DE60015304T2 - Luftzufuhrmittel für einen zyklonenabscheider und staubsauger mit demselben - Google Patents
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Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf Zyklonseparatoren. In einer besonderen Anwendung bezieht sich die Erfindung auf einen Staubsauger, welcher die Zyklonseparation von Schmutz aus einem Luftstrom als den primären Schmutzseparationsmechanismus nutzt.
- STAND DER TECHNIK
- Die Nutzung eines Zyklons, oder mehrfacher Zyklone, parallel oder in Reihe verbunden, ist lange bekannt, vorteilhaft bei der Separation eines aus Partikeln bestehenden Stoffes aus einem Fluidstrom zu sein. Typischerweise wird ein Fluidstrom von verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit tangential in einen gewöhnlich zylindrischen oder frusto-konischen Behälter eingeleitet, in welchem der verunreinigte Luftstrom um die innere Peripherie des Behälters herum beschleunigt wird. Die Zentrifugalbeschleunigung, verursacht durch die Bewegung des Fluids in einem Zyklonstrom durch den Zyklon hindurch, bewirkt, dass der aus Partikeln bestehende Stoff aus dem Fluidstrom ausgeschieden wird und sich beispielsweise am Boden des Behälters ansammelt. Für die Ableitung des Fluids aus der Mitte der Zyklonbebälteroberseite ist ein Fluidauslaß vorgesehen, wie es beim Stand der Technik gut bekannt ist.
- Ein typischer Strömungsverlauf in einem Zyklonseparator gestaltet sich wie folgt. Das zu behandelnde Fluid wird tangential durch einen Fluideinlaß eingeleitet, welcher sich am oberen Ende des Zyklonbehälters befindet (wenn der Zyklonbehälter vertikal angeordnet ist). Der Fluidstrom rotiert um die Innenoberfläche des Zyklonbehälters und bewegt sich spiralförmig gewöhnlich nach unten um die Innenoberfläche herum. Am unteren Ende des Zyklonbehälters bewegt sich der Fluidstrom radial nach innen, gewöhnlich entlang dem Boden des Behälters und ändert dann die Richtung nach oben und strömt vertikal weiter aufwärts und aus dem Zyklonbehälter heraus. Die separierende Wirkung des Zyklonstromes gegenüber dem aus Partikeln bestehenden Stoff tritt im wesenlichen um die Innenoberfläche herum auf. Sobald sich die Luft nach innen zur Mitte des Behälters bewegt und da hindurch aufwärts, wird dort wenig oder keine Separation der Verunreinigung erzielt.
- Verschiedenartige Typen von Staubsaugern werden traditionell hergestellt. Diese umfassen Einbaustaubsauger, Kanisterstaubsauger und aufrecht stehende Staubsauger. Aufrecht stehende Staubsauger besitzen einen Abschnitt, der am Boden zur Wirkung kommt (einen Saugkopf), und einen sich nach oben erstreckenden Abschnitt oder Hauptgehäuseabschnitt. Der Abschnitt, der am Boden zur Wirkung kommt, besitzt typischerweise Räder für die Bewegung des Saugkopfes über einen Fußboden und einen Ansaugeinlaß für die Aufnahme von verunreinigter Luft in den Staubsauger. Der sich nach oben erstreckende Abschnitt umfasst das Filterhilfsmittel zum Entfernen von Verunreinigung, welche in der Luft mitgeführt wird. Der sich nach oben erstreckende Abschnitt umfasst gewöhnlich einen Handgriff zum Führen des Staubsaugers über den Fußboden.
- Traditionell ist in aufrecht stehenden Staubsaugern der Motor für das Bewegen der verunreinigten Luft durch den Staubsauger in dem Kopf positioniert, der am Boden zur Wirkung kommt, wobei der sich nach oben erstreckende Abschnitt zentral an der Oberseite des Elementes befestigt ist, das am Boden zur Wirkung kommt, in einer zum Motor angrenzenden Position.
- Die Vorteile der Zyklonseparation wurden mit einem aufrecht stehenden Staubsauger kombiniert, um einen Haushaltszyklonstaubsauger zur Verfügung zu stellen, wie im U.S. Patent No. 4,593,429 für Dyson dargestellt. Wie in
1 gezeigt, umfasst dieser Staubsauger10 im wesentlichen einen großen, äußeren zylindrischen Zyklon12 , mit einem inneren, darin verschachtelten Zyklon14 , welcher an einem Fußbodensaugkopf befestigt ist und mit einem Schiebehandgriff zur bequemen Bewegung des Gerätes versehen ist. Ein Motor, der sich im Fußbodensaugkopf befindet, bewegt die Luft durch den Saugkopf hindurch und in ein Aufnahmerohr16 hinein, welches die Luft zu dem Einlass18 für verunreinigte Luft des äußeren Zyklonbehälters12 fördert. Von dem äußeren Zyklon strömt die Luft in den inneren, verschachtelten Staub separierenden Zyklon14 hinein und von da strömt sie weiter durch den Saugmotor hindurch, welcher sich in dem Element befindet, das am Boden zur Wirkung kommt, bis zu einer Auslaßöffnung für gereinigte Luft. - Das Luftaufnahmerohr
16 verbindet den Fußbodensaugkopf und den Einlaß für verunreinigte Luft in einer Luftstromverbindung. Das Luftaufnahmerohr16 erstreckt sich nach oben entlang der Außenseite des äußeren Zyklonbehälters12 gewöhnlich parallel zur Längsachse der Zyklone12 ,14 . An einer Position, bei der der Lufteinlaß18 an den äußeren Zyklon12 grenzt, ist das Luftaufnahmerohr16 zweimal um 90° gekrümmt, um nach innen zu verlaufen und einen tangentialen Luftstrom zu Lufteinlaß18 des äußeren Zyklonbehälters12 zu erzeugen. - Bei Gebrauch kann Luftaufnahmerohr
16 verstopft werden. Wenn die Verstopfung in der Mitte des Rohres auftritt, kann es schwierig werden, die Verstopfung zu beseitigen. Selbst wenn eine Reinigungsöffnung vorgesehen sein mag, kann sich die Öffnung nicht in der Nähe der Stelle befinden, an der die Verstopfung auftritt. Darüber hinaus erhöht der Einbau einer Öffnung die Kosten und die Komplexität der Produktherstellung. - Eine Krümmung in einem Rohr verursacht für ein Fluid einen turbulenten Druckverlust in dem Rohr, da sich das Fluid durch die Krümmung in dem Rohr hindurch bewegt und je größer die Schärfe der Krümmung, desto größer der Druckverlust. Der Druckverlust im Luftstrom vermindert die Höhe der Saugwirkung, welche am Saugkopf des Staubsaugers für irgendeinen gegebenen Motor im Staubsauger erzeugt werden kann, und deshalb die Wirksamkeit des Staubsaugers.
- Bezug wird auch hergestellt zu FR-A-1 094 603, welches einen Staubsauger beschreibt, welcher gemäß dem Tourbillon-Prinzip arbeitet und in welchem ein Einlaßrohr, das staubbeladene Luft befördert, in einen Staubaufnahmebehälter einleitet.
- Erfindungsgemäß ist ein Staubsauger gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 vorgesehen.
- In einer Ausführungsform definiert der Zyklonbebälter eine Zyklonkammer, die ein Ende distal zum Boden des Zyklonbehälters umfasst, wobei sich das Fluidrohr in Längsrichtung von einer Position neben dem Boden des Zyklonbehälters bis zu einer Position neben dem distalen Ende der Zyklonkammer erstreckt.
- Das Fluidrohr kann sich in Längsrichtung durch den Zyklonbehälter hindurch erstrecken.
- In einer anderen Ausführungsform umfasst der Zyklonbehälter einen zentralen Abschnitt, wobei sich das Fluidrohr durch den zentralen Abschnitt hindurch erstreckt.
- Das Fluidrohr kann sich koaxial zu der Achse des Zyklonbehälters erstrecken.
- In einer Ausführungsform umfasst das Fluidrohr einen Austrittsabschnitt, welcher sich innerhalb des Zyklonbehälters von dem zentralen Abschnitt nach außen zu der Innenoberfläche hin erstreckt.
- In einer Ausführungsform befindet sich das Fluidrohr an der Außenoberfläche der Wand.
- Das Fluidrohr kann einen Ausgangsabschnitt umfassen, welcher gekrümmt ist, um die tangentiale Leitung des Fluids durch den Fluideinlaß in den Zyklonbehälter zumindest zu unterstützen.
- In einer Ausführungsform umfasst der Austrittsabschnitt einen gekrümmten Abschnitt.
- Der Austrittsabschnitt kann sich im wesentlichen horizontal erstrecken.
- In einer Ausführungsform umfasst das Fluidrohr einen sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt und einen Austrittsabschnitt, welcher sich innerhalb des Zyklonbehälters von dem sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt nach außen zu der Innenoberfläche hin erstreckt, wobei der sich in Längsrichtung erstreckende Abschnitt einen gekrümmten Abschnitt umfasst, welcher mit dem Austrittsabschnitt zusammenläuft, und wobei der Fluideinlaß sich neben der Innenoberfläche befindet.
- In einer Ausführungsform umfasst der Zyklonbehälter einen Auslaß mit einem Abschnitt, welcher zusammen mit dem Zyklonbehälter entfernt werden kann, wobei ein Auslaßabschnitt und ein Fluidrohrabschnitt ineinander verschachtelt sind.
- In einer Ausführungsform umfasst der Staubsauger weiter einen stromaufwärts gelegenen Fluidrohrabschnitt, welcher sich außerhalb des Zyklonbehälters befindet, wobei sich das Fluidrohr stromabwärts von dem stromaufwärts gelegenen Fluidrohrabschnitt befindet, und wobei das Fluidrohr in Luftstromverbindung mit dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt steht, wenn der Zyklonbehälter am Staubsauger montiert ist.
- Das Fluidrohr kann einen Auslaßabschnitt umfassen, wobei der Auslaßabschnitt und der Fluideinlaß konfiguriert sein können, um da hindurchströmende Luft in eine erste Richtung zur Wand hin umzuleiten und in eine zweite Richtung, um das Fluid tangential in den Zyklonbehälter einzuleiten.
- Das Fluidrohr kann sich außerhalb vom Zyklonbehälter befinden.
- Das Fluidrohr kann sich geradlinig erstrecken.
- Das Fluidrohr kann sich durch den Zyklonbehälter hindurch bis zu einer Öffnung im Boden des Zyklonbehälters erstrecken und kann einen Luftaustritt für den Zyklonbehälter umfassen.
- KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, und um klarer zu zeigen, wie sie verwirklicht werden kann, wird nun beispielsweise Bezug genommen zu der Begleitzeichnung, welche eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, in welcher:
-
1 zeigt eine Querschnittsseitenansicht eines aufrecht stehenden Zyklonstaubsaugers mit einem Luftaufnahmerohr gemäß dem Stand der Technik; -
2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 2 -2 in4 eines aufrecht stehenden Zyklonstaubsaugers mit einem Luftaufnahmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung; -
3 zeigt eine Perspektivansicht eines aufrecht stehenden Staubsaugers gemäß der aktuellen Erfindung; -
3a zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 3 -3 in3 einer alternativen bevorzugten Ausführungsform eines aufrecht stehenden Zyklonstaubsaugers mit einem Luftaufnahmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung; -
4 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 4 -4 in2 ; -
5 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 4 -4 in2 einer alternativen bevorzugten Ausführungsform; -
6 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 6 -6 in7 einer weiteren alternativen Ausführungsform der aktuellen Erfindung; -
7 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 7 -7 in6 ; -
8 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 8 -8 in9 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung; -
9 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 9 -9 in8 ; -
10 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 10 - 10 in11 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung; -
11 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 11 - 11 in10 ; -
12 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 12 - 12 in13 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung; -
13 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 13 - 13 in12 ; -
14 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 14 - 14 in15 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung; -
15 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 15 - 15 in14 ; -
16 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 16 - 16 in17 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung; -
17 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 17 - 17 in16 ; -
18 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 18 - 18 in19 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung; -
19 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 19 - 19 in18 ; -
20 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 20 - 20 in21 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung; -
21 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 21 - 21 in20 ; -
22 zeigt eine Vergrößerung des oberen Abschnittes der Zyklonkammer, wenn sie in dem Gehäuse des Staubsaugers von3 positioniert ist; -
23 zeigt eine Explosionsansicht von der Zyklonkammer und dem Gehäuse des Staubsaugers von3 ; -
24 zeigt eine Perspektivansicht der Zyklonkammer, wenn sie von dem Gehäuse des Staubsaugers von3 entfernt ist; -
25 zeigt eine Explosionsansicht der Zyklonkammer von24 ; -
26 zeigt eine Vergrößerung des oberen Abschnittes des stromabwärts gelegenen Abschnittes des Luftzufuhrrohres des Staubsaugers von3 ; -
27 zeigt eine Draufsicht des oberen Abschnittes des stromabwärts gelegenen Abschnittes des Luftzufuhrrohres von26 ; -
28 zeigt eine alternative Ausführungsform des oberen Abschnittes des stromabwärts gelegenen Abschnittes des Luftzufuhrrohres von26 ; -
29 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des oberen Abschnittes des stromabwärts gelegenen Abschnittes des Luftzufuhrrohres von26 ; und, -
30 und30a zeigen eine Ausführungsform, welche die Konstruktion einer dreidimensionalen Kurve gemäß einem anderen Aspekt der aktuellen Erfindung demonstriert; - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
- Die folgende Beschreibung von Verbesserungen bei Zyklonseparatoren wird anhand ihres Einsatzes bei einem Staubsauger und insbesondere einem aufrecht stehenden Staubsauger vorgenommen. Es wird gewürdigt werden, dass die hier beschriebenen Verbesserungen an Zyklonseparatoren bei Kanisterstaubsaugern, Zentralstaubsaugern, Backpack-Staubsaugern sowie Zyklonseparationsgeräten jeder Bauart, einschließlich industrieller Staubsammelsysteme und der Flüssigkeit/Flüssigkeit-, Flüssigkeit/Gas- und Gas/Gas-Separationssysteme, angewendet werden können. Beispielsweise können sie bei einer Einfach- oder Mehrfachstufe einer Filtrationsanlage eingesetzt werden, und können selbst da Anwendung finden, wo verschachtelte Reihenzyklone im Einsatz sind.
- Ein aufrecht stehender Zyklonstaubsauger
20 gemäß der vorliegenden Erfindung wird in den2 ,3 und3a gezeigt. In der Ausführungsform von2 befindet sich der Motor im Saugkopf, wobei die gereinigte Luft zum Motor geführt wird, um den Motor zu kühlen. Gemäß der Ausführungsform von3 und3a befindet sich der Motor im oberen Gehäuseabschnitt des Staubsaugers. Wenn es sich bei dem Staubsauger um einen Kanisterstaubsauger oder Zentralstaubsauger handelt, dann kann sich der Saugkopf in Luftstromverbindung mit der Zyklonkammer über einen flexiblen Schlauch befinden. - Bezug nehmend auf die Ausführungsform von
2 ist ein Fußbodensaugkopf22 , welcher jeder bekannte Fußbodensaugkopf gemäß dem Stand der Technik sein kann, am unteren Ende von Staubsauger20 vorgesehen. Saugkopf22 umfasst einen Unterdruckgebläsemotor24 , einen Boden25 und ein sich quer erstreckendes, den Fußboden berührendes, rotierendes Bürstenelement26 , welches, um zu rotieren, mit einer Welle (nicht abgebildet) innerhalb einer Öffnung27 in Boden35 verbunden ist. Der Motor24 liefert die Antriebskraft für die Rotation der Bürste26 beispielsweise mittels eines Treibriemens (nicht abgebildet). Am Saugkopf ist ein Gehäuse montiert, das eine Zyklonstaubseparationseinheit umfasst, allgemein dargestellt bei28 . Zykloneinheit28 kann jede gemäß dem Stand der Technik bekannte Bauart eines Verunreinigungsseparationszyklons umfassen, beispielsweise einen zylindrischen oder frusto-konischen Verunreinigungsseparationszyklon, und kann einen einstufigen Zyklon oder einen mehrstufigen Zyklon (entweder in Reihe und/oder parallel) umfassen. Auslaß40 für gereinigte Luft befindet sich in Luftstromverbindung mit Motor24 über das Luftaustrittsrohr41 . Das obere Ende34 von Behälter30 ist verschlossen, wie durch eine obere Platte35 . Ein Handgriff42 und Räder44 können am Staubsauger20 angebracht werden, um die Bewegung der Einheit zum Reinigen eines Fußbodens und dergleichen zu erleichtern. - Bezug nehmend auf die
3 ,3a ,10 und11 umfasst Staubsauger20 in dieser Ausführungsform einen Fußbodensaugkopf22 , ein Hilfsmittel zum Bewegen des Saugkopfes22 über einen Fußboden (beispielsweise Räder44 , welche Hinterräder oder Vorder- und Hinterräder umfassen können), ein drehbar am Saugkopf22 angebrachtes Gehäuse60 , und einen Handgriff42 zum Bewegen des Staubsaugers20 über den Fußboden. In dieser Ausführungsform umfasst Saugkopf22 einen vorderen Abschnitt21 und zwei hintere Abschnitte23 , die sich vom vorderen Abschnitt21 aus nach hinten erstrecken. Die hinteren Abschnitte23 sind getrennt angeordnet und definieren dazwischen einen Raum118 . Ein Ventilhilfsmittel68 (beispielsweise ein drehbares Ventil, wie es gemäß dem Stand der Technik bekannt ist) ist an Saugkopf22 angebracht, um den stromabwärts gelegenen Abschnitt50 des Luftstromrohres46 in einer Luftstromverbindung mit dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt48 von Luftstromrohr46 zu verbinden, wenn das Gehäuse60 nach hinten in Richtung von Pfeil B gedreht wird, in welcher Position der Staubsauger20 zum Gebrauch für die Reinigung eines Fußbodens konfiguriert ist. Das Gehäuse60 beinhaltet mindestens einen Zyklonseparator. In dieser Ausführungsform nutzt Zyklonseparatoreinheit28 einen Zyklonseparator, nämlich den Behälter oder den Zyklonbehälter30 . Es wird gewürdigt werden, dass ein Zweitstufen-Filtrationshilfsmittel, welches einen einstufigen Zyklon oder einen mehrstufigen Zyklon (entweder in Reihe und/oder parallel) umfassen kann, stromabwärts von Behälter30 zum Beispiel in Hohlraum62 positioniert werden kann. Wenn das Zweitstufen-Filtrationshilfsmittel eine Vielzahl an Zyklonen umfasst, dann sind die Zweitstufen-Zyklone vorzugsweise parallel angeordnet. Der behandelte Luftstrom bewegt sich nach oben vom Auslaß40 für gereinigte Luft zum Motor24 entweder auf direktem Wege oder durch eine sekundäre Filtrationsstufe, welche optional in Hohlraum62 positioniert werden kann. Der gereinigte Luftstrom kann dann Gehäuse60 über Auslaß116 verlassen oder er kann optional zuerst durch Kammer144 strömen, welche ein weiteres Filtrationshilfsmittel (beispielsweise einen HEPATM-Filter) enthalten kann. - Zykloneinheit
28 umfasst mindestens einen ersten Zyklonbehälter oder Behälter30 , der vorzugsweise an seinem oberen Ende34 einen Luftstromeinlaß56 umfasst, welcher angebracht ist, um einen tangentialen Luftstrom zu einer inneren Verunreinigungsrotationsoberfläche36 von Behälter30 zu fördern. Luftstromeinlaß56 kann konfiguriert werden, um einen axialen Luftstrom zu Behälter30 zu fördern, wobei Öffnung32 am stromabwärts gelegenen Ende von Luftstromeinlaß56 Luftleitvorrichtungen umfassen kann, um dem Luftstrom eine Zyklonströmung zu verleihen. Vorzugsweise ist Luftstromeinlaß56 konfiguriert, um den Luftstrom tangential in Behälter30 einzuleiten. Der Behälter30 umfasst auch eine Verunreinigungssammeloberfläche oder einen Boden38 und einen Auslaß40 für gereinigte Luft. - In der Ausführungsform von
2 kann das Rohr41 außerhalb von Behälter30 positioniert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Rohr41 an der Außenoberfläche37 von Behälter30 angebracht, wie in4 ,18 und20 dargestellt. In einer solchen Ausführungsform wird das Rohr41 vorzugsweise als eine geschlossene Baugruppe zusammen mit Behälter30 vorgesehen (beispielsweise kann es als integraler Bestandteil gefertigt werden oder kann es separat gefertigt werden und dann an der Außenoberfläche37 montiert werden, wie zum Beispiel indem es daran angeschweißt wird oder indem es daran lösbar angebracht wird mittels einem mechanischen Befestigungshilfsmittel, welches an Außenoberfläche37 vorgesehen wird), so dass das Rohr41 automatisch zusammen mit Behälter30 von Gehäuse60 entfernt werden kann. Alternativ kann das Rohr41 innerhalb Behälter30 (entweder zentral wie in6 dargestellt, oder neben Oberfläche36 wie in8 ,12 ,14 und16 dargestellt) positioniert werden. Weiter kann der behandelte Luftstrom optional den Staubsauger an jeder gewünschten Stelle verlassen, wenn er nicht erforderlich ist, um den Motor zu kühlen. - Der Luftstromweg durch den Staubsauger
20 beginnt bei einem Luftzufuhrrohr46 , welches einen stromaufwärts gelegenen Abschnitt48 und einen stromabwärts gelegenen Abschnitt50 umfasst. Der stromaufwärts gelegene Abschnitt48 ist in Saugkopf22 vorgesehen und umfasst ein erstes Ende52 , welches neben Bürstenelement26 oder dergleichen zum Aufnehmen der mit Verunreinigungen beladenen Luft positioniert ist, und ein distales zweites Ende54 . Der stromabwärts gelegene Abschnitt50 umfasst ein stromaufwärts gelegenes Ende64 , welches in Luftstromverbindung mit dem zweiten Ende54 und einem stromabwärts gelegenen Ende66 positioniert ist. Vorzugsweise werden die Enden54 und64 im wesentlichen zusammen abgedichtet, um ein Ausströmen von Luft und Verunreinigungen daraus zu verhindern. - In einer Ausführungsform können die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte
48 ,50 ein einziges Element (ob integral geformt oder zusammengefügt, um einen kontinuierlichen Luftstromweg zu bilden) umfassen. In einem solchen Fall kann ein getrenntes Verunreinigungssammelhilfsmittel unter Behälter30 positioniert werden oder die Abschnitte48 ,50 können flexibel sein, um es zu ermöglichen, den Zyklonbehälter30 von Gehäuse60 zu entfernen und zu entleeren. In einer anderen Ausführungsform sind die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte48 ,50 getrennte Elemente und der stromabwärts gelegene Abschnitt50 ist zusammen mit Behälter30 vom Gehäuse60 entfernbar, derart, dass Abschnitte48 ,50 in Luftstromverbindung sind, wenn der Behälter30 im Gehäuse60 des Staubsaugers20 montiert ist. Folglich sind, wenn eine Verstopfung in Rohr46 vorkommt, durch Entfernen des Behälters30 vom Gehäuse60 wie in23 dargestellt, die Abschnitte48 ,50 einzeln zugänglich an den Enden54 und64 , um die Verstopfung zu beseitigen. - Wie in
2 ,3 ,6 ,8 ,10 ,12 ,14 und16 dargestellt, kann sich der stromabwärts gelegene Abschnitt50 nach oben durch Behälter30 hindurch erstrecken. Alternativ kann sich, wie in18 und20 dargestellt, der stromabwärts gelegene Abschnitt50 nach oben zu einer Position neben Außenoberfläche37 von Behälter30 erstrecken. Ob der stromabwärts gelegene Abschnitt50 innerhalb oder außerhalb von Behälter30 vorgesehen ist, wird Zugang zu den Enden54 und64 im Fall einer Verstopfung ermöglicht, indem der Staubsauger so gefertigt wird, dass der stromabwärts gelegene Abschnitt50 zusammen mit Behälter30 vom Gehäuse60 entfernt werden kann (das heißt, in einem einzigen Arbeitsvorgang). Dementsprechend sind mehrere Zugangsöffnungen tatsächlich vorgesehen als Teil der Konstruktion des Staubsaugers. Es wird gewürdigt werden, dass der stromabwärts gelegene Abschnitt50 als Bestandteil des Behälters30 hergestellt werden kann (wie zum Beispiel, indem es als integraler Bestandteil gegossen wird). Alternativ kann es separat gefertigt werden (wie zum Beispiel durch Extrusion) und anschließend am Behälter30 durch irgendein gemäß dem Stand der Technik bekanntes Hilfsmittel (beispielsweise durch Schweißen, Schraubverbindung oder dergleichen) befestigt werden. In beiden Fällen sind der stromabwärts gelegene Abschnitt50 und der Behälter30 eine geschlossene Baugruppe, so dass, wenn der Behälter30 vom Gehäuse60 entfernt wird, der stromabwärts gelegene Abschnitt50 automatisch zur gleichen Zeit entfernt wird. - Der stromabwärts gelegene Abschnitt
50 kann an jeder Stelle (beispielsweise durch die Seitenwand) in den Behälter30 eintreten, aber vorzugsweise tritt er durch den Boden38 ein. Weiter erstreckt sich der stromabwärts gelegene Abschnitt50 vorzugsweise gewöhnlich nach oben durch den zentralen Abschnitt von Behälter30 , welcher den Bereich umfasst, der vom vertikalen Rückstromweg des Fluids eingenommen wird, während es vom Boden38 zum Auslaß40 strömt. Wie in2 und3a dargestellt, erstreckt sich der stromabwärts gelegene Abschnitt50 vorzugsweise koaxial zu der Längsachse A des Behälters30 , jedoch kann er außermittig entweder innerhalb von Behälter30 (siehe beispielsweise12 ) oder außerhalb von Behälter30 (siehe beispielsweise18 und20 ) positioniert sein. Da der stromabwärts gelegene Abschnitt und Behälter30 einen kompletten Behälter für die separierten Verunreinigungen definieren, ist ein Vorteil dieser Erfindung, dass, wenn es gewünscht wird, den Behälter30 zu entleeren, ein kompletter Behälter mit Verunreinigungen vom Staubsauger in einem einzigen Arbeitsvorgang entfernt wird. - Der stromabwärts gelegene Abschnitt
50 ist vorzugsweise an irgendeiner Stelle innerhalb des Behälters30 positioniert, wo er nicht übermäßig die Zyklonströmung der Luft innerhalb des Behälters30 beeinträchtigt. Aus diesem Grund ist, wenn der stromabwärts gelegene Abschnitt50 innerhalb des Behälters30 positioniert ist, er vorzugsweise in Behälter30 mittig angeordnet. Insbesondere in einem Zyklon strömt die Luft gewöhnlich in einem ringförmigen Bereich neben der Oberfläche36 des Behälters30 . Die Luft strömt gewöhnlich nach unten bis sie eine Position gegenüber Boden38 des Behälters30 erreicht, an dem Punkt strömt die Luft nach oben durch den zentralen Abschnitt des Zyklonbehälters30 hindurch. In einer sehr bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist der stromabwärts gelegene Abschnitt50 innerhalb dieses zentralen Abschnittes des Behälters30 positioniert, durch welchen hindurch dieser nach oben gerichtete Luftstrom strömt. - Wie in
12 ,14 und16 dargestellt, kann der stromabwärts gelegene Abschnitt50 neben der Seitenwand36 positioniert werden. In solchen Fällen ist der stromabwärts gelegene Abschnitt50 vorzugsweise so konstruiert, dass seine Interferenz mit der Luftströmung um Oberfläche 36 herum minimiert wird. Beispielsweise kann der stromabwärts gelegene Abschnitt50 mit abgerundeten Oberflächen konstruiert werden, um die Luftströmung um den stromabwärts gelegenen Abschnitt 50 herum zu leiten. Weiter braucht der stromabwärts gelegene Abschnitt50 nicht kreisförmig im Umriss zu sein, sondern kann elliptisch oder anders konstruiert sein, wobei er eine Umfangsweite (das heißt, um die Innenoberfläche36 herum) hat, welche wesentlich größer ist als seine radiale Weite in einer Richtung quer dazu (das heißt, radial nach innen). Dementsprechend würde sich der stromabwärts gelegene Abschnitt50 nur geringfügig in den Behälter30 hinein erstrecken und würde die Zyklonströmung der Luft in Behälter30 nicht wesentlich beeinträchtigen. Wenn sich Rohr41 neben Innenoberfläche36 befindet, ist es auch vorzugsweise so geformt. Es wird gewürdigt werden, dass der stromabwärts gelegene Abschnitt50 und Rohr41 auf gegenüberliegenden Positionen der Innenoberfläche36 (siehe12 ) oder an jeder anderen Stelle, wie zum Beispiel nebeneinander (siehe14 ), positioniert werden können. - In einer anderen Ausführungsform können der stromabwärts gelegene Abschnitt
50 und Auslaß40 ineinander verschachtelt werden. Beispielsweise kann, wie in6 und7 dargestellt, der stromabwärts gelegene Abschnitt50 innerhalb, und vorzugsweise koaxial innerhalb, Rohr41 positioniert werden. Alternativ kann Rohr41 innerhalb, und vorzugsweise koaxial innerhalb, dem stromabwärts gelegenen Abschnitt50 positioniert werden. Wie in16 dargestellt, können die Rohre41 und50 in einer verschachtelten Relation neben Oberfläche36 vorgesehen werden. Es wird auch gewürdigt werden, dass die Rohre41 und50 nebeneinander positioniert werden können, beispielsweise neben Innenoberfläche36 , wie in14 dargestellt, oder innerhalb des zentralen Abschnittes des Behälters30 (nicht abgebildet). Weiter können sie ineinander verschachtelt werden oder nebeneinander positioniert werden, wenn sie neben der Außenseite des Behälters30 , wie in18 und20 dargestellt, angeordnet sind. - Luftstromeinlaß
56 ist am oberen Ende des stromabwärts gelegenen Abschnittes50 positioniert. Die Öffnung32 ist am distalen Ende des Luftstromeinlaßes56 vom Ende66 des stromabwärts gelegenen Abschnittes50 positioniert. Der Luftstromeinlaß56 definiert den Austrittsabschnitt des Luftzufuhrrohres, welches sich in Längsrichtung mit dem Zyklon erstreckt, wobei es sich entlang jedem gewünschten Weg vom stromabwärts gelegenen Abschnittes50 zu der Öffnung32 hin erstrecken kann. Vorzugsweise ist der Luftstromeinlaß56 ganz innerhalb Behälter30 positioniert (beispielsweise geht er durch das obere Ende34 hindurch nicht aus dem Behälter30 hinaus oder in den Behälter30 hinein). - Der Luftstromeinlaß
56 kann sich in einem rechten Winkel zum stromabwärts gelegenen Abschnitt50 , wie in2 dargestellt, erstrecken. Weiter kann er sich in einer geraden Linie zu Öffnung32 hin, wie in4 dargestellt, erstrecken. Es wird gewürdigt werden, dass die Öffnung32 irgendein gemäß dem Stand der Technik bei Zyklonen bekannter Einlaß sein kann, um einen Luftstrom tangential in einen Zyklon einzuleiten, wobei er an jedem Punkt entlang der Längsstrecke des Behälters30 positioniert werden kann, wie es gemäß dem Stand der Technik bei Zyklonen bekannt ist. - Typischerweise nutzen Staubsauger 90°-Winkelstücke, um einen Luftstrom von einer Ebene zu einer dazu im rechten Winkel befindlichen Ebene umzuleiten. Insbesondere strömt die Luft in einer ersten Richtung, wenn sie in ein Winkelstück eintritt und dann, wenn sie auf die Wand des Winkelstücks trifft, wird sie gezwungen, in eine zweite Richtung zu strömen, welche sich im 90°-Winkel zu ihrer ersten Strömungslinie befindet. Die Strömungsachse von Einlaß und Auslaß von einem 90°-Winkelstück sind im rechten Winkel zueinander und liegen in einer Ebene. Um die Strömungsrichtung der Luft in eine andere Richtung zu ändern, wird ein zweites 90°-Winkelstück genutzt. Bei einem Zykloneinlaß ist es gewöhnlich notwendig, eine Luftströmung durch zwei Ebenen hindurch umzuleiten (beispielsweise eine axiale Strömung in eine seitliche Strömung und die seitliche Strömung in eine tangentiale Strömung). Ein erstes 90°-Winkelstück wird genutzt, um den Luftstrom von einer axialen Strömung in eine seitliche Strömung in einen Zyklon hinein umzuleiten und ein zweites 90°-Winkelstück wird genutzt, um die seitliche Strömung in eine tangentiale Strömung umzuleiten.
- In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Luftstromeinlaß
56 so konstruiert, dass er keine 90°-Winkelstücke umfasst. Stattdessen beinhaltet der Luftstromeinlaß56 gekrümmte Abschnitte für die Umleitung des Luftstromes, so dass der verunreinigten Luft ein kreisförmiges Moment verliehen wird, während sie da hindurch strömt (wie in5 dargestellt) und/oder, der Luftstromeinlaß56 beinhaltet einen gekrümmten Abschnitt für die Umleitung des Luftstromes, um von einer axialen Strömung nach außen zu Einlaß32 zu strömen (wie in26 dargestellt). Indem das Luftzufuhrrohr auf diese Weise konstruiert wird, werden 90°-Winkelstücke nicht benötigt, die verunreinigte Luft umzuleiten, um nach außen zu strömen oder die verunreinigte Luft umzuleiten, um tangential in Behälter30 einzutreten. In einer typischen Anwendung resultiert das Ersetzen eines 90°-Winkelstücks durch einen graduell gekrümmten Weg, um die verunreinigte Luft umzuleiten, in einer circa 5 bis 10 % Reduktion des Verlustes an Saugkraft, während die Luft durch den Staubsauger strömt. Dementsprechend kann ein kleinerer Motor in den Staubsauger eingebaut werden, um den gleichen Druck an Öffnung32 zu erhalten, oder die Saugkraft an Ende52 kann erhöht werden, wenn der gleiche Motor verwendet wird. - Bezug nehmend auf
3a , wird es gewürdigt werden, dass die verunreinigte Luft, welche im stromabwärts gelegenen Abschnitt50 strömt, nach außen zu Einlaß56 strömen muß. - In der bevorzugten Ausführungsform von
3a krümmt sich der Luftstromeinlaß56 sanft vom stromabwärts gelegenen Ende66 des stromabwärts gelegenen Abschnittes50 aus, um nach außen und gewöhnlich radial zu Öffnung32 hin zu verlaufen. Sehr vorzugsweise geschieht die Richtungsänderung des verunreinigten Luftstromes von der gewöhnlich vertikalen zur gewöhnlich horizontalen und von der gewöhnlich horizontalen zur gewöhnlich tangentialen Strömung so, dass der Druckverlust während seiner Strömung vom stromabwärts gelegenen Abschnitt50 zum Behälter30 reduziert wird. Dementsprechend ist der gekrümmte Abschnitt von Einlaß56 gekrümmt, um den verunreinigten Luftstrom von der gewöhnlich vertikalen Strömung zur gewöhnlich tangentialen Strömung zu leiten. Dieses kann erreicht werden, indem der Luftstrom graduell von einer gewöhnlich vertikalen Strömung (unter der Annahme, dass die Achse A des Zyklons vertikal ist) zu einer gewöhnlich horizontalen Strömung und dann von der gewöhnlich horizontalen Strömung zu einer gewöhnlich tangentialen Strömung umgeleitet wird, oder alternativ, indem der Luftstrom graduell von einer gewöhnlich vertikalen Strömung (unter der Annahme, dass die Achse A des Zyklons vertikal ist) zu einer gewöhnlich tangentialen Strömung und dann von der gewöhnlich tangentialen Strömung zu einer gewöhnlich horizontalen Strömung umgeleitet wird. Diese Umleitungen können sich sequentiell (in beiden Reihenfolgen) ereignen, oder vorzugsweise ereignet sich mindestens ein Abschnitt von diesen Umleitungen gleichzeitig, um dem Fluid einen Grad an Richtungsänderung zu verleihen, während es da hindurch in zwei Achsen gleichzeitig strömt. Weiter kann der gekrümmte Abschnitt des Einlaßes eine kontinuierliche Krümmung sein, um kontinuierlich Richtungsänderungen des verunreinigten Luftstromes zu bewirken, während er da hindurch strömt, oder kann er einen darin eingebauten geraden Abschnitt umfassen. Vorzugsweise definiert er ein kontinuierlich gekrümmtes Element. - Der dreidimensionale Einlaß
56 kann als eine Enveloppe, die um eine Raum-Zeit gebildet ist, betrachtet werden. Jeder Punkt auf der Raumkurve ist ein Mittelpunkt des Querschnittes der Enveloppe, die um sie gebildet ist. Die Kurve kann durch S(x,y,z) definiert werden. Die Kurve verbindet zwei Punkte im Raum nicht durch eine gerade Linie, sondern mittels einer Kurve oder, vorzugsweise einer spiralförmigen Kurve oder einer anderen verwandten Kurve, worin der Gradient der Raumkurve mindestens zwei Komponenten ungleich null besitzt, welche entlang der Bogenlänge der Kurve variieren. - Bezug nehmend auf
30 und30a ist der Einlaß56 ein Kanal oder Rohr, welches eine Enveloppe umfasst, die durch einen Radius r ausgehend von einer zentralen Raumkurve120 geformt wird, welche ein stromaufwärts gelegenes Ende122 und ein stromabwärts gelegenes Ende124 umfasst und welche selbst über einem imaginären Zylinder126 geformt ist. Dieser Zylinder ist in dem Sinn imaginär, dass er für den Zweck, das Rohr mathematisch zu konstruieren, gebraucht wird. Die zentrale Raumkurve120 beginnt und endet an den Punkten S1 und S2. Der imaginäre (Konstruktions) Zylinder126 besitzt einen Radius R. Die Radien r und R können selbst als Funktionen von (x,y,z) variiert werden, vorausgesetzt, dass der Kanal einen Radius r besitzt, für den r < R gilt. Das spiralförmige Segment der Raumkurve 120, um welche der Kanal geformt wird, kann deshalb definiert werden durch S(t)= (G) * (cos (t) , sin (t) , t) . (x, y, z) , derart, dass der Gradient der Raumkurve120 mindestens zwei Komponenten ungleich null besitzt, welche entlang der Bogenlänge der Kurve120 variieren. Darüber hinaus gilt t1 < t < t2 und S(t1) ist gleich S1 und S (t2) ist gleich S2. Die Raumkurve geht bei S1 sanft in eine gerade Linie über, die mit der Achse C des Konstruktionszylinders übereinstimmt. Die Raumkurve120 geht bei S2 sanft in eine gerade Linie über, die mit der Ableitung von S(t) an der Stelle S2 hinsichtlich dem Parameter t übereinstimmt. - Es wird gewürdigt werden, dass dieser Kanal mit jedem Fluidstrom (flüssig oder gasförmig) genutzt werden kann, wobei er nicht in Verbindung mit einem Zyklonseparator benutzt werden braucht. Insbesondere kann der dreidimensionale Kanal genutzt werden, wann immer es gewünscht wird, die Strömungsrichtung eines Fluids durch mehr als eine Ebene hindurch zu ändern. Dementsprechend kann der dreidimensionale Kanal bei einem Fluidstrom, der einen aus Partikeln bestehenden Stoff trägt, wie zum Beispiel einem verunreinigten Luftstrom zu einem Staubsauger (zyklonal oder anders) genutzt werden, oder bei einem Fluidstrom, welcher kein Material enthält, das separiert werden muß, sondern durch ein System hindurch strömt.
- Zentral angeordnet im oberen Ende
34 des Behälters30 befindet sich ein Auslaß40 für gereinigte Luft, um den Austritt des Luftstromes aus Behälter30 zu erlauben, wie nachfolgend beschrieben wird. Vom Auslaß40 für gereinigte Luft kann der Luftstrom weiterströmen, wenn es gewünscht wird, zu einer zweiten Filtrationsstufe, wie zum Beispiel einem zweiten Zyklon oder einem anderen Filtrationshilfsmittel (nicht abgebildet). Anschließend kann er in Luftstromverbindung mit Unterdruckgebläsemotor24 über Luftaustrittsrohr41 sein. Saugkopf22 umfasst eine Austrittsöffnung (nicht abgebildet), um den gereinigten Luftstrom an die Umgebung abzugeben. - Bei Betrieb wird der Unterdruckgebläsemotor
24 aktiviert, um einen Luftstrom durch Staubsauger20 zu induzieren. Der Luftstrom bewirkt, dass sich ein partielles Vakuum am Ende52 bildet. Luft und mitgeführte Verunreinigungen werden mit Unterstützung von Bürstenelement26 in den stromaufwärts gelegenen Abschnitt48 gezogen. Der verunreinigte Luftstrom strömt vertikal in den stromabwärts gelegenen Abschnitt50 zu Öffnung32 im Luftstromeinlaß56 und wird tangential in Behälter30 eingeleitet. Der Luftstrom wird dann um Verunreinigungsrotationsoberfläche36 herum beschleunigt und strömt gewöhnlich weiter nach unten, entlang und herum um Verunreinigungsrotationsoberfläche36 , bis er eine Position gegenüber Boden38 des Behälter30 erreicht, an dem Punkt strömt der Luftstrom nach oben durch den zentralen Abschnitt des Zyklonbehälters30 hindurch. Wand58 kann eine Ausweitung von Auslaß 40 im Behälter30 ermöglichen. Wand58 hilft zu verhindern, dass sich der nach oben zum Auslaß40 strömende behandelte Luftstrom mit dem verunreinigten Luftstrom vermischt, welcher in Behälter30 über Einlaß56 eingeleitet wird. - Wie bei einem Vergleich der Aufnahmerohre
16 und46 von Staubsauger10 und beziehungsweise Staubsauger20 gesehen werden kann, resultiert die Reduktion von Krümmungen im Luftstromrohr der vorliegenden Erfindung nutzbringend in einer signifikanten Reduktion des turbulenten Druckverlustes im Aufnahmerohr, wobei sich dadurch merklich die Wirksamkeit des Zyklon-separationsgerätes als Ganzes verbessert. - Die Präsenz des stromabwärts gelegenen Abschnittes
50 , der sich durch die Mitte des Behälters30 hindurch erstreckt, beeinträchtigt die zyklonale Aktion des Luftstromes innerhalb Behälter30 minimal. Dementsprechend beeinflußt die Präsenz des stromabwärts gelegenen Abschnittes50 nicht signifikant die Wirksamkeit des Zyklons. - Die Abnehmbarkeit des Behälters
30 vom Gehäuse60 des Staubsaugers20 wird unter Bezugnahme auf die3a ,22 und23 noch genauer dargestellt. Das Gehäuse60 umfasst eine Basis72 , einen oberen Abschnitt76 und Streben74 , welche sich zwischen Basis72 und oberem Gehäuseabschnitt76 erstrecken um einen Hohlraum zu definieren, in welchen der Behälter30 aufgenommen wird. Es wird gewürdigt werden, dass das Gehäuse60 jede Konfiguration aufweisen kann, welche einen Bereich vorsieht, in welchen der Behälter30 aufgenommen werden kann. Beispielsweise wird es gewürdigt werden, dass wenn der Staubsauger20 ein Kanisterstaubsauger ist, sich der Behälter30 horizontal erstrecken kann, oder zu jedem geneigten Winkel zu der Horizontalen, wobei das Gehäuse60 jede Form aufweisen kann, in welche der Behälter30 aufgenommen werden kann. Der Behälter30 kann durch jedes gemäß dem Stand der Technik bekannte Hilfsmittel verriegelnd im Gehäuse60 aufgenommen werden. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Behälter30 mit einem Deckel versehen, welcher im Handgriff78 eine Aussparung80 besitzt. Behälter30 und Deckel70 umfassen eine Zyklonkammer, welche abnehmbar in Gehäuse60 aufgenommen ist. Die untere Oberfläche102 des oberen Abschnittes76 von Gehäuse60 ist mit einem Vorsprung82 versehen, welcher in der Aussparung80 einrasten kann. Indem der Handgriff78 nach unten zu der Position bewegt wird, welche im punktierten Umriss in22 dargestellt ist, wird der Vorsprung82 aus der Aussparung80 entfernt, wodurch ermöglicht wird, den Behälter30 von der Basis72 abzunehmen, wie in23 dargestellt ist. Die Aussparung80 und der Vorsprung82 bilden ein einrastendes Verriegelungshilfsmittel. Es wird gewürdigt werden, dass ein anderes gemäß dem Stand der Technik bekanntes einrastendes Verriegelungshilfsmittel oder dergleichen genutzt werden kann, so dass der Behälter30 lösbar verriegelnd im Gehäuse60 aufgenommen werden kann. - In der Ausführungsform von
3a strömt der gereinigte Luftstrom nach oben über Behälter30 hinaus. Dementsprechend ist der Deckel70 mit einer oberen Oberfläche84 versehen. Die zylindrische Wand58 erstreckt sich von der oberen Oberfläche84 aus nach unten. Die Schnittfläche von oberer Oberfläche84 und Wand58 beschreiben die Öffnung40 , welche der Auslaß für die gereinigte Luft ist. - Wie in
23 gesehen werden kann, ist der stromabwärts gelegene Abschnitt50 des Luftzufuhrrohres46 zusammen mit Behälter30 vom Gehäuse60 entfernt. In dieser Ausführungsform umfasst der stromabwärts gelegene Abschnitt50 ein zentrales Luftzufuhrrohr. Das stromaufwärts gelegene Ende64 kann vom stromabwärts gelegenen Ende54 entfernt werden. Ein Abdichtungshilfsmittel, wie zum Beispiel ein O-Ring104 kann vorgesehen werden, um die Enden54 und64 in Luftstromverbindung zusammenzufügen, wenn der Behälter 30 im Gehäuse60 ersetzt wird, um jede Undichtigkeit oder jede wesentliche Undichtigkeit an der Stelle, an der sich die Enden54 und64 treffen, zu verhindern. - Der Deckel
70 kann durch jedes gemäß dem Stand der Technik bekannte Hilfsmittel an Behälter30 lösbar montiert werden. Bezug nehmend auf25 ist das untere Ende86 des Deckels70 mit einer zurückgesetzten Oberfläche90 versehen, welche zwei daran angebrachte vorstehende Teile umfasst. Das obere Ende88 des Behälters30 ist mit Bajonetthalterungen94 versehen, um die vorstehenden Teile92 aufzunehmen. Dementsprechend wird, sobald der Behälter30 vom Gehäuse60 entfernt ist, der Deckel70 geringfügig entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, um die Bajonetthalterung zu lösen, wodurch dann der Deckel70 vom Behälter30 abgehoben werden kann, und folglich ermöglicht wird, den Behälter30 zu entleeren. - Wie weiter in
25 beispielhaft dargestellt, wird in der bevorzugten Ausführungsform der Luftstromeinlaß56 zusammen mit Deckel70 vom Behälter30 entfernt. Die Konstruktion des Luftstromeinlaßes56 ist noch genauer in den26 –29 dargestellt. Bezug nehmend auf die bevorzugte Ausführungsform von26 kann gesehen werden, dass der Luftstromeinlaß56 ein dreidimensionales gekrümmtes Element umfasst, welches zunächst nach oben und nach außen verläuft, ausgehend vom zentralen Luftzufuhrrohr50 , durch die Wand58 und in den Innenraum von Behälter30 , welcher als Zyklonkammer wirkt. Dann verläuft der Luftstromeinlaß56 weiter nach außen und radial, um einen tangentialen Lufteinlaßstrom in Behälter30 zu fördern. - Das stromabwärts gelegene Ende
66 des zentralen Luftzufuhrrohres50 ist in Luftstromverbindung mit dem Ende106 des Luftstromeinlaßes56 . Das Ende106 ist mit einem Hilfsmittel, wie zum Beispiel einem Bund108 , versehen, in welchen das Ende66 aufgenommen wird, um den Einlaß56 in Luftstromverbindung mit dem zentralen Luftzufuhrrohr50 zu verbinden. Es wird gewürdigt werden, dass jedes andere gemäß dem Stand der Technik bekannte Hilfsmittel genutzt werden kann, um das zentrale Luftzufuhrrohr50 in Luftstrom-verbindung mit Luftstromeinlaß56 zu verbinden. Bezug nehmend auf26 und27 kann gesehen werden, dass der Luftstromeinlaß56 einen sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt110 umfasst, an dessen Ende sich der gekrümmte Einlaßabschnitt befindet, welcher bei Öffnung32 endet. In dieser Ausführungsform umfasst der gekrümmte Einlaßabschnitt eine kontinuierliche dreidimensionale Krümmung, ausgehend vom oberen Ende112 des sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnittes110 bis zu dem distalen Ende, welches die Öffnung32 enthält. - In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann, wie in
29 dargestellt, das distale Ende des Einlaßes56 ein Verlängerungselement100 umfassen, welches am oberen Abschnitt davon angebracht ist. Es wird gewürdigt werden, dass das Verlängerungselement100 entweder in der Ausführungsform von26 oder in der Ausführungsform von28 vorgesehen werden kann. - Die Öffnung
32 und/oder die Verlängerung100 können/kann sich horizontal erstrecken (das heißt, in einer Ebene quer zu der Längsachse A des Behälters30 ). In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Öffnung32 nach unten mit einem Winkel α von circa 1° bis circa 10°, vorzugsweise von circa 5° bis circa 10° von der Horizon-talen aus. - Insbesondere, Bezug nehmend auf
28 , bezieht sich die Referenzzahl96 auf eine Ebene, welche sich im rechten Winkel zur Längsachse A des Behälters30 befindet. Die Referenzzahl98 definiert die Achse der Öffnung32 (das heißt, den Endabschnitt des gekrümmten Einlaßes56 , welcher sich entlang der Achse98 erstreckt). - Die Konfiguration des Luftaufnahmerohres ermöglicht gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft eine wesentliche Reduktion beim Druckverlust, welcher im Luftaufnahmerohr auftritt, ohne die Gesamtleistungs-fähigkeit des Zyklonseparationsgerätes zu beeinträchtigen. Dementsprechend ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass am Luftaufnahmeende
52 bei einer gegebenen Saugmotorgröße ein größerer Unterdruck erzeugt wird. Umgekehrt kann in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung die Saugmotorgröße reduziert werden, ohne Saugkraft bei Geräten zu verlieren, welche Luftaufnahmerohre gemäß dem früheren Stand der Technik umfassen, und dadurch kann ein vergleichbarer Staubsauger zu einem geringeren Preis angeboten werden. - In der Ausführungsform von
3a wird gewürdigt werden, dass der verunreinigte Luftstrom ausgehend vom zweiten Ende54 nach oben durch die Filtrationsstufen strömt und oben aus dem Staubsauger austritt. Insbesondere strömt der Luftstrom nach oben zu Luftstromeinlaß56 der zyklonalen Einheit28 . Dann strömt der Luftstrom ausgehend vom Luftstromauslaß40 nach oben zum Motor und, wenn es gewünscht wird, weiter nach oben zu einer weiteren Filtrationsstufe (beispielsweise einem HEPATM-Filter), welche in Kammer114 positioniert werden kann, und welche wiederum im Gehäuse60 über Motor24 angebracht ist. Ohne Rücksicht auf die Reihenfolge der Filtrationsstufen, oder ihrer Anzahl, strömt der Luftstrom vorzugsweise weiter gewöhnlich nach oben, von einer Stufe zu der nächsten Stufe, ohne dass 90°-Winkelstücke erforderlich sind, um den Luftstrom zu leiten. - Während die obige Beschreibung die bevorzugte Ausführungsform darstellt, wird es gewürdigt werden, dass die vorliegende Erfindung leicht zu modifizieren und zu ändern ist, ohne sich vom Umfang der begleitenden Ansprüche zu entfernen.
- Es wird gewürdigt werden, dass dann, wenn sich das Rohr
41 zu einer Position neben Motor24 erstreckt, es vorzugsweise aus zwei Abschnitten von ähnlicher Beschaffenheit konstruiert ist, um Rohr46 zu versorgen, derart, dass der stromaufwärts gelegene Abschnitt von Rohr41 zusammen mit Behälter30 vom Staubsauger abgenommen werden kann und sich in Luftstromverbindung mit dem stromabwärts gelegenen Abschnitt von Rohr41 (siehe beispielsweise6 ) befindet, wenn der Behälter in den Staubsauger wieder eingesetzt ist, derart, dass die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte von Rohr41 eine Luftstromverbindung für den gereinigten Luftstrom vorsehen, um am Motor vorbei zu strömen und ihn zu kühlen. - Es wird von Fachleuten gewürdigt werden, dass bei der Erfindung verschiedene Ergänzungen und Modifikationen gemacht werden können, wobei sich alle von diesen innerhalb des Umfangs der nachfolgenden Ansprüche befinden. Beispielsweise kann der Zyklonseparator einen Trichter oder dergleichen umfassen, welcher an einem Ende davon angebracht ist, um den separierten aus Partikeln bestehenden Stoff zu einer Sammelkammer zu leiten, welche sich außerhalb des Zyklonseparators oder für andere Zwecke stromabwärts gelegen vom Zyklonseparator befindet.
Claims (17)
- Staubsauger (
20 ) mit einer Quelle von zu behandelnder verunreinigter Luft, wobei der Staubsauger das Folgende umfasst: einen Zyklonbehälter (30 ) mit einem Boden (38 ), einer Wand mit einer Innenoberfläche (36 ) und einer Außenoberfläche (37 ), und einer sich in Längsrichtung erstreckenden Achse; und einen Fluideinlaß (56 ) in den mindestens einen Zyklonbehälter (30 ); gekennzeichnet durch ein Fluidrohr (50 ), das integral als ein Teil des Zyklonbehälters (30 ) geformt ist und einen Teil des Luftstromweges des Staubsaugers bildet, und dadurch, daß der Zyklonbehälter (30 ) von dem Staubsauger entfernt werden kann. - Staubsauger gemäß Anspruch 1, bei welchem der Zyklonbehälter (
30 ) eine Zyklonkammer mit einem Ende (34 ) definiert, welches distal zu dem Boden (38 ) des Zyklonbehälters positioniert ist, wobei sich das Fluidrohr (50 ) in Längsrichtung von einer Position neben dem Boden (38 ) des Zyklonbehälters bis an eine Position neben dem distalen Ende (34 ) der Zyklonkammer erstreckt. - Staubsauger gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welchem sich das Fluidrohr (
50 ) in Längsrichtung durch den Zyklonbehälter (30 ) hindurch erstreckt. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der Zyklonbehälter (
30 ) einen zentralen Abschnitt umfasst und das Fluidrohr (50 ) sich durch den zentralen Abschnitt hindurch erstreckt. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem sich das Fluidrohr (
50 ) koaxial zu der Achse des Zyklonbehälters (30 ) erstreckt. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welchem das Fluidrohr (
50 ) einen Austrittsabschnitt (56 ) umfasst, welcher sich innerhalb des Zyklonbehälters (30 ) von dem zentralen Abschnitt nach außen in Richtung der Innenoberfläche (36 ) erstreckt. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem das Fluidrohr (
50 ) an der Außenoberfläche der Wand positioniert ist. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem das Fluidrohr (
50 ) einen Austrittsabschnitt (56 ) umfasst, welcher gekrümmt ist, um die tangentiale Leitung des Fluids durch den Fluideinlaß in den Zyklonbehälter zumindest zu unterstützen. - Staubsauger gemäß Anspruch 7, bei welchem der Austrittsabschnitt (
56 ) einen gekrümmten Abschnitt umfasst. 10. Staubsauger nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei welchem der Austrittsabschnitt (56 ) sich im wesentlichen horizontal erstreckt. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8 bis 10, bei welchem das Fluidrohr (
50 ) einen sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt und einen Austrittsabschnitt (56 ) umfasst, welcher sich innerhalb des Zyklonbehälters von dem sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt nach außen in Richtung der Innenoberfläche (36 ) erstreckt, wobei der sich in Längsrichtung erstreckende Abschnitt (50 ) einen gekrümmten Abschnitt umfasst, welcher mit dem Austrittsabschnitt zusammenläuft, und wobei der Fluideinlaß (56 ) neben der Innenoberfläche positioniert ist. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8 bis 11, bei welchem der Zyklonbehälter (
30 ) einen Auslaß (40 ) mit einem Abschnitt umfasst, welcher zusammen mit dem Zyklonbehälter (30 ) entfernt werden kann, wobei ein Abschnitt des Auslaßes und ein Abschnitt des Fluidrohres ineinander verschachtelt sind. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem der Staubsauger weiter einen stromaufwärts gelegenen Fluidrohrabschnitt (
50 ) umfasst, welcher außerhalb des Zyklonbehälters positioniert ist, wobei das Fluidrohr stromabwärts von dem stromaufwärts gelegenen Fluidrohrabschnitt (46 ) positioniert ist, und wobei das Fluidrohr in Luftstromverbindung mit dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt steht, wenn der Zyklonbehälter (30 ) an dem Staubsauger befestigt ist. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8 bis 13, bei welchem das Fluidrohr (
46 ) einen Auslaßabschnitt (56 ) umfasst, wobei der Auslaßabschnitt und der Fluideinlaß konfiguriert sind, um da hindurchströmende Luft in eine erste Richtung zur Wand hin umzuleiten und in eine zweite Richtung, um das Fluid tangential in den Zyklonbehälter (30 ) einzuleiten. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem sich das Fluidrohr (
50 ) von dem Boden (38 ) entlang der Länge des Zyklonbehälters bis an den Fluideinlaß (56 ) erstreckt und mit der Quelle der zu behandelnden verunreinigten Luft und mit dem Fluideinlaß verbunden ist. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 7, bei welchem das Fluidrohr (
50 ) außerhalb des Zyklonbehälters positioniert ist. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, bei welchem sich das Fluidrohr (
50 ) linear erstreckt. - Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, 7, 12, 16 und 17, bei welchem sich das Fluidrohr (
41 ) durch den Zyklonbehälter (30 ) bis an eine Öffnung (40 ) in dem Boden (38 ) des Zyklonbehälters (30 ) erstreckt und einen Luftauslaß für den Zyklonbehälter so umfasst, daß das Fluidrohr in Luftstromverbindung mit dem Zyklonbehälter und mit einem Fluidauslaß des Staubsaugers steht.
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