[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllgrades eines Staubsammelbehälters
für einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider sowie einen Staubsauger mit einer
derartigen Vorrichtung.
[0002] Es gibt bereits verschiedene Ausführungen von so genannten beutellosen Staubsaugern,
welche mit Fliehkraftabscheidern arbeiten. Bei einem großen Teil dieser Staubsauger
ist der Staubsammelbehälter direkt mit dem Fliehkraftabscheider kombiniert und als
ein Bauteil ausgeführt. Der Fliehkraftabscheider befindet sich beispielsweise im Inneren
des Staubsammelbehälters, der Schmutz wird in dem den Fliehkraftabscheider umgebenden
Behälter gesammelt. Außerdem gibt es auch nach dem Fliehkraftprinzip arbeitende Staubsauger,
die einen vom Fliehkraftabscheider separierten Staubsammelbehälter aufweisen.
[0003] Zur Anzeige eines aktuellen Füllgrades des Staubsammelbehälters ist dieser in der
Regel zumindest in Teilbereichen aus einem transparenten Material hergestellt und
mit einer Markierung versehen, welche auf eine notwendige Entleerung hinweist. Voraussetzung
dafür ist aber, dass der Staubsammelbehälter derart in dem Staubsauger angeordnet
ist, dass er zumindest teilweise von außen sichtbar ist, was die konstruktive Gestaltungsfreiheit
erheblich einschränkt.
[0004] Darüber hinaus werden auch Differenzdruckanzeigen verwendet, welche allerdings nicht
den realen Füllstand des Staubsammelbehälters anzeigen, sondern lediglich auf eine
zunehmende Verstopfung nachgeschalteter Filtersysteme reagieren. Derartige Füllstandsanzeigen
weisen demzufolge nur eine eingeschränkte Genauigkeit auf.
[0005] Aus dem Stand der Technik ist die
WO2007/036567 A1 bekannt, welche eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllgrades eines Staubsammelbehälters
für einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider offenbart.
[0006] Weiter offenbart die
DE 36 25 779 A1 eine Vorrichtung zum Feststellen eines bestimmten Füllstandes in einem Behälter,
wobei mindestens ein Resonatorelement, welches an einer Außenwand des Staubsammelbehälters
gehaltert ist, ein Erregerelement, welches das Resonatorelement zu mechanischen Schwingungen
anregt, und eine Detektionseinheit, welche eine, eine Dämpfung der mechanischen Schwingung
charakterisierende Größe erfasst und welches abhängig von der ermittelten Größe den
Füllgrad des Staubsammelbehälters bestimmt.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllgrades
eines Staubsammelbehälters für einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider anzugeben,
welche den Füllstand präzise und reproduzierbar detektiert, dabei aber großen konstruktiven
Gestaltungsfreiraum lässt.
[0008] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß
Patentanspruch 1 gelöst.
[0009] Demgemäß umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllgrades
eines Staubsammelbehälters für einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider mindestens
ein Resonatorelement, welches an einer Außenwand des Staubsammelbehälters gehaltert
ist, ein Erregerelement, welches das Resonatorelement zu mechanischen Schwingungen
anregt, und eine Detektionseinheit, welche eine, eine Dämpfung der mechanischen Schwingung
charakterisierende Größe erfasst und welches abhängig von der ermittelten Größe den
Füllgrad des Staubsammelbehälters bestimmt.
[0010] Wird ein Resonatorelement, welches an einer Außenwand des Staubsammelbehälters gehaltert
ist und somit im Bereich des Staubsammelbehälters angeordnet ist, zu einer mechanischen
Schwingung angeregt, so wird diese Schwingung in Abhängigkeit von dem Füllgrad des
Staubsammelbehälters unterschiedlich bedämpft. Solange das Resonatorelement nicht
von Staub oder anderen Schmutzpartikeln, welche in den Staubsammelbehälter abgeschieden
werden, bedeckt wird, trägt lediglich die in dem Staubsammelbehälter vorhandene Luft
zur Bedämpfung der mechanischen Schwingung bei. Sobald zumindest ein Teilbereich des
Resonatorelements durch den Staub oder die anderen Schmutzpartikel bedeckt wird, führt
dies zu einer weiteren Bedämpfung der mechanischen Schwingung. Dabei ist der Dämpfungsgrad
umso höher je größer die mit Staub oder anderen Schmutzpartikeln bedeckte Fläche des
Resonators ist. Der Dämpfungsgrad der mechanischen Schwingung des Resonatorelements
stellt damit ein unmittelbares und präzises Maß für den Füllgrad des Staubsammelbehälters
dar. Durch die auf diese Weise erzielbare exakte Füllstandsbestimmung können nachgeschaltete
Filter, wie z.B. Feinstaubfilter, geschont werden, da ein Betrieb über einem maximalen
Füllstand, welcher zu Fehlfunktionen im Abscheideverhalten des Fliehkraftabscheiders
führen würde, sicher vermieden werden kann.
[0011] Weiter umfasst die erfindungsgemäße Ausführungsform, dass das Erregerelement einen
Magneten, vorzugsweise Dauermagneten, welcher mit dem Resonatorelement gekoppelt ist
und mit Hilfe einer Erregerspule, durch welche ein Erregerstrom mit einer Erregerfrequenz
geleitet werden kann, bewegbar ist. Als Größe, welche die Dämpfung der mechanischen
Schwingung aufgrund des Füllgrades des Staubsammelbehälters charakterisiert, kann
dabei eine in der Erregerspule oder einer separaten Messspule induzierte Spannung
dienen. Das auf diese Weise erzeugte elektrische Messsignal bietet zusätzlich die
Möglichkeit, nachgeschaltete elektrische Signale, welche z.B. im Rahmen von Steuerungs-
oder Anzeigefunktionen benötigt werden, auszulösen. Im Fall einer gepulsten Anregung
des Resonatorelements kann der Dämpfungsgrad z.B. durch Gleichrichtung und Integration
der in der Erreger- oder Messspule induzierten Spannung ermittelt werden.
[0012] Eine konstruktiv besonders einfache Lösung ergibt sich, wenn das Resonatorelement
als elastische Membran ausgebildet ist, welche einen Teil der Außenwand des Staubsammelbehälters
bildet. Mit zunehmendem Füllgrad des Staubsammelbehälters wird eine immer größere
Fläche dieser Membran von dem Staub bedeckt, so dass der Dämpfungsgrad sukzessive
steigt. Um die für eine zuverlässige und präzise Bestimmung des Füllgrades erforderlichen
Amplituden der mechanischen Schwingung des Resonatorelements zu erreichen, ist die
Membran vorzugsweise aus einem Gummimaterial auf Latexbasis gefertigt.
[0013] Um auch bei ungleichmäßiger Verteilung des Staubes innerhalb des Staubsammelbehälters
eine genaue Bestimmung des Füllgrades zu ermöglichen, kann das Resonatorelement auch
als Schwingkörper ausgestaltet sein, welcher an der Außenwand des Staubsammelbehälters
einseitig gelagert ist und sich von der Außenwand in einen Innenraum des Staubsammelbehälters
erstreckt. Auf diese Weise kann beispielsweise auch eine Anhäufung von Staub oder
anderen Schmutzpartikeln im mittleren Bereich des Staubsammelbehälters oder auch eine
sich schräg über die Innenfläche des Staubsammelbehälters verteilende Befüllung zuverlässig
detektiert werden.
[0014] Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Erregerelement
das Resonatorelement mit einer kontinuierlichen Erregerschwingung zu mechanischen
Schwingungen bei seiner Eigenresonanzfrequenz anregt. Um in diesem Fall eine durch
einen bloßen Staubbelag auf dem Resonatorelement bewirkte Schwingungsdämpfung von
einer durch einen entsprechenden Füllgrad des Staubsammelbehälters bewirkten Dämpfung
sicher unterscheiden zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Detektionseinheit eine
durch die Dämpfung verursachte Phasenverschiebung zwischen der Erregerschwingung und
der mechanischen Schwingung des Resonatorelements erfasst und den Füllgrad abhängig
von der ermittelten Größe und von der erfassten Phasenverschiebung bestimmt. Dabei
macht man sich zunutze, dass eine durch einen bloßen Staubbelag auf dem Resonatorelement
verursachte Bedämpfung zu einer anderen Phasenverschiebung führt als eine durch einen
entsprechenden Füllgrad des Staubsammelbehälters bewirkte Bedämpfung.
[0015] Alternativ zur Auswertung der Phasenverschiebung kann auch eine Auswerteeinheit vorgesehen
sein, welche eine jeweils aktuelle Eigenresonanzfrequenz des Resonatorelements bestimmt.
Das Erregerelement kann dann das Resonatorelement mit der jeweils aktuellen Eigenresonanzfrequenz
anregen. Auch auf diese Weise kann vermieden werden, dass eine z.B. durch einen Staubbelag
auf dem Resonatorelement bewirkte Bedämpfung der mechanischen Schwingung irrtümlich
als entsprechender Füllgrad interpretiert wird.
[0016] Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Erregerelement
das Resonatorelement mit periodischen Eingangsimpulsen, d.h. gepulst zu mechanischen
Schwingungen anregt. Dabei können die Erregerimpulse breitbandig a, so dass das Resonatorelement
unabhängig von der aktuellen Eigenresonanzfrequenz zu einer mechanischen Schwingung
mit ausreichender Amplitude angeregt wird. Der Dämpfungsgrad kann in diesem Fall z.B.
durch Gleichrichtung und Integration der in der Erreger- oder Messspule induzierten
Spannung ermittelt werden.
Das Erregerelement kann aber selbstverständlich auch in anderer Weise, wie z.B. als
Piezoelement, realisiert sein.
[0017] Die Erfindung schafft auch einen Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider, in welchen
staubbeladene Luft einleitbar ist und durch welchen Staub aus der staubbeladenen Luft
in einen Staubsammelbehälter abscheidbar ist, wobei der Staubsauger mit einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllgrades des Staubsammelbehälter ausgestattet ist.
[0018] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
mit Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert.
[0019] Es zeigen:
- Fig. 1
- eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß
einer ersten Ausführungsform und
- Fig. 2
- eine schematische perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß
einer zweiten Ausführungsform.
[0020] Ein in Fig. 1 schematisch und stark vereinfacht dargestelltes Staubabscheidesystem
eines ansonsten nicht weiter dargestellten Staubsaugers umfasst einen Staubsammelbehälter
1 mit einem Gehäuse 2, in welchem auch ein Fliehkraftabscheider 3 zum Abscheiden von
groben Staub- und Schmutzpartikeln aus der von einer nicht dargestellten Staubsaugerdüse
angesaugten staubbeladenen Luft angeordnet ist. Die staubbeladene Luft, welche von
der Staubsaugerdüse eingesammelt wurde, wird über einen nicht dargestellten Lufteinlass
in den Fliehkraftabscheider 3 eingeleitet und aufgrund der Form des Lufteinlasses
und eines Abscheideraums verwirbelt. Der Luftwirbel durchströmt den Abscheideraum
und sondert dabei aufgrund von Fliehkräften Schmutz und Staub ab, welcher aufgrund
der Fliehkraft an die Wand des Abscheideraums gedrückt wird, von wo aus er über einen
ebenfalls nicht dargestellten Staubauslass in den Staubsammelbehälter 1 gelangt.
[0021] Das Gehäuse 2 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel in Form eines bodenseitig
geschlossenen Hohlzylinders ausgestaltet, kann aber insbesondere bei Ausführungsformen,
bei welchen der Fliehkraftabscheider 3 separat vom Staubsammelbehälter 1 realisiert
ist, auch eine beliebige andere Form aufweisen. An einer Außenwand 4 des Staubsammelbehälters
1 ist ein Resonatorelement 5 in Form einer elastischen Membran 5-1 angeordnet, welche
derart in die Außenwand 4 integriert ist, dass sie einen Teil der Außenwand 4 bildet.
Die Membran 5-1 kann dabei z.B. aus einem Gummimaterial auf Latexbasis bestehen.
[0022] Das Resonatorelement 5 kann durch ein Erregerelement 6 zu mechanischen Schwingungen
angeregt werden. Das Erregerelement 6 umfasst dazu einen Magneten 7, welcher an dem
Resonatorelement 5 befestigt und auf diese Weise mit dem Resonatorelement 5 gekoppelt
ist. Mit Hilfe einer Erregerspule 8, durch welche ein Erregerstrom geleitet werden
kann und welche magnetisch mit dem Magneten 7 gekoppelt ist, kann der Magnet 7 bewegt
werden und damit die Membran 5-1 zu einer mechanischen Schwingung angeregt werden.
Alternativ kann das Erregerelement 6 aber beispielsweise auch als Piezoelement ausgeführt
sein.
[0023] Solange das Resonatorelement 5 nicht von Staub oder anderen Schmutzpartikeln, welche
in den Staubsammelbehälter 1 abgeschieden werden, bedeckt wird, wird die mechanische
Schwingung der Membran lediglich durch die in dem Staubsammelbehälter 1 vorhandene
Luft bedämpft. Sobald zumindest ein Teilbereich des Resonatorelements 5 durch den
Staub oder die anderen Schmutzpartikel bedeckt wird, führt dies zu einer weiteren
Bedämpfung der mechanischen Schwingung. Dabei ist der Dämpfungsgrad umso höher je
größer die mit Staub oder anderen Schmutzpartikeln bedeckte Fläche des Resonatorelements
5 ist. Der Dämpfungsgrad der mechanischen Schwingung des Resonatorelements 5 stellt
damit ein Maß für den Füllgrad des Staubsammelbehälters 1 dar.
[0024] Zur Erfassung der Dämpfung der mechanischen Schwingung des Resonatorelements 5 ist
eine Detektionseinheit 9 vorgesehen. Dabei ist es ausreichend, wenn die Detektionseinheit
9 eine die Dämpfung der mechanischen Schwingung charakterisierende Größe, wie z.B.
eine in der Erregerspule 8 oder einer nicht dargestellten separaten Messspule aufgrund
der Bewegung des Magneten 7 induzierten Spannung, erfasst. Abhängig von dem/den ermittelten
Spannungswert/en kann die Detektionseinheit 9 dann einen aktuellen Füllgrad des Staubsammelbehälters
1 bestimmen. Erreicht dieser einen vorgegebenen Grenzwert, so kann z.B. eine Filterwechselanzeige
aktiviert werden, welche den Nutzer des Staubsaugers auf die Notwendigkeit einer Entleerung
des Staubsammelbehälters 1 hinweist. Selbstverständlich können auch mehrere Grenzwerte
vorgesehen, so dass dem Benutzer bspw. verschiedene Dringlichkeitsstufen einer Entleerung
angezeigt werden können.
[0025] Das Erregerelement 6 kann das Resonatorelement 5 mit einer kontinuierlichen Erregerschwingung
zu mechanischen Schwingungen bei seiner Eigenresonanzfrequenz anregen. Dabei ist es
vorteilhaft, wenn das Resonatorelement 5, bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsform
also die Membran 5-1 derart ausgelegt ist, dass sie eine Eigenresonanzfrequenz im
Bereich der Frequenz der Netzspannung aufweist, so dass das Erregerelement 6 unmittelbar
mit Netzspannung betrieben werden kann. Alternativ dazu kann das Erregerelement 6
das Resonatorelement 5 aber auch mit periodischen Erregerimpulsen zu mechanischen
Schwingungen anregen. Sind die Erregerimpulse dabei breitbandig ausgelegt, wird das
Resonatorelement unabhängig von einer aktuellen Eigenresonanzfrequenz stets zu einer
mechanischen Schwingung mit für die Detektion des Füllstandes ausreichender Amplitude
angeregt.
[0026] Bei impulsförmiger Anregung kann die durch den aktuellen Füllgrad des Staubsammelbehälters
1 bewirkte Dämpfung anhand der Abklinggeschwindigkeit der mechanischen Schwingung
des Resonatorelements 5 bestimmt werden. Diese wiederum ist durch Gleichrichtung und
anschließende Integration der in der Erregerspule 8 oder einer separaten Messspule
induzierten Spannung ermittelbar. Dieser Integralwert dient dann als Maß für den aktuellen
Füllgrad des Staubsammelbehälters.
[0027] Bei kontinuierlicher Anregung des Resonatorelements 5 kann es aufgrund eines Staubbelags
an dem Resonatorelement, welcher nicht von einer entsprechenden Befüllung des Staubsammelbehälters
1 herrührt, sondern sich aufgrund der umher gewirbelten Staubund Schmutzpartikel ergibt,
zu einer Veränderung der Eigenresonanzfrequenz des Resonatorelements 5 kommen. Ohne
weitere Maßnahmen könnte diese aber irrtümlich als entsprechender Füllgrad interpretiert
werden. Um dies zu vermeiden, kann die Detektionseinheit 9 entweder eine durch die
Dämpfung verursachte Phasenverschiebung zwischen der Erregerschwingung und der mechanischen
Schwingung des Resonatorelements 5 erfassen und den Füllgrad abhängig von der ermittelten
Größe und von der erfassten Phasenverschiebung bestimmt werden. Dabei wird der Umstand
ausgenutzt, dass ein bloßer Staubbelag eine andere Phasenverschiebung zu Folge hat
als eine echte Befüllung des Staubsammelbehälters 1. Alternativ dazu kann eine nicht
gesondert dargestellte Auswerteeinheit eine jeweils aktuelle Eigenresonanzfrequenz
des Resonatorelements 5 bestimmen mit welcher das Resonatorelement 5 dann jeweils
angeregt werden kann. Die Auswerteeinheit kann dabei z.B. auch integraler Bestandteil
einer Steuerschaltung für das Erregerelement 6 sein.
[0028] Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Dabei
ist das Resonatorelement 5 im Gegensatz zur ersten Ausführungsform nicht als elastische
Membran, sondern als Schwingkörper 5-2 ausgestaltet, welcher an der Außenwand 4 des
Staubsammelbehälters 1 einseitig gelagert ist und sich von der Außenwand 4 in einen
Innenraum des Staubsammelbehälters 1 erstreckt. Der Schwingkörper 5-2 ist dabei im
dargestellten Ausführungsbeispiel schwertförmig ausgestaltet, kann aber auch eine
beliebige andere Form aufweisen. Entscheidend ist lediglich, dass ein im Innenraum
des Staubsammelbehälters 1 liegendes freies Ende des Schwingkörpers 5-2 dazu geeignet
ist, bei entsprechender Anregung durch ein Erregerelement 6' mechanische Schwingungen
auszuführen. Das Erregerelement 6' umfasst dabei wiederum einen Magneten 7', welcher
im dargestellten Ausführungsbeispiel an einem außerhalb des Staubsammelbehälters 1
liegenden Fortsatz 20 des Schwingkörpers 5-2 befestigt ist und auf diese Weise mit
dem Schwingkörper 5-2 gekoppelt ist. Mit Hilfe einer Erregerspule 8', durch welche
ein Erregerstrom geleitet werden kann und welche magnetisch mit dem Magneten 7' gekoppelt
ist, kann der Magnet 7' bewegt werden und damit der Schwingkörper 5-2 zu einer mechanischen
Schwingung angeregt werden. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform führt der Magnet
7' dabei aber im Bezug auf den Staubsammelbehälter 1 keine radiale, sondern eine tangentiale
Bewegung aus. Auch bei einer derartigen Ausführungsform kann das Erregerelement 6'
aber auch anderweitig, z.B. als Piezoelement, realisiert sein.
[0029] Bei einer Ausführungsform des Resonatorelements als Schwingkörper 5-2, welcher sich
von der Außenwand 4 in den Innenraum des Staubsammelbehälters 1 erstreckt ist es abweichend
von der dargestellten Ausführungsform auch möglich, dass als Außenwand 4 zur Lagerung
nicht eine Mantelfläche des Staubsammelbehälters 1, sondern dessen Bodenfläche dient.
[0030] Auch die mechanische Schwingung eines derart ausgestalteten Resonatorelements 5 wird
mit zunehmendem Füllgrad des Staubsammelbehälters 1 zunehmend bedämpft. Zur Erfassung
der Dämpfung der mechanischen Schwingung des Schwingkörpers 5-2 ist wiederum eine
Detektionseinheit 9' vorgesehen, welche analog zu der Detektionseinheit 9 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel ausgestaltet und betrieben werden kann. Insofern sei diesbezüglich
auf die dazu gemachten Ausführungen verwiesen. Auch die in Bezug auf Figur 1 gemachten
Aussagen hinsichtlich der Erregereinheit 6 gelten für die Erregereinheit 6' analog.
[0031] Alternativ zu den dargestellten Ausführungsformen kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung
selbstverständlich auch mehrere Resonatorelemente 5 umfassen, welche identisch oder
unterschiedlich ausgestaltet sein können und welche wie beschreiben angeregt werden.
Verwendete Bezugszeichen:
[0032]
- 1
- Staubsammelbehälter
- 2
- Gehäuse (des Staubsammelbehälters)
- 3
- Fliehkraftabscheider
- 4
- Außenwand (des Staubsammelbehälters)
- 5
- Resonatorelement
- 5-1
- Membran
- 5-2
- Schwingkörper
- 6, 6'
- Erregerelement
- 7, 7'
- Magnet
- 8, 8'
- Erregerspule
- 9, 9'
- Detektionseinheit
- 20
- Fortsatz (des Schwingkörpers)
1. Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllgrades eines Staubsammelbehälters (1) für einen
Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider (3),
gekennzeichnet durch
- mindestens ein Resonatorelement (5), welches an einer Außenwand (4) des Staubsammelbehälters
(1) gehaltert ist,
- ein Erregerelement (6; 6'), welches das Resonatorelement (5) zu mechanischen Schwingungen
anregt, und
- eine Detektionseinheit (9; 9'), welche eine, eine Dämpfung der mechanischen Schwingung
charakterisierende Größe erfasst und welches abhängig von der ermittelten Größe den
Füllgrad des Staubsammelbehälters (1) bestimmt, und wobei
- das Erregerelement (6; 6') einen Magneten (7; 7') umfasst, welcher mit dem Resonatorelement
(5) gekoppelt ist und mit Hilfe einer Erregerspule (8; 8'), durch welche ein Erregerstrom geleitet werden kann, bewegbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Resonatorelement (5) als elastische Membran (5-1), insbesondere aus Gummi auf
Latexbasis, ausgebildet ist, welche einen Teil der Außenwand (4) des Staubsammelbehälters
(1) bildet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Resonatorelement (5) als Schwingkörper (5-2) ausgestaltet ist, welcher an der
Außenwand (4) des Staubsammelbehälters (1) einseitig gelagert ist und sich von der
Außenwand (4) in einen Innenraum des Staubsammelbehälters (1) erstreckt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erregerelement (6; 6') das Resonatorelement (5) mit einer kontinuierlichen Erregerschwingung
zu mechanischen Schwingungen bei seiner Eigenresonanzfrequenz anregt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionseinheit (9; 9') eine durch die Dämpfung verursachte Phasenverschiebung
zwischen der Erregerschwingung und der mechanischen Schwingung des Resonatorelements
(5) erfasst und den Füllgrad abhängig von der ermittelten Größe und von der erfassten
Phasenverschiebung bestimmt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Auswerteeinheit eine jeweils aktuelle Eigenresonanzfrequenz des Resonatorelements
(5) bestimmt und das Erregerelement (6; 6') das Resonatorelement (5) mit der jeweils
aktuellen Eigenresonanzfrequenz anregt.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Erregerelement (6; 6') das Resonatorelement (5) mit periodischen, vorzugsweise
breitbandigen, Erregerimpulsen zu mechanischen Schwingungen anregt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Größe, welche die Dämpfung der mechanischen Schwingung charakterisiert, eine
in der Erregerspule (8; 8') oder einer separaten Messspule induzierte Spannung dient.
9. Staubsauger mit einem Fliehkraftabscheider (3), in welchen staubbeladene Luft einleitbar
ist und durch welchen Staub aus der staubbeladenen Luft in einen Staubsammelbehälter
(1) abscheidbar ist, und mit einer Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllgrades des
Staubsammelbehälters (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
1. Device for determining a fill level of a dust collector (1) for a vacuum cleaner with
a centrifugal force separator (3),
characterised by
- at least one resonator element (5), which is held on an external wall (4) of the
dust collector (1),
- an exciter element (6; 6') which excites the resonator element (5) to vibrate mechanically,
and
- a detection unit (9; 9') which detects a variable which characterises a damping
of the mechanical vibration and which determines the fill level of the dust collector
(1) as a function of the determined variable, and wherein
- the exciter element (6; 6') comprises a magnet (7, 7') which is coupled to the resonator
element (5) and can be moved with the aid of an exciter coil (8, 8'), by means of
which an exciter current can be conducted.
2. Device according to claim 1, characterised in that the resonator element (5) is embodied as an elastic membrane (5-1), in particular
made from latex-based rubber, which forms a part of the external wall (4) of the dust
collector (1).
3. Device according to claim 1, characterised in that the resonator element (5) is designed as a vibrating body (5-2), which is mounted
on one side of the external wall (4) of the dust collector (1) and extends from the
external wall (4) into an interior of the dust collector (1).
4. Device according to one of claims 1 to 3, characterised in that the exciter element (6; 6') excites the resonator element (5) with a continuous excitation
vibration to vibrate mechanically with its self-resonant frequency.
5. Device according to claim 4, characterised in that the detection unit (9; 9') detects a phase shift, caused by the damping, between
the exciter vibration and the mechanical vibration of the resonator element (5) and
determines the fill level as a function of the determined variable and the detected
phase shift.
6. Device according to claim 4, characterised in that an evaluation unit determines a respective current self-resonant frequency of the
resonator element (5) and the exciter element (6; 6') excites the resonator element
(5) with the respective current self-resonant frequency.
7. Device according to one of claims 1 to 3, characterised in that the exciter element (6; 6') excites the resonator element (5) with periodic, preferably
wideband, exciter pulses to vibrate mechanically.
8. Device according to claim 1, characterised in that a voltage induced in the exciter coil (8; 8') or a separate measuring coil is used
as a variable which characterises the damping of the mechanical vibration.
9. Vacuum cleaner with a centrifugal force separator (3), in which dust-laden air can
be introduced, and by means of which dust can be separated out from the dust laden
air into a dust collector (1), and with a device for determining a fill level of the
dust collector (1) according to one of claims 1 to 8.
1. Dispositif de détermination du degré de remplissage d'un récipient de collecte de
poussière (1) destiné à un aspirateur avec un séparateur à force centrifuge (3),
caractérisé par
- au moins un élément résonateur (5), lequel est fixé sur une paroi extérieure (4)
du récipient de collecte de poussière (1),
- un élément excitateur (6; 6'), lequel excite l'élément résonateur (5) à oscillations
mécaniques, et
- une unité de détection (9; 9'), laquelle détecte une grandeur caractérisant l'amortissement
de l'oscillation mécanique et laquelle détermine, en fonction de la grandeur détectée
le degré de remplissage du récipient de collecte de poussière (1), et
- l'élément excitateur (6; 6') comprenant un aimant (7; 7') couplé à l'élément résonateur
(5) et qui peut être déplacé à l'aide d'une bobine d'excitation (8) par laquelle un
courant d'excitation peut être conduit.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément résonateur (5) est réalisé en forme de membrane élastique (5-1), en particulier
en caoutchouc à base de latex, laquelle forme une partie de la paroi extérieure (4)
du récipient de collecte de poussière (1).
3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément résonateur (5) est réalisé en forme de corps oscillant (5-2), lequel est
logé sur un seul côté sur la paroi extérieure (4) du récipient de collecte de poussière
(1) et s'étend de la paroi extérieure (4) dans un espace intérieur du récipient de
collecte de poussière (1).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément excitateur (6; 6') excite l'élément résonateur (5) par une oscillation
excitatrice continue à oscillations mécaniques à sa propre fréquence de résonance.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité de détection (9; 9') détecte un décalage de phases causé par l'amortissement
entre l'oscillation d'excitation et l'oscillation mécanique de l'élément résonateur
(5), et détermine le degré de remplissage en fonction de la grandeur détectée et du
décalage des phases détecté.
6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une unité d'analyse détermine une fréquence de résonance propre à chaque fois instantanée
de l'élément résonateur (5) et l'élément excitateur (6; 6') excite l'élément résonateur
(5) avec la fréquence de résonance propre à chaque fois instantanée.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'élément excitateur (6; 6') excite l'élément résonateur (5) à oscillations mécaniques
par des impulsions excitatrices périodiques, de préférence à large bande.
8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on se sert comme grandeur, qui caractérise l'amortissement de l'oscillation mécanique,
d'une tension induite dans la bobine d'excitation (8; 8') ou dans une bobine de mesure
séparée.
9. Aspirateur avec un séparateur à force centrifuge (3), dans lequel de l'air chargé
de poussière peut être conduit et à travers lequel la poussière de l'air chargé en
poussière peut être séparée dans un récipient de collecte de poussière (1), et avec
un dispositif destiné à la détermination du degré de remplissage du récipient de collecte
de poussière (1) selon l'une des revendications 1 à 8.