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Die
Erfindung betrifft ein Filtergehäuse.
Insbesondere, aber nicht ausschließlich, betrifft die Erfindung
ein Filtergehäuse
für eine
Verwendung in einem Haushaltgerät,
wie beispielsweise einem Staubsauger.
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Staubsauger
müssen
Schmutz und Staub aus einer Luftströmung trennen. Schmutz- und staubbelastete
Luft wird in das Gerät über entweder einen
fußbodenberührenden
Reinigungskopf oder ein Zusatzteil gesaugt, der mit dem Ende einer Schlauch-
und Verlängerungsrohrbaugruppe
verbunden ist. Die schmutzige Luft gelangt zu einer bestimmten Art
von Abscheidevorrichtung, die versucht, den Schmutz und Staub aus
der Luftströmung abzuscheiden.
Viele Staubsauger saugen oder blasen die schmutzige Luft durch einen
porösen
Beutel, so dass der Schmutz und der Staub im Beutel zurückgehalten
werden, während
gereinigte Luft in die Atmosphäre
austritt. Bei anderen Staubsaugern werden Zyklon- oder Zentrifugalabscheider
eingesetzt, um Schmutz und Staub aus der Luftströmung zu schleudern (siehe beispielsweie
EP 0042723 ). Welche Art
von Abscheider auch immer eingesetzt wird, es besteht im Allgemeinen
eine Gefahr, dass eine geringe Menge Staub durch den Abscheider
gelangt und zur Gebläse- und Motoreinheit
transportiert wird, die benutzt wird, um die Luftströmung durch
den Staubsauger zu erzeugen, während
sie in Betrieb ist. Ebenfalls emittiert bei der Mehrzahl der Staubsaugergebläse, die
mittels eines Motors mit Kohlebürsten
angetrieben werden, wie beispielsweise eines Wechselstromreihenschlussmotors,
der Motor Kohlenetoffteilchen, die zusammen mit der Austrittsluftströmung transportiert
werden.
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Angesichts
dessen ist es üblich,
dass ein Filter nach dem Motor und vor der Stelle positioniert wird,
an der Luft aus der Maschine ausströmt. Ein derartiger Filter wird
oftmals als ein „Nachmotor"filter bezeichnet.
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Unter
den Verbrauchern wird in zunehmende, Maß das Problem der Emissionen
wahrgenommen, die besonders für
Asthmaleidende problematisch sein können. Daher sind die jüngsten Staubsaugermodelle
mit Filtern ausgestattet, die eine große Oberfläche des Filtermaterials aufweisen,
und die Filter weisen oftmals mehrere Arten von Filtermaterial und
ein Schaumstoffkissen auf. Derartige Filter sind körperlich
voluminös,
und das Unterbringen derartiger Filter im Staubsauger ist eine ziemliche
Herausforderung. Ein Staubsauger mit der Bezeichnung Dyson DC05,
hergestellt und verkauft von Dyson Limited, nimmt einen kreisförmigen Nachmotorfilter
unterhalb des Schmutzsammelbehälters
auf. Luft strömt
in Richtung einer ersten Fläche
des Filters, gelangt durch den Filter und tritt aus der Maschine über eine
Reihe von Öffnungen
in der Abdeckung über dem
Filter aus.
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Das
US 5961677 zeigt einen Staubsaugeraustrittsfilter,
bei dem Luft aus einem mittleren Kanal über eine Reihe von Öffnungen,
die zwischen abgewinkelten Wänden
gebildet werden, ausströmt,
bevor sie durch einen offenen Raum zu einem zylindrischen Filter
gelangt, der den mittleren Kanal umgibt.
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Ein
weiteres bekanntes Filtergehäuse
wird im EP-A-0636337 beschrieben.
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Die
vorliegende Erfindung strebt danach, ein verbessertes Filtergehäuse bereitzustellen.
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Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindung ein Filtergehäuse bereit, das aufweist: einen Einlass
für das
Aufnehmen einer Luftströmung;
einen Hohlraum zur Aufnahme eines Filters; einen Filter, der in
dem Hohlraum angeordnet ist; einen Luftströmungsdurchgang, der sich zwischen
dem Einlass und dem Filterhohlraum erstreckt; und mindestens eine
Wand, die im Luftströmungsdurchgang
so positioniert ist, dass sie den Luftströmungsdurchgang in eine Vielzahl
von getrennten länglichen
Kanälen
aufteilt, wobei sich jede Wand zu einer stromaufwärts liegenden
Oberfläche
des Filters erstreckt oder diese kontaktiert, derart, dass jeder
Kanal mit einem getrennten Abschnitt der stromaufwärts liegenden Oberfläche des
Filters in Verbindung steht, wobei sich der Luftströmungsdurchgang
entlang der Kanäle in
einer Richtung erstreckt, die zu der stromaufwärts liegenden Oberfläche des
Filters geneigt ist.
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Die
Wände bringen
den Vorteil einer gleichmäßigeren
Verteilung der Luftströmung über die Oberfläche des
Filters, wenn die ankommende Luft, die dem Filter vorgelegt wird,
einem Weg folgt, der nicht senkrecht zur Oberfläche des Filters verläuft. Die
Wände dienen
dazu, den Luftstrom zu zwingen, dass er sich selbst über die
Filteroberfläche
in einer gleichmäßigeren
Weise verteilt. Das kann den Vorteil aufweisen, dass die Zeit zwischen
den Anlässen
verlängert
wird, bei denen ein Benutzer den Filter auswechseln oder reinigen
muss. Die Wände
helfen ebenfalls dabei, den Filter zu halten, und sie können die
Steifigkeit des Filtergehäuses
vergrößern.
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Diese
Anordnung ist besonders wirksam darin, wenn der Raum beschränkt wird,
der unmittelbar stromaufwärts
vom Filter verfügbar
ist, und wenn der Luftströmungsdurchgang
nicht symmetrisch um den Einlass zum Luftströmungsdurchgang ist, d.h., wo der
Einlass mit Bezugnahme auf den Luftströmungsdurchgang oder die Kammer „außermittig" ist. In diesem Fall
dienen die Wände
einem wichtigen Zweck des Reduzierens der Verwirbelung in der Luftströmung, die
anderenfalls den Gegendruck im Gesamtsystem erhöhen und/oder eine übermäßige Abnutzung
an der Filteroberfläche
hervorrufen könnte.
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Vorzugsweise
weisen die Wände
eine nichtlineare Form in der Richtung der Strömung durch den Luftströmungsdurchgang
auf. Mehr bevorzugt, jede Wand weist eine gebogene Form längs ihrer
gesamten Länge
auf. Diese dient dazu, die akustischen Emissionen von der Maschine
zu verringern, da veranlasst wird, dass die vom Gebläse und/oder
dem Motor emittierten Schallwellen von den Wänden wegprallen, wodurch bewirkt
wird, dass die Wände
einiges von der Schallenergie absorbieren.
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Vorzugsweise
ist die gesamte Querschnittsfläche
des Einlasses zu jedem Kanal im Wesentlichen der Fläche der
stromaufwärts
liegenden Oberfläche
des Filters proportional, mit der der jeweilige Kanal in Verbindung
steht. Das unterstützt
eine gleichmäßige Staubbelastung über dem
Filter.
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Obgleich
diese Erfindung mit Bezugnahme auf einen Zylinder(Kanister)staubsauger
beschrieben wird, wird offensichtlich sein, dass sie bei anderen
Arten von Staubsaugern, Haushaltsgeräten oder Maschinen angewandt
werden kann, die einen Filter einer bestimmten Art verwenden.
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Ausführungen
der Erfindung werden jetzt mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben, die zeigen:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Staubsaugers, bei dem ein Filtergehäuse entsprechend
der Erfindung ausgeführt
ist;
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2 und 3 Seitenansichten
des Staubsaugers aus 1, die einige der inneren Bauteile des
Staubsaugers zeigen;
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4 das
Filtergehäuse
des Staubsaugers aus 1 bis 3;
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5 das
Chassis des Staubsaugers und den Kanal, der zum Filtergehäuse aus 4 führt;
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6 eine
Draufsicht des unteren Teils des Filtergehäuses aus 4;
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7 und 8 den
Einfluss der Wände
bei der Verringerung der Verwirbelung in der Luftströmung;
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9 und 10 den
Einfluss der Form der Wände
im Filtergehäuse
aus 6; und
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11 eine
Draufsicht einer alternativen Ausführung des unteren Teils des
Filtergehäuses.
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1 bis 3 zeigen
ein Beispiel für
einen Staubsauger 10, bei dem die Erfindung ausgeführt wird.
Der Staubsauger 10 ist ein Zylinder- oder Kanistertyp des
Staubsaugers, der ein Chassis 12 mit Rädern 13, 15 aufweist,
damit das Chassis 12 über
eine zu reinigende Oberfläche
bewegt werden kann. Das Chassis 12 trägt eine Kammer 20,
die als Abscheider für
das Abscheiden von Schmutz, Staub und anderen Schmutzstoffen aus
einer Luftströmung
und ebenfalls als ein Sammelbehälter
für das
abgeschiedene Material dient. Während
ein Zyklonabscheider hier gezeigt wird, kann der Abscheider irgendeine
Form annehmen, und das ist für
die Erfindung nicht wichtig. Die Kammer 20 ist aus dem
Chassis 12 entfernbar, so dass ein Benutzer die Kammer 20 entleeren
kann. Obgleich aus Gründen
der Deutlichkeit nicht gezeigt, stellt ein Schlauch eine Verbindung
zum Einlass 14 des Staubsaugers 10 her, und ein
Benutzer kann ein Verlängerungsrohr
oder Zusatzteile am distalen Ende des Schlauches für eine Benutzung
beim Reinigen verschiedener Oberflächen anbringen.
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2 und 3 zeigen
einige der inneren Bauteile des Staubsaugers 10 aus 1.
Die Kammer 20 steht mit dem Einlass 14 in Verbindung,
durch den eine Luftströmung
in die Kammer in einer tangentialen Weise gelangen kann. Die Kammer 20 weist
eine mit Öffnungen
versehene Abdeckung 21 auf, die mittig innerhalb dieser
montiert ist. Der Bereich 22 außerhalb der Abdeckung 21 bildet
eine erste Zyklonabscheidungsstufe. Die Öffnungen 23 in der Abdeckung 21 stehen
mit einer zweiten Zyklonabscheidungsstufe in Verbindung, die eine
Reihe von kegelstumpfförmigen
Abscheidern 25 aufweist, die parallel angeordnet sind.
Die Austritte der Abscheider 25 der zweiten Stufe sind über einen
Kanal 29 mit einem Gehäuse
für einen
Vormotorfilter 30 verbunden. Der Vormotorfilter 30 dient
dazu, jeglichen feinen Staub oder mikroskopische Teilchen einzufangen,
die nicht durch die zwei Zyklonabscheidungsstufen 22, 25 abgeschieden
wurden. Die stromabwärts
liegende Seite des Vormotorfilters 30 steht mit einem Gebläse- und
Motorgehäuse 48 in
Verbindung. Dieses Gehäuse 48 nimmt
ein Flügelrad 45 auf,
das durch einen Motor 40 angetrieben wird. Der Austritt
des Gehäuses 48 steht über eine Öffnung 50 mit
einem Filtergehäuse 60 in
Verbindung. Das Filtergehäuse 60 nimmt
einen Nachmotorfilter 70 auf, der dazu dient, jegliche
Teilchen einzufangen, die in der Luftströmung verbleiben, ebenso wie
Kohlenstoffteilchen, die aus dem Motor 40 austreten. Die
stromabwärts
liegende Seite des Filtergehäuses 60 steht
mit einem Austrittskanal 90 mit Austrittsöffnungen 95 an seinem
entferntesten Ende in Verbindung.
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Das
Filtergehäuse 60 wird
jetzt detaillierter mit Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Das Filtergehäuse 60 weist
einen unteren Teil 61, der bei dieser Ausführung einen
Teil des Chassis 12 des Staubsaugers 10 bildet,
und einen oberen Teil 62 auf. Der obere Teil 62 passt
entfernbar zum unteren Teil 61 mittels Ansätzen 64 und
eines Schnappbefestigungselementes 67. Andere Arten des
Befestigungselementes könnten
natürlich
verwendet werden. Der untere Teil 61 definiert einen Luftströmungsdurchgang, der
an seinem stromaufwärts
liegenden Ende mit der Öffnung 50 in
Verbindung steht, die den Austritt aus dem Gehäuse 48 bildet. Der
Raum zwischen dem unteren Teil 61 und dem oberen Teil 62 definiert
einen Hohlraum für
das Aufnehmen des Filters 70. Der obere Teil 62 weist
eine Austrittsabzweigung 63 auf, die in einer luftdichten
Weise zum unteren Ende des Austrittskanals 90 passt.
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Eine
Vielzahl von Wänden 65a, 65b, 65c ist im
Luftströmungsdurchgang
angeordnet. Zwei der Wände 65a, 65b erstrecken
sich von der Öffnung 50 und
in den Bereich des Luftströmungsdurchganges, der
benachbart dem Hohlraum für
die Aufnahme des Filters 70 liegt. In diesem Bereich erstrecken
sich die Wände 65a, 65b vom
unteren Teil 61 in Richtung des oberen Teils 62,
so dass sie benachbart dem Filter 70 liegen oder ihn sogar
berühren.
Eine dritte Wand 65c erstreckt sich von der Öffnung 50 in
Richtung des Bereiches des Luftströmungsdurchganges, der benachbart
dem Hohlraum für
die Aufnahme des Filters 70 liegt, aber unmittelbar vor
dem Bereich endet. Drei separate Kanäle 51, 52, 53 werden
zwischen den Wänden 65a, 65b, 65c gebildet.
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Die
Wände 65a, 65b, 65e dienen
dazu, die Luftströmung
zu führen,
die sich durch den Staubsauger 10 zum und vom Filter 70 bewegt.
Die Wände 65a, 65b, 65e erstrecken
sich vom Austritt 50 des Motorgehäuses 48 entlang der
unteren Fläche
des Teils 61. Die Wände 65a, 65b setzen
sich unterhalb des Bereiches fort, wo der Filter 70 angeordnet
ist. Die Wände 65a, 65b, 65e zeigen
zwei Anwendungen: erstens dienen sie dazu, die Luftströmung über die
Oberfläche
des Filters 70 in einer angemessen gleichmäßigen Weise
zu verteilen, und zweitens dient ihre nichtlineare Form dazu, den
Schall vom Flügelrad 45 abzuschwächen. Mit
Bezugnahme auf 5 teilen die Wände 65a, 65b, 65c den
Austritt 50 in sechs Öffnungen 51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b auf. Bei
Benutzung bewirkt das, dass die Luftströmung vom Flügelrad 45 in sechs
separate Ströme
aufgeteilt wird. Jede Öffnung 51a, 51b, 52a, 52b, 53a, 53b bildet
einen Einlass zu einem der Kanäle 51, 52, 53.
Jeder Kanal 51, 52, 53 steht mit einem
einzelnen und separaten Abschnitt der Oberfläche des Filters 70 in Verbindung.
Die Höhe
einer jeden Wand 65a, 65b wird so ausgewählt, dass
deren distale Ränder
benachbart der Oberfläche
des Filters 70 liegen und sie vorzugsweise berühren, wenn
der Filter im Filtergehäuse 60 angebracht
wird. Daher steht jeder Kanal 51, 52, 53 mit
einem separaten und einzelnen Abschnitt des Filters 70 so
in Verbindung, dass Luft, die entlang eines jeden Kanals 51, 52, 53 strömt, eingeschränkt wird,
um durch den jeweiligen Abschnitt des Filters 70 zu strömen.
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Wiederum
mit Bezugnahme auf 2 kann man sehen, dass die stromaufwärts liegende
Oberfläche
des Filters 70 bei Benutzung unter einem spitzen Winkel
(annähernd
10°) mit
Bezugnahme auf die ankommende Luftströmung vom Motorgehäuse 48 liegt.
Die Unterteilung der Luftströmung
in separate Abschnitte in der gerade beschriebenen Weise hilft dabei,
die Luftströmung
gleichmäßig über die
Oberfläche
des Filters 70 zu verteilen, selbst wenn die Anordnung
des Filters 70 mit Bezugnahme auf die ankommende Luftströmung für eine gleichmäßige Verteilung
nicht ideal ist. Es ist besonders vorteilhaft, dass jeder Kanal 51, 52, 53 einem
Abschnitt der Filteroberfläche
dient, der einen anderen Abstand vom Einlass 50 aufweist;
d.h., der Kanal 51 dient dem entfernten Abschnitt des Filters 70,
der Kanal 52 dem mittleren Abschnitt und der Kanal 53 dem
nächstgelegenen
Abschnitt der Filteroberfläche 70.
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6 zeigt
den unteren Teil 61 des Filtergehäuses 60 in Draufsicht.
Der Weg, der von der Luftströmung
entlang des Teils des Kanals 52 benutzt wird, wird durch
den Pfeil 85 gezeigt, während
der Weg, der von den Schallwellen benutzt wird, durch den Pfeil 86 gezeigt
wird. Infolge der Form der Wände 65a, 65b kann
man sehen, dass die Schallwellen gezwungen werden, zwischen den
Wänden 65a, 65b bei
mehreren Anlässen
abzuprallen oder zumindestens ein Hindernis für die Schallwellen zu liefern,
die aus dem Motorgehäuse 48 austreten.
Die Wände 65a, 65b, 65e können zusammenhängend mit
dem unteren Teil 61 des Filtergehäuses 60 geformt oder anderweitig
gebildet werden, oder sie können
als ein separates Teil oder eine Reihe von Teilen bereitgestellt
werden, die innerhalb des unteren Teils 61 des Filtergehäuses 60 angeordnet
werden.
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Die
Bereitstellung der Wände 65a, 65b, 65c, die
vorangehend beschrieben werden, ist ebenfalls besonders nützlich,
wo der Luftströmungseinlass 50 mit
Bezugnahme auf das Filtergehäuse 60 außermittig
ist. 7 zeigt die erwartete Luftströmung ohne das Vorhandensein
von Wänden
dieser Art. Luft gelangt in das Filtergehäuse 60 und wirbelt
um das Gehäuse
herum. Diese wirbelnde Luftströmung
kann ein zusätzliches
Geräusch
hervorrufen und die Ansaugkraft weiter verringern. 8 zeigt
den Einfluss des Positionierens der Wände 65a, 65b innerhalb des
Filtergehäuses 60.
Luft, die in das Filtergehäuse 60 gelangt,
kann jetzt nicht in einem wahrnehmbaren Grad wirbeln.
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Die
Form der Wände 65a, 65b, 65c sichert einen
gleichmäßigen Übergang
zwischen den Richtungen und Querschnittsveränderungen, was dabei hilft,
ein „Abbrechen" und eine Turbulenz
zu vermeiden, die das Geräusch
und den Gegendruck erhöhen.
Es ist besonders wünschenswert,
den Gegendruck in einem Staubsauger zu minimieren, da das die Ansaugkraft
reduziert. 9 und 10 zeigen den
Einfluss des „Abbrechens" der Luftströmung, indem
ein gleichmäßig gebogener
Kanal (9) mit einem Kanal verglichen wird, der zu scharfkantig
gebogen ist (10).
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Die
Position der Wände 65a, 65b, 65c innerhalb
der Austrittsöffnung 50 des
Motorgehäuses 48 wird
so ausgewählt,
dass die Querschnittsfläche
des Einlasses zu jedem Kanal 51, 52, 53 im
Wesentlichen proportional zu der Oberfläche des Filterabschnittes ist,
der durch jenen Kanal bedient wird. Das hilft dabei zu sichern,
dass die Luftströmung
gleichmäßig über die
Filteroberfläche
verteilt wird. Die Bereitstellung von zwei Einlässen zu jedem Kanal (beispielsweise
Einlässe 51a, 51b zum
Kanal 51) hilft ebenfalls dabei, die Luftströmung zum
Filter auszugleichen.
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Der
Filter 70 wird hier als ein Plisseefilter gezeigt, bei
dem ein zylindrisches Kunststoffgehäuse eine Plisseestruktur 72 aufnimmt.
Andere Arten des Filters, beispielsweise ein einfacher Schaumstoffkissenfilter,
könnten
anstelle dessen verwendet werden, was hierin gezeigt wird. Vorzugsweise
ist der Nachmotorfilter ein HEPA(High Efficiency Particulate Air)-Filter
(Hochleistungspartikel-Luftfilter).
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11 zeigt
eine Draufsicht einer alternativen Ausführung des unteren Teils 61 des
Filtergehäuses 60.
Bei dieser Ausführung
wird eine Reihe von Wänden 165a-165e in
einer anderen Weise zu der in 6 gezeigten
positioniert. Hier erstrecken sich die Wände 165a-165e nach
außen
von der Austrittsöffnung 50 des
Motorgehäuses 48 in
Richtung der entferntesten Seite des unteren Teils 61 des
Filtergehäuses 60.
Wie vorangehend unterteilt diese Anordnung der Wände den Bereich unterhalb des
Filters 70 in eine Vielzahl von Kanälen 151 bis 156,
wobei jeder Kanal mit einem anderen Abschnitt der Filteroberfläche in Verbindung
steht. Jede Wand weist eine nichtlineare gewundene Form auf, die
die Wahrscheinlichkeit verbessert, dass die Schallwellen mit mindestens einer
der Wände
zusammenstoßen.
Bei Benutzung wird die ankommende Luftströmung in eine Vielzahl von separaten
Abschnitten unterteilt, wobei jeder Abschnitt längs eines jeweiligen Kanals
strömt.
Wie vorangehend ist der Querschnitt eines jeden Einlasses proportional
dem Filterbereich, der durch den Einlass bedient wird.
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Die
Funktionsweise des Staubsaugers wird jetzt beschrieben. Bei Benutzung
wird Luft durch das motorgetriebene Flügelrad 45, durch irgendein
Fußbodenzusatzteil
und den Schlauch in den Einlass 14 des Staubsaugers 10 angesaugt.
Die schmutzige Luft gelangt durch die Zyklonabscheidungsstufen 22, 25,
während
der Schmutz und Staub aus der Luftströmung in einer Weise entfernt
wird, die an anderer Stelle gut dokumentiert wird. Luft strömt aus dem Austritt
der Zykone 25 längs
des Kanals 29 durch den Vormotorfilter 30 und
in das Motorgehäuse 48.
Austrittsluft wird in Richtung der Öffnung 50 geblasen und
in sechs Abschnitte durch die Vorderkanten der Wände 65a, 65b, 65e aufgeteilt.
Die aufgeteilten Abschnitte der Luftströmung strömen längs der drei Kanäle 51, 52, 53.
Wie es vorangehend beschrieben wird, prallen die akustischen Wellen
entlang der Kanäle 51, 52, 53 zwischen
entgegengesetzten Wänden 65a, 65b auf.
Die Luftströmung
aus den Kanälen 51, 52, 53 gelangt
dann durch den Abschnitt des Nachmotorfilters 70, mit dem
jeder entsprechende Kanal 51, 52, 53 in
Verbindung ist. Nach dem Passieren des Filters 70 gelangt
die Luft zum Einlass zum Austrittskanal 90. Etwas Luft
wird über
die Öffnungen 80 in
der oberen Fläche
des Filtergehäuseteils 62 an die
Atmosphäre
abgelassen (siehe Pfeile 82, 3). Der
Rest der Luft strömt
entlang des Austrittskanals 90. Während die Luft entlang des
Austrittskanals 90 strömt,
wird sie langsamer, weil sich der Kanal 90 in der Strömungsrichtung
verbreitert. Diese Luft wird an die Atmosphäre über die Öffnungen 95 abgelassen (siehe
Pfeile 85, 3).