DE102016119196A1

DE102016119196A1 - Staubsauger mit einem Filterelement

Info

Publication number: DE102016119196A1
Application number: DE102016119196.5A
Authority: DE
Inventors: Miron Sernecki
Original assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Current assignee: Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority date: 2016-10-10
Filing date: 2016-10-10
Publication date: 2018-04-12
Also published as: TW201815339A; CN107913026A; CN107913026B

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Staubsauger (1) mit einem einen Reinluftraum (2) von einem Sauggutraum (3) trennenden Filterelement (4), welches in einem Filterbetrieb von zu reinigender Luft aus Richtung des Sauggutraumes (3) in Richtung des Reinluftraumes (2) durchströmt wird und in einem Regenerationsbetrieb von einem Reinluftstrom aus Richtung des Reinluftraumes (2) in Richtung des Sauggutraumes (3) durchströmt wird, um an der dem Sauggutraum (3) zugewandten Seite des Filterelementes (4) Sauggut zu lösen. Um einen Staubsauger (1) mit möglichst geringem Bauraum herstellen zu können, wird vorgeschlagen, dass das Filterelement (4) zumindest ein Sauggut aufnehmendes Teilvolumen des Sauggutraumes (2) bildet, und dem Filterelement (4) innerhalb des Reinluftraumes (2) eine Luftverteileinrichtung (5) zugeordnet ist, welche ausgebildet ist, einen Reinluftstrom zeitlich variierend auf unterschiedliche Teilbereiche des Filterelementes (4) zu lenken.

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung betrifft einen Staubsauger, insbesondere einen handgeführten Akkusauger, mit einem einen Reinluftraum von einem Sauggutraum trennenden Filterelement, welches in einem Filterbetrieb von zu reinigender Luft aus Richtung des Sauggutraumes in Richtung des Reinluftraumes durchströmt wird und in einem Regenerationsbetrieb von einem Reinluftstrom aus Richtung des Reinluftraumes in Richtung des Sauggutraumes durchströmt wird, um an der dem Sauggutraum zugewandten Seite des Filterelementes Sauggut zu lösen.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Staubsaugers, wobei ein einen Reinluftraum von einem Sauggutraum trennendes Filterelement in einem Filterbetrieb von zu reinigender Luft aus Richtung des Sauggutraumes in Richtung des Reinluftraumes durchströmt wird und in einem Regenerationsbetrieb von einem Reinluftstrom aus Richtung des Reinluftraumes in Richtung des Sauggutraumes durchströmt wird, um an der dem Sauggutraum zugewandten Seite des Filterelementes Sauggut zu lösen.
Stand der Technik
Staubsauger mit Filterelementen der vorgenannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Diese werden üblicherweise als rückspülbare Luftfilter oder Dauerfilter bezeichnet. Die Federelemente können grundsätzlich über eine längere Zeit innerhalb des Staubsaugers verbleiben und werden während eines Regenerationsbetriebs von angelagertem Sauggut befreit, um sodann wiederum für einen Filterbetrieb zur Verfügung zu stehen.
Im Zusammenhang mit Staubsaugern werden diese Filterelemente verwendet, um das Gebläse des Staubsaugers vor einer Belegung mit Staub bzw. Schmutz zu schützen. Während des Filterbetriebs des Staubsaugers kommt es regelmäßig zu einer fortschreitenden Belegung des Filterelementes mit Staub. Mit zunehmender Betriebsdauer des Staubsaugers ist somit in zeitlichen Abständen ein Rückspülen des Filterelementes erforderlich, um die gewünschte Reinigungswirkung des Staubsaugers zu erhalten.
Die Druckschrift EP 2 979 602 A1 offenbart beispielsweise einen als handgeführten Akkusauger ausgebildeten Staubsauger, welcher über einen rückspülbaren Luftfilter verfügt. Während eines Filterbetriebs des Staubsaugers wird der rückspülbare Luftfilter von außen über seine Umfangsfläche von der zu reinigenden Luft angeströmt. Von dort aus gelangt die von Sauggut befreite Luft in das Innere des Filters und zu dem Gebläse des Staubsaugers. Für einen Regenerationsbetrieb wird der Staubsauger beispielsweise mit seinem Saugmund an einen zweiten Staubsauger angeschlossen, welcher den in dem Sauggutraum enthaltenen Staub bzw. Schmutz in den zweiten Staubsauger einsaugt. Der rückspülbare Luftfilter wird dabei in entgegengesetzter Richtung von einem Luftstrom durchspült, nämlich von innen nach außen, so dass auf der Umfangsfläche des Filters angelagertes Sauggut entfernt und mit dem weiteren in dem Sauggutraum enthaltenen Sauggut an den zweiten Staubsauger übergeben werden kann. Innerhalb des Luftfilters ist eine rotierbare Reinigungsdüse angeordnet, welche während des Regenerationsbetriebs von dem Reinluftstrom durchströmt wird und den Luftfilter von der Reinluftraumseite mit Reinluft beaufschlagt.
Dadurch, dass der rückspülbare Filter innerhalb des Sauggutraumes angeordnet ist, wird dieser von außen mit Sauggut beaufschlagt. Um während des Regenerationsbetriebs das Abführen des Sauggutes von der Umfangsfläche des Filters zu ermöglichen, ist es erforderlich, zwischen der Wandung des Sauggutraumes und der Umfangsfläche des Filters genügend Freiraum zu lassen, so dass keine Engstelle entsteht, in welcher Grobgut eingeklemmt werden könnte.
Obwohl sich diese Bauform im Stand der Technik bewährt hat, erfordert diese eine bestimmte Dimension des Sauggutraumes und damit auch des Staubsaugers.
Zusammenfassung der Erfindung
Ausgehend von dem vorgenannten Stand der Technik, ist es Aufgabe der Erfindung, eine alternative Ausführung für einen Staubsauger anzugeben, welche insbesondere im Hinblick auf den benötigten Bauraum optimiert ist.
Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass das Filterelement zumindest ein Sauggut aufnehmendes Teilvolumen des Sauggutraumes bildet, und dem Filterelement innerhalb des Reinluftraumes eine Luftverteileinrichtung zugeordnet ist, welche ausgebildet ist, einen Reinluftstrom zeitlich variierend auf unterschiedliche Teilbereiche des Filterelementes zu lenken.
Gemäß der Erfindung ist das Filterelement nun selbst ein Teil des Sauggutraumes zur Aufnahme von Sauggut. Das Filterelement ist somit als Sauggutraum ausgebildet, wobei das Filterelement entweder nur ein Teilvolumen des Sauggutraumes oder aber den kompletten Sauggutraum bildet. Das Sauggut lagert sich somit – entgegen dem Stand der Technik – nicht mehr auf der Außenseite des Filterelementes ab, sondern innerhalb des Filterelementes, so dass der für eine optimale Regeneration des Filterelementes notwendige Abstand zwischen dem Filterelement und einer Innenwandung einer das Filterelement aufnehmenden Filterkammer reduziert werden kann. Insgesamt lässt sich somit auch der Bauraum des Staubsaugers reduzieren. Insbesondere kommt es während der Regeneration nicht zu einem Verkeilen von Grobgut zwischen der Außenseite des Filterelementes und der Innenwandung der Filterkammer. Vielmehr wird das in dem Filterelement gesammelte Sauggut von innen aus dem Filterelement entfernt. Gleichzeitig ist innerhalb des Filterelementes keine Rotationsdüse mehr angeordnet, so dass das Innenvolumen des Filterelementes vollständig als Teilvolumen des Sauggutraumes zur Aufnahme von Sauggut zur Verfügung steht. Gemäß der Erfindung ist nunmehr auf der Seite des Reinluftraumes, d. h. außerhalb des Filterelementes, eine Luftverteileinrichtung angeordnet, welche während eines Regenerationsbetriebs einen Reinluftstrom auf die Außenseite des Filterelementes lenkt. Während eines Filterbetriebs steht das gesamte Aufnahmevolumen des Filterelementes zur Durchströmung zur Verfügung. Druckverluste werden somit vermieden.
Die erfindungsgemäße Luftverteileinrichtung übernimmt nun die Aufgabe der im Stand der Technik bekannten Rotationsdüse, so dass zeitlich variierend unterschiedliche Teilbereiche des Filterelementes mit Reinluft beaufschlagt werden können. Die Luftverteileinrichtung befindet sich innerhalb des Reinluftraumes und kommt nicht mit Sauggut in Berührung, so dass die optimale Funktion nicht gestört wird. Der Reinluftstrom durchsetzt das Filterelement von außen nach innen, so dass das innerhalb des Filterelementes gesammelte Sauggut aus dem Filterelement bzw. der Filterkammer entfernt werden kann. Dabei empfiehlt es sich insbesondere, dass das Sauggut auf seinem Weg aus dem Filterelement bzw. der Filterkammer hinaus, entweder nur gleichbleibende Strömungsquerschnitte durchsetzt, oder insbesondere sich in Regenerationsrichtung aufweitende Strömungsquerschnitte, so dass keine Hinterschnitte entstehen, an welchen das Sauggut abgelagert werden könnte, was das Regenerationsergebnis beeinträchtigen könnte.
Dadurch, dass die Luftverteileinrichtung ausgebildet ist, den Reinluftstrom zeitlich variierend auf unterschiedliche Teilbereiche des Filterelementes zu lenken, wird während eines ersten Zeitpunktes ein anderer Teilbereich des Filterelementes mit Reinluft beaufschlagt, als während eines zweiten Zeitpunktes. Durch die Anströmung nur eines Teilbereiches wird der Strömungsquerschnitt des Reinluftstroms verringert, was wiederrum zu einer Erhöhung der Luftgeschwindigkeit führt. Dadurch wird die Regenerationswirkung verstärkt, so dass auch Feinstaub, der sich beispielsweise in das Material des Filterelementes eingearbeitet hat, optimal entfernt werden kann.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass das Filterelement im Wesentlichen zylindrisch oder kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei das Volumen des Zylinders oder Kegelstumpfes Teil des Sauggutraumes ist, und wobei die Mantelfläche des Zylinders oder Kegelstumpfes die mit Reinluft beaufschlagten Teilbereiche des Filterelementes aufweist. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich vorteilhaft ein Innenvolumen des Filterelementes zur Aufnahme von Sauggut. Des Weiteren ist das Filterelement in Bezug auf seine Längsachse somit auch symmetrisch ausgebildet, wodurch die Mantelfläche des Filterelementes homogen von einem Luftstrom angeströmt werden kann und sich zudem auch die Größe der angeströmten Fläche optimieren lässt.
Die Erfindung schlägt insbesondere vor, dass die Luftverteileinrichtung relativ zu dem Filterelement bewegbar ist. Die Luftverteileinrichtung bzw. zumindest ein Teilbereich der Luftverteileinrichtung kann dadurch relativ zu beispielsweise der Umfangsfläche eines zylindrischen oder kegelstumpfförmigen Filterelementes bewegt werden, so dass eine Anströmung mit Reinluft über den gesamten Umfang des Filterelementes möglich ist, was eine zeitlich aufeinanderfolgende Abreinigung der unterschiedlichen Teilbereiche des Filterelementes beinhaltet und insgesamt zu einer vollständigen Regeneration des Filterelementes führt. Die Bewegung der Luftverteileinrichtung kann eine rotatorische und/oder translatorische Bewegung beinhalten. Wenn auch herstellerseitig aufwendiger, könnte alternativ vorgesehen sein, dass das Filterelement relativ zu der Luftverteileinrichtung bewegbar ist. Des Weiteren sind auch Ausführungsformen denkbar, bei welchen die Luftverteileinrichtung und das Filterelement relativ zueinander ortsfest angeordnet sind, wobei jedoch die Luftverteileinrichtung bewegliche Elemente, wie beispielsweise ansteuerbare Klappen oder dergleichen aufweist, welche jeweils einen bestimmten Strömungsweg für den Reinluftstrom öffnen und auch somit nur einen bestimmten Teilbereich des Filterelementes regenerieren. Eine solche Variante würde jedoch eine motorische Ansteuerung der Öffnungselemente erfordern, so dass der finanzielle und montageseitige Aufwand des Staubsaugers gegebenenfalls höher wäre.
Insbesondere wird eine Ausführungsform vorgeschlagen, bei welcher die Luftverteileinrichtung um eine Rotationsachse rotierbar, insbesondere an dem Filterelement, gelagert ist und mindestens eine Reinluftaustrittsöffnung mit einer Öffnungsebene aufweist, deren Flächennormale keiner radialen Richtung der Rotationsachse entspricht, und/ oder dass die Reinluftaustrittsöffnung so angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass ein durch die Reinluftaustrittsöffnung austretender Reinluftstrom nicht in eine radiale Richtung der Reinluftaustrittsöffnung gerichtet ist. Gemäß dieser Ausgestaltung ist die Luftverteileinrichtung relativ zu dem Filterelement rotierbar. Die Luftverteileinrichtung kann so ausgestaltet werden, dass eine Rotation um die Rotationsachse ohne Hilfe eines Motors möglich ist. Dazu wird die Luftverteileinrichtung relativ zu der Rotationsachse so ausgebildet, dass ein Drehmoment in Umfangsrichtung an der Luftverteileinrichtung angreift, wodurch sich die gewünschte Rotation relativ zu dem Filterelement ergibt. Dies lässt sich dadurch erreichen, dass die Reinluftaustrittsöffnung bzw. die Reinluftaustrittsöffnungen nicht in eine radiale Richtung – bezogen auf die Rotationsachse der Luftverteileinrichtung – weisen. Während einer Rotation um die Rotationsachse streicht die Luftverteileinrichtung vorzugsweise an unterschiedlichen Teilbereichen des Filterelementes entlang, so dass diese zeitlich aufeinanderfolgend mit Reinluft beaufschlagt werden und nacheinander eine vollständige Regeneration des Filterelementes resultiert. Alternativ zu einem Antrieb der Luftverteileinrichtung durch Luftbeaufschlagung, kann jedoch auch ein Motor ein Drehmoment auf die Luftverteileinrichtung ausüben. Der Motor kann beispielsweise ein Gebläsemotor des Staubsaugers sein.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Luftverteileinrichtung ein Verteilergehäuse mit einer ein Luftvolumen bereitstellenden Verteilerkammer aufweist. Die Luftverteileinrichtung ist somit dreidimensional ausgebildet, wobei sich im Inneren der Luftverteileinrichtung eine Verteilerkammer befindet, innerhalb welcher ein Reinluftstrom geführt werden kann. Das Verteilergehäuse der Luftverteileinrichtung weist dabei die zuvor erwähnte mindestens eine Reinluftaustrittsöffnung auf, durch welche die Reinluft die Verteilerkammer wieder verlassen kann. Die Form und Größe der Verteilerkammer kann sich dabei vorzugsweise an die baulichen Gegebenheiten des Reinluftraumes des Staubsaugers anpassen, insbesondere um Strömungswege vorteilhaft zu schalten.
Es wird vorgeschlagen, dass zwischen der Luftverteileinrichtung und dem Filterelement, insbesondere zwischen der Luftverteileinrichtung und einer filterwirksames Material aufweisenden Umfangsfläche des Filterelementes, mehrere Luftströmungskanäle bereitstellende Verteilerelemente angeordnet sind, welche ausgebildet sind, einen Reinluftstrom auf unterschiedliche Teilbereiche des Filterelementes zu lenken. Die Verteilerelemente können dabei insbesondere zwischen der Luftverteileinrichtung und einer Umfangsfläche des Filterelementes angeordnet sein. Die Verteilerelemente dienen zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Reinluft während der Durchströmung des jeweiligen Verteilerelementes. Vorzugsweise sind die Verteilerelemente in Umfangsrichtung um ein bevorzugt zylinder- oder kegelstumpfförmiges Filterelement herum angeordnet, beispielsweise in Form von Rippen, Wandungen und dergleichen. Die Verteilerelemente unterteilen den Zwischenraum zwischen einer Innenwandung der Filterkammer und der Außenseite des Filterelementes in mehrere gleichgroße oder unterschiedlich große Teilvolumina, hier Luftströmungskanäle genannt. Während eines üblichen Filterbetriebs des Staubsaugers werden vorzugsweise die gesamte Umfangsfläche des Filterelementes sowie auch alle Luftströmungskanäle des Zwischenraums durchströmt. Nur während des Regenerationsbetriebs, wenn die Richtung des Luftstroms umgekehrt ist, wird hingegen nur jeweils ein oder werden hingegen nur wenige der Luftströmungskanäle gleichzeitig durchströmt, so dass eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit hervorgerufen wird.
Es wird vorgeschlagen, dass die Verteilerelemente drehfest mit der Luftverteileinrichtung, dem Filterelement und/oder einer das Filterelement aufnehmenden Filterkammer verbunden sind. Für den Erfolg der Regeneration ist es grundsätzlich unwesentlich, mit welchem dieser Elemente die Verteilerelemente fest verbunden sind. Wesentlich ist dabei jedoch, dass sich die Luftverteileinrichtung relativ zu dem Filterelement bewegt. Die Luftverteileinrichtung kann entweder an den Verteilerelementen vorbeibewegt werden, oder die Verteilerelemente sind drehfest mit der Luftverteileinrichtung verbunden und bewegen sich an dem Filterelement vorbei. Im Sinne von drehfest sind alle Verbindungsvarianten zu verstehen, bei welchen die Verteilerelemente entweder einteilig mit der Luftverteileinrichtung, dem Filterelement und/oder der Filterkammer ausgebildet sind oder auf andere Art und Weise drehfest mit diesen verbunden sind, beispielsweise durch eine Klebeverbindung, Rastverbindung oder dergleichen.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass der Reinluftraum ein Ventil aufweist, welches druckabhängig auslösbar von einer Filterbetriebsstellung in eine Regenerationsbetriebsstellung, und umgekehrt, umschaltbar ist, wobei das Ventil in der Filterbetriebsstellung einen die Luftverteileinrichtung überbrückenden Strömungsweg von dem Sauggutraum zu einem Gebläse des Staubsaugers freigibt, und wobei das Ventil in der Regenerationsbetriebsstellung den überbrückenden Strömungsweg versperrt und eine Durchströmung der Luftverteileinrichtung ermöglicht. Gemäß dieser Ausgestaltung erfolgt die Umstellung der Strömungswege innerhalb des Reinluftraumes und des Sauggutraumes automatisch durch eine Richtungsumkehr der Luftströmung. Während des üblichen Filterbetriebs des Staubsaugers strömt Luft durch einen Saugmund des Staubsaugers durch die Filterkammer und das Filterelement in Richtung des Gebläses, wodurch das Ventil in der Filterbetriebsstellung verbleibt und die angesaugte Luft nach Durchströmen des Filterelementes nicht in die einen größeren Strömungswiderstand aufweisende Luftverteileinrichtung eintritt, sondern vielmehr nach der Art eines Bypasses an dieser vorbei und zu dem Gebläse strömt. Während des Filterbetriebs wird das Filterelement vollständig und möglichst homogen von der angesaugten Luft durchströmt, und nicht nur einzelne Volumenteilbereiche des Filterelementes. Während eines Regenerationsbetriebs wird die Strömungsrichtung innerhalb des Staubsaugers umgekehrt, dafür kann beispielsweise das Gebläse des Staubsaugers in umgekehrter Richtung betrieben werden, so dass Reinluft von dem Gebläse des Staubsaugers zu dem Saugmund strömt und dort beispielsweise in einen Behälter, eine Basisstation oder dergleichen abgeführt wird. Alternativ kann ein externes Gebläse, wie beispielsweise das Gebläse eines anderen Staubsaugers oder einer Basisstation, an den Saugmund angeschlossen werden, um von dort aus das Filterelement mit einem Saugluftstrom zu beaufschlagen. Während des Regenerationsbetriebs wird das Ventil aufgrund des Überdruckes auf der Reinluftseite des Filterelementes so betätigt, dass eine Strömung in das Filterelement nur über die Luftverteileinrichtung möglich ist. Somit gelangt der Reinluftstrom zwangsweise durch die Luftverteileinrichtung, wird dort durch nur einen Teilbereich des Filterelementes geleitet und gelangt schließlich mitsamt dem in diesem Teilbereich gelösten Sauggut zu dem Saugmund des Staubsaugers und nach außen. Durch die Luftverteileinrichtung wird wie zuvor erläutert eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit während des Regenerationsbetriebs erreicht sowie ein zeitlich aufeinanderfolgendes Abreinigen aller Teilbereiche des Filterelementes.
Insbesondere wird vorgeschlagen, dass das Ventil ein von einer Rückstellkraft eines Federelementes beaufschlagtes Ventilelement aufweist, welches durch einen während eines Filterbetriebs auf der Reinluftseite entstehenden Unterdruck in Richtung der Rückstellkraft in die Filterbetriebsstellung verlagerbar ist, und durch einen während eines Regenerationsbetriebs auf der Reinluftseite entstehenden Überdruck entgegen der Rückstellkraft in die Regenerationsbetriebsstellung verlagerbar ist. Eine Stellung des Ventils wird somit durch die Druckverhältnisse des Reinluftraumes und des Sauggutraumes sowie die Rückstellkraft des an dem Ventilelement angreifenden Federelementes bestimmt. Sofern aufgrund der Druckdifferenz zwischen dem Reinluftraum und dem Sauggutraum während des Regenerationsbetriebs eine Kraft auf das Ventil wirkt, welche größer ist als die Rückstellkraft des an dem Ventilelement angreifenden Federelementes, wird das Ventilelement in die Regenerationsbetriebsstellung des Ventils verlagert und Reinluft kann ausschließlich durch die Luftverteileinrichtung in das Filterelement strömen, jedoch nicht mehr an der Luftverteileinrichtung vorbei. Besonders vorteilhaft wirken dabei das verlagerte Ventilelement und ein Teilbereich der Verteilerkammer so zusammen, dass ein Strömungsweg nur durch die Luftverteileinrichtung gegeben ist, nicht jedoch an der Luftverteileinrichtung vorbei.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass das Filterelement ein Fassungsvermögen von mindestens 100 ml und höchstens 500 ml aufweist. Das Fassungsvermögen des Filterelementes und das Fassungsvermögen weiterer Volumenteilbereiche des Sauggutraumes addieren sich auf, so dass beispielsweise bei einem Gesamtfassungsvermögen von 1000 ml 500 ml durch den Innenraum des Filterelementes bereitgestellt werden können und 500 ml durch einen anderen Teilbereich des Sauggutraumes, welcher neben dem Filterelement ausgebildet ist.
Schließlich wird mit der Erfindung neben dem zuvor beschriebenen Staubsauger auch ein Verfahren zum Betrieb eines Staubsaugers vorgeschlagen, insbesondere zum Betrieb eines zuvor vorgeschlagenen Staubsaugers, wobei ein einen Reinluftraum von einem Sauggutraum trennendes Filterelement in einem Filterbetrieb von zu reinigender Luft aus Richtung des Sauggutraumes in Richtung des Reinluftraumes durchströmt wird und in einem Regenerationsbetrieb von einem Reinluftstrom aus Richtung des Reinluftraumes in Richtung des Sauggutraumes durchströmt wird, um an der dem Sauggutraum zugewandten Seite des Filterelementes Sauggut zu lösen, wobei während des Filterbetriebs Sauggut innerhalb eines Aufnahmevolumens des Filterelementes gesammelt wird, und wobei während des Regenerationsbetriebs ein Reinluftstrom mittels einer innerhalb des Reinluftraumes angeordneten Luftverteileinrichtung zeitlich variierend auf unterschiedliche Teilbereiche des Filterelementes gelenkt wird, um Sauggut innerhalb des Aufnahmevolumens zu lösen. Die sich dadurch ergebenden Vorteile wurden bereits in Bezug auf den Staubsauger näher erläutert. Darüber hinaus gelten analog für das Verfahren auch alle Merkmale, die zuvor in Bezug auf den Staubsauger beschrieben wurden.
Obwohl die Erfindung insbesondere für handgeführte Akkusauger vorteilhaft ist, bei welchen ein maximaler Bauraum des Staubsaugers nicht überschritten werden sollte, kann die Erfindung ebenso auch bei weiteren Staubsaugern oder kombinierten Saug-Wischgeräten Einsatz finden. Des Weiteren ist die Erfindung sowohl auf handgeführte Staubsauger als auch auf sich selbsttätig fortbewegende Staubsauger anwendbar. Bei Letzteren ist insbesondere auch an selbsttätig verfahrbare Reinigungsroboter gedacht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 einen erfindungsgemäßen Staubsauger in einer perspektivischen Ansicht von außen,
2 den Staubsauger mit einem teilweise aufgebrochenen Teilbereich gemäß einer ersten Ausführungsform während eines Filterbetriebs,
3 einen Längsschnitt eines Teilbereiches eines Staubsaugers gemäß einer zweiten Ausführungsform während eines Filterbetriebs,
4 einen Querschnitt des Teilbereiches gemäß 3,
5 den Teilbereich gemäß 3 während eines Regenerationsbetriebs.
Beschreibung der Ausführungsformen
1 zeigt einen Staubsauger 1, welcher hier als handgeführter Akkusauger ausgebildet ist. Der Staubsauger 1 verfügt über ein Gehäuse mit einem Saugmund 18 und einem Griff 19, an welchem ein Nutzer den Staubsauger 1 in der Hand halten und führen kann. An dem Griff 19 ist ein Schalter 20 angeordnet, welcher zum Ein- und Ausschalten eines Motors 21 dient, der ein Gebläse 14 antreibt. Der Staubsauger 1 weist zudem eine Filterkammer 12 mit einem Filterelement 4 auf, welches hier als regenerierbarer Dauerfilter ausgebildet ist. Das Filterelement 4 trennt die Filterkammer 12 in einen Reinluftraum 2 und einen Sauggutraum 3. Während eines üblichen Filterbetriebs des Staubsaugers 1 saugt das Gebläse 14 Luft und Sauggut durch den Saugmund 18 in den Sauggutraum 3. Das angesaugte Sauggut verbleibt innerhalb des Sauggutraumes 3, so dass ausschließlich gereinigte Luft zu dem Gebläse 14 gelangen kann.
Während des Filterbetriebs lagert sich fortwährend Sauggut innerhalb des Sauggutraumes 3 an dem Filterelement 4 an, so dass von Zeit zu Zeit eine Regeneration zu erfolgen hat, um die gewünschte Saugleistung des Staubsaugers 1 beizubehalten. Während eines Regenerationsbetriebs wird dann beispielsweise das Gebläse 14 des Staubsaugers 1 in umgekehrter Richtung betrieben, so dass ausgehend von dem Gebläse 14 Luft von außen nach innen durch das Filterelement 4 in Richtung des Saugmundes 18 geblasen wird und dabei einen Abtransport von gesammeltem Sauggut hervorruft.
2 zeigt den Staubsauger 1 gemäß 1 in teilweise aufgebrochenem Zustand. Ausgehend von dem Saugmund 18 ist im Inneren des Staubsaugers 1 zunächst der Sauggutraum 3 angeordnet. Dieser weist eine Klappe 23 zum Durchtritt von Sauggut in den Sauggutraum 3 auf. Diese Klappe 23 wird während eines Filterbetriebs des Staubsaugers 1 durch einen von dem Gebläse 14 erzeugten Unterdruck innerhalb des Sauggutraumes 3 geöffnet und schließt bei Nichtbetrieb des Gebläses 14 selbsttätig, so dass ein ungewünschter Austritt von Sauggut aus dem Sauggutraum 3 verhindert ist.
Der Sauggutraum 3 ist zum Teil durch das Innenvolumen des hier zylinderförmig ausgebildeten Filterelementes 4 gebildet. Das Filterelement 4 weist an seiner Umfangsfläche 10 ein filterwirksames Material auf, durch welches gereinigte Luft hindurchströmen kann, Sauggut hingegen nicht. Das Filtermaterial ist hier beispielsweise ein Filtervlies. Die der Klappe 23 gegenüberliegende Stirnseite des Filterelementes 4 ist verschlossen und weist ein Lager 24 auf, an welchem eine Luftverteileinrichtung 5 rotierbar gelagert ist. Die Luftverteileinrichtung 5 ist hier um eine Rotationsachse 6 rotierbar.
Die Luftverteileinrichtung 5 weist ein Verteilergehäuse 8 und eine von dem Verteilergehäuse 8 begrenzte Verteilerkammer 9 auf. Das Verteilergehäuse 8 weist hier eine Reinluftaustrittsöffnung 7 auf (in 2 an der Luftverteileinrichtung 5 links). Die Reinluftaustrittsöffnung 7 ist so begrenzt, dass die austretende Luft abgelenkt wird und nicht in eine Richtung strömt, welche mit einer radialen Richtung der Rotationsachse 6 übereinstimmt. Dazu weist die Reinluftaustrittsöffnung 7 einen schräg zu einer Flächennormalen angeschnittenen Randbereich auf. Neben der Umfangsfläche 10 des Filterelementes 4 und der Luftverteileinrichtung 5 sind in Umfangsrichtung des Filterelementes 4 bzw. der Luftverteileinrichtung 5 mehrere Verteilerelemente 11 in Form von Rippen angeordnet, welche das freie Volumen zwischen einer Innenwandung der Filterkammer 12 und der Umfangsfläche 10 des Filterelementes 4 bzw. der Luftverteileinrichtung 5 in mehrere Luftströmungskanäle 25 teilen.
In dem Reinluftraum 2 ist zwischen der Luftverteileinrichtung 5 und dem Gebläse 14 ein Ventil 13 mit einem Ventilelement 16 angeordnet, welches von einer Filterbetriebsstellung in eine Regenerationsbetriebsstellung umschaltbar ist. In 2 ist die Filterbetriebsstellung während eines üblichen Filterbetriebs des Staubsaugers 1 gezeigt. Dabei ist das Ventil 13 so gestellt, dass das Ventilelement 16 an einem Kammerdeckel 27 der Filterkammer 12 anliegt und von dem Saugmund 18 durch das Filtermaterial des Filterelementes 4 strömende Luft an der Luftverteileinrichtung 5 vorbei zu dem Gebläse 14 strömen kann. Dabei strömt die Luft durch eine korrespondierend ausgebildete Ventilelementöffnung 26 und Kammerdecköffnung 22. Die eingesaugte Luft gelangt nicht durch die Luftverteileinrichtung 5, sondern strömt ausschließlich an dieser vorbei. Dabei werden alle Luftströmungskanäle 25 der Filterkammer 12 gleichzeitig mit Luft beaufschlagt, ebenso wie das Filterelement 4.
3 zeigt einen vergrößerten Teilbereich eines erfindungsgemäßen Staubsaugers 1 gemäß einer zweiten Ausführungsform, wobei die Luftverteileinrichtung 5 mittels eines gegenüber 2 andersartig ausgebildeten Lagers 24 an der Filterkammer 12 gelagert ist. Im Übrigen ist die Ausgestaltung identisch zu 2.
4 zeigt einen Querschnitt senkrecht zu der Rotationsachse 6 durch den Reinluftraum 2 oberhalb der Luftverteileinrichtung 5. Zu erkennen sind hier die Luftverteileinrichtung 5 sowie das darunterliegende gestrichelt dargestellte Filterelement 4. Die Luftverteileinrichtung 5 weist das Verteilergehäuse 8 auf, welches die Verteilerkammer 9 bereitstellt. Das Verteilergehäuse 8 weist bezogen auf den Querschnitt eine Kreisringform auf, wobei in der in der Figur dargestellten linken Seite die Reinluftaustrittsöffnung 7 ausgebildet ist. Zwischen dem Verteilergehäuse 8 und der Innenwandung der Filterkammer 12 befindet sich eine Mehrzahl von Verteilerelementen 11, welche hier ausgehend von der Rotationsachse 6 radial nach außen weisende Stege sind. Zwischen den Verteilerelementen 11 sind die Luftströmungskanäle 25 ausgebildet, in welche Luft aus der Verteilerkammer 9 durch die Reinluftaustrittsöffnung 7 hindurch einströmen und die Umfangsfläche 10 des Filterelementes 4 beaufschlagen kann.
5 zeigt schließlich den Teilbereich des Staubsaugers 1 gemäß 3 während eines Regenerationsbetriebs. Dabei ist das Ventilelement 16 im Bereich der Ventilelementöffnung 26 an das Verteilergehäuse 8 der Luftverteileinrichtung 5 angelegt, so dass ein zum Beispiel von dem Gebläse 14 ausgehender Reinluftstrom ausschließlich durch die Verteilerkammer 9 und einen der Reinluftaustrittsöffnung 7 zugeordneten Luftströmungskanal 25 auf die Umfangsfläche 10 des Filterelementes 4 gelangen kann. Das Ventil 13 weist ein Federelement 15 auf, welches das Ventilelement 16 mit einer Rückstellkraft beaufschlagt, die das Ventilelement 16 in die Filterbetriebsstellung des Ventils 13 zurück zu verlagern sucht.
Die Erfindung funktioniert nun so, dass der Staubsauger 1 zunächst in einem üblichen Filterbetrieb arbeitet, wobei mit Sauggut beladene Luft durch den Saugmund 18 in den Staubsauger 1 gelangt. Dabei strömt die mit Sauggut beladene Luft in den Sauggutraum 3 und setzt sich innerhalb des Filterelementes 4 an einer Innenwandung ab, so dass ausschließlich von Sauggut gereinigte Luft zwischen den Verteilerelementen 11 entlang, unter Umgehung der Luftverteileinrichtung 5, zu dem Gebläse 14 strömt.
Während des Regenerationsbetriebs wird die Strömungsrichtung der den Staubsauger 1 durchströmenden Luft umgekehrt, so dass hier beispielsweise ausgehend von dem Gebläse 14 Luft in Richtung des Saugmundes 18 strömt. Dabei entsteht innerhalb des Reinluftraumes 2 ein Überdruck, welcher zu einer Verlagerung des Ventilelementes 16 entgegen der Rückstellkraft des Federelementes 15 führt. Die Verlagerung des Ventilelementes 16 wird soweit fortgesetzt, bis das Ventilelement 16 das Verteilergehäuse 8 der Luftverteileinrichtung 5 und die Verteilerelemente 11 kontaktiert. Dadurch ist gleichzeitig der Bypassweg, welcher die Luftverteileinrichtung 5 umgeht, geschlossen. Die Luft strömt somit ausgehend von dem Gebläse 14 ausschließlich in die Luftverteileinrichtung 5 hinein und gelangt durch die Reinluftaustrittsöffnung 7 zwischen die Verteilerelemente 11. Dadurch, dass die Austrittsrichtung der die Reinluftaustrittsöffnung 7 verlassenden Luft nicht mit einer radialen Richtung der Rotationsachse 6 übereinstimmt, greift bei der Durchströmung der Reinluftaustrittsöffnung 7 ein Drehmoment an der Luftverteileinrichtung 5 an, welches zu einer Rotation der Luftverteileinrichtung 5 um die Rotationsachse 6 führt. Bei der Rotation der Luftverteileinrichtung 5 verlagert sich die Reinluftaustrittsöffnung 7 relativ zu den Verteilerelementen 11 bzw. den dazwischen ausgebildeten Luftströmungskanälen 25. Somit ist die Reinluftaustrittsöffnung 7 während fortschreitender Rotation jeweils mit einem anderen Luftströmungskanal 25 verbunden, so dass die aus der Verteilerkammer 9 ausströmende Luft jeweils über einen anderen Luftströmungskanal 25 auf die Umfangsfläche 10 des Filterelementes 4 gelangt. Durch die Fokussierung des Luftstroms auf nur einen der mehreren Luftströmungskanäle 25 wird die Strömungsgeschwindigkeit erhöht und der dem jeweiligen Luftströmungskanal 25 zugeordnete Umfangsteilbereich des Filterelementes 4 mit Luft beaufschlagt, so dass an der Innenwandung des Filterelementes 4, d. h. innerhalb des Sauggutraumes 3 befindliches, Sauggut gelockert und in Richtung des Saugmundes 18 abtransportiert werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Staubsauger
27: Kammerdeckel
2: Reinluftraum
3: Sauggutraum
4: Filterelement
5: Luftverteileinrichtung
6: Rotationsachse
7: Reinluftaustrittsöffnung
8: Verteilergehäuse
9: Verteilerkammer
10: Umfangsfläche
11: Verteilerelement
12: Filterkammer
13: Ventil
14: Gebläse
15: Federelement
16: Ventilelement
17: Aufnahmevolumen
18: Saugmund
19: Griff
20: Schalter
21: Motor
22: Kammerdeckelöffnung
23: Klappe
24: Lager
25: Luftströmungskanal
26: Ventilelementöffnung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2979602 A1 [0005]

Claims

Staubsauger (1) mit einem einen Reinluftraum (2) von einem Sauggutraum (3) trennenden Filterelement (4), welches in einem Filterbetrieb von zu reinigender Luft aus Richtung des Sauggutraumes (3) in Richtung des Reinluftraumes (2) durchströmt wird und in einem Regenerationsbetrieb von einem Reinluftstrom aus Richtung des Reinluftraumes (2) in Richtung des Sauggutraumes (3) durchströmt wird, um an der dem Sauggutraum (3) zugewandten Seite des Filterelementes (4) Sauggut zu lösen, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (4) zumindest ein Sauggut aufnehmendes Teilvolumen des Sauggutraumes (2) bildet, und dem Filterelement (4) innerhalb des Reinluftraumes (2) eine Luftverteileinrichtung (5) zugeordnet ist, welche ausgebildet ist, einen Reinluftstrom zeitlich variierend auf unterschiedliche Teilbereiche des Filterelementes (4) zu lenken.
Staubsauger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftverteileinrichtung (5) relativ zu dem Filterelement (4) bewegbar ist.
Staubsauger (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftverteileinrichtung (5) um eine Rotationsachse (6) rotierbar, insbesondere an dem Filterelement (4), gelagert ist und mindestens eine Reinluftaustrittsöffnung (7) mit einer Öffnungsebene aufweist, deren Flächennormale keiner radialen Richtung der Rotationsachse (6) entspricht, und/ oder dass die Reinluftaustrittsöffnung (7) so angeordnet und/oder ausgebildet ist, dass ein durch die Reinluftaustrittsöffnung (7) austretender Reinluftstrom nicht in eine radiale Richtung der Reinluftaustrittsöffnung (7) gerichtet ist.
Staubsauger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftverteileinrichtung (5) ein Verteilergehäuse (8) mit einer ein Luftvolumen bereitstellenden Verteilerkammer (9) aufweist.
Staubsauger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Luftverteileinrichtung (5) und dem Filterelement (4), insbesondere zwischen der Luftverteileinrichtung (5) und einer filterwirksames Material aufweisenden Umfangsfläche (10) des Filterelementes (4), mehrere Luftströmungskanäle (25) bereitstellende Verteilerelemente (11) angeordnet sind, welche ausgebildet sind, einen Reinluftstrom auf unterschiedliche Teilbereiche des Filterelementes (4) zu lenken.
Staubsauger (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verteilerelemente (11) drehfest mit der Luftverteileinrichtung (5), dem Filterelement (4) und/oder einer das Filterelement (4) aufnehmenden Filterkammer (12) verbunden sind.
Staubsauger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reinluftraum (2) ein Ventil (13) aufweist, welches druckabhängig auslösbar von einer Filterbetriebsstellung in eine Regenerationsbetriebsstellung, und umgekehrt, umschaltbar ist, wobei das Ventil (13) in der Filterbetriebsstellung einen die Luftverteileinrichtung (5) überbrückenden Strömungsweg von dem Sauggutraum (3) zu einem Gebläse (14) des Staubsaugers (1) freigibt, und wobei das Ventil (13) in der Regenerationsbetriebsstellung den überbrückenden Strömungsweg versperrt und eine Durchströmung der Luftverteileinrichtung (5) ermöglicht.
Staubsauger (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (13) ein von einer Rückstellkraft eines Federelementes (15) beaufschlagtes Ventilelement (16) aufweist, welches durch einen während eines Filterbetriebs auf der Reinluftseite entstehenden Unterdruck in Richtung der Rückstellkraft in die Filterbetriebsstellung verlagerbar ist, und durch einen während eines Regenerationsbetriebs auf der Reinluftseite entstehenden Überdruck entgegen der Rückstellkraft in die Regenerationsbetriebsstellung verlagerbar ist.
Staubsauger (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (4) ein Fassungsvermögen von mindestens 100 ml und höchstens 500 ml aufweist.
Verfahren zum Betrieb eines Staubsaugers (1), insbesondere eines Staubsaugers (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein einen Reinluftraum (2) von einem Sauggutraum (3) trennendes Filterelement (4) in einem Filterbetrieb von zu reinigender Luft aus Richtung des Sauggutraumes (3) in Richtung des Reinluftraumes (2) durchströmt wird und in einem Regenerationsbetrieb von einem Reinluftstrom aus Richtung des Reinluftraumes (2) in Richtung des Sauggutraumes (3) durchströmt wird, um an der dem Sauggutraum (3) zugewandten Seite des Filterelementes (4) Sauggut zu lösen, dadurch gekennzeichnet, dass während des Filterbetriebs Sauggut innerhalb eines Aufnahmevolumens (17) des Filterelementes (4) gesammelt wird, und wobei während des Regenerationsbetriebs ein Reinluftstrom mittels einer innerhalb des Reinluftraumes (2) angeordneten Luftverteileinrichtung (5) zeitlich variierend auf unterschiedliche Teilbereiche des Filterelementes (4) gelenkt wird, um Sauggut innerhalb des Aufnahmevolumens (17) zu lösen.