EP0755214B1 - Strömungskanalabschnitt, insbesondere für einen staubsauger - Google Patents

Strömungskanalabschnitt, insbesondere für einen staubsauger Download PDF

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EP0755214B1
EP0755214B1 EP95915163A EP95915163A EP0755214B1 EP 0755214 B1 EP0755214 B1 EP 0755214B1 EP 95915163 A EP95915163 A EP 95915163A EP 95915163 A EP95915163 A EP 95915163A EP 0755214 B1 EP0755214 B1 EP 0755214B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
channel section
flow channel
section
joint
flow
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95915163A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0755214A1 (de
Inventor
Hans Peter Arnold
Thomas Braun
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vorwerk and Co Interholding GmbH
Original Assignee
Vorwerk and Co Interholding GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Vorwerk and Co Interholding GmbH filed Critical Vorwerk and Co Interholding GmbH
Priority to SI9530136T priority Critical patent/SI0755214T1/xx
Publication of EP0755214A1 publication Critical patent/EP0755214A1/de
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Publication of EP0755214B1 publication Critical patent/EP0755214B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L9/00—Details or accessories of suction cleaners, e.g. mechanical means for controlling the suction or for effecting pulsating action; Storing devices specially adapted to suction cleaners or parts thereof; Carrying-vehicles specially adapted for suction cleaners
    • A47L9/02—Nozzles
    • A47L9/04—Nozzles with driven brushes or agitators

Definitions

  • the invention relates to a flow channel section, especially for a vacuum cleaner, with an input channel section with a redirection into a diagonal Intermediate channel section merges, which with a further redirection into an output channel section merges with a cross section of the input channel section and the output channel section is elliptical , and being in the intermediate channel section at circular Cross section of the channel formed a hinge is.
  • Such an embodiment is from DE-A-27 21 530 known.
  • a brush attachment for described a vacuum cleaner in which on the rear wall a flow channel section is connected to the roller chamber is.
  • the input channel is the same obtuse angles like the exit channel bent, the input channel and the output channel at least an elliptical one in each bent part Have cross-section.
  • the ends of the angled Areas of the input and output channels form a swivel whose axis is parallel to Axis of the brush roller is arranged and around which the Output channel of the flow channel section is pivotable is stored.
  • the elliptical cross-sectional shape of Input and output channel in the area of the angled Ends corresponds to that when cutting one circular tube at a cutting angle between the axis of the bent part and corresponding to the pivot axis of the connecting piece
  • the resulting elliptical cross-sectional shape is it necessary, with the largest possible angle in the area the bent sections of the input and output channel to work.
  • the main disadvantage of this is that the size of the flow channel section grows with increasing angle. It is also a cheap one Flow only in the flat, not swung in Position given. As soon as the output channel around that Swivel pivoted from this flat position there are fluidic disadvantages, because relatively sharp deflection points are formed, which can lead to turbulence.
  • the object of the present invention is a generic Flow channel section, in particular for a vacuum cleaner, so that a streamlined Condition in the largest possible swivel range is maintained around the swivel and / or that the air flow is directed so that sharp deflection points be avoided with a relatively small size of the Flow channel section.
  • the angled parts of input and output channels, on a surface diagonal Line is determined by the diagonal alignment of the intermediate section according to the invention, improved use of space, where the space diagonal of the intermediate section is longer than the area diagonal of this section in the prior art described, with larger radii in the area of the transition from input to output channel in the intermediate section.
  • the Center line of the flow channel section runs in curved shape, in two planes in the form of one Helix.
  • the air duct penetrates the swivel in the form of a helix, causing the airflow when leaving the intermediate section into a significant self-rotation is offset.
  • the so generated Swirl acts in the direction of that arranged in the vacuum cleaner Blower wheel, which then swirl in the form of a Stator principle enters the impeller or else counteracts, depending on the embodiment, what a improved suction power of the vacuum cleaner Has. Due to this air swirl become heavier Dirt particles in the pipe connection to the outside to the wall hurled out so that an automatic cleaning the pipe is made with this coarse dirt, by rubbing off the fine dirt.
  • the connecting piece for the vacuum cleaner can Shortened helical flow channel section be and tangential in the working position of the vacuum cleaner pass over which working position at a rotation angle of about 45 ° is reached. Due to the described configuration of the flow channel section changes when the output channel is swiveled around the swivel just the slope of the Screw conveyor, with which sharp-edged geometries in the area of the flow channel section can be avoided.
  • the airflow entering through the input duct becomes always, regardless of the swivel position in the area of the flow channel section, is deflected softly and thereby set in a clear self-rotation.
  • the flow channel section is like this trained that the spatial diagonal alignment of the intermediate section at least with the opposite orientation of input and output channel.
  • This Alignment corresponds to the working position of the vacuum cleaner, in which the most aerodynamic position is achieved.
  • the one passing through the entry channel Airflow is both areal and in height at an angle of 45 ° to the intermediate section redirected.
  • the air flow swings again in the same way in the output channel to afterwards in the pipe connection of the vacuum cleaner towards to kick the fan wheel.
  • the design is optimized in that the space-diagonal line is a joint plane interspersed as a space diagonal or in that the flow channel axis focuses on the swivel the circular articular surface penetrates as a room diagonal.
  • the axis aligned as a diagonal line the intermediate section is thus always in one Angle to the main axes of the joint circle of the swivel joint.
  • the area diagonal Axis of the intermediate section in the above State of the art only in the horizontal plane at an angle to the axis of rotation. In the vertical plane however, is between the axis of the intermediate section and that of the swivel included no angle. Due to the alignment of the intermediate section along a space diagonal line, which is the joint plane interspersed as a room diagonal, is used both in the an angle horizontally as well as in the vertical plane between the axis of the intermediate section and the of the swivel included.
  • the input channel viewed from a distance from the intermediate section Area, towards the intermediate section first in front of the joint area opposite the Joint area passes through recessed area, then in the alignment to go according to the room diagonals.
  • This corresponds to immersing the air flow in the kink area of the input channel, whereby optimized the geometry of the flow channel section and what is the helical deflection of the air flow is already initiated.
  • the sucked in Airflow first penetrates the elliptical Cross-section of the input channel, then runs through the recessed area, after which soft in the area of the intermediate section to be diverted.
  • the geometry can still be improved can be achieved in that the intermediate section, starting from the joint area in the direction of the exit channel, first one in front of the output channel passes through this elevated area and then into the Alignment of the axis of the output channel.
  • the air stream rotating in the form of a helix passes through in the area after stepping through the swivel joint of the intermediate section first the raised area of the kink area to smooth from there into alignment to go over the axis of the output channel.
  • the latter has an organic one Design, which is characterized by relatively large radii in the area of the kinks of the input and output channels distinguished.
  • the radially outer surface the V-seal runs approximately axially parallel.
  • the training can be such that between a sealing socket on the surfaces that meet is arranged from elastomer material.
  • This Sealing connector can also on the one forming the joint part End of the output channel.
  • a another option for sealing the swivel joint is that between the assigned areas the joint parts arranged a V-shaped ring part is.
  • one of the joint parts in A corrugated washer is molded onto the joint area.
  • this corrugated washer on a bearing shell, which is arranged on the joint part, injection molded.
  • the sealing of the joint part be designed so that one of the joint parts a felt washer is assigned as an axial bearing in the joint area is.
  • the vacuum cleaner 1 shown is designed as a hand-held device. It has a housing 2, to which a top Handle 3 connects with end handle 4. In the transition area is between handle 4 and handle 3 On / off switch 5.
  • the electrical cable connection is with the Number 10 denotes.
  • the housing 2 is divided into a motor housing 6 and an overlying chamber 7 for receiving a filter bag, not shown.
  • the engine fan is also not shown in the drawing.
  • the motor housing 6 goes underside into a pipe coupling 8 over which the air flow connection to a suction nozzle 9 manufactures.
  • the blower motor works from the bottom up, pushes consequently the dust air in the above the motor housing 6 filter bags arranged upside down.
  • the suction nozzle 9 is schematic, partial in FIG. 2 broken open, shown. It has a suction area A in the form of a nozzle mouth 11, which is almost over the entire width of the suction nozzle 9 in the area extends its front longitudinal edge. This nozzle mouth 11 Upstream, the suction nozzle 9 has an open bottom Recording groove 12 for receiving a not shown Bristle bar. About the middle of the suction nozzle 9 is the Nozzle mouth 11 in a two-part flow channel section S over, with the first part S 'fixed to the housing and the second part S '' is pivotable on the first part S 'is arranged. The flow channel section part S '' forms the connection to the pipe coupling 8 of the vacuum cleaner 1.
  • the flow channel section S has a total of three sections on. On the one hand, this is a suction nozzle housing side Input channel 13, which, starting from the nozzle mouth 11, almost straight into a deflection area 14 extends. Following the deflection area 14 is a Intermediate section 15 is provided, its axis x diagonally is aligned. This intermediate section 15 goes in the area of the flow channel section S '' another deflection area 16, on which a Outlet duct 17 with an almost straight axis connects.
  • the intermediate section 15 is divided into two formed, the one part 15 'the housing side Deflection area 14 and the input channel 13 assigned is what the flow channel section part S 'is made of the input channel 13, the deflection area 14 and the first Part 15 'of the intermediate section 15 is composed.
  • the second part 15 ′′ of the intermediate section 15 is assigned according to the flow channel section part S ''. Form the two parts of the intermediate section 15 a swivel 18.
  • the flow channel section S is in the form of a screw spiral executed.
  • the axis x of the intermediate section 15 crosses the swivel 18 in a space diagonal (see Figure 4).
  • the formation of the flow channel section S is like this met that both the cross section of input and Output channel 13, 17 and that of the intermediate section 15 is elliptical (see FIGS. 5a-5c).
  • the Articular surface 19 of the rotary joint 18, however, has one circular cross-section (see Figure 5d). This circular hinge surface 19 is formed in that the intermediate section 15 in the area of the to be formed Swivel 18 at such an angle to the axis x is cut that a circular cross section is created.
  • the axis of rotation a of the hinge 18 about which the flow channel section part S '' is rotatable, is vertical to the articular surface 19 and thus in the preferred Design according to Figure 5 perpendicular to the axes y and z of the input and output channels 13, 17.
  • Conditional due to the diagonal arrangement of the intermediate section 15 is the relevant spatial diagonal axis x always at an angle to one of the major axes of the articular surface 19th
  • Figure 4 illustrates once again the arrangement of the flow channel axes x, y and z. These are within one dash-dotted in Figure 4 for improved explanation shown cube K, with the axis z of the output channel 17 approximately parallel to the surface of the cube K and the axis y of the input channel 13 accordingly the lower surface of the cube K runs.
  • the axis x of the Intermediate section 15 crosses the cube K in one Space diagonals, thus lies within a space diagonal Surface RF and passes through the hinge 18 in the area the center M of the articular surface 19.
  • a Helical spiral flow channel section S is in the transition area from the input channel 13 to the Intermediate section 15 upstream deflection area 14 recessed area 20 arranged in the form of a bead.
  • an elevated area 21 is arranged between the deflection area 16 and the Output channel 17 . Due to the described design of the flow channel section S is an optimal guide of the Air flow L, which is schematic in Figures 2 and 4 is given. The airflow occurs from starting from the suction area A, through the nozzle mouth 11 in the input channel 13 to, starting from here, the recessed Crossing area 20, soft through the deflection area 14 to get into the intermediate section 15.
  • Air flow L increases within the intermediate section 15, driving around the diagonal axis x up to the deflection area 16.
  • the air flow L then passes through the elevated one Area 21, after which it enters the output channel 17. Due to the helical course of the Air flow L falls after passing through the deflection area 16 and the raised area 21 in the output channel 17, with which a self-rotation of the air flow L is initiated.
  • This self-rotation of the air flow L is desired because this increases the suction power of the vacuum cleaner 1 is reached.
  • the swirl of the air flow L acts in the direction of the impeller 22, which Then swirl into the impeller in the form of a stator principle 22 occurs or counteracts this, depending on Embodiment.
  • the air flow L is usually with enriched with larger and finer dust particles.
  • a flow channel section S is thus created, which is a significant improvement in flow resistance, Has acoustics and tendency to constipation, under Maintaining a relatively small size.
  • the room diagonal x is longer than a corresponding one Area diagonal in the known prior art, wherein here also the radii of the deflection areas 14, 16 accordingly can be made larger.
  • the formation of the flow channel section S can also be taken so that the helix shape of this Section S ends where it is tangential to the main working position of the vacuum cleaner 1 passes.
  • Figures 6 to 10 show different embodiments the seal in the area of the swivel joint 18.
  • a bearing shell 23 is arranged, which is an annular, coaxial aligned with the axis of rotation a of the swivel joint 18
  • the bearing shell 23 is preferably in one annular, coaxial to the axis of rotation a, edge-open recess 26 in the region of the jacket wall of the intermediate section part 15 '.
  • the bearing shell 23 is a V-ring 27 molded.
  • the V-shaped projection 28 of the V-ring 27 points in the direction of the articular surface 19 of the Intermediate section part 15 '.
  • the V-shaped The area assigned to the projection 28 has the intermediate section part 15 'a corresponding V-shaped recess 29, in which the V-shaped projection 28 engages in a sealing manner.
  • Figure 7 is a second embodiment of the seal shown.
  • the intermediate section part 15 '' inside an inner one, aligned coaxially to the axis of rotation a Recess 30 a sealing socket 31 made of elastomer material assigned, which is located on a on the Radial collar 25 of the bearing shell 23 arranged shoulder 25 'supports.
  • FIG 8 alternatively shows a seal of the swivel 18, between the two intermediate sections 15 'and 15' 'leave an annular space 32 is in which a V-ring 33 inserted as a single part is.
  • the V-ring 33 is chosen so that the V-shaped Projection 34 points in the direction of the axis of rotation a and the V-legs 35 sealingly against the respective Wall of the free area 32 of the intermediate section parts Put on 15 'and 15' '.
  • FIG. 9 shows a solution in which the bearing shell 23 radially inside a corrugated washer 36 is molded.
  • the corrugated washer 26 lies tightly against the corresponding wall of the respective intermediate section part 15 'and 15' '.
  • the formation of the seal of the rotary joint 18 can however, it can also be selected as shown in FIG. 10.
  • a felt washer 37 is used as a thrust bearing, which felt disk 37 is located radially outside on the radial collar 25 of the bearing shell 23 is supported.

Landscapes

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Description

Die Erfindung betrifft einen Strömungskanalabschnitt, insbesondere für einen Staubsauger, wobei ein Eingangskanalabschnitt mit einer Umlenkung in einen diagonalen Zwischenkanalabschnitt übergeht, welcher mit einer weiteren Umlenkung in einen Ausgangskanalabschnitt übergeht, wobei ein Querschnitt des Eingangskanalabschnitts und des Ausgangskanalabschnitts ellipsenförmig ist, und wobei in dem Zwischenkanalabschnitt bei kreisförmigem Querschnitt des Kanals ein Drehgelenk ausgebildet ist.
Eine derartige Ausgestaltung ist aus der DE-A-27 21 530 bekannt. Hier ist ein Bürstenvorsatz für einen Staubsauger beschrieben, bei dem an der Rückwand des Walzenraumes ein Strömungskanalabschnitt angeschlossen ist. Hierbei ist der Eingangskanal in einem gleichen stumpfen Winkel wie der Ausgangskanal abgebogen, wobei der Eingangskanal sowie der Ausgangskanal zumindest in dem jeweils abgebogenen Teil einen ellipsenförmigen Querschnitt aufweisen. Die Enden der abgewinkelten Bereiche des Eingangs- und des Ausgangskanals bilden ein Drehgelenk, deren Achse parallel zur Achse der Bürstenwalze angeordnet ist und um welche der Ausgangskanal des Strömungskanalabschnittes verschwenkbar gelagert ist. Die elliptische Querschnittsform von Eingangs- und Ausgangskanal im Bereich der abgewinkelten Enden entspricht der beim Schnitt eines kreisförmigen Rohres unter einem dem Schnittwinkel zwischen der Achse des jeweils abgebogenen Teils und der Schwenkachse des Anschlußstutzens entsprechenden Winkel entstehenden elliptischen Querschnittsform. Um bei dieser Ausgestaltung bezüglich Akustik und Strömungswiderstand gute Ergebnisse zu erzielen, ist es notwendig, mit einem möglichst großen Winkel im Bereich der abgebogenen Teilabschnitte von Eingangs- und Ausgangskanal zu arbeiten. Dies hat vor allem den Nachteil, daß die Baugröße des Strömungskanalabschnittes mit zunehmendem Winkel wächst. Zudem ist eine günstige Strömung nur in der flachen, nicht eingeschwenkten Stellung gegeben. Sobald der Ausgangskanal um das Drehgelenk aus dieser flachen Stellung verschwenkt wird, ergeben sich strömungstechnische Nachteile, da hierbei relativ scharfe Umlenkstellen gebildet werden, welche zu Turbulenzen führen können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Strömungskanalabschnitt, insbesondere für einen Staubsauger, so auszugestalten, daß ein strömungsgünstiger Zustand in einem möglichst großen Schwenkbereich um das Drehgelenk beibehalten wird und/oder daß der Luftstrom so gelenkt wird, daß scharfe Umlenkstellen vermieden werden, bei relativ geringer Baugröße des Strömungskanalabschnittes.
Gelöst ist diese Aufgabe durch die im Hauptanspruch angegebene Erfindung.
Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.
Zufolge dieser Ausgestaltung ist ein Strömungskanalabschnitt, insbesondere für einen Staubsauger, geschaffen, welcher bei relativ geringer Baugröße über einen großen Schwenkbereich um das Drehgelenk stets einen strömungsgünstigen Zustand aufweist. Hierbei werden scharfe Umlenkstellen vermieden, wodurch der Luftstrom so gelenkt wird, daß turbulenzarme Strömungsverhältnisse erreicht werden. Dies ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei entgegengesetzter Ausrichtung von Eingangskanalabschnitt und Ausgangskanalabschnitt deren Strömungskanalachsen sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung gegeneinander versetzt verlaufen, so daß die Strömungskanalachse des Zwischenkanalabschnittes eine Raumdiagonale bildet. Im Gegensatz zum beschriebenen Stand der Technik, bei welchem der Zwischenabschnitt, d. h. die abgewinkelten Teile von Eingangs- und Ausgangskanal, an einer flächendiagonalen Linie ausgerichtet ist, wird, bedingt durch die raumdiagonale Ausrichtung des erfindungsgemäßen Zwischenabschnittes, eine verbesserte Raumausnutzung erzielt, wobei die Raumdiagonale des Zwischenabschnittes länger ist als die Flächendiagonale dieses Abschnittes im beschriebenen Stand der Technik, bei größeren Radien im Bereich der Übergänge von Eingangs- bzw. Ausgangskanal in den Zwischenabschnitt. Hierdurch ergibt sich, daß Eingangs- und Ausgangskanal stets auf unterschiedlichem Höhenniveau liegen. Bedingt durch die Ausrichtung des Zwischenabschnittes an einer raumdiagonalen Linie ergeben sich weiche Umlenkstellen zwischen Eingangs- bzw. Ausgangskanal und dem Zwischenabschnitt, und zwar über einen relativ großen Schwenkbereich um das Drehgelenk des Zwischenabschnittes. Dies hat deutliche Verbesserungen in den Bereichen Strömungswiderstand, Akustik und Verstopfungsneigung zur Folge. Die Mittellinie des Strömungskanalabschnittes verläuft in gekrümmter Form, und zwar in zwei Ebenen in Form einer Helix. Hierbei durchdringt der Luftkanal das Drehgelenk in Form eines Schneckenwendels, wodurch der Luftstrom beim Austritt aus dem Zwischenabschnitt in eine deutliche Eigenrotation versetzt wird. Der so erzeugte Drall wirkt in Richtung des in dem Staubsauger angeordneten Gebläserades, welcher Drall sodann in Form eines Leitradprinzips in das Gebläserad eintritt oder aber dem entgegenwirkt, je nach Ausführungsform, was eine verbesserte Saugleistung des Staubsaugers zur Folge hat. Bedingt durch diesen Luftdrall werden schwerere Schmutzpartikel im Rohranschluß nach außen zur Wandung hin geschleudert, so daß eine automatische Reinigung des Rohres mittels dieses groben Schmutzanteils erfolgt, indem der Feinschmutz abgerieben wird. Im Bereich des Anschlußstutzens für den Staubsauger kann der schneckenwendelartige Strömungskanalabschnitt gekürzt sein und tangential in die Arbeitsstellung des Staubsaugers übergehen, welche Arbeitsstellung bei einem Drehwinkel von ca. 45° erreicht ist. Bedingt durch die beschriebene Ausgestaltung des Strömungskanalabschnittes ändert sich bei einem Verschwenken des Ausgangskanals um das Drehgelenk lediglich die Steigung der Schneckenbahn, womit scharfkantige Geometrien im Bereich des Strömungskanalabschnittes vermieden werden. Der durch den Eingangskanal eintretende Luftstrom wird stets, unabhängig von der Schwenkstellung im Bereich des Strömungskanalabschnittes, weich umgelenkt und wird hierbei in eine deutliche Eigenrotation versetzt. Der Strömungskanalabschnitt ist so ausgebildet, daß die raumdiagonale Ausrichtung des Zwischenabschnittes jedenfalls bei entgegengesetzter Ausrichtung von Eingangs- und Ausgangskanal gegeben ist. Diese Ausrichtung entspricht der Arbeitsposition des Staubsaugers, bei welcher die strömungsgünstigste Stellung erzielt ist. Der durch den Eintrittskanal tretende Luftstrom wird hierbei sowohl flächenmäßig als auch höhenmäßig in einem Winkel von jeweils 45° in den Zwischenabschnitt umgelenkt. Nach Durchtritt durch das kreisrunde Drehgelenk verschwenkt der Luftstrom wiederum in gleicher Weise in den Ausgangskanal, um hiernach in den Rohranschluß des Staubsaugers in Richtung auf das Gebläserad zu treten. Optimiert wird die Ausgestaltung dadurch, daß die raumdiagonale Linie eine Gelenkebene als Raumdiagonale durchsetzt bzw. dadurch, daß die Strömungskanalachse das Drehgelenk im Mittelpunkt der kreisförmigen Gelenkfläche als Raumdiagonale durchsetzt. Die als raumdiagonale Linie ausgerichtete Achse des Zwischenabschnittes steht somit stets in einem Winkel zu den Hauptachsen des Gelenkkreises des Drehgelenkes. Im Gegensatz hierzu steht die flächendiagonale Achse des Zwischenabschnittes im eingangs beschriebenen Stand der Technik lediglich in der horizontalen Ebene in einem Winkel zur Drehachse. In der vertikalen Ebene jedoch ist zwischen der Achse des Zwischenabschnittes und der des Drehgelenkes kein Winkel eingeschlossen. Bedingt durch die Ausrichtung des Zwischenabschnittes entlang einer raumdiagonalen Linie, welche die Gelenkebene als Raumdiagonale durchsetzt, wird sowohl in der horizontalen als auch in der vertikalen Ebene ein Winkel zwischen der Achse des Zwischenabschnittes und der des Drehgelenkes eingeschlossen. Um einerseits die Eigenrotation des Luftstromes zu unterstützen und andererseits eine Optimierung der weichen Geometrie in den Umlenkbereichen des Strömungskanalabschnittes zu erzielen, kann desweiteren vorgesehen sein, daß der Eingangskanal, betrachtet von einem dem Zwischenabschnitt entfernten Bereich, in Richtung des Zwischenabschnittes zunächst vor dem Gelenkbereich einen gegenüber dem Gelenkbereich vertieften Bereich durchläuft, um dann in die Ausrichtung entsprechend der Raumdiagonalen überzugehen. Dies entspricht einem Eintauchen des Luftstromes in den Abknickbereich des Eingangskanals, wodurch die Geometrie des Strömungskanalabschnittes optimiert ist und wodurch die schneckenwendelförmige Umlenkung des Luftstromes bereits eingeleitet wird. Der angesaugte Luftstrom durchsetzt hier zunächst den ellipsenförmigen Querschnitt des Eingangskanals, durchläuft sodann den vertieften Bereich, um hiernach weich in den Bereich des Zwischenabschnittes umgelenkt zu werden. Eine Verbesserung der Geometrie kann hiernach noch dadurch erzielt werden, daß der Zwischenabschnitt, ausgehend vom Gelenkbereich in Richtung des Ausgangskanals, zunächst vor dem Ausgangskanal einen gegenüber diesem erhöhten Bereich durchläuft, um dann in die Ausrichtung der Achse des Ausgangskanals überzugehen. Der in Form eines Schneckenwendels rotierende Luftstrom durchläuft nach Durchtreten des Drehgelenkes im Bereich des Zwischenabschnittes zunächst den erhöhten Bereich des Abknickbereiches, um von dort weich in die Ausrichtung der Achse des Ausgangskanals überzugehen. Durch die zuvor beschriebene Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Strömungskanalabschnittes, insbesondere für einen Staubsauger, ist das Strömungsverhalten des Luftstromes bei relativ geringer Baugröße des Strömungskanalabschnittes erzielt. Letzterer weist hierbei eine organische Bauform auf, welche sich durch relativ große Radien im Bereich der Abknickungen von Eingangs- und Ausgangskanal auszeichnet. Hierdurch wird der durch den Strömungskanal tretende Luftstrom zum einen in eine Eigentotation versetzt und im Zuge seines Durchtretens durch den Abschnitt weich umgelenkt. Es werden scharfe Umlenkstellen vermieden, womit Turbulenzen entgegengewirkt wird. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, daß eine Abdichtung in dem Drehgelenk dadurch getroffen ist, daß an dem einen Gelenkteil ein V-förmiger Vorsprung ausgebildet ist, der in eine entsprechende V-förmige Ausnehmung des zugeordneten Gelenkteiles eingreift. Hierbei kann bspw. das das eine Gelenkteil bildende Ende des Ausgangskanals im Bereich des Zwischenabschnittes mit einer an einer Lagerschale angespritzten V-Ringdichtung versehen sein, die mit einer korrespondierenden V-förmigen Ausnehmung des das andere Gelenkteil bildenden Endes des Eingangskanals im Bereich des Zwischenabschnittes eingreift. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, daß die radial äußere Fläche der V-Dichtung etwa achsparallel verläuft. Alternativ hierzu kann die Ausbildung so getroffen sein, daß zwischen den aufeinandertreffenden Flächen ein Dichtstutzen aus Elastomer-Werkstoff angeordnet ist. Dieser Dichtstutzen kann ebenfalls an dem das Gelenkteil bildenden Ende des Ausgangskanals angebracht sein. Eine weitere Möglichkeit zur Abdichtung des Drehgelenkes besteht darin, daß zwischen den zugeordneten Flächen der Gelenkteile ein V-förmiges Ringteil angeordnet ist. Letzteres dichtet mit seinen scherenartig nach außen weisenden V-Flanken gegen die jeweiligen Gelenkteile ab. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann auch vorgesehen sein, daß einem der Gelenkteile im Gelenkbereich eine Wellscheibe angespritzt ist. Vorteilhafterweise ist diese Wellscheibe an eine Lagerschale, welche an dem Gelenkteil angeordnet ist, angespritzt. Schließlich kann die Abdichtung des Gelenkteiles noch so ausgebildet sein, daß einem der Gelenkteile im Gelenkbereich eine Filzscheibe als Axiallager zugeordnet ist.
Der Gegenstand der Erfindung ist nachstehend anhand eines zeichnerisch veranschaulichten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1
einen Staubsauger mit einer über einen Rohrabschnitt mit diesem verbundenen Saugdüse,
Figur 2
die Saugdüse in perspektivischer, partiell aufgebrochener Darstellung mit einem erfindungsgemäßen Strömungskanalabschnitt,
Figur 3
eine schematische Darstellung des Strömungskanalabschnittes in perspektivischer Darstellung,
Figur 4
eine Prinzipskizze des Strömungskanalabschnittes im Halbschnitt, zur Darstellung des an einer raumdiagonalen Linie ausgerichteten Zwischenabschnittes und des in eine Eigenrotation versetzten Luftstromes, wozu zur Verdeutlichung ein Gebläserad an einer Verlängerung des Ausgangskanals dargestellt ist,
Figur 5
einen Schnitt des Strömungskanalabschnittes entlang der diesen durchlaufenden Achsen,
Figuren 5a - 5d
einzelne Querschnitte entlang der jeweiligen Linie in Figur 5,
Figur 6
den Drehgelenkbereich in einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung, eine erste Ausführungsform der Dichtung des Drehgelenkes betreffend, welche Dichtung ein an einer Lagerschale angespritzter V-Ring ist,
Figur 7
eine zweite Ausführungsform der Dichtung, wobei hier ein Dichtstutzen aus Elastomer-Werkstoff vorgesehen ist,
Figur 8
eine dritte Ausführungsform der Dichtung des Drehgelenkes, bei Einsatz eines V-Ringes als Einzelteil,
Figur 9
eine im Bereich des Drehgelenkes an einer Lagerschale angespritzte Wellscheibe als viertes Ausführungsbeispiel der Abdichtung der Gelenkstelle und
Figur 10
eine fünfte Ausführungsform der Abdichtung, wobei hier eine Filzscheibe als Axiallager angeordnet ist.
Der dargestellte Staubsauger 1 ist als Handgerät konzipiert. Er besitzt ein Gehäuse 2, an das sich obenhin ein Stiel 3 anschließt mit endseitigem Griff 4. Im Übergangsbereich zwischen Griff 4 und Stiel 3 befindet sich ein Ein/Aus-Schalter 5. Der Elektrokabelanschluß ist mit der Ziffer 10 bezeichnet.
Das Gehäuse 2 ist unterteilt in ein Motorgehäuse 6 und eine sich darüber erstreckende Kammer 7 zur Aufnahme eines nicht dargestellten Filterbeutels. Das Motorgebläse ist ebenfalls zeichnerisch nicht wiedergegeben.
Das Motorgehäuse 6 geht unterseitg in eine Rohrkupplung 8 über, welche den Luftströmungsanschluß zu einer Saugdüse 9 herstellt.
Der Gebläsemotor arbeitet von unten nach oben, drückt demzufolge die Staubluft in den oberhalb des Motorgehäuses 6 stürzend angeordneten Filterbeutel.
Die Saugdüse 9 ist in Figur 2 schematisch, partiell aufgebrochen, dargestellt. Sie besitzt einen Ansaugbereich A in Form eines Düsenmundes 11, welcher sich nahezu über die gesamte Breite der Saugdüse 9 im Bereich ihrer vorderen Längskante erstreckt. Diesem Düsenmund 11 vorgelagert besitzt die Saugdüse 9 eine nach unten offene Aufnahmenut 12 zur Aufnahme einer nicht dargestellten Kehrborstenleiste. Etwa mittig der Saugdüse 9 geht der Düsenmund 11 in einen zweigeteilten Strömungskanalabschnitt S über, wobei der erste Teil S' gehäusefest und der zweite Teil S'' schwenkbeweglich an dem ersten Teil S' angeordnet ist. Das Strömungskanalabschnitteil S'' bildet die Verbindung zur Rohrkupplung 8 des Staubsaugers 1.
Der Strömungskanalabschnitt S weist im ganzen drei Abschnitte auf. Zum einen ist dies ein saugdüsengehäuseseitiger Eingangskanal 13, der sich, vom Düsenmund 11 ausgehend, bis in einen Umlenkbereich 14 nahezu geradlinig erstreckt. Im Anschluß an den Umlenkbereich 14 ist ein Zwischenabschnitt 15 vorgesehen, dessen Achse x raumdiagonal ausgerichtet ist. Dieser Zwischenabschnitt 15 geht im Bereich des Strömungskanalabschnittes S'' in einen weiteren Umlenkbereich 16 über, an welchem sich ein Auslaßkanal 17 mit nahezu geradlinigem Achsenverlauf anschließt. Der Zwischenabschnitt 15 ist zweigeteilt ausgebildet, wobei der eine Teil 15' dem gehäuseseitigen Umlenkbereich 14 und dem Eingangskanal 13 zugeordnet ist, womit sich das Strömungskanalabschnitteil S' aus dem Eingangskanal 13, dem Umlenkbereich 14 und dem ersten Teil 15' des Zwischenabschnittes 15 zusammensetzt. Der zweite Teil 15'' des Zwischenabschnittes 15 ist entsprechend dem Strömungskanalabschnitteil S'' zugeordnet. Die beiden Teile des Zwischenabschnittes 15 bilden ein Drehgelenk 18 aus.
Der Strömungskanalabschnitt S ist in Form eines Schneckenwendels ausgeführt. Die Achse x des Zwischenabschnittes 15 durchquert das Drehgelenk 18 in einer Raumdiagonalen (vergl. Figur 4).
Die Ausbildung des Strömungskanalabschnittes S ist so getroffen, daß sowohl der Querschnitt von Eingangs- und Ausgangskanal 13, 17 als auch der des Zwischenabschnittes 15 ellipsenförmig ist (vergl. Figuren 5a - 5c). Die Gelenkfläche 19 des Drehgelenkes 18 hingegen weist einen kreisförmigen Querschnitt auf (siehe Figur 5d). Diese kreisförmige Gelenkfläche 19 ist dadurch gebildet, daß der Zwischenabschnitt 15 im Bereich des zu bildenden Drehgelenkes 18 in solch einem Winkel zu der Achse x geschnitten ist, daß ein kreisförmiger Querschnitt entsteht. Dies bedeutet in einer bevorzugten Ausbildung gemäß den Figuren 3 bis 5, daß bei einem Verschwenken des Zwischenabschnittes sowohl horizontal als auch vertikal um 45° zur jeweiligen Achse y bzw. z des Eingangs- bzw. Ausgangskanals 13, 17 die Gelenkfläche 19, parallel zu den Achsen y und z, vertikal ausgerichtet ist (vergl. Figur 5).
Die Drehachse a des Drehgelenkes 18, um welche das Strömungskanalabschnitteil S'' verdrehbar ist, steht senkrecht zur Gelenkfläche 19 und somit in der bevorzugten Ausgestaltung gemäß Figur 5 senkrecht zu den Achsen y und z des Eingangs- bzw. Ausgangskanals 13, 17. Bedingt durch die raumdiagonale Anordnung des Zwischenabschnittes 15 steht die diesbezügliche raumdiagonale Achse x stets in einem Winkel zu einer der Hauptachsen der Gelenkfläche 19.
Figur 4 verdeutlicht noch einmal die Anordnung der Strömungskanalachsen x, y und z. Diese liegen innerhalb eines in Figur 4 zur verbesserten Erläuterung strichpunktiert dargestellten Kubus K, wobei die Achse z des Ausgangskanals 17 etwa parallel zur Oberfläche des Kubus K und die Achse y des Eingangskanals 13 entsprechend an der Unterfläche des Kubus K verläuft. Die Achse x des Zwischenabschnittes 15 durchquert den Kubus K in einer Raumdiagonalen, liegt somit innerhalb einer raumdiagonalen Fläche RF und durchsetzt das Drehgelenk 18 im Bereich des Mittelpunktes M der Gelenkfläche 19.
Zur Verbesserung der Luftkanalführung des die Form eines Schneckenwendels aufweisenden Strömungskanalabschnittes S ist im Übergangsbereich vom Eingangskanal 13 zum dem Zwischenabschnitt 15 vorgelagerten Umlenkbereich 14 ein vertiefter Bereich 20 in Form einer Sicke angeordnet. Entsprechend ist zwischen dem Umlenkbereich 16 und dem Ausgangskanal 17 ein erhöhter Bereich 21 angeordnet. Bedingt durch die beschriebene Ausgestaltung des Strömungskanalabschnittes S ist eine optimale Führung des Luftstromes L, welcher in den Figuren 2 und 4 schematisch dargestellt ist, gegeben. Der Luftstrom tritt, von dem Ansaugbereich A ausgehend, durch den Düsenmund 11 in den Eingangskanal 13, um, von hier ausgehend, den vertieften Bereich 20 durchquerend, weich durch den Umlenkbereich 14 in den Zwischenabschnitt 15 zu gelangen. Der Luftstrom L steigt innerhalb des Zwischenabschnittes 15, die raumdiagonale Achse x umfahrend, bis in den Umlenkbereich 16. Hiernach durchläuft der Luftstrom L den erhöhten Bereich 21, wonach er in den Ausgangskanal 17 tritt. Bedingt durch den schneckenwendelförmigen Verlauf des Luftstromes L fällt dieser nach Durchtritt des Umlenkbereiches 16 und des erhöhten Bereiches 21 in den Ausgangskanal 17 ein, womit eine Eigenrotation des Luftstromes L eingeleitet ist. Diese Eigenrotation des Luftstromes L ist gewünscht, da hierdurch eine Erhöhung der Saugkraft des Staubsaugers 1 erreicht wird. Der Drall des Luftstromes L wirkt in Richtung des Gebläserades 22, welcher Drall sodann in Form eines Leitradprinzips in das Gebläserad 22 eintritt oder aber dem entgegenwirkt, je nach Ausführungsform. Der Luftstrom L ist in der Regel mit größeren und feineren Staubpartikeln angereichert. Bedingt durch die Eigenrotation des Luftstromes L werden die schwereren Schmutzpartikel durch den Luftdrall im Ausgangskanal 17 bzw. in der daran anschließenden Rohrkupplung 8 nach außen zur Wandung hin geschleudert, so daß eine automatische Reinigung des entsprechenden Rohrabschnittes mittels dieses groben Schmutzanteils erfolgt, indem der Feinschmutz abgerieben wird.
Beim Verschwenken des Strömungskanalabschnitteiles S'' um das Drehgelenk 18 ändert sich lediglich die Steigung der Schneckenbahn. Es entstehen keine scharfen bzw. kantigen Geometrien im Bereich der Umlenkung des Luftstromes L. Letzterer wird stets unabhängig vom Verschwenkwinkel des Strömungskanalabschnitteiles S'' weich umgelenkt, wobei der Luftstrom L nach Austritt aus dem Zwischenabschnitt 15 in eine deutliche Eigenrotation versetzt wird.
Es ist somit ein Strömungskanalabschnitt S geschaffen, der eine deutliche Verbesserung bezüglich Strömungswiderstand, Akustik und Verstopfungsneigung aufweist, unter Beibehaltung einer relativ geringen Baugröße. Die Raumdiagonale x ist dabei länger als eine entsprechende Flächendiagonale im bekannten Stand der Technik, wobei hier auch die Radien der Umlenkbereiche 14, 16 entsprechend größer ausgebildet sein können.
Die Ausbildung des Strömungskanalabschnittes S kann auch so getroffen sein, daß die Schneckenwendelform dieses Abschnittes S dort endet, wo sie tangential in die Hauptarbeitsstellung des Staubsaugers 1 übergeht.
Die Figuren 6 bis 10 zeigen verschiedene Ausführungsformen der Abdichtung im Bereich des Drehgelenkes 18. Generell gilt für alle Ausführungsformen, daß zwischen den beiden Teilabschnitten 15' und 15'' des Zwischenabschnittes 15 im Bereich des Drehgelenkes 18 eine Lagerschale 23 angeordnet ist, welche einen kreisringförmigen, koaxial zur Drehachse a des Drehgelenkes 18 ausgerichteten Lagerboden 24 aufweist, von welchem sich ein Radialkragen 25 parallel zur Ausrichtung der Drehachse a erstreckt. Die Lagerschale 23 liegt bevorzugt in einer ringförmigen, koaxial zur Drehachse a ausgerichteten, randoffenen Ausnehmung 26 im Bereich der Mantelwandung des Zwischenabschnitteiles 15' ein.
In dem in Figur 6 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel der Abdichtung ist der Lagerschale 23 ein V-Ring 27 angespritzt. Der V-förmige Vorsprung 28 des V-Ringes 27 weist hierbei in Richtung auf die Gelenkfläche 19 des Zwischenabschnitteiles 15'. In diesem, dem V-förmigen Vorsprung 28 zugeordneten Bereich besitzt das Zwischenabschnitteil 15' eine entsprechende V-förmige Ausnehmung 29, in welche der V-förmige Vorsprung 28 dichtend eingreift.
In Figur 7 ist eine zweite Ausführungsform der Dichtung gezeigt. Hier ist dem Zwischenabschnitteil 15'' innerhalb einer innenliegenden, koaxial zur Drehachse a ausgerichteten Ausnehmung 30 ein Dichtstutzen 31 aus Elastomer-Werkstoff zugeordnet, welcher sich auf einer an dem Radialkragen 25 der Lagerschale 23 angeordneten Schulter 25' abstützt.
Figur 8 zeigt alternativ eine Abdichtung des Drehgelenkes 18, indem zwischen den beiden Zwischenabschnitteilen 15' und 15'' ein kreisringförmiger Freiraum 32 belassen ist, in welchem ein V-Ring 33 als Einzelteil eingelegt ist. Der V-Ring 33 ist hierbei so gewählt, daß der V-förmige Vorsprung 34 in Richtung auf die Drehachse a weist und die V-Schenkel 35 sich dichtend an die jeweilige Wandung des freigelassenen Bereiches 32 der Zwischenabschnitteile 15' und 15'' anlegen.
Die in Figur 9 gezeigte weitere Ausführungsform zeigt eine Lösung, bei der der Lagerschale 23 radial innen eine Wellscheibe 36 angespritzt ist. Die Wellscheibe 26 legt sich hierbei dichtend an die entsprechende Wandung des jeweiligen Zwischenabschnitteiles 15' und 15''.
Die Ausbildung der Abdichtung des Drehgelenkes 18 kann jedoch auch wie in Figur 10 dargestellt gewählt sein. Hier ist eine Filzscheibe 37 als Axiallager eingesetzt, welche Filzscheibe 37 sich radial außen an dem Radialkragen 25 der Lagerschale 23 abstützt.

Claims (10)

  1. Strömungskanalabschnitt (S), insbesondere für einen Staubsauger (1), wobei ein Eingangskanalabschnitt (13) mit einer Umlenkung in einen diagonalen Zwischenkanalabschnitt (15) übergeht, welcher mit einer weiteren Umlenkung in einen Ausgangskanalabschnitt (17) übergeht, wobei ein Querschnitt des Eingangskanalabschnitts (13) und des Ausgangskanalabschnitts (17) ellipsenförmig ist, und wobei in dem Zwischenkanalabschnitt (15) bei kreisförmigem Querschnitt des Kanals ein Drehgelenk (18) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei entgegengesetzter Ausrichtung von Eingangskanalabschnitt (13) und Ausgangskanalabschnitt (17) deren Strömungskanalachsen (y, z) sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung gegeneinander versetzt verlaufen, so daß die Strömungskanalachse (x) des Zwischenkanalabschnittes (15) eine Raumdiagonale bildet.
  2. Strömungskanalabschnitt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanalachse (x) des Zwischenkanalabschnittes (15) das Drehgelenk (18) im Mittelpunkt (M) der kreisförmigen Gelenkfläche (19) als Raumdiagonale durchsetzt.
  3. Strömungskanalabschnitt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangskanalabschnitt (13), betrachtet von einem dem Zwischenkanalabschnitt (15) entfernten Bereich, in Richtung des Zwischenkanalabschnittes (15) zunächst vor dem Gelenkbereich einen gegenüber dem Gelenkbereich vertieften Bereich (20) durchläuft, um dann in die Ausrichtung entsprechend der raumdiagonalen Strömungskanalachse (x) überzugehen.
  4. Strömungskanalabschnitt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenkanalabschnitt (15), ausgehend vom Gelenkbereich, in Richtung des Ausgangskanalabschnitts (17) zunächst vor dem Ausgangskanalabschnitt (17) einen gegenüber diesem erhöhten Bereich (21) durchläuft, um dann in die Ausrichtung der Strömungskanalachse (z) des Ausgangskanalabschnitts (17) überzugehen.
  5. Strömungskanalabschnitt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abdichtung (27) in dem Drehgelenk (18) dadurch getroffen ist, daß an dem einen Gelenkteil (15'') ein V-förmiger Vorsprung (28) ausgebildet ist, der in eine entsprechende V-förmige Ausnehmung (29) des zugeordneten Gelenkteiles (15') eingreift.
  6. Strömungskanalabschnitt nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die radial äußere Fläche der V-Dichtung (27) etwa achsparallel verläuft.
  7. Strömungskanalabschnitt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den aufeinandertreffenden Flächen der Gelenkteile (15', 15'') ein Dichtstutzen (31) aus Elastomer-Werkstoff angeordnet ist.
  8. Strömungskanalabschnitt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zugeordneten Flächen der Gelenkteile (15', 15'') ein V-förmiges Ringteil (33) angeordnet ist.
  9. Strömungskanalabschnitt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an das eine der Gelenkteile (15') im Gelenkbereich eine Wellscheibe (36) angespritzt ist.
  10. Strömungskanalabschnitt nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß einem der Gelenkteile (15') im Gelenkbereich eine Filzscheibe (37) als Axiallager zugeordnet ist.
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