EP4547085A1 - Saugschlauch für einen staubsauger und herstellungsverfahren dafür - Google Patents

Saugschlauch für einen staubsauger und herstellungsverfahren dafür

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Publication number
EP4547085A1
EP4547085A1 EP23733309.1A EP23733309A EP4547085A1 EP 4547085 A1 EP4547085 A1 EP 4547085A1 EP 23733309 A EP23733309 A EP 23733309A EP 4547085 A1 EP4547085 A1 EP 4547085A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
suction hose
flow
protuberances
flow geometry
structural elements
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
EP23733309.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Xaver HANSLMEIER
Bircan Avci
Roman Podhorny
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.)
Hilti AG
Original Assignee
Hilti AG
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 Hilti AG filed Critical Hilti AG
Publication of EP4547085A1 publication Critical patent/EP4547085A1/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
    • A47L9/24—Hoses or pipes; Hose or pipe couplings
    • 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
    • A47L9/24—Hoses or pipes; Hose or pipe couplings
    • A47L9/248—Parts, details or accessories of hoses or pipes

Definitions

  • the present invention relates to a suction hose for a vacuum cleaner, the suction hose having an internal profile with protuberances and flat sections that repeat at regular intervals.
  • the inner profile of the suction hose has an impressed flow geometry for flow over the protuberances. This flow effect can significantly reduce turbulence and turbulence in the suction hose and make the flow behavior within the suction hose more laminar and less lossy.
  • the invention relates to a method for producing such a suction hose.
  • suction hoses In the field of vacuum cleaners, suction hoses are known which often have a spiral or wave shape. Due to their design, these suction hoses have protrusions that repeat at regular intervals, and these protrusions can make it difficult to achieve the desired laminar, i.e. layered, formation of the air flow in the suction hose. Rather, the protuberances lead to turbulences, which introduce turbulence into the air flow and can disadvantageously lead to flow and energy losses. These turbulences and losses can have a negative impact on the system and/or flow efficiency of the suction hose.
  • the protuberances in the suction hose can also be referred to as grooves, whereby the grooves can lead to the aforementioned losses in the suction hose.
  • there are friction losses in the area of a main air flow within the suction hose which are due to the flow resistance.
  • losses primarily occur due to energy input into transverse vortices.
  • Suction hoses in particular include a coiled groove, with the turning pitch generally being constant.
  • the area between the grooves is connected flatly throughout and is referred to as a “flat section” in the context of the present invention.
  • a structure repeating at regular intervals can be seen on the cutting plane.
  • One protuberance each and a flat section preferably form a structural unit, with the suction hose comprising structural units arranged in a row.
  • the change in the cross section of the flow geometry through the grooves perpendicular to the main flow usually leads to a secondary flow, which is preferably directed essentially perpendicular to the main flow within the air flow in the suction hose.
  • the speeds of the associated vortices are low compared to those of the main flow, but if, as with the suction hose, they are large in number, i.e. are repeated frequently, they can extract a significant amount of energy from the flow system.
  • the vortices which are preferably caused by the cross-sectional changes that accompany the grooves or protuberances, can form a spiral-shaped secondary flow in the protuberances or grooves, which is oriented perpendicular to the main flow of the air flow in the suction hose.
  • the object on which the present invention is based is to overcome the shortcomings and disadvantages of the prior art described above and to provide a suction hose which has a high level of flexibility and at the same time high wear resistance and stability of the suction hose and is also easy to clean and is to wait. Furthermore, the suction hose to be provided should have favorable internal flow properties, so that the suction flow can flow through the suction hose with as little loss as possible in order to achieve high system and flow efficiency. A further aim of the invention is to provide a manufacturing process for such a suction hose.
  • a suction hose is provided for a vacuum cleaner. Due to the manufacturing process, the suction hose has an inner profile with protuberances and flat sections that repeat at regular intervals, the inner profile having an impressed flow geometry for flow over the protuberances.
  • the protuberances and the flat sections of the suction hose are particularly well illustrated in the figures.
  • the suction hose is spiral or wave-shaped and is therefore particularly flexible, but also wear-resistant and stable. The spiral wave-shaped design of the proposed suction hose comes about because the suction hose has protuberances and flat sections that repeat at regular intervals.
  • a protuberance and a flat section can form a structural unit of the suction hose, with these structural units repeating themselves at regular intervals and in this way forming the wave or spiral shape of the suction hose.
  • the suction hose is designed as a coiled suction hose with a substantially constant pitch of the protuberances.
  • This basic structure of the suction hose is preferably referred to as “wave or spiral shape of the suction hose”.
  • the suction hose can be connected to a suction or floor nozzle to suck up dust.
  • the front area of the suction hose is connected to a machine tool in order to suck in the dust generated during operation of the machine tool and store it inside the vacuum cleaner.
  • the protuberances or grooves represent cross-sectional changes of the suction hose. As a side effect of these cross-sectional changes, which preferably run essentially perpendicular to the main flow, the undesirable energy-consuming, spiral-shaped secondary flows arise in the protuberances.
  • the air flow of the dust-air mixture can flow over the flat sections of the inner profile in a comparatively essentially laminar and uniform manner.
  • the space available for the air flow increases and turbulence in the air flow, in particular the secondary flow, can occur.
  • the inner profile of the suction hose has a flow geometry, whereby it has been shown that the proposed flow geometry with regularly alternating protuberances and flat ones Sections advantageously lead to the protuberances being able to flow over aerodynamically.
  • the phrase “flow over aerodynamically” preferably means that the protuberances can be flowed over with minimal energy losses. This creates significantly less turbulence and turbulence within the air flow in the suction hose and the system and flow efficiency of the proposed suction hose is significantly increased, since flow and pressure losses can be significantly reduced. Tests have shown that if the flow geometry is provided, less dust settles in the protuberances, so that the protuberances only become clogged to a small extent even after long periods of operation. In this way, the suction hose retains its advantageous mechanical properties, such as flexibility and stability. In addition, the proposed suction hose has proven to be particularly wear-resistant and low-maintenance.
  • the flow geometry of the inner profile is a preferably impressed flow geometry, which is introduced into the base material of the suction hose by embossing.
  • the base material of the suction hose can preferably be a plastic.
  • the flow geometry or its structural elements are arranged in the area of the flat sections of the inner profile of the suction hose.
  • the flow geometry can include at least one structural element per flat section, so that the flow geometry can consist of either one or more structural elements.
  • the structural elements of the flow geometry are preferably arranged in the area of the flat sections of the inner profile of the suction hose. Tests have shown that this allows flow to flow particularly well over the protuberances of the inner profile. In particular, the air flow does not penetrate deeply into the protuberances, so that turbulence is particularly effectively avoided. In particular, the protuberances can be flowed over particularly well in order to minimize the secondary flow.
  • the flow geometry runs essentially along an imaginary central axis of the suction hose.
  • the flow geometry can have at least one longitudinal groove per flat section.
  • the at least one longitudinal groove can, for example, run on a flat section.
  • the at least one longitudinal groove can run essentially perpendicular to the adjacent protuberances of the inner profile of the suction hose.
  • the longitudinal groove has a significantly smaller depth compared to a protuberance. In the context of the invention, this preferably means that the protuberances are designed to be significantly deeper than the longitudinal grooves.
  • the longitudinal grooves preferably run essentially parallel to a central axis of the suction hose. The air flow can penetrate into the longitudinal grooves and interrupts the secondary flow at the interfaces with the grooves. Due to these constant interruptions of the spiral-shaped vortices within the suction hose, the intensity of the secondary flow decreases significantly.
  • the longitudinal grooves represent in the sense of the invention Flow or structural elements that run essentially longitudinally or along an imaginary central axis of the suction hose. In the sense of the invention, it is preferred that flow elements that run essentially longitudinally or along an imaginary central axis of the suction hose are referred to in the sense of the invention as flow elements that run transversely to the extruder or winding profile of the suction hose.
  • the air flow can assume a substantially spiral shape, which can preferably be designed to be single or multi-thread.
  • the suction hose can comprise more than one spiral thread, with the individual spiral threads preferably running essentially parallel to one another.
  • the pitch of the individual spirals is preferably the same.
  • a fluid mechanically positive effect on the energy losses can also be observed in structural elements, which can be designed, for example, as essentially circular depressions and arranged on the flat sections.
  • Such substantially circular recesses also preferably have a significantly smaller depth than the protuberances, with the air flow being carried away over the deeper protuberances after leaving these recesses and in this way being prevented from penetrating the protuberances.
  • the imposed flow geometry can preferably also imitate the structure of shark skin.
  • this preferably means that scale-like structural elements are impressed, particularly on the flat sections of the inner profile, which can positively influence the internal flow properties of the suction hose.
  • the suction hose can have an impressed flow geometry, the flow geometry having scale-like structural elements that are based on the structure of the skin of a shark.
  • the flow geometry runs essentially transversely to an imaginary central axis of the suction hose.
  • Flow elements that run essentially transversely to an imaginary central axis of the suction hose can, for example, be transverse grooves that can run on the flat sections of the inner profile.
  • the at least one transverse groove can run essentially parallel to the adjacent protuberances of the inner profile of the suction hose.
  • the transverse groove also has im Compared to a protuberance, it has a significantly smaller depth.
  • the transverse grooves preferably run essentially perpendicular to a central axis of the suction hose.
  • the air flow can penetrate into the transverse grooves, and it has been found that the flow out of a transverse groove also has the effect of a ski jump for the air flow, so that the air flow jumps over the subsequent protuberance after crossing the transverse groove and therefore does not jump over it or only to a very small extent Dimensions penetrates into the protuberance of the inner profile of the suction hose.
  • the boundary layers of the main flow can advantageously be influenced in such a way that, on the one hand, the secondary flow is reduced and, on the other hand, there is less local turbulence. Tests have shown that by providing the imposed flow geometry, the wall shear stress in the suction hose in particular, as well as the flow resistance, can be reduced.
  • flow elements that run essentially transversely to an imaginary central axis of the suction hose are referred to in the sense of the invention as flow elements that run longitudinally or along the extruder or winding profile of the suction hose.
  • tests have shown that such structural elements on the inside of the suction hose running along the extruder or winding profile of the suction hose can direct the air flow towards a central area of the suction hose. This gives the flow a particularly laminar character and flows particularly smoothly and without turbulence. In particular, undesirable turbulences in the area of the protuberances on the inside of the suction hose are avoided in this way.
  • the flow geometry has at least one groove, the at least one groove enclosing an angle with a central axis of the suction hose.
  • this preferably means that the at least one groove runs obliquely on the flat section of the inner profile.
  • the at least one groove can form a spiral running circumferentially on the flat sections, so that the air flow can be guided along this circumferential groove. Tests have shown that a suction hose with particularly good flow properties can be provided if the suction hose has at least one circumferential groove to guide the air flow.
  • a flow geometry with a spiral groove can be composed of individual sections which are formed by grooves which are located on the flat sections of the inner profile of the suction hose run obliquely and/or form an angle with the central axis of the suction hose.
  • a spiral groove as a structural element of the flow geometry, the vortices of the secondary flow present in the protuberances are broken through locally at the points where the longitudinal groove meets the protuberances. These vortices are crucial for the energy losses of the hose. Piercing the vortices in the protuberances causes their structure to be noticeably disturbed and thus also loses their intensity.
  • Direct structural elements are preferably designed to reduce a secondary flow within the air flow through the suction hose.
  • Direct structural elements in the sense of the invention are, for example, grooves that can run parallel to the central axis of the suction hose or with an angle of inclination on the inside of the suction hose.
  • the grooves differ from the parallel grooves or protuberances that the suction hose has due to its manufacture.
  • the direct structural elements run transversely to the grooves and/or protuberances.
  • this preferably means that the direct structural elements pierce the grooves and/or protuberances in the sense that they intersect them or do not run parallel to them. Tests have shown that by piercing the grooves and/or protuberances through the direct structural elements, the secondary flow within the air flow through the suction hose can be reduced and the air flow can flow through the suction hose with less loss.
  • Hybrid structural elements can be provided within the suction hose, with which both the secondary flow and the main air flow within the suction hose can preferably be influenced in order to reduce the flow and energy losses of the air flow.
  • Hybrid structural elements can be, for example, modifications of the inner surface of the suction hose, which can preferably be arranged on the flat sections between the grooves and protuberances on the inside of the suction hose.
  • the surface of these flat sections can be shaped like shark skin or have small dents or depressions, like the surface of a golf ball. Tests have shown that the hybrid structural elements can influence both the main air flow and the secondary flow within the suction hose, so that the provision of these hybrid structural elements can particularly effectively reduce the flow and energy losses within the air flow.
  • the invention in a second aspect, relates to a method for producing a suction hose.
  • the terms, definitions and technical advantages introduced for the suction hose preferably apply analogously to the manufacturing process.
  • the method for producing the suction hose is characterized by the following process steps: a) extruding a strand of material, b) cooling the strand of material, c) processing the strand of material to obtain the inner profile of the suction hose, in particular winding it up, d) introducing the flow geometry and / or its structural elements a modification phase in the material strand and/or in the inner profile of the suction hose.
  • the base material of the later suction hose is pressed out of a shaping opening, so that a shaped mass is obtained as a so-called extrudate.
  • the shaping opening can be designed as a nozzle or as a so-called mouthpiece.
  • the extrusion can take place in particular under pressure.
  • the extrudate is in particular in the form of a winding profile, which can have a spiral or wave shape.
  • the material strand is cooled in the proposed manufacturing method in a fluid, for example water being able to be used as the fluid.
  • air cooling can also be provided.
  • the extruded strand of material which preferably has the shape of a winding profile with protuberances and flat sections, can be cooled in a water bath after leaving the extruder or the resulting winding profile can be rinsed or sprayed with cooling water to bring about a cooling effect.
  • the strand of material is expediently first pressed out of the nozzle and/or the mouthpiece.
  • the order of the above-mentioned process steps b) to d) can be varied.
  • the strand of material can also be wound up first and then cooled down.
  • the introduction of the flow geometry and/or its structural relements in the material strand can be done, for example, before winding up and / or before cooling the material strand. If the flow geometry and/or its structural elements are introduced into the material strand before the material strand is cooled, in the sense of the invention this is preferably referred to as a first modification phase.
  • processing the material strand can also include welding or gluing or the use of another joining technique.
  • the strand of material or the resulting winding profile is trimmed or cut into shape. This allows the length of the suction hose in particular to be varied.
  • the flow geometry or the structural elements that form the flow geometry are introduced into the future suction hose.
  • the proposed manufacturing method can preferably include one or more modification steps, which are carried out, for example, before or after cooling the material strand.
  • the flow geometry and/or its structural elements are preferably introduced by imprinting or embossing the flow geometry and/or its structural elements into the material strand and/or into the winding profile of the suction hose.
  • the flow geometry is introduced into the material strand in a first modification phase and/or into the inner profile of the suction hose in a second modification phase, the first modification phase occurring between the extrusion and the cooling of the material strand and the second Modification phase occurs after the material strand has been wound up.
  • this preferably means that the flow geometry can be introduced into the material strand in a first modification phase, this first modification phase occurring between the extrusion and the cooling of the material strand.
  • the flow geometry or its structural elements can be introduced into the inner profile of the suction hose in a second modification phase, whereby this second modification phase can occur after the material strand has been wound up.
  • longitudinal grooves, transverse grooves, circumferential spiral grooves, depressions and/or scale-like structural elements can be introduced into the future suction hose through the step of embossing or embossing.
  • This Structural elements are advantageously designed to influence the flow behavior of the air flow through the suction hose.
  • the structural elements have a fluid-mechanically positive effect on the energy losses in that the air flow through the structural elements is prevented from penetrating into the protuberances of the inner profile of the suction hose.
  • the “jumping” of the air flow over the protuberances is also preferably referred to as “aerodynamic flow over a protuberance”.
  • the inventors have recognized that this penetration of the air flow into the production-related protuberances on the inside of the suction hose can be a significant cause of undesirable turbulence and turbulence in the suction hose.
  • the penetration of the air flow into the protuberances on the inside of the suction hose can advantageously be significantly prevented.
  • the air flow within the suction hose can be calmed in the sense that turbulence and turbulence can be significantly reduced and the flow efficiency within the suction hose can be significantly improved.
  • Fig. 1 View of a preferred embodiment of a structural unit of the suction hose, the structural unit comprising a flat section and a protuberance
  • FIG. 2 schematic view of a preferred embodiment of the suction hose.
  • Fig. 3 view of preferred embodiments of structural elements of the flow geometry
  • FIG. 5 View of a spiral-shaped flow geometry
  • Fig. 6 View of a flow geometry with scale-like structural elements
  • Figure 1 shows a preferred embodiment of a structural unit 26 of the suction hose 10 (see Figure 2), wherein the structural unit 26 comprises a flat section 24 and a protuberance 22.
  • the suction hose 10 is preferably composed of structural units 26, with flat sections 24 and protuberances 22 alternating.
  • the flat sections 24 and the protuberances 22 form the inner profile 20 of the suction hose 10, the inner profile 20 in the sense of the invention being preferably also referred to as a winding or extruder profile.
  • the flat sections 24 and the protuberances 22 are arranged at regularly repeating intervals.
  • the suction hose 10 widens into the area of the protuberances 22, so that the air flow 70, which flows through the suction hose 10 if no countermeasures are taken, can flow into the protuberances 22. This can lead to undesirable turbulence and turbulence in the air flow 70, which can negatively influence the flow efficiency of the air flow 70.
  • the proposed suction hose 10 has an impressed flow geometry 30 with structural elements 50 (see FIG. 3), which advantageously lead to the protuberances 22 being aerodynamically flowed over.
  • FIG. 2 shows a schematic view of a preferred embodiment of the suction hose 10.
  • the suction hose 10 is obtained by extrusion from a material strand 60 and is composed of structural units 26.
  • the structural units 26 include flat sections 24 and protuberances 22 which alternate to form the suction hose 10. This gives the suction hose 10 its spiral or wave shape.
  • the imaginary central axis 40 is represented by the suction hose 10 in FIG.
  • the structural elements 50 of the flow geometry 30 can be arranged along or transversely to this imaginary central axis 40. Alternatively or additionally, the structural elements 50 of the flow geometry 30 can enclose an angle with the imaginary central axis 40.
  • the structural elements 50 which can be designed as grooves, for example, can run obliquely on the flat sections 24 of the inner profile 20 of the suction hose 10.
  • structural elements 50 which run longitudinally to the imaginary central axis 40 of the suction hose 10, run transversely to the inner or winding profile 20 of the suction hose 10, and vice versa.
  • the suction hose 10 preferably has a circular base area, which is visible, for example, in a sectional view of the suction hose 10.
  • the imaginary central axis 40 of the suction hose 10 preferably runs through the center of this circular base area.
  • the suction hose 10 can be connected, for example, to a vacuum cleaner (not shown) to suck in dust.
  • the suction hose 10 can be connected to a machine tool (not shown) in order to suck in dust or particles that arise in a working area of the machine tool when the machine tool is being worked on.
  • the structural elements 50 form a flow geometry 30, which is impressed into the base material or the material strand 60 of the suction hose 10 during the manufacturing process.
  • the structural elements 50 can be designed as longitudinal grooves 54 (see partial figure 3a), depressions 58 (see partial figure 3b), transverse grooves 52 (see partial figure 3c) and/or as spiral-shaped grooves 56 (see partial figure 3d).
  • the structural elements 50 are arranged in particular on the flat sections 24 of the inner profile 20 of the suction hose 10.
  • the partial figures 3a, 3b and 3c show oblique views of one structural unit 26 of the inner profile 20 of the suction hose 10, while the partial figure 3d shows a top view of a structural unit 26.
  • the flat section 24 and the protuberance 22 of the structural unit 26, as well as the arrangement of the spiral groove 56 of the flow geometry 30 are shown from above.
  • the depressions 58, which are shown in part 3b, are similar to the depressions of a golf ball. Tests have shown that a flow geometry 30, which includes such essentially circular depressions 58 as structural elements 50, is particularly well suited to calming an air flow 70 and improving the flow efficiency within the suction hose 10.
  • Figure 4 shows the flow effect on the air flow 70, which can be caused by the imposed flow geometry 30 of the suction hose 10.
  • the structural elements 50 of the flow geometry 30 cause a ski jump effect, which causes the air flow 70 to lift off from the flat section 24 of the inner profile 20.
  • the air flow 70 “flies” over the subsequent protuberance 22 and is particularly prevented from penetrating the protuberance 22.
  • the air flow 70 within the suction hose 10 can be calmed considerably.
  • the pre- By seeing the flow geometry 30 or its structural elements 50, the air flow 70 flows aerodynamically over the protuberances 22 of the suction hose 10.
  • FIG. 5 shows a view of a flow geometry 30 with a spiral-shaped groove 56 as a structural element 50.
  • the “spiral” results in particular when the course of the grooves 56 on the flat sections 24 of the suction hose 10 is considered.
  • Such a top view of a structural unit 26 of the suction hose 10 is shown, for example, in partial figure 3d.
  • Figure 6 shows a flow geometry 30 with scale-like structural elements 59.
  • Such scale-like structural elements 59 are preferably designed to replicate the structure of shark skin. Tests have shown that a flow geometry 30, which is provided by the
  • Structurally similar to shark skin is particularly suitable for calming an air flow 70 and improving the flow efficiency of the air flow 70 within the suction hose 10.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Saugschlauch für einen Staubsauger, wobei der Saugschlauch herstellungsbedingt ein Innenprofil mit sich in regelmäßigen Abständen wiederholenden Ausstülpungen und flachen Abschnitten aufweist. Das Innenprofil des Saugschlauchs weist eine aufgeprägte Strömungsgeometrie zum Überströmen der Ausstülpungen auf. Durch diesen Strömungseffekt können Verwirbelungen und Turbulenzen im Saugschlauch erheblich reduziert und das Strömungsverhalten innerhalb des Saugschlauchs laminarer und verlustärmer gestaltet werden. In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Saugschlauchs.

Description

SAUGSCHLAUCH FÜR EINEN STAUBSAUGER UND HERSTELLUNGSVERFAHREN DAFÜR
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Saugschlauch für einen Staubsauger, wobei der Saugschlauch herstellungsbedingt ein Innenprofil mit sich in regelmäßigen Abständen wiederholenden Ausstülpungen und flachen Abschnitten aufweist. Das Innenprofil des Saugschlauchs weist eine aufgeprägte Strömungsgeometrie zum Überströmen der Ausstülpungen auf. Durch diesen Strömungseffekt können Verwirbelungen und Turbulenzen im Saugschlauch erheblich reduziert und das Strömungsverhalten innerhalb des Saugschlauchs laminarer und verlustärmer gestaltet werden. In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Saugschlauchs.
Hintergrund der Erfindung:
Im Bereich der Staubsauger sind Saugschläuche bekannt, die häufig eine Spiral- oder Wellenform aufweisen. Bauartbedingt weisen diese Saugschläuche sich in regelmäßigen Abständen wiederholende Ausstülpungen auf, wobei diese Ausstülpungen eine gewünschte laminare, d.h. geschichtete Ausbildung der Luftströmung in dem Saugschlauch erschweren können. Vielmehr führen die Ausstülpungen zu Verwirbelungen, die Turbulenzen in die Luftströmung einbringen und nachteiligerweise zu Strömungs- und Energieverlusten führen können. Diese Turbulenzen und Verluste können sich negativ auf die System- und/oder Strömungseffizienz des Saugschlauches auswirken. Die Ausstülpungen im Saugschlauch können auch als Rillen bezeichnet werden, wobei die Rillen zu den genannten Verlusten im Saugschlauch führen können. Dabei kommt es insbesondere zu Reibungsverlusten im Bereich einer Haupt-Luftströmung innerhalb des Saugschlauchs, die auf den Strömungswiderstand zurückzuführen sind. In der Sekundärströmung innerhalb des Saugschlauchs treten dahingegen vor allem Verluste über einen Energieeintrag in Querwirbel statt.
Saugschläuche umfassen insbesondere eine gewendelte Rille, wobei die Wendeisteigung in der Regel konstant ist. Der Bereich zwischen den Rillengängen ist durchgehend flach miteinander verbunden und wird im Kontext der vorliegenden Erfindung als „flacher Abschnitt“ bezeichnet. In einem horizontalen Schnitt durch den Saugschlauch durch seine Achse ist auf der Schnittebene eine sich in regelmäßigen Abständen wiederholende Struktur zu erkennen. Je eine Ausstülpung und ein flacher Abschnitt bilden vorzugsweise eine Struktureinheit, wobei der Saugschlauch aneinander gereihte Struktureinheiten umfasst. Bei der Überströmung dieser Ausstülpungen, die vorzugsweise lokal eine Querschnittsänderung des Saugschlauchs darstellen, durch eine Haupt- bzw. Primärströmung des Luftstroms innerhalb des Saugschlauchs kann es im Bereich dieser Ausstülpungen zu einer Wirbelbildung kommen, die im Sinne er Erfindung bevorzugt auch als Sekundärströmung bezeichnet wird. Die auftretenden Wirbel können nachteiligerweise zu einer Störung der Randschichten der Luftströmung innerhalb des Saugschlauchs führen. Die Summe dieser einzelnen Wirbel, sowie die durch die Wirbel weiter angefachten Turbulenzen können zu sehr hohen Strömungs- und Energieverlusten führen, wenn man beispielsweise die Idealgeometrie eines glatten Rohrs mit gleichen Dimensionen als Referenz betrachtet. Diese Verluste wirken sich entsprechend merklich auf die System- und/oder Strömungseffizienz des Saugschlauches aus.
Die Veränderung des Querschnitts der Strömungsgeometrie durch die Rillen senkrecht zur Hauptströmung führt üblicherweise zu einer Sekundärströmung, die vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Hauptströmung innerhalb der Luftströmung im Saugschlauch gerichtet ist. Die Geschwindigkeiten der damit verbundenen Wirbel sind im Vergleich zu den der Hauptströmung gering, aber wenn sie, wie beim Saugschlauch, stark in der Anzahl vertreten sind, d.h. sich häufig wiederholen, können sie dem Strömungssystem nicht unerheblich viel Energie entziehen. Die Wirbel, die sich vorzugsweise durch die Querschnittsänderungen, die mit den Rillen bzw. Ausstülpungen einhergehen, können in den Ausstülpungen oder Rillen eine spiralförmige Sekundärströmung bilden, die senkrecht zur Hauptströmung der Luftströmung im Saugschlauch orientiert ist.
Um solche Wirbel oder Verwirbelungen zu vermeiden, ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden, die Ausstülpungen zumindest teilweise zu verfallen. Beispielsweise schlägt die DE 10 2011 084 195 B4 vor, einen kompressiblen Schaum zur Füllung der Wellentäler des Schlauchprofils zu verwenden. Nachteilig an der Füllung der Wellentäler kann es aber sein, dass sich die an sich vorteilhaften mechanischen Eigenschaften der spiral- oder wellenförmigen Saugschläuche, wie Robustheit und Stabilität, verschlechtern. Darüber hinaus können sich die zumindest teilweise verfüllten Wellentäler bzw. Ausstülpungen noch leichter mit Staub zusetzen, wodurch häufig die Wartung des Saugschlauchs erschwert wird.
Des Weiteren ist im Stand der Technik vorgeschlagen worden, auf der Innenseite des Saugschlauchs Strömungskörper vorzusehen, um das Strömungsverhalten des Luft-Staubgemisches im Saugschlauch zu verbessern. Allerdings ist das Einbringen solcher Strömungskörper auf der Innenseite eines Saugschlauchs aufwändig und teuer und die nach Innen in den Saugschlauch hineinragenden Strömungskörper verringern den Strömungsquerschnitt. Dadurch kann ein so beschaffener Saugschlauch besonders leicht verstopfen.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, die vorstehend beschriebenen Mängel und Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und einen Saugschlauch bereitzustellen, der eine hohe Flexibilität bei gleichzeitig hoher Verschleißfestigkeit und Stabilität des Saugschlauchs aufweist und darüber hinaus leicht zu reinigen und zu warten ist. Des Weiteren soll der bereitzustellende Saugschlauch günstige innere Strömungseigenschaften aufweisen, so dass die Saugströmung möglichst verlustarm durch den Saugschlauch hindurchströmen kann, um eine hohe System- und Strömungseffizienz zu erreichen. Ein weiteres Anliegen der Erfindung besteht darin, ein Herstellungsverfahren für einen solchen Saugschlauch anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausführungsformen zu dem Gegenstand der unabhängigen Ansprüche finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Beschreibung der Erfindung:
Erfindungsgemäß ist ein Saugschlauch für einen Staubsauger vorgesehen. Der Saugschlauch weist herstellungsbedingt ein Innenprofil mit sich in regelmäßigen Abständen wiederholenden Ausstülpungen und flachen Abschnitten auf, wobei das Innenprofil eine aufgeprägte Strömungsgeometrie zum Überströmen der Ausstülpungen aufweist. Die Ausstülpungen und die flachen Abschnitte des Saugschlauchs werden besonders gut in den Figuren verdeutlicht. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Saugschlauch spiral- oder wellenförmig ausgebildet ist und dadurch besonders biegsam, aber auch verschleißfest und stabil ausgebildet ist. Die spiralöder wellenförmige Ausgestaltung kommt bei dem vorgeschlagenen Saugschlauch dadurch zustande, dass der Saugschlauch Ausstülpungen und flache Abschnitte aufweist, die sich in regelmäßigen Abständen wiederholen. Je eine Ausstülpung und ein flacher Abschnitt können eine Struktureinheit des Saugschlauchs bilden, wobei sich diese Struktureinheiten in regelmäßigen Abständen wiederholen und auf diese Weise die Wellen- oder Spiralform des Saugschlauchs bilden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass der Saugschlauch als gewendelter Saugschlauch mit im Wesentlichen konstanter Steigung der Ausstülpungen ausgebildet ist. Diese grundlegende Struktur des Saugschlauchs wird vorzugsweise als «Wellen- oder Spiralform des Saugschlauchs» bezeichnet. Während des Betriebs des Staubsaugers wird ein Luft-Staubgemisch durch einen Unterdrück im Innenraum des Staubsaugers durch den Saugschlauch eingesaugt. Dabei bildet sich eine Luftströmung, die sich vorzugsweise primär von einem vorderen Bereich des Saugschlauchs in Richtung des Hauptkörpers des Staubsaugers orientiert. Diese Luftströmung wird im Sinne der Erfindung bevorzugt als Hauptströmung oder Primärströmung bezeichnet. Im vorderen Bereich des Saugschlauchs kann der Saugschlauch mit einer Saug- oder Bodendüse verbunden werden, um Staub einzusaugen. Es kann im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, dass der vordere Bereich des Saugschlauchs mit einer Werkzeugmaschine verbunden wird, um den bei Betrieb der Werkzeugmaschine entstehenden Staub einzusaugen und im Inneren des Staubsaugers zu speichern.
Die Ausstülpungen oder Rillen stellen Querschnittsänderungen des Saugschlauchs dar. Als Seiteneffekt dieser Querschnittsänderungen, die vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Hauptströmung verlaufen, entstehen in den Ausstülpungen die unerwünschten energieverzehrenden, spiralförmigen Sekundärströmungen.
Die Luftströmung des Staub-Luftgemischs kann über die flachen Abschnitte des Innenprofils vergleichsweise im Wesentlichen laminar und gleichförmig hinwegströmen. Im Bereich der Ausstülpungen verbreitert sich jeweils der für die Luftströmung zu Verfügung stehende Platz und es kann zu Verwirbelungen der Luftströmung, insbesondere der Sekundärströmung, kommen. Um das Entstehen und die negativen Strömungseffekte der Ausstülpungen und der damit verbundenen Verwirbelungen zu vermindern, wird im Kontext der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, dass das Innenprofil des Saugschlauchs eine Strömungsgeometrie aufweist, wobei sich gezeigt hat, dass die vorgeschlagene Strömungsgeometrie mit sich regelmäßig abwechselnden Ausstülpungen und flachen Abschnitten vorteilhafterweise dazu führt, dass die Ausstülpungen aerodynamisch überströmt werden können. Die Formulierung «aerodynamisch überströmt werden» bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Ausstülpungen mit minimalen Energieverlusten überströmt werden können. Dadurch entstehen deutlich weniger Verwirbelungen und Turbulenzen innerhalb der Luftströmung in dem Saugschlauch und die System- und Strömungseffizienz des vorgeschlagenen Saugschlauchs wird erheblich erhöht, da Strömungs- und Druckverluste wesentlich verringert werden können. Tests haben gezeigt, dass sich bei Vorsehung der Strömungsgeometrie weniger Staub in den Ausstülpungen absetzt, so dass sich die Ausstülpungen auch nach längerem Betrieb in einem nur geringen Maße zusetzen. Auf diese Weise bewahrt der Saugschlauch seine vorteilhaften mechanischen Eigenschaften, wie Biegsamkeit und Stabilität. Darüber hinaus hat sich der vorgeschlagene Saugschlauch als besonders verschleißfest und wartungsarm gezeigt. Bei der Strömungsgeometrie des Innenprofils handelt es sich um eine vorzugsweise eingeprägte Strömungsgeometrie, die durch Einprägen in das Grundmaterial des Saugschlauchs eingebracht wird. Bei dem Grundmaterial des Saugschlauchs kann es sich vorzugsweise um einen Kunststoff handeln. Durch das Einprägen der Strömungsgeometrie in das Grundmaterial des Saugschlauchs kann ein besonders günstiger Saugschlauch erhalten bzw. ein besonders kosteneffizientes Verfahren zur Herstellung eines Saugschlauchs bereitgestellt werden, da auf die aufwändige Vorsehung von Strömungskörpern auf der Innenseite des Saugschlauchs verzichtet werden kann.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Strömungsgeometrie bzw. ihre Strukturelemente im Bereich der flachen Abschnitte des Innenprofils des Saugschlauchs angeordnet vorliegen. Die Strömungsgeometrie kann pro flachem Abschnitt mindestens ein Strukturelement umfassen, so dass die Strömungsgeometrie entweder aus einem oder aus mehreren Strukturelementen bestehen kann. Die Strukturelemente der Strömungsgeometrie sind vorzugsweise im Bereich der flachen Abschnitte des Innenprofils des Saugschlauchs angeordnet. Tests haben gezeigt, dass dadurch die Ausstülpungen des Innenprofils besonders gut überströmt werden können. Insbesondere dringt die Luftströmung nicht tief in die Ausstülpungen ein, so dass Verwirbelungen besonders wirksam vermieden werden. Insbesondere können die Ausstülpungen hinsichtlich der Minimierung der Sekundärströmung besonders gut überströmt werden.
Es kann im Sinne der Erfindung bevorzugt sein, dass die Strömungsgeometrie im Wesentlichen längs zu einer gedachten Zentralachse des Saugschlauchs verläuft. Beispielsweise kann die Strömungsgeometrie mindestens eine Längsnut pro flachem Abschnitt aufweisen. Die mindestens eine Längsnut kann beispielsweise auf einem flachen Abschnitt verlaufen. Dabei kann die mindestens eine Längsnut im Wesentlichen senkrecht zu den benachbarten Ausstülpungen des Innenprofils des Saugschlauchs verlaufen. Vorzugsweise weist die Längsnut im Vergleich zu einer Ausstülpung eine deutlich geringere Tiefe auf. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die Ausstülpungen deutlich tiefer ausgebildet sind als die Längsnuten. Die Längs- nuten verlaufen vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu einer Zentralachse des Saugschlauchs. Die Luftströmung kann in die Längsnuten eindringen und unterbricht an den Schnittstellen mit den Rillen die Sekundärströmung. Durch diese stetigen Unterbrechungen der spiralförmigen Wirbel innerhalb des Saugschlauchs nimmt die Intensität der Sekundärströmung wesentlich ab.
Dadurch können die bei konventionellen Saugschläuchen ohne Strömungselemente auftretenden Verwirbelungen deutlich vermindert werden. Die Längsnuten stellen im Sinne der Erfindung Strömungs- oder Strukturelemente dar, die im Wesentlichen längs bzw. entlang einer gedachten Zentralachse des Saugschlauchs verlaufen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass Strömungselemente, die im Wesentlichen längs bzw. entlang einer gedachten Zentralachse des Saugschlauchs verlaufen, im Sinne der Erfindung als Strömungselemente, die quer zum Extruder- oder Wickelprofil des Saugschlauchs verlaufen, bezeichnet werden. Tests haben gezeigt, dass durch solche quer zum Extruder- oder Wickelprofil des Saugschlauchs verlaufenden Strukturelemente auf der Innenseite des Saugschlauchs die Luftströmung eine im Wesentlichen spiralförmige Form annehmen kann, die vorzugsweise einfach oder mehrgängig ausgebildet sein kann. Analog zu mehrgängigen Gewinden kann der Saugschlauch mehr als einen Spiralgang umfassen, wobei die einzelnen Spiralgänge vorzugsweise im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die Steigungen der einzelnen Spiralen ist vorzugsweise gleich.
Einen strömungsmechanisch ebenfalls positiven Effekt auf die Energieverluste kann auch bei Strukturelementen beobachtet werden, die beispielsweise als im Wesentlichen kreisförmige Vertiefungen ausgebildet und auf den flachen Abschnitten angeordnet vorliegen können. Auch solche im Wesentlichen kreisförmigen Vertiefungen weisen vorzugsweise eine deutlich geringere Tiefe als die Ausstülpungen auf, wobei die Luftströmung nach Verlassen dieser Vertiefungen über die tieferen Ausstülpungen hinweggetragen wird und auf diese Weise davon abgehalten wird, in die Ausstülpungen einzudringen.
Die aufgeprägte Strömungsgeometrie kann vorzugsweise auch die Struktur einer Haifischhaut imitieren. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass insbesondere auf den flachen Abschnitten des Innenprofils schuppenähnliche Strukturelemente aufgeprägt sind, die die inneren Strömungseigenschaften des Saugschlauchs positiv beeinflussen können. Mit anderen Worten kann der Saugschlauch eine aufgeprägte Strömungsgeometrie aufweisen, wobei die Strömungsgeometrie schuppenähnliche Strukturelemente aufweist, die an die Struktur der Haut eines Haifischs angelehnt sind. Durch die Imitierung der Eigenschaften von Haifischhaut durch die aufgeprägte Strömungsgeometrie kann vorteilhafterweise der Strömungswiderstandes der Hauptströmung reduziert werden.
Es kann im Sinne der Erfindung bevorzugt sein, dass die Strömungsgeometrie im Wesentlichen quer zu einer gedachten Zentralachse des Saugschlauchs verläuft. Strömungselemente, die im Wesentlichen quer zu einer gedachten Zentralachse des Saugschlauchs verlaufen, können beispielsweise Quernuten sein, die auf den flachen Abschnitten des Innenprofils verlaufen können. Dabei kann die mindestens eine Quernut im Wesentlichen parallel den benachbarten Ausstülpungen des Innenprofils des Saugschlauchs verlaufen. Vorzugsweise weist auch die Quernut im Vergleich zu einer Ausstülpung eine deutlich geringere Tiefe auf. Die Quernuten verlaufen vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zu einer Zentralachse des Saugschlauchs. Die Luftströmung kann in die Quernuten eindringen, wobei sich herausgestellt hat, dass das Herausströmen aus einer Quernut für die Luftströmung ebenfalls die Wirkung einer Schanze hat, so dass die Luftströmung nach Überqueren der Quernut über die nachfolgende Ausstülpung hinwegspringt und somit nicht oder nur in sehr geringem Maße in die Ausstülpung des Innenprofils des Saugschlauchs eindringt. Dadurch können die Randschichten der Hauptströmung vorteilhafterweise so beeinflusst werden, dass einerseits die Sekundärströmung reduziert und andererseits lokal weniger Turbulenzen angefacht werden. Tests haben gezeigt, dass durch die Vorsehung der aufgeprägten Strömungsgeometrie insbesondere die Wandschubspannung im Saugschlauch, sowie der Strömungswiderstand reduziert werden können.
Dadurch können durch die Vorsehung von Strömungselemente, die im Wesentlichen quer zu einer gedachten Zentralachse des Saugschlauchs verlaufen, die bei konventionellen Saugschläuchen ohne Strömungselemente auftretenden Verwirbelungen deutlich vermindert werden. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass Strömungselemente, die im Wesentlichen quer zu einer gedachten Zentralachse des Saugschlauchs verlaufen, im Sinne der Erfindung als Strömungselemente, die längs bzw. entlang des Extruder- oder Wickelprofils des Saugschlauchs verlaufen, bezeichnet werden. Tests haben gezeigt, dass durch solche längs zum Extruderoder Wickelprofil des Saugschlauchs verlaufenden Strukturelemente auf der Innenseite des Saugschlauchs die Luftströmung in Richtung eines zentralen Bereichs des Saugschlauchs geleitet werden kann. Dadurch erhält die Strömung eine besonders laminare Ausprägung und fließt besonders ruhig und verwirbelungsfrei. Insbesondere Werden auf diese Weise unerwünschte Verwirbelungen im Bereich der Ausstülpungen auf der Innenseite des Saugschlauchs vermieden.
Es kann im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, dass die Strömungsgeometrie mindestens eine Nut aufweist, wobei die mindestens eine Nut mit einer Zentralachse des Saugschlauches einen Winkel einschließt. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die mindestens eine Nut schräg auf dem flachen Abschnitt des Innenprofils verläuft. Dadurch kann die mindestens eine Nut eine auf den flachen Abschnitten umlaufend verlaufende Spirale bilden, so dass die Luftströmung entlang dieser umlaufenden Nut geführt werden kann. Tests haben gezeigt, dass ein Saugschlauch mit besonders guten Strömungseigenschaften bereitgestellt werden kann, wenn der Saugschlauch mindestens eine umlaufende Nut zur Führung der Luftströmung aufweist. Vorzugsweise kann eine Strömungsgeometrie mit einer spiralförmig verlaufenden Nut aus einzelnen Abschnitten zusammengesetzt sein, die von Nuten gebildet werden, die auf den flachen Abschnitten des Innenprofils des Saugschlauchs schräg verlaufen und/oder mit der Zentralachse des Saugschlauches einen Winkel einschließen. Durch eine solche spiralförmige Nut als Strukturelement der Strömungsgeometrie werden lokal an den Stellen, an denen die Längsnut auf die Ausstülpungen trifft, die in den Ausstülpungen vorhandenen Wirbel der Sekundärströmung durchbrochen. Diese Wirbel sind maßgeblich für die Energieverluste des Schlauches. Das Durchstoßen der Wirbel in den Ausstülpungen bewirkt, dass diese merklich in ihrem Aufbau gestört werden und so auch an ihrer Intensität verlieren.
Um die Strömungs- und Energieverluste, die bei Durchgang einer Luftströmung durch einen Saugschlauch auftreten, zu verringern, ist es im Sinne der Erfindung bevorzugt, sogenannte «direkte Strukturelemente» auf einer Innenseite des Saugschlauchs einzubringen bzw. vorzusehen. Die direkten Strukturelemente sind vorzugsweise dazu eingerichtet, eine Sekundärströmung innerhalb des Luftstroms durch den Saugschlauch zu reduzieren. Direkte Strukturelemente im Sinne der Erfindung sind beispielsweise Nuten, die parallel zu der zentralen Achse des Saugschlauchs oder mit einem Steigungswinkel auf der Innenseite des Saugschlauchs verlaufen können. Die Nuten unterscheiden sich von den parallel zueinander verlaufenden Rillen oder Ausstülpungen, die der Saugschlauch herstellungsbedingt aufweist. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die direkten Strukturelemente quer zu den Rillen und/oder Ausstülpungen verlaufen. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass die direkten Strukturelemente die Rillen und/oder Ausstülpungen in dem Sinne durchstoßen, dass sie diese schneiden oder eben gerade nicht parallel zu ihnen verlaufen. Tests haben gezeigt, dass durch dieses Durchstoßen der Rillen und/oder Ausstülpungen durch die direkten Strukturelemente die Sekundärströmung innerhalb des Luftstroms durch den Saugschlauch reduziert werden kann, dass die Luftströmung verlustärmer durch den Saugschlauch fließen kann.
Alternativ oder ergänzend können innerhalb des Saugschlauches sogenannte «hybride Strukturelemente» vorgesehen sein, mit denen vorzugsweise sowohl die Sekundärströmung, als auch die Haupt-Luftströmung innerhalb des Saugschlauchs beeinflusst werden kann, um die Strömungs- und Energieverluste des Luftstroms zu vermindern. Hybride Strukturelemente können beispielsweise Modifikationen der inneren Oberfläche des Saugschlauchs sein, die vorzugsweise auf den flachen Abschnitten zwischen den Rillen und Ausstülpungen auf der Innenseite des Saugschlauchs angeordnet sein können. Beispielsweise kann die Oberfläche dieser flachen Abschnitte ähnlich wie eine Haifischhaut ausgebildet sein oder kleine Dellen oder Vertiefungen aufweisen, wie die Oberfläche eines Golfballs. Tests haben gezeigt, dass die hybriden Strukturelemente sowohl die Haupt-Luftströmung, als auch die Sekundärströmung innerhalb des Saugschlauchs beeinflussen können, so dass durch die Vorsehung dieser hybriden Strukturelemente die Strömungs- und Energieverluste innerhalb des Luftstroms besonders gut reduziert werden können.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Saugschlauchs. Die für den Saugschlauch eingeführten Begriffe, Definitionen und technischen Vorteile gelten vorzugsweise für das Herstellungsverfahren analog. Das Verfahren zur Herstellung des Saugschlauchs ist durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: a) Extrudieren eines Materialstrangs, b) Abkühlen des Materialstrangs, c) Bearbeiten des Materialstrangs zum Erhalt des Innenprofils des Saugschlauchs, insbesondere Aufwickeln, d) Einbringen der Strömungsgeometrie und/oder ihrer Strukturelemente in einer Modifikationsphase in den Materialstrang und/oder in das Innenprofil des Saugschlauchs.
Beim Extrudieren wird das Grundmaterial des späteren Saugschlauchs aus einer formgebenden Öffnung herausgepresst, so dass eine geformte Masse als sog. Extrudat erhalten wird. Die formgebende Öffnung kann als Düse oder als sog. Mundstück ausgebildet sein. Das Extrudieren kann insbesondere unter Druck erfolgen. Das Extrudat liegt bei dem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren insbesondere in Form eines Wickelprofils vor, das eine Spiral- oder Wellenform aufweisen kann. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Abkühlen des Materialstrangs bei dem vorgeschlagenen Herstellungsverfahren in einem Fluid erfolgt, wobei als Fluid beispielsweise Wasser verwendet werden kann. Es kann allerdings auch eine Luftkühlung vorgesehen sein. Der extrudierte Materialstrang, der vorzugsweise die Form eines Wickelprofils mit Ausstülpungen und flachen Abschnitten aufweist, kann nach Verlassen des Extruders in einem Wasserbad abgekühlt werden oder das erhaltene Wickelprofil kann mit Kühlwasser abgespült oder bespritzt werden, um eine Kühlwirkung zu bewirken.
Es wird darauf hingewiesen, dass das vorgeschlagene Herstellungsverfahren nicht in der oben dargestellten Reihenfolge durchgeführt werden muss. Zweckmäßigerweise wird zunächst der Materialstrang aus der Düse und/oder dem Mundstück herausgepresst. Allerdings kann die Reihenfolge der oben genannten Verfahrensschritte b) bis d) variiert werden. Abweichend von der oben dargestellten Reihenfolge kann der Materialstrang auch erst aufgewickelt und anschließend abgekühlt werden. Auch das Einbringen der Strömungsgeometrie und/oder ihrer Struktu- relemente in den Materialstrang kann beispielsweise vor dem Aufwickeln und/oder vor dem Abkühlen des Materialstrangs erfolgen. Wenn das Einbringen der Strömungsgeometrie und/oder ihrer Strukturelemente in den Materialstrang vor dem Abkühlen des Materialstrangs erfolgt, wird im Sinne der Erfindung bevorzugt von einer ersten Modifikationsphase gesprochen. Wenn das Einbringen der Strömungsgeometrie und/oder ihrer Strukturelemente nach dem Abkühlen des Materialstrangs erfolgt, wird im Sinne der Erfindung bevorzugt von einer zweiten Modifikationsphase gesprochen. Das „Bearbeiten“ des Materialstrangs kann neben dem Aufwickeln auch ein Schweißen oder Kleben oder die Anwendung einer anderen Fügetechnik umfassen. Es kann im Sinne der Erfindung auch bevorzugt sein, dass der Materialstrang bzw. das erhaltene Wickelprofil zurecht- bzw. in Form geschnitten wird. Dadurch kann insbesondere die Länge des Saugschlauchs variiert werden.
Es ist im Kontext der Erfindung vorgesehen, dass in einem sog. Modifikations-Verfahrensschritt die Strömungsgeometrie bzw. die Strukturelemente, die die Strömungsgeometrie bilden, in den zukünftigen Saugschlauch eingebracht werden. Das vorgeschlagene Herstellungsverfahren kann vorzugsweise einen oder mehrere Modifikationsschritte umfassen, die beispielsweise vor oder nach dem Abkühlen des Materialstrangs durchgeführt werden. Das Einbringen der Strömungsgeometrie und/oder ihrer Strukturelemente erfolgt vorzugsweise durch ein Ein- oder Aufprägen der Strömungsgeometrie und/oder ihrer Strukturelemente in den Materialstrang und/oder in das Wickelprofil des Saugschlauchs.
Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Einbringen der Strömungsgeometrie in einer ersten Modifikationsphase in den Materialstrang und/oder in einer zweiten Modifikationsphase in das Innenprofils des Saugschlauchs erfolgt, wobei die erste Modifikationsphase zeitlich zwischen dem Extrudieren und dem Abkühlen des Materialstrangs und die zweite Modifikationsphase zeitlich nach dem Aufwickeln des Materialstrangs liegt. Das bedeutet im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass das Einbringen der Strömungsgeometrie in einer ersten Modifikationsphase in den Materialstrang erfolgen kann, wobei diese erste Modifikationsphase zeitlich zwischen dem Extrudieren und dem Abkühlen des Materialstrangs liegt. Alternativ oder ergänzend kann das Einbringen der Strömungsgeometrie oder ihrer Strukturelemente in einer zweiten Modifikationsphase in das Innenprofils des Saugschlauchs erfolgen, wobei diese zweite Modifikationsphase zeitlich nach dem Aufwickeln des Materialstrangs liegen kann.
Es ist im Sinne der Erfindung ganz besonders bevorzugt, dass durch den Schritt des Ein- oder Aufprägens Längsnuten, Quernuten, umlaufende Spiralnuten, Vertiefungen und/oder schuppenähnliche Strukturelemente in den zukünftigen Saugschlauch eingebracht werden können. Diese Strukturelemente sind vorteilhafterweise dazu eingerichtet, das Strömungsverhalten der Luftströmung durch den Saugschlauch zu beeinflussen. Vorzugsweise haben die Strukturelemente einen strömungsmechanisch positiven Effekt auf die Energieverluste, indem die Luftströmung durch die Strukturelemente davon abgehalten wird, in die Ausstülpungen des Innenprofils des Saugschlauchs einzudringen. Das „Springen“ des Luftstroms über die Ausstülpungen hinweg wird im Sinne der Erfindung bevorzugt auch als „aerodynamisches Überströmen einer Ausstülpung“ bezeichnet. Die Erfinder haben erkannt, dass dieses Eindringen der Luftströmung in die herstellungsbedingt vorhandenen Ausstülpungen auf der Innenseite des Saugschlauchs eine wesentliche Ursache für unerwünschte Turbulenzen und Verwirbelungen im Saugschlauch sein kann. Mit der Erfindung, insbesondere durch die Vorsehung der Strömungsgeometrie und/oder ihrer Strukturelemente, kann vorteilhafterweise das Eindringen der Luftströmung in die Ausstülpungen auf der Innenseite des Saugschlauchs erheblich verhindert werden. Dadurch kann die Luftströmung innerhalb des Saugschlauchs in dem Sinne beruhigt werden, dass Turbulenzen und Verwirbelungen wesentlich reduziert und die Strömungseffizienz innerhalb des Saug- schlauchs wesentlich verbessert werden kann.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Figurenbeschreibung. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. In den Figuren sind gleiche und gleichartige Komponenten mit gleichen Bezugszeichen beziffert.
Es zeigen:
Fig. 1 Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung einer Struktureinheit des Saugschlauchs, wobei die Struktureinheit einen flachen Abschnitt und eine Ausstülpung umfasst
Fig. 2 schematische Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des Saugschlauchs Fig. 3 Ansicht von bevorzugten Ausgestaltungen von Strukturelementen der Strömungsgeometrie
Fig. 4 Darstellung des Strömungseffekts, der von der Strömungsgeometrie hervorgerufen wird
Fig. 5 Ansicht einer spiralförmigen Strömungsgeometrie Fig. 6 Ansicht einer Strömungsgeometrie mit schuppenähnlichen Strukturelementen
Ausführunqsbeispiele und Fiqurenbeschreibunq:
Figur 1 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung einer Struktureinheit 26 des Saugschlauchs 10 (vgl. Figur 2), wobei die Struktureinheit 26 einen flachen Abschnitt 24 und eine Ausstülpung 22 umfasst. Der Saugschlauch 10 setzt sich vorzugsweise aus Struktureinheiten 26 zusammen, wobei sich flache Abschnitte 24 und Ausstülpungen 22 abwechseln. Die flachen Abschnitte 24 und die Ausstülpungen 22 bilden das Innenprofil 20 des Saugschlauchs 10, wobei das Innenprofil 20 im Sinne der Erfindung bevorzugt auch als Wickel- oder Extruderprofil bezeichnet wird. Die flachen Abschnitte 24 und die Ausstülpungen 22 sind in sich regelmäßig wiederholenden Abständen angeordnet. In den Bereich der Ausstülpungen 22 weitet sich der Saugschlauch 10 auf, so dass die Luftströmung 70, die durch den Saugschlauch 10 fließt, wenn keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden, in die Ausstülpungen 22 strömen kann. Dadurch kann es zu unerwünschten Verwirbelungen und Turbulenzen in der Luftströmung 70 kommen, die die Strömungseffizienz der Luftströmung 70 negativ beeinflussen können. Um die unerwünschten Verwirbelungen und Turbulenzen in der Luftströmung 70 zu vermeiden, weist der vorgeschlagene Saugschlauch 10 eine aufgeprägte Strömungsgeometrie 30 mit Strukturelementen 50 auf (vgl. Figur 3), die vorteilhafterweise dazu führen, dass die Ausstülpungen 22 aerodynamisch überströmt werden.
Dadurch kann die Luftströmung 70 dank der Erfindung wesentlich effizienter durch den Saugschlauch 10 strömen.
Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht einer bevorzugten Ausgestaltung des Saugschlauchs 10. Der Saugschlauch 10 wird durch Extrusion aus einem Materialstrang 60 gewonnen und setzt sich aus Struktureinheiten 26 zusammen. Die Struktureinheiten 26 umfassen flache Abschnitte 24 und Ausstülpungen 22, die sich zur Bildung des Saugschlauchs 10 abwechseln. Dadurch erhält der Saugschlauch 10 seine Spiral- oder Wellenform. Darüber hinaus wird in Figur 2 die gedachte Zentralachse 40 durch den Saugschlauch 10 dargestellt. Die Strukturelemente 50 der Strömungsgeometrie 30 können längs oder quer zu dieser gedachten Zentralachse 40 angeordnet vorliegen. Alternativ oder ergänzend können die Die Strukturelemente 50 der Strömungsgeometrie 30 mit der gedachten Zentralachse 40 einen Winkel einschließen. In diesem Fall können die Strukturelemente 50, die beispielsweise als Nuten ausgebildet sein können, schräg auf den flachen Abschnitten 24 des Innenprofils 20 des Saugschlauchs 10 verlaufen. Es ist im Sinne der Erfindung bevorzugt, dass Strukturelemente 50, die längs zu der gedachten Zentralachse 40 des Saugschlauchs 10 verlaufen, quer zu dem Innen- oder Wickelprofil 20 des Saugschlauchs 10 verlaufen, und umgekehrt. Der Saugschlauch 10 weist vorzugsweise eine kreisförmige Grundfläche auf, die beispielsweise in einer Schnittdarstellung des Saugschlauchs 10 sichtbar wird. Die gedachte Zentralachse 40 des Saugschlauchs 10 verläuft vorzugsweise durch den Mittelpunkt dieser kreisförmigen Grundfläche.
Der Saugschlauch 10 kann beispielsweise mit einem Staubsauger (nicht dargestellt) verbunden werden, um Staub einzusaugen. Insbesondere kann der Saugschlauch 10 mit einer Werkzeugmaschine (nicht dargestellt) verbunden werden, um Staub oder Partikel einzusaugen, die in einem Arbeitsbereich der Werkzeugmaschine entstehen, wenn mit der Werkzeugmaschine gearbeitet wird.
Figur 3 zeigt verschiedene Ausgestaltungen von Strukturelementen 50 der Strömungsgeometrie 30 des Saugschlauchs 10. Die Strukturelemente 50 bilden eine Strömungsgeometrie 30, die beim Herstellungsverfahren in das Grundmaterial bzw. den Materialstrang 60 des Saugschlauchs 10 eingeprägt wird. Die Strukturelemente 50 können als Längsnuten 54 (vgl. Teilfigur 3a), Vertiefungen 58 (vgl. Teilfigur 3b), Quernuten 52 (vgl. Teilfigur 3c) und/oder als spiralförmige Nuten 56 (vgl. Teilfigur 3d) ausgebildet sein. Die Strukturelemente 50 liegen insbesondere auf den flachen Abschnitten 24 des Innenprofils 20 des Saugschlauchs 10 angeordnet vor. Die Teilfiguren 3a, 3b und 3c zeigen Schrägansichten von je einer Struktureinheit 26 des Innenprofils 20 des Saugschlauchs 10, während die Teilfigur 3d eine Draufsicht auf eine Struktureinheit 26 zeigt. Dabei werden der flache Abschnitt 24 und die Ausstülpung 22 der Struktureinheit 26, sowie die Anordnung der spiralförmigen Nut 56 der Strömungsgeometrie 30 von oben gezeigt. Die Vertiefungen 58, die in Teilfigur 3b dargestellt werden, sind ähnlich wie die Vertiefungen eines Golfballs beschaffen. Tests haben gezeigt, dass eine Strömungsgeometrie 30, die solche im Wesentlichen kreisförmigen Vertiefungen 58 als Strukturelemente 50 umfasst, besonders gut dazu geeignet ist, eine Luftströmung 70 zu beruhigen und die Strömungseffizienz innerhalb des Saugschlauchs 10 zu verbessern.
Figur 4 zeigt den Strömungseffekt auf die Luftströmung 70, der von der aufgeprägten Strömungsgeometrie 30 des Saugschlauchs 10 hervorgerufen werden kann. Die Strukturelemente 50 der Strömungsgeometrie 30 bewirken einen Schanzen-Effekt, der ein Abheben der Luftströmung 70 von dem flachen Abschnitt 24 des Innenprofils 20 bewirkt. Dadurch «fliegt» die Luftströmung 70 über die nachfolgende Ausstülpung 22 hinweg und wird insbesondere daran gehindert, in die Ausstülpung 22 einzudringen. Auf diese Weise kann die Luftströmung 70 innerhalb des Saugschlauchs 10 erheblich beruhigt werden. Vorteilhafterweise kann durch die Vor- sehung der Strömungsgeometrie 30 bzw. ihrer Strukturelemente 50 erreicht werden, dass die Luftströmung 70 die Ausstülpungen 22 des Saugschlauchs 10 aerodynamisch überströmt.
Figur 5 zeigt eine Ansicht einer Strömungsgeometrie 30 mit einer spiralförmigen Nut 56 als Strukturelement 50. Die «Spirale» ergibt sich insbesondere dann, wenn der Verlauf der Nuten 56 auf den flachen Abschnitten 24 des Saugschlauchs 10 betrachtet wird. Eine solche Draufsicht auf eine Struktureinheit 26 des Saugschlauchs 10 wird beispielsweise in Teilfigur 3d gezeigt.
Figur 6 zeigt eine Strömungsgeometrie 30 mit schuppenähnlichen Strukturelementen 59. Solche schuppenähnlichen Strukturelemente 59 sind vorzugsweise dazu ausgebildet, die Struktur einer Haifischhaut nachzubilden. Tests haben gezeigt, dass eine Strömungsgeometrie 30, die von der
Struktur her einer Haifischhaut ähnelt, besonders gut dazu geeignet ist, eine Luftströmung 70 zu beruhigen und die Strömungseffizienz der Luftströmung 70 innerhalb des Saugschlauchs 10 zu verbessern.
15 Bezugszeichenliste
10 Saugschlauch
20 Innenprofil
22 Ausstülpung
24 flacher Abschnitt
26 Struktureinheit
30 Strömungsgeometrie
40 gedachte Zentralachse des Saugschlauchs
50 Strukturelement der Strömungsgeometrie
52 Längsnut
54 Quemut
56 spiralförmige Nut
58 im Wesentlichen kreisförmige Vertiefungen
59 schuppenähnliche Strukturelemente
60 Materialstrang
70 Luftströmung

Claims

Patentansprüche
1 . Saugschlauch (10) für einen Staubsauger, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugschlauch (10) herstellungsbedingt ein Innenprofil (20) mit sich in regelmäßigen Abständen wiederholenden Ausstülpungen (22) und flachen Abschnitten (24) aufweist, wobei das Innenprofil (20) eine aufgeprägte Strömungsgeometrie (30) zum Überströmen der Ausstülpungen (22) aufweist.
2. Saugschlauch (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeometrie (30) im Bereich der flachen Abschnitte (24) des Innenprofils (20) des Saugschlauch (10) angeordnet vorliegt.
3. Saugschlauch (10) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeometrie (30) pro flachem Abschnitt (24) mindestens ein Strukturelement (50) umfasst.
4. Saugschlauch (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeometrie (30) im Wesentlichen längs oder quer zu einer gedachten Zentralachse (40) des Saugschlauchs (10) verläuft.
5. Saugschlauch (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeometrie (30) als Strukturelement (50) mindestens eine Längsnut (52) pro flachem Abschnitt (24) aufweist.
6. Saugschlauch (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeometrie (30) eine Vielzahl von Strukturelementen (58, 59) pro flachem Abschnitt (24) aufweist. Saugschlauch (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeometrie (30) mindestens eine Quernut (54) als Strukturelement (50) aufweist. Saugschlauch (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeometrie (30) mindestens eine spiralförmige Nut (56) als Strukturelement (50) aufweist. Saugschlauch (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Strukturelemente (50) von im Wesentlichen kreisförmigen Vertiefungen (58) und/oder als schuppenähnliche Strukturelemente (59) ausgebildet sind. Verfahren zur Herstellung eines Saugschlauchs (10) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: a) Extrudieren eines Materialstrangs (60), b) Abkühlen des Materialstrangs (60), c) Bearbeiten des Materialstrangs (60) zum Erhalt des Innenprofils (20) des Saugschlauchs (10), insbesondere Aufwickeln, d) Einbringen der Strömungsgeometrie (30) und/oder ihrer Strukturelemente (50) in einer Modifikationsphase in den Materialstrang (60) und/oder in das Innenprofil (20) des Saugschlauchs (10). Verfahren nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, dass wobei das Einbringen der Strömungsgeometrie (30) in einer ersten Modifikationsphase in den Materialstrang (60) und/oder in einer zweiten Modifikationsphase in das Innenprofil (20) des Saugschlauchs (10) erfolgt, wobei die erste Modifikationsphase zeitlich zwischen dem Extrudieren und dem Abkühlen des Materialstrangs (60) und die zweite Modifikationsphase zeitlich nach dem Aufwickeln des Materialstrangs (60) liegt.
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