WO2012126616A1 - Ökologisch effiziente vorrichtung zum staubsaugen - Google Patents

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    • 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
    • A47L9/10—Filters; Dust separators; Dust removal; Automatic exchange of filters
    • A47L9/14—Bags or the like; Rigid filtering receptacles; Attachment of, or closures for, bags or receptacles
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    • A47L9/1427—Means for mounting or attaching bags or filtering receptacles in suction cleaners; Adapters

Definitions

  • the invention relates to a device for vacuuming with a vacuum cleaner and a filter bag.
  • EN 60312 EN 60312 always refers to the draft standard E DIN EN 60312-1: 2009-12.
  • the air data referred to in the present description ie in particular the negative pressure and the air flow, are determined analogously to EN 60312, Chapter 5.8.
  • the measuring device as described in EN 60312, chapter 7.2.7 is used.
  • the measuring chamber B described in EN 60312, Chapter 7.2.7.2 was used.
  • the measuring chamber and the vacuum cleaners according to the prior art were respectively connected to the original hoses and the original pipes.
  • Unfilled and partially filled filter bags In the present case, measurements are carried out on unfilled filter bags and on partially filled filter bags.
  • a partially filled filter bag is understood to mean a filter bag that has been filled with 400 g of DMT8 test dust in accordance with EN 60312 (Chapter 5.9.1). Notwithstanding the standard, the aspiration of the test dust is not stopped as soon as one of the three conditions specified in Chapter 5.9.1.3 is reached for the first time. Rather, always 400 g of test dust are sucked in 50 g portions.
  • the vacuum according to EN 60312 ⁇ ⁇ 9 ⁇ for an unfilled filter bag and for a partially filled filter bag are understood here to be the values according to EN 60312, those with the above measuring device structure, ie measuring chamber B with orifice 8, in the measuring chamber for the unfilled filter bag and for the partially filled filter bag.
  • the instruments used to measure the vacuum must meet the requirements of EN 60312, Chapter 7.2.7.3.
  • the negative pressure is measured in [kPa].
  • Air flow The flow of air q un for unfilled and q th ii for the partially-filled filter bag according to EN 60312, section 7.2.7.2 of the measured with the measuring chamber B at aperture 8 underpressure h suction un for an unfilled filter bag and h sau9, egg i for determined a partially filled filter bag.
  • this air flow is often referred to as volume flow or suction air flow.
  • Electrical power consumption of the motor / blower unit of a vacuum cleaner The electrical power consumption P el un and P el tei i with unfilled or partially filled filter bag are measured with the measuring equipment for measuring electrical power consumption according to EN 60335, Chapter 7.2.7.3. The electrical power consumption is also measured in [W].
  • electrical power consumption of other components of the vacuum cleaner device for example, a power consumption by an electrically operated brush, in the calculation of electrical power consumption out of consideration.
  • Mean power consumption of the motor / blower unit of a vacuum cleaner is an arithmetic mean of the electrical power of the motor / blower unit with unfilled and partially filled filter bag measured at aperture 8.
  • the degree of separation is measured with the Model 8130 TSI Filter Tester at 86 l / min. To generate the NaCl particles, the integrated Salt Aerosol Generator 81 18A is used, which produces particles with an average particle size of 0.26 ⁇ m (so-called Mean Mass Diameter).
  • Quality factor with unfilled filter bag A criterion for the ecological efficiency of a device for vacuuming with a vacuum cleaner and a filter bag is the quality factor Q w un with unfilled filter bag. This is defined as:
  • the quality factor Q w un thus results as a quotient of the negative pressure, which is established in the region of the floor nozzle of a vacuum cleaner, and the negative pressure generated in the filter bag receiving space directly by the motor / blower unit. In these quotients, the resistance of the filter bag is received. On the one hand, the pressure loss of the filter material is taken into account. On the other hand, the effective filter surface, the fit of the filter bag and the unfolding of the filter bag. This factor is still multiplied by the separation efficiency of the filter material to ensure that a high negative pressure in the area of the floor nozzle is not achieved by a poor degree of separation, ie a low dust particle retention.
  • the quality factor Q w un thus provides a measure of the conversion of the negative pressure generated by the motor / blower unit in the filter bag receiving space in the negative pressure, which adjusts in the region of the bottom nozzle due to the resistance of the unfilled filter bag, taking into account the degree of separation of the material of the filter bag.
  • Quality factor for partially filled filter bags Since the quality factor Q w un decreases when filled with dust, is used as an additional or as an alternative criterion for the ecological efficiency of a device for vacuuming with a vacuum cleaner and a Filter bag also the quality factor Q w tei i with partially filled filter bag. To determine this quality factor, load an unfilled filter bag with 400 g of DMT8 test dust and then determine the quality factor in the same way as for the unfilled filter bag. This quality factor is therefore defined as
  • This quality factor Q t eü thus provides a measure of the conversion of the negative pressure generated by the motor / blower unit in the filter bag receiving space in the negative pressure, which adjusts in the region of the bottom nozzle due to the resistance of the partially filled filter bag, taking into account the degree of separation of the material of the filter bag.
  • filter bags Under a flat bag in the sense of the present invention filter bags are understood, the filter bag wall of two individual layers of filter material with the same surface is formed such that the two individual layers are interconnected only at their peripheral edges (the term same area does not exclude of course that the two individual layers differ from one another in that one of the layers has an inlet opening).
  • connection of the individual layers can be realized by a weld or adhesive seam along the entire circumference of the two individual layers; but it can also be formed by a single layer of filter material is folded around one of its symmetry axes and the remaining open peripheral edges of the resulting two partial layers are welded or glued (so-called tubular bag). With such a production three welding or gluing seams are therefore necessary. Two of these seams then form the filter bag edge, the third seam can also form a filter bag edge or lie on the filter bag surface.
  • Flat bags in the sense of the present invention may also have so-called gussets. These gussets can be completely unfoldable.
  • a flat bag with such lateral Fold is shown for example in DE 20 2005 000 917 U1 (see there Fig. 1 with folded gussets and Fig. 3 with unfolded gussets).
  • the gussets may be welded to portions of the peripheral edge.
  • Such a flat bag is shown in DE 10 2008 006 769 A1 (see there in particular Fig. 1).
  • Filter bags with surface folds A filter bag whose filter bag wall has surface folds is known per se from the prior art, for example from European patent application 10163463.2 (see there in particular FIGS. 10a and 10b or FIGS. 11a and 11b). If the filter bag wall comprises several surface folds, then this material is also referred to as a pleated filter material. Such pleated filter bag walls are shown in European patent application 10002964.4.
  • Fig. 1 and Fig. 2 show a filter bag in cross section with a wall, each having two surface folds.
  • the filter surface of the filter bag is increased, resulting in a higher dust holding capacity of the filter bag with higher separation efficiency and longer life results (each opposite a filter bag with the same outer dimensions and no surface wrinkles).
  • the filter bag is shown here in cross section through the filter bag center.
  • the longitudinal axes of the surface wrinkles thus run in a plane which in turn is perpendicular to the plane of the drawing, and the surface wrinkles go at their longitudinal ends in the plane parallel to the drawing plane and lying before and behind the plane of the weld seams of the filter bag.
  • the surface wrinkles can develop most in their midst.
  • the filter bag is shown here in a state in which the surface wrinkles are already unfolded somewhat.
  • FIG. 2 shows a filter bag 2 with a filter bag wall 20, which has two surface folds 21 in the form of so-called triangular folds.
  • the filter bag is shown here in cross section through the filter bag center.
  • the longitudinal axes of the surface wrinkles thus run in a plane which in turn is perpendicular to the plane of the drawing, and the surface wrinkles go over at their longitudinal ends in the plane parallel to the drawing plane and lying in front of and behind the plane of the weld seams of the filter bag.
  • the filter bag is also shown here in a state in which the surface wrinkles are already unfolded.
  • surface folds with other shapes are also possible.
  • the fact that the surface folds in the embodiments according to FIG. 1 and FIG. 2 are perpendicular to a bag edge is not to be understood as a restriction. Of course, the surface wrinkles may also be at an angle to the edges of the bag.
  • FIGS. 3a and 3b show how a fold fixation for dovetail folds can be produced.
  • FIG. 3 a shows a plan view of a filter material web 31, which comprises the dovetail folds, and a nonwoven material web 32, which lies above this in FIG. 3 a, from which ultimately the nonwoven strips used for folding fixation are formed. From the nonwoven material web 32 (which may for example consist of a spunbonded fabric with 17 g / m 2 ) rectangular holes 33 of 10 x 300 mm were punched out.
  • Fig. 3b shows the section along the line AA in Fig. 3a.
  • FIG. 3b show the distances between the welds and the distances between the punched holes and the web widths of the filter material web 31 and the perforated nonwoven material web 32 and the length of the welds 34 in FIG. mm].
  • Diffusers in Vacuum Cleaner Filter Bags Diffusers in vacuum cleaner filter bags are known in the art. The variants used here are described in EP 2 263 507 A1.
  • Filter material CS50 Laminate with downstream structure: spunbond 17 g / m 2 , netting 8 g / m 2 / meltblown 40 g / m 2 / spunbond 17 g / m 2 / PP staple fibers 50 to 60 g / m 2 / carded staple fiber nonwoven 22 g / m 2 .
  • a detailed description of the PP staple fiber layer can be found in EP 1 795 247 A1. This filter material can be obtained from the right holder.
  • SMS92 laminate viewed from the downstream ago following structure: spunbond 35 g / m 2/40 g / m 2 meltblown / Spinnvlies17 g / m 2. Meltblown and spunbond are on this material laminated together with hotmelt. This filter material can be obtained from the right holder.
  • Material LT75 Laminate with the following structure: Spunbond 17 g / m 2 / Staple fiber layer 75 g / m 2 / Spunbond 17 g / m 2 .
  • the layers are ultrasonically laminated using the Ungricht U4026 lamination pattern. This filter material can be obtained from the right holder.
  • the customer requirements for the hygiene of a device for vacuuming refer not only to the lowest possible dust emissions of the devices but also to the hygienic disposal of sucked dust.
  • vacuum cleaners without filter bags and vacuum cleaners with filter bags can be distinguished.
  • European Patent Applications 10002964.4, 10163463.2, and 10163462.2 disclose improved dust holding capability by pleating the filter material or by providing the filter bag with so called surface folds.
  • the European patent application 10009351.7 shows how the Saugadoskonstanz can be improved by an optimized positioning of the bag in the vacuum cleaner. For example, such filter bags show an airflow drop of only about 5% when testing the reduction of the maximum air flow with partially filled dust container in analogy to EN 60312.
  • retaining plates have been developed with which the filter bag is sealed manually, semi-automatically or automatically before being removed from the vacuum cleaner (eg EP 2 012 640).
  • Q un ranges from less than 7 to about 22, and Q t eu correspondingly lower, ranging from less than 2 to about 12. It is also noted that some vacuum cleaners have a comparatively high quality factor for unfilled ones Filter bag, but show a relatively low quality factor for partially filled filter bag.
  • the invention provides devices for vacuuming with a vacuum cleaner and filter bags, the ecological efficiency is greatly improved in such a way that Q w un is greater than 25, preferably greater than 30, and / or Q w tei
  • the air flow q un can be greater than 30 l / s, preferably greater than 35 l / s and particularly preferably greater than 40 l / s.
  • the air flow q tei i greater than 26 l / s, preferably greater than 31 l / s and more preferably be greater 36 l / s.
  • the degree of separation of the filter bag material ⁇ of the filter bag used in the device for vacuuming may be greater than 60%, preferably greater than 80%, particularly preferably greater than 99%. In this embodiment of the invention it is ensured that the device according to the invention for vacuuming emits only a few particles to the environment despite high ecological efficiency.
  • the device for vacuuming can be designed so that the average power consumption of the device for vacuuming is less than 1200 W, preferably less than 800 W and more preferably less than 400 W.
  • the filter bag of the device for vacuuming may have surface wrinkles, in particular fixed dovetail folds.
  • the filter bag receiving space may comprise bow-shaped ribs which keep the wall of the filter bag spaced from the wall of the filter bag receiving space and are provided to engage the fold valleys of the surface folds.
  • the filter bag receiving space of the vacuum cleaner device may have a shape that approximately corresponds to the shape of the envelope of the filled filter bag.
  • FIG. 1 shows a filter bag with surface folds
  • 3a and 3b a schematic view of a filter material and a nonwoven material web in the production of filter material for filter bags with surface wrinkles in the form of fixed dovetail folds;
  • FIG. 4a to 4c schematic views of the filter bag receiving space for a flat bag without surface wrinkles according to a preferred embodiment of the device according to the invention for vacuuming; in section B-B, for the sake of clarity, only the brackets are shown, which are adjacent to the inlet and outlet openings;
  • Fig. 6 is a schematic view of the filter bag receiving space for a surface-folding filter bag according to a preferred embodiment of the inventive vacuuming apparatus, which corresponds to the sectional view A-A in Fig. 5b with the filter bag inserted; a view of the filter bag receiving space for the preferred embodiment forms according to FIG. 4 and FIG. 5, in which the dimension for this filter bag receiving space is indicated; and a cross-sectional view of a filter bag with surface wrinkles of the device according to the invention for vacuuming, in which the dimensioning of the surface wrinkles is indicated.
  • the vacuuming device comprises a filter bag receiving space, which is adapted to the shape of the filter bag, in the present embodiment, to the shape of a flat bag.
  • the filter bag receiving space for a flat bag without surface wrinkles has on its insides small bow-shaped ribs, which are intended to prevent the filter material nestles flat against the housing wall and can no longer be flowed through.
  • the filter bag receiving space for flat bags with surface folds is characterized by larger bow-shaped ribs which engage between the surface folds of the filter bag to assist in unfolding the folds. Apart from the bow-shaped ribs, the filter bag receiving space for both versions has the same dimensions.
  • FIGS. 4a to 4c are schematic representations of the filter bag receiving space for a filter bag without surface wrinkles.
  • the filter bag receiving space is shown in plan view. In this plan view, it has a shape of a square with a side length of 300 mm.
  • FIGS. 4b and 4c sectional views are shown along the lines A-A and B-B in FIG. 4a.
  • the filter bag receiving space has a maximum height of 160 mm.
  • FIG. 7 also shows further heights of the filter bag receiving space shown in FIG. 4.
  • the shape describing the interior walls of the filter bag containment space is reminiscent of the shape of a pillow.
  • a flat bag without surface wrinkles assumes exactly a pillow shape during the suction operation. In this sense, it should also be understood that the filter bag receiving space has a shape that approximately corresponds to the shape of the envelope of the filled filter bag.
  • the bow-shaped ribs are designated by the reference numeral 41.
  • a device in the form of a grid 42 which prevents the filter bag from being sucked into it due to the suction flow in the outlet opening.
  • FIGS. 4 and 7 are schematic representations of the filter bag containment space for a surface-bag filter bag.
  • the dimensions of the filter bag containment space are the same as those for the filter bag take-up space of FIGS. 4 and 7.
  • a cushion shape is adopted so that the filter bag accommodation space has a shape that approximately corresponds to the shape of the envelope of the filled filter bag.
  • the filter bag receiving space has bow-shaped ribs 51 with different heights, as can be seen in particular in FIGS. 5b and 5c. Also in this embodiment, means in the form of a grid 52 is provided which prevents the filter bag from being sucked into it due to the suction flow in the outlet opening.
  • the measuring point at which the negative pressure in the filter bag receiving space is determined is designated by reference numeral 53.
  • Fig. 6 corresponds to Fig. 5b, wherein a filter bag is inserted with fixed surface wrinkles in the form of dovetail folds.
  • the bow-shaped ribs are designated by the reference numerals 61, 62, 63 and 64. These ribs intervene between the surface folds of the filter bag and thus contribute to a development of the surface wrinkles. This is shown schematically in FIG.
  • the filter bag wall is kept at a distance from the wall of the filter bag receiving space so as to ensure a flow through the entire filter surface of the filter bag.
  • the reference numeral 65 designates in this Fig. 6, the wall of the filter bag receiving space.
  • the inserted filter bag 66 has a plurality of surface folds, which are shown schematically as partially unfolded.
  • the air to be cleaned is sucked into the filter bag through the inlet opening 67 and sucked out via the outlet of the filter bag receiving space 68.
  • In front of the outlet opening 68 is still a grid, which prevents the filter bag can block the outlet opening.
  • FIG. 8 shows a section of such a flat bag with surface folds with an indication of the sizes of the surface folds.
  • the flat bags with and without surface wrinkles, which were used for the experiments for Table II had the dimensions 290 x 290 mm.
  • the diffuser of LT75 can be seen with reference numeral 81. All filter bags with surface folds from Table II were equipped with diffusers. These consisted of 22 strips of 11 mm wide and 290 mm long. The material used for the diffusers was LT75.
  • a Domel KA 467.3.601-4 was used as a motor / blower unit in the device according to the invention.
  • the suction port of the motor / blower unit was directly connected to the exhaust port of the filter bag receiving space.
  • the air flow required for the experiment (as negative pressure in the measuring box) was set with the filter bag empty. This line voltage was maintained for the respective series of experiments in which 400 g of DMT 8 dust was sucked in 50 g portions. The resulting electrical power was measured. No exhaust filter was used.
  • Table II shows the results of the measurements for various devices of the invention with the filter bag containment space and the motor / blower unit previously described. Both filter bags with surface folds and flat bags without surface folds were used here. As the material for the filter bags used with / without surface wrinkles, the laminates CS50, SMS92 and LT75 produced by the patentee were used as indicated in Table II.
  • Table II also shows that the device according to the invention is superior to the prior art in that with comparatively low power consumption a high air flow can be obtained.
  • the electrical input power of 904 W is converted into an air flow of 37.2 l / s, whereas according to the invention, to achieve an air flow of 37.9 l / s, only an electrical input power of 492 W is required ,
  • Filter bags made from the SMS material can also be used according to the invention, in particular at high air flows. However, it is immediately apparent from Table II that the CS50 filter material is far superior to the SMS92 material in terms of environmental efficiency.

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  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Staubsaugen umfassend ein Staubsaugergerät und einen Filterbeutel, wobei die Vorrichtung zum Staubsaugen einen Qualitätsfaktor bei ungefülltem Filterbeutel Qw un (definiert durch Qw un = (hsaug un / hfbar un) x ψ mit hsaug un gleich dem Unterdruck nach EN 60312 der Vorrichtung zum Staubsaugen bei ungefülltem Filterbeutel in [kPa], mit hfbar un gleich dem Unterdruck in dem Filterbeutelaufnahmeraum bei ungefülltem Filterbeutel in [kPa], und mit ψ gleich dem Abscheidegrad des Filterbeutelmaterials in [%] )aufweist, der größer als 25, bevorzugt größer als 30 ist und/oder die Vorrichtung zum Staubsaugen einen Qualitätsfaktor bei teilgefülltem Filterbeutel QW teil(definiert durch QW teil = hsaug teil / hfbar teil) x ψ mit hsaug teil gleich dem Unterdruck nach EN 60312 der Vorrichtung zum Staubsaugen bei teilgefülltem Filterbeutel in [kPa], mit hfbar teil gleich dem Unterdruck im Filterbeutelaufnahmeraum bei teilgefülltem Filterbeutel in [kPa], und mit ψ gleich dem Abscheidegrad des Filterbeutelmaterials in [%]) aufweist, der größer als 13, bevorzugt größer als 15, besonders bevorzugt größer als 17 ist.

Description

Ökologisch effiziente Vorrichtung zum Staubsaugen
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Staubsaugen mit einem Staubsaugergerät und einem Filterbeutel.
DEFINITIONEN
Zur Beschreibung des Standes der Technik und der Erfindung werden die nachstehenden Definitionen und die nachstehenden Messverfahren zugrunde gelegt. Soweit in vorliegender Beschreibung nicht anders angegeben, werden die im Gebiet der Erfindung verwendeten Fachbegriffe im Sinn der folgenden Norm verwendet.
EN 60312: EN 60312 bezeichnet vorliegend immer den Norm Entwurf E DIN EN 60312- 1 :2009-12.
Ermittlung der Luftdaten: Die Luftdaten, auf die in der vorliegenden Beschreibung Bezug genommen wird, also insbesondere der Unterdruck und der Luftstrom, werden analog zu EN 60312, Kapitel 5.8 ermittelt. Für alle Messungen wird hierzu die Messeinrichtung, wie sie in EN 60312, Kapitel 7.2.7 beschrieben ist, eingesetzt. Hierbei wurde für alle Messungen die in EN 60312, Kapitel 7.2.7.2 beschriebene Messkammer B verwendet. Die Messkammer und die Staubsaugergeräte gemäß dem Stand der Technik wurden jeweils mit den Originalschläuchen und den Originalrohren verbunden. Im Fall der erfindungsgemäßen Vorrichtung wurde in allen Ausführungsformen der Originalschlauch der Vorrichtung Siemens Z 6.0 extreme power edition sowie ein Rohr mit einer Länge von 66 cm und einem Innendurchmesser von 33,5 mm verwendet. Da die Blende 8 (d0 = 40 mm) der effektiven Öffnungsfläche einer durchschnittlichen Bodendüse entspricht und somit praxisnahe Bedingungen darstellt, wurden alle Messungen der Luftdaten ausschließlich mit dieser Blende durchgeführt.
Ungefüllter und teilgefüllter Filterbeutel: Vorliegend werden Messungen an ungefüllten Filterbeuteln und an teilgefüllten Filterbeuteln durchgeführt. Unter einem teilgefüllten Filterbeutel wird ein Filterbeutel verstanden, der nach EN 60312 (Kapitel 5.9.1) mit 400 g DMT8 Prüfstaub gefüllt worden ist. Abweichend von der Norm wird das Einsaugen des Prüfstaubes nicht beendet sobald eine der drei in Kapitel 5.9.1.3 genannten Bedingungen erstmalig erreicht wird. Vielmehr werden immer 400 g Prüfstaub in 50 g Portionen eingesaugt. Definition und Bestimmung des Unterdrucks nach EN 60312: Als Unterdruck nach EN 60312 ηΜυ9υη für einen ungefüllten Filterbeutel und für einen teilgefüllten Filterbeutel werden vorliegend die Werte nach EN 60312 verstanden, die mit obigem Messeinrichtungsaufbau, d. h. Messkammer B mit Blende 8, in der Messkammer für den ungefüllten Filterbeutel und für den teilgefüllten Filterbeutel gemessen werden. Die zur Messung des Unterdrucks verwendeten Instrumente haben die Anforderungen nach EN 60312, Kapitel 7.2.7.3 zu erfüllen. Der Unterdruck wird in [kPa] gemessen.
Definition und Bestimmung des Unterdrucks im Filterbeutelaufnahmeraum: Als Unterdruck im Filterbeutelaufnahmeraum hfbar un für einen ungefüllten Filterbeutel und h"33^ für einen teilgefüllten Filterbeutel werden Instrumente, welche die Anforderungen nach EN 60312, Kapitel 7.2.7.3 erfüllen. Der Unterdruck im Filterbeutelaufnahmeraum wird in [kPa] gemessen. Der Ort in dem Filterbeutelaufnahmeraum, an dem der Unterdruck gemessen wird, befindet sich an einer Stelle, die nicht durch den Filterbeutel verdeckt oder verstopft werden kann.
Luftstrom: Der Luftstrom qun für den ungefüllten und qteii für den teilgefüllten Filterbeutel wird nach EN 60312, Kapitel 7.2.7.2 aus dem mit Messkammer B bei Blende 8 gemessenen Unterdruck hsaug un für einen ungefüllten Filterbeutel und hsau9,eii für einen teilgefüllten Filterbeutel ermittelt. Im Stand der Technik wird dieser Luftstrom oft auch als Volumenstrom oder Saugluftstrom bezeichnet.
Elektrische Aufnahmeleistung der Motor/Gebläseeinheit eines Staubsaugergeräts: Die elektrische Aufnahmeleistungen Pel un und Pel teii bei ungefülltem beziehungsweise teilgefülltem Filterbeutel werden mit den zur Messung von elektrischen Aufnahmeleistungen gemäß der EN 60335, Kapitel 7.2.7.3 angegebenen Messeinrichtungen gemessen. Die elektrische Aufnahmeleistung wird ebenfalls in [W] gemessen. Wie sich bereits aus dem Begriff Aufnahmeleistung der Motor/Gebläseeinheit ergibt, bleiben elektrische Leistungsaufnahmen anderer Komponenten des Staubsaugergeräts, beispielsweise eine Leistungsaufnahme durch eine elektrisch betriebene Bürste, bei der Berechnung der elektrischen Aufnahmeleistung außer Betracht.
Mittlere Leistungsaufnahme der Motor/Gebläseeinheit eines Staubsaugergeräts: Die mittlere Leistungsaufnahme der Motor/Gebläseeinheit eines Staubsaugergeräts im Sinne der Erfindung ergibt sich als arithmetisches Mittel aus der elektrischen Aufnahmeleistung der Motor/Gebläseeinheit bei ungefülltem und teilgefülltem Filterbeutel gemessen bei Blende 8.
Abscheidegrad: Der Abscheidegrad in [%] im Sinn der vorliegenden Erfindung ist definiert durch ψ = 100 - Durchlassgrad [%]. (Dies ist nicht zu verwechseln mit der im Stand der Technik ebenfalls verwendeten Definition gemäß welcher der Abscheidegrad definiert ist durch: (ursprüngliche Konzentration - erzielte Konzentration) / ursprüngliche Konzentration). Der Abscheidegrad wird mit dem TSI-Filtertester Modell 8130 bei 86 l/min gemessen. Zur Erzeugung der NaCI-Partikel wird der integrierte Salt Aerosol Generator 81 18A verwendet, der Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße von 0,26 μητι erzeugt (sogenannter Mean Mass Diameter).
Qualitätsfaktor bei ungefülltem Filterbeutel: Ein Kriterium für die ökologische Effizienz einer Vorrichtung zum Staubsaugen mit einem Staubsaugergerät und einem Filterbeutel ist der Qualitätsfaktor Qw un bei ungefülltem Filterbeutel. Dieser ist definiert als:
Qw un = (hsaug un / hfbar un) x ψ mit hsaug Unterdruck nach EN 60312 der Vorrichtung zum Staubsaugen bei ungefülltem Filterbeutel in [kPa],
h 1 1'bar un■- Unterdruck in dem Filterbeutelaufnahmeraum bei ungefülltem Filterbeutel in [kPa], und
ψ: Abscheidegrad des Filterbeutelmaterials in [%]
Der Qualitätsfaktor Qw un ergibt sich also als Quotient aus dem Unterdruck, der sich im Bereich der Bodendüse eines Staubsaugergeräts einstellt, und dem Unterdruck, der im Filterbeutelaufnahmeraum unmittelbar durch die Motor/Gebläseeinheit erzeugt wird. In diesen Quotienten geht der Widerstand des Filterbeutels ein. Zum einen wird der Druckverlust des Filtermaterials berücksichtigt. Zum anderen geht die effektive Filterfläche, die Passform des Filterbeutels und die Entfaltung des Filterbeutels ein. Dieser Faktor wird noch mit der Abscheideleistung des Filtermaterials multipliziert, um sicherzustellen, dass ein hoher Unterdruck im Bereich der Bodendüse nicht durch einen schlechten Abscheidegrad, also einer geringen Staubteilchenrückhaltung, erzielt wird.
Der Qualitätsfaktor Qw un stellt somit ein Maß für die Umsetzung des von der Motor/Gebläseeinheit im Filterbeutelaufnahmeraum erzeugten Unterdrucks in den Unterdruck, der sich im Bereich der Bodendüse aufgrund des Widerstands des ungefüllten Filterbeutels unter Berücksichtigung des Abscheidegrads des Materials des Filterbeutels einstellt.
Qualitätsfaktor bei teilgefülltem Filterbeutel: Da der Qualitätsfaktor Qw un bei der Befüllung mit Staub abnimmt, verwendet man als zusätzliches oder als alternatives Kriterium für die ökologische Effizienz einer Vorrichtung zum Staubsaugen mit einem Staubsaugergerät und einem Filterbeutel auch den Qualitätsfaktor Qw teii bei teilweise gefülltem Filterbeutel. Zur Ermittlung dieses Qualitätsfaktors wird ein ungefüllter Filterbeutel mit 400 g DMT8 Prüfstaub beladen und dann wird der Qualitätsfaktor auf gleiche Weise wie beim ungefüllten Filterbeutel ermittelt. Dieser Qualitätsfaktor ist demnach definiert als
Qw teil = (hsau9teil / h,bar teil) x V mit saug
teil - Unterdruck nach EN 60312 der Vorrichtung zum Staubsaugen bei teilgefülltem Filterbeutel in [kPa]
hfbar
teil- Unterdruck im Filterbeutelaufnahmeraum bei teilgefülltem Filterbeutel in [kPa], und
ψ: Abscheidegrad des Filterbeutelmaterials in [%]
Dieser Qualitätsfaktor Q teü stellt somit ein Maß für die Umsetzung des von der Motor/Gebläseeinheit im Filterbeutelaufnahmeraum erzeugten Unterdrucks in den Unterdruck, der sich im Bereich der Bodendüse aufgrund des Widerstands des teilgefüllten Filterbeutels unter Berücksichtigung des Abscheidegrads des Materials des Filterbeutels einstellt.
Flachbeutel: Unter einem Flachbeutel im Sinn der vorliegenden Erfindung werden Filterbeutel verstanden, deren Filterbeutelwand aus zwei Einzellagen Filtermaterial mit gleicher Fläche derart gebildet ist, dass die beiden Einzellagen nur an ihren Umfangsrändern miteinander verbunden sind (der Begriff gleiche Fläche schließt selbstverständlich nicht aus, dass sich die beiden Einzellagen dadurch voneinander unterscheiden, dass eine der Lagen eine Eintrittsöffnung aufweist).
Die Verbindung der Einzellagen kann durch eine Schweiß- oder Klebenaht entlang des gesamten Umfangs der beiden Einzellagen realisiert sein; sie kann aber auch dadurch ausgebildet werden, dass eine Einzellage aus Filtermaterial um eine ihrer Symmetrieachsen gefaltet wird und die verbleibenden offenen Umfangsränder der so entstehenden beiden Teillagen verschweißt oder verklebt werden (sogenannter Schlauchbeutel). Bei einer solchen Fertigung sind demnach drei Schweiß- oder Klebenähte nötig. Zwei dieser Nähte bilden dann den Filterbeutelrand, die dritte Naht kann ebenfalls einen Filterbeutelrand bilden oder aber auf der Filterbeutelfläche liegen.
Flachbeutel im Sinn der vorliegenden Erfindung können auch sogenannte Seitenfalten aufweisen. Hierbei können diese Seitenfalten völlig ausfaltbar sein. Ein Flachbeutel mit solchen Seiten- falten ist zum Beispiel in der DE 20 2005 000 917 U1 gezeigt (siehe dort Fig. 1 mit eingefalteten Seitenfalten und Fig. 3 mit ausgefalteten Seitenfalten). Alternativ können die Seitenfalten mit Teilen des Umfangsrands verschweißt sein. Ein solcher Flachbeutel ist in der DE 10 2008 006 769 A1 gezeigt (siehe dort insbesondere Fig. 1).
Filterbeutel mit Oberflächenfalten: Ein Filterbeutel, dessen Filterbeutelwand Oberflächenfalten aufweist, ist an sich aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung 10163463.2 (siehe dort insbesondere Fig. 10a und Fig. 10b bzw. Fig. 11a und Fig. 11b). Umfasst die Filterbeutelwand mehrere Oberflächenfalten, dann wird dieses Material auch als plissiertes Filtermaterial bezeichnet. Derartige plissierte Filterbeutelwände sind in der europäischen Patentanmeldung 10002964.4 gezeigt.
Fig. 1 und Fig. 2 zeigen einen Filterbeutel im Querschnitt mit einer Wand, die jeweils zwei Oberflächenfalten aufweist. Durch derartige Oberflächenfalten wird die Filterfläche des Filterbeutel vergrößert, wodurch sich eine höhere Staubaufnahmekapazität des Filterbeutels bei höherer Abscheideleistung und höherer Standzeit ergibt (jeweils gegenüber einem Filterbeutel mit denselben Außenabmessungen und ohne Oberflächenfalten).
In Fig. 1 ist ein Filterbeutel 1 mit einer Filterbeutelwand 10, die zwei Oberflächenfalten 11 in Form sogenannter Schwalbenschwanzfalten aufweist, dargestellt. Der Filterbeutel ist hier im Querschnitt durch die Filterbeutelmitte dargestellt. Die Längsachsen der Oberflächenfalten verlaufen demnach in einer Ebene, die ihrerseits senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft, und die Oberflächenfalten gehen an ihren Längsenden in die parallel zur Zeichnungsebene verlaufenden und vor und hinter der Zeichnungsebene liegenden Schweißnähte des Filterbeutels über. Somit lassen sich die Oberflächenfalten in ihrer Mitte am stärksten entfalten. Der Filterbeutel ist hier in einem Zustand gezeigt, in dem die Oberflächenfalten bereits etwas entfaltet sind.
In Fig. 2 ist ein Filterbeutel 2 mit einer Filterbeutelwand 20, die zwei Oberflächenfalten 21 in Form sogenannter Dreiecksfalten aufweist, dargestellt. Der Filterbeutel ist hier im Querschnitt durch die Filterbeutelmitte dargestellt. Die Längsachsen der Oberflächenfalten verlaufen demnach in einer Ebene, die ihrerseits senkrecht zur Zeichnungsebene verläuft, und die Oberflächenfalten gehen an ihren Längsenden in die parallel zur Zeichnungsebene verlaufenden und vor und hinter der Zeichnungsebene liegenden Schweißnähte des Filterbeutels über. Somit lassen sich die Oberflächenfalten in ihrer Mitte am stärksten entfalten. Der Filterbeutel ist hier ebenfalls in einem Zustand gezeigt, in dem die Oberflächenfalten bereits etwas entfaltet sind. Neben den in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Oberflächenfalten sind auch Oberflächenfalten mit anderen Formen möglich. Dass die Oberflächenfalten in den Ausführungen nach Fig. 1 und Fig. 2 senkrecht zu einer Beutelkante verlaufen, ist nicht als Beschränkung zu verstehen. Selbstverständlich können die Oberflächenfalten auch unter einem Winkel zu den Beutelkanten verlaufen.
Faltenfixierung: Die Oberflächenfalten werden im Beutelinneren zweckmäßigerweise durch Streifen aus Vliesmaterial fixiert. In Figuren 3a und 3b ist dargestellt, wie eine Faltenfixierung für Schwalbenschwanzfalten hergestellt werden kann. Fig. 3a zeigt hierbei die Draufsicht auf eine Filtermaterialbahn 31 , welche die Schwalbenschwanzfalten umfasst, und eine in dieser Fig. 3a darüber liegende Vliesmaterialbahn 32, aus welcher letztendlich die zur Faltenfixierung eingesetzten Vliesstreifen gebildet werden. Aus der Vliesmaterialbahn 32 (die beispielsweise aus einem Spinnvlies mit 17 g/m2 bestehen kann) wurden rechteckige Löcher 33 von 10 x 300 mm ausgestanzt. Fig. 3b zeigt den Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3a. Aus dieser Schnittansicht ist ersichtlich, dass die Teile der Vliesmaterialbahn, welche zur Faltenfixierung eingesetzt werden, mittels Schweißlinien 34 mit der Filtermaterialbahn verbunden sind. Der Vliessteifen, der die Falten fixiert, ist in Fig. 3b aus Gründen der besseren Darstellbarkeit etwas übertrieben bauchig eingezeichnet. Tatsächlich liegt die Vliesmaterialbahn 32 plan auf der Filtermaterialbahn 31. In den Figuren 3a und 3b sind ferner die Abstände zwischen den Schweißpunkten und die Abstände zwischen den gestanzten Löchern sowie die Bahnbreiten der Filtermaterialbahn 31 sowie der gelochten Vliesmaterialbahn 32 und die Länge der Schweißpunkte 34 in [mm] angegeben.
Zwei Lagen dieses aus den zwei Bahnen 31 und 32 bestehenden Filtermaterials werden nun aufeinandergelegt und auf einer Breite von 290 mm zu einem Filterbeutel verschweißt; das überbleibende Material von etwa 20 mm an jedem Rand wird abgeschnitten.
Diffusoren im Staubsaugerfilterbeutel: Diffusoren in Staubsaugerfilterbeutel sind aus dem Stand der Technik bekannt. Die hier eingesetzten Varianten werden in der EP 2 263 507 A1 beschrieben.
Filtermaterial CS50: Laminat mit von der Abströmseite her betrachtet folgendem Aufbau: Spinnvlies 17 g/m2, Netting 8 g/m2 / Meltblown 40 g/m2 / Spinnvlies 17 g/m2 / PP-Stapelfasern 50 bis 60 g/m2 / kardierter Stapelfaservliesstoff 22 g/m2. Eine detaillierte Beschreibung der PP- Stapelfaserlage findet sich in der EP 1 795 247 A1. Dieses Filtermaterial kann von der Schutzrechtsinhaberin bezogen werden.
SMS92: Laminat mit von der Abströmseite her betrachtet folgendem Aufbau: Spinnvlies 35 g/m2 / 40 g/m2 Meltblown / Spinnvlies17 g/m2. Meltblown und Spinnvlies sind bei diesem Material mit Hotmelt aneinanderlaminiert. Dieses Filtermaterial kann von der Schutzrechtsinhaberin bezogen werden.
Material LT75: Laminat mit folgendem Aufbau: Spinnvlies 17 g/m 2 / Stapelfaserlage 75 g/m2 / Spinnvlies 17 g/m2. Die Lagen werden ultraschalllaminiert, dabei wird das Laminiermuster Ungricht U4026 verwendet. Dieses Filtermaterial kann von der Schutzrechtsinhaberin bezogen werden.
STAND DER TECHNIK
Die Anforderungen, die an Vorrichtungen zum Staubsaugen gestellt werden, unterliegen in den letzen Jahren einem deutlichen Wandel.
Die Studie der "AEA Energy & Environment Group" im Auftrag der "European Commission Energy" zur Definition der Anforderungen an ein Eco-Design für Staubsauger zeigt auf, dass es wünschenswert wäre, dass zukünftig aus energiepolitischen Gesichtspunkten die Aufnahmeleistung auf unter 1100 W oder sogar noch weniger begrenzt werden sollte. Die Benutzer von Vorrichtungen zum Staubsaugen werden allerdings erwarten, dass sich die Reinigungswirkung gegenüber Einrichtungen zum Staubsaugen, wie sie heute mit wesentlich höherer Aufnahmeleistung erhältlich sind, nicht wesentlich verschlechtern.
Die Kundenanforderungen an die Hygiene einer Vorrichtung zum Staubsaugen beziehen sich nicht mehr nur auf eine möglichst geringe Staubemission der Geräte sondern auch auf die hygienische Entsorgung des aufgesaugten Staubes.
Hinsichtlich des Abscheidekonzeptes lassen sich Staubsauger ohne Filterbeutel und Staubsauger mit Filterbeutel unterscheiden.
Bei Staubsaugern mit Filterbeuteln sinkt der Luftstrom mit zunehmender Beladung des Filterbeutels mit Staub mehr oder weniger stark ab. Bis etwa zum Jahr 2000 wurden in erster Linie Filterbeutel aus Papier oder aus Papier mit einer Meltblown-Innenlage eingesetzt. Solche Papierfilterbeutel zeigen bei Prüfung der Verringerung des maximalen Luftstroms bei teilgefülltem Staubbehälter analog zu EN 60312 einen Luftstromabfall von etwa 80 % (bzw. 60 % bei Verwendung von mehrlagigen Filterbeuteln mit Tissue-Innenlage) beträgt. Danach begannen sich langsam Filterbeutel aus Vliesstoffen durchzusetzen. Zunächst wurden Filterbeutel mit Vlieslagen von geringer Staubspeicherkapazität eingesetzt (SMS-Filterbeutel). Durch die Einführung von Filterbeuteln aus Vliesstoffen mit einer Kapazitätslage konnte die Abnahme des Luftstroms deutlich reduziert werden (siehe EP 0 960 645). Derartige Filterbeutel zeigen bei Prüfung der Verringerung des maximalen Luftstroms bei teilgefülltem Staubbehälter analog zu EN 60312 einen Luftstromabfall von etwa 30 %.
Weitere Verbesserungen wurden durch eine Vorfiltration durch lose Fasern im Beutel (DE 10 2007 060 747, DE 20 2007 010 692 und WO 2005/060807) oder eine Vorabscheidung durch einen Beutel im Beutel (WO 2010/000453, DE 20 2009 002 970 U1 und DE 20 2006 016 303 U1 ) erreicht. Strömungsumlenkungen oder Strömungsverteilungen im Filterbeutel werden in der EP 1 915 938, DE 20 2008 016 300, DE 20 2008 007 717 U1 (Staub speichernde Einlage), DE 20 2006 019 108 U1 , DE 20 2006 016 304 U1 , EP 1 787 560 und EP 1 804 635 vorgeschlagen. Mit derartigen Filterbeuteln lässt sich bei Prüfung der Verringerung des maximalen Luftstroms bei teilgefülltem Staubbehälter analog zu EN 60312 einen Luftstromabfall von etwa 15% erzielen. Hierdurch wird eine weitere Verbesserung der Saugleistungskonstanz erzielt.
Die Europäischen Patentanmeldungen 10002964.4, 10163463.2, und 10163462.2 offenbaren eine verbesserte Staubspeicherfähigkeit durch Plissierung des Filtermaterials oder durch Versehen des Filterbeutels mit sogenannten Oberflächenfalten. Die Europäische Patentanmeldung 10009351.7 zeigt wie durch eine optimierte Positionierung des Beutels im Staubsauger die Saugleistungskonstanz verbessert werden kann. So zeigen derartige Filterbeutel bei Prüfung der Verringerung des maximalen Luftstroms bei teilgefülltem Staubbehälter analog zu EN 60312 einen Luftstromabfall von nur noch etwa 5 %.
Hinsichtlich der hygienischen Entsorgung des aufgesaugten Staubs wurden Halteplatten entwickelt, mit denen der Filterbeutel vor der Entnahme aus dem Staubsauger manuell, halbautomatisch oder automatisch dicht verschlossen wird (z. B. EP 2 012 640).
Bei Vorrichtungen zum Staubsaugen, die mit einem Filterbeutel betrieben werden, sitzt herkömmlicher weise die Motor/Gebläseeinheit (in Stromabwärtsrichtung) hinter dem Filterbeutel, d. h. die Saugluft wird von der Motor/Gebläseeinheit durch den Filterbeutel gesaugt (sogenanntes Clean Air Prinzip). Es ist allerdings auch möglich, die Motor/Gebläseeinheit zwischen der Bodendüse und dem Filterbeutel vorzusehen (sogenanntes Dirty Air Prinzip). In diesem Fall wird die noch mit Schmutz beladene Saugluft von der Motor/Gebläseeinheit in den Filterbeutel geblasen. Beutellose Staubsauger - insbesondere Zyklonstaubsauger - zeichnen sich zwar dadurch aus, dass der Luftstrom bei der Beladung des Staubsammelbehälters mit Staub im Wesentlichen konstant bleibt. Der konstante Luftstrom eines Zyklonstaubsaugers ist auf den ersten Blick ein Vorteil im Vergleich zu Staubsaugern mit Filterbeuteln, die bei zunehmender Beladung des Filterbeutels mehr oder weniger stark verstopfen, wodurch der Luftstrom entsprechend reduziert wird. Dies wird allerdings durch einen schlechten Wirkungsgrad erkauft, der in Konsequenz dazu führt, dass Zyklonstaubsauger eine hohe elektrische Aufnahmeleistung aufweisen müssen um einen ausreichenden Luftstrom zu erzeugen. Diese hohe Aufnahmeleistung ist wegen der hohen Verluste, die das Abscheideprinzip mit sich bringt, nämlich den Verlust für die Aufrechterhaltung der hohen Rotationsgeschwindigkeit der mit Staub beladenen Luft in dem Zyklonabscheider, erforderlich.
Die energiepolitisch geforderte niedrige Aufnahmeleistung zusammen mit einem Luftstrom, der noch zu einer akzeptablen Reinigungswirkung führt, lässt sich mit Vorrichtungen ohne Filterbeutel kaum realisieren.
Ferner ist bei derartigen beutellosen Staubsaugern die hygienische Entsorgung des aufgesaugten Staubs problematisch.
Angesichts dieser Nachteile der beutellosen Staubsaugergeräte werden vorliegend nur Vorrichtungen zum Staubsaugen mit einem Staubsaugergerät und einem Filterbeutel betrachtet.
Mit derartigen herkömmlichen Vorrichtungen zum Staubsaugen mit Filterbeuteln lässt sich heutzutage bei moderater Aufnahmeleistung bei neu eingelegten und ungefüllten Filterbeutel ein Luftstrom von etwa 40 l/s realisieren Derartige Staubsauger haben eine Aufnahmeleistung von etwa 1300 bis 1400 W. Will man einen höheren Luftstrom erzielen, dann sind höhere Aufnahmeleistungen erforderlich. Verringert man die Aufnahmeleistung, dann geht damit auch eine erhebliche Verringerung des Luftstroms und somit der Reinigungswirkung einher.
In Tabelle I sind die Qualitätsfaktoren Qw un und Qw teii für heute auf dem Markt erhältliche Vorrichtungen zum Staubsaugen mit Staubsaugergerät und den für diese Staubsaugergeräte vom Hersteller vorgesehenen Filterbeutel angegeben. Diese Vorrichtungen sind Bodenstaubsauger mit der heutzutage üblichen Anordnung, also mit der Motor/Gebläseeinheit vorgeschaltetem Filterbeutel. Bei der Auswahl der Vergleichsbeispiele wurden insbesondere auch Modelle ausgewählt, die von den Herstellern als besonders ökologisch und/oder leistungsstark beworben werden. Tabelle I:
Figure imgf000012_0001
Wie aus Tabelle I ersichtlich liegen Q un in einem Bereich von unter 7 bis etwa 22 und Q teü entsprechend niedriger in einem Bereich von unter 2 bis etwa 12. Es fällt ferner auf, dass manche Vorrichtungen zum Staubsaugen zwar einen vergleichsweise hohen Qualitätsfaktor für ungefüllte Filterbeutel aufweisen, aber einen vergleichsweise niedrigen Qualitätsfaktor für teilgefüllte Filterbeutel zeigen.
Weiter fällt auf, dass manche Vorrichtungen zum Staubsaugen zwar einen vergleichsweise hohen Luftstrom erzeugen, dies aber auf den schlechten Abscheidegrad des Materials des Filterbeutels zurückzuführen ist. Derartige Staubsaugergeräte geben vergleichsweise viele Staubpartikel wieder an die Umgebung ab.
Darüber hinaus finden sich zwar Vorrichtungen zum Staubsaugen, die eine relativ niedrige elektrische Aufnahmeleistung der Motor/Gebläseeinheit zeigen; dies geht jedoch stark zu Lasten des Luftstroms, so dass die Reinigungswirkung solcher Staubsaugergeräte gering ist.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG Angesichts der zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik stellt die Erfindung Vorrichtungen zum Staubsaugen mit einem Staubsaugergerät und Filterbeuteln zur Verfügung, deren ökologische Effizienz stark verbessert ist und zwar derart, dass Qw un größer als 25, bevorzugt größer als 30, ist und/oder Qw tei| größer als 13, bevorzugt größer als 15, besonders bevorzugt größer als 17 ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der zuvor beschriebenen Erfindung kann der Luftstrom qun größer als 30 l/s, bevorzugt größer 35 l/s und besonders bevorzugt größer 40 l/s sein.
Hierdurch kann sichergestellt werden, dass trotz stark verringerter Aufnahmeleistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine ähnliche Reinigungswirkung wie mit den besten heute zur Verfügung stehenden Vorrichtungen zum Staubsaugen erzielt wird.
In der Erfindung und der zuvor genannten Weiterbildung kann der Luftstrom qteii größer als 26 l/s, bevorzugt größer 31 l/s und besonders bevorzugt größer 36 l/s sein.
Dadurch wird die hohe Reinigungswirkung nicht nur bei ungefülltem Filterbeutel sondern auch während des kontinuierlichen Befüllens des Filterbeutels gewährleistet.
Ferner kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Staubsaugen der gemessene Unterdruck hsau9 un größer als 1 ,0 kPa, bevorzugt größer 1 ,3 kPa und besonders bevorzugt größer 1 ,7 kPa betragen, und/oder der gemessene Unterdruck hsau9,eii größer als 0,7 kPa, bevorzugt größer als 1 kPa und besonders bevorzugt größer 1 ,4 kPa sein.
Hierdurch wird weiter sichergestellt, dass trotz verringerter Aufnahmeleistung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine ähnliche Reinigungswirkung wie mit den besten heute zur Verfügung stehenden Vorrichtungen zum Staubsaugen erzielt werden kann, sowie die hohe Reinigungswirkung nicht nur bei ungefülltem Filterbeutel sondern auch während des kontinuierlichen Befüllens des Filterbeutels gewährleistet bleibt.
Vorteilhafterweise kann der Abscheidegrad des Filterbeutelmaterials ψ des in der Vorrichtung zum Staubsaugen verwendeten Filterbeutels größer als 60 %, bevorzugt größer als 80 % besonders bevorzugt größer als 99 % sein. In dieser Weiterbildung der Erfindung ist sichergestellt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Staubsaugen trotz hoher ökologischer Effizienz nur wenige Partikel an die Umgebung abgibt.
Gemäß einer völlig anderen Weiterbildung der zuvor beschriebenen Erfindung und ihrer zuvor beschriebenen Weiterbildungen kann die Vorrichtung zum Staubsaugen so ausgelegt sein, dass die mittlere Leistungsaufnahme der Vorrichtung zum Staubsaugen kleiner als 1200 W, bevorzugt kleiner als 800 W und besonders bevorzugt kleiner als 400 W ist.
Hierdurch kann mit der Vorrichtung zum Staubsaugen den immer stärker werdenden Energieeinsparanforderungen Genüge geleistet werden.
Besonders gut ist die zuvor beschriebene Erfindung mit ihren zuvor beschriebenen Weiterbildungen im Bereich der Haushaltsstaubsaugeinrichtungen, also insbesondere mit einem Filterbeutelvolumen von 1 I bis 5 I bei Handstaubsaugern, insbesondere mit Filterbeutelvolumen von 2 I bis 7 I bei Bodenstaubsaugern und insbesondere mit einem Filtervolumen von 3 I bis 15 I bei Upright-Staubsaugern, einsetzbar.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung kann der Filterbeutel der Vorrichtung zum Staubsaugen Oberflächenfalten, insbesondere fixierte Schwalbenschwanzfalten, aufweisen. Insbesondere kann in diesem Fall der Filterbeutelaufnahmeraum bügeiförmige Rippen aufweisen, welche die Wand des Filterbeutels von der Wand des Filterbeutelaufnahmeraums beabstandet halten und so vorgesehen sind, dass sie in die Faltentäler der Oberflächenfalten eingreifen.
Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung kann der Filterbeutelaufnahmeraum des Staubsaugergeräts eine Form aufweisen, die in etwa der Form der Umhüllenden des gefüllten Filterbeutels entspricht.
Durch diese Weiterbildung sind eine optimale Ausnützung der Filterfläche des Filterbeutels und eine optimale Füllung des Filterbeutels während des Staubsaugens sichergestellt. Es lässt sich so insbesondere vermeiden, dass der Filterbeutel sich in dem Filterbeutelaufnahmeraum nur unzureichend entfaltet.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN Die Figuren dienen zur Erläuterung des Standes der Technik und der Erfindung. Es zeigen: Fig. 1 : einen Filterbeutel mit Oberflächenfalten;
Fig. 2: einen Filterbeutel mit Oberflächenfalten;
Fig. 3a und 3b: eine schematische Ansicht einer Filtermaterial und einer Vliesmaterialbahn bei der Herstellung von Filtermaterial für Filterbeutel mit Oberflächenfalten in Form von fixierten Schwalbenschwanzfalten;
Fig. 4a bis 4c: schematische Ansichten des Filterbeutelaufnahmeraums für einen Flachbeutel ohne Oberflächenfalten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Staubsaugen; im Schnitt B-B sind der Übersichtlichkeit halber nur die Bügel abgebildet, die der Ein- und Ausblasöffnung benachbart sind;
Fig. 5a bis 5c: schematische Ansichten des Filterbeutelaufnahmeraums für einen Filterbeutel mit
Oberflächenfalten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Staubsaugen; im Schnitt B-B sind der Übersichtlichkeit halber nur die Bügel abgebildet, die der Ein- und Auslassöffnung benachbart sind;
Fig. 6: eine schematische Ansicht des Filterbeutelaufnahmeraumes für einen Filterbeutel mit Oberflächenfalten gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfinderischen Vorrichtung zum Staubsaugen, welche der Schnittansicht A-A in Fig. 5b mit eingelegtem Filterbeutel entspricht; eine Ansicht des Filterbeutelaufnahmeraums für die bevorzugten Ausführungs formen gemäß Fig. 4 und Fig. 5, in welcher die Bemaßung für diesen Filterbeutel aufnahmeraum angegeben ist; und eine Querschnittsansicht eines Filterbeutels mit Oberflächenfalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Staubsaugen, in der die Bemaßung der Oberflächenfalten angegeben ist.
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Staubsaugen umfasst einen Filterbeutelaufnahmeraum, der an die Form des Filterbeutels, in der vorliegenden Ausführungsform, an die Form eines Flachbeutels, angepasst ist.
Dabei müssen zwei Varianten unterschieden werden. Der Filterbeutelaufnahmeraum für einen Flachbeutel ohne Oberflächenfalten weist auf seinen Innenseiten kleine bügeiförmige Rippen auf, die verhindern sollen, dass sich das Filtermaterial flach an die Gehäusewand anschmiegt und nicht mehr durchströmt werden kann. Der Filterbeutelaufnahmeraum für Flachbeutel mit Oberflächenfalten zeichnet sich durch größere bügeiförmige Rippen aus, die zwischen die Oberflächenfalten des Filterbeutels eingreifen um eine Ausfaltung der Falten zu unterstützen. Abgesehen von den bügeiförmigen Rippen hat der Filterbeutelaufnahmeraum für beide Ausführungen die gleichen Abmessungen.
Die Figuren 4a bis 4c sind schematische Darstellungen des Filterbeutelaufnahmeraums für einen Filterbeutel ohne Oberflächenfalten. In Fig. 4a ist der Filterbeutelaufnahmeraum in Draufsicht gezeigt. In dieser Draufsicht hat er hat eine Form eines Quadrats mit einer Seitenlänge von 300 mm. In den Figuren 4b und Fig. 4c sind Schnittansichten entlang der Linien A-A und B-B in Fig. 4a gezeigt. Wie in diesen Figuren zu sehen ist hat der Filterbeutelaufnahmeraum eine größte Höhe von 160 mm. In Fig. 7 sind noch weitere Höhen des in Fig. 4 gezeigten Filterbeutelaufnahmeraums angegeben. Die Form, welche die Innenwände des Filterbeutelaufnahmeraums beschreiben, erinnert an die Form eines Kissens. Ein Flachbeutel ohne Oberflächenfalten nimmt hingegen während des Saugbetriebs exakt eine Kissenform an. In diesem Sinn ist auch zu verstehen, dass der Filterbeutelaufnahmeraum eine Form hat, die in etwa der Form der Umhüllenden des gefüllten Filterbeutels entspricht.
In Fig. 4a bis Fig. 4c sind die bügeiförmigen Rippen mit dem Bezugszeichen 41 bezeichnet. In dieser Ausführungsform haben alle bügeiförmigen Rippen 41 eine Höhe h = 10 mm. Dadurch dass die Rippen bügeiförmig sind, wird eine freie Zirkulation der gereinigten Luft in dem Filterbeutelaufnahmeraum gewährleistet.
Ferner ist in Fig. 4b und Fig. 4c eine Einrichtung in Form eines Gitters 42 gezeigt, die verhindert, dass der Filterbeutel aufgrund des Saugstroms in der Auslassöffnung in dieselbe gesaugt wird.
Die Figuren 5a bis 5c sind schematische Darstellungen des Filterbeutelaufnahmeraums für einen Filterbeutel mit Oberflächenfalten. Wie bereits zuvor erwähnt sind, abgesehen von den bügeiförmigen Rippen die Abmessungen des Filterbeutelaufnahmeraums dieselben wie die für den Filterbeutelaufnahmeraum gemäß Fig. 4 und Fig. 7. Ein Flachbeutel mit fixierten Oberflächenfal- ten nimmt während des Saugbetriebs ebenfalls eine Kissenform an, so dass der Filterbeutelaufnahmeraum eine Form hat, die in etwa der Form der Umhüllenden des gefüllten Filterbeutels entspricht.
Ferner weist der Filterbeutelaufnahmeraum bügeiförmige Rippen 51 mit unterschiedlicher Höhe auf, wie insbesondere in Fig. 5b und Fig. 5c zu sehen ist. Auch in dieser Ausführungsform ist eine Einrichtung in Form eines Gitters 52 vorgesehen, die verhindert, dass der Filterbeutel aufgrund des Saugstroms in der Auslassöffnung in dieselbe gesaugt wird.
In Fig. 5a bis Fig. 5c ist außerdem der Messpunkt, an dem der Unterdruck im Filterbeutelaufnahmeraum bestimmt wird, mit dem Bezugszeichen 53 bezeichnet.
Fig. 6 entspricht Fig. 5b, wobei ein Filterbeutel mit fixierten Oberflächenfalten in Form von Schwalbenschwanzfalten eingelegt ist. Die bügeiförmigen Rippen sind mit den Bezugszeichen 61 , 62, 63 und 64 bezeichnet. Diese Rippen greifen zwischen die Oberflächenfalten des Filterbeutels ein und tragen so zu einer Entfaltung der Oberflächenfalten bei. Dies ist in Fig. 6 schematisch dargestellt. Gleichzeitig wird die Filterbeutelwand zur Wand des Filterbeutelaufnahmeraums beabstandet gehalten, um so ein Durchströmen der gesamten Filterfläche des Filterbeutels zu gewährleisten. Die bügeiförmigen Rippen 61 haben eine Höhe h = 10 mm, die Rippen 62 von 15 mm, die Rippen 63 von 20 mm und die Rippen 64 von 35 mm. Dadurch dass die Rippen durchbrochen sind wird eine freie Zirkulation der gereinigten Luft in dem Filterbeutelaufnahmeraum gewährleistet.
Das Bezugszeichen 65 bezeichnet in dieser Fig. 6 die Wand des Filterbeutelaufnahmeraums. Der eingelegte Filterbeutel 66 weist mehrere Oberflächenfalten auf, die schematisch als teilweise entfaltet dargestellt sind. Die zu reinigende Luft wird durch die Einlassöffnung 67 in den Filterbeutel gesaugt und über den Auslass des Filterbeutelaufnahmeraums 68 abgesaugt. Vor der Auslassöffnung 68 befindet sich noch ein Gitter, das verhindert, dass der Filterbeutel die Auslassöffnung blockieren kann.
Erfindungsgemäß können Flachbeutel mit oder ohne Oberflächenfalten eingesetzt werden. In Fig. 8 ist ein Schnitt eines solchen Flachbeutels mit Oberflächenfalten mit Angabe der Größen der Oberflächenfalten dargestellt. Die Flachbeutel mit und ohne Oberflächenfalten, die für die Versuche für Tabelle II eingesetzt wurden hatten die Maße 290 x 290 mm. Ferner ist in Fig. 8 der Diffusor aus LT75 mit dem Bezugszeichen 81 zu sehen. Alle Filterbeutel mit Oberflächenfalten aus Tabelle II waren mit Diffusoren ausgerüstet. Diese bestanden aus 22 Streifen von 11 mm Breite und 290 mm Länge. Als Material für die Diffusoren wurde LT75 verwendet.
Als Motor/Gebläseeinheit wurde in der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Domel KA 467.3.601-4 verwendet. Die Ansaugöffnung der Motor/Gebläseeinheit wurde direkt mit der Ausblasöffnung des Filterbeutelaufnahmeraumes verbunden. Durch Regelung der Netzspannung mittels eines Transformators wurde der für den Versuch geforderte Luftstrom (als Unterdruck im Messkasten) bei ungefülltem Filterbeutel eingestellt. Diese Netzspannung wurde für die jeweilige Versuchsserie, bei der 400 g DMT 8 Staub in 50 g Portionen eingesaugt wurde, beibehalten. Die resultierende elektrische Aufnahmeleistung wurde gemessen. Es wurde kein Ausblasfilter verwendet.
Tabelle II zeigt die Ergebnisse der Messungen für verschiedene erfindungsgemäße Vorrichtungen mit dem zuvor beschriebenen Filterbeutelaufnahmeraum und der zuvor beschriebenen Motor/Gebläseeinheit. Es wurden hierbei sowohl Filterbeutel mit Oberflächenfalten als auch Flachbeutel ohne Oberflächenfalten eingesetzt. Als Material für die verwendeten Filterbeutel mit/ohne Oberflächenfalten wurden die von der Schutzrechtsinhaberin hergestellten Laminate CS50, SMS92 und LT75, wie in Tabelle II angegeben, verwendet.
Wie aus der Tabelle II unmittelbar entnehmbar, haben alle erfindungsgemäßen Vorrichtungen Werte für Qw un in einem Bereich von 30,1 bis 32,1. Diese Werte liegen also weit über den aus dem Stand der Technik bekannten Werten (hier war der höchste Wert 22,3). Die Werte für Qw,eii liegen in dem Bereich von 7,3 bis 25,1. Sieht man von den Werten für die Flachbeutel aus SMS, dem am wenigsten bevorzugten Material, ab, ergibt sich ein Bereich von 16,8 bis 25,1 , der ebenfalls weit über dem Bereich der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen liegt (hier war der höchste Wert 1 1 ,7).
Tabelle II lässt sich ferner entnehmen, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung dem Stand der Technik dahin gehend überlegen ist, dass mit vergleichsweise geringer Leistungsaufnahme ein hoher Luftstrom erhalten werden kann. So wird beim Siemens Z6.0 extrem green power die elektrische Aufnahmeleistung von 904 W in einen Luftstrom von 37,2 l/s umgesetzt, wohingegen erfindungsgemäß zum Erzielen eines Luftstroms von 37,9 l/s lediglich eine elektrische Aufnahmeleistung von 492 W erforderlich ist.
Außerdem ergibt sich aus Tabelle II, dass Vorrichtungen mit Filterbeuteln mit Oberflächenfalten ökologisch effizienter als Filterbeutel ohne Oberflächenfalten sind, obwohl auch mit letzteren sehr hohe Qualitätsfaktoren erzielt werden können. Diese ökologische Effizienz ist umso höher, je mehr Staub aufgesaugt worden ist, wie man an den Qualitätsfaktoren für die teilgefüllten Filterbeutel sieht.
Filterbeutel aus dem SMS-Material lassen sich insbesondere bei hohen Luftströmen ebenfalls erfindungsgemäß einsetzen. Allerdings ist aus Tabelle II sofort ersichtlich, dass das Filtermaterial CS50 diesem SMS92 Material unter dem Gesichtspunkt der ökologischen Effizienz weit überlegen ist.
Tabelle II:
Erfindungspel pel fbar l-fbar
gemäße VorQtell • un ' teil Ψ n un n teil un o «w teil richtung zum [l/s] [l s] [W] [W] [kPa] [kPa] [%] [kPa] [kPa]
Staubsaugen
53 48 1251 1231 3,05 2,50 85,0 8,1 9,7 32,0 21 ,9
52 47 1165 1148 2,90 2,42 85,0 7,7 8,2 32,0 25,1
50 46 1085 1068 2,75 2,33 85,0 7,4 8,6 31 ,6 23,0
49 44 994 974 2,60 2,13 85,0 6,9 8,3 32,0 21 ,8
48 43 900 891 2,45 2,00 85,0 6,5 7,8 32,0 21 ,8
46 42 827 813 2,30 1 ,89 85,0 6,1 7,3 32,0 22,0
Filterbeutel
mit Oberflä45 40 760 739 2,15 1 ,75 85,0 5,7 6,9 32,1 21 ,6 chenfalten aus 43 39 690 674 2,00 1 ,64 85,0 5,4 6,5 31 ,5 21 ,4 CS50 und 41 37 620 599 1 ,85 1 ,45 85,0 4,9 6,1 32,1 20,2 Diffusor aus
LT75 40 36 551 540 1 ,70 1 ,39 85,0 4,6 5,6 31 ,4 21 ,1
38 34 492 473 1 ,55 1 ,22 85,0 4,2 5,2 31 ,4 19,9
36 32 429 414 1 ,40 1 ,08 85,0 3,8 4,7 31 ,3 19,5
34 29 364 354 1,25 0,91 85,0 3,4 4,3 31,3 18,0
32 28 309 302 1 ,10 0,82 85,0 3,0 3,8 31 ,2 18,3
30 26 261 252 0,95 0,71 85,0 2,6 3,4 31 ,1 17,8
26 23 201 193 0,75 0,57 85,0 2,0 2,6 31 ,9 18,6
26 17 212 201 0,75 0,31 85,0 2,1 3,6 30,4 7,3
Flachbeutel
aus SMS92 40 32 580 548 1 ,7 0,83 85,0 4,8 7,6 30,1 9,3
53 38 1314 1235 3,05 1 ,6 85,0 8,4 12,9 30,9 10,5
Flachbeutel
aus CS50 53 45 1328 1286 3,05 2,18 85,0 8,4 11 ,0 30,9 16,8

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Vorrichtung zum Staubsaugen umfassend ein Staubsaugergerät und einen Filterbeutel, wobei die Vorrichtung zum Staubsaugen einen Qualitätsfaktor bei ungefülltem Filterbeutel Qw un definiert durch
Figure imgf000020_0001
h53"9^: Unterdruck nach EN 60312 der Vorrichtung zum Staubsaugen bei ungefülltem Filterbeutel in [kPa],
Figure imgf000020_0002
Unterdruck in dem Filterbeutelaufnahmeraum bei ungefülltem Filterbeutel in [kPa], und
ψ: Abscheidegrad des Filterbeutelmaterials in [%] aufweist, der größer als 25, bevorzugt größer als 30 ist und/oder die Vorrichtung zum Staubsaugen einen Qualitätsfaktor bei teilgefülltem Filterbeutel Qw teii definiert durch
Qw,eii =
Figure imgf000020_0003
/ h,bar tei,) x ψ mit hsau9 teN: Unterdruck nach EN 60312 der Vorrichtung zum Staubsaugen bei teilgefülltem Filterbeutel in [kPa]
hfbar teii: Unterdruck im Filterbeutelaufnahmeraum bei teilgefülltem Filterbeutel in [kPa], und
ψ: Abscheidegrad des Filterbeutelmaterials in [%] aufweist, der größer als 13, bevorzugt größer als 15, besonders bevorzugt größer als 17 ist.
2. Vorrichtung zum Staubsaugen nach Patentanspruch 1 , in welcher der Luftstrom bei ungefülltem Filterbeutel größer als 30 l/s, bevorzugt größer 35 l/s und besonders bevorzugt größer 40 l/s ist.
3. Vorrichtung zum Staubsaugen nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, in welcher der Luftstrom bei teilgefülltem Filterbeutel größer als 26 l/s, bevorzugt größer 31 l/s und besonders bevorzugt größer 36 l/s ist.
4. Vorrichtung zum Staubsaugen nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in welcher der Unterdruck hsau9 un größer als 1 ,0 kPa, bevorzugt größer 1 ,3 kPa und besonders bevorzugt größer 1 ,7 kPa ist.
5. Vorrichtung zum Staubsaugen nach Anspruch nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in welcher der Unterdruck hsaug tei| größer als 0,7 kPa , bevorzugt größer als 1 kPa und besonders bevorzugt größer 1 ,4 kPa ist.
6. Vorrichtung zum Staubsaugen nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in welcher der Abscheidegrad des Filterbeutelmaterials ψ größer als 60 %, bevorzugt größer als 80 % besonders bevorzugt größer als 99 % ist.
7. Vorrichtung zum Staubsaugen gemäß einem der vorhergehenden Patentansprüche, in welcher die mittlere Leistungsaufnahme der Vorrichtung zum Staubsaugen kleiner als 1200 W, bevorzugt kleiner als 800 W und besonders bevorzugt kleiner als 400 W ist.
8. Vorrichtung zum Staubsaugen nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zum Staubsaugen eine Haushaltsstaubsaugeinrichtung, insbesondere mit einem Filterbeutelvolumen von 1 I bis 5 I bei Handstaubsaugern, insbesondere mit Filterbeutelvolumen von 2 I bis 7 I bei Bodenstaub- saugem und insbesondere mit einem Filtervolumen von 3 I bis 15 I bei Upright- Staubsaugern ist.
9. Vorrichtung zum Staubsaugen nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in welcher der Filterbeutel Oberflächenfalten, insbesondere fixierte Schwalbenschwanzfalten, aufweist.
10. Vorrichtung zum Staubsaugen nach Patentanspruch 9, in welchem der Filterbeutelaufnahmeraum bügeiförmige Rippen aufweist, die die Wand des Filterbeutels von der Wand des Filterbeutelaufnahmeraums beabstandet halten und so vorgesehen sind, dass sie in die Faltentäler der Oberflächenfalten eingreifen.
11. Vorrichtung zum Staubsaugen nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, in welcher der Filterbeutelaufnahmeraum eine Form hat, die in etwa der Form der Umhüllenden des gefüllten Filterbeutels entspricht.
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