Staubsaugvorrichtung mit rotierender Bürste Die Erfindung bezieht sich auf eine Staub saugvorrichtung. DerartigeVorrichtungen sind schon in grosser Zahl bekannt. Durch die Er findung wird nun eine Verbesserung der be kannten ähnlichen Vorrichtungen vorgenom men, die ein leichteres und rationelleres Ar beiten ermöglicht, wodurch nicht nur die Ar beitskraft des Menschen geschont wird, son dern auch ein geringerer Kraftbedarf der Maschine selbst bei gleicher Leistung ausrei chend ist.
Es ist bekannt, mit .Staubsaugern Bürsten zu verbinden, derart, dass der von den Bürsten gelockerte Staub sofort vom Staubsauger abge saugt wird. Man hat auch bewegliche Bürsten durch einen besonderen Motor angetrieben und den Luftstrom des Staubsaugers durch einen zweitenMotor erzeugt. Den dazu erforderlichen Aufwand von zwei Motoren hat man dadurch zu vermeiden versucht, dass man den Luft strom mit einem Motor erzeugte und die Bür sten durch den Luftstrom in Bewegung setzte.
Der durch den Luftstrom erzeugte Kraft- sehluss ist jedoch so gering, dass. die Bürsten bereits bei kleiner Belastung in ihrer Drehung blockiert werden. Das ebenfalls bekannte Auf setzen der den Luftstrom erzeugenden Schau feln und einer flachen rotierenden Bürste direkt auf die Welle des Motors hat sich nicht bewährt, weil die Winkelgeschwindigkeit der Bürste dabei zu gross wird. Auch die Tren nung des Motors von der zylindrischen rotie- renden Bürste durch eine biegsame Welle, wobei der Motor in einem von der Bürste getrennten Gehäuse untergebracht war, führte zu keinem für die Praxis brauchbaren Gerät.
Gegenüber allen diesen bekannten Ausfüh rungen besteht die Erfindung darin, dass die Bürste mit dem Motor, der Gebläseturbine lind einem zwischen Motor und Bürste ge schalteten Übersetzungsgetriebe in einem zu sammenhängenden Gehäuse vereinigt ist, wo bei das Getriebe so beschaffen ist, dass die Drehzahl der Gebläseturbine grösser ist als jene der Bürste.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung zeigt verschiedene erhebliche Vorteile gegenüber den bekannten Ausführungen. Die Vorzüge gegenüber solchen Ausführungen, die mit einem Motor arbeiten, der in einem von der Bürste getrennten Gehäuse untergebracht ist, liegen auf der Band : In technischer Hinsicht erfordert die Trennung von Motoren- und Bürstengehäuse einen zusätzlichen Aufwand an Mitteln, und für den praktischen Gebrauch ist es unbequem und hinderlich, immer den gesonderten Motorenteil mitschleppen zu müs sen.
Gegenüber den bekannten, auf der gleichen Achse mit dem Motor angebrachten rotieren den Flachbürsten mit ebenfalls auf der glei- chen Welle sitzenden Luftschaufeln liegt ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Vorrichtung darin, dass es durch die Zwi- schenschaltimg des Übersetzungsgetriebes mög lich wird, die Saugstärke des Propellers der Stärke des Motors und insbesondere der Ar beitsgeschwindigkeit der rotierenden Bürste anzupassen.
Wenn bei der bekannten Flach bürste der Propeller die gleiche Winkelge schwindigkeit hat wie die Bürste, ist die von ihr gelockerte Schmutz- bzw. !Staubmenge oft grösser, als dass sie von dem durch den Pro peller erzeugten Luftstrom laufend entfernt werden könnte. Erst durch die Zwischenschal tung eines Übersetzungsgetriebes ist es mög lich, die Arbeitsleistung der Bürste der Saug leistung des Propellers anzupassen und in ein günstigstes Verhältnis zur Leistung des Mo tors zu bringen.
Auch sollte zwecks günstigster Kraftver teilung das Drehmoment der Bürste grösser sein als das des Ventilators, weil die Bürste sich gegen die festen Widerstände der zu be arbeitenden Gegenstände drehen russ, wäh rend der Ventilator nur den Widerstand der leicht beweglichen Luft zu überwinden hat. Um für die Bürste das erwünschte grössere Drehmoment zu erreichen, gibt man ihr durch ein Getriebe eine geringere Winkelgeschwin digkeit.
Dies bringt ausserdem den Vorteil, dass die Zentrifugalkraft, die den Luft- und Staubteilchen - in der Nähe der rotierenden Bürste erteilt wird, nicht zu gross wird, so dass der saugende Luftstrom den :Staub auch gegen dessen Zentrifugalbeschleunigimg noch abzusaugen vermag.
In der Zeichnung sind einige Ausführungs beispiele der erfindungsgemässen Staubsaug- vorrichtung schematisch dargestellt.
Fig.1 zeigt im Querschnitt das erste Bei spiel, bei dem der Motor innerhalb der Bür stenwalze liegt.
Fig.2 zeigt das zweite Beispiel, bei dem der Motor ausserhalb der Bürstenwalze, jedoch mit Drehachse parallel zu ihr liegt, in Drauf sicht, und Fig. 3 im Querschnitt durch die Bürsten walze nach Linie A-13 der Fig.2.
Fig.4 zeigt ein drittes Beispiel, bei dem der Motor ausserhalb der Bürstenwalze liegt, während die Drehachsen von Motor und Bür- stenwalze senkrecht zueinander stehen, im Querschnitt parallel zur Motorenaehse.
Gemäss Fig. 1 ist mit einem Handgriff bzw. Handgriffansatz 1 fest verbiuiden der Stator 2 eines kleinen Elektromotors. Der Rotor 3 läuft in bekannter Weise auf Kugel lagern 4. Ausserhalb des Wicklungsraumes des Rotors 3 befindet sich ein Luftraum 5, der nach aussen und seitlich von einem zylindri schen Gehäuse 6 abgeschlossen wird, auf des sen Aussenseite sich die Bürste 7 befindet. Das Ganze ist von einem Mantel 8 !umschlos sen, .der mit dem Stator 2, und dem Hand griff 1 fest verhunden ist und Nebenströmun gen des erwünschten Luftstromes verhindern soll.
Nur an der .Stelle 9 hat der Mantel einen Spalt, der gerade gross genug ist, um die Bürste 7 zum Beispiel mit ihren Borsten so weit hindurchtreten zu lassen, dass sie wäh rend der Rotation die zu bearbeitende Fläche angreifen kann. Eine oder beide Stirnwände des Mantels 8 kann abnehmbar sein, so dass man die Bürste 7 auswechseln kann.
Mit dem Rotor 3 kann ein Propeller 10 fest verbunden sein, der in der bei IStaubsaü- gern üblichen Art einen Luftstrom in Rich tung des Pfeils 11 erzeugt, der durch die ,Öffnungen 12 in den Staubfängerraum 13 ge leitet wird.
Das zylindrische Gehäuse 6, auf dem sich die Bürste 7 befindet, ist mit dem Rotor 3 durch ein oder mehrere Zahnräder, Friktions- räder oder dergleichen 14 kraftschlüssig ver bunden, die in dem Mantel 8 drehbar gelagert sind. Es können auch mehrere Zahn- bzw. Friktionsräder oder dergleichen hintereinan der geschaltet sein, die es ermöglichen, die Winkelgeschwindigkeit des Bürstengehäuses 6 grösser zu halten als diejenige des Rotors 3.
Analog kann man den Propeller 10 vom Rotor trennen und ihm eine von der des Ro tors unterschiedliche Winkelgeschwindigkeit geben, falls dies zweckmässig ist.
Die Bürste 7 kann zusammenhängend, sie kann aber auch durchbrochen sein, zum Bei spiel durch runde, ovale oder längliche Öff nungen, so dass eine direkte Verbindung durch die Bürste hindurch nach dem Luftraum 5 hin vorhanden ist, durch die der von der Bürste gelockerte Staub direkt abgesaugt wird.
An dem Handgriff bzw. Handgriffansatz 1 ist ein Staubbeutel bzw. ein 'Gehäuse 15 be= festigt, das zu einem Staubbeutel führt. Auch kann mau den Handgriff bzw. das Gehäuse 15 selbst als Hülle für einen Staubbeutel 16 benutzen, wenn die Endfläche 17 nur für Luft, nicht aber für Staub durchlässig ist. Die Stromzuleitungen<B>18</B> kann man, wie in Fig. 1, durch die Mitte des Handgriffes oder auch seitlich an einer geeigneten :Stelle her ausführen und in bekannter Weise mit einem Schalter versehen.
Die Wirkungsweise des Gerätes ist wie folgt: Wird der Motor eingeschaltet, so dreht sieh der Rotor 3 und mit ihm der Propeller 10 sowie die Büiste 7. Die Bürste dreht sich jedoch nicht mit der gleichen Geschwindigkeit wie der Rotor, sondern ihre Winkelgeschwin digkeit ist entsprechend der Übersetzung der Räder 14 so geändert, dass sie die günstigste Arbeitsgeschwindigkeit aufweist. Mit dem vom Propeller 10 erzeugten Luftstrom wird der Staub durch die Öffnungen 1'2 aus der Bürste heraus in den Staubbeutel befördert.
Es kann zweckmässig sein, die Öffnung 9 mit einer zum Beispiel mittels Schrauben ein stellbaren Führungskante 19 zu versehen, die dafür sorgt, dass die Bürste nicht über ein gewisses Mass hinaus auf den abzusaugenden Untergrund aufgedrückt werden kann. Damit kann man vermeiden, dass einerseits bei zu grossem Druck die Drehung des Rotors blok- kiert wird, dass anderseits bei steigender Ab nutzung der Bürste die Arbeitsleistung ver mindert wird.
In Fig. 1 hat der Elektromotor die gleiche Drehachse wie die Bürste. Man kann für die Bürste jedoch auch eine andere Achse vor sehen als für den Elektromotor. So kann man die beiden Achsen zwar parallel zueinander, jedoch nebeneinanderstellen, wie es in Fig. 2 für ein anderes Beispiel dargestellt ist.
Die Bürste mit der Drehachse 20 befindet sich, gemäss Fig. 2, in dem Raum 21, der von dem Gehäuse 22 umschlossen ist. In dem da- neben befindlichen Raum<B>23</B> befindet sich der Motor mit der Drehachse 2'4. Die Achsen 20 und '24- sind durch ein Getriebe miteinander kraftschlüssig verbunden, das in dem Raum 25 untergebracht ist. In dem Raum 26, gege benenfalls auf der gleichen Drehachse 24 mit dem Motor, liegt der Ventilator mit der Aus trittsöffnung 2:7, die in einen .Staubbeutel oder dergleichen führt.
Die Richtung der Austritts öffnung kann auch radial oder tangential zur Ventilatorachse liegen.
Wenn man nicht, wie vorher erwähnt, in der Bürste Durchbruchsöffnungen anbringen will, ist es zweckmässig, zur Gewinnung von Luftzuführungskanälen das die Bürste um hüllende Gehäuse innen zu in der 'Strömungs richtung der Luft verlaufenden Kanälen zu erweitern, wie dies in F''ig. 3 angedeutet ist und die Luftkanäle im weiteren Verlauf der Strömungsrichtung der Luft zu einem ein- zigen Luftkanal Dabei kann der Querschnitt des Luftkanals,
in den die Bürste von der Arbeitsöffnung '2a9 her zunächst eintritt, gegenüber den andern Luft kanälen vergrössert sein, um den Strömiüigs- widerstand dieses Luftkanals, der den Haupt teil des Staubes abzusaugen hat, soweit wie möglich zu vermindern und dadurch den Staub mit möglichst geringem 'Strömungs-@ widerstand durch den Raum 2,6 in. den Staub beutel zu saugen.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 4 gezeigt. Hier sitzt auf der Achse 3'0' des Motors 31 die 'Turbine 32, in dem gemeinsamen Ge häuse<B>313.</B> mit dem Ausgang 34 zum @Staub- beutel. 'Senkrecht zur Achse 3<B>0</B> liegt die Dreh achse 3'5 der Bürste 36, die über ein Ge- triebe, zum Beispiel ein Kegelradgetriebe 37,
oder ein Stirn.- und Schneckenradgetriebe mit dem Motor 31 kraftschlüssig verbunden ist. Die wirksame Saugkraft erstreckt sieh dabei über die ganze Walzenbreite. Je nach den Er fordernissen der Praxis kann der Motor neben oder, wie in F'ig.4 dargestellt, ganz oder teilweise innerhalb der Turbine liegen. Den Teil 38 der Türbine@kann man dabei gleich zeitig zur Kühlung des Motors heranziehen. Wenn man die Achse<B>315,</B> als Steckachse aus- bildet und gefederte Führungswalzen 39 als Abstandshalter anbringt, wird die praktische Verwendungsmöglichkeit vervielfacht und die Arbeit erleichtert.
Zur weiteren Erleichterung der Handhabung kann man noch dem Deckel q'0 die Form einer innern Handfläche geben und ihn mit einer Schlaufe versehen, die über die Hand gestreift wird.
An Stelle eines Elektromotors kann man, zum Beispiel bei fehlendem elektrischem Strom, auch andere Motoren, zum Beispiel Pressluftmotoren oder Federmotoren, anwen den.
Die beschriebene Vorrichtung ist für die verschiedensten Zwecke benutzbar, insbeson dere wenn man ein leichtes, kleines und hand liches Gerät braucht, zum Beispiel als Staub saugerbürste zum Reinigen von Kleidern, Mö beln, 'Teppichen, Fussböden, aber auch zweckmässig in kleinerer Ausführung - als Haarbürste zum gleichzeitigen Entfernen von Schuppen und Staub aus den Haaren oder auch zu Massagezwecken. Als Schuhbürste kann man sie ebenso benutzen wie als Schmutz abstreifer für 'Schuhe, als Polierbürste auch für Möbel und Fussböden,
in grösserer Ausfüh rungsform zum Reinigen von Strassenbahn schienen und in ganz grosser Ausführungs form als Strassenkehrmaschine. Wegen ihrer Handliehkeit-kann man die Saugbürste benut zen zum Entfernen von Farbanstrichen aller Art, zur Entrostung, zum Aufrauhen von Mauerwerk, zum Glätten rauher Wände usw., je nachdem, welche Bürsten eingelegt werden. Bei Wechsel der Arbeit kann man auch die Bürsten leicht auswechseln.
Im Bedarfsfall können an 'Stelle einer ein zigen Bürste auch mehrere neben- oder hin tereinander angeordnet sein, auch kann man in bekannter Weise die Anbringung eines Stiels vorsehen, um zum Beispiel Arbeiten an Fussböden oder Wänden bequemer ausführen zu können. Die Benutzung des austretenden, gege- benenfalls erwärmten Luftstromes, zum Bei spiel als Blasebalg, Föhn oder dergleichen, ist bekannt. Ein besonders wielitiges Anwendiuigsge- biet der Saugvorrichtung ist die Pflege und Behandlung von 'Tieren.
Der Antrieb der bekannten elektrischen 'Pierbürsten mit Absaugvorrichtung geschieht entweder direkt vom Lichtnetz über eine me tallische bewegliche Welle, wobei der Elektro motor von der Bürste selbst ziemlich weit ge trennt sein kann, oder durch direkte Kopp lung dos Elektromotors mit der Bürste.
Es hat sich nun gezeigt, dass Tiere, insbe sondere Pferde, bei der Behandlung mit sol chen Bürsten Lähmungserscheinungen zeigen, und es stellte sich heraus, dass dies auf kleine Isolationsmängel im Motor, zum Beispiel bei Feuchtigkeit, wie sie besonders in Ställen vor kommt, zurückzuführen ist, die einen elektri schen Stromsehluss durch den Körper der Tiere verursachen. Die Versuche ergaben fer ner, dass derartige Schädigungen nur bei Spannungen eintreten, deren Grössenordnung etwa oberhalb 50 Volt liegt, dass dagegen Be triebsspannungen für die Motoren unterhalb der Grössenordnung von 50 Volt keine Nach teile bringen.
Insbesondere erweisen sich soge nannte Schwachstromspannungen von etwa 2'5 Volt und darunter für den Betrieb der Elektromotore als völlig ungefährlich.
Für die Benutzung der Bürste als Tier bürste wird deshalb zwischen das Stromnetz und die 'Teile, die mit dem Körper des Tieres oder des Tierpflegers in Berührung kommen können; noch eine besondere, gewöhnlich bei solchen Rollbürsten nicht vorhandene Isolie rung gelegt, die ein Übergreifen der Netz spannung auf den Tierkörper unter allen Um ständen verhindert.
Das kann auf verschie dene Arten geschehen, und zwar: . entweder durch einen zwischen die Netz spannung und den Motor geschalteten Transformator, der die Netzspannung auf Schwachstromspannung heruntertransfor- miert und deren Sekundär- von der Pri märwicklung isoliert ist, oder durch Herstellung des Bürstengehäuses und aller an ihm befindlichen Teile, mit denen das Tier oder der Tierpfleger in Be- rührurig kommen könnte, aus Isoliermate rial.
Falls es erforderlich oder zweckmässig er scheint, kann man zwei der vorgenannten Massnahmen gleichzeitig treffen, um die Si eherheit noch weiter zu erhöhen.
Bei dem ersten Fall der Herimtertrans- formierung der Netzspannung darf man kei nen Autotransformator verwenden, bei dem die Primär- und die Sekundärwickhu2g ein polig verbunden sind. Derartige Verbindun gen könnten zu Erdschlüssen führen, die über den Tierkörper verlaufen und dadurch die Schädigung herbeiführen, die gerade vermie den werden soll. Für diesen ersten Fall muss vielmehr die Sekundärwicklung von der Pri märwicklung so sauber und sicher isoliert sein, dass eine galvanische Verbindung zwi schen ihnen nicht vorkommen kann.
Die Spän- nung der Sekundärseite. wird dabei nicht hö her gewählt als in der Grössenordnung von etwa 50 Volt, vorzugsweise etwa 2',V' bis 30 Volt oder darunter. Entsprechend der gewählten Spannung wird der Elektromotor dimensio niert.
Diese Spannungsbereiche haben sich aus dem Grunde als besonders günstig erwiesen, weil sie einerseits niedrig genug sind, um bei unvorhergesehenen Kurzschlüssen oder Iso- liermängeln im Motor oder in der Bürste eine genügende Garantie für die Unschädlichkeit der Stromwirkungen zu geben, anderseits aber noch hoch genug, um eine genügend kleine Konstruktion des Elektromotors bei ausrei chender Leistung zu ermöglichen. Dies ist be sonders wichtig für solche 'Tierbürsten, bei denen der Elektromotor räumlich mit der Bürste eng vereinigt ist und deshalb beim Gebrauch das Gewicht und die Handlichkeit der Bürste beeinflusst.
Auf jeden Fall muss die Isolierung so vor genommen werden, dass zwischen dem Elek tromotor und der Tierbürste selbst sowie ihrer Umhüllung keinerlei metallische Verbindung besteht.
Als zusätzliche Sicherung kann man je- doeli das Bürstengehäuse und alle an ihm be findlichen Teile, mit denen das Tier oder der 'Tierpfleger in Berührung kommen könnte, aus Isoliermaterial herstellen. oder, falls diese Teile aus Metall bestehen, sie mit einer Kunst stoffmasse ausreichender Dicke überspritzen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann man sogar den Motor direkt aus dem Starkstrom netz betreiben.
Dazu muss zunächst einmal der Motor voll ständig in Isoliermaterial gekapselt sein, auch sollte die Wicklung des Rotors und gegebenen falls auch des .Stators auf einer Basis aus Isoliermaterial liegen. Die Handstücke für die Schalter'und die Verkleidungen ihrer Durch trittsstellen durch das Gehäuse sollten aus Iso liermaterial bestehen und ebenso alle Be schläge, die nach aussen treten und nicht aus schliesslich in Isoliermaterialien stecken, wie auch das Anschlussstück für den Staubbeutel und alle andern, nach aussen tretenden oder aussen befindlichen Armierungen,
wenigstens soweit sie nicht in Isoliermaterial gelagert sind. Weiterhin sollte die Bürstenwelle aus Isoliermaterial bestehen, ebenso wie die Bor sten der Bürste, die zum Beispiel aus Perlon; Kunstharz oder dergleichen hergestellt sein können.
Dabei kann man .Striegel und Kardätsche in einer einzigen, Rollbürste vereinigen, indem man zum Beispiel eine Halbzylinderfläche einer Rollbürste mit feineren Borsten 41 be setzt, während die andere mit gröberen Bor sten oder mit flächenartigen federnden Ge bilden 40 versehen wird (Fug. 4).
Zur weiteren .Sicherung kann man auch das Getriebe oder 'Teile davon aus Isolierstof fen herstellen, derart, dass der Motor von der Saugbürste galvanisch getrennt ist. Falls solche Zahnräder sich schneller als metallische Zahnräder abnutzen, kann man sie so anord nen, dass sie zum Beispiel nach Öffnen einer Klappe am Gehäuse, leicht zugänglich und leicht abnehmbar sind, so dass sie ohne Schwie rigkeit ausgewechselt werden können, wenn sie verbraucht sind.
Ein derartiges, zunächst als Tierbürste ge eignetes Gerät kann man, falls es auswechsel bare Bürsten besitzt, mit den entsprechenden Bürsten auch als Kleiderbürste, 1Schuhbürste, Möbelbürste, Haarbürste, - Massagebürste, Wand-, Decken- und Fussbodenabziehbürste und sogar als Staubsauger und Föhn mit den bekannten Warmlufterzeugern verwenden, die auch für en Gebrauch als Tierbürste benutzt werden können.
Bei allen diesen Bürsten ist zwischen den Motor und die Rollbürste ein Getriebe ge schaltet, das die Winkelgeschwindigkeit der Rollbürste im Verhältnis zu der des Absaug- ventilators herabsetzt, um die Sauggeschwin digkeit der Bürste anzupassen.
Das Gehäuse des Motors und/oder der Rüll- bürste kann man mit schalldämpfenden Ma terialien innen auskleiden. Auch kann man das Getriebe einrastbar ausgestalten, so dass der Saugpropeller und die Bürstenwalze jedes für sich allein betrieben werden können.