DE102016205006A1

DE102016205006A1 - Filtervorrichtung mit Partikelschleuse

Info

Publication number: DE102016205006A1
Application number: DE102016205006.0A
Authority: DE
Inventors: Jens Wolters; Peter Rademacher
Original assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Current assignee: BSH Hausgeraete GmbH
Priority date: 2016-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2017-09-28
Anticipated expiration: 2036-03-25
Also published as: DE102016205006B4

Abstract

Filtervorrichtung (2) für einen Staubsauger zum Filtern von Partikeln (6) aus einem Luftstrom, wobei die Filtervorrichtung (2) in einem Staubsammelbehälter (1) angeordnet ist und eine Reinigungseinrichtung (11) und eine Feinfiltereinrichtung (16) umfasst, wobei die Feinfiltereinrichtung (16) der Reinigungseinrichtung (11) im Luftstrom nachgeschaltet ist und wobei die Reinigungseinrichtung (11) gegenüber der Feinfiltereinrichtung (16) drehbar über ein Lager (17) angeordnet ist und wobei eine Dichteinrichtung berührungslos zwischen dem Staubsammelbehälter (1) und der Feinfiltereinrichtung (16) abdichtet. Erfindungsgemäß weist die Filtervorrichtung (2) eine Partikelschleuse (24) auf.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Filtervorrichtung für einen Staubsauger zum Filtern von Partikeln aus einem Luftstrom, wobei die Filtervorrichtung in einem Staubsammelbehälter angeordnet ist und eine Reinigungseinrichtung und eine Feinfiltereinrichtung umfasst, wobei die Feinfiltereinrichtung der Reinigungseinrichtung im Luftstrom nachgeschaltet ist und wobei die Reinigungseinrichtung gegenüber der Feinfiltereinrichtung drehbar über ein Lager angeordnet ist und wobei eine Dichteinrichtung berührungslos zwischen dem Staubsammelbehälter und der Feinfiltereinrichtung abdichtet.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen Staubsauger mit einer Filtervorrichtung.
Hintergrund der Erfindung
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 2011 088 965 A1 offenbart eine Filtervorrichtung zum Filtern von Partikeln aus einem Luftstrom insbesondere für Staubsauger, die auf dem Prinzip der Fliehkraftabscheidung beruhen. Eine Feinfiltereinrichtung ist von einer drehbar gelagerten Reinigungseinrichtung umgeben. Die Feinfiltereinrichtung ist der drehbaren Reinigungseinrichtung im Luftstrom nachgeschaltet. In einem Ausführungsbeispiel sind die Reinigungseinrichtung und die Feinfiltereinrichtung durch eine Gleitdichtung gegeneinander abgedichtet. Die Gleitdichtung kann als Labyrinthdichtung ausgeführt sein. Das Lager ist durch eine als Sperrdichtung wirkende Öffnung vor Verschmutzung durch Staubpartikel geschützt.
Die europäische Patentanmeldung EP 2 255 710 A1 offenbart einen beutellosen Staubsauger, der ein frei rotierendes erstes Filter aufweist. Das Filter wird durch den Luftstrom in Rotation versetzt und benötigt somit keinen motorischen Antrieb. Durch die von der Rotation verursachte Fliehkraft wird das Filter automatisch von Schmutz gereinigt, so dass eine Verschmutzung der Außenfläche des Filters verringert werden kann.
Der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Filtervorrichtung bereitzustellen. Insbesondere soll eine Filtervorrichtung mit einer Partikelschleuse bereitgestellt werden. Durch Verwendung einer Dichteinrichtung mit Partikelschleuse kann der Vorteil erreicht werden, dass ein Luftstrom durch eine Feinfiltereinrichtung, die der Partikelschleuse in Richtung des Luftstroms nachgeschaltet ist, weniger Partikel enthält, wodurch die Feinfiltereinrichtung weniger mit Partikeln kontaminiert wird.
Erfindungsgemäße Lösung
Die Lösung der gestellten Aufgabe gelingt durch Bereitstellen einer Filtervorrichtung nach dem Obergriff von Anspruch 1. Erfindungsgemäß weist die Filtervorrichtung eine Partikelschleuse auf.
Ein Staubsauger im Sinne der Erfindung ist ein elektrisch betreibbarer Boden-, Hand- oder Stabstaubsauger. Ein solcher Staubsauger umfasst einen Motor mit einem geeigneten Gebläse zum Ansaugen von Luft und/oder Flüssigkeiten. Er kann entsprechend ein Trocken- und/oder Nassstaubsauger sein. Es kann ein Haus- oder Industriestaubsauger sein. Die Erfindung kann zur Verwendung in einem beutellosen Staubsauger oder einem Beutelstaubsauger vorgesehen sein. Mittels des Staubsaugers ist ein Benutzer in der Lage, allgemein einen Raum und darin insbesondere Möbel, Vorhänge oder Bodenbeläge von Verschmutzungen, insbesondere Stäuben und Haaren zu befreien. Die Energieversorgung des Staubsaugers kann über ein Netzkabel und/oder durch Batterien und/oder Akkus realisiert sein.
Gemäß der Erfindung ist die Filtereinrichtung in einem Staubsammelbehälter angeordnet und umfasst eine Feinfiltereinrichtung, um die eine Reinigungseinrichtung mittels eines Lagers drehbar angeordnet ist. Die Drehung erfolgt um eine Drehachse, die durch das Lager festgelegt wird.
Erfindungsgemäß dichtet die Dichteinrichtung berührungslos ab. Ein erreichbarer Vorteil einer berührungslosen Dichteinrichtung ist ein geringer Verschleiß sowie eine dadurch erhöhte Lebensdauer. Dieser Vorteil ist insbesondere bei Abdichten von drehbaren Komponenten wichtig, wo ansonsten ein hoher Verschleiß auftreten kann. Zusätzlich kann durch eine nahezu reibungsfreie Dichtung die zur Rotation notwendige Antriebsenergie reduziert werden.
Erfindungsgemäß weist die Filtereinrichtung eine Partikelschleuse auf. Eine Partikelschleuse ist eine Kammer mit mindestens einer Eingangsöffnung, durch die Luft einströmt, und mindestens einer Ausgangsöffnung, durch die Luft ausströmt. Die einströmende Luft kann staubbelastet sein. Die Dimensionen der Öffnungen und der Kammer selbst, sowie die relative Anordnung der Öffnungen zueinander sind bei einer Partikelschleuse so gestaltet, dass in der Partikelschleuse eine Abscheidung von Partikeln stattfindet. Das Abscheideprinzip einer Partikelschleuse basiert darauf, dass die auf die Partikel wirkendende Schwerkraft größer ist als die Strömungskraft. Die Strömungskraft hängt im Allgemeinen von der Geschwindigkeit des Luftstroms durch die Partikelschleuse und dem Strömungswiderstand der Partikel ab. Der Strömungswiderstand der Partikel ist im Allgemeinen abhängig von der Form und Größe der Partikel.
Die Lösung der Aufgabe gelingt außerdem durch Bereitstellen eines Staubsaugers mit einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Eingangs- und Ausgangsöffnung einer bevorzugten Partikelschleuse sind so angeordnet, dass ein Luftstrom entgegen der Richtung der Schwerkraft hergestellt wird. Besonders vorzugsweise wird der Luftstrom wenigstens nicht parallel zur Richtung der Schwerkraft geleitet. Besonders vorzugsweise wird der Luftstrom über eine Teilstrecke senkrecht zur Schwerkraft geleitet. Weiter besonders vorzugsweise wird der Luftstrom über eine weitere Teilstrecke in Richtung entgegen der Schwerkraft geleitet. Insbesondere soll ein langsamer Luftstrom bereitgestellt werden, damit möglichst kleine beziehungsweise leichte Partikel mit geringer Schwerkraft abgeschieden werden können. Eine bevorzugte Partikelschleuse hat die Wirkung eines Partikelfilters, dessen Funktion alleine auf physikalischen Kräften beruht. Vorzugsweise werden alle Partikel, deren Schwerkraft größer als die Strömungskraft ist, in der Partikelschleuse abgeschieden.
Bei einer bevorzugten Filtervorrichtung ist die Partikelschleuse der Dichteinrichtung im Luftstrom direkt vorangestellt. Somit kann vorteilhafterweise erreicht werden, dass insbesondere feine Partikel in der Partikelschleuse abgeschieden werden, bevor die mit Partikeln beladene Luft in die Dichteinrichtung weiterströmt. Hierdurch kann die Dichteinrichtung vor feinen Partikeln geschützt werden, so dass ein Verstopfen der Dichteinrichtung vermindert und vorteilhafterweise über einen längeren Zeitraum vermieden werden kann. Die bevorzugte Partikelschleuse ist als Kreisring ausgebildet, dessen radiale Kreisringbreite vorzugsweise 10 mm oder mehr, besonders vorzugsweise 20 mm oder mehr, besonders vorzugsweise 50 mm oder mehr, besonders vorzugsweise 100 mm oder mehr beträgt.
Die Drehachse ist vorzugsweise so ausgerichtet, dass im Normalbetrieb des Staubsaugers ein Winkel zwischen der Drehachse und der Richtung der Schwerkraft möglichst klein wird, vorzugsweise kleiner als 30º, besonders vorzugsweise kleiner als 20º, nochmals besonders vorzugsweise kleiner als 10º. Der erreichbare Vorteil einer zur Schwerkraft im Wesentlichen parallel ausgerichteten Drehachse ist, dass einerseits Fliehkräfte und Schwerkraft besonders effektiv zusammenwirken können, um das Sammeln von Partikeln zu begünstigen und andererseits eine möglichst große Fläche senkrecht zur Drehachse zum Sammeln der Partikel verfügbar ist, so dass ein Bereich zum Auffangen der Partikel am Boden des Staubsammelbehälters maximiert werden kann.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Partikelschleuse einen ihr zugeordneten inneren Staubsammelbereich zum Sammeln der in der Partikelschleuse abgeschiedenen Staubpartikel auf. Besonders vorzugsweise ist der innere Staubsammelbereich baulich von einem äußeren Staubsammelbereich getrennt.
Die Reinigungseinrichtung hat vorzugsweise eine rotationssymmetrische Form, besonders vorzugsweise ist sie kreiszylinderförmig, wobei die Zylinderachse mit der Rotationsachse zusammenfällt. Vorzugsweise ist die Feinfiltereinrichtung ebenfalls rotationssymmetrisch, besonders vorzugsweise zylinderförmig, wobei die Zylinderachse mit der Rotationsachse zusammenfällt. Nochmals besonders vorzugsweise sind Reinigungseinrichtung und Feinfiltereinrichtung koaxial um die Rotationsachse angeordnet.
Bei einer bevorzugten Filtervorrichtung ist die Partikelschleuse über einen Ringspalt zum Staubsammelbehälter hin geöffnet. Vorzugsweise ist der Ringspalt die Eingangsöffnung der Partikelschleuse. Vorteilhafterweise kann durch den Ringspalt mit Staub beladene Luft in die Partikelschleuse einströmen. Vorzugsweise weist der Ringspalt ein über seine gesamte Länge gleichbleibendes Spaltmaß auf. Alternativ Ausführungen weisen einen Ringspalt auf der ein über seinen Verlauf ungleichmäßiges Spaltmaß aufweist, beispielsweise dadurch, dass der Ringspalt durch zwei gegeneinander verschobene kreisringförmige oder elliptische Wände gebildet wird. Ein bevorzugter Ringspalt ist durchgängig ohne Unterbrechungen geöffnet. In alternativen Ausführungen kann der Ringspalt, zum Beispiel durch Stege, unterbrochen sein. Das Spaltmaß beträgt vorzugsweise weniger als 10 mm, besonders vorzugsweise weniger als 5 mm, nochmals besonders vorzugsweise weniger als 2 mm, nochmals besonders vorzugsweise weniger als 1 mm. Das bevorzugte Spaltmaß des Ringspalts beträgt ein Zehntel der Kreisringbreite der Partikelschleuse oder weniger, besonders vorzugsweise ein Zwanzigstel oder weniger. Vorteilhafterweise kann durch ein kleines Spaltmaß erreicht werden, dass nur relativ kleine Partikel in die Partikelschleuse vordringen. Vorzugsweise verläuft der Ringspalt koaxial zur Drehachse. Weiter ist bevorzugt, dass die Partikelschleuse koaxial zur Drehachse aufgebaut ist. Vorzugsweise weist die Partikelschleuse kreiszylindrische Wände auf, die vorzugsweise koaxial zur Drehachse angeordnet sind. Hiermit ist vorteilhaft erreichbar, dass der Aufbau besonders einfach zu gestalten ist.
Bei einer bevorzugten Filtervorrichtung weist die Dichteinrichtung eine Spaltdichtung auf. Der Spalt der Spaltdichtung wird vorzugsweise als ein kleiner Abstand zwischen der Reinigungseinrichtung und einem vorzugsweise fest im Staubsammelbehälter angeordneten Einsatzteil gebildet. Vorzugsweise wird der Spalt nur in Bereichen zwischen der Reinigungseinrichtung und dem Einsatzteil gebildet. Vorzugsweise sind zumindest die Bereiche der Reinigungseinrichtung und des Einsatzteils, die den Spalt bilden, jeweils konzentrisch zur Drehachse angeordnet. Weiter vorzugsweise sind die Reinigungseinrichtung und das Einsatzteil wenigsten in den Bereichen, die den Spalt bilden von kreiszylindrischer Form. In einer alternativen Ausführung können die den Spalt bildenden Bereiche auch jeweils eine konische Form haben. Der Spalt weist vorzugsweise eine Spaltlänge von mehr als 1 mm auf, besonders vorzugsweise mehr als 5 mm, weiter besonders vorzugsweise mehr als 10 mm. Vorzugsweise ist die Spaltlänge kleiner als 10 cm. Vorzugsweise ist die Spaltweite entlang der Spaltlänge konstant. Vorzugsweise beträgt die Spaltweite weniger als 5 mm, besonders vorzugsweise weniger als 2 mm. Eine besonders bevorzugte Spaltweite beträgt ungefähr 1 mm. Vorzugsweise weist die Spaltdichtung einen parallel zur Drehachse verlaufenden Anteil auf. Besonders vorzugsweise weist die Spaltdichtung einen senkrecht zur Drehachse verlaufenden Anteil auf. Nochmals besonders vorzugsweise weist die Spaltdichtung einen senkrecht zur Drehachse und einen parallel zur Drehachse verlaufenden Anteil auf. Eine Spaltdichtung hat den erreichbaren Vorteil, dass durch eine baulich sehr einfach zu realisierende Konstruktion eine effektive berührungslose Dichtung hergestellt werden kann.
Bei einer bevorzugten Filtervorrichtung weist die Dichteinrichtung eine Labyrinthdichtung auf. Eine bevorzugte Labyrinthdichtung weist mehr als zwei, besonders vorzugsweise mehr als drei, mehr als vier, mehr als fünf, mehr als sechs oder mehr als zehn Lamellen auf. In einer bevorzugten Ausführung weist die Dichteinrichtung neben der Labyrinthdichtung auch eine Spaltdichtung auf. Vorzugsweise ist die Spaltdichtung in Richtung des Luftstroms nach der Labyrinthdichtung angeordnet. Vorzugsweise ist die Partikelschleuse in Richtung des Luftstroms der Labyrinthdichtung vorgeschaltet. Die Labyrinthdichtung kann aber auch in Richtung des Luftstroms nach der Spaltdichtung angeordnet sein. Eine Labyrinthdichtung kann vorteilhafterweise eine effiziente Dichtwirkung auf kleinem Raum erreichen. Die Labyrinthdichtung erhöht vorteilhafterweise den Strömungswiderstand, so dass die Strömungsgeschwindigkeit in der Partikelschleuse auf einen vorteilhaften Wert eingestellt werden kann. Eine geringe Strömungsgeschwindigkeit in der Partikelschleuse ist vorteilhaft, da somit Partikel mit geringer Schwerkraft abgeschieden werden können.
Bei einer bevorzugten Filtervorrichtung lässt die Dichteinrichtung beim Betrieb mit einem Staubsauger einen Volumenstrom von vorzugsweise weniger als 1%, besonders vorzugsweise weniger als 0,5%, nochmals besonders vorzugsweise weniger als 0,2% des Gesamtvolumenstroms durch. In anderen Ausführungen kann auch ein Teilvolumenstrom von mehr als 1% durch die Dichteinrichtung, beispielsweise 1,5%, 2%, 3% oder 5% vorteilhaft sein. Der Anteil des Gesamtvolumenstroms, der durch die Dichteinrichtung fließt wird vorteilhafterweise so angepasst, dass eine effiziente Abscheidung von Partikeln in der Partikelschleuse erreicht wird. Vorzugsweise werden bezogen auf die Masse der im Luftstrom befindlichen Partikel mindestens 50%, besonders vorzugsweise mindestens 60%, mindestens 70%, mindestens 80%, mindestens 85%, mindestens 90%, mindestens 95% oder mindestens 99% abgeschieden.
Vorzugsweise ist die Filtervorrichtung so ausgeführt, dass beim Betrieb des Staubsaugers der Volumenstrom durch die Dichteinrichtung weniger als 0,5 Liter pro Sekunde (l/s) beträgt, besonders vorzugsweise weniger als 0,4 l/s, nochmals besonders vorzugsweise weniger als 0,3 l/s, weniger als 0,2 l/s, weniger als 0,1 l/s oder weniger als 0,05 l/s. Im Betrieb des Staubsaugers bei maximaler Leistung beträgt der Gesamtvolumenstrom vorzugsweise wenigstens 30 l/s, besonders vorzugsweise wenigstens 40 l/s, nochmals besonders vorzugsweise wenigstens 50 l/s oder mehr als 60 l/s.
In einer bevorzugten Filtervorrichtung weist die Reinigungseinrichtung ein Grobfilter auf. Ein bevorzugtes Grobfilter filtert Grobschmutz-Partikel mit einer Größe von mindestens 0,01 mm, besonders vorzugsweise mindestens 0,1 mm, weiter besonders vorzugsweise mindestens 0,5 mm, nochmals besonders vorzugsweise mindestens 1 mm. Ein Grobfilter kann vorteilhafterweise ein Verstopfen der Feinfiltereinrichtung mit Grobschmutz verhindern. In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die Reinigungseinrichtung ein Flusensieb. Das Flusensieb kann vorteilhafterweise verhindern, dass sich die Feinfiltereinrichtung mit Flusen zusetzt. Somit kann die Reinigungseinrichtung vorteilhafterweise ein Zeitintervall zwischen dem Austauschen oder Reinigen der Feinfiltereinrichtung verlängern.
Vorzugsweise rotiert die Reinigungseinrichtung im Betrieb des Staubsaugers um die Feinfiltereinrichtung. Vorteilhafterweise verringert das Rotieren der Reinigungseinrichtung ein Festsetzen von größeren Schmutzpartikeln und Verstopfen der Feinfiltereinrichtung. Dies kann die Lebensdauer der Feinfiltereinrichtung erhöhen. In einer weiteren beispielhaften Ausführung kann die Reinigungseinrichtung selbst ein drehbarer Feinfilter und/oder Grobfilter sein. Eine bevorzugte Feinfiltereinrichtung ist ein Cartridge-Filter, der sich vorzugweise austauschen lässt. Vorzugsweise rotiert die Reinigungseinrichtung mit mehr als 1000 Umdrehungen pro Minute (U/min), besonders vorzugsweise mehr als 2000 U/min, mehr als 3000 U/min, mehr als 4000 U/min oder mehr als 5000 U/min.
Bei einer bevorzugten Filtervorrichtung wird die Reinigungseinrichtung durch den Luftstrom rotatorisch angetrieben. Dadurch ist vorteilhaft erreichbar, dass kein gesonderter elektromotorischer Antrieb für die Rotation der Reinigungseinrichtung notwendig ist. In alternativen Ausführungen kann die Reinigungseinrichtung aber auch durch einen Elektromotor angetrieben werden.
Vorzugsweise umfasst die Filtereinrichtung eine Hilfseinrichtung, die die Reinigungseinrichtung mechanisch reinigt. Eine mechanische Reinigung der Reinigungseinrichtung kann vorteilhafterweise effizienter sein als eine allein auf Fliehkräften basierte Reinigung. Eine bevorzugte mechanische Reinigung kann durch Vibrieren, Schütteln, Wischen und/oder Klopfen erfolgen.
Ein bevorzugter Staubsauger ist ein beutelloser Staubsauger, der vorzugsweise einen Fliehkraftabscheider aufweist. Vorzugsweise ist der Staubsammelbehälter als Fliehkraftabscheider ausgeführt, wobei vorzugsweise im Staubsammelbehälter eine erfindungsgemäße Filtervorrichtung angeordnet ist. In einer alternativen Ausführung kann auch ein Beutelstaubsauger mit einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung ausgestattet sein.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels, auf welches die Erfindung jedoch nicht beschränkt ist, näher beschrieben.
Es zeigen schematisch:
1 ist eine Schnittansicht einer beispielhaften Ausführung eines Staubsammelbehälters mit einer erfindungsgemäßen Filtervorrichtung, wobei der Schnitt durch die Drehachse verläuft.
2 ist eine Detailansicht der Partikelschleuse.
Ausführliche Beschreibung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
Bei der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten.
1 zeigt eine Schnittansicht eines zylindrischen Staubsammelbehälters 1 mit einer darin angeordneten Filtervorrichtung 2 gemäß der Erfindung. Der Innendurchmesser D_SAB des Staubsammelbehälters 1 beträgt 250 mm. Die Höhe H_SAB des Staubsammelbehälters 1 gemessen vom Boden 3 zum Deckel 4 beträgt 250 mm. Durch eine Lufteinlassöffnung 5 wird staubbeladene Luft in den Staubsammelbehälter 1 geleitet und in Rotation versetzt. Der Staubsammelbehälter 1 dieser beispielhaften Ausführung funktioniert somit nach dem Prinzip der Fliehkraftabscheidung. Schmutz- und Staubpartikel 6 werden durch die Fliehkraft nach außen gegen die Außenwand 7 des Staubsammelbehälters 1 befördert und sammeln sich aufgrund der auf sie wirkenden Schwerkraft in dem am Boden 3 unter einer Abscheidekante 8 angeordneten äußeren Staubsammelbereich 9. Der äußere Staubsammelbereich 9 ist als ein zylindrischer Ring ausgebildet. Die Abscheidekante 8, die von der Innenwand 10 des äußeren Staubsammelbereichs nach außen zur Außenwand 7 des Staubsammelbehälters 1 hin auskragt, hat die Aufgabe den gesammelten Schmutz 6 im äußeren Staubsammelbereich 9 zurückzuhalten. In Weiterentwicklungen der Erfindung kann der Boden 3 des Staubsammelbehälters 1 lösbar ausgestaltet sein, so dass sich der gesammelte Schmutz 6 ohne Öffnen des Deckels 4 entfernen lässt. Beispielsweise kann der Boden 3 als Klappe ausgestaltet sein, so dass durch Betätigen eines Hebels oder Schalters die Klappe geöffnet werden kann, so dass der Schmutz 6 allein durch die Schwerkraft nach unten herausfällt. In 1 ist diese Funktion des Bodens 3 allerdings nicht dargestellt.
In dem Staubsammelbehälter 1 ist zentrisch eine drehbar gelagerte Reinigungseinrichtung 11 angeordnet, die mittels einer Antriebswelle 12 um eine Drehachse 13 rotiert werden kann. Die Reinigungseinrichtung 11 umfasst einen Filtersiebträger 14, in den ein Filtersieb 15 eingesetzt ist. Umgeben von der Reinigungseinrichtung 11 ist konzentrisch zur Drehachse 13 eine Feinfiltereinrichtung 16 angeordnet, die als Cartridge-Filter ausgebildet ist. Die Lagerung der Reinigungseinrichtung 11 erfolgt über zwei Lager 17, die auf der Feinfiltereinrichtung 16 angeordnet sind. Das Filtersieb 15 der Reinigungseinrichtung 11 schützt die Feinfiltereinrichtung 16 vor Grobschmutz 6 und Flusen. Durch die Rotation der Reinigungseinrichtung 11 wird verhindert, dass sich Schmutz 6 auf dem Filtersieb 15 absetzt und dieses verstopft. Das Filtersieb hat in diesem Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 150 mm. Die Abdichtung der Antriebswelle 12 und der Lager 17 erfolgt über Sperrluftdichtungen 18 im Deckel 4 des Staubsammelbehälters 1.
Im Boden 3 des Staubsammelbehälters 1 ist konzentrisch zur Drehachse 13 ein Einsatzteil 19 angeordnet, das den feststehenden Teil einer berührungslos arbeitenden Dichteinrichtung 28 bildet. Ein unterer Bereich des Filtersiebträgers 14 rotiert in geringem Anstand um das Einsatzteil 19. Ein gerader kreiszylinderförmiger Abschnitt des Filtersiebträgers 14 bildet mit der Innenwand 21 des Einsatzteils 19 einen vertikal verlaufenden Spalt, der als Teil einer Spaltdichtung 22 ausgebildet ist. Der Spalt ist ungefähr 1 mm weit und hat eine Länge von etwa 50 mm. Am oberen Ende des Einsatzteils 19 greift der Filtersiebträger 14 um die Kante des Einsatzteils 19 herum und bildet einen horizontalen Abschnitt der Spaltdichtung 22. Außerdem sind auf der außenliegenden Seite des Einsatzteils 19 vier Lammellenartige Fortsätze angeordnet, die mit vier entsprechenden nach innen zeigenden Fortsätzen am Filtersiebträger 14 korrespondieren und somit eine Labyrinthdichtung 23 bilden. Die Labyrinthdichtung 23 und die Spaltdichtung 22 bilden zusammen die Dichteinrichtung 28, die zwischen dem Staubsammelbehälter 1 und der Feinfiltereinrichtung 16 berührungslos abdichtet. Im Betrieb mit einem Staubsauger fließt ein Großteil des Gesamtvolumenstroms durch das Filtersieb 15 zur Feinfiltereinrichtung 16 hin, durch die Feinfiltereinrichtung 16 durch und wird weiter nach unten durch einen Luftauslass 27 abgesaugt. Ein kleiner Bruchteil Q_D von typischerweise etwa 1% oder weniger des Gesamtvolumenstroms fließt durch die Dichteinrichtung 28. Der übrige Teil Q_FS des Gesamtvolumenstroms von 99 % oder mehr fließt durch das Filtersieb 15. Bei einem Gesamtvolumenstrom von beispielsweise 40 l/s fließt also ein Teilvolumenstrom Q_D von 0,4 l/s oder weniger durch die Dichteinrichtung 28 und ein Teilvolumenstrom QFS von 39,6 l/s oder mehr durch das Filtersieb 15.
Um ein Verstopfen der Dichteinrichtung 28 durch Schmutzpartikel 6 zu vermindern oder weitgehend zu vermeiden, ist der Dichteinrichtung 28 eine Partikelschleuse 24 direkt vorgelagert. Die Partikelschleuse 24 ist eine Kammer, die als ein Kreiszylinderring um das zylindrische Einsatzteil 19 herum ausgebildet ist. Die Kreisringbreite der Partikelschleuse beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 10 mm. Eine Detailansicht der Partikelschleuse 24 ist in 2 dargestellt. Die Partikelschleuse 24 ist über einen Ringspalt 25 zum Staubsammelbehälter 1 hin geöffnet. Der Ringspalt 25 weist eine Spaltweite H_RS von etwa 1 mm auf. Durch den Ringspalt 25 fließt der Teilvolumenstrom Q_D in die Partikelschleuse 24 hinein und weiter durch einen Lufteinlass 20 in die Dichteinrichtung 28. In der Partikelschleuse 24 wird der Luftstrom um eine Kante nach oben in die Dichteinrichtung 28 umgelenkt. In dem Bereich, wo die Luft horizontal und/oder vertikal nach oben strömt, findet eine Abscheidung von Partikeln statt, bei denen die Gewichtskraft F_Gewicht, die auf sie wirkt, größer als die Strömungskraft F_Strömung ist, welche die Partikel durch den Luftstrom erfahren. Die so abgeschiedenen Schmutzpartikel 6 fallen somit zu Boden 3 und sammeln sich in einem inneren Staubsammelbereich 26 an. In der Partikelschleuse 24 werden somit Partikel abgeschieden, die ansonsten zum Verstopfen der Dichteinrichtung 28 beitragen könnten.
Die Rotation der Reinigungseinrichtung 11 kann entweder durch den Luftstrom, zum Beispiel über an der Reinigungseinrichtung 11 angeordnete Flügel, oder über einen elektromotorischen Antrieb über die nach oben durch den Deckel 4 herausragende Antriebswelle 12 angetrieben werden. Das in 1 dargestellte Ausführungsbeispiel ist dazu ausgelegt durch einen Motor angetrieben zu werden. Im Betrieb mit einem Staubsauger rotiert die Reinigungseinrichtung 11 mit einer Drehzahl von mehreren Tausend Umdrehungen pro Minute (U/min), beispielsweise mit mindestens 3000 U/min.
In einer (nicht dargestellten) Weiterentwicklung der Filtervorrichtung 2 umfasst die Filtereinrichtung 2 Hilfsmittel, die die rotierende Reinigungseinrichtung mechanisch abreinigen. Die Hilfseinrichtung kann beispielsweise als am Deckel 4 des Staubsammelbehälters 1 abgebrachte Arme ausgebildet sein, die auf das Filtersieb 15 ausgerichtet sind, so dass das Filtersieb 15 bei Rotation an den Armen entlangfährt und somit mechanisch gereinigt wird.
Der Staubsammelbehälter 1 des Ausführungsbeispiels mit der Filtervorrichtung 2 ist zur Verwendung in einem beutellosen Staubsauger geeignet.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
Bezugszeichenliste

1: Staubsammelbehälter
2: Filtervorrichtung
3: Boden
4: Deckel
5: Lufteinlassöffnung
6: Schmutz- und Staubpartikel
7: Außenwand des Staubsammelbehälters
8: Abscheidekante
9: Äußerer Staubsammelbereich
10: Innenwand des Staubsammelbereichs
11: Reinigungseinrichtung
12: Antrieb
13: Drehachse
14: Filtersiebträger
15: Filtersieb
16: Feinfiltereinrichtung
17: Lager (Kugellager)
18: Sperrluftdichtung
19: Einsatzteil
20: Lufteinlass der Dichteinrichtung
21: Innenwand des Einsatzteils
22: Spaltdichtung
23: Labyrinthdichtung
24: Partikelschleuse
25: Ringspalt
26: Innerer Staubsammelbereich
27: Luftauslass
28: Dichtungseinrichtung
B_PS: Kreisringbreite der Partikelschleuse 24
D_FS: Durchmesser des Filtersiebs 15
D_SAB: Innendurchmesser des Staubsammelbehälters
F_Gewicht: Gewichtskraft, die auf einen Partikel 6 wirkt
F_Strömung: Strömungskraft, die auf einen Partikel 6 wirkt
H_RS: Spaltweite es Ringspalts 25
H_SAB: Höhe des Staubsammelbehälters 1
Q_D: Teilvolumenstrom, der durch die Dichtung 28 fließt
Q_FS: Teilvolumenstrom, der durch das Filtersieb 15 fließt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011088965 A1 [0003]
EP 2255710 A1 [0004]

Claims

Filtervorrichtung (2) für einen Staubsauger zum Filtern von Partikeln (6) aus einem Luftstrom, wobei die Filtervorrichtung (2) in einem Staubsammelbehälter (1) angeordnet ist und eine Reinigungseinrichtung (11) und eine Feinfiltereinrichtung (16) umfasst, wobei die Feinfiltereinrichtung (16) der Reinigungseinrichtung (11) im Luftstrom nachgeschaltet ist, die Reinigungseinrichtung (11) gegenüber der Feinfiltereinrichtung (16) drehbar über ein Lager (17) angeordnet ist und eine Dichteinrichtung (28) berührungslos zwischen dem Staubsammelbehälter (1) und der Feinfiltereinrichtung (16) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung (2) eine Partikelschleuse (24) aufweist.
Filtervorrichtung (2) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelschleuse (24) der Dichteinrichtung (28) im Luftstrom direkt vorangestellt ist.
Filtervorrichtung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelschleuse (24) über einen Ringspalt (25) zum Staubsammelbehälter (1) hin geöffnet ist.
Filtervorrichtung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikelschleuse (24) einen inneren Staubsammelbereich (26) zum Sammeln des in der Partikelschleuse (24) abgeschiedenen Staubs aufweist.
Filtervorrichtung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (28) eine Spaltdichtung (22) aufweist.
Filtervorrichtung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (28) eine Labyrinthdichtung (23) aufweist.
Filtervorrichtung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung (28) beim Betrieb mit einem Staubsaugers einen Volumenstrom von weniger als 1% des Gesamtvolumenstroms durchlässt.
Filtervorrichtung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (11) ein Grobfilter aufweist.
Filtervorrichtung gemäß (2) einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reinigungseinrichtung (11) durch den Luftstrom rotatorisch angetrieben wird.
Filtervorrichtung (2) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtervorrichtung (2) eine Hilfseinrichtung umfasst, die die Reinigungseinrichtung (11) mechanisch reinigt.
Staubsauger, dadurch gekennzeichnet, dass der Staubsauger eine Filtervorrichtung (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.