschreitet.
  • Zum Ermitteln der Druckdifferenz ΔP kann die Einrichtung 16 zum Erfassen beispielsweise einen Differenzdruckschalter bzw. eine Differenzdruckdose aufweisen, welche mit der Einrichtung 17 zum Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme derart zusammenwirkt, sodass bei Erreichen des voreingestellten Differenzdruckschwellwerts ΔPS ein Schaltsignal zum Verstellen (Erhöhen bzw. Verringern) der elektrischen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors 11 bereitgestellt wird.
  • Der Differenzdruckschalter bzw. -sensor kann die Differenz der zwei Absolutdrücke P1 und P2, d. h., den Differenzdruck ΔP, messen. Dazu kann der Differenzdruckschalter beispielsweise zwei Messkammern aufweisen, welche durch eine Membran hermetisch voneinander getrennt sind. Eine differenzdruckabhängige Auslenkung der Membran kann dann abgegriffen werden, wobei die Auslenkung ein Maß für die Größe des Differenzdrucks darstellt. Es sind sowohl analoge als auch digitale Differenzdruckschalter möglich. Bei analogen Differenzdruckschaltern kann die Auslenkung der Membran unmittelbar zur Verstellung eines Widerstandswerts, beispielsweise in einer Phasenanschnittsteuerschaltung, eingesetzt werden. Digitale Differenzdruckschalter können aus der Auslenkung der Membran ein elektrisches, digitales Schaltsignal ermitteln, durch welches beispielsweise eine Widerstandsumschaltung in einer Phasenanschnittsteuerschaltung vorgenommen werden kann.
  • Der Differenzdruckschwellwert ΔPS kann gemäß manchen Ausführungsbeispielen in Abhängigkeit von einer maximalen Leistungsaufnahme (z. B. 1400 Watt) des Staubsaugermotors 11 und einem vorbestimmten Füllstandschwellwert des Staubfangbehälters 14 (z. B. 200 g) eingestellt werden. Daraus kann sich dann beispielsweise ein Differenzdruckschwellwert ΔPS von 50 mbar ergeben. Dazu könnte die Membran des Differenzdruckschalters beispielsweise auf geeignete Weise vorgespannt werden, sodass sich der Differenzdruckschwellwert ΔPS für eine vorbestimmte Befüllung mit zunehmender maximaler Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors 11 vergrößern lässt. In vorteilhafter Weise ist also eine Vorspannung der Membran verstellbar, sodass der Differenzdrucksensor auf unterschiedliche Bodenpflegegeräte bzw. Staubsauger und Arbeitsbedingungen anpassbar ist.
  • Bei der in Fig. 1 beschriebenen Ausführungsform kann also ein relativ einfacher und kostengünstiger Differenzdruckschalter der Einrichtung 16 zum Erfassen einen Unterdruck P1 vor und einen Unterdruck P2 nach dem Staubfangbehälter 14 verarbeiten, um daraus den Differenzdruck ΔP zu ermitteln. Da sich der Differenzdruck ΔP bei einer Veränderung des abzusaugenden Bodenbelags bzw. Untergrunds nur geringfügig ändert und bei einer Befüllung des Staubfangbehälters 14 mit Staub ansteigt, hat die Veränderung des abzusaugenden Bodenbelags so gut wie keinen Einfluss auf den ermittelten Differenzdruck ΔP, der somit im Wesentlichen nur von dem Füllstand des Staubfangbehälters 14 abhängt. Bei Erreichen des voreingestellten Differenzdruckwerts ΔPS aufgrund einer bestimmten Befüllung des Staubfangbehälters 14, schaltet der Differenzdruckschalter durch, um eine Veränderung der Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors 11 zu bewirken.
  • Die Einrichtung 17 zum Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme kann dazu beispielsweise eine elektrische Phasenanschnitt- oder eine Phasenabschnittsteuerschaltung aufweisen, die mit der Einrichtung 16 zum Erfassen derart zusammenwirkt, dass bei Erreichen des Schwellwerts ΔPS ein Phasenanschnitt oder ein Phasenabschnitt einer dem Staubsaugermotor 11 bereitgestellten Wechselspannung umgeschaltet bzw. verstellt wird. Beispielsweise kann die Phasenanschnitt- oder Phasenabschnittsteuerschaltung einen einstellbaren elektrischen Widerstand (z. B. ein Potentiometer) aufweisen, der vermittels der Einrichtung 16 zum Erfassen, insbesondere vermittels des Differenzdruckschalters, verändert werden kann, um die dem Staubsaugermotor 11 zugeführte elektrische Leistung zu verstellen, wenn der vorbestimmte Differenzdruckschwellwert ΔPS über- bzw. unterschritten wird.
  • Dies wird exemplarisch anhand einer in der Fig. 2 skizzierten möglichen Ausführungsform einer Phasenanschnittsteuerschaltung beschrieben.
  • Die Fig. 2 zeigt eine schematische Schaltungsanordnung für eine Phasenanschnittsteuerschaltung 20, welche in der Einrichtung 17 zum Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme eingesetzt werden kann. Der elektrische Staubsaugermotor 11 wird über einen Triac T1 gesteuert, welcher wiederum über einen Diac (Diode for Alternating Current, Diode für Wechselstrom) D1 gezündet wird. Der Widerstand R1 und der Kondensator bzw. die Kapazität C1 bilden zusammen einen Phasenschieber, durch den eine Verzögerung einer Eingangswechselspannung UIN erfolgt. Daher wird eine Schwellspannung des Diac D1 erst nach einem Nulldurchgang der Eingangswechselspannung UIN erreicht und der Triac T1 zündet erst (kurz) vor dem nächsten Nulldurchgang der Eingangswechselspannung UIN. Mit dem Potentiometer P1 kann eine weniger verzögerte Wechselspannung beigemischt werden. Je kleiner der Widerstand des Potentiometers P1 ist, desto früher zünden der Diac D1 und der Triac T1 und desto mehr elektrische Leistung kommt bei dem Staubsaugermotor 11 an.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel könnte der Differenz- bzw. Unterdruckschalter (UDS) also beispielsweise direkt auf den veränderbaren Widerstand des Potentiometers P1 einwirken und diesen, je nach momentan gemessenem Differenzdruck ΔP, auf verschiedene Werte einstellen. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein differenzdruckabhängiger Widerstand RS des Differenzdruckschalters UDS verwendet werden. Je nach Differenzdruckbereich verändert sich der elektrische Widerstand RS des Differenzdruckschalters UDS. Durch Vergrößerung des elektrischen Widerstands RS kann bei der in der Fig. 2 dargestellten Schaltung die elektrische Leistung am Elektromotor 11 vergrößert werden, wohingegen beispielsweise bei einer Verkleinerung des elektrischen Widerstands RS die am Elektromotor 11 ankommende elektrische Leistung verringert wird.
  • Die Phasenanschnittsteuerschaltung 20 umfasst also einen einstellbaren elektrischen Widerstand (P1 und/oder RS), der vermittels der Einrichtung 16 zum Erfassen bzw. dem Differenzdruckschalter verändert werden kann, um die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors 11 vermittels der Phasenanschnittsteuerschaltung zu erhöhen bzw. zu erniedrigen, wenn die erfasste Druckdifferenz ΔP den Differenzdruckschwellwert ΔPS über- bzw. unterschreitet.
  • Während der Differenzdrucksensor gemäß manchen Ausführungsbeispielen als diskreter Schalter zum Umschalten zwischen zwei diskreten elektrischen Widerstandswerten verwendet werden kann, kann der Differenzdruckschalter UDS gemäß anderen Ausführungsformen auch kontinuierlich, ansprechend auf den erfassten Differenzdruck ΔP, einen elektrischen Widerstandswert ändern (P1 und/oder RS), um die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugers 12 kontinuierlich an den Füllstand des Staubfangbehälters 14 anzupassen. Bei wiederum anderen Ausführungsbeispielen kann auch eine Mehrzahl von Differenzdruckschaltern vorgesehen sein, um bei einem Erreichen unterschiedlich hoher Differenzdruckschwellwerte diskret und stufenweise die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors 11 zu erhöhen. Das bedeutet, dass n verschiedenen Differenzdruckschwellwerten ΔP1, ΔP2, ..., ΔPn n Differenzdruckschalter zugeordnet sein können, um bei Erreichen des jeweiligen Differenzdruckschwellwerts eine Widerstandsänderung in der Leistungssteuerschaltung 20 vorzunehmen. Die Membranen dieser Differenzdruckschalter können also auf unterschiedliche Differenzdruckschwellwerte ΔP1, ΔP2, ..., ΔPn voreingestellt sein.
  • Die Wirkungsweise von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend bezugnehmend auf die Fig. 3a und 3b näher erläutert.
  • Die Fig. 3a und 3b zeigen jeweils Grafiken 30 und 40, bei denen eine Füllung bzw. Beladung des Staubfangbehälters 14, beispielsweise in Form eines Staubbeutels, auf der Abszisse dargestellt ist. Auf der linken Ordinate ist jeweils eine angesaugte Luftmenge in l/s aufgetragen, wohingegen auf der rechten Ordinate jeweils eine vom Staubsaugermotor aufgenommene elektrische Leistung in W (Watt) dargestellt ist. Die Kurven 31 und 32 betreffen jeweils einen Staubsauger ohne jedwede Regelung oder Steuerung der elektrischen Leistung. Für sämtliche Beladungszustände wird die elektrische Leistung in dem dargestellten Beispiel konstant auf 1400 Watt gehalten (siehe Kurve 31). Das führt dazu, dass die angesaugte Luftmenge mit wachsendem Befüllungsgrad des Staubfangbehälters kontinuierlich abnimmt (siehe Kurve 32). Dabei lässt sich erkennen, dass bei Staubsaugern ohne spezielle Leistungsregelung die angesaugte Luftmenge bei leerem Staubbeutel höher als für eine gute Staubaufnahme nötig ist; dagegen niedriger als nötig, wenn sich der Staubbeutel mit Schmutz füllt.
  • Die Kurven 33 und 34 beschreiben jeweils die Leistungsaufnahme und die angesaugte Luftmenge für einen Staubsauger mit einer herkömmlichen Luftmengenregelung, wobei die angesaugte Luftmenge stets auf einem konstanten Wert (hier: z. B. 35 l/s) gehalten wird (siehe Kurve 34). Anhand der dazu korrespondierenden Leistungskurve 33 lässt sich erkennen, dass die entsprechende Leistungsaufnahme bei einem niedrigen Staubbeutelfüllstand relativ gering ist und mit zunehmendem Befüllungsgrad bis zu dem Maximalwert von beispielsweise ca. 1400 Watt ansteigt.
  • Die beiden Kurven 35 und 36 in der Fig. 3a beschreiben die von einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgenommene elektrische Leistung sowie die angesaugte Luftmenge. Aus der Fig. 3a und den Kurven 35 und 36 lässt sich deutlich ein Füllstandsschwellwert von 200 g ausmachen. Es wird also eine physikalische Differenzgröße erfasst, wie z. B. ein Saugluftvolumenstrom oder ein Differenzdruckwert ΔP, von welcher aus auf diesen beispielhaften Füllstandsschwellwert von 200 g geschlossen werden kann. Im Falle der Ermittlung eines Differenzdrucks ΔP und bei einem Gebläse mit maximal 1400 Watt Leistungsaufnahme ergibt sich für den Füllstandsschwellwert von 200 g beispielsweise ein Differenzdruck ΔP von ca. 50 mbar. Solange der ermittelte Differenzdruck ΔP unterhalb der Differenzdruckschwelle ΔPS von 50 mbar liegt, wird die dem Elektromotor 11 zugeführte elektrische Leistung auf einem unteren Niveau von hier beispielhaft 865 W gehalten. Solange sich die aufgenommene elektrische Leistung des Elektromotors 11 auf dem unteren Niveau befindet, sinkt mit zunehmender Befüllung des Staubbeutels 14 die angesaugte Luftmenge von beispielsweise 35 l/s auf 31 l/s. Bei Erreichen des Differenzdruckschwellwerts ΔPS und damit des Füllstandsschwellwerts von 200 g wird die dem Elektromotor 11 zugeführte elektrische Leistung mit Hilfe der Phasenanschnittsteuerschaltung 20 von dem unteren Niveau (z. B. 865 W) diskret auf ein oberes Niveau von beispielsweise 1400 Watt angehoben, wodurch die angesaugte Luftmenge schlagartig von beispielsweise 31 l/s auf 39 l/s steigt, was oberhalb einer an sich benötigten Staubaufnahme liegt. Mit weiter zunehmender Beladung des Staubbehälters 14 verringert sich die angesaugte Luftmenge wieder von 39 l/s auf beispielsweise 35 l/s bei 400 g Beladung, was für eine gute Staubaufnahme allerdings immer noch ausreichend ist.
  • Die Fig. 3b unterscheidet sich von der Fig. 3a in den dort dargestellten Kurven 37 und 38, welche ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung veranschaulichen, in welchem die aufgenommene elektrische Leistung mit zunehmender Beladung des Staubfangbehälters 14 stufenweise über mehrere Schaltstufen erhöht wird. Im Gegensatz zu dem anhand der Fig. 3a illustrierten Ausführungsbeispiel, bei dem lediglich eine Schaltstufe bzw. ein Differenzdruckschalter zum Einsatz kommt, werden bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3b mehrere analoge oder digitale Differenzdruckdosen mit unterschiedlichen Schaltpunkten (z.B. entsprechend 50 g, 100 g und 200 g Beladung) verwendet, welche je nach entsprechendem Differenzdruck den Phasenanschnitt einer Phasenanschnittsteuerschaltung verändern.
  • 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.
  • Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschritts zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details bzw. Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt ist.
    • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung zur Beeinflussung einer elektrischen Leistungsaufnahme eines Staubsaugermotors, gemäß einem Ausführungsbeispiel
    11
    Staubsaugermotor
    12
    Staubsauger
    13
    Saugluftstrom
    14
    Staubfangbehälter
    15
    Gebläse
    16
    Einrichtung zum Erfassen einer physikalischen Differenzgröße, insbesondere einer Druckdifferenz
    17
    Einrichtung zum Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors
    20
    Phasenanschnittsteuerschaltung, gemäß einem Ausführungsbeispiel
    30
    Beladungs-Luftmengen- bzw. Beladungs-Leistungsdiagramm für eine einzelne Differenzdruckdose
    31
    konstante elektrische Leistungsaufnahme
    32
    abfallende Luftmenge bei konstanter Leistungsaufnahme
    33
    elektrische Leistungsaufnahme bei konstant geregelter Luftmenge
    34
    konstant geregelter Luftmenge
    35
    Leistungsaufnahme bei einer Differenzdruckdose gemäß einem Ausführungsbeispiel
    36
    angesaugte Luftmenge bei einer Differenzdruckdose gemäß einem Ausführungsbeispiel
    37
    elektrische Leistungsaufnahme bei mehreren Differenzdruckdosen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
    38
    angesaugte Luftmenge bei mehreren Differenzdruckdosen gemäß einem Ausführungsbeispiel
    40
    Beladungs-Luftmengen- bzw. Beladungs-Leistungsdiagramm bei mehreren Differenzdruckdosen

Claims (8)

  1. Ein Staubsauger (12) mit einer Vorrichtung (10) zur Beeinflussung einer elektrischen Leistungsaufnahme eines Staubsaugermotors (11) des Staubsaugers (12) mit einem in einem Saugluftstrom (13) anordenbaren Staubfangbehälter (14), mit folgenden Merkmalen:
    einer Einrichtung (16) zum Erfassen einer Druckdifferenz zwischen einem ersten Saugluftdruck stromaufwärts des Staubfangbehälters (14) und einem zweiten Saugluftdruck stromabwärts des Staubfangbehälters (14); und
    einer Einrichtung (17; 20) zum Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors (11), wenn die erfasste Druckdifferenz einen voreingestellten Differenzdruckschwellwert über- oder unterschreitet,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Einrichtung (17, 20) zum Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme dazu ausgelegt ist, bei einem Überschreiten des voreingestellten Differenzdruckschwellwerts die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors (11) diskret von einem vorgegebenen niedrigeren Wert auf einen vorgegebenen höheren Wert anzuheben und umgekehrt bei einem Unterschreiten des voreingestellten Differenzdruckschwellwerts die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors (11) diskret von dem vorgegebenen höheren Wert auf den vorgegebenen niedrigeren Wert abzusenken.
  2. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (16) zum Erfassen der Druckdifferenz einen Differenzdruckschalter umfasst, welcher mit der Einrichtung zum Verstellen (17) der elektrischen Leistungsaufnahme derart zusammenwirkt, sodass bei Erreichen des voreingestellten Differenzdruckschwellwert ein Schaltsignal zur Erhöhung oder Verringerung der elektrischen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors (11) bereitgestellt wird.
  3. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Differenzdruckschwellwert in Abhängigkeit von einer maximalen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors (11) und einem vorbestimmten Füllstand des Staubfangbehälters (14) eingestellt werden kann.
  4. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (17) zum Erhöhen der elektrischen Leistungsaufnahme eine elektrische Phasenabschnitt- oder eine Phasenanschnittsteuerschaltung (20) aufweist, die mit der Einrichtung (16) zum Erfassen zusammenwirkt, sodass bei Über- oder Unterschreiten des Schwellwerts ein Phasenabschnitt oder ein Phasenanschnitt einer dem Staubsaugermotor (11) bereitgestellten Wechselspannung umgeschaltet wird.
  5. Die Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, wobei die Phasenabschnitt- oder Phasenanschnittsteuerschaltung (20) einen einstellbaren elektrischen Widerstand umfasst, der vermittels der Einrichtung (16) zum Erfassen der Druckdifferenz verändert werden kann, um die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors (11) vermittels der Phasenabschnitt- oder Phasenanschnittsteuerschaltung (20) zu erhöhen oder zu erniedrigen, wenn die erfasste physikalische Größe dem Über- oder Unterschreiten des voreingestellten Füllstandschwellwerts entspricht.
  6. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (16) zum Erfassen eine Mehrzahl von Differenzdruckschaltern umfasst, um bei Erreichen unterschiedlich hoher Differenzdruckschwellwerte stufenweise die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors (11) zu erhöhen.
  7. Die Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Staubfangbehälter (14) ein Staubfilterbeutel ist.
  8. Verfahren zur Beeinflussung einer elektrischen Leistungsaufnahme eines Staubsaugermotors (11) eines Staubsaugers (12) mit einem in einem Saugluftstrom (13) anordenbaren Staubfangbehälter (14), mit folgenden Schritten:
    Erfassen einer Druckdifferenz zwischen einem ersten Saugluftdruck stromaufwärts des Staubfangbehälters (14) und einem zweiten Saugluftdruck stromabwärts des Staubfangbehälters (14); und
    Verstellen der elektrischen Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors (11), wenn die erfasste Druckdifferenz einen voreingestellten Differenzdruckschwellwert über-oder unterschreitet,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    bei einem Überschreiten des voreingestellten Differenzdruckschwellwerts die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors (11) diskret von einem vorgegebenen niedrigeren Wert auf einen vorgegebenen höheren Wert angehoben wird und umgekehrt bei einem Unterschreiten des voreingestellten Differenzdruckschwellwerts die elektrische Leistungsaufnahme des Staubsaugermotors (11) diskret von dem vorgegebenen höheren Wert auf den vorgegebenen niedrigeren Wert abgesenkt wird.
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