STAUBSAUGER MIT FEHLLUFTVENTIL ZUR STEUERUNG DER KÜHLUNG DER STEUERELEKTRONIX
Die Erfindung betrifft einen Staubsauger mit einem Schmutzsammelbehälter, der einen Saugeinlass aufweist und mit einem Saugaggregat in Strömungsver¬ bindung steht, und mit einer Steuerelektronik zur Steuerung des Saugaggre¬ gates, die zumindest ein elektrisches Bauteil mit einem Kühlkörper umfasst, der von Kühlluft beaufschlagbar ist, wobei die Kühlluft durch einen mit dem Saugaggregat in Strömungsverbindung stehenden Kühlkanal hindurch strömt.
Durch die Steuerelektronik kann die Leistung des Saugaggregates elektrisch gesteuert werden, insbesondere kann die Drehzahl eines Elektromotors des Saugaggregates vom Benutzer eingestellt werden. Die Steuerelektronik um¬ fasst mindestens ein elektrisches Bauteil, das sich während des Betriebes des Staubsaugers erheblich erwärmt. Das elektrische Bauteil, beispielsweise ein Triac, umfasst deshalb einen Kühlkörper, um die Wärmeenergie abzuführen. Der Kühlkörper wird von Kühlluft beaufschlagt, die dem Kühlkörper über einen Kühlkanal zugeführt wird und zum Saugaggregat strömt. Derartige Stausauger sind aus der DE 90 03 938 Ul bekannt und ermöglichen eine effektive Kühlung von mindestens einem elektrischen Bauteil der Steuerelektronik.
Auch der Elektromotor des Saugaggregates wird üblicherweise gekühlt. Die Kühlung des Elektromotors des Saugaggregates erfolgt häufig mittels der vom Saugaggregat angesaugten Saugluft. Wird beispielsweise bei einer Verstopfung des Saugeinlasses oder einer an diesen angeschlossenen Saugdüse dem Saugaggregat nur eine unzureichende Menge von Saugluft zugeführt, so hat dies zur Folge, dass sich der Elektromotor erheblich erwärmt. Es wurde des¬ halb bereits vorgeschlagen, beispielsweise in der DE 29 11 255 Al, die Ansaugöffnung des Saugaggregates über einen gesonderten Kanal mit einem Sicherheitsventil zu verbinden, das bei einem vorbestimmten Unterdruck in-
nerhalb des Schmutzsammelbehälters öffnet, so dass dem Saugaggregat bei unzureichender Saugluftströmung über das Sicherheitsventil Außenluft zuge¬ führt werden kann zur Sicherstellung einer ausreichenden Kühlung des Saugaggregates.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Staubsauger der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass er eine kompakte Bauweise auf¬ weist, wobei eine ausreichende Kühlung sowohl von mindestens einem Bauteil der Steuerelektronik als auch des Saugaggregates sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Staubsauger der gattungsgemäßen Art erfin¬ dungsgemäß dadurch gelöst, dass im Kühlkanal ein Fehlluftventil angeordnet ist mit einem Ventilkörper, der in Abhängigkeit vom Druck im Schmutzsam¬ melbehälter zwischen einer Offenstellung, in der er den Kühlkanal freigibt, und einer Schließstellung, in der er den Kühlkanal teilweise verschließt, hin und her bewegbar ist.
Beim erfindungsgemäßen Staubsauger dient die durch den Kühlkanal hindurch strömende Kühlluft sowohl der Kühlung von mindestens einem Bauteil der Steuerelektronik als auch der Kühlung des Saugaggregates. Hierzu kommt ein im Kühlkanal angeordnetes Fehlluftventil zum Einsatz, das bei einem vorbe¬ stimmten Unterdruck im Schmutzsammelbehälter den Kühlkanal freigibt und dadurch gewährleistet, dass auch bei mangelnder Saugluftströmung dem Saugaggregat durch Zuführung von Außenluft eine ausreichende Menge an Luft zugeführt wird, so dass dieses effektiv gekühlt wird. Ist eine Zuführung von Außenluft zum Saugaggregat zu dessen Kühlung nicht erforderlich, da eine ausreichende Saugluftströmung vorliegt, so nimmt das Fehlluftventil seine Schließstellung ein. In dieser Schließstellung ist der Kühlkanal jedoch nicht
vollständig verschlossen, vielmehr bildet der Kühlkanal auch dann einen Strö¬ mungsweg zur Bereitstellung von Kühlluft aus, wenn eine ausreichende Saug¬ luftströmung zur Kühlung des Saugaggregates vorliegt. In diesem Falle ist der Kühlkanal nur teilweise verschlossen, so dass noch eine gewisse Menge an Kühlluft hindurch strömen kann, die den Kühlkörper von mindestens einem elektrischen Bauteil der Steuerelektronik des Saugaggregates beaufschlagt. Somit ist unabhängig von dem im Schmutzsammelbehälter herrschenden Un¬ terdruck eine effektive Kühlung des elektrischen Bauteiles sicherstellt. Auch bei geschlossenem Fehlluftventil wird also der Kühlkanal von einer Kühlluft¬ strömung durchströmt, die ausreichend ist, um das elektrische Bauteil, insbe¬ sondere ein elektrisches Leistungsregelungsbauteil, beispielsweise einen Triac, wirksam zu kühlen. Die Größe dieser Kühlluftströmung wird derart gewählt, dass die Kühlung des elektrischen Bauteiles auch dann sichergestellt ist, wenn an den Saugeinlass kein Saugschlauch angeschlossen ist und sich daher inner¬ halb des Schmutzsammelbehälters nur ein sehr geringer Unterdruck ausbildet.
Es kann vorgesehen sein, dass der Kühlkanal unmittelbar in eine Ansaugöff¬ nung des Saugaggregates einmündet. Von Vorteil ist es jedoch, wenn der Kühlkanal in den Schmutzsammelbehälter einmündet und über diesen mit dem Saugaggregat in Strömungsverbindung steht, da dies eine konstruktiv einfa¬ chere Ausgestaltung des Staubsaugers ermöglicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist das Fehlluftventil ein Ventilsitz¬ teil auf mit einer Dichtfläche, an die der Ventilkörper in seiner Schließstellung anlegbar ist, wobei das Ventilsitzteil zumindest einen Durchlass aufweist, der unabhängig von der Stellung des Ventilkörpers einen Strömungsweg bereit¬ stellt für durch den Kühlkanal hindurch strömende Kühlluft. Der Durchlass kann vom Ventilkörper auch dann nicht geschlossen werden, wenn dieser an
der Dichtfläche anliegt. Über den Durchlass kann vielmehr unabhängig von der Stellung des Ventilkörpers Kühlluft durch den Kühlkanal hindurch strömen zur Kühlung von mindestens einem elektrischen Bauteil der Steuerelektronik. Der Durchlass bildet also einen Bypass aus.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Durchlass eine in die Dichtfläche ein¬ geformte Vertiefung ausbildet, die vom Ventilkörper nicht veschließbar ist. Liegt der Ventilkörper an der Dichtfläche an, so verbleibt über die in die Dicht¬ fläche eingeformte Vertiefung ein Strömungsweg für Kühlluft. Geht der Ventil¬ körper in seine Offenstellung über, so hebt er von der Dichtfläche ab. Dies hat zur Folge, dass sich im Bereich der Dichtfläche und der darin eingeformten Vertiefung eine stark erhöhte Kühlluftströmung ausbildet, die eine Reinigung der Vertiefung, das heißt des Durchlasses, bewirkt, da von der stark erhöhten Kühlluftströmung Schmutzteilchen mitgerissen werden, die sich während des Betriebes des Staubsaugers mit geschlossenem Fehlluftventil am Rand der Vertiefung ablagern. Der Betrieb des Staubsaugers mit geöffnetem Fehlluft¬ ventil führt somit zu einer selbsttätigen Reinigung des Durchlasses.
Um einen zuverlässigen Übergang des Ventilkörpers von seiner Schließstellung in seine Offenstellung zu bewirken, ist es von Vorteil, wenn am Ventilsitz mehrere Durchlässe in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnet sind. Es hat sich gezeigt, dass durch den Einsatz mehrerer Durchlässe ein Verkanten des Ventilkörpers bei seinem Übergang von der Schließ- in die Offenstellung zuverlässig verhindert werden kann.
Der mindestens eine Durchlass ist vorzugsweise als schräg oder senkrecht zur Bewegungsrichtung des Ventilkörpers verlaufender, in die Dichtfläche einge¬ formter Kanal ausgestaltet. Der Kanal kann rillen-, schlitz- oder nutförmig
ausgestaltet sein, wobei er in der Schließstellung des Fehlluftventils vom Ven¬ tilkörper abgedeckt ist. Der Kanal weist vorzugsweise einen U-förmigen Quer¬ schnitt auf mit einer Bodenwand und zwei seitlich von dieser abstehenden Seitenwänden, auf deren der Bodenwand abgewandten Oberkanten der Ventil¬ körper in seiner Schließstellung aufsitzt. Günstig ist es, wenn mindestens drei Kanäle, vorzugsweise vier Kanäle, in gleichmäßigem Abstand zueinander in die Dichtfläche eingeformt sind.
Die Dichtfläche kann kreisringförmig ausgebildet sein, wobei der mindestens eine Durchlass in radialer Richtung verläuft.
Der Ventilkörper ist vorzugsweise als Ventilkolben ausgebildet, der federela¬ stisch in Richtung der Dichtfläche vorgespannt ist.
Die nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Er¬ findung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:
Figur 1: eine schematische Schnittansicht eines Staubsaugers mit einem in einem Kühlkanal angeordneten Fehlluftventil in Schließstellung;
Figur 2: eine ausschnittsweise Schnittansicht des Staubsaugers entspre¬ chend Figur 1 mit dem Fehlluftventil in Offenstellung und
Figur 3: eine Schnittansicht längs der Linie 3-3 in Figur 2.
In der Zeichnung ist schematisch ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegter Staubsauger dargestellt mit einem Gehäuse 11, das einen Schmutz-
sammelbehälter 12 ausbildet, der von einem am Gehäuse 11 angelenkten Deckel 13 abgedeckt ist. Der Deckel 13 trägt einen Saugstutzen 14, der einen Saugeinlass des Schmutzsammelbehälters 12 ausbildet und an den ein flexi¬ bler Saugschlauch 15 angeschlossen ist. Der Saugschlauch 15 trägt an seinem freien, in der Zeichnung nicht dargestellten Ende üblicherweise eine Saugdüse.
Das Gehäuse 11 nimmt ein Saugaggregat 18 auf mit einer Saugturbine 19, die von einem Elektromotor 20 angetrieben ist. Das Saugaggregat 18 liegt an ei¬ nem Saugauslass 22 des Schmutzsammelbehälters 12 an, so dass der Sam¬ melbehälter 12 vom Saugaggregat 18 mit Unterdruck beaufschlagt werden kann und sich innerhalb des Schmutzsammelbehälters 12 eine Saugluftströ¬ mung vom Saugstutzen 14 zum Saugauslass 22 ausbildet.
Der Schmutzsammelbehälter 12 nimmt in üblicher und deshalb in der Zeich¬ nung nicht dargestellter Weise eine Filtertüte auf, in der sich angesaugter Schmutz ablagert, während die angesaugte Saugluft die Filtertüte durchströ¬ men kann.
Die Drehzahl des Elektromotors 20 kann vom Benutzer mittels einer Steuer¬ elektronik 24 gesteuert werden, die innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet ist und eine Leiterplatine 25 umfasst, an der mehrere elektrische Bauteile, unter anderem auch ein Triac 26, festgelegt sind. Die Steuerelektronik 24 steht über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Verbindungsleitung mit dem Elektro¬ motor 20 in elektrischer Verbindung. In an sich bekannter und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellter Weise ist an die Steuerelektronik 24 ein vom Be¬ nutzer betätigbarer Drehschalter zum Einstellen der Saugleistung des Saug¬ aggregates 18 angeschlossen.
Während des Betriebs des Staubsaugers 10 erfährt der Triac 26 eine erhebli¬ che thermische Erwärmung. Zur Abfuhr der thermischen Verlustenergie des Triacs ist an diesem ein Kühlkörper 28 gehalten.
Zusätzlich zum Saugstutzen 14 mündet in den Schmutzsammelbehälter 12 ein Kühlkanal 30, der einen Strömungsweg bereitstellt für Kühlluft, die ausgehend von einer in das Gehäuse 11 eingeformten Kühlluftöffnung 31 über den Kühl¬ kanal 30 und einen Kühllufteinlass 32 in den Schmutzsammelbehälter 12 und über diesen zum Saugaggregat strömen kann.
Der Kühlkanal 30 weist einen von der Kühlluftöffnung 31 ausgehenden Ein¬ gangsabschnitt 34 auf, an den sich in Strömungsrichtung der Kühlluft ein zum Kühllufteinlass 32 des Schmutzsammelbehälters 12 führender Ausgangsab¬ schnitt 35 anschließt. Innerhalb des Eingangsabschnittes 34 sind der Triac 26 und der Kühlkörper 28 angeordnet. Der Ausgangsabschnitt 35 nimmt ein Fehlluftventil 37 auf mit einem kolbenförmigen Ventilkörper 38 und einem hohlzylinderförmigen Ventilsitzteil 39, das stirnseitig, dem Ventilkörper 38 zu¬ gewandt, eine kreisringförmige Dichtfläche 41 umfasst und mit seiner der Dichtfläche 41 abgewandten Stirnseite an einer im Übergangsbereich zwischen dem Eingangsabschnitt 34 und dem Ausgangsabschnitt 35 angeordneten Blen¬ de 42 festgelegt ist. Der Ventilkörper 38 ist mittels einer Druckfeder 44 in Richtung der Dichtfläche 41 federelastisch vorgespannt. Die Druckfeder 44 stützt sich einerseits am Ventilkörper 38 und andererseits am Rand des Kühl¬ lufteinlasses 32 ab.
Wie insbesondere aus Figur 3 deutlich wird, sind in die kreisringförmige Dicht¬ fläche 41 vier in gleichmäßigem Abstand zueinander angeordnete Durchlässe in Form von Nuten 46 eingeformt. Die Nuten 46 weisen jeweils eine parallel
zur Dichtfläche 41 ausgerichtete Bodenwand und zwei senkrecht von dieser abstehende Seitenwände auf, die in die Dichtfläche 41 einmünden, so dass der Ventilkörper 38 in der in Figur 1 dargestellten Schließstellung des Fehlluftven- tiles 37 auf den Oberkanten der Seitenwände aufsitzt.
Über die Nuten 46 wird somit selbst in der Schließstellung des Fehlluftventiles 37 ein Strömungsweg bereitgestellt, so dass auch in der Schließstellung des Fehlluftventiles 37 Kühlluft durch den Kühlkanal 30 hindurchströmen kann. Der Strömungsweg der Kühlluft ist in der Zeichnung schematisch durch die Pfeile 48 illustriert. Die Kühlluft überströmt hierbei den Triac 26 und dessen Kühlkör¬ per 28, so dass dieser während des Betriebs der Staubsaugers 10 wirksam gekühlt wird.
Bildet sich beispielsweise aufgrund einer Verstopfung des Saugstutzens 14 oder des an ihn angeschlossenen Saugschlauchs 15 ein starker Unterdruck innerhalb des Schmutzsammelbehälters 12 aus, so geht der Ventilkörper 38 ausgehend aus seiner in Figur 1 dargestellten Schließstellung in seine in Figur 2 dargestellte Offenstellung über, indem er von der Dichtfläche 41 abhebt. Dies hat zur Folge, dass sich innerhalb des Kühlkanals 30 eine verstärkte Kühlluftströmung 48 ausbildet, wobei die Kühlluftströmung die Nuten 41 von sich während des Betriebes des Staubsaugers 10 mit geschlossenem Fehlluft¬ ventil 37 ablagernden Schmutzteilchen reinigt. Aufgrund der verstärkten Kühlluftströmung 48 wird dem Saugaggregat 18 bei unzureichender Saug¬ strömung Außenluft bereitgestellt zu dessen Kühlung, und gleichzeitig werden auch der Triac 26 und der Kühlkörper 28 wirksam gekühlt.
Bei geschlossenem Fehlluftventil 37 strömt also nur eine verhältnismäßig ge¬ ringe Menge an Kühlluft durch den Kühlkanal 30 hindurch, wobei die Kühlluft
jedoch ausreichend ist, um die thermische Verlustenergie des Triacs 26 abzu¬ führen. Bei geöffnetem Fehlluftventil 37 strömt eine größere Menge an Kühlluft durch den Kühlkanal 30 hindurch, die ebenfalls den Triac 26 kühlt und die au¬ ßerdem die Nuten 46, das heißt die Durchlässe des Fehlluftventiles 37, reinigt und einer unzulässigen Erwärmung des Saugaggregates 18 entgegenwirkt.