DE102004050017A1

DE102004050017A1 - Ventil für ein Bodenpflegegerät, insbesondere für einen Staubsauger

Info

Publication number: DE102004050017A1
Application number: DE200410050017
Authority: DE
Inventors: Walter Joseph; Stefan Kreimeyer; Udo Mersmann
Original assignee: Miele und Cie KG
Current assignee: Miele und Cie KG
Priority date: 2004-10-13
Filing date: 2004-10-13
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2024-10-14
Also published as: DE102004050017B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Ventil für ein Bodenpflegegerät, wie Staubsauger oder dgl., welches in einer Wand des Staubsaugergehäuses einsetzbar ist und wobei über das Ventil ein Nebenluftstrom zwischen der Ansaugseite des Staubsaugergebläses innerhalb des Gerätes und der Außenluft steuerbar ist, wenn der auf der Ansaugseite im Inneren des Staubsaugers aufbauende Unterdruck eine vorbestimmte Schwelle erreicht. Dabei besteht das Ventil aus einem Ventilgehäuse mit einer Lufteintrittsöffnung und einer Luftaustrittsöffnung, wobei im Ventilgehäuse ein federbelasteter Ventilstößel beweglich geführt ist, der am Ventilsitz die Lufteintrittsöffnung bei ordnungsgemäßem Saugluftbetrieb verschließt und diese Öffnung bei Erreichen eines bestimmten Unterdruckwertes freigibt und somit den Eintritt eines Nebenluftstromes in das Innere des Staubsaugers ermöglicht. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Ventil ist derart ausgebildet, dass im Inneren des Ventilgehäuses im Bereich des Ventilsitzes 8 eine Vorkammer 20 gebildet ist und dass die Vorkammer 20 Öffnungen aufweist, über die bei einem vorbestimmten Unterdruck eine Teilluftmenge durch das Ventilgehäuse geleitet wird, und dass erst bei einer weiteren Steigerung des Unterdrucks das Ventil in eine Öffnungsstellung gebracht wird, wodurch ein ausreichend hoher Nebenluftstrom von der Außenluft (A) über das Ventil in den Unterdruckraum (U) des Staubsaugers fließen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ventil für ein Bodenpflegegerät, wie Staubsauger oder dergl., welches in einer Wand des Staubsaugergehäuses einsetzbar ist und wobei über das Ventil ein Nebenluftstrom zwischen der Ansaugseite des Staubsaugergebläses innerhalb des Gerätes und der Außenluft steuerbar ist, wenn der auf der Ansaugseite im Inneren des Staubsaugers aufbauende Unterdruck eine vorbestimmte Schwelle erreicht. Dabei besteht das Ventil aus einem Ventilgehäuse mit einer Lufteintrittsöffnung und einer Luftaustrittsöffnung, wobei im Ventilgehäuse ein federbelasteter Ventilstößel beweglich geführt ist, der am Ventilsitz die Lufteintrittsöffnung bei ordnungsgemäßen Saugluftbetrieb verschließt und diese Öffnung bei Erreichen eines bestimmten Unterdruckwertes freigibt und somit den Eintritt eines Nebenluftstromes in das Innere des Staubsaugers ermöglicht.

Die Wirkungsweise eines Staubsaugers beruht bekanntlich darauf, dass durch den in einem Gebläse erzeugten Unterdruck staubbeladene Luft einströmt. Diese Luft wird in einem Filtersystem gereinigt und dann wieder nach außen geleitet. Das von einem Elektromotor angetriebene Gebläse erzeugt in dem sogenannten Staubraum einen Unterdruck. Im Staubraum ist ein auswechselbarer Staubfilter eingesetzt, in dem die über das Ansaugrohrsystem staubbeladene Luft in den Filter geleitet wird. Dabei wird der angesaugte Staub im Staubfilter aufgefangen und die gereinigte Luft umströmt kühlend den Elektromotor für das Gebläse, bevor die Luft wieder an die Umgebung nach außen abgeleitet wird.

Der Luftstrom kann während des Betriebes des Staubsaugers durch verschiedene Einflüsse negativ behindert werden. Wenn der Staubfilter seine Aufnahmekapazität überschritten hat, z.B. nicht früh genug ausgewechselt wird, dann arbeitet der Elektromotor für das Gebläse weiterhin auf Hochtouren, der Luftstrom ist aber durch den überladenen Staubfilter erheblich blockiert. Weiterhin kann sich im Ansaugrohrsystem oder der Saugdüse ein Fremdkörperteil festsetzen und ebenfalls den zufließenden Luftstrom behindern. Die Folge davon ist, dass der reduzierte Luftstrom nicht mehr in der Lage ist, den Elektromotor ausreichend zu kühlen, so dass es zu Überlastungsschäden an dem Motor kommen kann. Um derartige Störungen im Betrieb des Staubsaugers zu vermeiden, sind Lösungen bekannt geworden, bei denen über eine permanente Nebenluftöffnung ständig zusätzliche Außenluft und für die Kühlung des Motors hinreichende Luft angesaugt wird. Ein prinzipieller Nachteil einer derartigen permanenten Öffnung ist aber, dass auch bei normalem Saugbetrieb Nebenluft angesaugt wird, so dass damit auch die für den normalen Saugbetrieb zur Verfügung stehende Saugleistung reduziert wird.

Aus der DE 101 29 596 A1 ist eine Lösung des zuvor beschriebenen Problems bekannt, bei der der Luftstrom am Elektromotor über Temperatursensoren überwacht wird und wobei bei Überschreiten eines definierten Temperaturgrenzwertes eine Nebenluftklappe geöffnet wird, durch die dann Außenluft einströmen kann. Es liegt jedoch auf der Hand, dass eine derartige Lösung aufwendig und teuer ist.

Bei einem auf dem Markt befindlichen Gerät der Firma Miele (Typ 140) wird deshalb eine einfache und ebenso wirksame Lösung eingesetzt, bei der ein mechanisch wirkendes Unterdruckventil verwendet wird. Das Ventil besitzt dabei einen zylindrischen Aufbau, bei dem ein federbelasteter Stößel unter dem Druck einer Feder im Ruhezustand eine Öffnung zur Außenluft verschließt. Eine weitere Öffnung dieses Ventils steht in Verbindung mit dem Staubraum des Staubsaugers. Wenn nun in der zuvor geschilderten Weise der Arbeitsluftstrom behindert oder reduziert wird, dann erhöht sich im Staubraum der Unterdruck, was dazu führt, dass die Federkraft nicht mehr ausreicht, die Außenluftöffnung gegen den Druck der Außenatmosphäre zu verschließen. Somit kann nun von außen Frischluft ins Innere des Gerätes einströmen und für die Kühlung des Elektromotors sorgen.

Bei dieser aus der Praxis bekannten Lösung ergibt sich jedoch der Nachteil, dass aufgrund des einfachen Ventilaufbaus das Ventil störende Geräusche verursacht. Dies liegt daran, dass ein runder Ventilstößel in einem Rundzylinder geführt wird und die Öffnung des Ventils entweder immer nur vollständig verschließt oder vollständig freigeben kann. Da das Öffnen und Schließen des Ventils aber jeweils bei unterschiedlichen Unterdruckschwellen erfolgt, ergibt sich quasi ein Flattern des Ventilstößels im kritischen Übergangsbereich der Unterdruckverhältnisse vom Schließen zum Öffnen. Diese störenden Geräusche irritieren den Benutzer und es wird ein Defekt des Gerätes suggeriert.

Der Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die Nachteile des vorstehend beschriebenen Standes der Technik beseitigt und welches nahezu lautlos im Störungsfall das Öffnen und Schließen des Ventils bewirkt.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Ventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.

Die mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass das in erster Linie störend auf den Benutzer wirkende Geräusch vermieden wird. Ferner wird durch die veränderte Geometrie und den veränderten Aufbau das Arbeitsverhalten des Ventils verbessert und der Luftdurchfluss kann insgesamt strömungstechnisch in optimierter Weise gesteuert werden. Nicht zuletzt zeichnet sich das Ventil durch einen besonders platzsparende, flache Bauform aus.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein erfindungsgemäßes Unterdruckventil mit seinen Einzelteilen in perspektivischer Explosionsdarstellung,
2 das Unterdruckventil im zusammengebauten und geschlossenen Zustand in einer Schnittdarstellung,
3 das Unterdruckventil ausschnittsweise im Schnitt in einer ersten, teilweise geöffneten Arbeitsstellung und
4 das Unterdruckventil ausschnittsweise im Schnitt in einer zweiten Arbeitsstellung, bei der das Ventil vollständig geöffnet ist.
Das in der 1 in einer Explosionszeichnung dargestellte Unterdruckventil besteht aus den zwei Gehäusehälften, dem Gehäuseteil 1 und dem Gehäuseteil 2, dem Ventilstößel 3 und der Feder 4. Die Gehäuseteile 1 u. 2 und der Ventilstößel 3 sind vorzugsweise aus Kunststoff, die Feder 4 ist eine übliche Drahtfeder aus Metall.
In der 2 ist das Ventil im zusammengebauten Zustand und in einer, in der Gehäusewand 5 eines nicht näher gezeigten Staubsaugers eingesetzten Position dargestellt. Die Gehäusewand 5 ist hier z.B. ein Teil der Wand, die in bekannter Weise den Staubraum des Staubsaugers bildet und in dem üblicherweise der auswechselbare Staubfilter angeordnet ist.
Die Öffnung 6 im Gehäuseteil 1 des Ventils steht in Verbindung mit der Außenluft (A), die Öffnung 7 des Gehäuseteils 2 ermöglicht den Durchlass zum Unterdruckraum (U) des Staubsaugers. Der Unterdruckraum (U) ist im Betrieb dem Ansaugluftstrom des Staubsaugergebläses ausgesetzt.
Der Aufbau des erfindungsgemäßen Ventils und die Struktur seiner Einzelteile ergibt sich anschaulich aus der 1.
Im Inneren des Gehäuseteils 1 ist in dessen Bodenbereich der Ventilsitz 8 gebildet, auf dem der zylinderförmige Ventilstößel 3 im geschlossenen Ventilzustand durch den Druck der Feder 4 aufliegt und die Öffnung 6 zur Außenluft (A) verschließt.
Im radialen äußeren Bereich zum kreisförmigen Ventilsitz 8 ist ein Rippenring 9 eingeformt, dessen Innenwand 10 eine zylinderförmige Hülse zur Führung des Ventilstößels 3 bildet, wobei Hülse und Ventilstößel formschlüssig aufeinander abgestimmt sind. Dadurch ist der Ventilstößel 3 schiebbeweglich in diesem Teil des Ventilgehäuses gelagert.
Im oberen Bereich besitzt der Rippenring 9 Öffnungen in Form von Einkerbungen 11. Ein weiterer, im Durchmesser noch weiter außenliegender Rippenring 12 besitzt nach innen gerichtete Abstandsstege 13. Diese Abstandsstege 13 übernehmen die Führung des Ventilstößels 3, wenn der Stößel 3 sich in axialer Richtung bis über den Rippenring 9 hinaus bewegt.
In der oberen Seitenwand des Gehäuseteils 1 ist eine Positioniernut 14.1 und eine Rastnase 15.1 zu sehen, die mit entsprechenden Gegenstücken 14.2 u. 15.2 des Gehäuseteils 2 in an sich bekannter Weise zusammenwirken, um die beiden Gehäuseteile 1 und 2 beim Zusammenbau miteinander zu verbinden.
Wie aus der 1 ersichtlich, ist der Ventilstößel 3 als offener zylindrischer Hohlkörper ausgebildet und besitzt gleichmäßig verteilt in seiner zylindrischen Mantelfläche Öffnungen 18. Im Inneren ist an seinem Boden ein Zentrierstern 16 angeformt, auf den die Feder 4 aufgesetzt wird. Korrespondierend dazu besitzt auch das Gehäuseteil 2 ebenfalls einen nach innen gerichteten Zentrierstern 17, durch den die Feder 4 mit ihrem anderen Ende im eingebauten Zustand fixierbar ist.
Das Gehäuseteil 2 bildet quasi den Deckel des Ventils. An seiner nach innen gerichteten Wandungsfläche sind ebenfalls gleichmäßig verteilt nach innen gerichtete Führungsstege 19 angeordnet. Im zusammengebauten Zustand liegen sie in einer Flucht mit den Abstandsstegen 13 des Gehäuseteils 1 und übernehmen die Führung des Stößels in diesem Gehäuseteil. Die Öffnung 7 des Gehäuseteils 2 ist dem Unterdruckraum (U) ausgesetzt.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Ventils ergibt sich anschaulich aus den 2, 3 und 4, die die Stellung des Ventils in verschiedenen Arbeitspositionen zeigen.
2 zeigt das geschlossene Ventil im Ruhezustand. Dies ist die Stellung, wenn der Staubsauger nicht eingeschaltet ist oder wenn sich der Staubsauger im ordnungsgemäßen Betrieb befindet. In diesen Fällen ist kein Druckunterschied vorhanden bzw. ist der Druckunterschied zwischen der Unterdruckseite (U) und der Außenluft nicht so groß, um den Ventilstößel 3 entgegen dem Druck der Feder 4 aus seiner Schließstellung bewegen zu können. Erst wenn auf der Unterdruckseite (U) ein erhöhter Unterdruck entsteht, weil z.B. eine Verstopfung im Ansaugbereich des Staubsaugers vorliegt, kann die atmosphärische Außenluft bewirken, dass der Ventilstößel in Pfeilrichtung 22 bewegt wird. Durch die Wahl der Feder und Einstellung der Federkraft kann der Schaltpunkt des Ventils bestimmt werden.
Bei dem erfindungsgemäß aufgebauten Ventil läuft der Öffnungsvorgang in drei Phasen ab.
Wie aus der 3 hervorgeht, hat sich in der ersten Phase der Ventilstößel 3 vom Ventilsitz 8 entgegen des Drucks der Feder 4 leicht angehoben. Aus dem Außenbereich (A) kann somit Luft in Pfeilrichtung 22 in eine Art Vorkammer 20 strömen.
Sobald sich der Ventilstößel 3 axial weiterbewegt und wenn er sich mit seiner unteren Kante an den Anfang der Einkerbungen 11 vorbeibewegt, kann in Phase zwei bereits ein aktiver Teilluftstrom über diese Einkerbungen 11 erfolgen. Die Luft strömt dann über die Einkerbungen 11 in die zwischen Stößel 3 und Rippensteg 12 gebildete Kammer 23, über die Öffnungen 18 des Ventilstößels und über die Öffnung 7 des Gehäuseteils 2 in den Unterdruckraum (U) des Staubsaugers.
Erst wenn sich der Ventilstößel 3 in der Phase drei entgegen des Drucks der Feder 4 weiterhin in Richtung der Ventilöffnung 7 bewegt (s. 4) und sich über dem Rand des Rippenstegs 9 befindet, wird der vollständige Luftstrom vom Außenraum (A) in den Unterdruckraum (U) ermöglicht und das Ventil erfüllt seine vollständige Schutzfunktion als Nebenluftzuführung. Die in 4 eingezeichneten Pfeile verdeutlichen den Weg des Nebenluftstromes durch das Ventil.
Durch den vorbeschriebenen Aufbau des Ventils stellt sich folgender Effekt ein:
Im Inneren des Ventilgehäuses wird im Bereich des Ventilsitzes 8 eine Vorkammer 20 gebildet, über die bei Erreichen einer bestimmten Unterdruckschwelle durch das Abheben des Ventilstößels 3 vom Ventilsitz 8 Luft einströmen kann. Zunächst bildet die Luft in der Vorkammer 20 eine Art Luftpolster zwischen Ventilstößel 3 und Ventilsitz 8. Sobald der Ventilstößel 3 die Unterkante der Einkerbungen 11 des Rippenrings 9 passiert, kann die Luft aus der Vorkammer 20 über die Einkerbungen 11 in die durch die Abstandsstege 13 zwischen dem Ventilstößel 3 und der Wand des Rippenstegs 12 gebildeten Kammer 23 gelangen. Von hier strömt die Luft seitlich vorbei am Ventilstößel 3 und über die Öffnungen 18 durch das Innere des Ventilstößels 3 in Richtung der Öffnungen 7 im Gehäuseteil 2 und schließlich zum Unterdruckraum (U). Somit kann bereits in dieser Stellung (3) eine vorbestimmte Teilluftmenge durch das Ventilgehäuse geleitet werden. Bestimmt wird diese Teilluftmenge durch die Größe der Einkerbungsöffnungen.
Der Ventilstößel 3 wird bei seinem Öffnungs- und Schließvorgang quasi von einem Luftkissen abgefedert und von dem Teilluftstrom über die Einkerbungen 11 stabilisierend umströmt. Dadurch arbeitet das Ventil gerade im kritischen Bereich zu Beginn des Schließens bzw. Öffnens nahezu lautlos und reibungsfrei.
Erst bei Erreichen einer weiteren höheren Unterdruckschwelle passiert der Ventilstößel 3 den oberen Rand des Rippensteges 9 (s. 4) und es kann damit über die gesamte Querschnittsfläche im Ventilgehäuse ein höherer Luftstrom durch das Ventil strömen. Der durchleitbare Luftstrom ist um so höher, je weiter sich der Ventilstößel in axialer Richtung gegen den Druck der Feder bewegen kann. Der Pfeil 22 verdeutlicht den Weg des Luftstromes.
Im Inneren des Ventilgehäuses wird der Luftstrom seitlich vorbei am Ventilstößel und auch über die Öffnungen 18 durch das Innere des Ventilstößels 3 geführt. Dadurch kann das Ventil insgesamt in einer kompakten und raumsparenden Bauform ausgebildet werden.

Claims

Ventil für ein Bodenpflegegerät, wie Staubsauger oder dergl., welches in einer Wand des Staubsaugergehäuses einsetzbar ist und wobei über das Ventil ein Nebenluftstrom zwischen der Ansaugseite des Staubsaugergebläses innerhalb des Gerätes und der Außenluft steuerbar ist, wenn der auf der Ansaugseite im Inneren des Staubsaugers aufbauende Unterdruck eine vorbestimmte Schwelle erreicht, bestehend aus einem Ventilgehäuse mit einer Lufteintrittsöffnung und einer Luftaustrittsöffnung, wobei im Ventilgehäuse ein federbelasteter Ventilstößel beweglich geführt ist, der am Ventilsitz die Lufteintrittsöffnung bei ordnungsgemäßen Saugluftbetrieb verschließt und diese Öffnung bei Erreichen eines bestimmten Unterdruckwertes freigibt und somit den Eintritt eines Nebenluftstromes in das Innere des Staubsaugers ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Ventilgehäuses im Bereich des Ventilsitzes (8) eine Vorkammer (20) gebildet ist, über die bei der ersten Bewegung und Abheben des Ventilstößels (3) vom Ventilsitz (8) bei Erreichen einer bestimmten Unterdruckschwelle Luft einströmen kann, dass die Vorkammer (20) Öffnungen aufweist, über die eine vorbestimmte Teilluftmenge durch das Ventilgehäuse geleitet wird, wenn sich der Ventilstößel (3) bei zunehmendem Unterdruck weiter vom Ventilsitz (8) wegbewegt und dabei die Öffnungen (11) für den Teilluftstrom freigibt, und dass sich bei einer weiteren Steigerung des Unterdrucks der Ventilstößel (3) in axialer Richtung noch weiter vom Ventilsitz (8) wegbewegt und dabei das Ventil in eine Öffnungsstellung bringt, wodurch ein ausreichend hoher Nebenluftstrom von der Außenluft (A) über das Ventil in den Unterdruckraum (U) des Staubsaugers fließen kann.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse aus zwei schalenförmigen und miteinander verbindbaren Gehäuseteilen (1, 2) besteht, dass im Inneren des Ventilgehäuses ein von einer Druckfeder (4) beaufschlagter Ventilstößel (3) schiebbeweglich gelagert ist, dass der Ventilstößel (3) im ersten Teil seiner axialen Öffnungsbewegung in einer durch einen Rippensteg (9) gebildeten Hülse geführt wird, dass am oberen Rand des Rippensteges (9) Öffnungen in Form von Einkerbungen (11) angeordnet sind und dass sich der Ventilstößel (3) im weiteren Verlauf seiner axialen Öffnungsbewegung in einer Führung bewegt, die durch im Inneren der beiden Gehäuseteile angeformte Führungsstege (13, 19) gebildet wird, wobei zwischen Stößel (3) und Gehäuseinnenwand des Ventils ein Luftleitungskanal für die durch das Ventil strömende Luft entsteht.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstößel (3) als einseitig offener zylindrischer Hohlkörper ausgebildet ist, der an der, dem Ventilsitz (8) zugewandten Stirnseite verschlossen ist und dass in der äußere Mantelfläche des Ventilsstößels (3) Öffnungen (18) eingelassen sind, die eine Luftführung durch den Ventilstößel ermöglichen.
Ventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem nach Innen gerichteten Teil der Stirnfläche des Ventilstößels (3) ein Zentrierstern (16) angeformt ist, auf den die Druckfeder (4) mit einem Ende aufsetzbar ist und dass das Gehäuseteil (2) auf seiner Innenseite ebenfalls einen Zentrierstern (17) aufweist, auf den die Druckfeder 4 mit ihrem anderen Ende fixierbar ist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile ineinandergreifende Mittel (14.1, 14.2) zur Positionierung aufweisen und beide Gehäuseteile über Rastmittel (15.1, 15.2) miteinander verbindbar sind.