WO2001012050A1

WO2001012050A1 - Vorrichtung zum abtrennen von teilchen aus einem fluid

Info

Publication number: WO2001012050A1
Application number: PCT/EP2000/007930
Authority: WO
Inventors: Günther Alexander REVERCHON; Petra Ehrecke
Original assignee: LUNDIN FILTER GmbH
Current assignee: LUNDIN FILTER GmbH
Priority date: 1999-08-16
Filing date: 2000-08-14
Publication date: 2001-02-22
Anticipated expiration: 2002-02-16
Also published as: DE19938774A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von Teilchen aus einem Fluid sowie einen Staubsauger, in welchem die Vorrichtung Verwendung findet. Die Vorrichtung (1) umfasst eine Trennkammer (2) mit einer Einlass- (9) und einer Auslassöffnung (11) für das Fluid sowie einem Filterelement (5), welches in einem oberen Bereich der Trennkammer (2) angeordnet ist und Teilchen und Fluid voneinander trennt. Die abgetrennten Teilchen werden zu einer Teilchen-Auslassöffnung (10) befördert, durch welche sie in eine Auffangkammer (13) gelangen, die von der Trennkammer (2) ansonsten getrennt ist. Der Boden (41) der Trennkammer ist eben oder in Richtung auf das Filterelement (5) hin aufgewölbt. Auf diese Weise wird eine sehr kleine Vorrichtung erhalten, in welcher Teilchen und Fluid effektiv voneinander getrennt werden können. Die Teilchen sind zudem aus der Vorrichtung sehr leicht entnehmbar.

Description

Vorrichtung zum Abtrennen von Teilchen aus einem Fluid

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abtrennen von Teilchen aus einem Fluid. Die Vorrichtung ist geeignet, selbst kleinste Teilchen aus Luft zu entfernen, und sie eignet sich zum Einsatz in einem Staubsauger.

Herkömmliche Filtrationsvorrichtungen benutzen zum Abtrennen von Teilchen häufig Filtermaterialien, auf denen sich die Teilchen ablagern, während das Fluid durch den Filter hindurchgeht. Diese Vorrichtungen haben jedoch den Nachteil, daß der Filter durch die abgelagerten Teilchen allmählich verstopft und gereinigt werden muß, da nicht mehr genügend Fluid durch den Filter hindurchtreten kann. Im Falle von herkömmlichen Staubsaugern, welche mit einem Staubbeutel versehen sind, ist bekannt, daß die Saugleistung im Laufe der Zeit abnimmt, wenn sich der Beutel mit Staub füllt. Außerdem sind die Staubbeutel, damit sie die erforderliche Filtrationseigenschaft und Reißfestigkeit aufweisen, relativ aufwendig hergestellt und teuer.

Als Beispiel für Vorrichtungen, bei denen Teilchen aus Luft abgetrennt werden, ohne daß diese sich auf einem Filterelement ablagern, können Zyklone genannt werden. Zyklone besitzen ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse, welches im unteren Bereich kegelförmig zuläuft. Die mit Teilchen beladene Luft wird im oberen Bereich des Gehäuses mit einer hohen Geschwindigkeit tangential zugeführt. Durch das mit sehr hoher Geschwindigkeit einströmende Luft-Staub-Gemisch wird im Inneren des Zyklons eine Wirbelströmung induziert, durch welche schwerere Staubteilchen gegen die Gehäusewand gedrückt und dort abgebremst werden. Durch die Schwerkraft sinken sie in den trichterförmigen Bereich des Gehäuses nach unten. Dort werden die abgetrennten Teilchen gesammelt und von Zeit zu Zeit aus dem Gehäuse entfernt. Feine Teilchen können mit einem Zyklon nur schlecht abgetrennt werden, da die auf sie wirkende Zentrifugalkraft nicht groß genug ist. Die feinen Teilchen werden deshalb von dem austretenden Fluid durch das im oberen Bereich des Zyklons angeordnete Austrittsrohr mitgeschleppt. Um die Trennwirkung zu erhöhen, werden häufig zwei Zyklone hintereinander geschaltet. Selbst in diesem Fall ist jedoch kaum möglich, Teilchen mit einer Teilchengröße von unter 5 um zuverlässig abzutrennen.

Ein Staubstauger, welcher auf dem Prinzip eines Zyklons basiert, ist beispielsweise in der WO-A-98/10691 beschrieben. Zum Abtrennen des Staubes aus der Luft wird ein Doppelzy- klon verwendet, bei welchem ein Zyklon zum Abtrennen von kleinen Teilchen konzentrisch innerhalb eines Zyklons zum Abtrennen von Grobteilchen angeordnet ist. Auf diese Weise ist der Doppelzyklon relativ raumsparend und eignet sich noch für die Verwendung in einem Staubsauger. Da in diesem Staubsauger kein Filterelement verwendet wird, welches sich durch Ablagerung von Teilchen zusetzt, bleibt die Saugleistung dieses Staubsaugers über die Zeit praktisch konstant. Nachteilig ist jedoch, daß der Staubsauger trotz der Verwendung der konzentrisch angeordneten Zyklone immer noch relativ groß ist. Um zu verhindern, daß die im trichterförmigen Bereich angesammelten, abgetrennten Teilchen durch die Wirbelströmung innerhalb des Gehäuses wieder aufgewirbelt werden und durch den Luftauslaß nach außen gelangen, muß der trichterförmige Sammelbereich für die abgetrennten Teilchen relativ lang ausgebildet sein. Das Mitreißen von Teilchen mit der Abluft läßt sich dennoch nicht vollständig vermeiden. Auch das Abtrennen sehr feiner Teilchen gelingt aus den vorstehend beschriebenen Gründen nicht vollständig. Daher müssen auch dort nachgeschaltete Vliesfilter verwendet werden, welche von den abgelagerten Teilchen verstopft werden und deshalb von Zeit zu Zeit gewechselt werden müssen.

Schwierig ist auch das Entleeren des Staubsaugers. Wie bereits erwähnt, sammeln sich die ausfiltrierten Teilchen im trichterförmig zulaufenden Bereich der Zyklone an. Um die Teilchen aus der Vorrichtung zu entnehmen, muß also die Zyklon-Trennvorrichtung selbst geöffnet werden. Im Falle der WO-A-98/10691 ist dies so gelöst, daß der untere Teilchenauffangbereich der Zyklone von der Zyklon-Vorrichtung abgenommen werden kann. In diesem abnehmbaren Endstück des Zyklons liegen die Teilchen lose. Es besteht deshalb die Gefahr, daß die zuvor aufgesaugten Teilchen beim Entleeren wieder in der Umgebung verteilt werden. Beim Entleeren aufgewirbelter Staub kann sich zudem bei empfindlichen Personen und insbesondere bei Allergikern negativ auswirken. Außerdem ist der abnehmbare Endbereich des Zyklons sehr kompliziert geformt und entsprechend schwer vollständig zu entleeren. Wenn der abgenommene Endbereich des Zyklons gründlich gereinigt werden soll, muß er ausgespült werden. Der Staubsauger kann dann jedoch erst wieder in Betrieb genommen werden, wenn der abgenommene Endbereich vollständig getrocknet ist. Der Zyklon hat auch den Nachteil, daß er durch die erforderliche starke Beschleunigung der Luft, ohne welche ein Abtrennen kleinerer Teilchen völlig unmöglich wäre, sehr laut ist. In der Praxis weist der in der WO-A-98/10691 beschriebene Staubsauger deswegen einige Nachteile auf. A u f g a b e der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Abtrennen von Teilchen aus einem Fluid anzugeben, welche eine konstant hohe Trennwirkung selbst für sehr kleine Teilchen mit einer Teilchengröße von bis zu kleiner 1 μm aufweist. Die Vorrichtung sollte zudem möglichst klein gebaut und über einen langen Zeitraum wartungsfrei sein. Außerdem sollten sich die Teilchen leicht entnehmen lassen, und die Vorrichtung sollte sich zu einer Verwendung in einem Staubsauger eignen.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit der Vorrichtung gemäß Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Außerdem betrifft die Erfindung einen Staubsauger, welcher die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abtrennen von Teilchen aus einem Fluid umfaßt.

Die Erfindung betrifft also eine Vorrichtung zum Abtrennen von Teilchen aus einem Fluid, wobei das Fluid entweder gasförmig oder flüssig sein kann. Besonders eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Entfernen von festen Teilchen wie Staub aus Luft. In der Vorrichtung ist in einer Trennkammer mit Seitenbegrenzung und einer Bodenplatte in einem von der Bodenplatte entfernt gelegenen oberen Bereich mit einem Abstand zu der Seitenbegrenzung und der Bodenplatte ein Filterelement angeordnet. Das Filterelement dient dazu, das zu reinigende Fluid von den Teilchen zu befreien. Das von den Teilchen befreite Fluid gelangt durch das Filterelement hindurch zu einer im oberen Bereich der Trennkammer befindlichen Fluid-Auslaßöffnung. Die Vorrichtung weist außerdem außerhalb des Filterelements eine Einlaßöffnung für das mit Teilchen beladene Fluid auf, welches innerhalb der Trennkammer durch einen Ventilator, welcher auf der von der Bodenplatte abgewandten Seite des Filter- elements in der Trennkammer angeordnet ist, gefördert oder beschleunigt wird. Im Unterschied zu den eingangs beschriebenen Zyklonen kann die Einströ geschwindigkeit des Fluids also relativ gering sein, da das Fluid in der Trennkammer mit Hilfe des Ventilators gefördert und in eine Rotationsströmung versetzt wird.

Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung zusätzlich zu der Trennkammer, welche im folgenden auch als Wirbelkammer bezeichnet wird, eine Auffangkammer für die in der Trennkammer abgetrennten Teilchen auf. Trennkammer und Auffangkammer stehen über wenigstens eine Teilchen-Auslaßöffnung miteinander in Verbindung. Durch die Trennung von Wirbelkammer und Auffangkammer wird verhindert, daß einmal abgetrennte Teilchen durch die Wirbelströmung innerhalb der Trennkammer wieder aufgewirbelt werden, sich in großer Konzentration in der Trennkammer ansammeln und schließlich mit dem Fluid durch das Filterelement hindurchtreten und durch die Fluid-Auslaßöffnung zurück in die Umgebung gelangen. Außerdem erleichtert die von der Wirbelkammer getrennte Auffangkammer die Entleerung der abgetrennten Teilchen. Die Wirbelkammer mit der eigentlichen Trennvorrichtung muß bei der Entnahme der abgetrennten Teilchen nicht geöffnet werden.

Erfindungsgemäß ist die Bodenplatte der Trennkammer entweder eben oder von der Seitenbegrenzung in Richtung auf das Filterelement hin aufgewölbt. Damit unterscheidet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung deutlich von Zyklon-Trennvorrichtungen oder vergleichbaren Trennvorrichtungen, bei denen der Bodenbereich des Gehäuses trichterförmig nach unten ausläuft. Dies hat zum einen den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung deutlich kleiner ausgebildet werden kann, als dies bei Zyklonen bisher möglich war. Außerdem werden durch die spezielle Ausbildung der Bodenplatte die Strömungsverhältnisse innerhalb der Wirbelkammer in der Weise günstig beeinflußt, daß die abgetrennten Teilchen sehr schnell in Richtung auf die wenigstens eine Teil- chen-Auslaßöffnung geführt werden. Die spezielle Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung führt dazu, daß die abzutrennenden Teilchen rasch vom Fluid getrennt werden und umgehend in die Auffangkammer gelangen. Die abzutrennenden Teilchen werden deshalb der Wirbelkammer sehr schnell entzogen und können sich nicht in dieser anreichern. Die Gefahr, daß einmal abgetrennte Teilchen immer wieder aufgewirbelt werden, ihre Konzentration in der Trennkammer sich stark erhöht und letztendlich Teilchen mit dem Fluid in die Umgebung zurückgelangen, wird deshalb vermieden.

Um die Teilchen möglichst schnell in die Auffangkammer für abgetrennte Teilchen zu befördern, kann die wenigstens eine Teilchen-Auslaßöffnung beispielsweise in dem Bereich der Wirbelkammer angeordnet sein, in welchem Seitenbegrenzung und Bodenplatte aneinandergrenzen. Beispielsweise ist es möglich, mehrere Teilchen-Auslaßöffnungen entlang des Um- fangsrandes der Bodenplatte anzuordnen. Alternativ ist es möglich, eine oder mehrere Teilchen-Auslaßöffnungen im Bereich der Seitenbegrenzung der Trennkammer anzuordnen.

Die Trennkammer selbst kann beispielsweise im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sein. Zweckmäßig ist dabei, daß die Wirbelkammer eine im wesentlichen zylindrische Außenkontur besitzt. Andererseits kann es in einigen Fällen günstig sein, der Trennkammer einen asymmetrischen Querschnitt zu geben und sie beispielsweise mit ovalem oder schneckenförmigem Querschnitt auszugestalten. In einem solchen Fall ist es besonders bevorzugt, die wenigstens eine Teilchen-Auslaßöffnung in einem möglichst großen Abstand zum Filterelement anzuordnen. Durch die asymmetrische Ausgestaltung der Trennkammer werden die abgetrennten Teilchen aufgrund der Strömungsverhältnisse in der Trennkammer in dem Bereich der Kammer akkumuliert, welche vom Filterelement besonders weit entfernt ist. Sie können deshalb einer dort vorhandenen Teilchen-Auslaßöffnung besonders gezielt zugeführt werden.

Das Filterelement, welches zum Abtrennen der Teilchen aus dem Fluid dient, kann beispielsweise eine im wesentlichen rotationssymmetrische Außenumfangsfläche aufweisen. Bevorzugt ist es, wenn das Filterelement die Form eines Zylindermantels aufweist.

In einer Variante kann das Filterelement dabei die Form eines Tauchrohres besitzen. Das Filterelement ist also ein Zylinderrohr, welches von oben in die Trennkammer hereinragt und mit seinem unten offenen Ende einen Abstand zu der Bodenplatte aufweist. Das der Wirbelkammer zugeführte, mit Teilchen beladene Fluid wird durch den Ventilator in der Kammer verwirbelt. Schwere Teilchen werden durch die auf sie wirkende Zentrifugalkraft nach außen an die Wand der Wirbelkammer gedrückt und sinken hier zu Boden. Leichtere Teilchen prallen von der Außenwand des Zylinderrohres ab und sinken auf diese Weise ebenfalls in Richtung auf die Bodenplatte hinunter. Dort werden die abgetrennten Teilchen durch die Wirbelströmung in Richtung auf die Teilchen-Aus- laßöffnungen getrieben und fallen von dort in die Teilchen-Auffangkammer. Das von den Teilchen befreite Fluid tritt durch das untere offene Ende des Rohres in das Filterelement ein, gelangt durch dieses hindurch zur Fluid- Auslaßöffnung und verläßt von hier die Trennvorrichtung.

Um eine gleichmäßige Strömung innerhalb der Wirbelkammer zu erreichen, ist es zweckmäßig, das Filterelement möglichst im Zentrum der Trennkammer anzuordnen. Rotationsachse des Filterelements und Mittelachse der Trennkammer fallen also vorzugsweise zusammen.

Das rotationssymmetrische Filterelement muß nicht über seine gesamte Länge einen konstanten Durchmesser aufweisen. Der Durchmesser kann sich vielmehr über die Länge des Filterelementes ändern, um auf diese Weise die Strömung in der Wirbelkammer gezielt zu beeinflussen. Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, den Durchmesser des Filterelements in Richtung auf die Bodenplatte hin zu vergrößern oder aber auch zu verkleinern.

In einer anderen Variante weist das Filterelement im Bereich seiner Außenumfangsflache Durchgangsöffnungen auf, während die der Bodenplatte zugewandte Stirnseite verschlossen ist. Beispielsweise kann auf der Außenumfangs- fläche eine Vielzahl von parallel verlaufenden Längsstäben angeordnet sein. Derartige Filterelemente sind in der EP 0 748 645 A2 beschrieben. Dort werden die Filterelemente jedoch in einem Gehäuse angewendet, welches einem Zyklon-Gehäuse entspricht und einen trichterförmig nach unten zulaufenden Teilchen-Auslaß aufweist. In einer Ausführungsform der Erfindung und insbesondere bei den Filterelementen, deren Außenumfangsflache Durchgangsöffnungen aufweist, sind die Filterelemente drehbar gelagert. Zweckmäßig ist es dabei, Filterelement und Ventilator von derselben Antriebsvorrichtung antreiben zu lassen und alle drei Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung auf einer Achse anzuordnen. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung besonders platzsparend und ökonomisch gebaut werden.

Im Falle der rotierenden Filterelemente beruht die Trennung von Teilchen und Fluid darauf, daß die Teilchen, welche in den Bereich des Filterelementes gelangen, entweder mit diesem kollidieren und von ihm weggeschlagen werden oder in die vom rotierenden Filterelement erzeugten Verwirbelungen geraten und auf diese Weise vom Filterelement abgedrängt werden.

Die Lage der Auffangkammer zur Aufnahme der abgetrennten Teilchen, welche erfindungsgemäß getrennt zu der Wirbelkammer der Vorrichtung vorhanden ist, richtet sich in erster Linie nach der geplanten Anwendung der erfindungsgemä- ßen Vorrichtung und nach der Lage der Teilchen-Auslaßöff- nung(en) in der Wirbelkammer. In einer Variante ist die Trennkammer in der Auffangkammer angeordnet. Dies kann beispielsweise dann zweckmäßig sein, wenn entlang der Bodenplatte der Trennkammer eine Vielzahl von Teilchen-Auslaßöffnungen vorhanden ist. Andererseits ist es auch möglich, die Trennkammer neben der Auffangkammer anzuordnen. "Neben" soll hier bedeuten, daß die Auffangkammer zumindest teilweise seitlich gegenüber der Trennkammer versetzt ist. Eine solche Anordnung kann zweckmäßig sein, wenn die Teilchen-Auslaßöffnungen nur auf einer Seite der Trennkammer konzentriert sind. Wie bereits beschrieben, hat die Trennung von Wirbelkammer und Auffangkammer den Vorteil, daß einmal in die Auffangkammer gelangte Teilchen nicht wieder von der Strömung in der Trennkammer aufgewirbelt und mit dem Fluid durch die Fluid-Auslaßöffnung mitgerissen werden können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich die abgetrennten Teilchen aus der gesonderten Auffangkammer sehr viel leichter entfernen lassen, als dies aus der Trennkammer möglich wäre. Beschädigungen der Trennvorrichtung während der Entnahme der Teilchen sind praktisch ausgeschlossen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß man in der Auffangkammer einen Auffangbeutel für die Teilchen anbringen kann. Dies hat den Vorzug, daß der Bediener der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht mit dem losen Staub in Berührung kommt. Die Teilchen können gemeinsam mit dem Auffangbeutel entsorgt werden, was nicht nur die Entsorgung an sich vereinfacht, sondern auch die Gefahr von Allergien deutlich reduziert. Anders als bei Staubbeuteln für herkömmliche Staubsauger können die Auffangbeutel sehr einfach ausgebildet sein und beispielsweise lediglich aus einer dünnen Papier- oder Kunststofftüte bestehen. Sie sind vom Preis her daher erheblich günstiger als übliche Staubsaugerbeutel.

Um ein Entweichen des aufgefangenen Staubes aus dem Auffangbeutel zu verhindern, kann der Auffangbeutel im Bereich, welcher der Teilchen-Auslaßöffnung der Trennkammer benachbart ist, eine selbstverschließende Öffnung aufweisen. Als Verschluß kann beispielsweise eine bewegliche Klappe dienen, wie sie von herkömmlichen Staubsaugerbeuteln bekannt ist. Um das Entleeren der Auffangkammer zu erleichtern, ist die Auffangkammer zweckmäßig vom Äußeren der Vorrichtung her zugänglich. Besonders einfach ist die Entnahme der aufgefangenen Teilchen, wenn die Auffangkammer mit einer herausnehmbaren Schublade versehen ist.

Die beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich ausgezeichnet zur Verwendung in einem Staubsauger. Beispielhaft können herkömmliche Hausstaubsauger genannt werden. Anstelle des herkömmlichen Staubbeutels und des Saug- Gebläses wird die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet. Gegenüber herkömmlichen Staubsaugern mit Staubbeutel hat der erfindungsgemäße Staubsauger den Vorteil, daß die Saugleistung unabhängig von der Menge aufgesaugter Teilchen konstant hoch bleibt. Gegenüber dem in der WO-A-98/10691 beschriebenen Staubsauger besitzt der erfindungsgemäße Staubsauger eine höhere Trennwirkung, insbesondere für kleinste Teilchen selbst unter 1 μm Teilchengröße, und die abgetrennten Teilchen lassen sich erheblich leichter entnehmen.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand einiger Zeichnungen näher erläutert werden. Darin zeigen schematisch:

Fig. la einen Querschnitt durch ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. lb einen Querschnitt entlang der Linie A-A in Fig. la;

Fig. lc eine teilperspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß Fig. la; Fig. 2a einen Querschnitt durch ein zweites Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 2b einen Querschnitt entlang der Linie B-B in Fig. 2a;

Fig. 3 eine teilperspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;

Fig. 4 und

Fig. 5 Querschnitte durch zwei weitere Beispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen;

Fig. 6a bis

Fig. 6c Querschnitte durch weitere Beispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen; und

Fig. 7a bis eine perspektivische Ansicht eines erfindungs-

Fig. 7c gemäßen Staubsaugers.

In Fig. 1 ist ein erstes Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abtrennen von Teilchen aus einem Fluid dargestellt. Fig. 1 zeigt die wesentlichen Bestandteile der Vorrichtung im Querschnitt. Die Vorrichtung 1 umfaßt eine Trennkammer 2 mit Seitenbegrenzung 3 sowie einer Bodenplatte 4. Die Bodenplatte 4 ist eben ausgebildet. Die gestrichelten, mit 4' bezeichneten Linien zeigen eine alternative Ausbildung der Bodenplatte, in welcher die Bodenplatte von der Seitenbegrenzung 3 in Richtung auf das in der oberen Mitte der Trennkammer 2 angeordnete Filterelement 5 hin kegelförmig aufgewölbt ist. Im oberen Bereich, oberhalb des Filterelements 5 ist ein Ventilator 6 (nicht näher dargestellt) angeordnet, der mit Hilfe der Antriebsvorrichtung 7 in Rotation versetzt wird. Auf derselben Rotationsachse 8 befindet sich auch das Filterelement 5, welches mit Hilfe derselben Antriebsvorrichtung 7 ebenfalls in Rotation versetzt wird.

Das mit Teilchen beladene Fluid, hier Luft, welches durch den gestrichelten Pfeil a angedeutet ist, wird durch die Einlaßöffnung 9 in die Trennkammer eingeführt. Durch Rotation des Ventilators 6 und des Filterelements 5 wird der Fluidstrom in Rotation versetzt. Auf die Teilchen wirkt dadurch eine Zentrifugalkraft, welche sie gegen die Seitenbegrenzung 3 der Trennkammer treibt. Dort werden sie abgebremst und sinken in Richtung auf die Bodenplatte 4 hinunter. Teilchen, welche in den Bereich des rotierenden Fil- terelements 5 gelangen, prallen entweder auf der Oberfläche des Filterelementes ab oder werden durch die vom Filterelement erzeugten Verwirbelungen in Richtung auf die Seitenbegrenzung der Trennkammer hin abgedrängt. Auch diese Teilchen sinken in Richtung auf die Bodenplatte 4 hinunter. Dort werden die Teilchen durch die Strömung radial nach außen getrieben und gelangen so in den Bereich der Teilchen-Auslaßöffnungen 10, welche entlang des Umfangsrandes der Bodenplatte in der Seitenbegrenzung 3 vorhanden sind. Ein kegelförmig aufgewölbter Boden 4' fördert diese radiale Bewegung der Teilchen noch. Die mit den geschwärzten Pfeilen c angedeuteten Teilchen treten durch die Teilchen-Auslaßöffnungen 10 aus der Trennkammer 2 hinaus und gelangen so in die Auffangkammer 13, welche von der Trennkammer 2 getrennt ist und nur durch die Auslaßöffnungen 10 mit dieser in Verbindung steht. In der Trennkammer 2 gelangt die von den Teilchen befreite Luft durch das Filterelement 5, welches auf der in Richtung auf die Bodenplatte 4 gerichteten Stirnseite verschlossen ist, hindurch und wird zu einer oberhalb des Filterelements gelegenen Fluid-Auslaßöffnung 11 geleitet, gelangt in den Bereich des Abströmgehäuses 12 und von dort nach außerhalb in die Umgebung der Vorrichtung. Dabei kühlt die durch das Abströmgehäuse fließende Luft die Antriebsvorrichtung 7 ab.

Fig. lb verdeutlicht die Anordnung der einzelnen Elemente innerhalb der Vorrichtung 1. Der mit "Ansicht X" bezeichnete Pfeil verdeutlicht die Blickrichtung in Fig. la. Das im oberen Zentrum der Trennkammer 2 drehbar gelagerte Filterelement 5 entspricht im gezeigten Fall einem Filterelement, wie es grundsätzlich bereits aus der EP-A-0 748 645 bekannt ist. Entlang der Außenumfangsflache des zylindrischen Filterelementes ist eine Vielzahl von Längsstäben 15 angeordnet, welche parallel zur Rotationsachse des Filterelements verlaufen. Das Filterelement 5 ist in einer im wesentlichen zylindrischen Tennkammer 2 angeordnet, welche einen Einlaß 9 für das mit Teilchen beladene Fluid aufweist (Pfeil a). Während die Teilchen nicht nur durch die Zylindermantelfläche des Filterelements 5 hindurchtreten können und entlang der Seitenbegrenzung 3 der Trennkammer 2 in Richtung auf den Boden der Kammer hinuntersinken, tritt das Fluid zwischen den Längsstäben 15 hindurch und wird in den Bereich oberhalb des Filterelements gefördert. Die Teilchen-Auslässe 10 sowie die schwarzen Pfeile c für die Teilchen sind in derselben Ebene wie das Filterelement 5 angegeben, um deren relative Lage zueinander wiederzugeben. Tatsächlich befinden sich die Teilchen-Auslässe jedoch unterhalb des Filterelements 5, wie in Fig. la dargestellt. Durch diese Auslässe werden die abgetrennten Teilchen in die Auffangkammer 13 befördert und können dort entnommen werden. Eine Entnah- - 15 -

memöglichkeit besteht darin, die gesamte Auffangkammer 13 von der Vorrichtung abzunehmen. Alternativ kann eine Entnahmeöffnung in der Auffangkammer 13 vorgesehen sein.

Fig. lc ist eine teilperspektivische Ansicht von Auffangkammer 13 und Trennkammer 2 der Vorrichtung gemäß Fig. 1. Die Auffangkammer ist aufgeschnitten und gibt den Blick auf die innenliegende Trennkammer 2 frei. Im Bodenbereich der Trennkammer sind die Auslaßöffnungen 10 für die Teilchen erkennbar. Zur Orientierung sind außerdem die Einlaßöffnung

9 und das Filterelement 5 dargestellt.

Fig. 2a und 2b zeigen eine weitere Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Gleiche Teile wie in den vorangegangenen Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich im wesentlichen durch die Anordnung ihrer Auffangkammer von der Vorrichtung gemäß Fig. 1. Hier ist die Auffangkammer 13 seitlich, neben und unterhalb der Trennkammer 2 angeordnet. Dies ist auch dem Querschnitt in Fig. 2b zu entnehmen. Um die abgetrennten Teilchen gezielt in diese seitliche Auffangkammer zu leiten, besitzt die Vorrichtung gemäß Fig. 2 lediglich eine Teilchen-Auslaßö fnung 10. Die Auslaßöffnung

10 befindet sich in einem Bereich, in welchem Seitenbegrenzung 3 und Bodenplatte 4 aneinandergrenzen.

Um die Entnahme der Teilchen aus dem Auffangbehälter 13 zu erleichtern, ist der Auffangbehälter mit einem Auffangbeutel 14 versehen. Dieser Auffangbeutel besitzt im Bereich des Teilchen-Auslasses 10 eine Öffnung, die beispielsweise (wie bei herkömmlichen Staubsaugerbeuteln) selbstverschließend sein kann. Die Auffangkammer 13 kann erneut durch Abnehmen oder Öffnen einer Schublade (nicht dargestellt) entleert werden. Fig. 3 verdeutlicht eine alternative Anordnung der Auslaßöffnungen 10. Die Darstellung ist erneut eine teilperspektivische Darstellung, ähnlich derjenigen in Fig. lc. Die Auslaßöffnungen 10 sind hier im Bereich der Seitenbegrenzung 3 der Trennkammern 2 angeordnet. Sie haben im wesentlichen die Form paralleler Längsschlitze, jedoch sind auch andere Formen von Durchgangsöffnungen denkbar.

Figuren 4 und 5 zeigen jeweils andere Varianten von Filterelementen, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden können. Ansonsten entsprechen die Vorrichtungen im wesentlichen derjenigen in Fig. 1.

In Fig. 4 besteht das Filterelement 5 aus einem zylindrischen Rohr, das an seinem bodenseitigen Ende offen ist. Die Außenumfangsfläche des Filterelements weist diesmal keine Durchgangsöffnungen auf. Das Filterelement 5 wird mit Hilfe der Antriebsvorrichtung 7 in Rotation versetzt. Teilchen, welche in den Bereich der Außenumfangsfläche des Filter- elementes gelangen, prallen von dieser ab und werden in Richtung auf die Teilchen-Auslaßöffnungen 10 gedrängt. Das von Teilchen befreite Fluid dagegen tritt durch das untere Ende des Rohres in das Filterelement ein und wird von dort in Richtung auf die Fluid-Auslaßöffnung im Abströmgehäuse 12 der Vorrichtung weitergeleitet.

In Fig. 5 wird das Filterelement 5 ebenfalls von einem zylindrischen Rohr gebildet, dessen der Bodenplatte 4' benachbartes Ende sich jedoch in seinem Durchmesser erweitert. Durch diese Ausgestaltung werden die abgetrennten Teilchen noch besser in Richtung auf die Auslaßöffnungen 10 hin getrieben. Ein weiterer Unterschied zu der Vorrichtung gemäß Fig. 4 besteht darin, daß das Filterelement feststeht und nicht rotiert wird. Die Antriebsvorrichtung 7 dient nur zum Antreiben des Ventilators 6. Eine solche stehende Anordnung ist grundsätzlich auch bei der Vorrichtung gemäß Fig. 4 möglich.

Fig. 6a bis 6c verdeutlichen alternative Ausbildungen der Trennkammer 2. In allen Fallen sind d e Trennkammern asymmetrisch ausgebildet. Im Falle der Fig. 6a ist der Querschnitt der Trennkammer 2 schaufelradahnlich. Die Bereiche, m welchen die Teilchen-Auslaßoffnungen 10 am Boden der Trennkammer 2 angeordnet sind, springen über den ansonsten im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt der Trennkammer vor. Diese asymmetrische Ausgestaltung der Trennkammer fuhrt dazu, daß sich in dem Bereich, in welchem Teilchen- Auslaßoffnungen vorhanden sind, die Teilchen besonders ansammeln und so sehr schnell und gezielt aus der Trennkammer 2 herausgeführt werden.

Der Querschnitt der Trennkammer 2 in den Vorrichtungen gemäß Fig. 6b und 6c ist in etwa schneckenförmig. Auch hier befindet sich der Teilchen-Auslaß 10 am Boden der Trennkammer in einem großen Abstand zum Filterelement 5. Die Wirkung entspricht dem in Zusammenhang in Fig. 6a beschriebenen. Im Falle der Fig. 6b ist die Auffangkammer seitlich, im Falle der Fig. 6c um die Trennkammer herum angeordnet.

Fig. 7 verdeutlicht die Verwendung der erfindungsgemaßen Trennvorrichtung in einem Staubsauger. Der obere Bereich des Staubsauger-Gehäuses sowie der Trennkammer sind angeschnitten, um den Blick in deren Inneres freizugeben. Fig. o 7b ist gegenüber Fig. 7a um 180 gedreht, Fig. 7c um o 90 . In einem rollbaren Staubsaugergehause ist die er- findungsgemäße Vorrichtung 1 mit der Trennkammer 2 und einem darunterliegenden Auffangbehälter für die abgetrennten Teilchen angeordnet. Der Auffangbehälter ist hier als herausnehmbare Schublade 16 ausgebildet. Die Schublade ist leicht herausgezogen gezeigt, um ihre Form sichtbar zu machen. Ihre Standfläche ist als Kreisring-Segment ausgebildet. Ventilator, Antriebsvorrichtung und das rotierbare Filterelement 5 entsprechen dem, was in Zusammenhang mit den vorangegangenen Figuren besprochen wurde. In Verlängerung der Einlaßöffnung 9 befindet sich eine herkömmliche Staubsaugerdüse, durch welche die mit Staub beladene Luft in die erfindungsgemäße Vorrichtung eingesaugt wird. Die Trennung von Teilchen und Luft erfolgt wie in Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben. In der Trennkammer 2 befindet sich lediglich eine TeilchenAuslaßöffnung 10, welche in Verbindung mit der herausnehmbaren Schublade 16 steht. In dieser Schublade 16 befindet sich zweckmäßig ein Auffangbeutel für die Teilchen, der ebenfalls nicht dargestellt ist.

Der erfindungsgemäße Staubsauger kann äußerst kompakt ausgelegt sein, da die verwendete erfindungsgemäße Vorrichtung 1 sehr klein ist. Sie nimmt beispielsweise sehr viel weniger Platz in Anspruch als eine Trennvorrichtung, welche auf dem Prinzip eines Doppelzyklons arbeitet. Was das Abtrennen selbst feinster Staubteilchen betrifft, arbeitet die erfin- dungsgemäße Vorrichtung deutlich effektiver als eine Dop- pelzyklon-Trennvorrichtung. Gegenüber herkömmlichen Staubsaugern besitzt der erfindungsgemäße Staubsauger den Vorteil, daß die Saugleistung über die gesamte Zeit konstant bleibt und nicht mit zunehmender Menge abgetrennter Teilchen abnimmt. Zudem sind die abgetrennten Staubteilchen sehr leicht aus dem erfindungsgemäßen Staubsauger zu entnehmen und können problemlos entsorgt werden. Durch Verwen- düng eines einfachen Auffangbeutels kann vermieden werden, daß der Benutzer des Staubsaugers unmittelbar mit dem Staub in Berührung kommt. Es können zudem sehr einfache und billige Auffangbeutel verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Abtrennen von Teilchen aus einem

Fluid, welche eine Trennkammer mit Seitenbegrenzung sowie einer Bodenplatte umfaßt, in welcher in einem von der Bodenplatte entfernt gelegenen oberen Bereich mit einem Abstand zu der Seitenbegrenzung und der Bodenplatte ein Filterelement angeordnet ist, durch welches das von den Teilchen befreite Fluid zu einer im oberen Bereich der Trennkammer befindlichen Fluid- Auslaßöffnung leitbar ist, und in welcher wenigstens eine Einlaßöffnung für das Fluid in einen Bereich außerhalb des Filterelements vorhanden ist, und welche weiterhin einen Ventilator zum Fördern oder Beschleunigen des Fluids in der Trennkammer umfaßt, welcher auf der von der Bodenplatte abgewandten Seite des Filterelements angeordnet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Trennkammer wenigstens eine Teilchen-Auslaßöffnung aufweist, welche mit einer von der Trennkammer getrennten Auffangkammer in Verbindung steht, und daß die Bodenplatte eben oder von der Seitenbegrenzung in Richtung auf das Filterelement hin aufgewölbt ist.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die wenigstens eine Teilchen-Auslaßöffnung sich im Bereich, in dem Seitenbegrenzung und Bodenplatte aneinandergrenzen, befinden.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die wenigstens eine Teilchen-Auslaßöffnung sich im Bereich der Seitenbegrenzung der Trennkammer befindet .

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Trennkammer im wesentlichen rotationssym- metrisch ausgebildet ist und insbesondere eine im wesentlichen zylindrische Außenkontur besitzt.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Trennkammer einen asymmetrischen Querschnitt, insbesondere ovalen oder schneckenförmigen Querschnitt, aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die wenigstens eine Teilchen-Auslaßöffnung einen möglichst großen Abstand zum Filterelement besitzt.

7. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Filterelement eine im wesentlichen rotations- symmetrische Außenumfangsflache und insbesondere die Form eines Zylindermantels aufweist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Rotationsachse des Filterelements und die Mittelachse der Trennkammer zusammenfallen.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Filterelement sich in seinem Durchmesser in Richtung auf die Bodenplatte hin vergrößert.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Filterelement sich in seinem Durchmesser in Richtung auf die Bodenplatte hin verkleinert.

11. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Filterelement im Bereich der Außenumfangs- fläche Durchgangsöffnungen aufweist und die der Bodenplatte zugewandte Stirnseite verschlossen ist.

12. Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß im Bereich der Außenumfangsflache eine Vielzahl von parallel verlaufenden Längsstäben angeordnet ist.

13. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Filterelement drehbar gelagert ist.

14. Vorrichtung gemäß Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß Filterelement und Ventilator von derselben Antriebsvorrichtung antreibbar sind.

15. Vorrichtung gemäß Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß Filterelement, Ventilator und Antriebsvorrichtung auf einer Achse angeordnet sind.

16. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine Vielzahl von Teilchen-Auslaßöffnungen vorhanden ist.

17. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Trennkammer in der Auffangkammer angeordnet ist.

18. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Trennkammer neben der Auffangkammer angeordnet ist.

19. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auffangkammer mit einem Auffangbeutel für die Teilchen ausgestattet ist.

20. Vorrichtung gemäß Anspruch 19, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Auffangbeutel im dem Teilchenauslaß der Trennkammer benachbarten Bereich eine selbstverschließende Öffnung aufweist.

21. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auffangkammer vom Äußeren der Vorrichtung her zugänglich ist.

22. Vorrichtung gemäß Anspruch 21, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Auffangkammer mit einer herausnehmbaren Schublade versehen ist.

23. Staubsauger, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß er eine Vorrichtung zum Abtrennen von Teilchen aus einem Fluid gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22 umfaßt.