DE60015304T2 - Luftzufuhrmittel für einen zyklonenabscheider und staubsauger mit demselben - Google Patents

Luftzufuhrmittel für einen zyklonenabscheider und staubsauger mit demselben Download PDF

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    • Y10S55/03Vacuum cleaner

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich generell auf Zyklonseparatoren. In einer besonderen Anwendung bezieht sich die Erfindung auf einen Staubsauger, welcher die Zyklonseparation von Schmutz aus einem Luftstrom als den primären Schmutzseparationsmechanismus nutzt.
  • STAND DER TECHNIK
  • Die Nutzung eines Zyklons, oder mehrfacher Zyklone, parallel oder in Reihe verbunden, ist lange bekannt, vorteilhaft bei der Separation eines aus Partikeln bestehenden Stoffes aus einem Fluidstrom zu sein. Typischerweise wird ein Fluidstrom von verhältnismäßig hoher Geschwindigkeit tangential in einen gewöhnlich zylindrischen oder frusto-konischen Behälter eingeleitet, in welchem der verunreinigte Luftstrom um die innere Peripherie des Behälters herum beschleunigt wird. Die Zentrifugalbeschleunigung, verursacht durch die Bewegung des Fluids in einem Zyklonstrom durch den Zyklon hindurch, bewirkt, dass der aus Partikeln bestehende Stoff aus dem Fluidstrom ausgeschieden wird und sich beispielsweise am Boden des Behälters ansammelt. Für die Ableitung des Fluids aus der Mitte der Zyklonbebälteroberseite ist ein Fluidauslaß vorgesehen, wie es beim Stand der Technik gut bekannt ist.
  • Ein typischer Strömungsverlauf in einem Zyklonseparator gestaltet sich wie folgt. Das zu behandelnde Fluid wird tangential durch einen Fluideinlaß eingeleitet, welcher sich am oberen Ende des Zyklonbehälters befindet (wenn der Zyklonbehälter vertikal angeordnet ist). Der Fluidstrom rotiert um die Innenoberfläche des Zyklonbehälters und bewegt sich spiralförmig gewöhnlich nach unten um die Innenoberfläche herum. Am unteren Ende des Zyklonbehälters bewegt sich der Fluidstrom radial nach innen, gewöhnlich entlang dem Boden des Behälters und ändert dann die Richtung nach oben und strömt vertikal weiter aufwärts und aus dem Zyklonbehälter heraus. Die separierende Wirkung des Zyklonstromes gegenüber dem aus Partikeln bestehenden Stoff tritt im wesenlichen um die Innenoberfläche herum auf. Sobald sich die Luft nach innen zur Mitte des Behälters bewegt und da hindurch aufwärts, wird dort wenig oder keine Separation der Verunreinigung erzielt.
  • Verschiedenartige Typen von Staubsaugern werden traditionell hergestellt. Diese umfassen Einbaustaubsauger, Kanisterstaubsauger und aufrecht stehende Staubsauger. Aufrecht stehende Staubsauger besitzen einen Abschnitt, der am Boden zur Wirkung kommt (einen Saugkopf), und einen sich nach oben erstreckenden Abschnitt oder Hauptgehäuseabschnitt. Der Abschnitt, der am Boden zur Wirkung kommt, besitzt typischerweise Räder für die Bewegung des Saugkopfes über einen Fußboden und einen Ansaugeinlaß für die Aufnahme von verunreinigter Luft in den Staubsauger. Der sich nach oben erstreckende Abschnitt umfasst das Filterhilfsmittel zum Entfernen von Verunreinigung, welche in der Luft mitgeführt wird. Der sich nach oben erstreckende Abschnitt umfasst gewöhnlich einen Handgriff zum Führen des Staubsaugers über den Fußboden.
  • Traditionell ist in aufrecht stehenden Staubsaugern der Motor für das Bewegen der verunreinigten Luft durch den Staubsauger in dem Kopf positioniert, der am Boden zur Wirkung kommt, wobei der sich nach oben erstreckende Abschnitt zentral an der Oberseite des Elementes befestigt ist, das am Boden zur Wirkung kommt, in einer zum Motor angrenzenden Position.
  • Die Vorteile der Zyklonseparation wurden mit einem aufrecht stehenden Staubsauger kombiniert, um einen Haushaltszyklonstaubsauger zur Verfügung zu stellen, wie im U.S. Patent No. 4,593,429 für Dyson dargestellt. Wie in 1 gezeigt, umfasst dieser Staubsauger 10 im wesentlichen einen großen, äußeren zylindrischen Zyklon 12, mit einem inneren, darin verschachtelten Zyklon 14, welcher an einem Fußbodensaugkopf befestigt ist und mit einem Schiebehandgriff zur bequemen Bewegung des Gerätes versehen ist. Ein Motor, der sich im Fußbodensaugkopf befindet, bewegt die Luft durch den Saugkopf hindurch und in ein Aufnahmerohr 16 hinein, welches die Luft zu dem Einlass 18 für verunreinigte Luft des äußeren Zyklonbehälters 12 fördert. Von dem äußeren Zyklon strömt die Luft in den inneren, verschachtelten Staub separierenden Zyklon 14 hinein und von da strömt sie weiter durch den Saugmotor hindurch, welcher sich in dem Element befindet, das am Boden zur Wirkung kommt, bis zu einer Auslaßöffnung für gereinigte Luft.
  • Das Luftaufnahmerohr 16 verbindet den Fußbodensaugkopf und den Einlaß für verunreinigte Luft in einer Luftstromverbindung. Das Luftaufnahmerohr 16 erstreckt sich nach oben entlang der Außenseite des äußeren Zyklonbehälters 12 gewöhnlich parallel zur Längsachse der Zyklone 12, 14. An einer Position, bei der der Lufteinlaß 18 an den äußeren Zyklon 12 grenzt, ist das Luftaufnahmerohr 16 zweimal um 90° gekrümmt, um nach innen zu verlaufen und einen tangentialen Luftstrom zu Lufteinlaß 18 des äußeren Zyklonbehälters 12 zu erzeugen.
  • Bei Gebrauch kann Luftaufnahmerohr 16 verstopft werden. Wenn die Verstopfung in der Mitte des Rohres auftritt, kann es schwierig werden, die Verstopfung zu beseitigen. Selbst wenn eine Reinigungsöffnung vorgesehen sein mag, kann sich die Öffnung nicht in der Nähe der Stelle befinden, an der die Verstopfung auftritt. Darüber hinaus erhöht der Einbau einer Öffnung die Kosten und die Komplexität der Produktherstellung.
  • Eine Krümmung in einem Rohr verursacht für ein Fluid einen turbulenten Druckverlust in dem Rohr, da sich das Fluid durch die Krümmung in dem Rohr hindurch bewegt und je größer die Schärfe der Krümmung, desto größer der Druckverlust. Der Druckverlust im Luftstrom vermindert die Höhe der Saugwirkung, welche am Saugkopf des Staubsaugers für irgendeinen gegebenen Motor im Staubsauger erzeugt werden kann, und deshalb die Wirksamkeit des Staubsaugers.
  • Bezug wird auch hergestellt zu FR-A-1 094 603, welches einen Staubsauger beschreibt, welcher gemäß dem Tourbillon-Prinzip arbeitet und in welchem ein Einlaßrohr, das staubbeladene Luft befördert, in einen Staubaufnahmebehälter einleitet.
  • Erfindungsgemäß ist ein Staubsauger gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 vorgesehen.
  • In einer Ausführungsform definiert der Zyklonbebälter eine Zyklonkammer, die ein Ende distal zum Boden des Zyklonbehälters umfasst, wobei sich das Fluidrohr in Längsrichtung von einer Position neben dem Boden des Zyklonbehälters bis zu einer Position neben dem distalen Ende der Zyklonkammer erstreckt.
  • Das Fluidrohr kann sich in Längsrichtung durch den Zyklonbehälter hindurch erstrecken.
  • In einer anderen Ausführungsform umfasst der Zyklonbehälter einen zentralen Abschnitt, wobei sich das Fluidrohr durch den zentralen Abschnitt hindurch erstreckt.
  • Das Fluidrohr kann sich koaxial zu der Achse des Zyklonbehälters erstrecken.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Fluidrohr einen Austrittsabschnitt, welcher sich innerhalb des Zyklonbehälters von dem zentralen Abschnitt nach außen zu der Innenoberfläche hin erstreckt.
  • In einer Ausführungsform befindet sich das Fluidrohr an der Außenoberfläche der Wand.
  • Das Fluidrohr kann einen Ausgangsabschnitt umfassen, welcher gekrümmt ist, um die tangentiale Leitung des Fluids durch den Fluideinlaß in den Zyklonbehälter zumindest zu unterstützen.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Austrittsabschnitt einen gekrümmten Abschnitt.
  • Der Austrittsabschnitt kann sich im wesentlichen horizontal erstrecken.
  • In einer Ausführungsform umfasst das Fluidrohr einen sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt und einen Austrittsabschnitt, welcher sich innerhalb des Zyklonbehälters von dem sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt nach außen zu der Innenoberfläche hin erstreckt, wobei der sich in Längsrichtung erstreckende Abschnitt einen gekrümmten Abschnitt umfasst, welcher mit dem Austrittsabschnitt zusammenläuft, und wobei der Fluideinlaß sich neben der Innenoberfläche befindet.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Zyklonbehälter einen Auslaß mit einem Abschnitt, welcher zusammen mit dem Zyklonbehälter entfernt werden kann, wobei ein Auslaßabschnitt und ein Fluidrohrabschnitt ineinander verschachtelt sind.
  • In einer Ausführungsform umfasst der Staubsauger weiter einen stromaufwärts gelegenen Fluidrohrabschnitt, welcher sich außerhalb des Zyklonbehälters befindet, wobei sich das Fluidrohr stromabwärts von dem stromaufwärts gelegenen Fluidrohrabschnitt befindet, und wobei das Fluidrohr in Luftstromverbindung mit dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt steht, wenn der Zyklonbehälter am Staubsauger montiert ist.
  • Das Fluidrohr kann einen Auslaßabschnitt umfassen, wobei der Auslaßabschnitt und der Fluideinlaß konfiguriert sein können, um da hindurchströmende Luft in eine erste Richtung zur Wand hin umzuleiten und in eine zweite Richtung, um das Fluid tangential in den Zyklonbehälter einzuleiten.
  • Das Fluidrohr kann sich außerhalb vom Zyklonbehälter befinden.
  • Das Fluidrohr kann sich geradlinig erstrecken.
  • Das Fluidrohr kann sich durch den Zyklonbehälter hindurch bis zu einer Öffnung im Boden des Zyklonbehälters erstrecken und kann einen Luftaustritt für den Zyklonbehälter umfassen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, und um klarer zu zeigen, wie sie verwirklicht werden kann, wird nun beispielsweise Bezug genommen zu der Begleitzeichnung, welche eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung zeigt, in welcher:
  • 1 zeigt eine Querschnittsseitenansicht eines aufrecht stehenden Zyklonstaubsaugers mit einem Luftaufnahmerohr gemäß dem Stand der Technik;
  • 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 2 -2 in 4 eines aufrecht stehenden Zyklonstaubsaugers mit einem Luftaufnahmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 3 zeigt eine Perspektivansicht eines aufrecht stehenden Staubsaugers gemäß der aktuellen Erfindung;
  • 3a zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 3 -3 in 3 einer alternativen bevorzugten Ausführungsform eines aufrecht stehenden Zyklonstaubsaugers mit einem Luftaufnahmerohr gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 4 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 4 -4 in 2;
  • 5 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 4 -4 in 2 einer alternativen bevorzugten Ausführungsform;
  • 6 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 6 -6 in 7 einer weiteren alternativen Ausführungsform der aktuellen Erfindung;
  • 7 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 7 -7 in 6;
  • 8 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 8 -8 in 9 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung;
  • 9 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 9 -9 in 8;
  • 10 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 10 - 10 in 11 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung;
  • 11 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 11 - 11 in 10;
  • 12 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 12 - 12 in 13 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung;
  • 13 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 13 - 13 in 12;
  • 14 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 14 - 14 in 15 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung;
  • 15 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 15 - 15 in 14;
  • 16 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 16 - 16 in 17 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung;
  • 17 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 17 - 17 in 16;
  • 18 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 18 - 18 in 19 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung;
  • 19 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 19 - 19 in 18;
  • 20 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 20 - 20 in 21 einer weiteren alternativen bevorzugten Ausführungsform der aktuellen Erfindung;
  • 21 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 21 - 21 in 20;
  • 22 zeigt eine Vergrößerung des oberen Abschnittes der Zyklonkammer, wenn sie in dem Gehäuse des Staubsaugers von 3 positioniert ist;
  • 23 zeigt eine Explosionsansicht von der Zyklonkammer und dem Gehäuse des Staubsaugers von 3;
  • 24 zeigt eine Perspektivansicht der Zyklonkammer, wenn sie von dem Gehäuse des Staubsaugers von 3 entfernt ist;
  • 25 zeigt eine Explosionsansicht der Zyklonkammer von 24;
  • 26 zeigt eine Vergrößerung des oberen Abschnittes des stromabwärts gelegenen Abschnittes des Luftzufuhrrohres des Staubsaugers von 3;
  • 27 zeigt eine Draufsicht des oberen Abschnittes des stromabwärts gelegenen Abschnittes des Luftzufuhrrohres von 26;
  • 28 zeigt eine alternative Ausführungsform des oberen Abschnittes des stromabwärts gelegenen Abschnittes des Luftzufuhrrohres von 26;
  • 29 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform des oberen Abschnittes des stromabwärts gelegenen Abschnittes des Luftzufuhrrohres von 26; und,
  • 30 und 30a zeigen eine Ausführungsform, welche die Konstruktion einer dreidimensionalen Kurve gemäß einem anderen Aspekt der aktuellen Erfindung demonstriert;
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
  • Die folgende Beschreibung von Verbesserungen bei Zyklonseparatoren wird anhand ihres Einsatzes bei einem Staubsauger und insbesondere einem aufrecht stehenden Staubsauger vorgenommen. Es wird gewürdigt werden, dass die hier beschriebenen Verbesserungen an Zyklonseparatoren bei Kanisterstaubsaugern, Zentralstaubsaugern, Backpack-Staubsaugern sowie Zyklonseparationsgeräten jeder Bauart, einschließlich industrieller Staubsammelsysteme und der Flüssigkeit/Flüssigkeit-, Flüssigkeit/Gas- und Gas/Gas-Separationssysteme, angewendet werden können. Beispielsweise können sie bei einer Einfach- oder Mehrfachstufe einer Filtrationsanlage eingesetzt werden, und können selbst da Anwendung finden, wo verschachtelte Reihenzyklone im Einsatz sind.
  • Ein aufrecht stehender Zyklonstaubsauger 20 gemäß der vorliegenden Erfindung wird in den 2, 3 und 3a gezeigt. In der Ausführungsform von 2 befindet sich der Motor im Saugkopf, wobei die gereinigte Luft zum Motor geführt wird, um den Motor zu kühlen. Gemäß der Ausführungsform von 3 und 3a befindet sich der Motor im oberen Gehäuseabschnitt des Staubsaugers. Wenn es sich bei dem Staubsauger um einen Kanisterstaubsauger oder Zentralstaubsauger handelt, dann kann sich der Saugkopf in Luftstromverbindung mit der Zyklonkammer über einen flexiblen Schlauch befinden.
  • Bezug nehmend auf die Ausführungsform von 2 ist ein Fußbodensaugkopf 22, welcher jeder bekannte Fußbodensaugkopf gemäß dem Stand der Technik sein kann, am unteren Ende von Staubsauger 20 vorgesehen. Saugkopf 22 umfasst einen Unterdruckgebläsemotor 24, einen Boden 25 und ein sich quer erstreckendes, den Fußboden berührendes, rotierendes Bürstenelement 26, welches, um zu rotieren, mit einer Welle (nicht abgebildet) innerhalb einer Öffnung 27 in Boden 35 verbunden ist. Der Motor 24 liefert die Antriebskraft für die Rotation der Bürste 26 beispielsweise mittels eines Treibriemens (nicht abgebildet). Am Saugkopf ist ein Gehäuse montiert, das eine Zyklonstaubseparationseinheit umfasst, allgemein dargestellt bei 28. Zykloneinheit 28 kann jede gemäß dem Stand der Technik bekannte Bauart eines Verunreinigungsseparationszyklons umfassen, beispielsweise einen zylindrischen oder frusto-konischen Verunreinigungsseparationszyklon, und kann einen einstufigen Zyklon oder einen mehrstufigen Zyklon (entweder in Reihe und/oder parallel) umfassen. Auslaß 40 für gereinigte Luft befindet sich in Luftstromverbindung mit Motor 24 über das Luftaustrittsrohr 41. Das obere Ende 34 von Behälter 30 ist verschlossen, wie durch eine obere Platte 35. Ein Handgriff 42 und Räder 44 können am Staubsauger 20 angebracht werden, um die Bewegung der Einheit zum Reinigen eines Fußbodens und dergleichen zu erleichtern.
  • Bezug nehmend auf die 3, 3a, 10 und 11 umfasst Staubsauger 20 in dieser Ausführungsform einen Fußbodensaugkopf 22, ein Hilfsmittel zum Bewegen des Saugkopfes 22 über einen Fußboden (beispielsweise Räder 44, welche Hinterräder oder Vorder- und Hinterräder umfassen können), ein drehbar am Saugkopf 22 angebrachtes Gehäuse 60, und einen Handgriff 42 zum Bewegen des Staubsaugers 20 über den Fußboden. In dieser Ausführungsform umfasst Saugkopf 22 einen vorderen Abschnitt 21 und zwei hintere Abschnitte 23, die sich vom vorderen Abschnitt 21 aus nach hinten erstrecken. Die hinteren Abschnitte 23 sind getrennt angeordnet und definieren dazwischen einen Raum 118. Ein Ventilhilfsmittel 68 (beispielsweise ein drehbares Ventil, wie es gemäß dem Stand der Technik bekannt ist) ist an Saugkopf 22 angebracht, um den stromabwärts gelegenen Abschnitt 50 des Luftstromrohres 46 in einer Luftstromverbindung mit dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt 48 von Luftstromrohr 46 zu verbinden, wenn das Gehäuse 60 nach hinten in Richtung von Pfeil B gedreht wird, in welcher Position der Staubsauger 20 zum Gebrauch für die Reinigung eines Fußbodens konfiguriert ist. Das Gehäuse 60 beinhaltet mindestens einen Zyklonseparator. In dieser Ausführungsform nutzt Zyklonseparatoreinheit 28 einen Zyklonseparator, nämlich den Behälter oder den Zyklonbehälter 30. Es wird gewürdigt werden, dass ein Zweitstufen-Filtrationshilfsmittel, welches einen einstufigen Zyklon oder einen mehrstufigen Zyklon (entweder in Reihe und/oder parallel) umfassen kann, stromabwärts von Behälter 30 zum Beispiel in Hohlraum 62 positioniert werden kann. Wenn das Zweitstufen-Filtrationshilfsmittel eine Vielzahl an Zyklonen umfasst, dann sind die Zweitstufen-Zyklone vorzugsweise parallel angeordnet. Der behandelte Luftstrom bewegt sich nach oben vom Auslaß 40 für gereinigte Luft zum Motor 24 entweder auf direktem Wege oder durch eine sekundäre Filtrationsstufe, welche optional in Hohlraum 62 positioniert werden kann. Der gereinigte Luftstrom kann dann Gehäuse 60 über Auslaß 116 verlassen oder er kann optional zuerst durch Kammer 144 strömen, welche ein weiteres Filtrationshilfsmittel (beispielsweise einen HEPATM-Filter) enthalten kann.
  • Zykloneinheit 28 umfasst mindestens einen ersten Zyklonbehälter oder Behälter 30, der vorzugsweise an seinem oberen Ende 34 einen Luftstromeinlaß 56 umfasst, welcher angebracht ist, um einen tangentialen Luftstrom zu einer inneren Verunreinigungsrotationsoberfläche 36 von Behälter 30 zu fördern. Luftstromeinlaß 56 kann konfiguriert werden, um einen axialen Luftstrom zu Behälter 30 zu fördern, wobei Öffnung 32 am stromabwärts gelegenen Ende von Luftstromeinlaß 56 Luftleitvorrichtungen umfassen kann, um dem Luftstrom eine Zyklonströmung zu verleihen. Vorzugsweise ist Luftstromeinlaß 56 konfiguriert, um den Luftstrom tangential in Behälter 30 einzuleiten. Der Behälter 30 umfasst auch eine Verunreinigungssammeloberfläche oder einen Boden 38 und einen Auslaß 40 für gereinigte Luft.
  • In der Ausführungsform von 2 kann das Rohr 41 außerhalb von Behälter 30 positioniert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Rohr 41 an der Außenoberfläche 37 von Behälter 30 angebracht, wie in 4, 18 und 20 dargestellt. In einer solchen Ausführungsform wird das Rohr 41 vorzugsweise als eine geschlossene Baugruppe zusammen mit Behälter 30 vorgesehen (beispielsweise kann es als integraler Bestandteil gefertigt werden oder kann es separat gefertigt werden und dann an der Außenoberfläche 37 montiert werden, wie zum Beispiel indem es daran angeschweißt wird oder indem es daran lösbar angebracht wird mittels einem mechanischen Befestigungshilfsmittel, welches an Außenoberfläche 37 vorgesehen wird), so dass das Rohr 41 automatisch zusammen mit Behälter 30 von Gehäuse 60 entfernt werden kann. Alternativ kann das Rohr 41 innerhalb Behälter 30 (entweder zentral wie in 6 dargestellt, oder neben Oberfläche 36 wie in 8, 12, 14 und 16 dargestellt) positioniert werden. Weiter kann der behandelte Luftstrom optional den Staubsauger an jeder gewünschten Stelle verlassen, wenn er nicht erforderlich ist, um den Motor zu kühlen.
  • Der Luftstromweg durch den Staubsauger 20 beginnt bei einem Luftzufuhrrohr 46, welches einen stromaufwärts gelegenen Abschnitt 48 und einen stromabwärts gelegenen Abschnitt 50 umfasst. Der stromaufwärts gelegene Abschnitt 48 ist in Saugkopf 22 vorgesehen und umfasst ein erstes Ende 52, welches neben Bürstenelement 26 oder dergleichen zum Aufnehmen der mit Verunreinigungen beladenen Luft positioniert ist, und ein distales zweites Ende 54. Der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 umfasst ein stromaufwärts gelegenes Ende 64, welches in Luftstromverbindung mit dem zweiten Ende 54 und einem stromabwärts gelegenen Ende 66 positioniert ist. Vorzugsweise werden die Enden 54 und 64 im wesentlichen zusammen abgedichtet, um ein Ausströmen von Luft und Verunreinigungen daraus zu verhindern.
  • In einer Ausführungsform können die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte 48, 50 ein einziges Element (ob integral geformt oder zusammengefügt, um einen kontinuierlichen Luftstromweg zu bilden) umfassen. In einem solchen Fall kann ein getrenntes Verunreinigungssammelhilfsmittel unter Behälter 30 positioniert werden oder die Abschnitte 48, 50 können flexibel sein, um es zu ermöglichen, den Zyklonbehälter 30 von Gehäuse 60 zu entfernen und zu entleeren. In einer anderen Ausführungsform sind die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte 48, 50 getrennte Elemente und der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 ist zusammen mit Behälter 30 vom Gehäuse 60 entfernbar, derart, dass Abschnitte 48, 50 in Luftstromverbindung sind, wenn der Behälter 30 im Gehäuse 60 des Staubsaugers 20 montiert ist. Folglich sind, wenn eine Verstopfung in Rohr 46 vorkommt, durch Entfernen des Behälters 30 vom Gehäuse 60 wie in 23 dargestellt, die Abschnitte 48, 50 einzeln zugänglich an den Enden 54 und 64, um die Verstopfung zu beseitigen.
  • Wie in 2, 3, 6, 8, 10, 12, 14 und 16 dargestellt, kann sich der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 nach oben durch Behälter 30 hindurch erstrecken. Alternativ kann sich, wie in 18 und 20 dargestellt, der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 nach oben zu einer Position neben Außenoberfläche 37 von Behälter 30 erstrecken. Ob der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 innerhalb oder außerhalb von Behälter 30 vorgesehen ist, wird Zugang zu den Enden 54 und 64 im Fall einer Verstopfung ermöglicht, indem der Staubsauger so gefertigt wird, dass der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 zusammen mit Behälter 30 vom Gehäuse 60 entfernt werden kann (das heißt, in einem einzigen Arbeitsvorgang). Dementsprechend sind mehrere Zugangsöffnungen tatsächlich vorgesehen als Teil der Konstruktion des Staubsaugers. Es wird gewürdigt werden, dass der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 als Bestandteil des Behälters 30 hergestellt werden kann (wie zum Beispiel, indem es als integraler Bestandteil gegossen wird). Alternativ kann es separat gefertigt werden (wie zum Beispiel durch Extrusion) und anschließend am Behälter 30 durch irgendein gemäß dem Stand der Technik bekanntes Hilfsmittel (beispielsweise durch Schweißen, Schraubverbindung oder dergleichen) befestigt werden. In beiden Fällen sind der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 und der Behälter 30 eine geschlossene Baugruppe, so dass, wenn der Behälter 30 vom Gehäuse 60 entfernt wird, der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 automatisch zur gleichen Zeit entfernt wird.
  • Der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 kann an jeder Stelle (beispielsweise durch die Seitenwand) in den Behälter 30 eintreten, aber vorzugsweise tritt er durch den Boden 38 ein. Weiter erstreckt sich der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 vorzugsweise gewöhnlich nach oben durch den zentralen Abschnitt von Behälter 30, welcher den Bereich umfasst, der vom vertikalen Rückstromweg des Fluids eingenommen wird, während es vom Boden 38 zum Auslaß 40 strömt. Wie in 2 und 3a dargestellt, erstreckt sich der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 vorzugsweise koaxial zu der Längsachse A des Behälters 30, jedoch kann er außermittig entweder innerhalb von Behälter 30 (siehe beispielsweise 12) oder außerhalb von Behälter 30 (siehe beispielsweise 18 und 20) positioniert sein. Da der stromabwärts gelegene Abschnitt und Behälter 30 einen kompletten Behälter für die separierten Verunreinigungen definieren, ist ein Vorteil dieser Erfindung, dass, wenn es gewünscht wird, den Behälter 30 zu entleeren, ein kompletter Behälter mit Verunreinigungen vom Staubsauger in einem einzigen Arbeitsvorgang entfernt wird.
  • Der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 ist vorzugsweise an irgendeiner Stelle innerhalb des Behälters 30 positioniert, wo er nicht übermäßig die Zyklonströmung der Luft innerhalb des Behälters 30 beeinträchtigt. Aus diesem Grund ist, wenn der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 innerhalb des Behälters 30 positioniert ist, er vorzugsweise in Behälter 30 mittig angeordnet. Insbesondere in einem Zyklon strömt die Luft gewöhnlich in einem ringförmigen Bereich neben der Oberfläche 36 des Behälters 30. Die Luft strömt gewöhnlich nach unten bis sie eine Position gegenüber Boden 38 des Behälters 30 erreicht, an dem Punkt strömt die Luft nach oben durch den zentralen Abschnitt des Zyklonbehälters 30 hindurch. In einer sehr bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ist der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 innerhalb dieses zentralen Abschnittes des Behälters 30 positioniert, durch welchen hindurch dieser nach oben gerichtete Luftstrom strömt.
  • Wie in 12, 14 und 16 dargestellt, kann der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 neben der Seitenwand 36 positioniert werden. In solchen Fällen ist der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 vorzugsweise so konstruiert, dass seine Interferenz mit der Luftströmung um Oberfläche 36 herum minimiert wird. Beispielsweise kann der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 mit abgerundeten Oberflächen konstruiert werden, um die Luftströmung um den stromabwärts gelegenen Abschnitt 50 herum zu leiten. Weiter braucht der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 nicht kreisförmig im Umriss zu sein, sondern kann elliptisch oder anders konstruiert sein, wobei er eine Umfangsweite (das heißt, um die Innenoberfläche 36 herum) hat, welche wesentlich größer ist als seine radiale Weite in einer Richtung quer dazu (das heißt, radial nach innen). Dementsprechend würde sich der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 nur geringfügig in den Behälter 30 hinein erstrecken und würde die Zyklonströmung der Luft in Behälter 30 nicht wesentlich beeinträchtigen. Wenn sich Rohr 41 neben Innenoberfläche 36 befindet, ist es auch vorzugsweise so geformt. Es wird gewürdigt werden, dass der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 und Rohr 41 auf gegenüberliegenden Positionen der Innenoberfläche 36 (siehe 12) oder an jeder anderen Stelle, wie zum Beispiel nebeneinander (siehe 14), positioniert werden können.
  • In einer anderen Ausführungsform können der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 und Auslaß 40 ineinander verschachtelt werden. Beispielsweise kann, wie in 6 und 7 dargestellt, der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 innerhalb, und vorzugsweise koaxial innerhalb, Rohr 41 positioniert werden. Alternativ kann Rohr 41 innerhalb, und vorzugsweise koaxial innerhalb, dem stromabwärts gelegenen Abschnitt 50 positioniert werden. Wie in 16 dargestellt, können die Rohre 41 und 50 in einer verschachtelten Relation neben Oberfläche 36 vorgesehen werden. Es wird auch gewürdigt werden, dass die Rohre 41 und 50 nebeneinander positioniert werden können, beispielsweise neben Innenoberfläche 36, wie in 14 dargestellt, oder innerhalb des zentralen Abschnittes des Behälters 30 (nicht abgebildet). Weiter können sie ineinander verschachtelt werden oder nebeneinander positioniert werden, wenn sie neben der Außenseite des Behälters 30, wie in 18 und 20 dargestellt, angeordnet sind.
  • Luftstromeinlaß 56 ist am oberen Ende des stromabwärts gelegenen Abschnittes 50 positioniert. Die Öffnung 32 ist am distalen Ende des Luftstromeinlaßes 56 vom Ende 66 des stromabwärts gelegenen Abschnittes 50 positioniert. Der Luftstromeinlaß 56 definiert den Austrittsabschnitt des Luftzufuhrrohres, welches sich in Längsrichtung mit dem Zyklon erstreckt, wobei es sich entlang jedem gewünschten Weg vom stromabwärts gelegenen Abschnittes 50 zu der Öffnung 32 hin erstrecken kann. Vorzugsweise ist der Luftstromeinlaß 56 ganz innerhalb Behälter 30 positioniert (beispielsweise geht er durch das obere Ende 34 hindurch nicht aus dem Behälter 30 hinaus oder in den Behälter 30 hinein).
  • Der Luftstromeinlaß 56 kann sich in einem rechten Winkel zum stromabwärts gelegenen Abschnitt 50, wie in 2 dargestellt, erstrecken. Weiter kann er sich in einer geraden Linie zu Öffnung 32 hin, wie in 4 dargestellt, erstrecken. Es wird gewürdigt werden, dass die Öffnung 32 irgendein gemäß dem Stand der Technik bei Zyklonen bekannter Einlaß sein kann, um einen Luftstrom tangential in einen Zyklon einzuleiten, wobei er an jedem Punkt entlang der Längsstrecke des Behälters 30 positioniert werden kann, wie es gemäß dem Stand der Technik bei Zyklonen bekannt ist.
  • Typischerweise nutzen Staubsauger 90°-Winkelstücke, um einen Luftstrom von einer Ebene zu einer dazu im rechten Winkel befindlichen Ebene umzuleiten. Insbesondere strömt die Luft in einer ersten Richtung, wenn sie in ein Winkelstück eintritt und dann, wenn sie auf die Wand des Winkelstücks trifft, wird sie gezwungen, in eine zweite Richtung zu strömen, welche sich im 90°-Winkel zu ihrer ersten Strömungslinie befindet. Die Strömungsachse von Einlaß und Auslaß von einem 90°-Winkelstück sind im rechten Winkel zueinander und liegen in einer Ebene. Um die Strömungsrichtung der Luft in eine andere Richtung zu ändern, wird ein zweites 90°-Winkelstück genutzt. Bei einem Zykloneinlaß ist es gewöhnlich notwendig, eine Luftströmung durch zwei Ebenen hindurch umzuleiten (beispielsweise eine axiale Strömung in eine seitliche Strömung und die seitliche Strömung in eine tangentiale Strömung). Ein erstes 90°-Winkelstück wird genutzt, um den Luftstrom von einer axialen Strömung in eine seitliche Strömung in einen Zyklon hinein umzuleiten und ein zweites 90°-Winkelstück wird genutzt, um die seitliche Strömung in eine tangentiale Strömung umzuleiten.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Luftstromeinlaß 56 so konstruiert, dass er keine 90°-Winkelstücke umfasst. Stattdessen beinhaltet der Luftstromeinlaß 56 gekrümmte Abschnitte für die Umleitung des Luftstromes, so dass der verunreinigten Luft ein kreisförmiges Moment verliehen wird, während sie da hindurch strömt (wie in 5 dargestellt) und/oder, der Luftstromeinlaß 56 beinhaltet einen gekrümmten Abschnitt für die Umleitung des Luftstromes, um von einer axialen Strömung nach außen zu Einlaß 32 zu strömen (wie in 26 dargestellt). Indem das Luftzufuhrrohr auf diese Weise konstruiert wird, werden 90°-Winkelstücke nicht benötigt, die verunreinigte Luft umzuleiten, um nach außen zu strömen oder die verunreinigte Luft umzuleiten, um tangential in Behälter 30 einzutreten. In einer typischen Anwendung resultiert das Ersetzen eines 90°-Winkelstücks durch einen graduell gekrümmten Weg, um die verunreinigte Luft umzuleiten, in einer circa 5 bis 10 % Reduktion des Verlustes an Saugkraft, während die Luft durch den Staubsauger strömt. Dementsprechend kann ein kleinerer Motor in den Staubsauger eingebaut werden, um den gleichen Druck an Öffnung 32 zu erhalten, oder die Saugkraft an Ende 52 kann erhöht werden, wenn der gleiche Motor verwendet wird.
  • Bezug nehmend auf 3a, wird es gewürdigt werden, dass die verunreinigte Luft, welche im stromabwärts gelegenen Abschnitt 50 strömt, nach außen zu Einlaß 56 strömen muß.
  • In der bevorzugten Ausführungsform von 3a krümmt sich der Luftstromeinlaß 56 sanft vom stromabwärts gelegenen Ende 66 des stromabwärts gelegenen Abschnittes 50 aus, um nach außen und gewöhnlich radial zu Öffnung 32 hin zu verlaufen. Sehr vorzugsweise geschieht die Richtungsänderung des verunreinigten Luftstromes von der gewöhnlich vertikalen zur gewöhnlich horizontalen und von der gewöhnlich horizontalen zur gewöhnlich tangentialen Strömung so, dass der Druckverlust während seiner Strömung vom stromabwärts gelegenen Abschnitt 50 zum Behälter 30 reduziert wird. Dementsprechend ist der gekrümmte Abschnitt von Einlaß 56 gekrümmt, um den verunreinigten Luftstrom von der gewöhnlich vertikalen Strömung zur gewöhnlich tangentialen Strömung zu leiten. Dieses kann erreicht werden, indem der Luftstrom graduell von einer gewöhnlich vertikalen Strömung (unter der Annahme, dass die Achse A des Zyklons vertikal ist) zu einer gewöhnlich horizontalen Strömung und dann von der gewöhnlich horizontalen Strömung zu einer gewöhnlich tangentialen Strömung umgeleitet wird, oder alternativ, indem der Luftstrom graduell von einer gewöhnlich vertikalen Strömung (unter der Annahme, dass die Achse A des Zyklons vertikal ist) zu einer gewöhnlich tangentialen Strömung und dann von der gewöhnlich tangentialen Strömung zu einer gewöhnlich horizontalen Strömung umgeleitet wird. Diese Umleitungen können sich sequentiell (in beiden Reihenfolgen) ereignen, oder vorzugsweise ereignet sich mindestens ein Abschnitt von diesen Umleitungen gleichzeitig, um dem Fluid einen Grad an Richtungsänderung zu verleihen, während es da hindurch in zwei Achsen gleichzeitig strömt. Weiter kann der gekrümmte Abschnitt des Einlaßes eine kontinuierliche Krümmung sein, um kontinuierlich Richtungsänderungen des verunreinigten Luftstromes zu bewirken, während er da hindurch strömt, oder kann er einen darin eingebauten geraden Abschnitt umfassen. Vorzugsweise definiert er ein kontinuierlich gekrümmtes Element.
  • Der dreidimensionale Einlaß 56 kann als eine Enveloppe, die um eine Raum-Zeit gebildet ist, betrachtet werden. Jeder Punkt auf der Raumkurve ist ein Mittelpunkt des Querschnittes der Enveloppe, die um sie gebildet ist. Die Kurve kann durch S(x,y,z) definiert werden. Die Kurve verbindet zwei Punkte im Raum nicht durch eine gerade Linie, sondern mittels einer Kurve oder, vorzugsweise einer spiralförmigen Kurve oder einer anderen verwandten Kurve, worin der Gradient der Raumkurve mindestens zwei Komponenten ungleich null besitzt, welche entlang der Bogenlänge der Kurve variieren.
  • Bezug nehmend auf 30 und 30a ist der Einlaß 56 ein Kanal oder Rohr, welches eine Enveloppe umfasst, die durch einen Radius r ausgehend von einer zentralen Raumkurve 120 geformt wird, welche ein stromaufwärts gelegenes Ende 122 und ein stromabwärts gelegenes Ende 124 umfasst und welche selbst über einem imaginären Zylinder 126 geformt ist. Dieser Zylinder ist in dem Sinn imaginär, dass er für den Zweck, das Rohr mathematisch zu konstruieren, gebraucht wird. Die zentrale Raumkurve 120 beginnt und endet an den Punkten S1 und S2. Der imaginäre (Konstruktions) Zylinder 126 besitzt einen Radius R. Die Radien r und R können selbst als Funktionen von (x,y,z) variiert werden, vorausgesetzt, dass der Kanal einen Radius r besitzt, für den r < R gilt. Das spiralförmige Segment der Raumkurve 120, um welche der Kanal geformt wird, kann deshalb definiert werden durch S(t)= (G) * (cos (t) , sin (t) , t) . (x, y, z) , derart, dass der Gradient der Raumkurve 120 mindestens zwei Komponenten ungleich null besitzt, welche entlang der Bogenlänge der Kurve 120 variieren. Darüber hinaus gilt t1 < t < t2 und S(t1) ist gleich S1 und S (t2) ist gleich S2. Die Raumkurve geht bei S1 sanft in eine gerade Linie über, die mit der Achse C des Konstruktionszylinders übereinstimmt. Die Raumkurve 120 geht bei S2 sanft in eine gerade Linie über, die mit der Ableitung von S(t) an der Stelle S2 hinsichtlich dem Parameter t übereinstimmt.
  • Es wird gewürdigt werden, dass dieser Kanal mit jedem Fluidstrom (flüssig oder gasförmig) genutzt werden kann, wobei er nicht in Verbindung mit einem Zyklonseparator benutzt werden braucht. Insbesondere kann der dreidimensionale Kanal genutzt werden, wann immer es gewünscht wird, die Strömungsrichtung eines Fluids durch mehr als eine Ebene hindurch zu ändern. Dementsprechend kann der dreidimensionale Kanal bei einem Fluidstrom, der einen aus Partikeln bestehenden Stoff trägt, wie zum Beispiel einem verunreinigten Luftstrom zu einem Staubsauger (zyklonal oder anders) genutzt werden, oder bei einem Fluidstrom, welcher kein Material enthält, das separiert werden muß, sondern durch ein System hindurch strömt.
  • Zentral angeordnet im oberen Ende 34 des Behälters 30 befindet sich ein Auslaß 40 für gereinigte Luft, um den Austritt des Luftstromes aus Behälter 30 zu erlauben, wie nachfolgend beschrieben wird. Vom Auslaß 40 für gereinigte Luft kann der Luftstrom weiterströmen, wenn es gewünscht wird, zu einer zweiten Filtrationsstufe, wie zum Beispiel einem zweiten Zyklon oder einem anderen Filtrationshilfsmittel (nicht abgebildet). Anschließend kann er in Luftstromverbindung mit Unterdruckgebläsemotor 24 über Luftaustrittsrohr 41 sein. Saugkopf 22 umfasst eine Austrittsöffnung (nicht abgebildet), um den gereinigten Luftstrom an die Umgebung abzugeben.
  • Bei Betrieb wird der Unterdruckgebläsemotor 24 aktiviert, um einen Luftstrom durch Staubsauger 20 zu induzieren. Der Luftstrom bewirkt, dass sich ein partielles Vakuum am Ende 52 bildet. Luft und mitgeführte Verunreinigungen werden mit Unterstützung von Bürstenelement 26 in den stromaufwärts gelegenen Abschnitt 48 gezogen. Der verunreinigte Luftstrom strömt vertikal in den stromabwärts gelegenen Abschnitt 50 zu Öffnung 32 im Luftstromeinlaß 56 und wird tangential in Behälter 30 eingeleitet. Der Luftstrom wird dann um Verunreinigungsrotationsoberfläche 36 herum beschleunigt und strömt gewöhnlich weiter nach unten, entlang und herum um Verunreinigungsrotationsoberfläche 36, bis er eine Position gegenüber Boden 38 des Behälter 30 erreicht, an dem Punkt strömt der Luftstrom nach oben durch den zentralen Abschnitt des Zyklonbehälters 30 hindurch. Wand 58 kann eine Ausweitung von Auslaß 40 im Behälter 30 ermöglichen. Wand 58 hilft zu verhindern, dass sich der nach oben zum Auslaß 40 strömende behandelte Luftstrom mit dem verunreinigten Luftstrom vermischt, welcher in Behälter 30 über Einlaß 56 eingeleitet wird.
  • Wie bei einem Vergleich der Aufnahmerohre 16 und 46 von Staubsauger 10 und beziehungsweise Staubsauger 20 gesehen werden kann, resultiert die Reduktion von Krümmungen im Luftstromrohr der vorliegenden Erfindung nutzbringend in einer signifikanten Reduktion des turbulenten Druckverlustes im Aufnahmerohr, wobei sich dadurch merklich die Wirksamkeit des Zyklon-separationsgerätes als Ganzes verbessert.
  • Die Präsenz des stromabwärts gelegenen Abschnittes 50, der sich durch die Mitte des Behälters 30 hindurch erstreckt, beeinträchtigt die zyklonale Aktion des Luftstromes innerhalb Behälter 30 minimal. Dementsprechend beeinflußt die Präsenz des stromabwärts gelegenen Abschnittes 50 nicht signifikant die Wirksamkeit des Zyklons.
  • Die Abnehmbarkeit des Behälters 30 vom Gehäuse 60 des Staubsaugers 20 wird unter Bezugnahme auf die 3a, 22 und 23 noch genauer dargestellt. Das Gehäuse 60 umfasst eine Basis 72, einen oberen Abschnitt 76 und Streben 74, welche sich zwischen Basis 72 und oberem Gehäuseabschnitt 76 erstrecken um einen Hohlraum zu definieren, in welchen der Behälter 30 aufgenommen wird. Es wird gewürdigt werden, dass das Gehäuse 60 jede Konfiguration aufweisen kann, welche einen Bereich vorsieht, in welchen der Behälter 30 aufgenommen werden kann. Beispielsweise wird es gewürdigt werden, dass wenn der Staubsauger 20 ein Kanisterstaubsauger ist, sich der Behälter 30 horizontal erstrecken kann, oder zu jedem geneigten Winkel zu der Horizontalen, wobei das Gehäuse 60 jede Form aufweisen kann, in welche der Behälter 30 aufgenommen werden kann. Der Behälter 30 kann durch jedes gemäß dem Stand der Technik bekannte Hilfsmittel verriegelnd im Gehäuse 60 aufgenommen werden. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Behälter 30 mit einem Deckel versehen, welcher im Handgriff 78 eine Aussparung 80 besitzt. Behälter 30 und Deckel 70 umfassen eine Zyklonkammer, welche abnehmbar in Gehäuse 60 aufgenommen ist. Die untere Oberfläche 102 des oberen Abschnittes 76 von Gehäuse 60 ist mit einem Vorsprung 82 versehen, welcher in der Aussparung 80 einrasten kann. Indem der Handgriff 78 nach unten zu der Position bewegt wird, welche im punktierten Umriss in 22 dargestellt ist, wird der Vorsprung 82 aus der Aussparung 80 entfernt, wodurch ermöglicht wird, den Behälter 30 von der Basis 72 abzunehmen, wie in 23 dargestellt ist. Die Aussparung 80 und der Vorsprung 82 bilden ein einrastendes Verriegelungshilfsmittel. Es wird gewürdigt werden, dass ein anderes gemäß dem Stand der Technik bekanntes einrastendes Verriegelungshilfsmittel oder dergleichen genutzt werden kann, so dass der Behälter 30 lösbar verriegelnd im Gehäuse 60 aufgenommen werden kann.
  • In der Ausführungsform von 3a strömt der gereinigte Luftstrom nach oben über Behälter 30 hinaus. Dementsprechend ist der Deckel 70 mit einer oberen Oberfläche 84 versehen. Die zylindrische Wand 58 erstreckt sich von der oberen Oberfläche 84 aus nach unten. Die Schnittfläche von oberer Oberfläche 84 und Wand 58 beschreiben die Öffnung 40, welche der Auslaß für die gereinigte Luft ist.
  • Wie in 23 gesehen werden kann, ist der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 des Luftzufuhrrohres 46 zusammen mit Behälter 30 vom Gehäuse 60 entfernt. In dieser Ausführungsform umfasst der stromabwärts gelegene Abschnitt 50 ein zentrales Luftzufuhrrohr. Das stromaufwärts gelegene Ende 64 kann vom stromabwärts gelegenen Ende 54 entfernt werden. Ein Abdichtungshilfsmittel, wie zum Beispiel ein O-Ring 104 kann vorgesehen werden, um die Enden 54 und 64 in Luftstromverbindung zusammenzufügen, wenn der Behälter 30 im Gehäuse 60 ersetzt wird, um jede Undichtigkeit oder jede wesentliche Undichtigkeit an der Stelle, an der sich die Enden 54 und 64 treffen, zu verhindern.
  • Der Deckel 70 kann durch jedes gemäß dem Stand der Technik bekannte Hilfsmittel an Behälter 30 lösbar montiert werden. Bezug nehmend auf 25 ist das untere Ende 86 des Deckels 70 mit einer zurückgesetzten Oberfläche 90 versehen, welche zwei daran angebrachte vorstehende Teile umfasst. Das obere Ende 88 des Behälters 30 ist mit Bajonetthalterungen 94 versehen, um die vorstehenden Teile 92 aufzunehmen. Dementsprechend wird, sobald der Behälter 30 vom Gehäuse 60 entfernt ist, der Deckel 70 geringfügig entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht, um die Bajonetthalterung zu lösen, wodurch dann der Deckel 70 vom Behälter 30 abgehoben werden kann, und folglich ermöglicht wird, den Behälter 30 zu entleeren.
  • Wie weiter in 25 beispielhaft dargestellt, wird in der bevorzugten Ausführungsform der Luftstromeinlaß 56 zusammen mit Deckel 70 vom Behälter 30 entfernt. Die Konstruktion des Luftstromeinlaßes 56 ist noch genauer in den 2629 dargestellt. Bezug nehmend auf die bevorzugte Ausführungsform von 26 kann gesehen werden, dass der Luftstromeinlaß 56 ein dreidimensionales gekrümmtes Element umfasst, welches zunächst nach oben und nach außen verläuft, ausgehend vom zentralen Luftzufuhrrohr 50, durch die Wand 58 und in den Innenraum von Behälter 30, welcher als Zyklonkammer wirkt. Dann verläuft der Luftstromeinlaß 56 weiter nach außen und radial, um einen tangentialen Lufteinlaßstrom in Behälter 30 zu fördern.
  • Das stromabwärts gelegene Ende 66 des zentralen Luftzufuhrrohres 50 ist in Luftstromverbindung mit dem Ende 106 des Luftstromeinlaßes 56. Das Ende 106 ist mit einem Hilfsmittel, wie zum Beispiel einem Bund 108, versehen, in welchen das Ende 66 aufgenommen wird, um den Einlaß 56 in Luftstromverbindung mit dem zentralen Luftzufuhrrohr 50 zu verbinden. Es wird gewürdigt werden, dass jedes andere gemäß dem Stand der Technik bekannte Hilfsmittel genutzt werden kann, um das zentrale Luftzufuhrrohr 50 in Luftstrom-verbindung mit Luftstromeinlaß 56 zu verbinden. Bezug nehmend auf 26 und 27 kann gesehen werden, dass der Luftstromeinlaß 56 einen sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt 110 umfasst, an dessen Ende sich der gekrümmte Einlaßabschnitt befindet, welcher bei Öffnung 32 endet. In dieser Ausführungsform umfasst der gekrümmte Einlaßabschnitt eine kontinuierliche dreidimensionale Krümmung, ausgehend vom oberen Ende 112 des sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnittes 110 bis zu dem distalen Ende, welches die Öffnung 32 enthält.
  • In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann, wie in 29 dargestellt, das distale Ende des Einlaßes 56 ein Verlängerungselement 100 umfassen, welches am oberen Abschnitt davon angebracht ist. Es wird gewürdigt werden, dass das Verlängerungselement 100 entweder in der Ausführungsform von 26 oder in der Ausführungsform von 28 vorgesehen werden kann.
  • Die Öffnung 32 und/oder die Verlängerung 100 können/kann sich horizontal erstrecken (das heißt, in einer Ebene quer zu der Längsachse A des Behälters 30). In einer bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich die Öffnung 32 nach unten mit einem Winkel α von circa 1° bis circa 10°, vorzugsweise von circa 5° bis circa 10° von der Horizon-talen aus.
  • Insbesondere, Bezug nehmend auf 28, bezieht sich die Referenzzahl 96 auf eine Ebene, welche sich im rechten Winkel zur Längsachse A des Behälters 30 befindet. Die Referenzzahl 98 definiert die Achse der Öffnung 32 (das heißt, den Endabschnitt des gekrümmten Einlaßes 56, welcher sich entlang der Achse 98 erstreckt).
  • Die Konfiguration des Luftaufnahmerohres ermöglicht gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft eine wesentliche Reduktion beim Druckverlust, welcher im Luftaufnahmerohr auftritt, ohne die Gesamtleistungs-fähigkeit des Zyklonseparationsgerätes zu beeinträchtigen. Dementsprechend ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass am Luftaufnahmeende 52 bei einer gegebenen Saugmotorgröße ein größerer Unterdruck erzeugt wird. Umgekehrt kann in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung die Saugmotorgröße reduziert werden, ohne Saugkraft bei Geräten zu verlieren, welche Luftaufnahmerohre gemäß dem früheren Stand der Technik umfassen, und dadurch kann ein vergleichbarer Staubsauger zu einem geringeren Preis angeboten werden.
  • In der Ausführungsform von 3a wird gewürdigt werden, dass der verunreinigte Luftstrom ausgehend vom zweiten Ende 54 nach oben durch die Filtrationsstufen strömt und oben aus dem Staubsauger austritt. Insbesondere strömt der Luftstrom nach oben zu Luftstromeinlaß 56 der zyklonalen Einheit 28. Dann strömt der Luftstrom ausgehend vom Luftstromauslaß 40 nach oben zum Motor und, wenn es gewünscht wird, weiter nach oben zu einer weiteren Filtrationsstufe (beispielsweise einem HEPATM-Filter), welche in Kammer 114 positioniert werden kann, und welche wiederum im Gehäuse 60 über Motor 24 angebracht ist. Ohne Rücksicht auf die Reihenfolge der Filtrationsstufen, oder ihrer Anzahl, strömt der Luftstrom vorzugsweise weiter gewöhnlich nach oben, von einer Stufe zu der nächsten Stufe, ohne dass 90°-Winkelstücke erforderlich sind, um den Luftstrom zu leiten.
  • Während die obige Beschreibung die bevorzugte Ausführungsform darstellt, wird es gewürdigt werden, dass die vorliegende Erfindung leicht zu modifizieren und zu ändern ist, ohne sich vom Umfang der begleitenden Ansprüche zu entfernen.
  • Es wird gewürdigt werden, dass dann, wenn sich das Rohr 41 zu einer Position neben Motor 24 erstreckt, es vorzugsweise aus zwei Abschnitten von ähnlicher Beschaffenheit konstruiert ist, um Rohr 46 zu versorgen, derart, dass der stromaufwärts gelegene Abschnitt von Rohr 41 zusammen mit Behälter 30 vom Staubsauger abgenommen werden kann und sich in Luftstromverbindung mit dem stromabwärts gelegenen Abschnitt von Rohr 41 (siehe beispielsweise 6) befindet, wenn der Behälter in den Staubsauger wieder eingesetzt ist, derart, dass die stromaufwärts und stromabwärts gelegenen Abschnitte von Rohr 41 eine Luftstromverbindung für den gereinigten Luftstrom vorsehen, um am Motor vorbei zu strömen und ihn zu kühlen.
  • Es wird von Fachleuten gewürdigt werden, dass bei der Erfindung verschiedene Ergänzungen und Modifikationen gemacht werden können, wobei sich alle von diesen innerhalb des Umfangs der nachfolgenden Ansprüche befinden. Beispielsweise kann der Zyklonseparator einen Trichter oder dergleichen umfassen, welcher an einem Ende davon angebracht ist, um den separierten aus Partikeln bestehenden Stoff zu einer Sammelkammer zu leiten, welche sich außerhalb des Zyklonseparators oder für andere Zwecke stromabwärts gelegen vom Zyklonseparator befindet.

Claims (17)

  1. Staubsauger (20) mit einer Quelle von zu behandelnder verunreinigter Luft, wobei der Staubsauger das Folgende umfasst: einen Zyklonbehälter (30) mit einem Boden (38), einer Wand mit einer Innenoberfläche (36) und einer Außenoberfläche (37), und einer sich in Längsrichtung erstreckenden Achse; und einen Fluideinlaß (56) in den mindestens einen Zyklonbehälter (30); gekennzeichnet durch ein Fluidrohr (50), das integral als ein Teil des Zyklonbehälters (30) geformt ist und einen Teil des Luftstromweges des Staubsaugers bildet, und dadurch, daß der Zyklonbehälter (30) von dem Staubsauger entfernt werden kann.
  2. Staubsauger gemäß Anspruch 1, bei welchem der Zyklonbehälter (30) eine Zyklonkammer mit einem Ende (34) definiert, welches distal zu dem Boden (38) des Zyklonbehälters positioniert ist, wobei sich das Fluidrohr (50) in Längsrichtung von einer Position neben dem Boden (38) des Zyklonbehälters bis an eine Position neben dem distalen Ende (34) der Zyklonkammer erstreckt.
  3. Staubsauger gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welchem sich das Fluidrohr (50) in Längsrichtung durch den Zyklonbehälter (30) hindurch erstreckt.
  4. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem der Zyklonbehälter (30) einen zentralen Abschnitt umfasst und das Fluidrohr (50) sich durch den zentralen Abschnitt hindurch erstreckt.
  5. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem sich das Fluidrohr (50) koaxial zu der Achse des Zyklonbehälters (30) erstreckt.
  6. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, bei welchem das Fluidrohr (50) einen Austrittsabschnitt (56) umfasst, welcher sich innerhalb des Zyklonbehälters (30) von dem zentralen Abschnitt nach außen in Richtung der Innenoberfläche (36) erstreckt.
  7. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welchem das Fluidrohr (50) an der Außenoberfläche der Wand positioniert ist.
  8. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem das Fluidrohr (50) einen Austrittsabschnitt (56) umfasst, welcher gekrümmt ist, um die tangentiale Leitung des Fluids durch den Fluideinlaß in den Zyklonbehälter zumindest zu unterstützen.
  9. Staubsauger gemäß Anspruch 7, bei welchem der Austrittsabschnitt (56) einen gekrümmten Abschnitt umfasst. 10. Staubsauger nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei welchem der Austrittsabschnitt (56) sich im wesentlichen horizontal erstreckt.
  10. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8 bis 10, bei welchem das Fluidrohr (50) einen sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt und einen Austrittsabschnitt (56) umfasst, welcher sich innerhalb des Zyklonbehälters von dem sich in Längsrichtung erstreckenden Abschnitt nach außen in Richtung der Innenoberfläche (36) erstreckt, wobei der sich in Längsrichtung erstreckende Abschnitt (50) einen gekrümmten Abschnitt umfasst, welcher mit dem Austrittsabschnitt zusammenläuft, und wobei der Fluideinlaß (56) neben der Innenoberfläche positioniert ist.
  11. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8 bis 11, bei welchem der Zyklonbehälter (30) einen Auslaß (40) mit einem Abschnitt umfasst, welcher zusammen mit dem Zyklonbehälter (30) entfernt werden kann, wobei ein Abschnitt des Auslaßes und ein Abschnitt des Fluidrohres ineinander verschachtelt sind.
  12. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welchem der Staubsauger weiter einen stromaufwärts gelegenen Fluidrohrabschnitt (50) umfasst, welcher außerhalb des Zyklonbehälters positioniert ist, wobei das Fluidrohr stromabwärts von dem stromaufwärts gelegenen Fluidrohrabschnitt (46) positioniert ist, und wobei das Fluidrohr in Luftstromverbindung mit dem stromaufwärts gelegenen Abschnitt steht, wenn der Zyklonbehälter (30) an dem Staubsauger befestigt ist.
  13. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 und 8 bis 13, bei welchem das Fluidrohr (46) einen Auslaßabschnitt (56) umfasst, wobei der Auslaßabschnitt und der Fluideinlaß konfiguriert sind, um da hindurchströmende Luft in eine erste Richtung zur Wand hin umzuleiten und in eine zweite Richtung, um das Fluid tangential in den Zyklonbehälter (30) einzuleiten.
  14. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, bei welchem sich das Fluidrohr (50) von dem Boden (38) entlang der Länge des Zyklonbehälters bis an den Fluideinlaß (56) erstreckt und mit der Quelle der zu behandelnden verunreinigten Luft und mit dem Fluideinlaß verbunden ist.
  15. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 7, bei welchem das Fluidrohr (50) außerhalb des Zyklonbehälters positioniert ist.
  16. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, bei welchem sich das Fluidrohr (50) linear erstreckt.
  17. Staubsauger gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, 7, 12, 16 und 17, bei welchem sich das Fluidrohr (41) durch den Zyklonbehälter (30) bis an eine Öffnung (40) in dem Boden (38) des Zyklonbehälters (30) erstreckt und einen Luftauslaß für den Zyklonbehälter so umfasst, daß das Fluidrohr in Luftstromverbindung mit dem Zyklonbehälter und mit einem Fluidauslaß des Staubsaugers steht.
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