EP4066712A1 - Schmutzabscheider für einen staubsauger - Google Patents

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Publication number
EP4066712A1
EP4066712A1 EP22160998.5A EP22160998A EP4066712A1 EP 4066712 A1 EP4066712 A1 EP 4066712A1 EP 22160998 A EP22160998 A EP 22160998A EP 4066712 A1 EP4066712 A1 EP 4066712A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inlet
guide element
air flow
vessel
dirt separator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22160998.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Juri GEBEL
Martin Storath
Nicolas Seidel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BSH Hausgeraete GmbH
Original Assignee
BSH Hausgeraete GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BSH Hausgeraete GmbH filed Critical BSH Hausgeraete GmbH
Publication of EP4066712A1 publication Critical patent/EP4066712A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/10—Filters; Dust separators; Dust removal; Automatic exchange of filters
    • A47L9/16—Arrangement or disposition of cyclones or other devices with centrifugal action
    • A47L9/165—Construction of inlets
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/10—Filters; Dust separators; Dust removal; Automatic exchange of filters
    • A47L9/12—Dry filters
    • A47L9/127—Dry filters tube- or sleeve-shaped
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/10—Filters; Dust separators; Dust removal; Automatic exchange of filters
    • A47L9/16—Arrangement or disposition of cyclones or other devices with centrifugal action
    • A47L9/1658—Construction of outlets
    • A47L9/1666—Construction of outlets with filtering means

Definitions

  • the invention relates to a dirt separator for a vacuum cleaner.
  • the invention relates to a dirt separator that works on the principle of a cyclone.
  • a vacuum cleaner is set up for use in a household.
  • the vacuum cleaner usually includes a suction mouth, a dirt separator and a blower.
  • the suction mouth can be connected by means of a pipe and/or a flexible suction hose to a unit that houses the dirt separator and the fan.
  • an energy store is accommodated in a portable device together with the blower and the dirt separator; the suction mouth can be connected directly or by means of a tube.
  • the dirt separator is set up to filter out and collect dirt particles from an air flow that is sucked in by the fan from the suction mouth.
  • Many vacuum cleaners work with filter bags, into which the suctioned and contaminated air is directed. The air penetrates the material of the filter bag and the dirt remains in the bag.
  • Another known embodiment includes a cyclone filter in which the dirt-laden air is guided on a circular path. Dirt particles in the air are transported radially outwards by centrifugal force, where a flow speed of the air is lower due to its friction on a vessel wall, so that the dirt sinks down where it can be collected.
  • One of the objects on which the present invention is based is to provide an improved dirt separation technique for a vacuum cleaner which enables good filter performance over a large load range.
  • the invention solves this Task by means of the subject matter of the independent claims. Subclaims reflect preferred embodiments.
  • a dirt separator for a vacuum cleaner comprises a cylindrical vessel having a longitudinal axis and a radial vessel wall; a filter element mounted in the vessel circumferentially spaced from the vessel wall; an inlet for introducing an air flow into an area radially between the filter element and the vessel wall; and a vane mounted in the inlet to direct the airflow radially outward toward the vessel wall and increase a velocity of the airflow.
  • the guide element is movably arranged in such a way that the increase is variable as a function of an air flow passing through the inlet.
  • the vessel may also be slightly conical such that it is essentially in the shape of a truncated cone. During operation, the cone preferably points in the direction of gravity.
  • the filter element is preferably accommodated coaxially in the vessel and can also be referred to as a flow-through filter. It usually includes a fleece filter, a paper filter and/or a fabric filter.
  • the movable guide element is preferably only controlled by the air flow passing through the inlet and does not require any other supply of energy for its adjustment. The control of the guide element is thereby preferably passive instead of an active embodiment, which requires, for example, an electric motor, an electromagnet or a similar device.
  • dirt can be separated and collected from the air flow according to the cyclone principle, and the filter element can further clean the air flow.
  • the guide element can shape or align the air flow entering the dirt separator in such a way that a separation performance of the cyclone-based part of the dirt separator is improved.
  • Coarse dirt particles in particular can be better removed from the air flow by means of the cyclone-based part, so that the filter element can better retain fine dirt particles without clogging quickly.
  • the two parts can work together in an improved way, so that an overall improved filter performance can be achieved.
  • the acceleration of the air flow can be the effect of a narrowing of the inlet, with a cross-section through which the flow passes being locally reduced in the manner of a nozzle.
  • the resulting higher speed of the air flow leads to a higher centrifugal force and thus to better separation of dirt. This also reduces the risk of long hair or threads wrapping around the filter element.
  • the vane is moveable to vary the free area depending on the air flow passing through the inlet.
  • the guide element can be moved by the air flow and its position can depend on a flow rate or a volumetric flow of the air flow.
  • the volume flow passing through the inlet can be reduced only slightly as the load on the dirt separator increases.
  • a vacuum cleaner with the dirt separator can also be used better if there is already a considerable load of dirt.
  • an increased portion of the vessel can be used to hold dirt without impairing the filter performance of the dirt separator.
  • a user may have to empty the vessel less frequently, so that a suction process does not have to be interrupted by emptying as often. Dirt exposure of a household by emptying the dirt separator can be reduced.
  • the guide element is further preferably designed in such a way that it closes the vessel towards the inlet when no air flow passes through the dirt separator.
  • the guiding element can work in the manner of an air damper and close the inlet when the vacuum cleaner is not in operation.
  • dirt can be prevented in an improved manner from escaping into an area surrounding the dirt separator or the vacuum cleaner.
  • the guide element can be designed in the manner of a non-return flap, so that it closes the inlet when it is loaded from the direction of the vessel, for example by an air flow or by an object.
  • the dirt separator can be used on both a corded and a cordless vacuum cleaner.
  • the vacuum cleaner can be designed, for example, as a wheeled or portable device.
  • the dirt separator can be used advantageously on a portable and wireless multi-function vacuum cleaner (multi-use handstick, MUH).
  • the filter element preferably has a porous filter mat, which is set up to allow air to flow through it in a radial direction with respect to the longitudinal axis and thereby retain dirt.
  • the filter element can include a flow-through filter that can hold back finer dirt particles in particular.
  • a sieve filter is arranged radially in front of the filter element in order to keep coarser dirt particles away.
  • the filter element preferably extends along the longitudinal axis and more preferably at least to the top level of the inlet.
  • the filter element thus completely covers an inlet opening of the vessel, to which the inlet leads, in the vertical direction.
  • an axial end of the filter element in the vertical direction can also be in the area of the opening. Dirt separated from the orbiting air may collect at a lower axial end of the vessel. A lower axial end of the filter element may overlie a lower axial end of the vessel so that debris can collect in the overhanging axial portion of the vessel. Air entering radially can be discharged at an upper axial end of the filter element and guided in the direction of a fan.
  • the guide element is further preferably shaped in such a way that the air flow enters the region between the filter element and the vessel wall in a circumferential direction radially outside of the filter element.
  • An imaginary extension of the flow past the guide element preferably does not hit the filter element directly.
  • a delimitation of the inlet opposite the free end of the guide element preferably runs in a direction which is tangential to a longitudinal axis of the cylindrical vessel.
  • the boundary preferably merges tangentially into the vessel wall, which lies on a circumference around the longitudinal axis.
  • the air flow can flow unhindered and in a straight line into the area between the filter element and the vessel wall from a nozzle formed by the boundary and the guide element, so that the flow speed can be high there.
  • a circular flow of the air around a longitudinal axis of the cylindrical vessel can thus be induced in an improved manner. Centrifugal forces acting on the air flow can be used in an improved way to separate the dirt contained. Furthermore, a direct air flow to the filter element is reduced, so that the entire filter surface can be available during operation.
  • a clear width of the inlet released by the guide element is not greater than a radial distance between the filter element and the vessel wall.
  • the filter element can be essentially cylindrical in shape and is preferably accommodated coaxially in the vessel. Air is admitted into the filter element in the radial direction and discharged in the axial direction. The radial distance between an outer circumference of the filter element and the vessel wall of the cylindrical vessel is preferably greater than the clear width released by the guide element.
  • the vane may reside in a portion of the inlet that has a substantially rectangular internal cross-section.
  • the guide element can have a kind of hinge with which it is attached to one of the four sides of the rectangle at the inlet.
  • the clear width can then be measured between a remote edge of the guide element and a corresponding boundary of the inlet. This condition can ensure that the narrowing of the cross section of the inlet caused by the guide element takes place as close as possible to the transition of the inlet into the cylindrical vessel in order to direct the incoming air flow in an aerodynamically favorable manner.
  • the speed of the incoming air flow can be high and the free cross section small due to the reduction in cross section caused by the guide element.
  • the guide element is curved along the air flow.
  • the bend allows the cross-sectional reduction of the inlet required to increase the speed to be effected without creating unnecessary vortices in the air flow, which could reduce a flow speed or promote dumping of dirt at an undesired point.
  • a two-dimensional surface of the guide element, along which the air flow flows, is preferably curved in only one direction.
  • the bend can, in particular, run essentially in the shape of a parabola in order to interact optimally with the air flow.
  • the deflection of the vane is predetermined and the vane is substantially rigid executed. It is preferred that the guide element can be produced from a relatively thin, plate-shaped material.
  • the guide element can be attached in such a way that the inlet is released as a function of the air flow and against the force of a restoring element.
  • the air flowing through the inlet can control the extent to which the remaining cross section through the guiding element is reduced.
  • the constriction can be stronger the slower the airflow.
  • the guide element is made of a rigid material and is movably attached in the inlet, for example by means of a hinge.
  • the guide element itself is elastically deformable and is thus designed to be integrated with the restoring element.
  • the guide element can serve as a restoring element in that it relaxes when the air flow decreases, reduces its bending and thereby further closes the inlet. If the air flow decreases to zero, the deflection of the guide element can also be close to zero.
  • a free cross-section on the guide element is at most approx. 40%, more preferably at most approx. 30% of the free cross-section upstream of the guide element.
  • the determined free area may relate to operation of the vacuum cleaner under predetermined conditions upstream of the inlet.
  • a predetermined accessory such as a suction hose or an upholstery nozzle can be used to determine which leads in a predetermined manner from an object to be cleaned to the dirt separator.
  • a predetermined suction effect can be required from a downstream blower.
  • the free cross-section can be viewed as a statistical mean value in an expected operation of the vacuum cleaner.
  • the guide element can be set up to release the inlet in response to an object being transported in the air flow. This can prevent the object from wedging or blocking the inlet in the area of the guide element.
  • the object can be the guiding element push open in the air stream and enter the cylindrical vessel where it can be retained along with separated dirt.
  • the debris separator may further include a filler on a downstream side of the baffle to reduce a volume between the baffle and a boundary of the inlet.
  • the filling element can lie on one side of the guide element on which it is clamped or mounted.
  • the filling element can reduce the formation of vortices in the area of a free end of the guide element.
  • the air flow entering the vessel can be laminar to a greater extent, so that a higher mean entry velocity can be achieved.
  • the air flow can be better directed into the area between the filter element and the vessel wall.
  • the filling element can act as a stop for a movement of the guide element. Alternatively, a stop can also be provided which acts on the guide element at a point or along a narrow area and does not appreciably act as a filling element.
  • the guide element can be set up to close the inlet when the speed of the air flow falls below a predetermined value. In particular, this value can be approximately zero. In the position closing the inlet, the guide element can be completely relaxed or have a certain residual tension with which it is pressed against an inner wall of the inlet, so that it seals better at this point.
  • a portion of the vessel between the inlet and an axial end of the vessel is adapted to receive charge separated from the air stream.
  • the cylindrical vessel can also serve as a dirt container.
  • the other axial end of the vessel can also be closed. At one of the ends there can be a passage for the outlet of air which has passed through the filter element in the radial direction. In this way, the filter element can essentially be installed downstream of the cyclone-based separator.
  • the inlet and a dirt collection area are located on opposite axial sides of the cylindrical vessel.
  • a vacuum cleaner includes a dirt separator as described herein. Advantages or features of embodiments or variants described or shown herein may be transferred to each other.
  • FIG 1 shows an exemplary vacuum cleaner 100, which is designed here as a cordless, portable, hand-held device.
  • the vacuum cleaner 100 includes a blower 105, which includes a motor that can be operated by means of electrical energy from an energy store 110.
  • the vacuum cleaner 100 comprises a suction connection 115, which can be connected to an accessory such as a suction pipe, a suction hose or a suction nozzle, and a dirt separator 120.
  • the blower 105 is designed to cause an air flow through the suction connection 115 into the Dirt separator 120 occurs, freed from dirt there and then released through an outlet 125 into an environment.
  • FIG 2 shows a dirt separator 120 in a first embodiment.
  • a cylindrical vessel 210 which is connected to an inlet 215 extends with respect to a longitudinal axis 205 .
  • Inlet 215 may be fluidly connected to suction port 115 be and is in the present embodiment in one piece with this. While an internal cross section of the suction port 115 is preferably oval or round, the inlet 215 preferably has a substantially rectangular cross section. The corners of the rectangle are preferably rounded.
  • a filter element 220 is accommodated in the interior of the vessel 210 and is preferably likewise cylindrical with respect to the longitudinal axis 205 .
  • the filter element 220 comprises a porous filter mat 225, which is designed to allow air to flow through it and thereby retain dirt carried along in the air.
  • the filter mat 225 is folded in a star shape to increase an effective surface, so that its outer outline in the top view shown in FIG figure 2 is circular.
  • the vessel 210 includes a radial vessel wall 230 which extends along the longitudinal axis 205 substantially in the form of a hollow cylinder.
  • a region 235 located radially between the vessel wall 230 and the filter element 220 preferably also has a hollow-cylindrical shape.
  • the vessel wall 230 has an opening leading to the inlet 215 which is preferably at an upper axial end of the vessel 210 .
  • an air flow 240 can pass through the dirt separator 120 .
  • the air flows through the suction connection 115 into the inlet 215 and from there through the radial opening in the vessel wall 230 into the area 235 between the vessel wall 230 and the filter element 220.
  • the air flow 240 is directed in the direction of a circle around the longitudinal axis 205 in the Vessel 210 is introduced so that it is forced into a circular path in region 235. Dirt contained in the air flow 240 is driven radially outwards in the direction of the vessel wall 230 by centrifugal forces acting on the circular path.
  • the air flow 240 can be carried out axially out of the dirt separator 120 in particular at an upper end in order to flow outside of the dirt separator 120 to the blower 105 (cf. figure 1 ).
  • a guide element 245 in the inlet 215 which is set up to accelerate the air flow 240 in an improved manner and to introduce it into the vessel 210 .
  • the guide element 245 is preferably set up to locally reduce a free or effective cross section of the inlet 215 in the manner of a nozzle, so that a flow speed of the air flow 240 is increased at this point.
  • guide element 245 is preferably set up to direct airflow 240 in a circumferential direction about longitudinal axis 205 when it enters vessel 210, specifically as far radially outward as possible, but if possible without airflow 240 at an acute angle onto vessel wall 230 to direct.
  • a tangential guidance of the airflow 240 to the vessel wall 230 curved about the longitudinal axis 205 is preferred.
  • the airflow 240 should also not be conducted directly to the filter element 220 when it enters the vessel 210, but should be conducted on the largest possible circular path in the area 235.
  • a slight kink of approximately 5-10° is provided at the point marked a at the transition between the inlet 215 and the vessel 210 .
  • the kink is preferably a wall opposite the free end of the vane 245 when it is in an operative position and the air flow 240 flows between the vane 245 and the wall.
  • the wall may be part of the inlet 215 and/or the vessel 210.
  • the baffle 245 in the inlet 215 is preferably flat in that its length and/or width exceeds its thickness by an order of magnitude or more.
  • the guide element 245 preferably has a flat surface and/or a constant thickness.
  • the guide element 245 is preferably curved in the flow direction of the air flow 240 so that the free cross-section in the inlet 215 is reduced successively along the flow direction of the air flow 240 in a manner favorable to flow.
  • the guide element 245 can have a recess into which a support element 250 which is attached to the housing 210 engages in a form-fitting manner.
  • the support element 250 can also be formed or attached to the inlet 215 .
  • a section of the flat guide element 245 can be pinched between the inlet 215 and the vessel 210.
  • a connection between the inlet 215 and the vessel 210 can be established, for example, by means of a screw which can be screwed into the support element 250 through a recess at the inlet 215 .
  • the guide element 245 is more preferably movably arranged in the inlet 215 so that it can bring about reductions in the free cross section in the inlet 215 of different magnitudes depending on a flow speed of the air flow 240 .
  • the vane 245 is made of a resilient material so that it can be flexed by the airflow 240 .
  • a relaxed shape of vane 245 may be substantially planar. The stronger the air flow 240 acts on the guide element 245, the more it can bend and the more open a free cross section of the inlet 215 can be.
  • the guide element 245 can be clamped on one side, in which case a clear width can be determined between the end opposite the clamp and a boundary of the inlet 215, which in figure 2 is denoted by a.
  • a clear width can be determined between the end opposite the clamp and a boundary of the inlet 215, which in figure 2 is denoted by a.
  • the guide element 245 is preferably fastened in the inlet 215 in such a way that the clear width a lies on a side of the inlet 215 which lies on a radial outside of the area 235 with respect to the air flow 240 .
  • the air flow 240 can be guided in a straight line between the loose end of the guide element 245 and the entry into the region 235 .
  • the vessel wall 230 has an opening or a recess or is as in FIG figure 2 shown provided with a socket which merges into the cylindrical part of the vessel wall 230 in the tangential direction.
  • a radial width b of the region 235 is measured between a radially outer boundary of the filter element 220 and the inner boundary of the vessel wall 230. It is preferred that along the flow 240 between the free end of the guide element 245 and the entry into the cylindrical vessel 210 as short as possible way lies. At the same time, it is preferred that the guide element 245 cannot be deflected so far by the air flow 240 that it protrudes into the cylindrical part of the vessel 210 . These requirements can be met, for example, by choosing the clear width a to be less than or equal to the radial width b. In particular, a can be up to about 10% smaller than b. In order to determine the clear width a, flow conditions that exist when the vacuum cleaner 100 is expected to be operated can be used as a basis.
  • FIG 3 shows a dirt separator 120 in a second embodiment.
  • the dirt separator 120 shown differs from that in figure 2 illustrated embodiment essentially by the design of the guide element 245, which is rigid here and can be rotated about an axis of rotation 305 in the inlet 215 to gradually close or release the inlet 215.
  • the rigid guide element 245 is of essentially planar design, but it can also be similar to the embodiment of FIG figure 2 be bent.
  • An elastic element 310 which can comprise a leaf spring or a spiral spring, for example, is set up to exert a force on the guide element 245 in order to urge it into a closed position against the force of the air flow 240.
  • the cross-section in the area of the inlet 215 can be reduced by a ramp 315, which can be attached in the inlet 215, in the suction connection 115 or, as shown, in a transition area between the two elements.
  • Ramp 315 preferably has a smooth surface facing airflow 240 and may be one- or two-dimensionally curved. If possible, the ramp 315 connects to the guide element 245 in such a way that the air flow 240 is kept away from a region of the axis of rotation 305 . Contamination of the movable mechanism of the guide element 245 can be reduced as a result.
  • the ramp 315 can be arranged in an area where the air flow 240 is guided through a kink. This kink may exist between the suction port 115 and the inlet 215 as shown.
  • a filling element 320 may be provided in the inlet 215 downstream of the guide element 245 in order to fill a volume which lies between the opened guide element 245 and the side of the inlet 215 to which the guide element 245 is movably attached.
  • the filling element 320 can be shaped in such a way that it fills the gap between the guide element 245 and a wall of the inlet 215 when the vane 245 is fully open.
  • the filling element 320 preferably extends over the entire height of the inlet 215.
  • the filling element 320 is essentially ramp-shaped or wedge-shaped.
  • the filling element 320 preferably does not protrude into the region 235 in the vessel 210 and can be delimited along the lateral surface of a cylinder which determines the shape of the vessel 210.
  • the filling element 320 can be curved in a direction on a side lying in the direction of the vessel 210 in order to continue a curvature of the vessel wall 230 in the region 235 .
  • figure 4 shows a dirt separator 120 in a further embodiment, which is particularly related to that of figure 2 leans against
  • the air flow 240 has dried up and the guide element 245 is moved by the acting elastic force in such a way that it essentially closes the inlet 215 .
  • the clear width a is approximately zero.
  • a clamped section can extend in a different direction than a section lying inside the inlet 215, even without an air flow 240.
  • a remaining elastic force of the guide element 245 can be used to press the free end against the wall of the inlet 215 and thus seal the inlet 215 better.
  • a force with which the guide element 245 is pressed against the wall of the section can be predetermined by appropriately selecting an angle between the two sections.
  • the embodiment of figure 3 may be similar after air flow 240 has ceased and inlet 215 may be closed by rigid baffle 245 in a similar manner as in FIG figure 4 is shown.
  • the elastic element 310 can be set up to press the guide element 245 against the wall of the inlet 215 with a predetermined remaining elastic force.
  • FIG 5 shows a side view of a dirt separator 120 for a vacuum cleaner 100.
  • the embodiment shown corresponds essentially to that of FIG figure 2 .
  • the View shows a radial perspective such that the longitudinal axis 205 is vertical.
  • the vessel 210 is closed on a lower side and open on an upper side.
  • the inlet 215 is not shown, but a transition from the vessel 210 to the inlet 215 can be seen.
  • the guide element 245 is attached to the vessel 210 by being pushed onto the support elements 250 .
  • the support elements 250 are arranged asymmetrically on the vessel 210 with respect to the recess leading to the inlet 210, so that incorrect orientation of the guide element 245 during assembly is immediately noticeable and incorrect assembly is ruled out as far as possible.
  • Radial struts can be attached to the support elements 250, which can improve load-bearing capacity.
  • Recesses of the vane 245 may be shaped to receive a portion of a strut. The struts are oriented differently on the support elements 250, so that further protection against incorrect assembly can be implemented.
  • the guide element 245 is made of a flexible, planar material, which in particular can comprise an elastomer such as rubber.
  • a first section 505 is located on the mounted dirt filter 120 in the inlet 215, a second section 510 outside.
  • the first section 505 is shaped in such a way that it can close the inlet 215 in a substantially airtight manner.
  • the guide element 245 lies essentially relaxed in the inlet 215 and can be pressed against a boundary of the inlet 215 by a slight elastic force that can result from a remaining deflection of the guide element 245 .
  • the guide element 245 can be deformed by the air flow 240 so that it is increasingly bent.
  • the free, in figure 5 The right-hand end of the guide element 245, which is opposite the second section 510 on the first section 505, can be deflected in the direction of the vessel 215 or the longitudinal axis 505.
  • the guide element 245 is preferably frameless and has the same thickness in an edge area as in a central area of the first section 505 . As a result, the guide element 245 can rest better against a wall of the inlet 205 and cling to it.
  • the second section 510 carries the recesses for the support elements 250 and can be clamped between the vessel 210 and the inlet 215 .
  • An elasticity of the guide element 245 can contribute to the fact that the transition between the vessel 210 and the inlet 215 can be closed in an airtight manner.
  • a hinge 515 can be formed between the first section 505 and the second section 510 in order to facilitate bending of the first section 505 in relation to the clamped second section 510 .
  • the hinge 515 can in particular be designed as a folding or film hinge, in that the elastic guide element 245 has a reduced thickness along a straight border between the sections 505 and 510 .
  • the hinge 515 can be adjusted in terms of its own clamping force or in terms of the force of a separate restoring element 305 so that it is not actuated or not appreciably actuated during normal operation of the vacuum cleaner 100 .
  • a free cross section of the inlet 210 can essentially depend on the air flow 240 and the clamping force of the guide element 240 .
  • hinge 515 can further open guide member 245 to admit the object into vessel 210 .
  • the film hinge can have a predetermined width of, for example, approximately 1.5 mm.
  • an indentation can be made in the material of the guide element 245 on one or both sides.
  • the depression is preferably within the inlet 210 and as close as possible to a point at which the guide element 245 is clamped to the vessel 210 .
  • the thickness of the guide element is approximately 1 mm outside the depression and approximately 0.7 mm in the area of a one-sided depression, which is preferably introduced on a downstream side.
  • a height of the inlet 215 is approximately 58 mm here, for example.
  • a one-dimensional curvature of the guide element 245 in the horizontal direction is assumed in order to accelerate and direct the airflow 240 passing through the inlet 215, a curvature in a direction other than that illustrated or a two-dimensional curvature may also be possible.
  • the guide element 245 can be formable from an L-profile.
  • figure 6 shows a longitudinal section through a dirt separator 120 in a further embodiment.
  • the guide element 245 is partially open and lets the air flow 240 close to the vessel wall 230 through a cross section with a clear width of a. It can be seen that the clear width a is smaller than the radial distance b between the vessel wall 230 and the filter element 220 .
  • the filter element 220 covers the entire height of the free cross section in the vertical direction, along the longitudinal axis 205 .
  • the filter element 220 does not extend downwards to the lower axial end of the vessel 210, but ends at a predetermined distance above it, so that a dirt container 605 is formed axially between the lower end of the filter element 220 and a bottom of the vessel 210, in which from the Air flow 240 precipitated dirt can be collected.
  • the filter element 220 comprises a filter mat 225 folded in a star shape, through which air of the air stream 240 can flow in the radial direction.
  • the filter mat 225 is designed to hold back fine dirt particles in particular.
  • the filter element 220 is closed at a lower end, for example by means of a cover or another deep-bed filter.
  • a fine screen 610 can be provided radially on the outside, which can consist of a plastic fabric, for example.
  • the fine screen 610 can be essentially cylindrical in shape and is more preferably coaxial to the longitudinal axis 205.
  • the vessel 210 can be connected to a flange 615 leading to the blower 105.
  • the filter element 220 can be attached to the flange 615 so that it can be removed from the vessel 210 together with the flange 615 .
  • the flange 615 can, for example, be inserted into the vessel 210 or held on the vessel 210 by means of a screw or bayonet lock.
  • the filter element 220 preferably extends in the vertical direction over the entire height of the recess of the vessel 210 leading to the inlet 215.
  • a lower axial end of the filter element 220 is preferably a predetermined distance above the closed lower one axial end of the vessel 210 so that the intermediate portion of the vessel 210 can be used to receive dirt separated from the air stream 240. After removing the flange 615 from the vessel 210, the filter element 220 can be separated from the flange 615 for cleaning.
  • FIG 7 shows a longitudinal section through a vacuum cleaner 100 with a dirt separator 120 in a further embodiment.
  • airflow 240 may enter through suction port 115 and continue through inlet 215 into vessel 120 .
  • the guide element 245 is attached in the area of the inlet 215 in order to accelerate and direct the air flow 140 .
  • the air flow 240 then enters the region 235 between the vessel wall 230 and the filter element 220 in a direction that is as tangential as possible with respect to the longitudinal axis 205 and is forced onto a circular or spiral path which runs around the longitudinal axis 205 . Dirt carried along on the housing wall 230 can be released from the air and fall down into the dirt container 605 which is formed between the housing wall 230 and the filter element 220 .
  • Air can flow radially into the filter element 220 from the circular path around the longitudinal axis 205 and thereby pass through the fine sieve 610 and the filter mat 225 , which can hold back further dirt particles from the air flow 240 . From a radial inner area of the filter element 220 the air flow can flow at an axially upper end through the flange 615 into the air duct 620 . After passing through fan 105, airflow 240 may eventually be released from outlet 125 to an environment.
  • figure 8 shows courses of volume flow drops in different dirt separators 120.
  • the representation can be based on a standardized measurement, for example according to DIN EN 60312-1 November 2017.
  • the mass of a load of dirt on the dirt separator 120 is shown in the horizontal direction and a volume flow of the air flow 240 is shown in the vertical direction narrowing is accelerated.
  • a second history 810 relates to the in figure 3 illustrated embodiment, and a third course 815 on the in figure 2 illustrated embodiment of a dirt separator 120.

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Abstract

Ein Schmutzabscheider für einen Staubsauger umfasst ein zylindrisches Gefäß mit einer Längsachse und einer radialen Gefäßwand; ein Filterelement, das mit umlaufendem Abstand zur Gefäßwand im Gefäß angebracht ist; einen Einlass zur Einleitung eines Luftstroms in einen radial zwischen dem Filterelement und der Gefäßwand liegenden Bereich; und ein im Einlass angebrachtes Leitelement, um den Luftstrom radial nach außen zur Gefäßwand zu richten und eine Geschwindigkeit des Luftstroms zu erhöhen; wobei das Leitelement derart beweglich angeordnet ist, dass die Erhöhung variabel in Abhängigkeit eines durch den Einlass tretenden Luftstroms ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Schmutzabscheider für einen Staubsauger. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Schmutzabscheider, der nach dem Prinzip eines Zyklons arbeitet.
  • Ein Staubsauger ist zur Benutzung in einem Haushalt eingerichtet. Der Sauger umfasst üblicherweise einen Saugmund, einen Schmutzabscheider und ein Gebläse. Der Saugmund kann mittels eines Rohrs und/oder eines flexiblen Saugschlauchs mit einer Einheit verbunden sein, die den Schmutzabscheider und das Gebläse aufnimmt. In einer kabellosen Variante ist ein Energiespeicher zusammen mit dem Gebläse und dem Schmutzabscheider in einem tragbaren Gerät aufgenommen; der Saugmund kann mittels eines Rohrs oder direkt angebunden werden.
  • Der Schmutzabscheider ist dazu eingerichtet, aus einem Luftstrom, der durch das Gebläse vom Saugmund eingesogen wird, Schmutzpartikel herauszufiltern und zu sammeln. Viele Staubsauger arbeiten mit Filterbeuteln, in welche die eingesaugte und mit Schmutz belastete Luft geleitet wird. Die Luft durchdringt das Material des Filterbeutels und der Schmutz bleibt im Beutel zurück. Eine andere bekannte Ausführungsform umfasst einen Zyklonfilter, in dem die schmutzbelastete Luft auf eine Kreisbahn geleitet wird. Schmutzpartikel in der Luft werden durch Fliehkraft radial nach außen befördert, wo eine Strömungsgeschwindigkeit der Luft aufgrund ihrer Reibung an einer Gefäßwand geringer ist, sodass der Schmutz nach unten absinkt, wo er gesammelt werden kann.
  • Schmutzabscheider, die mit porösen Filterelementen arbeiten, setzen mit steigender Beladung mit Schmutzpartikeln zu, sodass die Filterleistung abnimmt. Bei Zyklon-basierten Schmutzabscheidern ist dieses Problem üblicherweise weniger stark ausgeprägt, jedoch sind sie bei feinen Schmutzpartikeln meist weniger effizient.
  • Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe einer verbesserten Technik zur Schmutzabscheidung für einen Staubsauger, die eine gute Filterleistung über einen großen Beladungsbereich ermöglicht. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels der Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
  • Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Schmutzabscheider für einen Staubsauger ein zylindrisches Gefäß mit einer Längsachse und einer radialen Gefäßwand; ein Filterelement, das mit umlaufendem Abstand zur Gefäßwand im Gefäß angebracht ist; einen Einlass zur Einleitung eines Luftstroms in einen radial zwischen dem Filterelement und der Gefäßwand liegenden Bereich; und ein im Einlass angebrachtes Leitelement, um den Luftstrom radial nach außen zur Gefäßwand zu richten und eine Geschwindigkeit des Luftstroms zu erhöhen. Dabei ist das Leitelement derart beweglich angeordnet, dass die Erhöhung variabel in Abhängigkeit eines durch den Einlass tretenden Luftstroms ist.
  • Das Gefäß kann auch leicht konisch sein, sodass es im Wesentlichen die Form eines Kegelstumpfs hat. Der Konus weist im Betrieb bevorzugt in Richtung der Schwerkraft. Das Filterelement ist bevorzugt koaxial im Gefäß aufgenommen und kann auch als Durchströmfilter bezeichnet werden. Es umfasst üblicherweise einen Vliesfilter, einen Papierfilter und/oder einen Gewebefilter. Das bewegliche Leitelement wird bevorzugt nur durch den durch den Einlass tretenden Luftstrom gesteuert und erfordert zu seiner Verstellung keine andere Zufuhr von Energie. Die Steuerung des Leitelements ist dadurch bevorzugt passiv anstelle einer aktiven Ausführungsform, die beispielsweise einen Elektromotor, einen Elektromagneten oder eine ähnliche Einrichtung erfordert.
  • Im Gefäß kann Schmutz nach dem Zyklon-Prinzip aus dem Luftstrom abgeschieden und gesammelt werden und das Filterelement kann eine weitere Reinigung des Luftstroms bewirken. Das Leitelement kann den in den Schmutzabscheider tretenden Luftstrom so formen oder ausrichten, dass eine Abscheideleistung des zyklonbasierten Teils des Schmutzabscheiders verbessert ist. Insbesondere gröbere Schmutzpartikel können mittels des zyklonbasierten Teils verbessert aus dem Luftstrom entfernt werden, sodass das Filterelement verbessert feine Schmutzpartikel zurückhalten kann, ohne rasch zuzusetzen. Die beiden Teile können verbessert zusammenwirken, sodass insgesamt eine verbesserte Filterleistung erzielt werden kann.
  • Die Beschleunigung des Luftstroms kann Wirkung einer Verengung des Einlasses sein, wobei ein durchströmter Querschnitt nach Art einer Düse lokal verringert ist. Die dadurch entstehende höhere Geschwindigkeit des Luftstroms führt zu einer höheren Zentrifugalkraft und damit auch zu einer besseren Abscheidung von Schmutz. Außerdem kann so ein Umwickeln des Filterelements mit langen Haaren oder Fäden reduziert werden. Das Leitelement ist beweglich, um den freien Querschnitt in Abhängigkeit des durch den Einlass tretenden Luftstroms zu variieren. Insbesondere kann das Leitelement durch den Luftstrom bewegt werden und seine Stellung kann von einer Strömungsgeschwindigkeit oder einem Volumenstrom des Luftstroms abhängig sein.
  • Der durch den Einlass tretende Volumenstrom kann bei steigender Beladung des Schmutzabscheiders nur wenig verringert sein. Ein Staubsauger mit dem Schmutzabscheider kann auch dann verbessert nutzbar sein, wenn bereits eine erhebliche Beladung mit Schmutz besteht. In einer Ausführungsform kann ein vergrößerter Anteil des Gefäßes zur Aufnahme von Schmutz genutzt werden, ohne dadurch die Filterleistung des Schmutzabscheiders zu beeinträchtigen. Ein Benutzer kann das Gefäß weniger häufig leeren müssen, sodass ein Saugvorgang seltener durch ein Ausleeren unterbrochen werden muss. Eine Schmutzbelastung eines Haushalts durch Ausleeren des Schmutzabscheiders kann verringert sein.
  • Das Leitelement ist weiter bevorzugt derart ausgeführt, dass es das Gefäß zum Einlass hin verschließt, wenn kein Luftstrom durch den Schmutzabscheider tritt. Anders ausgedrückt kann das Leitelement nach Art einer Luftklappe arbeiten und den Einlass verschließen, wenn der Staubsauger nicht in Betrieb ist. Dadurch kann verbessert verhindert werden, dass Schmutz in eine Umgebung des Schmutzabscheiders bzw. des Staubsaugers entweicht. Das Leitelement kann nach Art einer Rückschlag-Klappe ausgeführt sein, sodass es bei Belastung aus Richtung des Gefäßes, etwa durch einen Luftstrom oder durch ein Objekt, den Einlass verschließt. Der Schmutzabscheider kann sowohl an einem kabelgebundenen als auch an einem schnurlosen Staubsauger eingesetzt werden. Der Staubsauger kann beispielsweise als fahrbares oder tragbares Gerät ausgeführt sein. Insbesondere kann der Schmutzabscheider vorteilhaft an einem tragbaren und kabellosen Multifunktions-Sauger (multi-use handstick, MUH) eingesetzt werden.
  • Das Filterelement weist bevorzugt eine poröse Filtermatte auf, die dazu eingerichtet ist, in radialer Richtung bezüglich der Längsachse von Luft durchströmt zu werden und dabei Schmutz zurückzuhalten. Das Filterelement kann einen Durchströmfilter umfassen, der insbesondere feinere Schmutzpartikel zurückhalten kann. In einer Ausführungsform ist dem Filterelement radial ein Siebfilter vorgelagert, um gröbere Schmutzpartikel fernzuhalten.
  • Das Filterelement erstreckt sich bevorzugt entlang der Längsachse und weiter bevorzugt wenigstens bis zur oberen Höhe des Einlasses. Damit überdeckt das Filterelement eine Eintrittsöffnung des Gefäßes, zu welcher der Einlass führt, in vertikaler Richtung vollständig. In einer weiteren Ausführungsform kann ein axiales Ende des Filterelements in vertikaler Richtung auch im Bereich der Öffnung liegen. Schmutz, der aus dem auf Kreisbahn zirkulierenden Luft abgeschieden wird, kann sich an einem unteren axialen Ende des Gefäßes sammeln. Ein unteres axiales Ende des Filterelements kann über einem unteren axialen Ende des Gefäßes liegen, sodass sich Schmutz verbessert in dem überstehenden axialen Abschnitt des Gefäßes sammeln kann. Radial eintretende Luft kann an einem oberen axialen Ende des Filterelements ausgeleitet und in Richtung eines Gebläses geführt werden.
  • Das Leitelement ist weiter bevorzugt derart geformt, dass der Luftstrom in einer Umfangsrichtung radial außerhalb des Filterelements in den Bereich zwischen dem Filterelement und der Gefäßwand eintritt. Eine gedankliche Verlängerung der Strömung am Leitelement vorbei trifft dabei bevorzugt nicht direkt das Filterelement.
  • Eine dem freien Ende des Leitelements gegenüberliegende Begrenzung des Einlasses verläuft bevorzugt in einer Richtung, die tangential zu einer Längsachse des zylindrischen Gefäßes liegt. Dabei geht die Begrenzung bevorzugt tangential in die Gefäßwand über, die auf einem Umfang um die Längsachse liegt. Der Luftstrom kann von einer durch die Begrenzung und das Leitelement gebildeten Düse ungehindert und in gerader Linie in den Bereich zwischen dem Filterelement und der Gefäßwand einströmen, sodass die Strömungsgeschwindigkeit dort groß sein kann.
  • So kann verbessert eine zirkuläre Strömung der Luft um eine Längsachse des zylindrischen Gefäßes induziert werden. Fliehkräfte, die auf den Luftstrom wirken, können verbessert zur Abscheidung von enthaltenem Schmutz genutzt werden. Weiter wird ein direkter Luftstrom auf das Filterelement reduziert, sodass im Betreib die gesamte Filterfläche zur Verfügung stehen kann.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, dass eine durch das Leitelement freigegebene lichte Weite des Einlasses nicht größer als ein radialer Abstand zwischen dem Filterelement und der Gefäßwand ist. Das Filterelement kann im Wesentlichen zylindrisch geformt sein und ist bevorzugt koaxial im Gefäß aufgenommen. Ein Einlass von Luft in das Filterelement erfolgt in radialer, ein Auslass in axialer Richtung. Der radiale Abstand zwischen einem äußeren Umfang des Filterelements und der Gefäßwand des zylindrischen Gefäßes ist bevorzugt größer als die durch das Leitelement freigegebene lichte Weite.
  • Das Leitelement kann in einem Abschnitt des Einlasses liegen, der einen im Wesentlichen rechteckigen inneren Querschnitt aufweist. Dabei kann das Leitelement über eine Art Scharnier verfügen, mit dem es an einer der vier Seiten des Rechtecks am Einlass angeschlagen ist. Die lichte Weite kann sich dann zwischen einer entfernten Kante des Leitelements und einer korrespondierenden Begrenzung des Einlasses messen lassen. Durch diese Bedingung kann sichergestellt sein, dass die durch das Leitelement bewirkte Verengung des Querschnitts des Einlasses möglichst nahe am Übergang des Einlasses in das zylinderförmige Gefäß erfolgt, um den eintretenden Luftstrom aerodynamisch günstig zu richten. Die Geschwindigkeit des eintretenden Luftstroms kann durch die durch das Leitelement bewirkte Verringerung des Querschnitts groß und der freie Querschnitt klein sein.
  • Es ist weiterhin bevorzugt, dass das Leitelement entlang des Luftstroms gebogen ist. Durch die Biegung kann die zur Geschwindigkeitserhöhung erforderliche Querschnittsverringerung des Einlasses bewirkt werden, ohne unnötige Wirbel im Luftstrom zu erzeugen, die eine Fließgeschwindigkeit reduzieren oder ein Abladen von Schmutz an einer unerwünschten Stelle begünstigen könnten. Eine zweidimensionale Oberfläche des Leitelements, an der die Luftströmung entlangfließt, ist bevorzugt in nur einer Richtung gebogen. Die Biegung kann insbesondere im Wesentlichen parabelförmig verlaufen, um optimal mit dem Luftstrom zusammenzuwirken. In einer Ausführungsform ist die Biegung des Leitelements vorbestimmt und das Leitelement ist im Wesentlichen starr ausgeführt. Es ist bevorzugt, dass das Leitelement aus einem relativ dünnen, plattenförmigen Material herstellbar ist.
  • Das Leitelement kann derart angebracht sein, dass der Einlass in Abhängigkeit des Luftstroms und entgegen der Kraft eines Rückstellelements freigegeben wird. Die durch den Einlass strömende Luft kann dabei steuern, wie stark der verbleibende Querschnitt durch das Leitelement verringert ist. Die Verengung kann umso stärker sein, je langsamer der Luftstrom ist.
  • In einer ersten Variante ist das Leitelement aus einem starren Material und beweglich beispielsweise mittels eines Scharniers im Einlass angebracht. In einer zweiten Variante ist das Leitelement selbst elastisch verformbar und auf diese Weise mit dem Rückstellelement integriert ausgeführt. Dabei kann das Leitelement gleichzeitig als Rückstellelement dienen, indem es sich bei abnehmendem Luftstrom entspannt, seine Biegung reduziert und dadurch den Einlass weiter verschließt. Nimmt der Luftstrom bis auf null ab, so kann auch die Biegung des Leitelements nahe null betragen.
  • Um die gewünschte starke Vergrößerung der Strömungsgeschwindigkeit beim Eintritt der schmutzbeladenen Luft in das zylindrische Gefäß zu realisieren, muss die Verringerung des Querschnitts des Einlasses ausreichend groß sein. Es ist bevorzugt, dass ein freier Querschnitt am Leitelement maximal ca. 40 %, weiter bevorzugt maximal ca. 30 % des freien Querschnitts stromaufwärts des Leitelements beträgt. Der bestimmte freie Querschnitt kann sich auf einen Betrieb des Staubsaugers unter vorbestimmten Bedingungen stromaufwärts des Einlasses beziehen. Beispielsweise kann zur Bestimmung ein vorbestimmtes Zubehör wie ein Saugschlauch oder eine Polsterdüse verwendet werden, welches in einer vorbestimmten Weise von einem zu reinigenden Gegenstand zum Schmutzabscheider führt. Von einem nachgeschalteten Gebläse kann eine vorbestimmte Saugwirkung erfordert werden. Der freie Querschnitt kann als statistischer Mittelwert in einem zu erwartenden Betrieb des Staubsaugers angesehen werden.
  • Das Leitelement kann dazu eingerichtet sein, den Einlass in Antwort auf ein im Luftstrom transportiertes Objekt freizugeben. So kann verhindert werden, dass das Objekt den Einlass im Bereich des Leitelements verkeilt oder verstopft. Das Objekt kann das Leitelement im Luftstrom aufdrücken und in das zylindrische Gefäß eintreten, wo es zusammen mit abgeschiedenem Schmutz zurückgehalten werden kann.
  • Der Schmutzabscheider kann ferner ein Füllelement auf einer stromabwärtigen Seite des Leitelements umfassen, um ein zwischen dem Leitelement und einer Begrenzung des Einlasses liegendes Volumen zu verringern. Das Füllelement kann auf einer Seite des Leitelements liegen, an dem es eingespannt oder gelagert ist. Durch das Füllelement kann eine Bildung von Wirbeln im Bereich eines freien Endes des Leitelements verringert sein. Der in das Gefäß eintretende Luftstrom kann zu einem größeren Anteil laminar strömen, sodass eine höhere mittlere Eintrittsgeschwindigkeit erzielt werden kann. Außerdem kann der Luftstrom verbessert in den zwischen dem Filterelement und der Gefäßwand liegenden Bereich ausgerichtet sein. Das Füllelement kann als Anschlag für eine Bewegung des Leitelements wirken. Alternativ kann auch ein Anschlag vorgesehen sein, der auf einen Punkt oder entlang eines schmalen Bereichs auf das Leitelement wirkt und nicht nennenswert als Füllelement wirkt.
  • Das Leitelement kann dazu eingerichtet sein, den Einlass zu verschließen, wenn eine Geschwindigkeit des Luftstroms einen vorbestimmten Wert unterschreitet. Dieser Wert kann insbesondere bei ca. null liegen. In der den Einlass verschließenden Stellung kann das Leitelement vollständig entspannt sein oder eine gewisse Restspannung aufweisen, mit der es an eine Innenwand des Einlasses angedrückt wird, sodass es an dieser Stelle verbessert abdichtet.
  • Es ist außerdem bevorzugt, dass ein Abschnitt des Gefäßes zwischen dem Einlass und einem axialen Ende des Gefäßes dazu eingerichtet ist, aus dem Luftstrom abgeschiedene Beladung aufzunehmen. So kann das zylinderförmige Gefäß gleichzeitig als Schmutzbehälter dienen. Das andere axiale Ende des Gefäßes kann ebenfalls verschlossen sein. An einem der Enden kann ein Durchtritt zum Auslass von Luft vorgesehen sein, die in radialer Richtung durch das Filterelement getreten ist. Das Filterelement kann auf diese Weise dem zyklonbasierten Abscheider im Wesentlichen nachgeschaltet sein. Es ist allgemein bevorzugt, dass der Einlass und ein Bereich zum Sammeln von Schmutz an einander entgegengesetzten axialen Seiten des zylindrischen Gefäßes angeordnet sind.
  • Nach noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Staubsauger einen hierin beschriebenen Schmutzabscheider. Vorteile oder Merkmale von hierin beschriebenen oder gezeigten Ausführungsformen oder Varianten können untereinander übertragen werden.
  • Die Erfindung wird nun unter Bezug auf die beiliegenden Figuren genauer beschrieben, in denen:
    • Figur 1
    einen Staubsauger mit einem Schmutzabscheider;
    Figur 2
    einen Schmutzabscheider in einer ersten Ausführungsform;
    Figur 3
    einen Schmutzabscheider in einer zweiten Ausführungsform;
    Figur 4
    einen weiteren Schmutzabscheider;
    Figur 5
    eine weitere Ansicht eines Schmutzabscheiders;
    Figur 6
    einen Längsschnitt durch einen Schmutzabscheider;
    Figur 7
    einen Längsschnitt durch einen Staubsauger mit einem Schmutzabscheider; und
    Figur 8
    Abfälle von Volumenströmen in verschiedenen Schmutzabscheidern
    darstellt.
  • Figur 1 zeigt einen beispielhaften Staubsauger 100, der hier als kabelloses, tragbares, handgeführtes Gerät ausgeführt ist. Andere Ausführungsformen sind jedoch ebenfalls möglich. Der Staubsauger 100 umfasst ein Gebläse 105, der einen Motor umfasst, der mittels elektrischer Energie aus einem Energiespeicher 110 betrieben werden kann. Außerdem umfasst der Staubsauger 100 einen Sauganschluss 115, der mit einem Zubehör wie einem Saugrohr, einem Saugschlauch oder einer Saugdüse verbunden werden kann, und einen Schmutzabscheider 120. Das Gebläse 105 ist dazu eingerichtet, einen Luftstrom zu bewirken, der durch den Sauganschluss 115 in den Schmutzabscheider 120 eintritt, dort von Schmutz befreit und anschließend durch einen Auslass 125 in eine Umgebung entlassen wird.
  • Figur 2 zeigt einen Schmutzabscheider 120 in einer ersten Ausführungsform. Bezüglich einer Längsachse 205 erstreckt sich ein zylindrisches Gefäß 210, das mit einem Einlass 215 verbunden ist. Der Einlass 215 kann fluid mit dem Sauganschluss 115 verbunden werden und ist in der vorliegenden Ausführungsform einstückig mit diesem ausgeführt. Während ein innerer Querschnitt des Sauganschlusses 115 bevorzugt oval oder rund ist, weist der Einlass 215 bevorzugt einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Dabei sind die Ecken des Rechtecks bevorzugt abgerundet gestaltet.
  • Im Inneren des Gefäßes 210 ist ein Filterelement 220 aufgenommen, das bevorzugt ebenfalls zylinderförmig bezüglich der Längsachse 205 ist. Das Filterelement 220 umfasst in der dargestellten Ausführungsform eine poröse Filtermatte 225, die dazu eingerichtet ist, von Luft durchströmt zu werden und dabei in der Luft mitgeführten Schmutz zurückzuhalten. Die Filtermatte 225 ist zur Vergrößerung einer wirksamen Oberfläche sternförmig gefaltet, sodass ihr äußerer Umriss in der dargestellten Draufsicht von Figur 2 kreisrund ist.
  • Das Gefäß 210 umfasst eine radiale Gefäßwand 230, die sich im Wesentlichen in der Form eines Hohlzylinders entlang der Längsachse 205 erstreckt. Ein radial zwischen der Gefäßwand 230 und dem Filterelement 220 liegender Bereich 235 hat bevorzugt ebenfalls eine hohlzylindrische Form. Die Gefäßwand 230 hat eine zum Einlass 215 führende Öffnung, die bevorzugt an einem oberen axialen Ende des Gefäßes 210 liegt.
  • Bewirkt durch das Gebläse 105 kann ein Luftstrom 240 durch den Schmutzabscheider 120 treten. Dabei strömt die Luft durch den Sauganschluss 115 in den Einlass 215 und von dort durch die radiale Öffnung in der Gefäßwand 230 in den Bereich 235 zwischen der Gefäßwand 230 und dem Filterelement 220. Der Luftstrom 240 wird in Richtung eines Kreisumfangs um die Längsachse 205 in das Gefäß 210 eingeleitet, sodass er auf eine kreisförmige Bahn im Bereich 235 gezwungen wird. Im Luftstrom 240 enthaltener Schmutz wird durch auf der Kreisbahn wirkende Fliehkräfte radial nach außen in Richtung der Gefäßwand 230 getrieben. Dort ist aufgrund der Luftreibung die Strömungsgeschwindigkeit der Luft verringert, sodass sich der Schmutz aus dem Luftstrom 240 lösen und aufgrund der Schwerkraft in axialer Richtung im Bereich 235 absinken kann. Die grob gereinigte Luft kann radial durch das Filterelement 220 treten und in axialer Richtung aus dem Filterelement 220 ausströmen. In der dargestellten Ausführungsform kann der Luftstrom 240 insbesondere an einem oberen Ende axial aus dem Schmutzabscheider 120 ausgeführt werden, um außerhalb des Schmutzabscheiders 120 zum Gebläse 105 zu strömen (vgl. Figur 1).
  • Um das Abscheiden von Schmutz aus dem Luftstrom 240 zu begünstigen wird vorgeschlagen, ein Leitelement 245 im Einlass 215 vorzusehen, das dazu eingerichtet ist, den Luftstrom 240 verbessert zu beschleunigen und in das Gefäß 210 einzuleiten. Insbesondere ist das Leitelement 245 bevorzugt dazu eingerichtet, einen freien oder wirksamen Querschnitt des Einlasses 215 nach Art einer Düse lokal zu verringern, sodass eine Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms 240 an dieser Stelle gesteigert ist. Ferner ist das Leitelement 245 bevorzugt dazu eingerichtet, den Luftstrom 240 beim Eintritt in das Gefäß 210 in eine Umfangsrichtung um die Längsachse 205 zu richten, und zwar möglichst weit radial außen, dabei aber möglichst ohne den Luftstrom 240 in einem spitzen Winkel auf die Gefäßwand 230 zu leiten. Bevorzugt ist eine tangentiale Führung des Luftstroms 240 an die um die Längsachse 205 gebogene Gefäßwand 230. Auch soll der Luftstrom 240 beim Eintreten in das Gefäß 210 nicht direkt an das Filterelement 220 geleitet werden, sondern auf eine möglichst große Kreisbahn im Bereich 235 geleitet werden.
  • In der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform ist an der mit a bezeichneten Stelle am Übergang zwischen dem Einlass 215 und dem Gefäß 210 ein leichter Knick von ca. 5 - 10° vorgesehen. Der Knick besteht bevorzugt in einer Wand, die dem freien Ende des Leitelements 245 gegenüberliegt, wenn sich dieses in einer Arbeitsstellung befindet und der Luftstrom 240 zwischen dem Leitelement 245 und der Wand hindurchströmt. Die Wand kann Teil des Einlasses 215 und/oder des Gefäßes 210 sein.
  • Das Leitelement 245 im Einlass 215 ist bevorzugt flach ausgeführt, indem seine Länge und/oder Breite seine Dicke um eine Größenordnung oder mehr übersteigt. Außerdem weist das Leitelement 245 bevorzugt eine ebene Oberfläche und/oder eine konstante Dicke auf. Es kann beispielsweise aus einem flachen, plattenförmigen Ausgangsmaterial herstellbar sein. Das Leitelement 245 ist bevorzugt in Strömungsrichtung des Luftstroms 240 gebogen ausgeführt, sodass die Verringerung des freien Querschnitts im Einlass 215 strömungsgünstig entlang der Strömungsrichtung des Luftstroms 240 sukzessive erfolgt. Zur Befestigung kann das Leitelement 245 über eine Aussparung verfügen, in die ein Stützelement 250 formschlüssig eingreift, das am Gehäuse 210 angebracht ist. In einer alternativen Ausführungsform kann das Stützelement 250 auch am Einlass 215 ausgebildet oder angebracht sein. Außerdem kann ein Abschnitt des flachen Leitelements 245 zwischen dem Einlass 215 und dem Gefäß 210 eingeklemmt werden. Eine Verbindung zwischen dem Einlass 215 und dem Gefäß 210 kann beispielsweise mittels einer Schraube hergestellt sein, die durch eine Aussparung am Einlass 215 in das Stützelement 250 eingedreht werden kann.
  • Das Leitelement 245 ist weiter bevorzugt beweglich im Einlass 215 angeordnet, sodass es in Abhängigkeit einer Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms 240 unterschiedlich starke Verringerungen des freien Querschnitts im Einlass 215 bewirken kann. In der dargestellten Ausführungsform ist das Leitelement 245 aus einem elastischen Material hergestellt, sodass es durch den Luftstrom 240 gekrümmt werden kann. Eine entspannte Form des Leitelements 245 kann im Wesentlichen eben sein. Je stärker der Luftstrom 240 auf das Leitelement 245 einwirkt, desto stärker kann sich dieses krümmen und umso weiter kann ein freier Querschnitt des Einlasses 215 geöffnet sein. Das Leitelement 245 kann einseitig eingespannt sein, wobei zwischen dem der Einspannung gegenüberliegenden Ende und einer Begrenzung des Einlasses 215 eine lichte Weite bestimmt werden kann, die in Figur 2 mit a bezeichnet ist. Je schneller der Luftstrom 240 fließt, desto stärker kann die Biegung des Leitelements 245 sein, und desto größer kann a sein. Versiegt der Luftstrom 240, insbesondere, weil das Gebläse 105 abgestellt ist, so kann sich das Leitelement 245 entspannen, wodurch die lichte Weite a bis auf null verringert werden kann.
  • Das Leitelement 245 ist bevorzugt derart im Einlass 215 befestigt, dass die lichte Weite a auf einer Seite des Einlasses 215 liegt, die bezüglich der Luftströmung 240 auf einer radialen Außenseite des Bereichs 235 liegt. Zwischen dem losen Ende des Leitelements 245 und dem Eintritt in den Bereich 235 kann der Luftstrom 240 in gerader Linie geführt sein. Im Bereich des Eintritts in das Gefäß 210 weist die Gefäßwand 230 einen Durchbruch oder eine Aussparung auf oder ist wie in Figur 2 dargestellt mit einem Stutzen versehen, der in tangentialer Richtung in den zylindrischen Teil der Gefäßwand 230 übergeht.
  • Eine radiale Breite b des Bereichs 235 bemisst sich zwischen einer radial äußeren Begrenzung des Filterelements 220 und der inneren Begrenzung der Gefäßwand 230. Es ist bevorzugt, dass entlang der Strömung 240 zwischen dem freien Ende des Leitelements 245 und dem Eintritt in das zylinderförmige Gefäß 210 ein möglichst kurzer Weg liegt. Gleichzeitig ist bevorzugt, dass das Leitelement 245 durch den Luftstrom 240 nicht so weit ausgelenkt werden kann, dass es in den zylinderförmigen Teil des Gefäßes 210 hineinragt. Diese Anforderungen können beispielsweise erfüllt werden, indem die lichte Weite a kleiner oder gleich der radialen Breite b gewählt ist. Insbesondere kann a um bis zu ca. 10 % kleiner als b sein. Zur Bestimmung der lichten Weite a kann von Strömungsverhältnissen ausgegangen werden, die bei einem zu erwartenden Betrieb des Staubsaugers 100 vorliegen.
  • Figur 3 zeigt einen Schmutzabscheider 120 in einer zweiten Ausführungsform. Der dargestellte Schmutzabscheider 120 unterscheidet sich von der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform im Wesentlichen durch die Ausführung des Leitelements 245, das hier starr ausgeführt ist und um eine Drehachse 305 im Einlass 215 gedreht werden kann, um den Einlass 215 graduell zu verschließen oder freizugeben. Exemplarisch ist das starre Leitelement 245 im Wesentlichen eben ausgeführt, kann jedoch auch ähnlich der Ausführungsform von Figur 2 gebogen sein. Ein elastisches Element 310, das beispielsweise eine Blattfeder oder eine Spiralfeder umfassen kann, ist dazu eingerichtet, eine Kraft auf das Leitelement 245 auszuüben, um dieses entgegen der Kraft des Luftstroms 240 in eine geschlossene Position zu drängen.
  • Zusätzlich kann der Querschnitt im Bereich des Einlasses 215 durch eine Rampe 315 verringert sein, die im Einlass 215, im Sauganschluss 115 oder wie dargestellt in einem Übergangsbereich zwischen beiden Elementen angebracht sein kann. Die Rampe 315 hat bevorzugt eine glatte zum Luftstrom 240 gewandte Oberfläche und kann ein- oder zweidimensional gekrümmt sein. Die Rampe 315 schließt möglichst derart an das Leitelement 245 an, dass der Luftstrom 240 von einem Bereich der Drehachse 305 ferngehalten ist. Eine Verschmutzung des beweglichen Mechanismus des Leitelements 245 kann dadurch reduziert sein. Die Rampe 315 kann in einem Bereich angeordnet sein, an dem der Luftstrom 240 durch einen Knick geführt ist. Dieser Knick kann wie dargestellt zwischen dem Sauganschluss 115 und dem Einlass 215 bestehen.
  • Stromabwärts des Leitelements 245 kann im Einlass 215 ein Füllelement 320 vorgesehen sein, um ein Volumen auszufüllen, das zwischen dem geöffneten Leitelement 245 und der Seite des Einlasses 215 liegt, an dem das Leitelement 245 beweglich befestigt ist. Das Füllelement 320 kann derart geformt sein, dass es den zwischen dem Leitelement 245 und einer Wand des Einlasses 215 liegenden Bereich ausfüllt, wenn das Leitelement 245 vollständig geöffnet ist.
  • In vertikaler Richtung erstreckt sich das Füllelement 320 bevorzugt über die gesamte Höhe des Einlasses 215. In der dargestellten Ausführungsform ist das Füllelement 320 im Wesentlichen rampen- oder keilförmig. Das Füllelement 320 ragt bevorzugt nicht in den Bereich 235 im Gefäß 210 hinein und kann entlang der Mantelfläche eines Zylinders begrenzt sein, der die Form des Gefäßes 210 bestimmt. Insbesondere kann das Füllelement 320 auf einer in Richtung des Gefäßes 210 liegenden Seite in einer Richtung gekrümmt sein, um im Bereich 235 eine Krümmung der Gefäßwand 230 fortzusetzen.
  • Figur 4 zeigt einen Schmutzabscheider 120 in einer weiteren Ausführungsform, die sich insbesondere an die von Figur 2 anlehnt. In der Darstellung ist der Luftstrom 240 versiegt und das Leitelement 245 ist durch die wirkende elastische Kraft derart bewegt, dass es den Einlass 215 im Wesentlichen verschließt. In diesem Fall beträgt die lichte Weite a ungefähr null.
  • Im dargestellten Fall eines elastischen Leitelements 245 kann sich auch ohne Luftstrom 240 ein eingespannter Abschnitt in eine andere Richtung als ein innerhalb des Einlasses 215 liegender Abschnitt erstrecken. Dadurch kann eine verbleibende elastische Kraft des Leitelements 245 genutzt werden, um das freie Ende gegen die Wand des Einlasses 215 zu drücken und so den Einlass 215 verbessert abzudichten. Eine Kraft, mit der das Leitelement 245 gegen die Wand des Abschnitts gepresst wird, kann vorbestimmt werden, indem ein Winkel zwischen den beiden Abschnitten entsprechend gewählt wird.
  • Die Ausführungsform von Figur 3 kann nach Versiegen des Luftstroms 240 ähnlich beschaffen sein und der Einlass 215 kann durch das starre Leitelement 245 in ähnlicher Weise verschlossen sein, wie in Figur 4 dargestellt ist. Das elastische Element 310 kann dazu eingerichtet sein, das Leitelement 245 mit einer vorbestimmten verbleibenden elastischen Kraft gegen die Wand des Einlasses 215 zu pressen.
  • Figur 5 zeigt eine seitliche Ansicht eines Schmutzabscheiders 120 für einen Staubsauger 100. Die dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der von Figur 2. Die Ansicht zeigt eine radiale Perspektive, sodass die Längsachse 205 senkrecht verläuft. Das Gefäß 210 ist an einer unteren Seite verschlossen und an einer oberen offen.
  • Der Einlass 215 ist nicht dargestellt, jedoch ist ein Übergang des Gefäßes 210 zum Einlass 215 erkennbar. Das Leitelement 245 ist am Gefäß 210 angebracht, indem es auf die Stützelemente 250 aufgeschoben ist. Die Stützelemente 250 sind am Gefäß 210 asymmetrisch bezüglich der zum Einlass 210 führenden Aussparung angeordnet, sodass eine falsche Orientierung des Leitelements 245 bei der Montage sofort auffällt und eine falsche Montage möglichst ausgeschlossen ist. An den Stützelementen 250 können radiale Streben angebracht sein, die eine Belastbarkeit verbessern können. Aussparungen des Leitelements 245 können so geformt sein, dass sie einen Teil einer Strebe aufnehmen können. Die Streben sind an den Stützelementen 250 unterschiedlich orientiert, sodass eine weitere Sicherung gegen falsche Montage realisiert sein kann.
  • Das Leitelement 245 ist aus einem flexiblen, ebenen Material hergestellt, das insbesondere ein Elastomer wie Gummi umfassen kann. Ein erster Abschnitt 505 befindet sich am montierten Schmutzfilter 120 im Einlass 215, ein zweiter Abschnitt 510 außerhalb. Der erste Abschnitt 505 ist derart geformt, dass er den Einlass 215 im Wesentlichen luftdicht verschließen kann. Dabei liegt das Leitelement 245 im Wesentlichen entspannt im Einlass 215 und kann durch eine geringe elastische Kraft, die aus einer verbleibenden Auslenkung des Leitelements 245 resultieren kann, an eine Begrenzung des Einlasses 215 angepresst werden.
  • Entgegen seiner elastischen Kraft kann das Leitelement 245 durch den Luftstrom 240 verformt werden, sodass es verstärkt durchgebogen ist. Das freie, in Figur 5 rechte Ende des Leitelements 245, das am ersten Abschnitt 505 dem zweiten Abschnitt 510 gegenüberliegt, kann dabei in Richtung des Gefäßes 215 beziehungsweise der Längsachse 505 ausgelenkt werden. Je stärker der Luftstrom 240 ist, desto weiter kann das Leitelement 245 entgegen der elastischen Kraft ausgelenkt beziehungsweise verbogen werden, sodass der freigegebene Querschnitt des Einlasses 210 vergrößert wird. Das Leitelement 245 ist bevorzugt rahmenlos und weist in einem Randbereich die gleiche Dicke wie in einem mittleren Bereich des ersten Abschnitts 505 auf. Dadurch kann das Leitelement 245 verbessert an einer Wand des Einlasses 205 anliegen und sich an diese anschmiegen.
  • Der zweite Abschnitt 510 trägt die Aussparungen für die Stützelemente 250 und kann zwischen dem Gefäß 210 und dem Einlass 215 eingeklemmt werden. Eine Elastizität des Leitelements 245 kann dazu beitragen, dass der Übergang zwischen dem Gefäß 210 und dem Einlass 215 luftdicht geschlossen werden kann. Zwischen dem ersten Abschnitt 505 und dem zweiten Abschnitt 510 kann ein Scharnier 515 ausgebildet sein, um ein Durchbiegen des ersten Abschnitts 505 gegenüber dem eingespannten zweiten Abschnitt 510 zu erleichtern. Das Scharnier 515 kann insbesondere als Falt- oder Filmscharnier ausgebildet sein, indem das elastische Leitelement 245 entlang einer gerade verlaufenden Grenze zwischen den Abschnitten 505 und 510 eine verringerte Dicke aufweist.
  • Das Scharnier 515 kann in seiner eigenen Spannkraft oder bezüglich der Kraft eines separaten Rückstellelements 305 darauf abgestimmt sein, in einem üblichen Betrieb des Staubsaugers 100 nicht oder nicht nennenswert betätigt zu werden. Ein freier Querschnitt des Einlasses 210 kann im Wesentlichen vom Luftstrom 240 und der Spannkraft des Leitelements 240 abhängig sein. Sollte jedoch ein Objekt durch den Einlass 215 gesaugt werden, so kann das Scharnier 515 das Leitelement 245 weiter öffnen, um das Objekt in das Gefäß 210 einzulassen.
  • Das Filmscharnier kann eine vorbestimmte Breite von beispielsweise ca. 1,5 mm haben. Zur Verringerung der Dicke kann einseitig oder zweiseitig eine Vertiefung in das Material des Leitelements 245 eingebracht sein. Die Vertiefung liegt bevorzugt innerhalb des Einlasses 210 und möglichst nahe an einer Stelle, an der das Leitelement 245 am Gefäß 210 eingespannt ist. In einer beispielhaften Ausführungsform beträgt die Dicke des Leitelements ca. 1 mm außerhalb der Vertiefung und ca. 0,7 mm im Bereich einer einseitigen Vertiefung, die bevorzugt an einer stromabwärtigen Seite eingebracht ist. Eine Höhe des Einlasses 215 beträgt hier beispielhaft ca. 58 mm.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist eine eindimensionale Krümmung des Leitelements 245 in horizontaler Richtung vorausgesetzt, um den durch den Einlass 215 tretenden Luftstrom 240 zu beschleunigen und zu richten, eine Krümmung in einer anderen als der dargestellten Richtung oder auch eine zweidimensionale Krümmung kann ebenfalls möglich sein. Das Leitelement 245 kann aus einem L-Profil formbar sein.
  • Figur 6 zeigt einen Längsschnitt durch einen Schmutzabscheider 120 in einer weiteren Ausführungsform. Das Leitelement 245 ist teilweise geöffnet und lässt den Luftstrom 240 nahe der Gefäßwand 230 durch einen Querschnitt mit einer lichten Weite von a. Es ist zu sehen, dass die lichte Weite a kleiner als der radiale Abstand b zwischen der Gefäßwand 230 und dem Filterelement 220 ist. Das Filterelement 220 deckt in vertikaler Richtung, entlang der Längsachse 205, die gesamte Höhe des freien Querschnitts ab. Nach unten erstreckt sich das Filterelement 220 nicht bis zum unteren axialen Ende des Gefäßes 210, sondern endet in einem vorbestimmten Abstand darüber, sodass axial zwischen dem unteren Ende des Filterelements 220 und einem Boden des Gefäßes 210 ein Schmutzbehälter 605 gebildet ist, in dem aus dem Luftstrom 240 ausgefällter Schmutz gesammelt werden kann.
  • Das Filterelement 220 umfasst eine sternförmig gefaltete Filtermatte 225, die in radialer Richtung von Luft des Luftstroms 240 durchströmt werden kann. Die Filtermatte 225 ist dazu eingerichtet, insbesondere feiner Schmutzpartikel zurückzuhalten. An einem unteren Ende ist das Filterelement 220 verschlossen, beispielsweise mittels eines Deckels oder eines weiteren Tiefenfilters. Zum Schutz der Filtermatte 225 vor grobem Schmutz kann radial außen ein Feinsieb 610 vorgesehen sein, das beispielsweise aus einem Kunststoffgewebe bestehen kann. Das Feinsieb 610 kann im Wesentlichen zylindrisch geformt sein und liegt weiter bevorzugt koaxial zur Längsachse 205.
  • Am seinem oberen Ende kann das Gefäß 210 an einen Flansch 615 angeschlossen werden, der zum Gebläse 105 führt. Am Flansch 615 kann das Filterelement 220 angebracht sein, sodass es zusammen mit dem Flansch 615 vom Gefäß 210 entfernt werden kann. Der Flansch 615 kann beispielsweise in das Gefäß 210 eingesteckt oder mittels eines Schraub- oder Bajonettverschlusses am Gefäß 210 gehalten sein. Ist der Flansch 615 am Gefäß 210 angebracht, so erstreckt sich das Filterelement 220 in vertikaler Richtung bevorzugt über die gesamte Höhe der zum Einlass 215 führenden Aussparung des Gefäßes 210. Ein unteres axiales Ende des Filterelements 220 liegt bevorzugt in einem vorbestimmten Abstand über dem verschlossenen unteren axialen Ende des Gefäßes 210, sodass der dazwischenliegende Abschnitt des Gefäßes 210 zur Aufnahme von aus dem Luftstrom 240 abgeschiedenem Schmutz genutzt werden kann. Das Filterelement 220 kann nach dem Abnehmen des Flanschs 615 vom Gefäß 210 zur Reinigung vom Flansch 615 getrennt werden.
  • Figur 7 zeigt einen Längsschnitt durch einen Staubsauger 100 mit einem Schmutzabscheider 120 in einer weiteren Ausführungsform. Im linken Bereich kann der Luftstrom 240 durch den Sauganschluss 115 eintreten und weiter durch den Einlass 215 in das Gefäß 120 strömen. Im Bereich des Einlasses 215 ist das Leitelement 245 angebracht, um den Luftstrom 140 zu beschleunigen und auszurichten. Der Luftstrom 240 tritt dann in den Bereich 235 zwischen der Gefäßwand 230 und dem Filterelement 220 in möglichst tangentialer Richtung bezüglich der Längsachse 205 ein und wird auf eine kreis- oder spiralförmige Bahn gezwungen, die um die Längsachse 205 verläuft. An der Gehäusewand 230 kann mitgeführter Schmutz aus der Luft gelöst werden und nach unten in den Schmutzbehälter 605 fallen, der zwischen der Gehäusewand 230 und dem Filterelement 220 gebildet ist.
  • Aus der Kreisbahn um die Längsachse 205 kann Luft radial in das Filterelement 220 strömen und dabei das Feinsieb 610 und die Filtermatte 225 passieren, die weitere Schmutzpartikel aus dem Luftstrom 240 zurückhalten können. Aus einem radialen Innenbereich des Filterelements 220 kann der Luftstrom an einem axial oberen Ende durch den Flansch 615 in den Luftkanal 620 strömen. Nach passieren des Gebläses 105 kann der Luftstrom 240 schließlich aus dem Auslass 125 in eine Umgebung entlassen werden.
  • Figur 8 zeigt Verläufe von Volumenstromabfällen in verschiedenen Schmutzabscheidern 120. Der Darstellung kann eine standardisierte Messung, etwa nach DIN EN 60312-1 November 2017, zu Grunde liegen. In horizontaler Richtung ist jeweils die Masse einer Beladung des Schmutzabscheiders 120 mit Schmutz dargestellt und in vertikaler Richtung ein Volumenstrom des Luftstroms 240. Ein erster Verlauf 805 bezieht sich auf eine hierin nicht dargestellte Ausführungsform, bei welcher der Luftstrom 240 im Bereich des Einlasses 215 nicht durch eine Verengung beschleunigt wird. Ein zweiter Verlauf 810 bezieht sich auf die in Figur 3 dargestellte Ausführungsform, und ein dritter Verlauf 815 auf die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform eines Schmutzabscheiders 120.
  • Es ist zu sehen, dass all Verläufe 805 bis 815 mit im Wesentlichen gleichen Volumenströmen beginnen, aber über die Beladung unterschiedlich rasch und weit abfallen. Während der erste Verlauf 805 einen als kritisch erachteten Volumenstrom von ca. 5 I / s bereits bei einer Beladung von ca. 100 g erreicht, wird diese Marke durch den zweiten Verlauf 810 erst bei ca. 140 g erreicht. Allerdings ist hier eine deutliche Verschlechterung des Volumenstroms bereits ab ca. 75 g Beladung spürbar. Der Volumenstrom des dritten Verlaufs 815 sinkt langsam und gleichmäßig über die Beladung ab und beträgt selbst bei einer Beladung von ca. 100 g noch mehr als 5 I / s. Somit kann diese Ausführungsform eines Schmutzabscheiders praktisch doppelt so lange sinnvoll verwendet werden wie die des ersten Verlaufs 805, bevor der erreichte Volumenstrom zu gering für den Betrieb eines Staubsaugers 100 ist.
    • Bezugszeichen
    • 100
    Staubsauger
    105
    Gebläse
    110
    elektrischer Energiespeicher
    115
    Sauganschluss
    120
    Schmutzabscheider
    125
    Auslass
    205
    Längsachse
    210
    Gefäß
    215
    Einlass
    220
    Filterelement
    225
    Filtermatte
    230
    Gefäßwand
    235
    Bereich
    240
    Luftstrom
    245
    Leitelement
    250
    Stützelement
    a
    lichte Weite
    b
    radiale Breite/ Abstand
    305
    Drehachse
    310
    elastisches Element
    315
    Rampe
    320
    Füllelement
    505
    erster Abschnitt
    510
    zweiter Abschnitt
    605
    Schmutzbehälter
    610
    Feinsieb
    615
    Flansch
    620
    Luftkanal
    805
    erster Verlauf
    810
    zweiter Verlauf
    815
    dritter Verlauf

Claims (13)

  1. Schmutzabscheider (120) für einen Staubsauger (100), wobei der Schmutzabscheider (120) folgendes umfasst:
    - ein zylindrisches Gefäß (210) mit einer Längsachse (205) und einer radialen Gefäßwand (230);
    - ein Filterelement (220), das mit einem umlaufenden Abstand (b) zur Gefäßwand (230) im Gefäß (210) angebracht ist;
    - einen Einlass (215) zur Einleitung eines Luftstroms (240) in einen radial zwischen dem Filterelement (220) und der Gefäßwand (230) liegenden Bereich (235); und
    - ein im Einlass (215) angebrachtes Leitelement (245), um den Luftstrom (240) radial nach außen zur Gefäßwand (230) zu richten und eine Geschwindigkeit des Luftstroms (240) zu erhöhen;
    - wobei das Leitelement (245) derart beweglich angeordnet ist, dass eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Luftstroms (240) variabel in Abhängigkeit eines durch den Einlass (215) tretenden Luftstroms (240) ist.
  2. Schmutzabscheider (120) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Filterelement (220) eine poröse Filtermatte (225) umfasst, die dazu eingerichtet ist, in radialer Richtung bezüglich der Längsachse (205) von Luft durchströmt zu werden und dabei Schmutz zurückzuhalten.
  3. Schmutzabscheider (120) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Leitelement (245) derart geformt ist, dass der Luftstrom (240) in einer Umfangsrichtung bezüglich der Längsachse (205) radial außerhalb des Filterelements (220) in den Bereich (235) eintritt.
  4. Schmutzabscheider (120) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine durch das Leitelement (245) freigegebene lichte Weite (a) nicht größer als ein radialer Abstand (b) zwischen dem Filterelement (220) und der Gefäßwand (230) ist.
  5. Schmutzabscheider (120) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Leitelement (245) entlang des Luftstroms (240) gebogen ist.
  6. Schmutzabscheider (120) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Leitelement (245) derart angebracht ist, dass der Einlass (215) in Abhängigkeit des Luftstroms (240) und entgegen einer Kraft eines elastischen Rückstellelements (245, 310) freigegeben wird.
  7. Schmutzabscheider (120) nach Anspruch 6, wobei das Leitelement (245) elastisch verformbar ist.
  8. Schmutzabscheider (120) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein freier Querschnitt am Leitelement (245) maximal ca. 30 - 40 % eines freien Querschnitts stromaufwärts des Leitelements (245) beträgt.
  9. Schmutzabscheider (120) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Leitelement (245) dazu eingerichtet ist, den Einlass (215) in Antwort auf ein im Luftstrom (240) transportiertes Objekt freizugeben.
  10. Schmutzabscheider (120) nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend ein Füllelement (320) auf einer stromabwärtigen Seite des Leitelements (240), um ein zwischen dem Leitelement (240) und einer Begrenzung des Einlasses (210) liegendes Volumen zu verringern.
  11. Schmutzabscheider (120) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Leitelement (245) dazu eingerichtet ist, den Einlass (215) zu verschließen, wenn eine Geschwindigkeit des Luftstroms (240) einen vorbestimmten Wert unterschreitet.
  12. Schmutzabscheider (120) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Abschnitt des Gefäßes (210) zwischen dem Einlass (215) und einem axialen Ende des Gefäßes (210) dazu eingerichtet ist, aus dem Luftstrom (240) abgeschiedene Beladung aufzunehmen.
  13. Staubsauger (100), umfassend einen Schmutzabscheider (120) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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