Gebiet der Erfindung
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Filterbeutel für einen Staubsauger gemäß
dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einen Staubsauger gemäß dem Oberbegriff von Anspruch
13 für einen Betrieb mit einem solchen Filterbeutel sowie ein Verfahren gemäß dem
Oberbegriff von Anspruch 14 zum Expandieren eines Filterbeutels.
Hintergrund der Erfindung
[0002] Schon seit längerer Zeit sind Entwickler bemüht, Staubsauger möglichst energieeffizient
zu konstruieren. Gleichzeitig ist ein weiteres Anliegen der Entwickler, die Saugleistung
des Staubsaugers zu erhöhen. Herkömmliche Filterbeutel für Staubsauger weisen bei
ihrer Auslieferung in Folge einer kleinen Verkaufsverpackung einen gefalteten Zustand
auf. Der Benutzer legt den dann nur teilweise entfalteten Filterbeutel in einen Staubraum
des Staubsaugers, ohne den Filterbeutel in dem Staubraum vollständig aufzufalten.
Die dadurch vorhandenen Knickfalten und/oder abgeschnürte Bereiche erzeugen in dem
Filterbeutel einen höheren Luftwiderstand, der eine Saugleistung des Staubsaugers
vermindert. Mit anderen Worten: die Saugleistung wird verringert, da der gesamte Luft-Saugstrom
durch eine kleinere Filterfläche strömen muss. Da dabei nur ein kleineres nutzbares
Filterbeutelvolumen verwendet werden kann, muss die Leistung einer Motor-Gebläse-Einheit
des Staubsaugers erhöht werden, damit der notwendige Volumenstrom, sowie die gewünschte
Saugleistung aufrechterhalten werden kann. Bei der sich dabei einstellenden Strömungsgeschwindigkeit
ergibt sich ein entsprechend höherer Luftwiderstand. Darüber hinaus verkleinert und
verstopft eingesaugter Staub die tatsächliche nutzbare Filterfläche des Filterbeutels
und verkürzt somit dessen Wechselintervalle, beziehungsweise die Standzeit des Filterbeutels.
[0003] Bei existierenden Filterbeuteln für Staubsauger besteht das Problem, dass sich die
Filterbeutel nicht optimal im Staubraum entfalten. Dadurch bleibt ein Teil des Filterbeutelvolumens
ungenutzt und die Saugleistung des Staubsaugers ist gemindert. Deswegen versucht man,
Filterbeutel zu schaffen, bei denen ein Luftdurchsatz bzw. Volumenstrom in den Staubsaugern
bereits von Anfang an optimal genutzt werden kann.
[0004] Ein Beispiel dafür findet sich in der Druckschrift
EP 2 489 292 A1, bei der im Filterbeutel ein schlauchartiges Gebilde vorgesehen ist, das mit einer
Einströmöffnung verbunden ist und dadurch die Luft gezielt in zwei Richtungen des
Filterbeutels drängt, um diesen möglichst weit aufzufalten. Damit eine effektive Filterung
in den Kammern ermöglicht wird, ist das schlauchförmige Gebilde in einem bestimmten
Abstand zu der Außenwand des Filtermaterials angeordnet. Somit wirkt das schlauchförmige
Gebilde als ein Saugluft-Teiler, wobei die eintretende Luft hauptsächlich in zwei
Richtungen des Filterbeutels geleitet wird.
[0005] Aus der Druckschrift
DE 10 2008 031 988 B3 ist ein Filterbeutel zum Einsatz in einem Staubsauger bekannt, der einen äußeren
Beutel und einen darin angeordneten inneren Beutel offenbart. Wesentlich dabei ist,
dass der innere Beutel aus Gittermaterial hergestellt ist und Austrittsöffnungen aufweist,
die als durchgehende Gitterraster-Öffnungen des Gittermaterials des inneren Beutels
ausgebildet sind. Aus dem inneren Beutel wird die Luft in einen freien Innenraum des
äußeren Beutels geleitet und strömt anschließend über eine aus Filtermaterial ausgebildete
Wandung des äußeren Beutels nach draußen. Die Luftdurchlässigkeit des inneren Beutels
ist größer als die des aus Filtermaterial bestehenden äußeren Beutels. Nur ein Teil
von Partikeln und Fasern gelangt durch das Gitter und bildet an der Filtermaterialwandung
des äußeren Beutels wiederum einen Vorfilter, ohne dass vorzeitig eine nachteilige
Verdichtung der Fasern und Partikel auf dem Vorfilter stattfindet. Damit soll die
Saugleistung verbessert und gleichzeitig die Standzeit des Staubsaugers erhöht werden.
[0006] Eine ähnliche Lösung ist auch aus der Druckschrift
DE 195 08 427 A1 bekannt, bei der ein Staubfilter eine Innenhülle im Filterbeutel aufweist, deren
Luftdurchlässigkeit niedriger als die der Außenhülle ist. Beim Einschalten des Staubsaugergeräts
tritt in dem zwischen den beiden Beuteln vorhandenen Innenraum eine Druckdifferenz
auf, die zu einer Mitnahme der Filtersackwandung im Staubraum führt, wobei sich der
Filterbeutel stoßartig aufbläht. Aufgrund der fehlenden oder nur sehr geringen Luftdurchlässigkeit
wirkt auf der Innenseite der Innenhülle eine Kraft ein, derart, dass ein so genannter
Öffnungsstoß auftritt, der die Innenhülle aufbläst.
[0007] Aus dem US-Patent
US 5 522 908 A ist ein Filterbeutel für einen Staubsauger bekannt, der mehrere ineinander geschachtelte
innere Filterbeutel enthält. Wenn der innerste Filterbeutel mit Staub verstopft ist,
kann er aufreißen, um es der staubbeladenen Luft zu erlauben, von nun an diesen Filterbeutel
zu umgehen.
[0008] Aus der nachveröffentlichten deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2015 104 624 A1 ist eine Halteplatte für einen Staubbeutel bekannt, der ein Verschlusselement zum
Verschließen der Einströmöffnung aufweist. Dieses Verschlusselement umfasst wenigstens
zwei Segmente, die in einer Öffnungsposition an einem in die Einströmöffnung eingeführten
Stutzen anliegen und welche sich aufgrund einer Federkraft nach Entnahme des Stutzens
in eine Verschlussposition in der Ebene der Einströmöffnung bewegen. Die Federkraft
wird durch eine aufgrund des Materials und/oder des Aufbaus des Verschlusselements
elastizitätsbedingte Rückstellkraft hervorgerufen. Im Verkaufszustand kann die Einströmöffnung
durch eine geschlossene Membran als Verschlusselement verschlossen sein. In diesem
Fall erfolgt eine Trennung der Membran in die vorgesehenen Segmente erst dann, wenn
der Stutzen in die Einströmöffnung eingeführt wird. Dies ist z.B. erreichbar, in dem
das Verschlusselement durch Stanzen in einzelne Segmente geteilt ist, wobei die Stanztiefe
geringer als die Dicke des Verschlusselements ist.
[0009] Demnach besteht bei existierenden Filterbeuteln für Staubsauger das Problem, dass
sich die Filterbeutel nicht optimal im Staubraum entfalten. Dadurch bleibt ein Teil
des Filterbeutelvolumens ungenutzt und die Saugleistung von dem Staubsauger ist gemindert.
Der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
[0010] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Filterbeutel, sowie einen Staubsauger
mit einem Filterbeutel bereitzustellen, bei dem ein Aufnahmevolumen des Filterbeutels
sowie ein dadurch durchfließender Saug-Luftvolumenstrom optimiert werden kann, um
die Nutzungsdauer/Standzeit des Filterbeutels zu erhöhen und gleichzeitig die Saugleistung
und Energieeffizienz des damit betriebenen Staubsaugers zu optimieren.
Erfindungsgemäße Lösung
[0011] Diese Aufgabe wird mittels eines Filterbeutels für einen Staubsauger gemäß dem Merkmal
von Anspruch 1 gelöst. Dabei umfasst der Filterbeutel ein luftdurchlässiges Filtermaterial
zur Aufnahme von Staubpartikeln und einen Einlass mit einer Einlassöffnung zum Hindurchtreten
von staubbeladener Saugluft in einen Innenraum des Staubbeutels, wobei an der Einlassöffnung
ein irreversibles Schwellwertventil angeordnet ist. Unter irreversiblem Schwellwertventil
im Sinne der Erfindung ist ein Einmal-Ventil zu verstehen, das aufgrund eines vorherbestimmten
Schwellwerts, beispielsweise einer vor und hinter dem Schwellwertventil anliegenden
Druckdifferenz, öffnet und den anschließend eingenommenen - offenen - Zustand unverändert
beibehält. Irreversibel bedeutet, dass das Schwellwertventil diesen Zustand selbst
dann nicht mehr ändert, wenn der voreingestellte Schwellwert wieder unterschritten
wird. Die beiden möglichen Zustände des Schwellwertventils sind erst luftdicht geschlossen
und anschließend - bei einem Wechsel des Zustands - vollständig luftdurchlässig geöffnet.
[0012] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft einen Staubsauger gemäß dem Merkmal von
Anspruch 13 mit einem wie oben beschriebenen erfindungsgemäßen Filterbeutel. Dabei
umfasst der Staubsauger einen Staubraum, in dem der Filterbeutel anordenbar ist; eine
Motor-Gebläse-Einheit zum Erzeugen eines Unterdrucks in dem Staubraum; einen Einlassstutzen,
der dem Staubraum vorgelagert ist und mit einem Ende an einen Einlass des Filterbeutels
grenzt oder in diesen hineinragt, wobei das andere Ende des Einlassstutzens mit einem
Saugschlauch und/oder einer Saugdüse koppelbar ist. Erfindungsgemäß ist an einer Einlassöffnung
des Filterbeutels ein irreversibles Schwellwertventil angeordnet, das eingerichtet
ist, bei Erreichen eines Schwellwertes zu öffnen. Somit kann sichergestellt werden,
dass der im Staubraum befindliche Filterbeutel seine optimale beziehungsweise maximale
Ausdehnung erreicht und dadurch auch optimal dessen Eigenschaften von dem Staubsauger
genutzt werden können.
[0013] Noch ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Merkmal von
Anspruch 14 zum Expandieren eines erfindungsgemäßen Filterbeutels in einem erfindungsgemäßen
Staubsauger. Dabei erzeugt eine Motor-Gebläse-Einheit des Staubsaugers in dem Staubraum
einen Unterdruck, der ein Schwellwertventil des Filterbeutels mit Umgebungsluft beaufschlagt,
wobei sich das irreversible Schwellwertventil des Filterbeutels bei Erreichen eines
Schwellwertes öffnet und dies zu einem Aufblähen des Filtermaterials des Filterbeutels
führt. Dabei wird der Filterbeutel im Staubraum des Staubsaugers so lange aufgebläht,
bis die Grenzwertbedingungen des Schwellwertes erreicht sind, sodass das Schwellwertventil
öffnet und ein Initial-Luftstrom in einen Innenraum des Staubbeutels dringt und damit
den Filterbeutel, beziehungsweise das Filtermaterial, in seine im Wesentlichen endgültige
ausgebreitete Form bringt.
Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung
[0014] Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination miteinander
eingesetzt werden können, sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0015] Zweckmäßigerweise befindet sich das Schwellwertventil vor seiner erstmaligen Verwendung
in einem Initialzustand, der als ein luftdichter geschlossener Zustand definiert ist.
Dadurch kann das Schwellwertventil so lange mit Luft beaufschlagt werden, bis ein
Schwellwert, beispielsweise eine auf Grund eines Druckunterschieds, Volumenunterschieds
oder einer Verformung auftretenden Kraft, des Schwellwertventils überschritten wird,
sodass das Schwellwertventil aus einem geschlossenen Zustand in einen offenen Zustand
wechselt.
[0016] Während das Schwellwertventil in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung in seinem
geschlossenen Zustand luftdicht geschlossen ist, ist es in einer anderen Ausführung
der Erfindung in seinem geschlossenen Zustand, der vorzugsweise auch der Initialzustand
ist, nur in einer den Luftdurchlass durch das Schwellwertventil mindernden Weise geschlossen.
Mit anderen Worten, der Luftdurchlass durch das Schwellwertventil in dessen geschlossenem
Zustand ist geringer als in dem offenen Zustand des Schwellwertventils. Besonders
vorzugsweise ist der Luftdurchlass durch das Schwellwertventil in dessen geschlossenem
Zustand so gering, dass sich beim Betrieb des erfindungsgemäßen Staubsaugers mit dem
erfindungsgemäßen Staubbeutel durch den von der Motor-Gebläse-Einheit erzeugten Unterdruck
eine Druckdifferenz ausbildet, die genügt, um den Schwellwert zu erreichen, bei dem
das Schwellwertventil öffnet.
[0017] In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist der Schwellwert, bei dessen Erreichen
das Schwellwertventil öffnet, also von seinem geschlossenen in seinen geöffneten Zustand
übergeht, eine Druckdifferenz (an anderer Stelle auch als Druckunterschied bezeichnet).
Eine Druckdifferenz ist im Sinne der vorliegenden Erfindung der Unterschied zwischen
den Luftdrücken auf den beiden Seiten des Schwellwertventils, vorzugsweise einer in
den Filterbeutel hinein und einer aus dem Filterbeutel heraus weisenden, besonders
vorzugsweise einer zu dem Saugschlauch oder der Saugdüse des Staubsaugers weisenden,
Seite des Schwellwertventils.
[0018] Vorzugsweise beträgt der Schwellwert der Druckdifferenz, bei dessen Erreichen das
Schwellwertventil öffnet, mehr als 1 mbar, besonders vorzugsweise mehr als 10 mbar,
besonders vorzugsweise mehr als 30 mbar, besonders vorzugsweise mehr als 100 mbar.
Vorzugsweise beträgt der Schwellwert der Druckdifferenz, bei dessen Erreichen das
Schwellwertventil öffnet, weniger als 3 bar, besonders vorzugsweise weniger als 1
bar, besonders vorzugsweise weniger als 300 mbar, zum Beispiel 200 mbar.
[0019] Da das Schwellwertventil als volumenveränderliches Bauteil ausgebildet sein kann
- beispielsweise einem ballonartigen oder sackartigen luftundurchlässigen Gebilde
- kann eine auf Grund eines Druckunterschieds und/oder Volumenunterschieds und/oder
einer durch Verformung auftretenden Kraft, zu einem Öffnen des Schwellwertventils
führen, beispielsweise zu einem Einreißen einer Wandung des volumenveränderlichen
Bauteils. Andere Schwellwerte können eine vorherbestimmte Volumenausdehnung des Filterbeutels
oder eine vorherbestimmte Laufzeit der Motor-Gebläse-Einheit sein. Bevorzugt erfolgt
der Übergang des Schwellwertventils aus dem geschlossenen Zustand in den offenen Zustand
plötzlich. Plötzlich im Sinne der Erfindung bedeutet, dass der Übergang der beiden
Zustände des Schwellwertventils ohne definierte Zwischenstadien stattfindet. Vorzugsweise
ist mit der Erfindung erreichbar, dass sich die in den Filterbeutel, bzw. in den Staubraum
eindringende Luft ausdehnt. Besonders vorzugsweise treibt die eindringende Luft oder
zieht ein sich in dem Staubraum aufbauender Unterdruck die bewegbaren Teile von dem
Filterbeutel mit sich mit und bläht damit den Filterbeutel auf. Der Unterdruck in
dem Staubraum wird von der Motor-Gebläse-Einheit des Staubsaugers im Staubraum des
Staubsaugers erzeugt.
[0020] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Schwellwertventil
als flache Membran ausgebildet. Bei einer flachen Membran ergibt sich ein geringer
Platzbedarf beim Verstauen der unbenutzten Filterbeutel. Weiter stellt eine flache
Membran in Form einer Folie eine kostengünstige Lösung dar, die einfach in den Fertigungsprozess
von dem Filterbeutel integriert werden kann.
[0021] Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das
Schwellwertventil als sackartiges Gebilde geformt sein. Ein als sackartiges Gebilde
ausgeführtes Schwellwertventil kann besonders vorteilhaft bei in den Filterbeutel
eintauchenden Einlassstutzen sein, da dabei eine Beschädigung von dem sackartigen
Gebilde vermieden werden kann.
[0022] Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Schwellwertventil
als sackartiges Gebilde mit fingerartigen Fortsätzen oder Ausbuchtungen geformt. Fingerartige
Fortsätze an dem sackartigen Gebilde sind besonders dann von Vorteil, wenn die Enden
oder Ecken von einem Filterbeutel aufgefaltet werden sollen. Die fingerartigen Fortsätze
können ähnlich wie bei Hygienehandschuhen ausgebildet sein und sind vorzugsweise senkrecht
zu der einströmenden Luft am Einlassstutzen ausgerichtet. Die fingerartigen Fortsätze
können sich dabei über die Faltungen bis zu den Ecken von dem Filterbeutel erstrecken.
Dadurch kann erreicht werden, dass sich der Filterbeutel, beziehungsweise das Filtermaterial
in eine bestimmte vorgegebene Richtung entfalten lässt. Beispielsweise kann dadurch
vor allem erreicht werden, dass sich auch die Ecken von einem Filterbeutel entfalten.
[0023] Um eine optimale Anpassung an Filterbeutels an die räumlichen Gegebenheiten des Staubraums
zu ermöglichen, umfasst das Schwellwertventil zumindest einen elastischen Abschnitt.
Ein elastischer Abschnitt hat den Vorteil, dass sich bei einem bis zu ca. 200 mbar
ansteigenden Unterdruck im Staubraum das elastische Schwellwertventil kontinuierlich
aufweitet. Durch die luftdichte Sperre des elastischen Schwellwertventils entstehen
zwei Bereiche in dem Staubraum: ein über den Einlassstutzen mit der Umgebungsluft
verbundener Bereich und ein Unterdruckbereich der von dem elastischen Schwellwertventil
bis zu der Motor-Gebläse-Einheit reicht. Dies hat zum Vorteil, dass einerseits eine
mechanische Berührung zwischen dem elastischen Abschnitt von dem elastischen Schwellwertventil
mit dem Filtermaterial einhergeht und dadurch der Filterbeutel mechanisch aufgeweitet
werden kann. Andererseits kann bei einem Wechsel von einem geschlossen in einen offenen
Zustand von dem Schwellwertventil die bereits in dem Staubraum befindliche und die
nachströmende Luft den Filterbeutel in sehr kurzer Zeit aufblähen. Die Erfinderinnen
haben festgestellt, dass als elastisches Material handelsübliche Femidome oder Kondome
diesen Materialeigenschaften genügen. Darüber hinaus erlauben weitere Ausführungsformen
des Schwellwertventils den Einsatz von Materialien unterschiedlicher Festigkeit und/oder
Elastizität. Damit können Membranen oder sackartige Gebilde gefertigt werden, die
beispielsweise eine alternativ wechselnde Anordnung der Bereiche unterschiedlicher
Materialeigenschaften aufweisen. Solche Anordnungen können gezielt an die Entfaltungserfordernisse
eines bestimmten Filterbeutels angepasst werden.
[0024] Um eine einfache und kostengünstige Herstellung des Filterbeutels zu ermöglichen,
ist bei einer Ausführungsform der Erfindung das Schwellwertventil in den Einlass des
Filterbeutels integriert. Vorteilhafterweise kann das Schwellwertventil als eine elastische
Folie mit in den Fertigungsprozess integriert werden. Darüber hinaus ist das Schwellwertventil
auch leicht zugänglich und kann bei bestimmten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Filterbeutels auch nachgerüstet werden.
[0025] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Schwellwertventil innerhalb
des Filterbeutels in einem vorbestimmten Abstand von der Einlassöffnung des Einlasses
angeordnet, wobei ein Kontaktrand des Schwellwertventils an dem Filterbeutel einen
größeren Umfang als einen Umfang der Einlassöffnung aufweist. Dabei ist der Kontaktrand
des Schwellwertventils derart von dem Rand des Einlasses angeordnet, dass in einer
Draufsicht konzentrische Kreise/Vielecke oder ineinander geschachtelte Polygone entsprechend
einer bestimmten Randgeometrie des Einlasses oder der Einlassöffnung gebildet werden.
Vorteilhafterweise kann das Schwellwertventil mittels Ultraschallschweißen, Kleben
oder sonstigen gängigen Verbindungsverfahren an der Einlassöffnung von dem Einlass
luftdicht befestigt werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich das Schwellwertventil
so weit in dem Filterbeutel befindet, dass dadurch verhindert wird, dass ein Einlassstutzen
für die staubbeladene Luft, der in den Staubraum bzw. in den Filterbeutel reicht,
das Schwellwertventil beschädigt.
[0026] Darüber hinaus sind Ausführungsformen besonders vorteilhaft, bei denen der Einlass
an einen Filterflansch montiert ist. Ein Filterflansch ist sehr leicht an eine vorbestimmte
Geometrie eines Staubluft-Einlassstutzens eines Staubsaugers anpassbar. Der Filterflansch
kann beispielsweise als Halteplatte oder als Rahmen ausgestaltet sein. Vorzugsweise
ist der Filterflansch aus Kunststoff oder Pappe gefertigt. Ein besonderer Vorteil
liegt darin, dass Filterbeutel mit einem solchen Flansch aufgrund der Dimensionierung
und der Form des Filterflansches exakt im Staubraum eines Staubsaugers positioniert
werden kann. Dadurch lassen sich auch eventuelle Beschädigungen des Filterbeutels
bzw. des Schwellwertventils vermeiden.
[0027] Ferner ist bei einer alternativen Ausführungsform das Schwellwertventil vorzugsweise
in den Filterflansch integriert. Diese besondere Anordnung/Realisierung des Filterbeutels
ist dazu geeignet, Schutzmaßnahmen des Filterbeutels Rechnung zu tragen und darüber
hinaus auch bestimmte Sollbruchstellen vorzusehen, die ein Auslösen des Schwellwertventils
bewirken sollen, beziehungsweise können.
[0028] Idealerweise ist das Schwellwertventil in oder an einen Filterflansch des Filterbeutels
integriert, wobei der Filterflansch eine sichere Kopplung des Filterbeutels an den
Einlassstutzen gewährleistet. Dabei muss das Einpassen des Schwellwertventils in den
Filterflansch an einer luftdichten Stelle erfolgen, um das Aufblähen des Schwellwertventils
zu gewährleisten. Vorteilhafterweise befindet sich zwischen dem Filterflansch und
dem Einlassstutzen eine integrierte oder separate Dichtung, sodass bei einer Betriebsstellung
von dem Staubsauger die gesamte Saugluft über den Filterflansch in den Filterbeutel
geleitet werden kann.
[0029] Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Schwellwertventil des Filterbeutels
einen Selbstzerstörungsmechanismus auf. Der Selbstzerstörungsmechanismus stellt sicher,
dass das Schwellwertventil irreversibel geöffnet wird, sodass bei der Verwendung des
im Staubraum eingesetzten Filterbeutels die Motor-Gebläse-Einheit nicht erneut einen
vom Ventil verursachten Luftwiderstand überwinden muss. Vorteilhaft kann dadurch erreicht
werden, dass eine Baugröße von einem Filterbeutel auch bei unterschiedlichen Leistungsklassen
von Staubsaugern verwenden werden kann.
[0030] Ein sicherer und kostengünstiger Weg, einen effektiven Selbstzerstörungsmechanismus
des Schwellwertventils zu realisieren ist es, bei diesem eine Sollbruchstelle vorzusehen
oder einen im Filterbeutel integrierten Dorn bereitzustellen. Dadurch kann ein Versagen
bzw. Öffnen des Schwellwertventils gezielt vermieden, bzw. ausgelöst werden, beispielsweise
durch Einreißen einer Membran oder durch Platzen des sackartigen Gebildes des Schwellwertventils.
Beispielsweise kann im Inneren des Filterbeutels der Dorn derart angeordnet sein,
dass z. B. bei einer maximalen Ausdehnung des als sackartiges Gebilde ausgeführten
Schwellwertventils ein luftundurchlässiges Material beschädigt und dadurch das Schwellwertventil
zwangsweise geöffnet wird. Davon abgesehen kann der Selbstzerstörungsmechanismus beispielsweise
anhand einer Sollbruchstelle/Sollrissstelle ausgebildet sein, sodass bei einem bestimmten
Volumen oder einer definierten Druck-/Zugkraft das Material, aus dem das Schwellwertventil
besteht, sicher versagt. Außerdem kann dadurch sichergestellt werden, dass bei einer
gewissen Ausbreitung des als Membran oder Sack ausgebildeten Schwellwertventils dieses
zuverlässig geöffnet werden kann.
[0031] Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens ist ein in den Filterbeutel
einströmender Initial-Luftstrom höher als ein Luftstrom im Regelbetrieb des Staubsaugers.
Dadurch kann das Schwellwertventil mittels des Initial-Luftstroms ausgelöst werden.
Nach dem Auslösen kann die Luft anschließend durch-strömen wobei der Luftstrom im
Regelbetrieb wieder niedriger als der Initial-Luftstromeingestellt werden kann. Auf
diese Weise kann der mit dem Filterbeutel betriebene Staubsauger möglichst energieeffizient
genutzt werden. Der Staubsauger kann das maximale Beutelvolumen des Filterbeutels
nutzen, wobei die Saugleistung des Staubsaugers dadurch optimal verwendet werden kann.
[0032] Durch den beschriebenen Filterbeutel kann das Filterbeutel-Volumen optimal im Staubraum
entfaltet und damit besser ausgenutzt werden. Der Filterbeutel kann mehr Schmutz aufnehmen,
bevor er gewechselt werden muss, wobei als weiteren Effekt die Saugleistung des Staubsaugers
länger erhalten bleibt. Ein solcher Filterbeutel kann in allen bestehenden/herkömmlichen
Staubsaugern zum Einsatz kommen. Dadurch ist eine Verbesserung der Leistung aller
bestehenden Beutelstaubsauger möglich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
[0033] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend
bezugnehmend auf eine Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- eine Schnittansicht eines herkömmlichen Staubsaugers mit einem in seinem Staubraum
zum Einsatz kommenden Filterbeutel mit einem darin angeordneten Schwellwertventil
gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform;
- Fig. 2
- eine weitere Schnittansicht des Staubsaugers gemäß der in Fig. 1 veranschaulichten
Ausführungsform mit dem in seinem Staubraum zum Einsatz kommenden Filterbeutel in
einem Zwischenstadium beim Aufblähen des darin angeordneten Schwellwertventils;
- Fig. 3
- noch eine weitere Schnittansicht des Staubsaugers mit dem darin zum Einsatz kommenden
Filterbeutel gemäß der Ausführungsform aus Fig. 1 bzw. Fig. 2 in einem weiter fortgeschrittenen
Zwischenstadium beim Aufblähen des darin angeordneten Schwellwertventils; und
- Fig. 4
- eine Schnittansicht des Staubsaugers mit dem darin zum Einsatz kommenden Filterbeutel
gemäß der Ausführungsform aus Fig. 1 bzw. Fig. 2 und Fig. 3 unter Veranschaulichung
eines Wechsels des Zustands des Schwellwertventils im Staubbeutel aus einem geschlossenen
in einen irreversiblen offenen Zustand.
[0034] Gleiche Bezugszeichen in den einzelnen Fig. 1 bis 4 beziehen sich jeweils auf gleiche
oder funktionsgleiche Bauteile.
[0035] Anhand einer skizzenhaften Darstellung eines Staubsaugers 1 mit einem Filterbeutel
2 soll das Funktionsprinzip eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels für einen Filterbeutel
2 erläutert werden, der mit einem erfindungsgemäßen Schwellwertventil 6 versehen ist.
Dabei zeigen die Fig. 1 bis 4 unterschiedliche Stadien beziehungsweise Zustände eines
mit Hilfe des Schwellwertventils 6 aufzufaltenden Filtermaterials 3. Mittels des in
den Fig. 1 bis 4 beschriebenen Filterbeutels 2 soll gleichzeitig auch ein Verfahren
verdeutlicht werden, mit dessen Hilfe ein Filterbeutel 2 optimal in einem Staubraum
8 des Staubsaugers 1 entfaltet und damit besser ausgenutzt werden kann.
[0036] Der in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Staubsauger 1 umfasst einen Staubraum 8, in dem
der Filterbeutel 2 angeordnet ist und in dem er sich vollständig entfalten soll. Bei
voller Entfaltung kann das Filtermaterial 3 mehr Schmutz aufnehmen, bevor er gewechselt
werden muss, wobei die Saugleistung des Staubsaugers 1 länger erhalten bleibt. Eine
Motor-Gebläse-Einheit 9 erzeugt einen Unterdruck in dem Staubraum 8, wobei über einen
Einlassstutzen 7, der dem Staubraum 8 vorgelagert ist und mit einem Ende an einen
Einlass 4 des Filterbeutels 2 grenzt oder in diesen hinein ragt, Luft angesaugt wird.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Einlass 4 des Filterbeutels 2 an einem
Filterflansch 10 befestigt.
[0037] Der Filterflansch 10 ist leicht an eine vorherbestimmte Geometrie des Einlassstutzens
7 eines Staubsaugers 1 anpassbar. Dadurch erlaubt der Filterflansch 10 eine sichere
Kopplung des Filterbeutels 2 an den Einlassstutzen 7 des Staubsaugers 1. Der in den
Fig. 1 bis 4 dargestellte Filterflansch 10 ist als Rahmen und/oder Halteplatte realisiert.
Dadurch kann der Filterbeutel 2 exakt im Staubraum 8 des Staubsaugers 1 positioniert
werden, wodurch eine Kopplung des Einlasses 4 mit dem Einlassstutzen 7 des Staubsaugers
1 wesentlich erleichtert wird. Darüber hinaus können auch eventuelle Beschädigungen
des Filterbeutels 2, durch unsachgemäße Positionierung des Filterbeutels 2 oder falscher
Handhabung eingeschränkt oder sogar vermieden werden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ragt der Einlassstutzen 7 in eine Einlassöffnung 5 des Einlasses 4 des Filterbeutels
2 hinein. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung grenzt der
Einlassstutzen 7 lediglich an die Einlassöffnung 5 - hier nicht dargestellt.
[0038] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verfügt der Filterbeutel 2 über ein Schwellwertventil
6. Zum Expandieren des Filterbeutels 2, beziehungsweise des Filtermaterials 3 in dem
Staubraum 8 erzeugt die Motor-Gebläse-Einheit 9 des Staubsaugers 1 im Staubraum 8
einen Unterdruck, wobei das Schwellwertventil 6 des Filterbeutels 2 mit Luft beaufschlagt
wird, die über den Einlassstutzen 7 in die Einlassöffnung 5 des Einlasses 4 hinein
gesogen wird.
[0039] Das in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eingesetzte Schwellwertventil 6, ist
eingerichtet, die angesaugte Luft bei Erreichen eines vorherbestimmten Schwellwerts
schlagartig in den Filterbeutel 2 einzuleiten. Bei dem Schwellwertventil 6 handelt
es sich um ein irreversibles Ventil, das bei Erreichen eines Schwellwertes einen Initial-Luftstrom
in den Innenraum des Filterbeutels 2 einleitet und damit den Filterbeutel 2, bzw.
das Filtermaterial 3, in eine entfaltete Form ausstreckt.
[0040] Bei der in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform des Schwellwertventils
6 handelt es sich um eine elastische Membran, die sich dabei ballon artig aufbläht
und dadurch den Staubbeutel 3 auf zwei unterschiedliche Arten entfaltet. Insbesondere
in Figur 2 sowie Figur 3 sind unterschiedliche Stadien der Aufblähung des Schwellwertventils
6 beziehungsweise der Entfaltung des Staubbeutels 3 des Filterbeutels 2 im Staubraum
8 des Staubsaugers 1 erkennbar. Teilweise ist in den Fig. 1 bis 4 das Schwellwertventil
6 zu einer Innenfläche des Filtermaterials 3 aus Darstellungsgründen beabstandet abgebildet.
Es versteht sich von selbst, dass sich bei einem tatsächlichen Betrieb diese beiden
Lagen zumindest teilweise berühren.
[0041] Um besonderen Schutzmaßnahmen für den Filterbeutel 2 Rechnung zu tragen, ist bei
einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Schwellwertventil 6 in einem
vorherbestimmten Abstand von der Einlassöffnung des Einlasses 4 angeordnet. Dabei
weist ein Kontaktrand des Schwellwertventils 6 an dem Filterbeutel 2 an dem Filterflansch
10 einem größeren Umfang auf, als den Umfang der Einlassöffnung 5 des Filterbeutels
2. Wenn also ein Einlassstutzen 7 des Staubsaugers 1 in den Filterbeutel 2 eingetaucht
wird, wird dadurch das Schwellwertventil 6 nicht unbeabsichtigt beschädigt. Dadurch
kann die Funktionstüchtigkeit des Schwellwertventils 6 beim Verwenden des Filterbeutels
2 sichergestellt werden.
[0042] Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Schwellwertventil 6 als sackartiges Gebilde
realisiert, das bei einer weiteren Variante der Ausführungsform fingerartige Fortsätze
beziehungsweise Wölbungen aufweist. Dadurch kann sich das Schwellwertventil 6 bei
Inbetriebnahme des Filterbeutels 2 gezielt ausdehnen und somit den Filterbeutel 2
in beinahe jede beliebige Form eines vorhandenen Staubraumes 8 drängen. Im Prinzip
ist jede Art der Formgebung für das sackartige Gebilde vorstellbar. Zur weiteren Verbesserung
der Anpassungsmöglichkeit an die räumlichen Gegebenheiten des vorhandenen Staubraums
8, umfasst das Schwellwertventil 6 Abschnitte aus Material unterschiedlicher Festigkeit,
wobei zumindest eines davon elastisch ist. So kann eine Ausbreitung des Filtermaterials
3 des Filterbeutels 2 noch flexibler beeinflusst werden. Dadurch können beispielsweise
auch Staubraumaufteilungen mit einzeln abgeteilten Bereichen des Staubraums 8 mit
dem Filtermaterial 3 ausgefüllt werden.
[0043] Damit das Schwellwertventil 6 aus einem geschlossenen bzw. luftundurchlässige Zustand
in einen offenen beziehungsweise luftdurchlässigen Zustand übergeht, bzw. schaltet,
ist zum sicheren Auslösen des Zustandswechsels ein Selbstzerstörungsmechanismus vorgesehen.
Der in den Fig. 1 bis 4 gezeigte Selbstzerstörungsmechanismus ist hier als ein im
Filterbeutel 2 angeordneter Dorn 11 realisiert. Die ballonartige Membran des Schwellwertventils
6 kommt erst dann mit dem Dorn 11 in Kontakt, wenn der Filterbeutel 2 sich im Wesentlichen
vollständig entfaltet hat, wobei das Schwellwertventil 6 durch eine von dem Dorn 11
verursachte Perforation der Membran in einen offenen luftdurchlässigen Zustand versetzt
wird. Nach dem Öffnen des Schwellwertventils 6 kann die in Saugstromrichtung vor dem
Schwellwertventil befindliche gestaute Luft sich plötzlich in dem Filterbeutel 2 verteilen.
Der zur Beaufschlagung des Schwellwertventils 6 benötigte ein-strömende Initial-Luftstrom,
beziehungsweise Initial-Luftdruck ist nun nicht mehr notwendig, um den die nach Auslösen
des Schwellwertventils 6 durch-strömende und mit Staubpartikeln beladene Luft zu filtern.
Deswegen geht im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Staubsauger 1 in einem Betriebszustand
über, bei dem ein Saug-Luftstrom bzw. Volumenstrom automatisch niedriger eingestellt
wird als der Initial-Luftstrom, der am Filterbeutel 2 bzw. dessen Schwellwertventil
6 beim Entfalten des Filterbeutels 2, bzw. Filtermaterials 3 angelegen hat.
[0044] Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Filterbeutels
2 ist das Schwellwertventil 6 mit einer Sollrissstelle als Selbstzerstörungsmechanismus
in einer als Schwellwertventil 6 dienenden Membran oder eines sackartigen Gebildes
realisiert - hier nicht gezeigt. Damit wird bei Erreichen einer vorherbestimmten Kraft
durch Verformung beziehungsweise einer am Schwellwertventil 6 anliegenden Druck- oder
Zug-Spannungsänderung, das Schwellwertventil 6 - durch ein Materialversagen in der
Membran oder dem sackartigen Gebilde - aus einem luftdichten in einen luftdurchlässigen
Zustand geschaltet, der anschließend beibehalten wird.
[0045] Der vorhergehend beschriebene Filterbeutel 2 kann in einen herkömmlichen Beutelstaubsauger
1 zum Einsatz kommen. Er ist kostengünstig und einfach herzustellen und ermöglicht
eine Verbesserung der Leistung aller bestehenden Beutelstaubsauger.
Bezugszeichenliste
[0046]
- 1
- Staubsauger
- 2
- Filterbeutel
- 3
- Filtermaterial
- 4
- Einlass
- 5
- Einlassöffnung
- 6
- Schwellwertventil
- 7
- Einlassstutzen
- 8
- Staubraum
- 9
- Motor-Gebläse-Einheit
- 10
- Filterflansch
- 11
- Dorn
1. Filterbeutel (2) für einen Staubsauger (1), wobei der Filterbeutel (2) ein luftdurchlässigen
Filtermaterial (3) zur Aufnahme von Staubpartikeln und einen Einlass (4) mit einer
Einlassöffnung (5) zum Hindurchtreten von staubbeladener Saugluft in einen Innenraum
des Filterbeutels (2) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass an der Einlassöffnung (5) ein irreversibles Schwellwertventil (6) angeordnet ist,
das eingerichtet ist, sich bei Erreichen eines Schwellwertes zu öffnen.
2. Filterbeutel (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Schwellwertventil (6) in einem Initialzustand in einem luftdicht geschlossenen
Zustand befindet.
3. Filterbeutel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schwellwert des Schwellwertventils (6) eine auf Grund eines Druckunterschieds
und/oder Volumenunterschieds und/oder einer durch Verformung auftretenden Kraft ist.
4. Filterbeutel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwellwertventil (6) als flache Membran oder sackartiges Gebilde ausgebildet
ist.
5. Filterbeutel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwellwertventil (6) als sackartiges Gebilde mit fingerartigen Fortsätzen geformt
ist.
6. Filterbeutel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwellwertventil (6) zumindest einen elastischen Abschnitt umfasst.
7. Filterbeutel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwellwertventil (6) in den Einlass (4) integriert ist.
8. Filterbeutel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwellwertventil (6) in dem Filterbeutel (2) in einem vorbestimmten Abstand
von der Einlassöffnung des Einlasses (4) angeordnet ist, wobei ein Kontaktrand des
Schwellwertventils (6) an dem Filterflansch (10) oder dem Filtermaterial (3) einen
größeren Umfang als den Umfang der Einlassöffnung (5) aufweist.
9. Filterbeutel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (4) in oder an einen Filterflansch (10) montierbar ist.
10. Filterbeutel (2) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwellwertventil (6) in oder an den Filterflansch (10) integrierbar ist.
11. Filterbeutel (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schwellwertventil (6) einen Selbstzerstörungsmechanismus (11) aufweist.
12. Filterbeutel (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Selbstzerstörungsmechanismus (11) eine Sollrissstelle oder ein im Filterbeutel
(2) integrierter Dorn ist.
13. Staubsauger umfassend:
einen Staubraum (8), in dem ein Filterbeutel anordenbar ist;
eine Motor-Gebläse-Einheit (9) zum Erzeugen eines Unterdrucks in dem Staubraum (8);
einen Einlassstutzen (7), der dem Staubraum (8) vorgelagert ist und mit einem Ende
an einen Einlass des Filterbeutels (2) grenzt oder in diesen hineinragt, wobei das
andere Ende des Einlassstutzens (7) mit einem Saugschlauch und/oder einer Saugdüse
koppelbar ist;
dadurch gekennzeichnet, dass an einer Einlassöffnung (5) des Filterbeutels (2) ein irreversibles Schwellwertventil
(6) angeordnet ist, das eingerichtet ist, bei Erreichen eines Schwellwertes schlagartig
zu öffnen.
14. Verfahren zum Expandieren eines Filterbeutels (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
in einem Staubraum (8) eines Staubsaugers (1), dadurch gekennzeichnet, dass eine Motor-Gebläse-Einheit (9) des Staubsaugers (1) in dem Staubraum (8) einen Unterdruck
erzeugt, der ein Schwellwertventil (6) des Filterbeutels (2) mit Luft beaufschlagt,
wobei sich das irreversibles Schwellwertventil (6) des Filterbeutels (2) bei Erreichen
eines Schwellwertes schlagartig öffnet.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein in den Filterbeutel (2) einströmender Initial-Luftstrom höher ist als ein Luftstrom
im Regelbetrieb.