EP2644077A1 - Verfahren zum Optimieren einer Vorrichtung zum Staubsaugen mit Hand-, Kompakt oder Upright-Staubsaugergerät und Filterbeutel - Google Patents

Verfahren zum Optimieren einer Vorrichtung zum Staubsaugen mit Hand-, Kompakt oder Upright-Staubsaugergerät und Filterbeutel Download PDF

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EP2644077A1
EP2644077A1 EP12002205.8A EP12002205A EP2644077A1 EP 2644077 A1 EP2644077 A1 EP 2644077A1 EP 12002205 A EP12002205 A EP 12002205A EP 2644077 A1 EP2644077 A1 EP 2644077A1
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EP
European Patent Office
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filter bag
standard
kpa
vacuum cleaner
receiving space
Prior art date
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Pending
Application number
EP12002205.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jan Schultink
Ralf Sauer
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Eurofilters NV
Original Assignee
Jan Schultink
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Filing date
Publication date
Application filed by Jan Schultink filed Critical Jan Schultink
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Priority to RU2014133465A priority patent/RU2620483C2/ru
Priority to AU2013242329A priority patent/AU2013242329B2/en
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Definitions

  • the invention relates to a method for optimizing a vacuum cleaning system comprising a substantially hose and tube-less vacuum cleaner and a filter bag, wherein the vacuum cleaner a motor-blower unit with a motor-fan characteristic curve, a filter bag receiving space, a connection piece for the filter bag and a floor nozzle and wherein the filter bag comprises a non-woven fabric filter material. Furthermore, the invention relates to a vacuum cleaning system in which the same was used for the development and / or production of such a method for optimization.
  • the term essentially hose and tubeless vacuum cleaner device is used in the present case to distinguish it from the so-called floor vacuum cleaner, which is a housing which is movable on rollers and / or skids on the ground and in which a motor-blower unit and the dust collection room located.
  • the housing is connected in such a floor vacuum cleaner device via a long hose with a long tube, at the end of the suction nozzle, usually in the form of a replaceable floor nozzle attached.
  • These floor vacuum cleaners are not the subject of the present invention.
  • the lengths of tubing and tubing in such floor vacuum cleaners are typically in the range of 1.4m to 1.9m for the tubing and 0.6m to 1.0m for the tubing.
  • the tube is also referred to as a suction tube and the hose as a suction hose.
  • a substantially hose and tube-less vacuum cleaner apparatus encompassed by the present invention, on the other hand, is the hand-held vacuum cleaner (or hand-held vacuum cleaner). It consists of a housing with motor-blower unit and filter bag receiving space with a filter bag. At one end of the housing is a handle. At the other end, a floor nozzle is exchangeable over a very short pipe. When vacuuming the floor, the housing together with the floor nozzle is moved back and forth and only the floor plate and the rollers of the floor nozzle touch the floor. Such an arrangement does not require a hose and a long pipe; typically the pipes or connecting pipes used in such devices are not longer than 0.4 m).
  • the upright vacuum cleaner is a combination of a bottom part with floor nozzle, which often has a motor-driven brush roller, and a top part, in which the dust collection container is provided.
  • the floor nozzle is not interchangeable and connected via a hose and / or a pipe to the dust collector.
  • This tube and hose are also called Upright vacuum cleaners as a connecting pipe and connecting hose.
  • the motor-blower unit may be disposed in the bottom part or in the top part.
  • Included in the invention are now upright vacuum cleaners in which the total length of hose and / or pipe is less than 0.5 m. In particular, if the filter bag is provided on the head (ie with an opening facing downwards), then the connection of hose and / or pipe between floor nozzle and filter bag can be made very short ( ⁇ 0.3 m).
  • FIG. 1 Another example of a vacuum cleaner, which is almost completely tubular and almost tubular, encompassed by the present invention is the compact vacuum cleaner.
  • This consists of a housing with motor-blower unit and filter bag receiving space and filter bag, which is mounted directly on the floor nozzle, or in which a floor nozzle is integrated.
  • This housing is connected to a handle with a handle.
  • Motor-blower unit is the combination of an electric motor with a single or multi-stage blower. Usually, the two components are mounted on a common axis and matched in terms of performance optimally matched.
  • the essentially hose and tube-less vacuum cleaner with filter bag according to EN 60312 (see especially EN 60312, Chapter 5.8 air data) is measured.
  • the hand-held vacuum cleaner without a floor nozzle by means of an adapter directly to a measuring box, as in EN 60312, Chapter 7.2.7. is described, connected.
  • the Upright vacuum cleaner and the compact vacuum cleaner are connected with a floor nozzle, ie like a brush vacuum cleaner, as described in chapter 5.8.1 of EN 60312.
  • Fig. 1a shows how a hand-held vacuum cleaner according to the present invention is to be connected to the measuring box.
  • Fig. 1 b to Fig. 1 e are technical drawings of a concrete design of the connection to the measuring box, which are suitable for immediate reproduction.
  • any other configurations are possible as long as the internal dimensions for the air ducts are not changed (for example, the radius of 20 mm in Fig. 1 b "detail 02" or the inner diameter of the fitting in Fig. 1 c "detail 05).
  • Fig. 1i and Fig. 1j show a schematic representation of the adapter, as it was used for the known from the prior art hand-vacuum cleaner Vorwerk VK140.
  • the adapter part, which in Fig. 1j is shown via the adapter part, which in Fig. 1 b shown connected to the measuring box.
  • the inner diameter of the tubular part is 33 mm.
  • the negative pressure h and power consumption P 1 which are set at the different apertures 0 to 9, are measured.
  • the power consumption at aperture 8 (40 mm) is defined. This results in the practice-relevant values, since it is usually worked on different floor coverings approximately in this throttle state.
  • the average recording power P 1m [W] defines the mean value of the recording power at aperture 0 (0 mm) and aperture 9 (50 mm).
  • the air flow q (also referred to in the prior art as suction air flow or volume flow) is determined for each diaphragm from the measurement for the negative pressure (see EN 60312, Chapter 7.2.7.). If necessary, the measured values must be corrected in accordance with EN 60312, in particular with regard to standard air density (see EN 60312, Chapter 7.2.7.4).
  • the airflow curve h (q) describes the relationship between the negative pressure and the airflow of a vacuum cleaner. It is obtained by interpolation, as described in EN 60312 (see EN 60312, Chapter 7.2.7.5), between the pairs of values obtained for the different orifices from the measured negative pressure and the determined airflow. The intersection with the x-axis gives the maximum achievable with the device air flow q max .
  • the negative pressure here is 0, so the device runs unthrottled.
  • intersection with the y-axis indicates the maximum achievable with the device vacuum h max .
  • the air flow is equal to 0, the device is throttled maximum. This value results at aperture 0.
  • the linear interpolation between the measuring points for determining the airflow curve prescribed in the standard EN 60312 is a very good approximation in the case of radial blowers and is therefore always used here when the radial-type motor-blower unit is.
  • a quadratic interpolation is used analogously to the standard EN 60312.
  • intersections of the airflow curve with the coordinate axes are (regardless of the type of interpolation selected) characteristic of the blower geometry, the power consumption and the flow resistance in the vacuum cleaner.
  • the suction power characteristic P 2 can be derived from the air flow curve (see EN 60312, chapter 5.8.3, in the prior art this suction power is also referred to as air flow).
  • the maximum of this curve is referred to as the maximum suction power P 2max of the vacuum cleaner.
  • the efficiency ⁇ is calculated as the ratio of the related values (ie values of the same air flow) for the suction power P 2 and the power consumption P 1 .
  • the maximum of this curve corresponds to the maximum efficiency ⁇ max of the vacuum cleaner.
  • Efficiency ⁇ is given in [%] according to EN 60312.
  • the motor-fan characteristic describes the relationship between air flow and negative pressure of not built into a vacuum cleaner unit motor-fan unit at different throttle states, which in turn are simulated by the different apertures.
  • the determination of the motor-fan characteristic curve is analogous to the determination of the airflow curve according to EN 60312.
  • Fig. 1f to Fig. 1g and Fig. 1b are technical drawings of a concrete embodiment of the connection of the motor-blower unit, which is used in the present invention, to the measuring box.
  • the wall of the measuring box is in Fig. 1f marked with I.
  • any other configurations are possible, as long as the inner dimensions of the air ducts are not changed (the radius of 20 mm in Fig. 1f "detail 02" and the conical extension of the air duct from 35 mm to 40 mm in Fig. 1g "detail 10").
  • the motor-blower unit according to the prior art ie the unit of the hand-vacuum cleaner Vortechnik VK140, is correspondingly connected to the measuring box.
  • negative pressure and power consumption are measured at the different apertures 0 to 9. These measured values are corrected if necessary (see above).
  • the air flow is determined for the corresponding orifices from the measured vacuum values.
  • the motor-fan characteristic h (q) describes the relationship between the negative pressure and the air flow of the measured engine-fan unit. It results in turn from a linear or quadratic interpolation (depending on the motor-blower unit used, see above) between the pairs of values obtained for the different diaphragms from the measured negative pressure and the determined air flow.
  • the point of intersection of the characteristic curve M with the x-axis in turn defines the maximum airflow q max achievable by the motor-blower unit.
  • the vacuum at this point is 0, the motor-blower unit is running unthrottled.
  • the intersection with the y-axis again indicates the maximum negative pressure h max .
  • the air flow is equal to 0 in this point, the device is completely throttled (aperture 0).
  • the suction power characteristic P 2 can be derived from the motor-fan characteristic curve.
  • the maximum of this curve is referred to as the maximum suction power P 2max of the motor-blower unit.
  • the efficiency ⁇ is calculated as the ratio of the related values (ie values of the same air flow) for the suction power P 2 and the power consumption P 1 .
  • the maximum of this curve corresponds to the maximum efficiency ⁇ max of the motor-blower unit.
  • Efficiency ⁇ is given in [%] according to EN 60312.
  • the efficiency reduction is defined in the hand-held vacuum cleaner as the difference between the maximum efficiency of the motor-blower unit and the maximum efficiency of the vacuum cleaner with empty filter bag and without floor nozzle.
  • the floor nozzle can not be separated from the unit or is an integral part of the unit. In these cases, the efficiency reduction is defined as the difference between the maximum efficiency of the motor-blower unit and the maximum efficiency of the vacuum cleaning system with empty filter bag and with floor nozzle.
  • the efficiency reduction is a measure of the losses of the vacuum cleaning system
  • the efficiency reduction is given in [%].
  • the flow velocity in the exhaust air of the Kanomax Model 6813 vane anemometer with APT275 impeller probe of 70 mm diameter is measured (Manufacturer of this anemometer is Kanomax, 219 US Highway 206, PO Box 372 Andover, NJ 07821, www.kanomax-usa.com).
  • the vane probe was fastened above the blow-out opening of the vacuum cleaner device at a position at which the above-mentioned anemometer indicates a flow velocity value which is approximately in the middle of the measuring range of the anemometer, ie approximately 20 m / s. This serves to ensure that the flow velocity of the exhaust air is within the measuring range of the anemometer.
  • This value obtained for the air flow is transmitted in the determined air flow curve to read the corresponding negative pressure, to determine the suction power P 2 from both values, and together with the power consumption P 1 corresponding to the air flow, the efficiency of normal sucking on the standard carpet to determine the type of Wilton.
  • the negative pressure value can also be calculated, namely by calculating a regression line for the airflow curve and the airflow value directly into this regression equation (this regression equation is linear or quadratic, depending on the type of motor-blower unit, see above) to calculate the negative pressure (see also EN 60312, chapter 7.2.7.5).
  • the standard filling of the vacuum cleaning system with 400 g DMT8 standard dust is carried out according to chapter 5.9 of EN 60312.
  • the adapters used for the various vacuum cleaners are in Fig. 1i (Prior art) and Fig. 1c (Invention) and described above in connection with these figures.
  • the DMT8 standard dust must be provided in accordance with EN 60312.
  • the dust absorption of carpets is determined according to EN 60312, chapter 5.3.
  • the pumping speed with a filled filter bag is determined according to chapter 5.9. Contrary to the demolition conditions in Chapter 5.9.1.3, 400 g of DMT8 dust are always sucked in.
  • the area of the rectangle corresponding to the opening area is determined in the context of the present invention by means of the so-called minimally circumscribing rectangle which is well known from image processing (see, for example, in US Pat Tamara Ostwald, "Object Identification Using Regions Descriptive Features in Hierarchically Partitioned Images", Aachener Kunststoffen Kunststoffbericht fürberichtatik, Volume 04, 2005 .)
  • the opening area is in one plane (two-dimensional opening area with two-dimensional edge) or the opening area is extending beyond one plane (three-dimensional opening area with three-dimensional edge).
  • the area of the rectangle corresponding to the opening area is determined directly by the area of the minimally circumscribing rectangle of the two-dimensional edge of the opening area.
  • the area of the rectangle corresponding to the opening area represents a good and unambiguous approximation of the opening area of the vacuum cleaner device, which can be easily determined even with complex opening areas and opening edges.
  • the surface of a filter bag in the sense of the present invention is determined on the filter bag when it lies flat in a completely unfolded form, ie in a 2-dimensional form.
  • the gussets are fully unfolded to determine the area.
  • the filter bag has welded gussets, these are not taken into account when determining the area.
  • the area of a filter bag having a rectangular shape results from taking the filter bag out of its packaging, fully unfolding it, measuring its length and width, and multiplying them by one another.
  • Flat bags in the sense of the present invention may also have so-called gussets. These side folds can be completely unfoldable.
  • a flat bag with such gussets is for example in the DE 20 2005 000 917 U1 shown (see there Fig. 1 with folded gussets and Fig. 3 with unfolded gussets).
  • the gussets may be welded to portions of the peripheral edge.
  • Such a flat bag is in the DE 10 2008 006 769 A1 shown (see there in particular Fig. 1 ).
  • the receiving volume of the filter bag in the filter bag receiving space is determined according to the present invention according to EN 60312, Chapter 5.7.
  • the maximum receiving volume of the filter bag is determined according to the present invention in analogy to EN 60312, Chapter 5.7.
  • EN 60312, Chapter 5.7 The only difference to EN 60312, Chapter 5.7, is that the filter bag is designed to be suspended in a chamber the volume of which is at least sufficient to prevent the filter bag from fully expanding to its maximum possible size when fully filled.
  • a cube-shaped chamber having an edge length equal to the root of the sum of the squares of maximum length and maximum width of the filter bag satisfies this requirement.
  • the surface of the filter bag in the sense of the present invention is defined here as twice the area occupied by the filter bag when it lies flat in a completely unfolded form, ie in a 2-dimensional form.
  • the area of the entrance opening and the area of the welds are not taken into account as they are comparatively small in relation to the actual filter area.
  • any foldings provided in the filter material itself are disregarded.
  • the surface of a rectangular filter bag thus results simply from being taken out of its package, fully unfolded, measured its length and width, multiplied together and the result taken two times.
  • the surface of the filter bag accommodation space in the sense of the present invention is defined as the surface that the filter bag accommodation space would have (if any) all the facilities (ribs, rib sections, stirrups, etc.) provided in the filter bag accommodation space for the filter material of the filter bag Filter bag from the wall of the filter bag receiving space remains isolated (which is required for a smooth filter material to ensure that even air can flow through the filter bag) remain disregarded.
  • the surface of a cuboid filter bag receiving space with ribs thus results as maximum length times maximum width times maximum height of the filter bag receiving space without taking into account the dimensions of the ribs.
  • the surface of the filter bag accommodating space enters the above relation only as a lower limit, in order to determine whether a particular vacuum cleaner in combination with the filter bag makes use of the previously discussed embodiment, in particular if the filter bag accommodation space is of complicated geometric shape, alternatively the surface of a parallelepiped body completely enclosing the filter bag accommodation space can be determined; the surface of such a body is obtained, for example, if one determines the surface of a cuboid with the edge lengths which correspond to the maximum extent of the actual filter bag receiving space in the length, width and height direction (length, width and height directions are of course orthogonal to one another) ,
  • vacuum cleaning systems Due to the scarcity of resources, it is becoming increasingly important to save energy in the areas of daily life, for example in the field of household appliances, such as vacuum systems. It is desirable here that the function of such vacuum cleaning systems is not limited compared to the previously known.
  • Such energy saving presupposes that the vacuum cleaning systems are optimized with regard to their energy consumption, whereby the function of such optimized vacuum cleaning systems, ie in particular the dust absorption, should not be impaired.
  • the components of a vacuum cleaner with a substantially hose and tube-less vacuum cleaner and a filter bag having a motor-blower unit with a motor-fan characteristic curve, a filter bag receiving space and a floor nozzle, and wherein the Filter bag comprises a filter material made of nonwoven fabric, optimized so that at a given electrical power consumption, also referred to as power consumption, a maximum suction power according to EN 60312 is achieved.
  • the power consumption is in the range of about 900 W.
  • Such an optimized vacuum cleaning system is, for example, the Vorwerk VK 140 vacuum cleaner system.
  • an empty vacuum cleaner filter bag With an empty vacuum cleaner filter bag, it can achieve a dust absorption in accordance with standard EN 60312 for the Wilton standard carpet of about 84%. It should be noted, however, that the good dust absorption values come about through the support of the electric motor driven floor nozzle. The power consumption of the floor nozzle must be added to the electrical power consumption of the vacuum cleaner to be able to assess the performance and efficiency of the device.
  • Fig. 2a shows the air data of the motor-blower units used in the Vortechnik VK 140 vacuum system
  • Fig. 2b show the air data for this vacuum cleaning system with empty filter bag
  • Fig. 2c the air data for this vacuum cleaner system with filter bag filled with 400 g DMT8 dust.
  • the object of the invention is to optimize vacuum cleaning systems consisting essentially of tubular and tubular vacuum cleaners and filter bags in such a way that the electrical power consumption of the vacuum cleaner of the system can be significantly reduced without the dust receptacle according to EN 60312 is affected.
  • a method for optimizing a vacuum cleaning system with a substantially hose and tube-less vacuum cleaner and a filter bag wherein the substantially hose and tube-less vacuum cleaner a motor-blower unit with a motor-fan characteristic curve, a filter bag receiving space, a connecting piece for the filter bag and a floor nozzle, and wherein the filter bag comprises a non-woven fabric filter material, provided with the following step:
  • a Vorwerk VK140 has a power consumption of 942 W for the vacuum cleaner and an additional 130 W for the electric brush.
  • the electrical power consumption of the vacuum cleaning system optimized with the method according to the invention over the Vortechnik VK 140 can be reduced by 63%.
  • the method according to the invention can be developed in such a way that first of all an airflow curve is determined from the motor-blower characteristic and size, shape and material of the filter bag and size and shape of the filter bag receiving space, which is matched to the floor nozzle so that when sucking on the standard carpet Wilton achieves the highest possible efficiency.
  • This development represents a particularly efficient implementation of the method described above.
  • the vacuum cleaning system also has a long service life.
  • the other components of the vacuum system are adapted particularly efficient to the motor-blower unit
  • the co-tuning may also result in the efficiency reduction between the maximum efficiency of the motor-blower unit and the maximum efficiency of the vacuum system being less than 40 in the case of a filter bag filled with 400 g DMT8 standard dust and without a bottom nozzle %, preferably less than 30%, most preferably less than 25%.
  • This development is characterized by a particularly efficient adaptation of the other components of the vacuum system to the motor-blower unit with a long service life.
  • the co-tuning can be developed so that the suction power of the vacuum system in normal sucking on the standard carpet Wilton with empty filter bag at least 100 W, preferably at least 150 W, most preferably at least 200 W is and / or that the suction power of the vacuum suction system in the standard vacuuming on the Wilton standard carpet at 400 g DMT8 standard dust filled filter bag is at least 70 W, preferably at least 100 W, most preferably at least 130 W.
  • the system can be tuned such that the air flow at normal sucking on the standard carpet Wilton with empty filter bag at least 20 l / s, preferably at least 23 l / s, particularly preferred is at least 26 l / s and / or that the air flow in the standard suction on the standard carpet of the type Wilton at at least 20 l / s, preferably at least 23 l / s, more preferably at least 25 l / s in filter bag filled with 400 g DMT8 standard dust.
  • a filter bag in the form of a flat bag with a first and a second filter bag wall is used, the first and / or the second filter bag wall having at least five folds, wherein the at least five folds form at least one surface fold, the maximum height before the first use of the filter bag in a substantially tubular and tubular vacuum cleaner device is smaller than the maximum height corresponding maximum width.
  • each fold before the first use of the filter bag in a substantially tubular and tubular vacuum cleaner have a length which is at least half of the total extent of the filter bag in the direction of the fold, preferably substantially the total extent of the filter bag in the direction of Fold, corresponds.
  • each fold of the flat bag used before the first use of the filter bag in a substantially tubular and tubular vacuum cleaner a fold height between 3 mm and 50 mm, preferably between 5 mm and 15 mm, and / or a fold width between 3 mm and 50 mm, preferably between 5 mm and 15 mm.
  • Such flat bags are from the EP 2 366 321 A1 known and represent embodiments of flat bags, which are particularly suitable for all previously described inventive method for optimizing the question Staubsaugsystems.
  • any surface fold of the filter bag employed may have areas lying in the surface of the filter bag wall and areas protruding beyond the surface of the filter bag wall and deployable in the suction mode
  • the substantially hose and tubeless vacuum cleaner having a rigid bag filter bag receiving space wherein at least one first spacer means is provided on the walls of the filter bag containment space such as to keep the areas of at least one surface fold located in the surface of the filter bag wall spaced from the wall of the filter bag containment space, and at least one second spacer means is provided to define the deployed areas which holds at least one surface fold away from the wall of the filter bag receiving space.
  • the height of the first and / or the second spacer means with respect to the wall of the filter bag receiving space in a range of 5 mm to 60 mm, preferably from 10 mm to 30 mm lie.
  • the surface fold may unfold to such an extent Most of the surface of the surface folding forming filter material is flowed. This increases the effective filter area of the filter bag (as opposed to use in a conventional vacuum cleaner) so that the dust holding capacity of the filter bag can be further increased with higher separation efficiency and longer service life over this conventional device.
  • Such spacer devices are therefore particularly suitable for the optimization method according to the invention.
  • the above-described methods can also be further developed by using an engine / blower unit whose motor / blower characteristic curve is provided such that at aperture 0 a negative pressure of between 6 kPa and 23 kPa, preferably between 8 kPa and 20 kPa, most preferably between 8 kPa and 15 kPa, and a maximum air flow of at least 50 l / s, preferably at least 60 l / s, most preferably at least 70 l / s.
  • Motor-blower units with such a motor-fan characteristic have surprisingly led to a vacuum cleaning system with a particularly low electrical power consumption.
  • a filter bag in the form of a flat bag can be used for optimizing, and a substantially hose and tube-less vacuum cleaner with a filter bag receiving space with rigid walls are used, the filter bag receiving space a closable by a flap opening with a predetermined Has opening area through which the filter bag is inserted into the filter bag receiving space, and wherein the ratio of the area of a rectangle corresponding to the opening area and the surface of the filter bag is greater than 1.0.
  • the opening area in relation to the area of the filter bag satisfies this relation, then it is ensured that the filter bag in the filter bag receiving space is substantially complete unfolded can be introduced. An overlap of the two individual layers or an overlap of one of the two individual layers with itself is thus avoided. It is from the beginning of the suction to (for this filter bag) the majority of the entire filter surface of the filter bag available and the filter properties of the filter bag, especially the achievable for the filter bag dust holding capacity with high separation efficiency and long life, are thus optimally utilized from the beginning.
  • a filter bag in the form of a flat bag can be used, and a substantially tubular vacuum cleaning device with a filter bag receiving space with rigid walls can be used, wherein the ratio of the receiving volume of the filter bag in the filter bag receiving space to the maximum receiving volume of the filter bag is greater than 0.70, preferably greater than 0.75, most preferably greater than 0.8.
  • a filter bag accommodating space is designed such that the filter bag provided for it fulfills the above-mentioned conditions, then it is ensured that the entire filter surface of the filter bag is available during the entire suction operation (until the bag is changed) and thus the filter bag becomes available is filled optimally during operation.
  • the filter properties of the filter bag in particular the dust absorption capacity achievable for the filter bag with high separation efficiency and long service life, are thus optimally utilized until the filter bag is changed.
  • the ratio of the surface of the filter bag receiving space and the surface of the filter bag may be greater than 0.90, preferably greater than 0.95, most preferably greater than 1.0.
  • All of the above-described methods can be further developed by optimizing the inner diameter of the connecting piece so that it is greater than the smallest inner diameter of the pipe and / or hose connection, in particular less than or equal to the largest inner diameter of the pipe and pipe connection / or hose, is.
  • the invention also relates to a vacuum cleaner system comprising a substantially hose and tubeless vacuum cleaner and a filter bag, the substantially hose and tubeless vacuum cleaner having an engine / blower unit with a motor / blower characteristic, a filter bag receiving space, a filter bag neck and a bottom nozzle, and wherein the filter bag comprises a non-woven fabric filter material, wherein one of the previously described methods has been used in the development and / or manufacture of the system.
  • different motor-fan units with different motor-fan characteristics filter bags with different sizes, different shapes and made of different materials, differently shaped filter bag receiving spaces, differently shaped connecting pieces and different bottom nozzles are combined together until in the Vacuum suction system in accordance with standard suction on a standard carpet of the Wilton type with empty filter bag an efficiency of at least 30%, preferably at least 33%, most preferably at least 36%.
  • an airflow curve is first determined for various engine-blower units with different engine-blower characteristics, for different filter bags of different sizes, different shapes and materials, for differently shaped filter bag containment spaces, and for variously shaped ports , This is then matched with different floor nozzles so that in the vacuum cleaning system in accordance with standard suction on a standard carpet of the Wilton type with empty filter bag an efficiency of at least 30%, preferably at least 33%, most preferably at least 36%.
  • various motor-fan units having different motor-fan characteristics, filter bags of different sizes, shapes and materials, differently shaped filter bag receiving spaces, variously shaped nozzles and various bottom nozzles are combined together until standard filling of the vacuum cleaning system with 400 g of DMT8 standard dust during standard suction on the Wilton standard carpet, an efficiency of at least 20%, preferably at least 23%, most preferably at least 25%.
  • the optimization is carried out in such a way that, furthermore, the optimization criteria that are specified in the individual embodiments Subclaims are specified to be met. Any combinations of these criteria are also possible.
  • the filter material CS50 was used for both filter bags.
  • Spunbond 17 g / m 2 , netting 8 g / m 2 / meltblown 40 g / m 2 / spunbond 17 g / m 2 / PP staple fibers 50 to 60 g / this material is a laminate with the structure viewed from the outflow side.
  • the filter material CS50 can be obtained from Eurofilters NV (Lieven Gevaertlaan 21, Nolimpark 1013, 3900 Overpelt, Belgium). Both the filter bags with and the filter bags without surface folding have the dimensions 290 mm x 290 mm.
  • Fig. 3 It is shown how a fold fixation for dovetail folds can be made.
  • Fig. 3 Here, the top view of a filter material web, which comprises the dovetail folds, and an overlying nonwoven material web, from which ultimately the fleece strips used for folding fixation are formed. From the nonwoven material web (which may for example consist of a spunbonded fabric with 17 g / m 2 ) rectangular holes of 10 mm x 300 mm were punched out. The illustrated cross-sectional view is taken along the line AA.
  • the parts of the nonwoven material web which are used for folding fixation are connected to the filter material web by means of weld lines.
  • the fleece stiffener which fixes the folds, is somewhat exaggerated in the cross-sectional view for reasons of better depictability.
  • the nonwoven material web lies flat on the filter material web.
  • the distances between the spot welds and the distances between the punched holes as well as the web widths of the filter material web as well as the perforated nonwoven material web and the length of the weld points are given in [mm].
  • the filter bags with surface folds were equipped with diffusers. Diffusers in vacuum cleaner filter bags are known in the art. Thus, the variants used according to the present invention in the EP 2 263 507 A1 described. present These consisted of 22 strips of 11 mm wide and 290 mm long.
  • the material used for the diffusers was LT75.
  • LT75 is a laminate with the following construction: Spunbond 17 g / m 2 / staple fiber layer 75 g / m 2 / Spunbond 17 g / m 2 .
  • the layers are ultrasonically laminated using the Ungricht U4026 lamination pattern.
  • the filter material LT75 can also be obtained from Eurofilters NV.
  • the filter bag receiving space for a flat bag without surface folds has on its insides a grid, which is intended to prevent the filter material conforms flat to the housing wall and can no longer be flowed through.
  • the filter bag receiving space for flat bags with surface folds is characterized by bow-shaped ribs which engage between the surface folds of the filter bag to assist in unfolding the folds. Apart from the bow-shaped ribs of the filter bag receiving space for both versions has the same dimensions.
  • Fig. 4 are schematic representations of the filter bag receiving space for a filter bag without surface folds shown.
  • Fig. 4 shows the filter bag receiving space in plan view. In this plan view, it has a shape of a square with a side length of 300 mm.
  • Fig. 4 also shows sectional views along the lines AA and BB.
  • the filter bag receiving space has a maximum height of 160 mm.
  • Fig. 7 are even more heights of in Fig. 4 indicated Filterlessnessraums indicated.
  • the shape describing the interior walls of the filter bag containment space is reminiscent of the shape of a pillow.
  • a flat bag without surface folds takes exactly a pillow shape during the suction operation. In this sense, it should also be understood that the filter bag receiving space has a shape that approximately corresponds to the shape of the envelope of the filled filter bag.
  • a grid is shown.
  • the grid has a wall distance of about 10 mm. This ensures a free circulation of the cleaned air in the filter bag accommodation space.
  • Fig. 5 Fig. 3 is a schematic representation of the filter bag receiving space for a surface-folding filter bag.
  • the inner dimensions of the filter bag accommodating space are the same as those of the filter bag accommodating space according to FIG Fig. 4 , In that regard, here too on the dimensions in Fig. 7 to get expelled.
  • a flat bag with fixed surface folds also assumes a pillow shape during suction, so that the filter bag receiving space has a shape which corresponds approximately to the shape of the envelope of the filled filter bag.
  • the filter bag receiving space (for flat bags without surface folding, see Fig. 4 ) has bow-shaped ribs of different height.
  • a device in the form of a small grid is further provided in the region in front of the outlet opening, which prevents the filter bag from being sucked into it due to the suction flow in the outlet opening.
  • Fig. 6 corresponds to the sectional view AA in Fig. 5 , wherein a filter bag with fixed surface folds in the form of dovetails is inserted.
  • the bow-shaped ribs intervene between the surface folds of the filter bag and thus contribute to the unfolding of the surface folds.
  • Fig. 6 shown schematically.
  • the filter bag wall is kept at a distance from the wall of the filter bag receiving space so as to ensure a flow through the entire filter surface of the filter bag.
  • the bow-shaped ribs have from outside to inside a height of 10 mm, 15 mm and 15 mm on the side facing away from the grid and from outside to inside on the grid side facing a height of 10 mm, from 20 mm and 35 mm.
  • Fig. 6 Furthermore, the wall of the filter bag receiving space can be seen.
  • the inserted filter bag has a plurality of surface folds, which are shown schematically as partially unfolded.
  • the air to be cleaned is sucked into the filter bag through the inlet opening (indicated by the arrow in the filter bag accommodation space) and sucked out via the outlet of the filter bag receiving space (indicated by the arrow from the filter bag receiving space).
  • the grille In front of the outlet opening is the grille, which prevents the filter bag from blocking the outlet opening.
  • Figure 3 is a cross-sectional view of the surface-finned filter bag used in accordance with the invention and a cross-sectional view of the same with dimensioning.
  • the engine / blower unit was the Domel KA 467.3.601-4 engine / blower unit (available from Domel, doo Otoki 21, 4228 elezniki, Slovenija).
  • Domel doo Otoki 21, 4228 elezniki, Slovenija.
  • a transformer motor-blower unit By controlling the mains voltage by means of a transformer motor-blower units were simulated with different average power consumption.
  • Fig. 10a For example, the air data for the motor-blower unit with an average power consumption of 340 W are shown.
  • Table 1 also shows the characteristics for further average power consumptions of this motor / blower unit, namely 425 W, 501 W, 665 W and 825 W.
  • specific air data are given for those in the hand-held vacuum cleaner according to the prior art Technology used engine-blower unit shown (see also Fig. 2a ).
  • Fig. 9a to Fig. 9g show the schematic structure of hand-vacuum cleaner devices, which have been found to be particularly advantageous from the optimization method according to the invention.
  • Fig. 9a Fig. 9b and Fig. 9c is in particular the filter bag receiving space (see also Fig. 4 to Fig. 7 ).
  • this filter bag receiving space is a connection piece, which is already in detail in Fig. 1 e is shown provided.
  • Fig. 1 c shown fittings "detail 03", “detail 04" and “detail 05" and the in Fig. 9f and Fig. 9g shown adapter pieces "detail 14" and "detail 15" the floor nozzle connected.
  • the upper part of the fitting according to Fig. 1e is the connection piece for the filter bag. At these, the holding plate and the inlet opening of the filter bag to be adjusted so that the filter bag can be placed airtight in the filter bag receiving space.
  • FIG. 9c results in the connection of the filter bag receiving space to the motor-blower unit on the in Fig. 9d and 9e shown in detail connector.
  • the motor-blower unit is installed in a silencer housing (see Fig. 9a and Fig. 9b ).
  • the construction of the soundproofing enclosure results Fig. 9b ,
  • the plate of the silencer housing, to which the motor-blower unit is attached, was made of aluminum with the thickness of 5 mm.
  • Aluminum plates of 2 mm thickness were used for the other panels of the soundproof enclosure.
  • Such a sound insulation unit is provided in all hand-vacuum cleaner devices.
  • the filter bag accommodation space and the sound insulation unit with integrated motor-blower unit are provided in a single housing with an exhaust opening into the environment. From such a housing was in the in Fig. 9a apart from the prototypes shown.
  • Fig. 1c . Fig. 1e . Fig. 9d to Fig. 9g Fig. 11 are technical drawings of a concrete configuration of the connection of the filter bag accommodating space to the floor nozzle and to the motor-blower unit used in the present invention. These technical drawings allow an immediate replica of the fittings. In addition to this embodiment, any other configurations are possible, as long as the inner dimensions of the air ducts are not changed.
  • Table 2 shows specific air data, partly derived from the Fig. 2b for the state of the art and out Fig. 10b according to the invention as described above.
  • this table gives specific air data for further embodiments of the invention for hand-held vacuum systems, particularly when using motor-blower units of other average power consumption.
  • Table 2 shows in the "Specific values" line the mean power consumption and maximum values for negative pressure, air flow, air flow and efficiency.
  • the air data are given, which adjust at the aperture 40, the standard suction on hard floor (see EN 60312, Chapter 5.1) and the standard sucking on the standard carpet type Wilton.
  • the air data of the last two lines are of particular interest to the daily use of the vacuum cleaning system.
  • the efficiency on hard floor for the hand-vacuum cleaning systems according to the invention is much higher than for the hand-vacuum cleaning systems of the prior art.
  • the electrical power used is converted much more efficiently into air power, which makes it possible to achieve the same air output with significantly lower electrical power consumption (for example, Wilton with the system according to the invention (filter bag with surface folding) with a mean electrical power consumption of 386 W achieves a similar air output as the Vortechnik system at 936 W).
  • Table 3 corresponds to Table 2, but with no empty filter bag but a 400 g DMT8 standard dust filled filter bag was inserted into the hand-vacuum cleaner.
  • the differences between the prior art and the manual vacuum cleaning systems according to the invention are even greater here than in the case of the empty filter bag.
  • the results obtained for the hand-held vacuum system mean that for a compact vacuum system consisting of the same components, the results for such a system will be even better than for a corresponding hand-held vacuum system, as the Compact Vacuum System is designed to have a shorter connection is provided between the floor nozzle and filter bag receiving space, so that the throttling effect, which can be further reduced by the connection between the floor nozzle and the filter bag receiving space.

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Abstract

Verfahren zum Optimieren eines Staubsaugsystems mit einem im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergerät und einem Filterbeutel, wobei das im Wesentlichen schlauch- und rohrloses Staubsaugergerät eine Motor-Gebläse-Einheit mit einer Motor-Gebläse-Kennlinie, einen Filterbeutelaufnahmeraum, einen Anschlussstutzen für einen Filterbeutel und eine Bodendüse aufweist, und wobei der Filterbeutel ein Filtermaterial aus Vliesstoff umfasst; mit dem Schritt: aufeinander Abstimmen von Motor-Gebläse-Kennlinie und Größe, Form und Material des Filterbeutels, Größe und Form des Filterbeutelaufnahmeraums, Innendurchmesser des Anschlussstutzens für den Filterbeutel und Bodendüse, derart, dass sich bei dem Staubsaugsystem beim normgemäßen Saugen auf einem Normteppich vom Typ Wilton bei leerem Filterbeutel ein Wirkungsgrad von mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 34 %, höchst vorzugsweise mindestens 38 %, einstellt, wobei das normgemäße Saugen nach der Norm EN 60312 durchgeführt wird und der Normteppich vom Typ Wilton gemäß der Norm EN 60312 vorgesehen ist.
Staubsaugsystem mit einem im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergerät und einem Filterbeutel unter Verwendung dieses Verfahrens.

Description

    GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Optimieren eines Staubsaugsystems umfassend ein im Wesentlichen schlauch- und rohrloses Staubsaugergerät und einen Filterbeutel, wobei das Staubsaugergerät eine Motor-Gebläse-Einheit mit einer Motor-Gebläse-Kennlinie, einen Filterbeutelaufnahmeraum, einen Anschlussstutzen für den Filterbeutel und eine Bodendüse aufweist, und wobei der Filterbeutel ein Filtermaterial aus Vliesstoff umfasst. Ferner betrifft die Erfindung ein Staubsaugsystem, in welchem zur Entwicklung und/oder Herstellung desselben ein derartiges Verfahren zur Optimierung eingesetzt wurde.
    • VERWENDETE NORMEN UND DEFINITIONEN Norm EN 60312:
  • Bezugnahmen in der folgenden Beschreibung und den Patentansprüchen auf die Norm EN 60312 beziehen sich ausschließlich auf die Version: ENTWURF DIN EN 60312-1 "Staubsauger für den Hausgebrauch - Trockensauger - Prüfverfahren zur Bestimmung der Gebrauchseigenschaften" (IEC 59F/188/CDV:2009); Deutsche Fassung FprEN 60312-1:2009 mit dem Erscheinungsdatum vom 21. Dezember 2009.
    • Im Wesentlichen schlauch- und rohrloses Staubsaugergerät:
  • Der Begriff im Wesentlichen schlauch- und rohrloses Staubsaugergerät wird vorliegend zur Abgrenzung gegenüber dem sogenannten Boden-Staubsaugergerät verwendet, das ein Gehäuse, das auf Rollen und/oder Gleitkufen auf dem Boden verfahrbar ist und in welchem sich eine Motor-Gebläse-Einheit und der Staubsammelraum befindet. Das Gehäuse wird in einem solchen Boden-Staubsaugergerät über einen langen Schlauch mit einem langen Rohr verbunden, an dessen Ende die Saugdüse, meist in Form einer wechselbaren Bodendüse, angebracht ist. Diese Boden-Staubsaugergeräte sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die Längen von Schlauch und Rohr liegen bei derartigen Boden-Staubsaugergeräten typischerweise im Bereich von 1,4 m bis 1,9 m für den Schlauch und von 0,6 m bis 1,0 m für das Rohr. Zwischen Rohr und Schlauch befindet sich ein typischerweise bebogenes Zwischenstück in Form eines Handgriffes. Dieses Zwischenstück hat eine typische Länge von 0,3 m bis 0,4 m. Bei dem Boden-Staubsaugergerät werde das Rohr auch als Saugrohr und der Schlauch auch als Saugschlauch bezeichnet.
  • Ein Beispiel für ein von der vorliegenden Erfindung umfasstes, im Wesentlichen schlauch-und rohrloses Staubsaugergerät ist hingegen das Hand-Staubsaugergerät (oder auch Hand-Staubsauger). Es besteht aus einem Gehäuse mit Motor-Gebläse-Einheit und Filterbeutelaufnahmeraum mit einem Filterbeutel. An einem Ende des Gehäuses befindet sich ein Handgriff. An seinem anderen Ende ist über ein sehr kurzes Rohr eine Bodendüse wechselbar angebracht. Beim Saugen des Fußbodens wird das Gehäuse samt Bodendüse hin und her bewegt und nur die Bodenplatte der und die Laufrollen der Bodendüse berühren den Fußboden. Eine solche Anordnung kommt ohne Schlauch und langes Rohr aus; typischerweise sind die bei derartigen Geräten eingesetzten Rohre bzw. Verbindungsrohre nicht länger als 0,4 m).
  • Weitere von der vorliegenden Erfindung umfasste, im Wesentlichen schlauch- und rohrlose Staubsaugergeräte gehören zu einer Gruppe der Upright-Staubsaugergeräte.
  • Der Upright-Staubsauger ist eine Kombination eines Bodenteils mit Bodendüse, die oft eine elektromotorisch angetriebene Bürstwalze aufweist, und einem Oberteil, in dem der Staubsammelbehälter vorgesehen ist. Die Bodendüse ist nicht wechselbar und über einen Schlauch und/oder ein Rohr mit dem Staubsammelbehälter verbunden. Dieses Rohr und dieser Schlauch werden bei Upright-Staubsaugern auch als Verbindungsrohr und Verbindungsschlauch bezeichnet. Die Motor-Gebläse-Einheit kann in dem Bodenteil oder im Oberteil angeordnet sein. Umfasst von der Erfindung sind nun Upright-Staubsaugergeräte, bei denen die Gesamtlänge von Schlauch und/oder Rohr kleiner als 0,5 m, ist. Insbesondere, wenn der Filterbeutel auf dem Kopf (also mit einer Öffnung nach unten) vorgesehen ist, dann kann die Verbindung aus Schlauch und/oder Rohr zwischen Bodendüse und Filterbeutel sehr kurz (< 0,3 m) ausgeführt sein.
  • Upright-Staubsauger der Gruppe, deren Gesamtlänge von Schlauch und/oder Rohr größer als 0,5 m ist, sind hingegen nicht von der vorliegenden Erfindung umfasst.
  • Ein anderes Beispiel für ein von der vorliegenden Erfindung umfasstes, fast völlig schlauch-und fast rohrloses Staubsaugergerät ist der Kompakt-Staubsauger. Dieser besteht aus einem Gehäuse mit Motor-Gebläse-Einheit und Filterbeutelaufnahmeraum sowie Filterbeutel, das direkt auf der Bodendüse angebracht ist, beziehungsweise in das eine Bodendüse integriert ist. Dieses Gehäuse ist mit einem Stiel mit einem Handgriff verbunden.
    • Motor-Gebläse-Einheit:
  • Mit Motor-Gebläse-Einheit wird die Kombination eines Elektromotors mit einem ein- oder mehrstufigen Gebläse bezeichnet. Üblicherweise sind die beiden Komponenten auf einer gemeinsamen Achse montiert und leistungsmäßig optimal aufeinander abgestimmt.
    • Luftstrom, Unterdruck, Saugleistung, Luftstromkurve (Luftdaten):
  • Zu Ermittlung dieser sogenannten Luftdaten wird das im Wesentlichen schlauch- und rohrlose Staubsaugergerät mit Filterbeutel gemäß EN 60312 (siehe insbesondere EN 60312, Kapitel 5.8 Luftdaten) vermessen. Das Hand-Staubsaugergerät wird ohne Bodendüse mittels eines Adapters direkt an einen Messkasten, wie er in EN 60312, Kapitel 7.2.7. beschrieben ist, angeschlossen. Der Upright-Staubsauger und der Kompakt-Staubsauger werden mit Bodendüse, also wie ein Bürststaubsauger, wie in Kapitel 5.8.1 der EN 60312 beschrieben angeschlossen.
  • Fig. 1a zeigt wie ein Hand-Staubsaugergerät gemäß der vorliegenden Erfindung an den Messkasten anzuschließen ist. Fig. 1 b bis Fig. 1 e sind technische Zeichnungen einer konkreten Ausgestaltung des Anschlusses an den Messkasten, die sich zum unmittelbaren Nachbau eignen. Neben dieser Ausgestaltung sind auch beliebige andere Ausgestaltungen möglich, solange die Innenabmessungen für die Luftkanäle nicht verändert werden (beispielsweise der Radius von 20 mm in Fig. 1 b "detail 02" oder die Innendurchmesser des Anschlussstücks in Fig. 1 c "detail 05).
  • Fig. 1i und Fig. 1j zeigen eine schematische Darstellung des Adapters, wie er für das aus dem Stand der Technik bekannte Hand-Staubsaugergerät Vorwerk VK140 verwendet wurde. Der Adapterteil, der in Fig. 1j gezeigt ist, wird über den Adapterteil, der in Fig. 1 b gezeigt ist, mit dem Messkasten verbunden. Zu dem Adapter gemäß Fig. 1i ist zu bemerken, dass der Innendurchmesser des rohrförmigen Teils 33 mm beträgt.
  • Ferner ist in beiden Zeichnungen auch der Ansaugstutzen zum normgemäßen Befüllen des Staubsaugsystems zu sehen (siehe unten den Abschnitt "Normgemäßes Befüllen des Staubsaugsystems mit 400 g DMT8-Normstaub"). Der Innendurchmesser kann im Fall der erfindungsgemäßen Hand-Staubsauggeräte der Fig. 1 c entnommen werden. Im Fall des Adapters in Fig. 1i beträgt er 16 mm. Für die Messungen der Luftdaten wird dieser Ansaugstutzen luftdicht verschlossen. Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wurde ausschließlich der Messkasten Ausführung B (siehe Kapitel 7.2.7.2, Bild 20c) eingesetzt. Die Luftdaten werden für verschiedene Blenden (0 bis 9), die sich im Innendurchmesser ihrer Öffnungsgröße (0 mm bis 50 mm) voneinander unterscheiden (siehe hierzu die Tabelle in Kapitel 7.2.7.2), ermittelt. Durch die unterschiedlichen Blenden wird eine unterschiedliche Last, die im täglichen Gebrauch durch die Bodendüse und den zu saugenden Untergrund bedingt werden, simuliert.
  • Gemessen werden der Unterdruck h und Leistungsaufnahme P1, die sich bei den unterschiedlichen Blenden 0 bis 9 einstellen.
  • Als elektrische Aufnahmeleistung des Staubsaugergerätes wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die Leistungsaufnahme bei Blende 8 (40 mm) definiert. Dies ergibt die praxisrelevantesten Werte, da auf unterschiedlichen Bodenbelägen meist etwa in diesem Drosselzustand gearbeitet wird.
  • Als mittlere Aufnahmeleistung P1m [W] wird der Mittelwert der Aufnahmeleistung bei Blende 0 (0 mm) und Blende 9 (50 mm) definiert.
  • Der Luftstrom q (im Stand der Technik auch Saugluftstrom oder Volumenstrom genannt) wird für jede Blende jeweils aus der Messung für den Unterdruck ermittelt (siehe EN 60312, Kapitel 7.2.7.). Die gemessenen Werte sind gegebenenfalls gemäß EN 60312, insbesondere in Bezug auf Standardluftdichte (siehe EN 60312, Kapitel 7.2.7.4), zu korrigieren. Die Luftstromkurve h(q) beschreibt den Zusammenhang zwischen dem Unterdruck und dem Luftstrom eines Staubsaugers. Sie ergibt sich durch Interpolation, wie sie in EN 60312 beschrieben ist (siehe hierzu EN 60312, Kapitel 7.2.7.5), zwischen den für die verschiedenen Blenden erhaltenen Wertepaaren aus jeweils gemessenem Unterdruck und ermitteltem Luftstrom. Der Schnittpunkt mit der x-Achse ergibt den maximalen mit dem Gerät erzielbaren Luftstrom qmax. Der Unterdruck ist hierbei 0, das Gerät läuft also ungedrosselt.
  • Der Schnittpunkt mit der y-Achse kennzeichnet den mit dem Gerät maximal erzielbaren Unterdruck hmax. Der Luftstrom ist gleich 0, das Gerät ist maximal gedrosselt. Dieser Wert ergibt sich bei Blende 0.
  • Die in der Norm EN 60312 vorgeschriebene lineare Interpolation zwischen den Messpunkten zur Ermittlung der Luftstromkurve ist im Falle von Radialgebläsen eine sehr gute Approximation und wird daher vorliegend immer eingesetzt, wenn die Motor-Gebläse-Einheit vom Radialtyp ist. Für Axial- und Diagonalgebläse hingegen wird analog zu der Norm EN 60312 eine quadratische Interpolation eingesetzt.
  • Die Schnittpunkte der Luftstromkurve mit den Koordinatenachsen sind (unabhängig von der gewählten Interpolationsart) charakteristisch für die Gebläsegeometrie, die Aufnahmeleistung und für die Strömungswiderstände im Staubsauger.
  • Durch die Multiplikation von Luftstrom und Unterdruck kann aus der Luftstromkurve die Saugleistungs-Kennlinie P2 abgeleitet werden (siehe EN 60312, Kapitel 5.8.3; im Stand der Technik wird diese Saugleistung auch als Luftleistung bezeichnet). Das Maximum dieser Kurve wird als maximale Saugleistung P2max des Staubsaugers bezeichnet. Der Wirkungsgrad η wird als das Verhältnis aus den zusammengehörenden Werten (d.h. Werten gleichen Luftstroms) für Saugleistung P2 und Leistungsaufnahme P1 berechnet. Das Maximum dieser Kurve entspricht dem maximalen Wirkungsgrad ηmax des Staubsaugers. Der Wirkungsgrad η wird nach EN 60312 in [%] angegeben.
    • Luftstrom, Unterdruck, Saugleistung, Motor-Gebläse-Kennlinie (Luftdaten) für die Motor-Gebläse-Einheit:
  • Die Motor-Gebläse-Kennlinie beschreibt den Zusammenhang zwischen Luftstrom und Unterdruck der nicht in ein Staubsaugergerät eingebauten Motor-Gebläse-Einheit bei unterschiedlichen Drosselzuständen, die wiederum durch die unterschiedlichen Blenden simuliert werden. Die Bestimmung der Motor-Gebläse-Kennlinie erfolgt analog zur Bestimmung der Luftstromkurve nach EN 60312.
  • Die Motor-Gebläse-Einheit wird hierzu direkt und luftdicht auf den Messkasten gesetzt und bei unterschiedlichen Blenden 0 bis 9 gemäß EN 60312 vermessen. Ansonsten wird wie bei der Messung der Luftstromkurve verfahren. Fig. 1f bis Fig. 1g und Fig. 1b sind technische Zeichnungen einer konkreten Ausgestaltung des Anschlusses der Motor-Gebläse-Einheit, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, an den Messkasten. Hierbei ist die Wand des Messkastens in Fig. 1f mit I gekennzeichnet. Neben dieser Ausgestaltung sind auch beliebige andere Ausgestaltungen möglich, solange die Innenabmessungen für die Luftkanäle nicht verändert werden (der Radius von 20 mm in Fig. 1f "detail 02" und die konische Erweiterung des Luftkanals von 35 mm auf 40 mm in Fig. 1g "detail 10"). Die Motor-Gebläse-Einheit gemäß dem Stand der Technik, d.h. die Einheit des Hand-Staubsaugergerät Vorwerk VK140, wird entsprechend an den Messkasten angeschlossen.
  • Gemessen werden wiederum Unterdruck und Leistungsaufnahme bei den unterschiedlichen Blenden 0 bis 9. Diese Messwerte werden gegebenenfalls korrigiert (siehe oben). Der Luftstrom wird für die entsprechenden Blenden aus den gemessenen Unterdruckwerten ermittelt. Die Motor-Gebläse-Kennlinie h(q) beschreibt den Zusammenhang zwischen dem Unterdruck und dem Luftstrom der vermessenen Motor-Gebläse-Einheit. Sie ergibt sich wiederum durch eine lineare bzw. quadratische Interpolation (abhängig von der verwendeten Motor-Gebläse-Einheit, siehe oben) zwischen den für die verschiedenen Blenden erhaltenen Wertepaaren aus jeweils gemessenem Unterdruck und ermitteltem Luftstrom. Der Schnittpunkt der Kennlinie M mit der x-Achse definiert hierbei wiederum den maximalen durch die Motor-Gebläse-Einheit erreichbaren Luftstrom qmax. Der Unterdruck in diesem Punkt ist 0, die Motor-Gebläse-Einheit läuft ungedrosselt. Der Schnittpunkt mit der y-Achse kennzeichnet wiederum den maximalen Unterdruck hmax. Der Luftstrom ist in diesem Punkt gleich 0, das Gerät ist vollständig gedrosselt (Blende 0).
  • Durch Multiplikation von Luftstrom und Unterdruck für jeden Messpunkt kann aus der Motor-Gebläse-Kennlinie die Saugleistungs-Kennlinie P2 abgeleitet werden. Das Maximum dieser Kurve wird als maximale Saugleistung P2max der Motor-Gebläse-Einheit bezeichnet. Der Wirkungsgrad η wird als das Verhältnis aus den zusammengehörenden Werten (d.h. Werten gleichen Luftstroms) für Saugleistung P2 und Leistungsaufnahme P1 berechnet. Das Maximum dieser Kurve entspricht dem maximalen Wirkungsgrad ηmax der Motor-Gebläse-Einheit. Der Wirkungsgrad η wird nach EN 60312 in [%] angegeben.
    • Wirkungsgradverringerung:
  • Die Wirkungsgradverringerung ist beim Hand-Staubsauger als Differenz zwischen dem maximalen Wirkungsgrad der Motor-Gebläse-Einheit und dem maximalen Wirkungsgrad des Staubsaugsystems bei leerem Filterbeutel und ohne Bodendüse definiert. Beim Kompakt-Staubsauger und beim Upright-Staubsauger ist die Bodendüse nicht vom Gerät trennbar oder integraler Bestandteil des Gerätes. In diesen Fällen wird die Wirkungsgradverringerung als Differenz zwischen dem maximalen Wirkungsgrad der Motor-Gebläse-Einheit und dem maximalen Wirkungsgrad des Staubsaugsystems bei leerem Filterbeutel und mit Bodendüse definiert.
  • Die Wirkungsgradverringerung ist ein Maß für die Verluste des Staubsaugsystems Die Wirkungsgradverringerung wird in [%] angegeben.
    • Normgemäßes Saugen:
  • Das normgemäße Saugen auf dem Normteppich Wilton wird, wie in EN 60312, Kapitel 5.3 beschrieben, durchgeführt. Angaben zum Normteppich vom Typ Wilton finden sich in EN 60312, Kapitel 7.1.1.2.1 und Anhang C.1 der EN 60312
    • Wirkungsgrad und Saugleistung beim Normgemäßem Saugen auf Normteppich vom Typ Wilton:
  • Der Wirkungsgrad beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton wird wie folgt ermittelt:
  • Es wird eine Messung in Anlehnung an die Staubaufnahmemessung nach EN 60312, Kapitel 5.3 auf dem Normteppich vom Typ Wilton mit der Bedienvorrichtung nach Kapitel 4.8 durchgeführt. Abweichend zu dieser Vorschrift wird auf das Aufbringen des Prüfstaubes verzichtet. Die Punkte 5.3.4 bis 5.3.7 der EN 60312 entfallen somit.
  • Während der Messung wird die Strömungsgeschwindigkeit in der Abluft des Staubsaugers mit Flügelradanemometer vom Typ Kanomax Model 6813 mit Flügelradsonde APT275 mit einem Durchmesser von 70 mm gemessen (Hersteller dieses Anemometers ist die Firma Kanomax, 219 US Hwy 206, PO Box 372 Andover, NJ 07821, www.kanomax-usa.com). Die Flügelradsonde wurde hierzu über der Ausblasöffnung des Staubsaugergeräts an einer Position befestigt, an der das obengenannte Anemometer einen Strömungsgeschwindigkeitswert anzeigt, der etwa in der Mitte des Messbereichs des Anemometers, also etwa bei 20 m/s, liegt. Dies dient dazu, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Abluft in dem Messbereich des Anemometers liegt. Nach der Befestigung des Anemometers wird der Wert der Strömungsgeschwindigkeit genau gemessen. Im Fall eines Hand-Staubsaugergeräts wird dieser anschließend ohne Bodendüse mit entsprechenden Adapterstücken an den Messkasten, Ausführung B, zur Messung der Luftdaten nach EN 60312, Kapitel 5.8, mit Blende 8 angeschlossen (siehe hierzu Fig. 1i, 1j und 1 b für den Hand-Staubsauger Vorwerk VK 140 gemäß dem Stand der Technik und Fig. 1a für die Hand-Staubsaugergeräte gemäß der Erfindung). Handelt es sich um einen Kompakt-Staubsauger oder um einen unter die Erfindung fallenden Upright-Staubsauger werden diese wie ein Bürststaubsauger, wie in Kapitel 5.8.1 der EN 60312 beschrieben, an den Messkasten angeschlossen.
  • Es wird dann derselbe Wert der Strömungsgeschwindigkeit in der Abluft des Staubsaugers eingestellt, der bei der Staubaufnahmemessung auf dem Normteppich vom Typ Wilton gemessen wurde. Diese Einstellung der Strömungsgeschwindigkeit erfolgt durch entsprechende Anpassung der Betriebsspannung der Motor-Gebläse-Einheit. Wichtig ist hierbei, dass gegenüber der Staubaufnahmemessung die Position des Anemometers in Bezug auf die Ausblasöffnung nicht verändert wird. Die tatsächliche Position des Anemometers ist hierbei unkritisch.
  • Mit diesem Aufbau wird der Unterdruckwert nach EN 60312, Kapitel 5.8.3 gemessen und der Luftstrom nach EN 60312, Kapitel 7.2.7.2 ermittelt.
  • Dieser so erhaltene Wert für den Luftstrom wird in die ermittelte Luftstromkurve übertragen, um den entsprechenden Unterdruck ablesen zu können, aus beiden Werten die Saugleistung P2 zu bestimmen, und zusammen mit der dem Luftstrom entsprechenden Leistungsaufnahme P1 den Wirkungsgrad beim normgemäßem Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton zu bestimmen.
  • Der Unterdruckwert lässt sich auch berechnen, nämlich dadurch, dass eine Regressionsgerade für die Luftstromkurve ermittelt wird und der Luftstromwert direkt in diese Regressionsgleichung (abhängig vom Typ der Motor-Gebläse-Einheit ist diese Regressionsgleich linear oder quadratisch; siehe oben) zur Berechnung des Unterdrucks eingesetzt wird (siehe hierzu auch EN 60312, Kapitel 7.2.7.5).
    • Normgemäßes Befüllen des Staubsaugsystems mit 400 g DMTB-Normstaub:
  • Das normgemäße Befüllen des Staubsaugsystems mit 400 g DMT8-Normstaub erfolgt nach Kapitel 5.9 der EN 60312. Die für die verschiedenen Staubsauger verwendeten Adapter sind in Fig. 1i (Stand der Technik) und Fig. 1c (Erfindung) gezeigt und oben im Zusammenhang mit diesen Figuren beschrieben. Ebenso ist der DMT8-Normstaub entsprechend der EN 60312 vorzusehen.
    • Staubaufnahme:
  • Die Staubaufnahme von Teppichen wird nach EN 60312, Kapitel 5.3 ermittelt. Das Saugvermögen bei gefülltem Filterbeutel wird gemäß Kapitel 5.9 bestimmt. Entgegen der Abbruchbedingungen in Kapitel 5.9.1.3 werden grundsätzlich 400 g DMT8 Staub eingesaugt.
    • Flachbeutel, Filterbeutelwand, Falte, Länge, Höhe und Breite sowie Richtung einer Falte, Oberflächenfaltung, maximale Höhe der Oberflächenfaltung:
  • Die Begriffe Flachbeutel, Filterbeutelwand, Falte, Länge, Höhe und Breite sowie Richtung einer Falte, Oberflächenfaltung, maximale Höhe der Oberflächenfaltung werden in der vorliegenden Beschreibung und den Patentansprüchen gemäß den in der EP 2 366 321 A1 angegebenen Definitionen verwendet.
    • Ermittlung der Fläche des der Öffnungsfläche des entsprechenden Rechtecks:
  • Die Fläche des der Öffnungsfläche entsprechenden Rechtecks wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit Hilfe des sogenannten minimal umschreibenden Rechtecks ermittelt, das aus der Bildverarbeitung wohl bekannt ist (siehe zum Beispiel in Tamara Ostwald, "Objekt-Identifikation anhand Regionen beschreibender Merkmale in hierarchisch partitionierten Bildern", Aachener Schriften zur medizinischen Informatik, Band 04, 2005.)
  • Zur Ermittlung der Fläche des Rechtecks ist zu unterscheiden, ob die Öffnungsfläche in einer Ebene liegt (zweidimensionale Öffnungsfläche mit zweidimensionalem Rand) oder ob sich die Öffnungsfläche über eine Ebene hinaus erstreckt (dreidimensionale Öffnungsfläche mit dreidimensionalem Rand).
  • Bei einer zweidimensionalen Öffnungsfläche wird die Fläche des der Öffnungsfläche entsprechenden Rechtecks unmittelbar durch die Fläche des minimal den zweidimensionalen Rand der Öffnungsfläche umschreibenden Rechtecks bestimmt.
  • Bei einer dreidimensionalen Fläche muss, bevor die Fläche des Rechtecks mit einem umschreibenden Rechteck ermittelt werden kann, zuerst der dreidimensionale Rand in einen zweidimensionalen Rand transformiert werden. Hierzu wird der Rand in N gleiche Teile geteilt. Durch diese Teilung werden auf dem dreidimensionalen Rand N Punkte Pn (n = 1,...,N) festgelegt werden. Dann wird der Schwerpunkt SP dieses dreidimensionalen Randes ermittelt und der Abstand dn eines jeden der N Punkte Pn zu dem Schwerpunkt SP ermittelt. Hieraus ergibt sich dann eine Punktemenge in Polarkoordinaten Kn (dn; (360×n/N)°). Lässt man N sehr groß werden, dann wird aus dieser Punktmenge ein dem dreidimensionalen Rand entsprechender zweidimensionaler Rand, für den ein umschreibendes Rechteck ermittelt werden kann. Zur Transformation gemäß der vorliegenden Erfindung wird N = 360 gesetzt.
  • Die Fläche des der Öffnungsfläche entsprechenden Rechtecks stellt eine gute und eindeutige Approximation der Öffnungsfläche des Staubsaugergeräts dar, die sich selbst bei komplexen Öffnungsflächen und Öffnungsrändern auf einfache Weise ermitteln lässt.
  • Die Fläche eines Filterbeutels im Sinn der vorliegenden Erfindung wird an dem Filterbeutel bestimmt, wenn er in vollständig entfalteter Form plan, also in 2-dimensionaler Form, auf einer Unterlage liegt. Bei einem Filterbeutel mit nicht verschweißten Seitenfalten werden die Seitenfalten zur Ermittlung der Fläche vollständig entfaltet. Hat der Filterbeutel hingegen verschweißte Seitenfalten, dann werden diese bei der Ermittlung der Fläche nicht berücksichtigt. Beispielsweise ergibt sich die Fläche eines Filterbeutels mit rechteckiger Form dadurch, dass der Filterbeutel aus seiner Verpackung genommen wird, vollständig entfaltet wird, seine Länge und Breite gemessen werden und diese miteinander multipliziert werden.
    • Verschweißte und nicht verschweißte Seitenfalten:
  • Flachbeutel im Sinn der vorliegenden Erfindung können auch sogenannte Seitenfalten aufweisen. Hierbei können diese Seitefalten völlig ausfaltbar sein. Ein Flachbeutel mit solchen Seitenfalten ist zum Beispiel in der DE 20 2005 000 917 U1 gezeigt (siehe dort Fig. 1 mit eingefalteten Seitenfalten und Fig. 3 mit ausgefalteten Seitenfalten). Alternativ können die Seitenfalten mit Teilen des Umfangsrands verschweißt sein. Ein solcher Flachbeutel ist in der DE 10 2008 006 769 A1 gezeigt (siehe dort insbesondere Fig. 1).
    • Aufnahmevolumen des Filterbeutels im Aufnahmeraum, maximales Aufnahmevolumen:
  • Das Aufnahmevolumen des Filterbeutels in dem Filterbeutelaufnahmeraum wird gemäß der vorliegenden Erfindung nach EN 60312, Kapitel 5.7 ermittelt.
  • Das maximale Aufnahmevolumen des Filterbeutels wird gemäß der vorliegenden Erfindung analog zu EN 60312, Kapitel 5.7 ermittelt. Einziger Unterschied zu EN 60312, Kapitel 5.7 ist hierbei, dass der Filterbeutel freihängend in einer Kammer vorgesehen wird, deren Volumen zumindest so groß ist, dass der Filterbeutel nicht daran gehindert wird, dass er sich vollständig zu seiner maximal möglichen Größe bei vollständiger Füllung ausdehnt. Beispielsweise genügt eine würfelförmige Kammer mit einer Kantenlänge, die gleich der Wurzel der Summe der Quadrate von maximaler Länge und maximaler Breite des Filterbeutels ist, dieser Anforderung.
    • Oberfläche des Filterbeutels, Oberfläche des Filterbeutelaufnahmeraums:
  • Die Oberfläche des Filterbeutels im Sinn der vorliegenden Erfindung ist hierbei definiert als die zweimal die Fläche, die der Filterbeutel einnimmt, wenn er in vollständig entfalteter Form plan, also in 2-dimensionaler Form, auf einer Unterlage liegt. Die Fläche der Eingangsöffnung und die Fläche der Schweißnähte werden nicht berücksichtigt, da sie vergleichsweise gering im Verhältnis zu tatsächlichen Filterfläche sind. Ebenso bleiben etwaige im Filtermaterial selbst vorgesehene Faltungen (zur Oberflächenvergrößerung des Filtermaterials), unberücksichtigt. Die Oberfläche eines rechteckigen Filterbeutels (gemäß obiger Definition) ergibt sich somit einfach dadurch, dass er aus seiner Verpackung genommen wird, vollständig entfaltet wird, seine Länge und Breite gemessen werden, diese miteinander multipliziert werden und das Ergebnis mal Zwei genommen wird.
  • Die Oberfläche des Filterbeutelaufnahmeraums im Sinn der vorliegenden Erfindung ist definiert als die Oberfläche, die der Filterbeutelaufnahmeraum hätte, wenn (soweit vorhanden) sämtliche Einrichtungen (Rippen, rippenförmige Abschnitte, Bügel etc.), die in dem Filterbeutelaufnahmeraum dazu vorgesehen sind, dass das Filtermaterial des Filterbeutels von der Wand des Filterbeutelaufnahmeraums beabstandet bleibt (was bei einem glatten Filtermaterial erforderlich ist, um zu gewährleisten, dass überhaupt Luft durch den Filterbeutel strömen kann) unberücksichtigt bleiben. Die Oberfläche eines quaderförmigen Filterbeutelaufnahmeraums mit Rippen, ergibt sich somit als maximale Länge mal maximale Breite mal maximale Höhe des Filterbeutelaufnahmeraums ohne, dass die Abmessungen der Rippen hierbei berücksichtigt werden.
  • Da die Oberfläche des Filterbeutelaufnahmeraums lediglich als Untergrenze in die obige Relation eingeht, kann zur Ermittlung, ob ein bestimmtes Staubsaugergerät in Kombination mit dem Filterbeutel von der zuvor diskutierten Weiterbildung Gebrauch macht, insbesondere wenn der Filterbeutelaufnahmeraum von komplizierter geometrischer Form ist, hilfsweise die Oberfläche eines quaderförmigen Körpers ermittelt werden, der den Filterbeutelaufnahmeraum vollständig umschließt; die Oberfläche eines solchen Körpers ergibt sich beispielsweise, wenn man die Oberfläche eines Quaders mit den Kantenlängen, die der maximaler Ausdehnung des tatsächlichen Filterbeutelaufnahmeraums in Längen-, Breiten und Höhenrichtung entsprechen, ermittelt (Längen-, Breiten- und Höhenrichtung sind hierbei selbstverständlich orthogonal zueinander).
    • STAND DER TECHNIK
  • Aufgrund der Knappheit von Ressourcen wird es zunehmend wichtiger in den Bereichen des täglichen Lebens, beispielsweise auf dem Gebiet der Haushaltsgeräte, wie Staubsaugsystemen, Energie einzusparen. Wünschenswert ist hierbei, dass die Funktion derartiger Staubsaugsysteme nicht gegenüber dem bisher Bekannten eingeschränkt wird.
  • Ein derartiges Einsparen von Energie setzt voraus, dass die Staubsaugsysteme in Bezug auf ihren Energieverbrauch optimiert werden, wobei die Funktion derartig optimierter Staubsaugsysteme, also insbesondere die Staubaufnahme, nicht beeinträchtigt werden soll.
  • Gemäß dem Stand der Technik werden die Komponenten eines Staubsaugsystems mit einem im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergerät und einem Filterbeutel, wobei das Staubsaugergerät eine Motor-Gebläse-Einheit mit einer Motor-Gebläse-Kennlinie, einen Filterbeutelaufnahmeraum und eine Bodendüse aufweist, und wobei der Filterbeutel ein Filtermaterial aus Vliesstoff umfasst, derart optimiert, dass bei vorgegebener elektrischer Leistungsaufnahme, auch kurz als Leistungsaufnahme bezeichnet, eine maximale Saugleistung gemäß EN 60312 erzielt wird. Bei aktuell auf dem Markt erhältlichen Geräten, die als ökologische Geräte mit reduzierter Aufnahmeleistung angepriesen werden, liegt die Leistungsaufnahme im Bereich von etwa 900 W
  • Ein derart optimiertes Staubsaugsystemen ist beispielsweise das Staubsaugsystem Vorwerk VK 140. Mit ihm kann bei leerem Staubsaugerfilterbeutel eine Staubaufnahme nach der Norm EN 60312 bei dem Normteppich vom Typ Wilton von etwa 84 % erreicht werden. Dabei ist allerdings zu berücksichtigen, dass die guten Staubaufnahmewerte durch die Unterstützung der elektromotorisch angetriebenen Bodendüse zustande kommen. Die Leistungsaufnahme der Bodendüse muss zur elektrischen Leistungsaufnahme des Staubsaugers hinzugerechnet werden um die Performance und Effizienz des Gerätes beurteilen zu können. Fig. 2a zeigt die Luftdaten der im Staubsaugsystem Vorwerk VK 140 verwendeten Motor-Gebläse-Einheiten, Fig. 2b zeigen die Luftdaten für dieses Staubsaugsystem bei eingelegtem leerem Filterbeutel und Fig. 2c die Luftdaten für dieses Staubsaugsystem bei eingelegtem mit 400 g DMT8-Staub gefülltem Filterbeutel. Diese Messungen wurden mit dem von Vorwerk zu diesem Staubsauger geliefertem Original-Zubehör und den Original-Filterbeuteln durchgeführt. Die erhaltenen Daten werden unten stehend noch im Zusammenhang mit den Daten für die erfindungsgemäßen Staubsaugsysteme diskutiert.
  • Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Staubsaugsysteme, die aus im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergeräten und Filterbeuteln bestehen, derart zu optimieren, dass die elektrische Aufnahmeleistung des Staubsaugergeräts des Systems erheblich verringert werden kann, ohne dass die Staubaufnahme gemäß EN 60312 dadurch beeinträchtigt wird.
    • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Insbesondere wird ein Verfahren zum Optimieren eines Staubsaugsystems mit einem im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergerät und einem Filterbeutel, wobei das im Wesentlichen schlauch- und rohrlose Staubsaugergerät eine Motor-Gebläse-Einheit mit einer Motor-Gebläse-Kennlinie, einen Filterbeutelaufnahmeraum, einen Anschlussstutzen für den Filterbeutel und eine Bodendüse aufweist, und wobei der Filterbeutel ein Filtermaterial aus Vliesstoff umfasst, bereitgestellt, dass folgenden Schritt aufweist:
  • Aufeinanderabstimmen von Motor-Gebläse-Kennlinie und Größe, Form und Material des Filterbeutels und Größe und Form des Filterbeutelaufnahmeraums und des Innendurchmessers des Anschlussstutzens für den Filterbeutel und Bodendüse, derart, dass sich bei dem Staubsaugsystem beim normgemäßen Saugen auf einem Normteppich vom Typ Wilton bei leerem Filterbeutel ein Wirkungsgrad von mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 33 %, höchst vorzugsweise mindestens 36 %, einstellt, wobei das normgemäße Saugen nach der Norm EN 60312 durchgeführt wird und der Normteppich vom Typ Wilton gemäß der Norm EN 60312 vorgesehen wird.
  • Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei der zuvor beschriebenen Optimierung die Leistungsaufnahme erheblich gegenüber bisherigen Staubsaugsystemen verringert werden kann.
  • So lässt sich beispielsweise mit einer elektrischen Aufnahmeleistung von etwa 400 Watt problemlos eine Staubaufnahme nach EN 60312 bei dem Normteppich vom Typ Wilton von 80 % bei einer Schiebekraft von 32 N realisieren.
  • Bei nur unerheblich besserer Staubaufnahme von 84 % hat ein Vorwerk VK140 eine elektrische Aufnahmeleistung von 942 W für den Staubsauger und zusätzlich etwa 130 W für die Elektrobürste. Die elektrische Aufnahmeleistung des mit dem erfindungsgemäßen Verfahren optimierten Staubsaugsystems gegenüber dem Vorwerk VK 140 kann um 63 % verringert werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann derart weitergebildet werden, dass aus Motor-Gebläse-Kennlinie und Größe, Form und Material des Filterbeutels und Größe und Form des Filterbeutelaufnahmeraums zunächst eine Luftstromkurve ermittelt wird, die mit der Bodendüse aufeinander abgestimmt wird, so dass beim Saugen auf dem Normteppich Wilton ein möglichst hoher Wirkungsgrad erreicht wird. Diese Weiterbildung stellt eine besonders effiziente Implementierung des zuvor beschriebenen Verfahrens dar.
  • Alle zuvor beschriebenen Verfahren lassen sich auch derart weiterbilden, dass das Aufeinanderabstimmen weiterhin dazu führt, dass sich nach normgemäßem Befüllen des Staubsaugsystems mit 400 g DMT8-Normstaub beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton, ein Wirkungsgrad von mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 23 %, höchst vorzugsweise mindestens 25 %, einstellt, wobei der DMT8-Normstaub gemäß der Norm EN60312 vorgesehen wird.
  • Gemäß dieser Weiterbildung wird sichergestellt, dass das Staubsaugsystem außerdem eine hohe Standzeit aufweist.
  • Sämtliche der zuvor beschriebenen Verfahren können auch dahingehend weitergebildet werden, dass das Aufeinanderabstimmen dazu führt, dass die Wirkungsgradverringerung zwischen dem maximalen Wirkungsgrad der Motor-Gebläse-Einheit und dem maximalen Wirkungsgrad des Staubsaugsystems bei leerem Filterbeutel und ohne Bodendüse weniger als 15 %, vorzugsweise weniger als 13 %, höchst vorzugsweise weniger als 10 % beträgt.
  • Gemäß dieser Weiterbildung werden die übrigen Komponenten des Staubsaugsystems besonders effizient an die Motor-Gebläse-Einheit angepasst
  • Gemäß einer anderen Weiterbildung kann in sämtlichen zuvor beschriebenen Verfahren das Aufeinanderabstimmen außerdem dazu führen, dass die Wirkungsgradverringerung zwischen dem maximalen Wirkungsgrad der Motor-Gebläse-Einheit und dem maximalen Wirkungsgrad des Staubsaugsystems bei mit 400 g DMT8-Normstaub gefülltem Filterbeutel und ohne Bodendüse weniger als 40 %, vorzugsweise weniger als 30 %, höchst vorzugsweise weniger als 25 % beträgt.
  • Diese Weiterbildung zeichnet sich durch eine besonders effiziente Anpassung der übrigen Komponenten des Staubsaugsystems an die Motor-Gebläse-Einheit bei hoher Standzeit aus.
  • In allen zuvor beschriebenen Verfahren kann das Aufeinanderabstimmen so weitergebildet werden, dass es dazu führt, dass die Saugleistung des Staubsaugsystems beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton bei leerem Filterbeutel mindestens 100 W, vorzugsweise mindestens 150 W, höchst vorzugsweise mindestens 200 W, beträgt und/oder dass die Saugleistung des Staubsaugsystems beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton bei mit 400 g DMT8-Normstaub gefülltem Filterbeutel mindestens 70 W, vorzugsweise mindestens 100 W, höchst vorzugsweise mindestens 130 W beträgt.
  • Die hier angegebenen Werte bewirken, dass auf Wilton sowohl ein ausreichender Luftstrom als auch ein ausreichender Unterdruck zur Erzielung einer guten Staubaufnahme zur Verfügung steht.
  • Neben den oder zusätzlich zu den zuvor beschriebenen Alternativen zum Aufeinanderabstimmen, kann weiterhin das System derart abgestimmt werden, dass der Luftstrom beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton bei leerem Filterbeutel mindestens 20 l/s, bevorzugt mindestens 23 l/s, besonders bevorzugt mindestens 26 l/s beträgt und/oder dass der Luftstrom beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton bei mit 400 g DMT8-Normstaub gefülltem Filterbeutel mindestens 20 l/s, bevorzugt mindestens 23 l/s, besonders bevorzugt mindestens 25 l/s beträgt.
  • Stimmt man das System derart ab, dann wird sichergestellt, dass eine minimal eingesetzte elektrische Leistung zu einer zufriedenstellenden Saugleistung bei hoher Standzeit führt.
  • Alle zuvor beschriebenen Verfahren können derart weitergebildet werden, dass ein Filterbeutel in Form eines Flachbeutels mit einer ersten und einer zweiten Filterbeutelwand eingesetzt wird, wobei die erste und/oder die zweite Filterbeutelwand wenigstens fünf Falten aufweisen, wobei die wenigstens fünf Falten wenigstens eine Oberflächenfaltung bilden, deren maximale Höhe vor der ersten Inbetriebnahme des Filterbeutels in einem im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergerät kleiner ist als die der maximalen Höhe entsprechende maximale Breite. Vorzugsweise kann bei einem derartigen Flachbeutel jede Falte vor der ersten Inbetriebnahme des Filterbeutels in einem im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergerät eine Länge haben, die mindestens der Hälfte der Gesamtausdehnung des Filterbeutels in Richtung der Falte, vorzugsweise im Wesentlichen der Gesamtausdehnung des Filterbeutels in Richtung der Falte, entspricht. Hierbei kann in einer besonders bevorzugten Weiterbildung jede Falte des eingesetzten Flachbeutels vor der ersten Inbetriebnahme des Filterbeutels in einem im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergerät eine Faltenhöhe zwischen 3 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 15 mm, und/oder eine Faltenbreite zwischen 3 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 15 mm, aufweisen. Derartige Flachbeutel sind aus der EP 2 366 321 A1 bekannt und stellen Ausführungen von Flachbeuteln dar, die sich besonders für alle zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren zur Optimierung des in Frage stehenden Staubsaugsystems eignen.
  • Ferner können jede Oberflächenfaltung des eingesetzten Filterbeutels Bereiche haben, die in der Fläche der Filterbeutelwand liegen, und Bereiche haben, die über die Fläche der Filterbeutelwand hervorstehen und im Saugbetrieb entfaltbar sind, wobei das im Wesentlichen schlauch- und rohrlose Staubsaugergerät einen Filterbeutelaufnahmeraum mit starren Wänden aufweist, wobei an den Wänden des Filterbeutelaufnahmeraums wenigstens eine erste Abstandshalteeinrichtung derart vorgesehen ist, dass sie die in der Fläche der Filterbeutelwand liegenden Bereiche wenigstens einer Oberflächenfaltung von der Wand des Filterbeutelaufnahmeraums beabstandet hält, und wenigstens eine zweite Abstandshalteeinrichtung derart vorgesehen ist, dass sie die entfalteten Bereiche der wenigstens einen Oberflächenfaltung von der Wand des Filterbeutelaufnahmeraums beabstandet hält.
  • In der im letzten Absatz beschriebenen Weiterbildung kann die Höhe der ersten und/oder der zweiten Abstandshalteeinrichtungen gegenüber der Wand des Filterbeutelaufnahmeraums in einem Bereich von 5 mm bis 60 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 30 mm, liegen.
  • Durch ein Vorsehen dieser speziellen Abstandshalteeinrichtung(en) für die Bereiche der Oberflächenfaltung(en), die in der Fläche der Filterbeutelwand liegen und der speziellen Abstandshalteeinrichtungen für die Bereiche der Oberflächenfaltung, die über diese Fläche hervorstehen, kann sich die Oberflächenfaltung so entfalten, dass der Großteil der Fläche des die Oberflächenfaltung bildenden Filtermaterials anströmbar wird. Hierdurch vergrößert sich die effektive Filterfläche des Filterbeutels (gegenüber der Verwendung in einem herkömmlichen Staubsaugergerät), so dass die Staubaufnahmekapazität des Filterbeutels bei höherer Abscheideleistung und höherer Standzeit gegenüber dieser herkömmlichen Vorrichtung weiter erhöht werden kann. Derartige Abstandshalteeinrichtungen eignen sich daher besonders für das erfindungsgemäße Optimierungsverfahren.
  • Die zuvor beschriebenen Verfahren können außerdem dadurch weitergebildet werden, dass eine Motor-Gebläse-Einheit eingesetzt wird, deren Motor-Gebläse-Kennlinie so vorgesehen ist, dass bei Blende 0 ein Unterdruck von zwischen 6 kPa und 23 kPa, vorzugsweise zwischen 8 kPa und 20 kPa, höchst vorzugsweise zwischen 8 kPa und 15 kPa, und ein maximaler Luftstrom von mindestens 50 l/s, vorzugsweise von mindestens 60 l/s, höchst vorzugsweise mindestens 70 l/s, erzeugt wird.
  • Motor-Gebläse-Einheiten mit einer derartigen Motor-Gebläse-Kennlinie haben überraschenderweise zu Staubsaugsystem mit besonders niedriger elektrischer Leistungsaufnahme geführt.
  • Gemäß einer anderen Weiterbildung aller zuvor beschriebenen Verfahren kann zum Optimieren ein Filterbeutel in Form eines Flachbeutels eingesetzt werden, und ein im Wesentlichen schlauch- und rohrloses Staubsaugergerät mit einem Filterbeutelaufnahmeraum mit starren Wänden eingesetzt werden, wobei der Filterbeutelaufnahmeraum eine durch eine Klappe verschließbare Öffnung mit einer vorgegebenen Öffnungsfläche aufweist, durch die der Filterbeutel in den Filterbeutelaufnahmeraum eingesetzt wird, und wobei das Verhältnis aus der Fläche eines der Öffnungsfläche entsprechenden Rechtecks und der Fläche des Filterbeutels größer als 1,0 ist.
  • Erfüllt die Öffnungsfläche im Verhältnis zur Fläche des Filterbeutels diese Relation, dann ist sichergestellt, dass der Filterbeutel in den Filterbeutelaufnahmeraum im Wesentlichen vollständig ausgefaltet eingebracht werden kann. Eine Überdeckung der beiden Einzellagen oder eine Überdeckung einer der beiden Einzellagen mit sich selbst wird somit vermieden. Es steht von Beginn des Saugbetriebs an (für diesen Filterbeutel) der Großteil der gesamten Filterfläche des Filterbeutel zur Verfügung und die Filtereigenschaften des Filterbeutels, insbesondere die für den Filterbeutel erzielbare Staubaufnahmekapazität bei hoher Abscheideleistung und hoher Standzeit, werden somit von Anfang an optimal ausgenutzt.
  • Auch kann gemäß einer Weiterbildung aller zuvor beschriebenen Verfahren zum Optimieren ein Filterbeutel in Form eines Flachbeutels eingesetzt werden, und ein im Wesentlichen schlauch- und rohrloses Staubsaugergerät mit einem Filterbeutelaufnahmeraum mit starren Wänden eingesetzt werden, wobei das Verhältnis des Aufnahmevolumens des Filterbeutels in dem Filterbeutelaufnahmeraum zu dem maximalen Aufnahmevolumen des Filterbeutels größer als 0,70, vorzugsweise größer als 0,75, höchstvorzugsweise größer als 0,8 ist.
  • Ist ein Filterbeutelaufnahmeraum derart ausgebildet, dass der für ihn vorgesehene Filterbeutel die oben genannte Bedingungen erfüllt sind, dann ist sichergestellt, dass während des gesamten Saugbetriebs (bis zum Wechsel des Beutels) der Großteil der gesamten Filterfläche des Filterbeutel zur Verfügung steht und somit wird der Filterbeutel während des Betriebs optimal gefüllt wird. Die Filtereigenschaften des Filterbeutels, insbesondere die für den Filterbeutel erzielbare Staubaufnahmekapazität bei hoher Abscheideleistung und hoher Standzeit, werden somit bis zum Wechsel des Filterbeutels optimal ausgenutzt.
  • Vorteilhafterweise kann in den beiden zuletzt beschriebenen Weiterbildungen das Verhältnis aus Oberfläche des Filterbeutelaufnahmeraums und Oberfläche des Filterbeutels größer als 0,90, vorzugsweise größer als 0,95, höchst vorzugsweise größer als 1,0 sein. Sind Filterbeutelaufnahmeraum und der für ihn vorgesehene Filterbeutel so ausgebildet, dass diese Bedingung erfüllt ist, dann sind beide besonders vorteilhaft aufeinander abgestimmt, so dass die Filtereigenschaften des Filterbeutels, insbesondere die für den Filterbeutel erzielbare Staubaufnahmekapazität bei hoher Abscheideleistung und hoher Standzeit, optimal ausgenutzt werden.
  • Alle zuvor beschriebenen Verfahren können so weitergebildet werden, dass die Komponenten derart aufeinander abgestimmt werden, dass bei leerem Filterbeutel eine Luftstromkurve resultiert, bei der bei Blende 0 ein Unterdruck zwischen 8 kPa und 20 kPa, vorzugsweise zwischen 8 kPa und 15 kPa, höchst vorzugsweise zwischen 8 kPa und 13 kPa, und ein maximaler Luftstrom von mindestens 40 l/s, vorzugsweise von mindestens 44 l/s, höchst vorzugsweise mindestens 50 l/s, erzeugt wird und/oder dass die Komponenten derart aufeinander abgestimmt werden, dass bei mit 400 g DMT8-Staub gefülltem Filterbeutel eine Luftstromkurve resultiert, bei der bei Blende 0 ein Unterdruck zwischen 8 kPa und 20 kPa, vorzugsweise zwischen 8 kPa und 18 kPa, höchst vorzugsweise zwischen 8 kPa und 15 kPa, und ein maximaler Luftstrom von mindestens 30 l/s, vorzugsweise von mindestens 35 l/s, höchst vorzugsweise mindestens 40 l/s, erzeugt wird.
  • Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass derartig optimierte Systeme sowohl den Staub vom Untergrund (insbesondere auf Teppichboden) sehr gut lösen als auch einen guten Transport des gelösten Staubs in das Staubsaugsystem gewährleisten.
  • Alle zuvor beschriebenen Verfahren lassen sich dadurch weiterbilden, dass im Rahmen der Optimierung der Innendurchmesser des Anschlussstutzens so gewählt wird, dass er größer als der kleinste Innendurchmesser der Verbindung aus Rohr und/oder Schlauchs, insbesondere kleiner oder gleich dem größten Innendurchmesser der Verbindung aus Rohr und/oder Schlauch, ist.
  • Dadurch wird vermieden, dass der Anschlussstutzen eine zusätzliche Drossel in das System einführt und dadurch den Luftstrom verringert. Ein Innendurchmesser der größer als der größte Innendurchmesser der Verbindung aus Rohr und/oder Schlauch ist, schadet zwar nichts, bringt aber keinen weiteren Vorteil.
  • Die Erfindung betrifft außerdem ein Staubsaugsystem umfassend ein im Wesentlichen schlauch- und rohrloses Staubsaugergerät und einen Filterbeutel, wobei das im Wesentlichen schlauch- und rohrlose Staubsaugergerät eine Motor-Gebläse-Einheit mit einer Motor-Gebläse-Kennlinie, einen Filterbeutelaufnahmeraum, einen Anschlussstutzen für den Filterbeutel und eine Bodendüse aufweist, und wobei der Filterbeutel ein Filtermaterial aus Vliesstoff umfasst, wobei bei der Entwicklung und/oder bei der Herstellung des Systems eines der zuvor beschriebenen Verfahren durchgeführt wurde.
    • KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Figuren dienen zur Erläuterung der verwendeten Messverfahren, des Standes der Technik und der Erfindung. Es zeigen:
    • Fig. 1a - 1j:
    Versuchsaufbauten zur Messung von zur Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendeten Parameter nach und analog zu der Norm EN 60312;
    Fig. 2a - 2c:
    Luftdaten für eine Motor-Gebläse-Einheit und ein Hand-Staubsaugsystem gemäß dem Stand der Technik;
    Fig. 3:
    eine schematische Ansicht einer Filtermaterialbahn und einer Vliesmaterialbahn bei der Herstellung von Filtermaterial für Filterbeutel mit einer Oberflächenfaltung in Form von fixierten Schwalbenschwanzfalten, sowie eine Querschnittsansicht eines Filterbeutels mit einer Oberflächenfaltung, wie sie erfindungsgemäß eingesetzt wird, in welcher die Bemaßung der Oberflächenfaltungen in [mm] angegeben ist;
    Fig. 4:
    schematische Ansichten des Filterbeutelaufnahmeraums für einen Flachbeutel ohne Oberflächenfaltungen, wie er erfindungsgemäß eingesetzt wird;
    Fig. 5:
    schematische Ansichten des Filterbeutelaufnahmeraums für einen Filterbeutel mit Oberflächenfaltungen, wie er erfindungsgemäß eingesetzt wird; im Schnitt B-B sind der Übersichtlichkeit halber nur die Abstandshaltebügel abgebildet, die der Ein- und Auslassöffnung benachbart sind;
    Fig. 6:
    eine schematische Ansicht des Filterbeutelaufnahmeraumes für einen Filterbeutel mit Oberflächenfaltungen, wie er erfindungsgemäß eingesetzt wird, welche der Schnittansicht A-A in Fig. 5 mit eingelegtem Filterbeutel entspricht;
    Fig. 7:
    eine Ansicht des Filterbeutelaufnahmeraums für die bevorzugten Ausführungsformen gemäß Fig. 4 und Fig. 5, in welcher die Bemaßung für diesen Filterbeutelaufnahmeraum angegeben ist; die Abstandshaltebügel sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen;
    Fig. 8:
    Querschnittsansicht des erfindungsgemäß verwendeten Filterbeutels mit Oberflächenfaltung sowie Querschnittsansicht desselben mit Bemaßung;
    Fig. 9a - 9g:
    schematische Ansichten einer Ausführungsform des im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergeräts, die als ein Ergebnis aus der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert; und
    Fig. 10a - 10c:
    Luftdaten für eine Motor-Gebläse-Einheit und eine Ausführungsform des im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergeräts, die als ein Ergebnis aus der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens resultiert.
    BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung werden verschiedene Motor-Gebläse-Einheiten mit verschiedenen Motor-Gebläse-Kennlinien, Filterbeutel mit verschiedenen Größen, verschiedenen Formen und aus verschiedenen Materialen, verschieden geformte Filterbeutelaufnahmeräume, verschieden geformte Anschlussstutzens und verschiedene Bodendüsen solange miteinander kombiniert bis sich bei dem Staubsaugsystem beim normgemäßen Saugen auf einem Normteppich vom Typ Wilton bei leerem Filterbeutel ein Wirkungsgrad von mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 33 %, höchst vorzugsweise mindestens 36 %, einstellt.
  • Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird zunächst für verschiedene Motor-Gebläse-Einheiten mit verschiedenen Motor-Gebläse-Kennlinien, für verschiedene Filterbeutel mit verschiedenen Größen, verschiedenen Formen und aus verschiedenen Materialen, für verschieden geformte Filterbeutelaufnahmeräume, und für verschieden geformte Anschlussstutzens eine Luftstromkurve ermittelt. Diese wird dann mit verschiedenen Bodendüsen so aufeinander abgestimmt, dass sich bei dem Staubsaugsystem beim normgemäßen Saugen auf einem Normteppich vom Typ Wilton bei leerem Filterbeutel ein Wirkungsgrad von mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 33 %, höchst vorzugsweise mindestens 36 %, einstellt.
  • Gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden verschiedene Motor-Gebläse-Einheiten mit verschiedenen Motor-Gebläse-Kennlinien, Filterbeutel mit verschiedenen Größen, verschiedenen Formen und aus verschiedenen Materialen, verschieden geformte Filterbeutelaufnahmeräume, verschieden geformte Anschlussstutzens und verschiedene Bodendüsen solange miteinander kombiniert bis sich nach normgemäßem Befüllen des Staubsaugsystems mit 400 g DMT8-Normstaub beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton, ein Wirkungsgrad von mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 23 %, höchst vorzugsweise mindestens 25 %, einstellt.
  • Gemäß weiterer bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Optimierung so durchgeführt, dass ferner die Optimierungskriterien, die in den einzelnen Unteransprüchen angegeben sind, erfüllt werden. Beliebige Kombinationen dieser Kriterien sind ebenfalls möglich.
  • Im Folgenden werden besonders vorteilhafte Ergebnisse der erfindungsgemäßen Optimierungsverfahren, also besonders vorteilhafte Kombinationen für im Wesentlichen schlauch-und rohrlose Staubsaugergeräte mit Filterbeutel, vorgestellt. Insbesondere wird eine besonders vorteilhafte Optimierung bezüglich verschiedener Motor-Gebläse-Einheiten und bezüglich verschiedener Anpassungen von Filterbeutel an Filterbeutelaufnahmeraum gezeigt. Auf die im Einzelnen durchgeführte Optimierung in Bezug auf Anschlussstutzen und Bodendüse wird hier nicht eingegangen. Bei den im Folgenden vorgestellten im Wesentlichen schlauch-und rohrlosen Staubsaugern wurden immer derselbe Anschlussstutzen und dieselbe Bodendüse verwendet. Diese verwendeten Komponenten haben sich im Rahmen der Versuche als besonders günstig herausgestellt. Gleichwohl konnten und können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Ergebnisse mit von diesen verschiedenen Anschlussstutzen und Bodendüsen gefunden werden.
    • 1. Anschlussstutzen und Bodendüse der besonders vorteilhaften Ergebnisse des erfindungsgemäßen Optimierungsverfahrens
  • Alle als Ergebnis des erfindungsgemäßen Optimierungsverfahrens erhaltenen im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsauger, die untenstehend vorgestellt werden, haben einen Anschlussstutzen, wie er in Fig. 1e einschließlich seiner Bemaßung dargestellt ist. Als Bodendüse wurde die Bodendüse vom Typ RD295 der Firma Wessel (zu beziehen über Wesselwerk GmbH, 51573 Reichshof-Wildbergerhütte) eingesetzt.
    • 2. Filterbeutel und Filterbeutelaufnahmeraum der besonders vorteilhaften Ergebnisse des erfindungsgemäßen Optimierungsverfahrens
  • Als Ergebnis des erfindungsgemäßen Optimierungsverfahrens stellten sich zwei Kombinationen aus Filterbeutel und Filterbeutelaufnahmeraum als besonders vorteilhaft heraus.
  • Diese beiden Kombinationen waren zum einen ein Flachbeutel ohne Seitenfalten und ohne Oberflächenfaltungen mit einem an diesen angepassten Bauraum und zum anderen ein Flachbeutel mit fixierten Oberflächenfaltungen mit einem an diesen angepassten Bauraum. Als Filtermaterial wurde für beide Filterbeutel CS50 verwendet. Dieses Material ist ein Laminat mit von der Abströmseite her betrachtet folgendem Aufbau: Spinnvlies 17 g/m2, Netting 8 g/m2 / Meltblown 40 g/m2 / Spinnvlies 17 g/m2 / PP-Stapelfasern 50 bis 60 g/m2 / kardierter Stapelfaservliesstoff 22 g/m2. Eine detaillierte Beschreibung der PP-Stapelfaserlage findet sich im Übrigen in der EP 1 795 247 A1 . Das Filtermaterial CS50 kann von Eurofilters N.V. (Lieven Gevaertlaan 21, Nolimpark 1013, 3900 Overpelt, Belgien) bezogen werden. Sowohl die Filterbeutel mit als auch die Filterbeutel ohne Oberflächenfaltung haben die Maße 290 mm x 290 mm.
  • Die Falten der Filterbeutel mit Oberflächenfaltung wurden im Beutelinneren durch Streifen aus Vliesmaterial fixiert. In Fig. 3 ist dargestellt, wie eine Faltenfixierung für Schwalbenschwanzfalten hergestellt werden kann. Fig. 3 zeigt hierbei die Draufsicht auf eine Filtermaterialbahn, welche die Schwalbenschwanzfalten umfasst, und eine darüber liegende Vliesmaterialbahn, aus welcher letztendlich die zur Faltenfixierung eingesetzten Vliesstreifen gebildet werden. Aus der Vliesmaterialbahn (die beispielsweise aus einem Spinnvlies mit 17 g/m2 bestehen kann) wurden rechteckige Löcher von 10 mm x 300 mm ausgestanzt. Die dargestellte Querschnittsansicht verläuft entlang der Linie A-A. Aus dieser Schnittansicht ist ersichtlich, dass die Teile der Vliesmaterialbahn, welche zur Faltenfixierung eingesetzt werden, mittels Schweißlinien mit der Filtermaterialbahn verbunden sind. Der Vliessteifen, der die Falten fixiert, ist in der Querschnittsansicht aus Gründen der besseren Darstellbarkeit etwas übertrieben bauchig eingezeichnet. Tatsächlich liegt die Vliesmaterialbahn plan auf der Filtermaterialbahn. In den Fig. 3 sind ferner die Abstände zwischen den Schweißpunkten und die Abstände zwischen den gestanzten Löchern sowie die Bahnbreiten der Filtermaterialbahn sowie der gelochten Vliesmaterialbahn und die Länge der Schweißpunkte in [mm] angegeben.
  • Zwei Lagen dieses aus den zwei Bahnen bestehenden Filtermaterials werden nun aufeinandergelegt und auf einer Breite von 290 mm zu einem Filterbeutel verschweißt; das überbleibende Material von etwa 20 mm an jedem Rand wird abgeschnitten.
  • Weitere Ausführungen und Erläuterungen zur Faltenfixierung finden sich ebenfalls in der EP 2 366 321 A1 .
  • Die Filterbeutel mit Oberflächenfaltungen waren mit Diffusoren ausgerüstet. Diffusoren in Staubsaugerfilterbeutel sind aus dem Stand der Technik bekannt. So werden die gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzten Varianten in der EP 2 263 507 A1 beschrieben. Vorliegend bestanden diese aus 22 Streifen von 11 mm Breite und 290 mm Länge. Als Material für die Diffusoren wurde LT75 verwendet. LT75 ist ein Laminat mit folgendem Aufbau: Spinnvlies 17 g/m2 / Stapelfaserlage 75 g/m2 / Spinnvlies 17 g/m2. Die Lagen werden ultraschalllaminiert, dabei wird das Laminiermuster Ungricht U4026 verwendet. Das Filtermaterial LT75 kann ebenfalls von Eurofilters N.V. bezogen werden.
  • Der Filterbeutelaufnahmeraum für einen Flachbeutel ohne Oberflächenfaltungen weist auf seinen Innenseiten ein Gitter auf, das verhindern soll, dass sich das Filtermaterial flach an die Gehäusewand anschmiegt und nicht mehr durchströmt werden kann. Der Filterbeutelaufnahmeraum für Flachbeutel mit Oberflächenfaltungen zeichnet sich durch bügelförmige Rippen aus, die zwischen die Oberflächenfaltungen des Filterbeutels eingreifen um eine Ausfaltung der Falten zu unterstützen. Abgesehen von den bügelförmigen Rippen hat der Filterbeutelaufnahmeraum für beide Ausführungen die gleichen Abmessungen.
  • In Fig. 4 sind schematische Darstellungen des Filterbeutelaufnahmeraums für einen Filterbeutel ohne Oberflächenfaltungen gezeigt. Fig. 4 zeigt den Filterbeutelaufnahmeraum in Draufsicht. In dieser Draufsicht hat er hat eine Form eines Quadrats mit einer Seitenlänge von 300 mm. Fig. 4 zeigt ferner sind Schnittansichten entlang der Linien A-A und B-B. Wie in Fig. 4 zu sehen ist, hat der Filterbeutelaufnahmeraum eine größte Höhe von 160 mm. In Fig. 7 sind noch weitere Höhen des in Fig. 4 gezeigten Filterbeutelaufnahmeraums angegeben. Die Form, welche die Innenwände des Filterbeutelaufnahmeraums beschreiben, erinnert an die Form eines Kissens. Ein Flachbeutel ohne Oberflächenfaltungen nimmt während des Saugbetriebs exakt eine Kissenform an. In diesem Sinn ist auch zu verstehen, dass der Filterbeutelaufnahmeraum eine Form hat, die in etwa der Form der Umhüllenden des gefüllten Filterbeutels entspricht.
  • In Fig. 4 ist außerdem ein Gitter gezeigt. In dieser Ausführungsform hat das Gitter einen Wandabstand von circa 10 mm. Dadurch wird eine freie Zirkulation der gereinigten Luft in dem Filterbeutelaufnahmeraum gewährleistet.
  • Fig. 5 ist eine schematische Darstellung des Filterbeutelaufnahmeraums für einen Filterbeutel mit Oberflächenfaltungen. Die Innenabmessungen des Filterbeutelaufnahmeraums sind dieselben wie die des Filterbeutelaufnahmeraums gemäß Fig. 4. Insoweit kann auch hier auf die Abmessungen in Fig. 7 verwiesen werden. Ein Flachbeutel mit fixierten Oberflächenfaltungen nimmt während des Saugbetriebs ebenfalls eine Kissenform an, so dass der Filterbeutelaufnahmeraum eine Form hat, die in etwa der Form der Umhüllenden des gefüllten Filterbeutels entspricht.
  • Anstatt eines Gitters (wie im Fall für Flachbeutel ohne Oberflächenfaltung, siehe Fig. 4) weist der Filterbeutelaufnahmeraum (für Flachbeutel mit Oberflächenfaltung) bügelförmige Rippen mit unterschiedlicher Höhe auf. In dieser Ausführungsform ist ferner eine Einrichtung in Form eines kleinen Gitters im Bereich vor der Auslassöffnung vorgesehen, die verhindert, dass der Filterbeutel aufgrund des Saugstroms in der Auslassöffnung in dieselbe gesaugt wird.
  • Fig. 6 entspricht der Schnittansicht A-A in Fig. 5, wobei ein Filterbeutel mit fixierten Oberflächenfaltungen in Form von Schwalbenschwanzfalten eingelegt ist. Die bügelförmigen Rippen greifen zwischen die Oberflächenfaltungen des Filterbeutels ein und tragen so zu einer Entfaltung der Oberflächenfaltungen bei. Dies ist in Fig. 6 schematisch dargestellt. Gleichzeitig wird die Filterbeutelwand zur Wand des Filterbeutelaufnahmeraums beabstandet gehalten, um so ein Durchströmen der gesamten Filterfläche des Filterbeutels zu gewährleisten. Wie in Fig. 6 zu sehen ist, haben die bügelförmigen Rippen haben von Außen nach Innen eine Höhe von 10 mm, von 15 mm und von 15 mm auf der dem Gitter abgewandten Seite und von Außen nach Innen auf der dem Gitter zugewandten Seite eine Höhe von 10 mm, von 20 mm und von 35 mm. Dadurch dass die Rippen durchbrochen sind wird eine freie Zirkulation der gereinigten Luft in dem Filterbeutelaufnahmeraum gewährleistet.
  • In Fig. 6 ist ferner die Wand des Filterbeutelaufnahmeraums zu sehen. Der eingelegte Filterbeutel weist mehrere Oberflächenfaltungen auf, die schematisch als teilweise entfaltet dargestellt sind. Die zu reinigende Luft wird durch die Einlassöffnung (gekennzeichnet durch den Pfeil in den Filterbeutelaufnahmeraum) in den Filterbeutel gesaugt und über den Auslass des Filterbeutelaufnahmeraums (gekennzeichnet durch den Pfeil aus dem Filterbeutelaufnahmeraum) abgesaugt. Vor der Auslassöffnung befindet sich das Gitter, das verhindert, dass der Filterbeutel die Auslassöffnung blockieren kann.
  • In Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 sind die Einlass- und die Auslassöffnung nur schematisch dargestellt. Die genaue Bemaßung der Einlass- und der Auslassöffnung des Filterbeutelaufnahmeraums ergibt sich aus den Fig. 9b bis Fig. 9f.
  • Ein Modell, das die Abmessungen der Filterbeutelaufnahmeraums gemäß Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 7 genau wiedergibt, kann über Eurofilters N.V. bezogen werden.
  • In Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäß verwendeten Filterbeutels mit Oberflächenfaltung sowie eine Querschnittsansicht desselben mit Bemaßung gezeigt.
    • 3. Motor-Gebläse-Einheit der besonders vorteilhaften Ergebnisse des erfindungsgemäßen Optimierungsverfahrens
  • Als Motor-Gebläse-Einheit wurden die Motor-Gebläse-Einheit vom Typ Domel KA 467.3.601-4 (zu beziehen über Domel, d.o.o Otoki 21, 4228
    Figure imgb0001
    elezniki, Slovenija) verwendet. Durch Regelung der Netzspannung mittels eines Transformators wurden Motor-Gebläse-Einheiten mit unterschiedlichen mittleren Leistungsaufnahmen simuliert. In Fig. 10a sind beispielhaft die Luftdaten für die Motor-Gebläse-Einheit mit einer mittleren Leistungsaufnahme von 340 W gezeigt.
  • Tabelle 1 zeigt darüber hinaus die Kenndaten für weitere mittlere Leistungsaufnahmen dieser Motor-Gebläse-Einheit, nämlich für 425 W, 501 W, 665 w und 825 W. In Tabelle 1 sind außerdem spezielle Luftdaten für die in dem Hand-Staubsaugergerät gemäß dem Stand der Technik verwendete Motor-Gebläse-Einheit gezeigt (siehe hierzu auch Fig. 2a). Tabelle 1: Spezielle Luftdaten der Motor-Gebläse-Einheit (Erfindung und Stand der Technik)
    Domel KA 467.3.601-4 Original Motor Vorwerk
    Spezifische Werte mittlere Leistungsaufnahme P1m [W] 340 425 501 665 825 890
    max. Unterdruck Box hmax [kPa] 11,8 14,0 15,7 19,1 22,0 24,2
    max. Luftstrom qmax [l/s] 53,8 59,3 63,7 70,8 77,2 58,8
    max. Luftleistung P2max [W] 157 206 249 337 424 356
    max. Wirkungsgrad ηmax [%] 40,5 42,3 43,3 44,4 44,6 39,1
  • Vergleicht man die Motor-Gebläse-Einheit von Domel mit niedrigen mittleren Leistungsaufnahmen von 500 W und darunter mit der im Stand der Technik verwendeten Motor-Gebläse-Einheit, stellt man fest, dass diese bei ähnlichem maximalen Luftstrom und ähnlichem maximalen Wirkungsgrad einen geringeren Unterdruck und eine geringere maximale Luftleistung als die Einheit aus dem Stand der Technik erzeugen. Die Motor-Gebläse-Einheiten von Domel, die bei einer Netzspannung betrieben werden, bei der eine mittlere Leistungsaufnahme von über 600 W resultiert, zeigen hingegen einen signifikant höheren maximalen Luftstrom als die von Vorwerk verwendete Einheit.
    • 4. Hand-Staubsaugergeräte als besonders vorteilhafte Ergebnisse des erfindungsgemäßen Optimierungsverfahrens
  • Fig. 9a bis Fig. 9g zeigen den schematischen Aufbau von Hand-Staubsaugergeräten, die sich als besonders vorteilhaft aus dem erfindungsgemäßen Optimierungsverfahren ergeben haben.
  • In Fig. 9a, Fig. 9b und Fig. 9c ist insbesondere der Filterbeutelaufnahmeraum (siehe auch Fig. 4 bis Fig. 7) gezeigt. Wie in Fig. 9c gezeigt, wird an diesen Filterbeutelaufnahmeraum ein Anschlussstück, das im Detail bereits in Fig. 1 e gezeigt ist, vorgesehen. An dieses Anschlussstück wird über die bereits in Fig. 1 c gezeigten Anschlussstücke "detail 03", "detail 04" und "detail 05" und die in Fig. 9f und Fig. 9g gezeigten Adapterstücke "detail 14" und "detail 15" die Bodendüse angeschlossen.
  • Der obere Teil des Anschlussstückes gemäß Fig. 1e ist der Anschlussstutzen für den Filterbeutel. An diesen ist die Halteplatte und die Einlassöffnung des Filterbeutels so anzupassen, dass der Filterbeutel luftdicht in den Filterbeutelaufnahmeraum eingelegt werden kann.
  • Wie sich ebenfalls aus Fig. 9c ergibt, erfolgt der Anschluss des Filterbeutelaufnahmeraums an die Motor-Gebläse-Einheit über das in Fig. 9d und 9e im Detail dargestellte Anschlussstück.
  • Die Motor-Gebläse-Einheit ist in ein Schalldämmgehäuse eingebaut (siehe Fig. 9a und Fig. 9b). Die Konstruktion des Schalldämmgehäuses ergibt sich aus Fig. 9b. Die Platte des Schalldämmgehäuses, an welcher die Motor-Gebläse-Einheit befestigt ist, wurde aus Aluminium mit der Stärke von 5 mm gefertigt. Für die übrigen Platten des Schalldämmgehäuses wurden Aluminiumplatten mit 2 mm Stärke eingesetzt. Bedämpft wurde dieses Gehäuse (abgesehen von den in Fig. 9a gezeigten Öffnungen) mit Akustikschaum in einer Stärke von 25 mm. Eine derartige Schalldämmeinheit ist in allen Hand-Staubsaugergeräten vorgesehen. Es versteht sich von selbst, dass bei einem Seriengerät der Filterbeutelaufnahmeraum und die Schalldämmeinheit mit integrierter Motor-Gebläse-Einheit in einem einzelnen Gehäuse mit einer Ausblasöffnung in die Umgebung vorgesehen werden. Von einem derartigen Gehäuse wurde bei dem in Fig. 9a gezeigten Prototypen abgesehen.
  • Fig. 1c, Fig. 1e, Fig. 9d bis Fig. 9g sind technische Zeichnungen einer konkreten Ausgestaltung des Anschlusses des Filterbeutelaufnahmeraums an die Bodendüse und an die Motor-Gebläse-Einheit, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird. Diese technischen Zeichnungen ermöglichen einen sofortigen Nachbau der Anschlussstücke. Neben dieser Ausgestaltung sind auch beliebige andere Ausgestaltungen möglich, solange die Innenabmessungen für die Luftkanäle nicht verändert werden.
  • Tabelle 2 zeigt spezielle Luftdaten, wie sie sich zum Teil aus den Fig. 2b für den Stand der Technik und aus Fig. 10b gemäß der Erfindung, wie sie zuvor beschrieben wurde, ergeben. Darüber hinaus sind in dieser Tabelle auf spezielle Luftdaten für weitere erfindungsgemäße Ausführungen für Hand-Staubsaugsysteme, insbesondere bei Verwendung von Motor-Gebläse-Einheiten mit anderer mittlerer Leistungsaufnahme angegeben.
  • In Tabelle 2 sind in der Zeile "Spezifische Werte" die mittelere Leistungsaufnahme und Maximalwerte für Unterdruck, Luftstrom, Luftleistung und Wirkungsgrad angegeben. Außerdem sind die Luftdaten angegeben, die sich bei Blende 40, beim normgemäßen Saugen auf Hartboden (siehe EN 60312, Kapitel 5.1) und beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton einstellen. Insbesondere die Luftdaten der beiden letzten Zeilen sind für den täglichen Gebrauch des Staubsaugsystems von besonderem Interesse.
  • Aus den Werten aus Tabelle 2 ergibt sich unmittelbar, dass für alle erfindungsgemäßen Hand-Staubsauger der Wirkungsgrad beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton erheblich höher als gemäß dem Stand der Technik ist Es ergibt sich eine Steigerung gegenüber dem Vorwerk-System mehr als 100%.
  • Ebenso liegt auch der Wirkungsgrad auf Hartboden für die erfindungsgemäßen Hand-Staubsaugsysteme wesentlich höher als für das Hand-Staubsaugsysteme aus dem Stand der Technik. Anders ausgedrückt wird in den erfindungsgemäßen Staubsaugsystemen die eingesetzte elektrische Leistung wesentlich effizienter in Luftleistung umgesetzt, was es ermöglicht mit wesentlich geringerer elektrischer Leistungsaufnahme die gleiche Luftleistung zu erzielen (beispielweise wird auf Wilton mit dem erfindungsgemäßen System (Filterbeutel mit Oberflächenfaltung) bei einer mittleren elektrischen Leistungsaufnahme von 386 W eine ähnliche Luftleistung wie mit dem Vorwerk-System bei 936 W erzielt). Tabelle 2: Spezielle Luftdaten bei leerem Filterbeutel (Erfindung und Stand der Technik)
    Erfindungsgemäßer Kompakt-Staubsauger, Filterbeutel mit Oberflächenfalten Erfindungsgemäßer Kompakt-Staubsauger, Filterbeutel ohne Oberflächenfalten Vorwerk VK 140
    Spezifische Werte mittlere Leistungsaufnahme P1m[W] 267 340 425 506 266 347 438 511 768
    max. Unterdruck Box hmax [kPa] 9,4 11,6 13,6 15,4 9,2 11,7 13,6 15,3 25,3
    max. Luftstrom qmax [l/s] 44,4 50,4 54,8 58,3 44,4 50,1 54,4 57,3 41,7
    max. Luftleistung P2 max [W] 104 145 186 225 101 146 185 219 270
    max. Wirkungsgrad ηmax [%] 35,8 37,8 39,2 39,7 34,8 37,6 39,3 39,5 31,8
    bei Blende 40 mm Leistungsaufnahme P1 [W] 303 401 501 600 303 403 504 598 948
    Unterdruck Box h [kPa] 1,5 1,9 2,3 2,6 1,5 1,8 2,2 2,5 1,9
    Luftstrom q [l/s] 37,5 42,2 45,7 48,7 37,0 42,3 45,7 47,9 38,6
    Luftleistung P2 [W] 56 79 103 124 58 76 98 119 67
    Wirkungsgrad η [%] 18,5 19,8 20,5 20,6 19,0 18,9 19,4 19,9 7,1
    mit Bodendüse auf Hartboden Leistungsaufnahme P1 [W] 303 401 500 600 303 402 502 597 947
    Unterdruck Box h [kPa] 1,6 2,2 2,5 2,9 1,6 2,3 2,6 2,8 2,1
    Luftstrom q [l/s] 36,7 40,7 44,6 47,2 36,6 40,0 44,0 47,0 38,2
    Luftleistung P2 [W] 61 90 113 138 60 93 113 129 75
    Wirkungsgrad η [%] 20,1 22,5 22,5 23,0 19,8 23,2 22,6 21,6 7,9
    mit Bodendüse auf Wilton Leistungsaufnahme P1 [W] 291 386 478 570 292 384 470 559 936
    Unterdruck Box h [kPa] 4,2 5,4 6,4 7,5 4,2 5,8 6,7 7,5 4,4
    Luftstrom q [l/s] 24,8 26,7 28,9 29,9 24,2 25,2 27,7 29,1 34,4
    Luftleistung P2 [W] 103 145 186 225 100 146 185 219 151
    Wirkungsgrad η [%] 35,3 37,5 38,8 39,5 34,4 38,1 39,4 39,2 16,2
  • Diese gegenüber dem Stand der Technik stark verbesserten Ergebnisse resultieren daraus, dass die erfindungsgemäßen Staubsaugsysteme nicht mehr, wie im Stand der Technik üblich, dahingehend optimiert worden sind, dass bei vorgegebener elektrischer Leistungsaufnahme eine maximale Saugleistung erzielt wird, sondern dahingehend, dass der Luftstrom beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton möglichst hoch ist.
  • Tabelle 3 entspricht Tabelle 2, wobei jedoch kein leerer Filterbeutel sondern ein mit 400 g DMT8-Normstaub gefüllter Filterbeutel in das Hand-Staubsaugergerät eingesetzt war. Die Unterschiede zwischen dem Stand der Technik und den erfindungsgemäßen Hand-Staubsaugsystemen sind hier sogar noch größer als im Fall des leeren Filterbeutels.
  • Dies bedeutet, dass die erfindungsgemäßen Staubsaugsysteme nicht nur bei gerade gewechseltem Filterbeutel weit überlegen sind, sondern darüber hinaus der Leistungsabfall während des Staubsaugens, also während Füllens des Filterbeutel, geringer ist. Die Standzeit der erfindungsgemäßen Staubsaugsysteme ist demnach höher als die Standzeit der System nach dem Stand der Technik. Tabelle 3: Spezielle Luftdaten bei mit 400 g DMT8-Staub gefülltem Filterbeutel (Erfindung und Stand der Technik)
    Erfindungsgemäßer Kompakt-Staubsauger, Filterbeutel mit Oberflächenfalten Erfindungsgemäßer Kompakt-Staubsauger, Filterbeutel ohne Oberflächenfalten Vorwerk VK 140
    Spezifische Werte mittlere Leistungsaufnahme P1 m [W] 261 340 427 506 256 341 429 489 710
    max. Unterdruck Box hmax [kPa] 9,5 12,0 13,9 16,1 9,6 12,0 13,8 15,6 24,0
    max. Luftstrom qmax [l/s] 34,7 36,0 42,9 44,9 31,7 36,0 40,2 42,0 27,9
    max. Luftleistung P2 max [W] 83 108 149 181 76 108 138 164 169
    max. Wirkungsgrad ηmax [%] 30,3 30,4 33,3 33,4 28,9 30,8 31,0 31,6 21,8
    bei Blende 40 mm Leistungsaufnahme P1 [W] 295 393 493 593 291 392 495 573 903
    Unterdruck Box h [kPa] 1,2 1,3 1,7 1,9 1,0 1,3 1,5 1,7 1,0
    Luftstrom q [l/s] 30,2 32,2 37,7 39,7 28,5 32,1 35,8 37,3 26,8
    Luftleistung P2 [W] 37 40 64 74 28 42 55 64 25
    Wirkungsgrad η [%] 12,6 10,2 12,9 12,5 9,5 10,7 11,1 11,3 2,8
    mit Bodendüse auf Hartboden Leistungsaufnahme P1 [W] 296 396 495 595 291 394 497 575 903
    Unterdruck Box h [kPa] 0,7 0,4 1,0 1,1 0,8 0,8 1,1 0,8 1,0
    Luftstrom q [l/s] 32,3 34,7 39,9 41,8 29,0 33,5 37,0 39,8 26,8
    Luftleistung P2 [W] 21 14 39 47 24 28 42 31 25
    Wirkungsgrad η [%] 7,1 3,6 8,0 7,9 8,2 7,1 8,5 5,4 2,8
    mit Bodendüse auf Wilton, Leistungsaufnahme P1 [W] 289 381 472 569 283 375 473 552 895
    Unterdruck Box h [kPa] 3,1 3,8 5,1 6,3 3,2 4,0 4,6 5,5 2,2
    Luftstrom q [l/s] 23,4 24,8 27,1 27,5 21,2 23,9 26,9 27,3 25,4
    Luftleistung P2 [W] 72 93 139 172 67 96 123 150 55
    Wirkungsgrad η [%] 25,0 24,4 29,4 30,2 23,8 25,7 25,9 27,1 6,2
  • In den Tabellen 4 und 5 sind die Verluste, die sich ergeben, wenn man die Motor-Gebläse-Einheit in ein Hand-Staubsaugergerät einbaut, dargestellt; in Tabelle 4 für das Hand-Staubsaugergerät mit leerem Filterbeutel und in Tabelle 5 für das Hand-Staubsaugergerät mit einem mit 400 g DMT8-Normstaub gefüllten Staubsaugerbeutel.
  • Aus Tabelle 4 ergibt sich unmittelbar, dass bei den erfindungsgemäßen Staubsaugsystemen die charakteristischen Verluste der verwendeten Motor-Gebläse-Einheit in dem Staubsaugergerät wesentlich geringer als im Stand der Technik sind. Die charakteristischen Verluste sind die Verluste für den maximalen Luftstrom, für die maximale Luftleistung und für den maximalen Wirkungsgrad. Der maximale Unterdruck ändert sich sowohl bei den erfindungsgemäßen System als auch bei dem System gemäß dem Stand der Technik nur unwesentlich. Während sich die Leistungsaufnahme bei dem erfindungsgemäßen System kaum ändert, fällt diese bei dem Vorwerk-System ab.
  • Dies zeigt, dass auch die Anpassung von Motor-Gebläse-Einheit an die übrigen Komponenten des Staubsaugsystems in den erfindungsgemäßen Systemen zur Überlegenheit dieser Systeme gegenüber dem Stand der Technik beiträgt. Tabelle 4: Verluste durch den Einbau der Motor-Gebläse Einheiten in den Staubsauger bei leerem Filterbeutel (Erfindung und Stand der Technik)
    Erfindungsgemäßer Kompakt-Staubsauger, Filterbeutel mit Oberflächenfalten Erfindungsgemäßer Kompakt-Staubsauger, Filterbeutel ohne Oberflächenfalten Vorwerk VK 140
    Verluste (Messwerte Staubsauger minus Messwerte Motor) Δ mittlere Leistungsaufnahme ΔP1 m [W] 0 0 6 7 14 11 -122
    Δ max. Unterdruck Box Δhmax [kPa] -0,3 -0,4 -0,3 -0,2 -0,4 -0,5 1,1
    Δ max. Luftstrom Δqmax [l/s] -3,5 -4,4 -5,4 -3,8 -4,9 -6,3 -17,1
    Δ max. Luftleistung M' 2 max [W] -12 -20 -24 -11 -21 -30 -86
    Δ max. Wirkungsgrad Δηmax [%] -2,7 -3,0 -3,6 -2,8 -2,9 -3,9 -7,3
    Prozentuale Verluste Leistungsaufnahme Δhmax [%] 0 0 1 2 3 2 -14
    Δ max. Unterdruck Box Δhmax [%] -2,2 -3,2 -1,8 -1,4 -3,1 -2,9 4,5
    Δ max. Luftstrom Δqmax [%] -6,4 -7,5 -8,4 -7,0 -8,3 -9,9 -29,1
    Δ max. Luftleistung ΔP2 max [%] -7 -10 -10 -7 -10 -12 -24
    Δ max. Wirkungsgrad Δηmax [%] -6,6 -7,2 -8,3 -7,0 -6,9 -8,9 -18,7
  • Gleiches lässt sich auch Tabelle 5 entnehmen. Dies bedeutet, dass die Motor-Gebläse-Einheiten der erfindungsgemäßen Staubsaugsysteme nicht nur bei gerade gewechseltem Filterbeutel besser an die übrigen Komponenten des Systems angepasst sind, sondern dass dieses Verhalten auch während des Staubsaugens, also während Füllens des Filterbeutel, gewährleistet bleibt. Tabelle 5: Verluste durch den Einbau der Motor-Gebläse Einheiten in den Staubsauger bei mit 400 g DMT8-Staub gefülltem Filterbeutel (Erfindung und Stand der Technik)
    Erfindungsgemäßer Kompakt-Staubsauger, Filterbeutel mit Oberflächenfalten Erfindungsgemäßer Kompakt-Staubsauger, Filterbeutel ohne Oberflächenfalten Vorwerk VK 140
    Verluste (Messwerte Staubsauger minus Messwerte Motor) Δ mittlere Leistungsaufnahme ΔP1 m[W] 0 2 6 1 4 -11 -180
    Δ max. Unterdruck Box Δhmax [kPa] 0,2 -0,1 0,4 0,1 -0,2 -0,1 -0,2
    Δ max. Luftstrom Δqmax [l/s] -17,8 -16,4 -18,8 -17,8 -19,1 -21,7 -30,9
    Δ max. Luftleistung ΔP2 max[W] -49 -57 -68 -49 -68 -85 -188
    Δ max. Wirkungsgrad Δηmax [%] -10,0 -9,0 -9,9 -9,7 -11,3 -11,7 -17,3
    Prozentuale Verluste Δ mittlere Leistungsaufnahme ΔP1 m[%] 0 0 1 0 1 -2 -20
    Δ max. Unterdruck Box Δhmax [%] 1,8 -0,5 2,6 1,2 -1,2 -0,5 -0,7
    Δ max. Luftstrom Δqmax [%] -33,1 -27,7 -29,5 -33,0 -32,2 -34,1 -52,5
    Δ max. Luftleistung ΔP2 max[%] -31 -28 -27 -31 -33 -34 -53
    Δ max. Wirkungsgrad Δηmax [%] -24,8 -21,3 -22,9 -24,0 -26,6 -27,1 -44,3
  • Die für den Hand-Staubsaugsystem erhaltenen Ergebnisse bedeuten für ein Kompakt-Staubsaugsystem, das aus denselben Komponenten besteht, dass die Ergebnisse für ein solches System noch besser als für ein entsprechendes Hand-Staubsaugsystem sein werden, da bei dem Kompakt-Staubsaugsystem baubedingt eine kürzere Verbindung zwischen Bodendüse und Filterbeutelaufnahmeraum vorgesehen ist, so dass der Drosseleffekt, der durch die Verbindung zwischen Bodendüse und Filterbeutelaufnahmeraum noch verringert werden kann.
  • Da im Wesentlich schlauch- und rohrlose Upright-Staubsaugsystem im Vergleich zu Hand-Staubsaugsystemen nur eine geringfügig längere Verbindung zwischen Bodendüse und Filterbeutelaufnahmeraum haben, werden die Werte für solche Upright-Staubsaugsystem nur geringfügig schlechter als für die Hand-Staubsaugsystem sein, so dass gegenüber dem Stand der Technik immer noch eine erhebliche Verbesserung erzielt werden kann.

Claims (22)

  1. Verfahren zum Optimieren eines Staubsaugsystems mit einem im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergerät und einem Filterbeutel, wobei das im Wesentlichen schlauch- und rohrlose Staubsaugergerät eine Motor-Gebläse-Einheit mit einer Motor-Gebläse-Kennlinie, einen Filterbeutelaufnahmeraum, einen Anschlussstutzen für den Filterbeutel und eine Bodendüse aufweist, und wobei der Filterbeutel ein Filtermaterial aus Vliesstoff umfasst, mit dem Schritt:
    Aufeinanderabstimmen von
    Motor-Gebläse-Kennlinie und
    Größe, Form und Material des Filterbeutels und
    Größe und Form des Filterbeutelaufnahmeraums und
    Innendurchmesser des Anschlussstutzens für den Filterbeutel und Bodendüse,
    derart, dass sich bei dem Staubsaugsystem beim normgemäßen Saugen auf einem Normteppich vom Typ Wilton bei leerem Filterbeutel ein Wirkungsgrad von mindestens 30 %, vorzugsweise mindestens 33 %, höchst vorzugsweise mindestens 36 %, einstellt, wobei das normgemäße Saugen nach der Norm EN 60312 durchgeführt wird und der Normteppich vom Typ Wilton gemäß der Norm EN 60312 vorgesehen wird.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, in welchem aus Motor-Gebläse-Kennlinie und Größe, Form und Material des Filterbeutels und Größe und Form des Filterbeutelaufnahmeraums zunächst eine Luftstromkurve ermittelt wird, die mit der Bodendüse aufeinander abgestimmt wird.
  3. Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, in welchem das Aufeinanderabstimmen weiterhin dazu führt, dass sich nach normgemäßem Befüllen des Staubsaugsystems mit 400 g DMT8-Normstaub beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton, ein Wirkungsgrad von mindestens 20 %, vorzugsweise mindestens 23 %, höchst vorzugsweise mindestens 25 %, einstellt, wobei der DMT8-Normstaub gemäß der Norm EN60312 vorgesehen wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem das Aufeinanderabstimmen weiterhin dazu führt, dass die Wirkungsgradverringerung zwischen dem maximalen Wirkungsgrad der Motor-Gebläse-Einheit und dem maximalen Wirkungsgrad des Staubsaugsystems bei leerem Filterbeutel und ohne Bodendüse weniger als 15 %, vorzugsweise weniger als 13 %, höchst vorzugsweise weniger als 10 % beträgt.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem das Aufeinanderabstimmen weiterhin dazu führt, dass die Wirkungsgradverringerung zwischen dem maximalen Wirkungsgrad der Motor-Gebläse-Einheit und dem maximalen Wirkungsgrad des Staubsaugsystems bei mit 400 g DMT8-Normstaub gefülltem Filterbeutel und ohne Bodendüse weniger als 40 %, vorzugsweise weniger als 30 %, höchst vorzugsweise weniger als 25 % beträgt.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem das Aufeinanderabstimmen weiterhin dazu führt, dass die Saugleistung des Staubsaugsystems beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton bei leerem Filterbeutel mindestens 100 W, vorzugsweise mindestens 150 W, höchst vorzugsweise mindestens 200 W, beträgt.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem das Aufeinanderabstimmen weiterhin dazu führt, dass die Saugleistung des Staubsaugsystems beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton bei mit 400 g DMT8-Normstaub gefülltem Filterbeutel mindestens 70 W, vorzugsweise mindestens 100 W, höchst vorzugsweise mindestens 130 W beträgt.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem das Aufeinanderabstimmen weiterhin dazu führt, dass der Luftstrom beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton bei leerem Filterbeutel mindestens 20 l/s, bevorzugt mindestens 23 l/s, besonders bevorzugt mindestens 26 l/s beträgt.
  9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem das Aufeinanderabstimmen weiterhin dazu führt, dass der Luftstrom beim normgemäßen Saugen auf dem Normteppich vom Typ Wilton bei mit 400 g DMT8-Normstaub gefülltem Filterbeutel mindestens 20 l/s, bevorzugt mindestens 23 l/s, besonders bevorzugt mindestens 25 l/s beträgt.
  10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem zum Aufeinanderabstimmen ein Filterbeutel in Form eines Flachbeutels mit einer ersten und einer zweiten Filterbeutelwand eingesetzt wird, wobei die erste und/oder die zweite Filterbeutelwand wenigstens fünf Falten aufweisen, wobei die wenigstens fünf Falten wenigstens eine Oberflächenfaltung bilden, deren maximale Höhe vor der ersten Inbetriebnahme des Filterbeutels in einem im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergerät kleiner ist als die der maximalen Höhe entsprechende maximale Breite.
  11. Verfahren nach Patentanspruch 10, in welchem jede Falte des eingesetzten Filterbeutels vor der ersten Inbetriebnahme des Filterbeutels in einem im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergerät eine Länge hat, die mindestens der Hälfte der Gesamtausdehnung des Filterbeutels in Richtung der Falte, vorzugsweise im Wesentlichen der Gesamtausdehnung des Filterbeutels in Richtung der Falte, entspricht.
  12. Verfahren nach Patentanspruch 10 oder 11, in welchem jede Falte des eingesetzten Filterbeutels vor der ersten Inbetriebnahme des Filterbeutels in einem im Wesentlichen schlauch- und rohrlosen Staubsaugergerät eine Faltenhöhe zwischen 3 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 15 mm, und/oder eine Faltenbreite zwischen 3 mm und 50 mm, vorzugsweise zwischen 5 mm und 15 mm, aufweist.
  13. Verfahren nach einem der Patentansprüche 10 bis 12, in welchem jede Oberflächenfaltung des eingesetzten Filterbeutels Bereiche hat, die in der Fläche der Filterbeutelwand liegen, und Bereiche hat, die über die Fläche der Filterbeutelwand hervorstehen und im Saugbetrieb entfaltbar sind, in welchem das im Wesentlichen schlauch-und rohrlose Staubsaugergerät einen Filterbeutelaufnahmeraum mit starren Wänden aufweist, wobei an den Wänden des Filterbeutelaufnahmeraums wenigstens eine erste Abstandshalteeinrichtung derart vorgesehen ist, dass sie die in der Fläche der Filterbeutelwand liegenden Bereiche wenigstens einer Oberflächenfaltung von der Wand des Filterbeutelaufnahmeraums beabstandet hält, und wenigstens eine zweite Abstandshalteeinrichtung derart vorgesehen ist, dass sie die entfalteten Bereiche der wenigstens einen Oberflächenfaltung von der Wand des Filterbeutelaufnahmeraums beabstandet hält.
  14. Verfahren nach Patentanspruch 13, in welchem die Höhe der ersten und/oder der zweiten Abstandshalteeinrichtungen gegenüber der Wand des Filterbeutelaufnahmeraums in einem Bereich von 5 mm bis 60 mm, vorzugsweise von 10 mm bis 30 mm, liegt.
  15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem zum Aufeinanderabstimmen eine Motor-Gebläse-Einheit eingesetzt wird, deren Motor-Gebläse-Kennlinie so ausgebildet ist, dass bei Blende 0 ein Unterdruck von zwischen 6 kPa und 23 kPa, vorzugsweise zwischen 8 kPa und 20 kPa, höchst vorzugsweise zwischen 8 kPa und 15 kPa, und ein maximaler Luftstrom von mindestens 50 l/s, vorzugsweise von mindestens 60 l/s, höchst vorzugsweise mindestens 70 l/s, erzeugt wird.
  16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem zum Aufeinanderabstimmen ein Filterbeutel in Form eines Flachbeutels eingesetzt wird, und ein im Wesentlichen schlauch- und rohrloses Staubsaugergerät mit einem Filterbeutelaufnahmeraum mit starren Wänden eingesetzt wird, wobei der Filterbeutelaufnahmeraum eine durch eine Klappe verschließbare Öffnung mit einer vorgegebenen Öffnungsfläche aufweist, durch die der Filterbeutel in den Filterbeutelaufnahmeraum eingesetzt wird, und wobei das Verhältnis aus der Fläche eines der Öffnungsfläche entsprechenden Rechtecks und der Fläche des Filterbeutels größer als 1,0 ist.
  17. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem zum Aufeinanderabstimmen ein Filterbeutel in Form eines Flachbeutels eingesetzt wird, und ein im Wesentlichen schlauch- und rohrloses Staubsaugergerät mit einem Filterbeutelaufnahmeraum mit starren Wänden eingesetzt wird, wobei das Verhältnis des Aufnahmevolumens des Filterbeutels in dem Filterbeutelaufnahmeraum zu dem maximalen Aufnahmevolumen des Filterbeutels größer als 0,70, vorzugsweise größer als 0,75, höchstvorzugsweise größer als 0,8 ist.
  18. Verfahren nach Patentanspruch 16 oder 17, in welchem das Verhältnis aus Oberfläche des Filterbeutelaufnahmeraums und Oberfläche des Filterbeutels größer als 0,90, vorzugsweise größer als 0,95, höchst vorzugsweise größer als 1,0 ist.
  19. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem die Komponenten derart aufeinander abgestimmt werden, dass bei leerem Filterbeutel eine Luftstromkurve resultiert, bei der bei Blende 0 ein Unterdruck zwischen 8 kPa und 20 kPa, vorzugsweise zwischen 8 kPa und 15 kPa, höchst vorzugsweise zwischen 8 kPa und 13 kPa, und ein maximaler Luftstrom von mindestens 40 l/s, vorzugsweise von mindestens 44 l/s, höchst vorzugsweise mindestens 50 l/s, erzeugt wird.
  20. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem die Komponenten derart aufeinander abgestimmt werden, dass bei mit 400 g DMT8-Staub gefülltem Filterbeutel eine Luftstromkurve resultiert, bei der bei Blende 0 ein Unterdruck zwischen 8 kPa und 20 kPa, vorzugsweise zwischen 8 kPa und 18 kPa, höchst vorzugsweise zwischen 8 kPa und 15 kPa, und ein maximaler Luftstrom von mindestens 30 l/s, vorzugsweise von mindestens 35 l/s, höchst vorzugsweise mindestens 40 l/s, erzeugt wird.
  21. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, in welchem der Innendurchmesser des Anschlussstutzens so gewählt wird, dass er größer als der kleinste Innendurchmesser der Verbindung aus Rohr und/oder Schlauchs, insbesondere kleiner oder gleich dem größten Innendurchmesser der Verbindung aus Rohr und/oder Schlauch, ist.
  22. Staubsaugsystem umfassend ein im Wesentlichen schlauch- und rohrloses Staubsaugergerät und einen Filterbeutel, wobei das im Wesentlichen schlauch- und rohrloses Staubsaugergerät eine Motor-Gebläse-Einheit mit einer Motor-Gebläse-Kennlinie, einen Filterbeutelaufnahmeraum, einen Anschlussstutzen und eine Bodendüse aufweist, und wobei der Filterbeutel ein Filtermaterial aus Vliesstoff umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass zur Entwicklung und/oder Herstellung des Systems das Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche durchgeführt wurde.
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