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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Staubsaugerbeutel mit einem
aus luftdurchlässigem Filtermaterial gebildeten Beutel,
in dem mindestens ein Element angeordnet ist, das an mindestens
zwei Verbindungsstellen an dem Filtermaterial fixiert ist, und ein
Verfahren zur Herstellung eines Staubsaugerbeutels.
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Die
EP 1 915 939 offenbart einen
Filterbeutel, bei dem zur Unterteilung des Innenraumes in zwei Kammern
eine Trennwand vorgesehen ist, die an einer Seite an einer Seitennaht
und an der gegenüberliegenden Seite in einem Bereich benachbart
zu einer Halteplatte an dem Filtermaterial fixiert ist. Dadurch
kann sich ein Teil des Staubes in der ersten Kammer ansammeln, bevor
der vorgereinigte Luftstrom in die zweite Kammer strömt.
In der Trennwand kann dabei eine Sollbruchstelle vorgesehen sein,
die ein Auftrennen der Trennwand bei einer vorbestimmten Befüllung
ermöglicht. Dabei ist problematisch, dass die Zugkraft
zum Auftrennen der Trennwand variieren kann und zudem die Sollbruchstelle
die Strömungsverhältnisse im Innenraum des Beutels
verändert.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Staubsaugerbeutel
und ein Verfahren zu dessen Herstellung zu schaffen, der auch mit
zunehmender Befüllung eine hohe Saugleistung besitzt und
die Verstopfung verringert wird.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Staubsaugerbeutel mit den Merkmalen des Anspruches
1 sowie einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 16 gelöst.
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Erfindungsgemäß ist
das in dem Beutel angeordnete Element über mindestens eine
Verbindungsstelle fixiert, die bei einer vorbestimmten Zugkraft
auf das Element lösbar ist. Dadurch ist es möglich,
den Staubsaugerbeutel durch das Element zu Beginn der Befüllung
in einer vorbestimmten Form zu halten, wobei auf das Element Zugkräfte
wirken. Mit zunehmender Befüllung erhöhen sich
die Zugkräfte auf das Element, so dass nach Überschreiten
einer vorbestimmten Zugkraft die mindestens eine Verbindungsstelle
lösbar ist, so dass sich der Beutel weiter entfalten kann,
was die Verstopfungsneigung reduziert und den Abfall der Saugleistung
vermindert. Durch das Lösen der Verbindungsstelle kann
ein Strömungswiderstand im Staubsaugerbeutel verringert
werden und/oder das Innenvolumen vergrößert werden,
so dass sich bei Versuchen erwiesen hat, dass die Saugleistung vergrößert
wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird durch das Lösen
der mindestens einen Verbindungsstelle das Innenvolumen des Beutels
oder einer Kammer im Beutel bzw. ein Strömungswiderstand
durch das Element verringert. Durch das Element kann der Staubsaugerbeutel
zu Beginn der Befüllung in einer vorbestimmten Position durch
das Element gehalten werden, die dann beim Lösen der mindestens
einen Verbindungsstelle verändert wird. Dabei können
auch mehrere Verbindungsstellen sukzessive nacheinander gelöst
werden, um das Innenvolumen des Beutels sukzessive zu vergrößern.
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Vorzugsweise
ist das Element als Ablenkeinrichtung ausgebildet, mittels der ein
durch eine Einströmöffnung eintretender Luftstrom
ablenkbar ist. Dadurch kann durch den eintretenden Luftstrom eine Zugkraft
auf das Element aufgebracht werden, was nach zunehmender Befüllung
für ein Lösen der Verbindungsstelle sorgt. Das
Element kann dabei zusätzlich als Trennwand ausgebildet
sein, die den Innenraum des Beutels in zwei Kammern unterteilt.
Dadurch kann der Effekt der Vorfilterung in der ersten Kammer genutzt
werden, um eine besonders gute Filterung zu erhalten. Die erste
Kammer kann dabei mit der zweiten Kammer über mindestens
eine Überströmöffnung verbunden sein,
so dass durch Lösen mindestens einer Verbindungsstelle
die Überströmöffnung vergrößert
wird und dadurch der Strömungswiderstand im Staubsaugerbeutel
reduziert wird. Die Trennwand kann dabei an mindestens einer Seitennaht
des Staubsaugerbeutels fixiert sein und an der gegenüberliegenden
Seite kann die Trennwand benachbart zu einer Einströmöffnung über
die Verbindungsstelle mit dem Filtermaterial verbunden sein. Dadurch
ist gewährleistet, dass die Trennwand hängend
und beabstandet von einer oberen und einer unteren Lage Filtermaterial
im Betrieb angeordnet ist, so dass die Filterleistung besonders
effektiv ist. Zudem kann die Trennwand als Staubspeicher genutzt werden,
der einen Teil des Staubes speichert, ohne dass die Lagen aus Filtermaterial
verstopft werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Zugkraft zum Lösen
der Verbindungsstelle weniger als 20 N, vorzugsweise weniger als
15 N, insbesondere weniger als 10 N. Die Kraft zum Lösen
der Verbindungsstelle kann beispielsweise in einem Bereich zwischen
5 N und 10 N eingestellt werden, damit bei zunehmender Befüllung
des Staubsaugerbeutels ein sicheres Lösen der Verbindungsstelle
erfolgt. Die Zugkraft zum Lösen der Verbindungsstelle kann
so gewählt sein, dass ein Lösen bei einer Befüllung
des Beutels von etwa 50% erfolgt, beispielsweise in einem Bereich
zwischen 35% bis 65%, insbesondere 40% bis 60%. Dadurch wird der Effekt
der Vergrößerung des Innenvolumens bzw. Verringerung
eines Strömungswiderstandes zu einem Zeitpunkt genutzt,
wenn die Saugleistung des Staubsaugerbeutels merklich abnimmt.
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Das
Element im Inneren des Staubsaugerbeutels kann durch ein ein- oder
mehrlagiges Vlies gebildet sein. Es ist natürlich auch
möglich, das Element aus Papier, Pappe, Folie, Holz, Metall,
Kunststoff, Vlies oder einer Kombination dieser Materialien auszubilden.
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Die
Verbindungsstelle ist vorzugsweise als Naht ausgebildet, insbesondere
durch Kleben oder Schweißen. Dabei kann die Größe
der Naht genutzt werden, um ein Lösen bei einer vorbestimmten
Zugkraft einzustellen. Es ist natürlich auch möglich, durch
Einstellen der Schweißparameter beim Ultraschallschweißen,
wie Schweißfläche, Schweißenergie, Schweißzeit,
die Festigkeit der Verbindung einzustellen. Auch beim Kleben kann
die Ablösekraft durch Einsatz des Klebemittels, Geometrie
der Klebenaht oder andere Parameter eingestellt werden. Die Naht
kann durch ein oder mehrere Punkte, Streifen, Dreiecke oder andere
geometrische Flächen gebildet sein. Vorzugsweise ist die
Naht so ausgebildet, dass die verfestigten Bereiche in Richtung
der Krafteinwirkung ausgerichtet sind und die Nahtfläche
zunimmt, so dass auch die Kraft zum Ablösen der Naht zunimmt.
Dadurch kann ein sukzessives Ablösen an der Verbindungsstelle
erreicht werden, in dem zunächst leichter lösbare
Nahtstellen und dann die schwerer lösbaren Nahtstellen
mit größerer Fläche abgelöst
werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung ist an der Verbindungsstelle ein Trennmittel
zwischen dem Element und dem Filtermaterial vorgesehen. Das Trennmittel
insbesondere aus einer Folie, wie Polyethylenfolie, einem Vlies,
Schaum, Pulver, PUR, Gummi, Papier oder Krepp besteht. Die Auswahl
des Materials des Trennmittels kann dabei auf das Filtermaterial
und das Material des Elementes abgestimmt sein. Wenn das Filtermaterial
auf der zu dem Element gewandten Seite oder das Element ein Vlies aus
einen Polypropylen aufweist, kann als Trennmittel beispielsweise
eine Polyethylenfolie oder ein Vlies auf Polyesterbasis eingesetzt
werden, um die Haltekräfte an der Nahtstelle zu begrenzen.
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Alternativ
kann die Verbindungsstelle auch durch einen Klettverschluss gebildet
sein.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung
eines Staubsaugerbeutels wird zunächst eine Lage aus Filtermaterial
zu einer Verbindungsstation zugeführt und dann ein Element
an dem Filtermaterial angeordnet. Anschließend wird das
Element mittels mindestens einer lösbaren Verbindungsstelle
an dem Filtermaterial fixiert, bevor der Beutel aus Filtermaterial
mit dem Element im Innenraum des Beutels fertiggestellt wird. Dadurch
ist an einer Innenseite des Filtermaterials das Element durch mindestens
eine lösbare Verbindungsstelle fixiert, so dass die oben
genannten Vorteile erhalten werden. Beim Herstellungsverfahren wird
vorzugsweise bei der Herstellung der lösbaren Verbindungsstelle
ein blattförmiges Trennmittel zwischen dem Element und dem
Filtermaterial angeordnet.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele
mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1A und 1B zwei
Ansichten eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Staubsaugerbeutels;
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2A und 2B zwei
Ansichten eines zweiten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Staubsaugerbeutels;
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3A bis 3E mehrere
schematische Ansichten von Verbindungsstellen für einen
erfindungsgemäßen Staubsaugerbeutel, und
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4 ein
Diagramm zur Saugleistung des erfindungsgemäßen
Staubsaugerbeutels.
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Ein
Staubsaugerbeutel 1 umfasst eine untere Lage aus Filtermaterial 2 und
eine obere Lage aus Filtermaterial 3, die aus einem mehrlagigen
Vliesstoff bestehen und randseitig miteinander verschweißt sind.
Der Staubsaugerbeutel 1 ist als Flachbeutel ausgebildet
und besitzt im Inneren ein Element 4, das den Innenraum
des Staubsaugerbeutels in eine erste Kammer 30 und eine
zweite Kammer 31 unterteilt.
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An
einer ersten Stirnseite 5 sind die obere Lage 2 und
die untere Lage 3 miteinander verschweißt, während
an der gegenüberliegenden Stirnseite die untere Lage 2,
ein Randabschnitt des Elements 4 und die obere Lage 3 miteinander
verschweißt sind. An den Längsseiten 7 und 8 ist
das Element 4 über einen Teil der gesamten Länge
mit der unteren Lage 2 und der oberen Lage 3 verschweißt,
wobei die Lagen 2 und 3 länger ausgebildet
sind als das Element 4.
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An
der oberen Lage 2 ist eine Einströmöffnung 11 vorgesehen,
die an der Außenseite von einer Halteplatte 12 umgeben
ist. Benachbart zu der Einströmöffnung 11 ist
eine Verbindungsstelle 10 vorgesehen, mittels der das Element 4 an
der oberen Lage 3 aus Filtermaterial fixiert ist. Dadurch
ist gewährleistet, dass der eintretende Luftstrom durch
die Einströmöffnung 11 in die erste Kammer 30 strömt
und vorgefiltert wird. Durch eine Umlenkung gelangt ein Teil des
Luftstromes über Über strömöffnungen 9 benachbart
zu der Verbindungsstelle 10 in die zweite Kammer 31,
die vom Volumen her größer ausgebildet ist als
die erste Kammer 30. Die Verbindungsstelle 10 ist
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Streifen ausgebildet,
der sich über weniger als 50%, vorzugsweise weniger als
40%, der Breite des Staubsaugerbeutels 1 erstreckt.
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Die
Verbindungsstelle 10 ist lösbar ausgebildet, wobei
bei einer vorbestimmten Zugkraft an der Verbindungsstelle 10 ein
vollständiges oder teilweises Ablösen des Elements 4 von
der oberen Lage 3 an der Verbindungsstelle 10 erfolgt.
Das Ablösen an der Verbindungsstelle 10 erfolgt
vorzugsweise bei einer Befüllung des Beutels von mehr als
20%, insbesondere mehr als 40%, so dass der Staubsaugerbeutel 1 sich
nach dem Ablösen an der Verbindungsstelle 10 in
seiner Geometrie verändern kann. Insbesondere werden die
beiden Überströmöffnungen 9 benachbart
zu der Verbindungsstelle 10 vergrößert
oder sogar miteinander verbunden, so dass der Strömungswiderstand
durch die Unterteilung des Staubsaugerbeutels durch die Trennwand 4 verringert
wird. Gleichzeitig kann sich die obere Lage 3 aus Filtermaterial
noch weiter ausdehnen, so dass das Innenvolumen des Staubsaugerbeutels 2 vergrößert
wird. Die Verbindungsstelle 10 kann durch eine Schweißnaht oder
eine Klebenaht gebildet sein, wobei die Fläche der Naht
vorzugsweise < 1
cm2, insbesondere < 0,5 cm2, beispielsweise
0,01 bis 0,3 cm2 beträgt. Dabei kann
die Naht statt durch einen durchgängigen Streifen bzw.
eine durchgehende Fläche durch eine Vielzahl von beabstandeten
Nahtstellen gebildet sein, die auch ein sukzessives Ablösen
des Elementes 4 von der Lage 3 ermöglichen.
Das Ablösen des Elements 4 an der Verbindungsstelle 10 kann
auch stufenweise erfolgen, beispielsweise ein erstes Ablösen bei
einer Befüllung des Staubsaugerbeutels 1 um 40% und ein
vollständiges Ablösen an der Verbindungsstelle 10 bei
einer Befüllung bei etwa 70%. Die Zugkraft zum Ablösen
an der Verbindungsstelle 10 kann beispielsweise 3 bis 10
N, insbesondere 5 bis 9 N betragen, ist vorzugsweise aber unter
20 N.
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Das
Element 4 kann aus einen ein- oder mehrlagigen Vlies bestehen,
aber auch andere Materialien, wie Kunststoff, Metall, Papier, Pappe, Schaumstoff
oder eine Kombination dieser Materialien können eingesetzt
werden. Zudem kann die Form des Elementes 4 statt als Trennwand
auch nur als dünner Streifen ausgebildet sein, der schmaler ausgebildet
ist als der Staubsaugerbeutel 1 und dabei nur an der Ver bindungsstelle 10 und
der Seitennaht 6 mit der oberen Lage 3 verbunden
ist, während an den Längsseiten 7 und 8 das
Element 4 beabstandet angeordnet ist. Zudem kann das Element 4 statt als
flächiges Element auch schlaufenförmig, ballonförmig
oder mit anderen Geometrien in dem Staubsaugerbeutel 1 angeordnet
sein. Dabei ist es möglich, dass statt einer einzigen Verbindungsstelle 10 auch
mehrere Verbindungsstellen 10 zur Fixierung des Elements 4 eingesetzt
werden, die an der oberen Lage 3 oder unteren Lage 2 vorgesehen
sind. Es ist dabei möglich, dass ein Ablösen an
irgendeiner der Verbindungsstellen 10 erfolgt, so dass
der genaue Ort der Ablösung zufällig ist.
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In
den 2A und 2B ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Staubsaugerbeutels 1' gezeigt,
bei dem dieselben Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen
sind. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist an der oberen
Lage 2 aus Filtermaterial benachbart zu der Einströmöffnung 11 eine
modifizierte Verbindungsstelle 10' ausgebildet. Wie in 2B zu sehen ist, ist zwischen der schematisch dargestellten
Verbindungsstelle 10' und der oberen Lage 3 aus
Filtermaterial ein Trennelement 23 angeordnet. Das Trennelement 23 sorgt
dafür, dass eine Naht zur Fixierung des Elementes 4 an
der oberen Lage 3 eine vorbestimmte Geometrie besitzt,
die ein Lösen bei einer vorbestimmten Zugkraft an dem Element 4 gewährleistet.
Das Trennmittel kann blattförmig ausgebildet sein und aus
einer Folie, wie Polyethylenfolie, einem Vlies, Schaum, Pulver,
PUR, Gummi, Papier oder Krepp bestehen. Auch pulverförmige Trennmittel
können eingesetzt werden, um die Festigkeit an der Verbindungsstelle 10' zu
begrenzen.
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In 3A ist eine Verbindungsstelle 10 gezeigt,
die als Naht 13 durch Schweißen oder Kleben ausgebildet
ist. Die Naht 13 ist durch eine Vielzahl von kreisförmigen
Nahtstellen 14 gebildet. Die Nahtstellen 14 sind
dabei so angeordnet, dass mit zunehmender Entfernung von der Einströmöffnung 11 mehr Nahtstellen 14 vorgesehen
sind, so dass ein sukzessives Ablösen des Elements 4 erfolgt,
wenn zunächst die zur Einströmöffnung 11 benachbarten
Nahtstellen 14 gelöst werden.
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In 3B ist eine modifizierte Naht 15 gezeigt,
bei dem Nahtstellen 16 in Form von Dreiecken ausgebildet
sind. Die Dreiecke verlaufen vorzugsweise spitz in Richtung der
Krafteinwirkung zu. In 3C ist eine
Naht 17 gezeigt, bei der mehrere Streifen als Nahtstellen 18 vorgesehen
sind. In 3D ist eine Naht 19 mit
einer rautenförmigen Nahtstelle 20 gezeigt, während
in 3E eine Naht 21 mit einer
ellipsenförmigen Nahtstelle 22 gezeigt ist. Die
Form und Anzahl der Nahtstellen 14, 16, 18, 20 und 22 kann
beliebig variiert werden, um ein gewünschtes Ablösen
des Elementes 4 von dem Filtermaterial 2 bzw. 3 zu
erreichen. Die einzelnen Nahtstellen, werden vorzugsweise durch
Ultraschall mit Sonotrode und Amboß hergestellt. Die Naht
kann dabei aufgrund ihres Schweißflächengradienten
anfangs leicht und mit zunehmender Schweißfläche oder
Schweißpunktanzahl an der Abrißkannte immer schwerer
Weiterreißen. Es ist zusätzlich möglich, durch
Einstellen der Schweißparameter beim Ultraschallschweißen,
wie Schweißfläche, Schweißenergie, Schweißzeit,
die Festigkeit der Verbindung einzustellen. Auch beim Kleben kann
die Ablösekraft durch Einsatz des Klebemittels, Geometrie
der Klebenaht oder andere Parameter eingestellt werden.
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In
den gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Verbindungsstellen 10 bzw. 10' durch
Schweißen oder Kleben hergestellt. Beim Verkleben können Heißleim,
ein doppelseitiges Klebeband oder andere Klebemittel eingesetzt
werden. Alternativ ist es möglich, die Verbindungsstelle 10 als
Klettverschluss oder anderes lösbares Verbindungselement
auszubilden.
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Die
Art der Verbindungsstelle 10 bzw. 10' hängt
auch von dem eingesetzten Filtermaterial 2 und 3 ab,
das als Vlies ausgebildet sein kann, aber auch Papier, Mischungen
aus Vlies und Papier, Folie, Gitter, Netze, Schaumstoff oder anderen
Materialien gebildet sein kann. Statt der gezeigten Ausbildung des
Staubsaugerbeutels 1 bzw. 1' als Flachbeutel kann
ein entsprechendes Element 4 auch bei einem Klotzbodenbeutel
oder einem anders geformten Staubsaugerbeutel eingesetzt werden.
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In 4 ist
ein Diagram zu dem Volumenstromabfall eines erfindungsgemäßen
Staubsaugerbeutels 1 bei zunehmender Befüllung
dargestellt. Bei dem Versuch wurde in einem Staubsauger vom Typ Miele
S 749, 2300 W, mit Motorschutzfilter, aber ohne Ausblasfilter, gearbeitet,
in dem ein Staubsaugerbeutel des Typs Swirl M50 eingelegt wird (Flachbeutel). Das
Gerät wurde mit maximaler Leistung betrieben und der Saugvolumenstrom
gemessen. Anschließend wurde in Schritten von 50 g DMT-Typ 8 Staub eingesaugt
und der Saugvolumenstrom gemessen, bis insgesamt 400 g Staub eingesaugt
wurden. Die Ergebnisse sind in dem Diagramm mit „Beutel” bezeichnet.
Der Staubsaugerbeutel besteht dabei aus 5-lagigem Vliesmaterial.
Von innen nach außen bestehen die Filterlagen aus Spunbond,
Volumenvlies, Spunbond, Meltblown und Spunbond als Außenlage.
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In
einem ersten Vergleichsversuch wurde ein Staubsaugerbeutel 1 zusätzlich
mit einem Trennwandelement 4 versehen, wie dies in den 1A und 1B dargestellt
ist. Das Trennwandelement wurde als rechteckförmiger Vlies,
einem 60 g/m2 Polyester-Krempelvlies, hergestellt
und besaß eine Breite × Länge von 200 × 275
mm. Das Trennwandelement wurde an drei Seiten (Bezugszeichen 6, 7 und 8)
mit den Lagen 2 und 3 aus Filtermaterial verschweißt. Ferner
wurde das Trennwandelement benachbart zu der Einströmöffnung 11 an
der oberen Filterlage 2 durch eine Naht mittels Ultraschallverschweißung verbunden.
Dieser Staubsaugerbeutel wurde entsprechend mit DMT-Hausstaub Typ 8 in
50 g-Schritten befüllt und die Ergebnisse sind in dem Graphen dargestellt.
Wie erkennbar ist, ist der Volumenstromabfall bei zunehmender Befüllung
des Staubsaugerbeutels deutlich gering.
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In
einem weiteren Versuch wurde dann ein Staubsaugerbeutel mit einer
Trennwand 4 versehen, allerdings wurde statt einer festen
Naht mittels Ultraschallverschweißung eine erfindungsgemäße
Verbindungsstelle 10 vorgesehen, die in ihrer Geometrie so
bemessen wurde, dass ein Ablösen bei einer Zugkraft von
etwa 5 bis 8 N erfolgt, was bei einer Staubbefüllung von
ca. 100 bis 300 g der Fall ist. Dieser Staubsaugerbeutel ist in 4 als „Beutel
+ selbstlösende Kammer im Beutel” bezeichnet.
Wie aus dem Diagramm ersichtlich ist, sind die Werte zwischen dem
Beutel mit der fest fixierten Trennwand 4 und der mit der
Verbindungsstelle 10 fixierten Trennwand zunächst
gleich. Ab einer Befüllung von 150 g beginnt allerdings
der Ablöseprozess, so dass bei zunehmender Befüllung
ein deutlich geringerer Volumenstromabfall zu sehen ist, was durch
den Effekt des Ablösens der Trennwand erreicht wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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