DE2032476A1

DE2032476A1 - Staubsauger, dessen Kompressordrehzahl sich selbsttätig an die verschiedenen Arbeitsprozesse anpaßt

Info

Publication number: DE2032476A1
Application number: DE19702032476
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. 6078 Neu-Isenburg Riller
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-07-01
Filing date: 1970-07-01
Publication date: 1972-01-05

Description

Staubsauger, dessen Kompressordrehzahl sich selbsttätig an die verschiedenen Arbeitsprozesse anpasst Die Erfindung bezieht sich auf einen Staubsauger, dessen Kompressordrehzahl sich selbsttätig an verschiedene Arbeitsprozesse anpasst.
Zur Anpassung der Saugleistung eines Staubsaugers an die verschiedenen Arbeitsprozesse ist es bekannt, am Saugrohr des Staubsaugers eine mittels Handeinstellung abdeckbare Öffnung vorzusehen, durch welche mehr oder weniger Nebenluft gezogen wird, so daß sich die Saugleistung an der Arbeitsdüse entsprechend ändert. Die Saugleistung N5##g ist bei diesen Staubsaugern durch den Kompressor vorgegeben, der etwa den in Fig. 1 dargestellten Kennlinienverlauf hat. Der Kompressormotor nimmt stets etwa die volle Leistung aus dem Netz auf und läuft mit annähernd konstanter Drehzahl n, wie der- Fig. 2 zu entnehmen ist.Neben der hohen Leistungsaufnahme ergibt sich auch eine beträchtliche Geräuschentwicklung bei solchen Staubsaugern.
Es ist auch ein Staubsauger bekannt, bei welchem ein steuerbares Halbleiterelement (Triac) als Stellglied in Reihe mit dem Kompressormotor geschaltet und für das Stellglied ein Steuerkreis vorgesehen ist (Siemens-Bodenstaubsauger VS 2803). Am Staubsauger ist für den Benutzer ein Einstellknopf vorgesehen, welchem eine Skala zugeordnet ist, die Symbole (beispielsweise Teppich, Polstermöbel, Gardine) trägt, nach denen der Kompressormotor in seiner Drehzahl eingestellt wird. Durch den Einstellknopf erfolgt eine zeitliche Verschiebung der Steuerimpulse des Steuerkreises für das Stellglied gegen den Nulldurchgang der Netzspannung. Hierdurch ist es möglich, den Mittelwert der an den Motor angelegten Spannung zu ändern. Die Sau#gleistung dieses Staubsaugers wird also über dessen Drehzahl durch die Betätigung des Einstellknopfes an den jeweiligen Arbeitsprozeß angepaßt.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Staubsauger zu schaffen, dessen Motordrehzahl sich selbsttätig an die verschiedenen Arbeitsprozesse anpaßt, so daß keine manuellen Einstellungen am Staubsauger durch den Benutzer erforderlich sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die durch den Staubsauger erzeugte Strömungsmenge je Zeiteinheit mittels eines Regelkreises konstant gehalten wird.
Zweckdienliche Weiterbildungen des Erfindungsgegenstan des sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 und Fig. 2 die Kennlinien der physikalischen Parameter bekannter Staubsauger, Fig. 3 eine prinzipielle Ausbildung des Erfindungsgegenstandes, Fig. 4 die durch den Erfindungsgegenstand veränderten Kennlinien der physikalischen Parameter.
In der Fig. 3 sind nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Elemente eines Staubsaugers dargestellt, nämlichsein Saugrohr 1 mit einer Arbeitsdüse 2 und ein an ein Netz angeschlossener Motor mit Kompressor 3.
Die Saugleistung eines Staubsaugers ist N = c . Q ~ hPi Q S Strömungsmenge je Zeiteinheit, Ap w Unterdruck, c = Konstante.
Die Begrenzungen der Kompressorkennlinie sind entweder eine sehr kleine Strömungsmenge je Zeiteinheit mit einem großen Unterdruck 6p oder ein sehr kleiner Unterdruck Op mit einer großen Strömungsmenge je ZeiteinheitQ.
Je nach Arbeitsprozeß können sich die verschiedensten Zwischenwerte ergeben.
Der erstgenannte Grenzfall tritt auf, wenn sehr schlecht luftdurchlässige Gegenstände (beispielsweise Teppiche) bearbeitet werden. In diesem Fall wird die Arbeitsdüse 2 mit ihrem festen Querschnitt F auf einen Teppichboden 4 gedrückt, so daß sich zwischen der Arbeitsdüse 2 und dem Boden 4 ein enger Spalt 5 ergibt. Der Unterdruck wird sehr groß, wodurch am Spalt 5 eine große Strömungsgeschwindigkeit v auftritt, so daß alle sich auf dem Boden 4 befindlichen Partikel in das Innere des Staubsaugers gerissen werden. Die Strömungsmenge Q je Zeiteinheit ergibt sich zu Q = v .
so daß für die Saugleistung auch geschrieben werden kann N = c . v . F . Ap Wird die Arbeitsdüse 2 nun vom Teppichboden 4 abgehoben, dann entfällt plötzlich der Unterdruck Ap und wird fast zu Null. Da die Motordrehzahl n nahezu konstant bleibt, wird dadurch eine sehr große Strömungsmenge Q je Zeiteinheit erzeugt, d.h., daß auch die Strömungsgeschwindigkeit v an der Öffnung der Arbeitsdüse 2 sehr groß wird, so daß beispielsweise Gardinen nicht mehr bearbeitet werden können, da diese durch die große Strömungsgeschwindigkeit v in die Arbeitsdüse 2 hineingerissen werden.
Durch die Erfindung wird dieses Verhalten der bekannten Staubsauger mit konstanter Motordrehzahl vermieden. Es braucht aber auch nicht vom Benutzer eine Handeinstellung am Staubsauger auf den nunmehrigen Arbeitsprozeß zu erfolgen, wie dies bei den Staubsaugern mit von Hand veränderbarer Motordrehzahl erforderlich ist.
Das Ansteigen der Strömungsg#schwindigkeit v wird durch einen den Kompressormotor 3 beeinflussenden Regelkreis 6 verhindert.
Im Saugrohr 1 wird ein Sollwert für die Strömungsgeschwindigkeit v vorgegeben, der von einem im Saugrohr 1 angeordneten Fühler 7, welcher aud die Strömungsgeschwindigkeit v anspricht, erfaßt wird. Da der Querschnitt F des Saugrohre 1 an der Stelle des Fühlers 7 konstant ist, entspricht die Strömungsgeschwindigkeit v der Strömungsmenge Q je Zeiteinheit Die sich am Fühler 7 ergebende Änderung wird einem Regelverstärker 8 zugeführt, welcher auf ein Stellglied 9 einwiktg das den Kompressormotor 3 beeinflußt.
Nachstehend wird unter Heranziehung der Fig 3 und 4 die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Staubsaugers näher erläutert.
Ist beispielsweise die Öffnung der Arbeitsdüse 2 völlig offen, dann wird der Regler 6 wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeit v die Drehzahl des Motors 3 soweit erniedrigen, bis der vorgegebene Sollwert für die Strömungsgeschwindigkeit v erreicht ist (a in Fig. 4). Solange die Öffnung der Arbeitsdüse 2 also unabgedeckt ist, läuft der Motor 3 mit relativ niedriger Drehzahl n, wie dies auch erwünscht ist und es liegt dadurch nur eine geringe Geräuschentwicklung vor. Die Leistungsaufnahme NN des Staubsaugers ist ebenfalls entsprechend verringert.
Wird nunmehr auf schwer zu bearbeitende Gegenstände (beispielsweise Teppich) übergegangen, dann wird die Öffnung der Arbeitsdüse 2 durch den Teppichboden 4 zum Teil abgedeckt. Dadurch wird der Strömungswiderstand größer, so daß die Strömungsmenge Q je Zeiteinheit bei der gerade vorhandenen Drehzahl n des Motors 3 abfällt.
Dieser Abfall, welcher gleichbedeutend ist mit einer Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit v, wird vom Fühler 7 erfaßt und über den Verstärker 8 wird das Stellglied 9 derart beeinflußt, daß dieses die Drehzahl n des Motors 3 soweit erhöht, daß die Strömungsgeschwindigkeit v wieder auf ihren Sollwert ansteigt(b in Fig. 4).
Beim Entlasten des Staubsaugers (beispielsweise wieder Übergang von der Teppichbearbeitung zur Gardinenbearbeitung) wird die Strömungsgeschwindigkeit v plötzlich wieder sehr viel größer als der vorgegebene Sollwert.
Die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit v wird vom Fühler 7 erfaßt und die Drehzahl des Motors 3 wird soweit abgesenkt, bis die Strömungsgeschwindigkeit v dem vorgegebenen Sollwert entspricht.
Als Fühler 7 kann ein beheizter NTC-Widerstand oder ein beheizter Metalldraht (Platin) verwendet werden. Der an diesem Fühler vorbei ziehende Luftstrom kühlt entsprechend seiner Strömungsgeschwindigkeit den Fühler mehr oder weniger stark ab, so daß eine entsprechende Widerstandsänderung auftritt. Die Widerstandsänderung ist eine Funktion der Strömungsgeschwindigkeit v und bei konstantem Querschnitt F des Saugrohres 1 auch eine Funktion der Strömungsmenge Q je Zeiteinheit.
Als Stellglied 9 kann ein Thyristor oder Triac verwendet werden.
Auch bei schlecht luftdurchlässigen Gegenständen wird stets noch eine endliche Strömungsmenge Q je Zeiteinheit vorhanden sein (kleine Strömungsgeschwindigkeit v).
Die Anordnung ist nun zweckmäßig derart bemessen, daß der Regelkreis 6 bei Auftreten dieses Zustandes noch nicht voll geöffnet ist (zwecks Erhöhung der Drehzahl des Motors 3). Erst bei Unterschreiten dieser endlichen Strömungsmenge Q je Zeiteinheit wird der Regelkreis 6 voll geöffnet, wobei dies als Zeichen dafür herangezogen ist, daß vom Staubsauger nichts mehr gefördert wird ( beispielsweise durch einen vollen, im Staubsauger befindlichen Staubbeutel). Aus diesem Zustand des Regelkreises 6 kann ein Signal abgeleitet werden, durch das beispielsweise eine Signallampe aufleuchtet oder auch der Motor 3 abgeschaltet wird. Soll der Motor abgeschaltet werden, so wird zweckmäßig ein Zeitglied vorgesehen, durch welches eine verzögerte Abschaltung des Motors erfolgt, so daß sehr kurze Öffnungen des Regelkreises 6 keine Abschaltung des Motors 3 hervorrufen.
Da die Strömungsmenge Q je Zeiteinheit nunmehr konstant gehalten wird, ist die Saugleistung N eine Funktion des Unterdruckes Ap.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß beispielsweise Teppiche und Gardinen gleichermaßen gut bearbeitet werden können, ohne daß von Hand der jeweilige Arbeitsprozeß am Gerät vorgewä#hlt werden muß. Außerdem zeigt der Verlauf der Funktion n = f(~p), daß der erfindungsgemäße Staubsauger eine kleinere Geräuschbelästigung aufweist, die ja mit der Drehzahl gekoppelt ist. Darüber hinaus ist erkennbar (Fig. 4), daß wegen NN = f(Ap) auch die aus dem Netz aufgenommene Leistung mit der dem Gerät abverlangten Saugleistung deutlich abnimmt, wodurch sich ein wirtschaftlicher Betrieb ergibt.
Patentansnrüche

Claims

Staubsauger, dessen Kompressordrehzahl sich selbsttätig an die verschiedenen Arbeitsprozesse anpaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die durch den Staubsauger erzeugte Strömungsmenge je Zeiteinheit mittels eines Regelkreises (6) konstant gehalten wird.
2. Staubsauger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Luftstrom des Staubsaugers ein auf die Strömungsgeschwindigkeit (v) ansprechender Fühler (7) angeordnet ist, welcher auf ein elektronisches Stellglied (9) einwirkt, welches die Drehzahl des Kompressormotors (3) derart verstellt, daß auch bei Änderungen des Unterdruckes ~p) die Strömungsgeschwindigkeit (v) im Saugrohr (1) konstant bleibt.