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Title:
FLOOR CLEANING DEVICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/069774
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a floor cleaning device (10), comprising a suction turbine (40) with a driven turbine wheel (44) that rotates about a turbine axis (54), and a substantially horizontal suction channel (35) via which the suction turbine (40) is fluidically linked with a suction opening (33) facing the floor area to be cleaned. The suction channel forms a dirt collector (67) and houses a dirt filter (37). In order to provide a floor cleaning device (10) with an overall height that is as small as possible while still ensuring a potent suction flow in the area of the suction opening (33), the suction turbine (40) is mounted on the suction channel (35) with its turbine axis (54) being aligned at an angle to the vertical.

Inventors:
DIEHL RALPH (DE)
JANZEN JACOB (DE)
KEPPLER JOACHIM (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/002127
Publication Date:
September 12, 2002
Filing Date:
February 28, 2002
Export Citation:
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Assignee:
KAERCHER GMBH & CO ALFRED (DE)
DIEHL RALPH (DE)
JANZEN JACOB (DE)
KEPPLER JOACHIM (DE)
International Classes:
A47L5/22; A47L9/22; A47L11/202; A47L11/24; (IPC1-7): A47L5/22; A47L9/22
Foreign References:
EP0635236A11995-01-25
FR1572970A1969-07-04
EP1048261A22000-11-02
EP0784369A11997-07-16
US2499330A1950-02-28
GB568958A1945-04-27
Attorney, Agent or Firm:
Karrais, Martin (Stellrecht & Partner Uhlandstrasse 14c Stuttgart, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Bodenreinigungsgerät umfassend eine Saugturbine mit einem um eine Turbinenachse drehend antreibbaren Turbinenrad, sowie ei nen im wesentlichen horizontal ausgerichteten Saugkanal, über den die Saugturbine mit einer der zu reinigenden Bodenfläche zu gewandten Saugöffnung in Strömungsverbindung steht, wobei der Saugkanal einen Schmutzaufnahmebehälter ausbildet und ein Schmutzfilter aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug turbine (40) mit schräg zur Vertikalen ausgerichteter Turbinen achse (54) an den Saugkanal (35) angesetzt ist.
2. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinenachse (54) in einem Winkel von ca. 15° bis etwa 75° zur Vertikalen ausgerichtet ist.
3. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Bodenreinigungsgerät (10) eine im Bereich der Saugöffnung (33) angeordnete, rotierend antreibbare Bürsten walze (68) aufweist.
4. Bodenreinigungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugturbine als AxialRadiallüfter (40) ausgebildet ist.
5. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugturbine (40) einen in mindestens eine Luftauslaßöffnung (62) einmündenden Auslaß kanal (60) umfaßt, dessen Mündungsbereich (64) schräg zur Vertikalen ausgerichtet ist.
6. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (60) das Tur binenrad (44) in Umfangsrichtung umgibt.
7. Bodenreinigungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (60) sprialförmig ausgebildet ist und sich in Strömungsrichtung kontinuierlich erweitert.
8. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugturbine (40) einen elektrischen Außenläufermotor (46) umfaßt mit einem an einem Tragelement (41) gehaltenen Stator (48) und einem um die Tur binenachse (54) drehbaren Rotor (49), an dem das Turbinenrad (44) drehfest gehalten ist.
9. Bodenreinigungsgerät nach einem der voranstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenreinigungsgerät (10) selbstfahrend ausgestaltet ist.
Description:
Bodenreinigungsgerät Die Erfindung betrifft ein Bodenreinigungsgerät umfassend eine Saug- turbine mit einem um eine Turbinenachse drehend antreibbaren Tur- binenrad, sowie einen im wesentlichen horizontal ausgerichteten Saug- kanal, über den die Saugturbine mit einer der zu reinigenden Boden- fläche zugewandten Saugöffnung in Strömungsverbindung steht, wobei der Saugkanal einen Schmutzaufnahmebehälter ausbildet und ein Schmutzfilter aufnimmt.

Ein derartiges Bodenreinigungsgerät ist aus der internationalen Offen- legungsschrift WO 99/28800 bekannt. Mittels der Saugturbine kann eine Saugströmung erzeugt werden, mit deren Hilfe die zu reinigende Bodenfläche abgesaugt werden kann. Bei dem bekannten Bodenreini- gungsgerät ist die Saugturbine mit vertikal ausgerichteter Turbinen- achse an den im wesentlichen in horizontaler Richtung verlaufenden Saugkanal angesetzt. Dies ermöglicht den Einsatz eines verhältnis- mäßig großen Turbinenrades, hat allerdings den Nachteil, daß das Bo- denreinigungsgerät eine nicht unerhebliche Bauhöhe aufweist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Bodenreinigungsgerät der eingangs genannten Art mit möglichst geringer Bauhöhe auszuge- stalten, wobei im Bereich der Saugöffnung eine möglichst starke Saug- strömung erzielbar sein soll.

Diese Aufgabe wird bei einem Bodenreinigungsgerät der gattungsge- mäßen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Saugturbine mit schräg zur Vertikalen ausgerichteter Turbinenachse an den Saugkanal angesetzt ist. Durch eine derartige Ausrichtung der Saugturbine kann die Bauhöhe des Bodenreinigungsgerätes auch bei Einsatz eines ver- hältnismäßig großen Turbinenrades gering gehalten werden. Außerdem hat eine derartige Anordnung den Vorteil, daß die von der Saugturbine hervorgerufene Saugströmung nur verhältnismäßig geringe Verluste durch im Verbindungsbereich zwischen Saugkanal und Saugturbine erfolgende Richtungsänderungen erleidet. Dies hat zur Folge, daß im Bereich der Saugöffnung eine verhältnismäßig starke Saugströmung erzeugt werden kann. Das erfindungsgemäße Bodenreinigungsgerät zeichnet sich somit durch eine kompakte Ausgestaltung und eine be- sonders effektive Betriebsweise aus.

Von Vorteil ist es, wenn die Turbinenachse in einem Winkel von ca. 15° bis etwa 75° zur Vertikalen ausgerichtet ist. Hierbei hat sich insbeson- dere ein Winkel von ca. 20° bis etwa 40° als besonders günstig erwie- sen, um einerseits auftretende Strömungsverluste im Übergangsbe- reich zwischen dem horizontal ausgerichteten Saugkanal und der Saugturbine gering zu halten und andererseits unter Beachtung einer möglichst geringen Bauhöhe den Einsatz eines möglichst großen Tur- binenrades zu ermöglichen.

Zur Erzielung einer besonders effektiven Reinigungswirkung ist es von Vorteil, wenn das Bodenreinigungsgerät eine im Bereich der Saugöff- nung angeordnete, rotierend antreibbare Bürstenwalze aufweist. Mit- tels der Bürstenwalze kann die zu reinigende Bodenfläche nicht nur abgesaugt, sondern zusätzlich gebürstet werden.

Von Vorteil ist es, wenn die Saugturbine als Axial-Radiallüfter ausgebil- det ist, mit dessen Hilfe die Arbeitsluft bezogen auf die Turbinenachse in axialer Richtung ansaugbar und in radialer Richtung abgebbar ist.

Der Einsatz eines Axial-Radiallüfters ermöglicht den Aufbau einer ho- hen Druckdifferenz, so daß eine besonders starke Saugströmung er- zielbar ist.

Wie bereits erläutert, zeigt sich das erfindungsgemäße Bodenreini- gungsgerät durch eine verhältnismäßig geringe Bauhöhe aus. Dies er- möglicht es, mittels des Bodenreinigungsgerätes auch Bereiche der zu reinigenden Bodenfläche unterhalb von Heizkörpern, Möbelstücken und dergleichen zu erreichen. Die von der Saugturbine angesaugte Ar- beitsluft wird nach Durchströmen des Schmutzaufnahmebehälters und der Saugturbine wieder an die Umgebung abgegeben. Um zu vermei- den, daß die abgegebene Arbeitsluft Schmutz aufwirbelt, der sich bei- spielsweise auf Heizkörpern niedergeschlagen hat, ist es von Vorteil, wenn die Saugturbine einen in mindestens eine Luftauslaßöffnung ein- mündenden Auslaßkanal umfaßt, dessen Mündungsbereich schräg zur Vertikalen ausgerichtet ist. Die Abluft kann mittels des schräg zur Ver- tikalen ausgerichteten Mündungsbereiches mit entsprechend schräg ausgerichteter Abluftströmung abgegeben werden, so daß die Gefahr vermindert wird, daß von der Abluftströmung Schmutz erfaßt wird, der sich beispielsweise auf Heizkörpern niedergeschlagen hat, wenn das Bodenreinigungsgerät unter den Heizkörpern positioniert wird.

Als vorteilhaft hat es sich hierbei erwiesen, wenn der Mündungsbereich des Auslaßkanales in einem Winkel von etwa 60° bis ungefähr 80° zur Vertikalen ausgerichtet ist.

Um die Geräuschentwicklung des Bodenreinigungsgerätes gering zu halten, hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Auslaßkanal das Turbinenrad in Umfangsrichtung umgibt. Dies ermöglicht es, trotz möglichst kompakt bauendem Bodenreinigungsgerät einen verhältnis- mäßig langen Auslaßkanal zu verwenden, wodurch die Geräusch- entwicklung der Saugturbine reduziert werden kann. Der Einsatz eines langen Auslaßkanals hat außerdem eine Erhöhung der Druckdifferenz zwischen Einlaß und Auslaß der Saugturbine zur Folge, wodurch der Wirkungsgrad der Saugturbine verbessert wird.

Eine besonders geringe Geräuschentwicklung kann dadurch erzielt werden, daß der Auslaßkanal spiralförmig ausgebildet ist und sich in Strömungsrichtung kontinuierlich erweitert. Bei einer derartigen Aus- gestaltung kann sich die Abluft kontinuierlich ausdehnen, so daß eine schlagartige Luftausdehnung mit einer entsprechenden Geräuschent- wicklung vermieden wird.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemä- ßen Bodenreinigungsgerätes ist vorgesehen, daß die Saugturbine einen elektrischen Außenläufermotor umfaßt mit einem an einem Tragele- ment gehaltenen Stator und einem um die Turbineachse drehbaren Rotor, an dem das Turbinenrad drehfest gehalten ist. Der Einsatz des Außenläufermotors ermöglicht es, den Motor auf der dem Saugkanal abgewandten Seite des Turbinenrades zu positionieren, ohne daß dies eine erhebliche Vergrößerung der Bauhöhe des Bodenreinigungsgerä- tes zur Folge hätte. Dies wiederum hat den Vorteil, daß der Saugkanal keine wesentlichen Querschnittsverengungen aufweist und sich somit durch einen möglichst geringen Strömungswiderstand auszeichnet.

Das Bodenreinigungsgerät ist vorzugsweise selbstfahrend ausgestaltet.

Es kann hierzu ein Fahrwerk aufweisen, an dem zwei elektromotorisch angetriebene Antriebsräder gelagert sind.

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen : Figur 1 : eine schematische Schnittansicht eines Bodenreinigungs- gerätes und Figur 2 : eine Draufsicht auf das Bodenreinigungsgerät.

In der Zeichnung ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegtes selbstfahrendes Bodenreinigungsgerät dargestellt mit einem als Kunst- stoff-Spritzgußteil ausgebildeten Fahrwerk 12, an dem zwei Antriebs- räder 13,14 drehbar gelagert sind, die jeweils mittels eines elektri- schen Antriebsmotors 15 bzw. 16 drehend antreibbar sind.

Auf das Fahrwerk 12 kann ein Deckel aufgesetzt werden, der einen Staubschutz ausbildet und zur Erzielung einer besseren Übersichtlich- keit in den Figuren 1 und 2 nicht dargestellt ist.

Zwischen den beiden Antriebsrädern 13,14 bildet das Fahrwerk 12 ei- ne im wesentlichen parallel zu einer zu reinigenden Bodenfläche 19 ausgerichtete Tragplatte 21, an die sich in Fahrtrichtung 22 des Bo- denreinigungsgerätes 10 über eine Stufe 23 eine ebenfalls parallel zur Bodenfläche 19 ausgerichtete Stützplatte 24 sowie eine in Richtung auf die Bodenfläche 19 ausgerichtete Stirnwand 25 anschließen.

Im Abstand zur Tragplatte 21 ist am Fahrwerk 12 mittels an sich be- kannter und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellter Rastelemente eine Bodenplatte 26 lösbar verbindbar gehalten, an deren in Fahrt- richtung 22 vorderem Endbereich 27 Stützrollen 29 frei drehbar gela- gert sind.

Die Bodenplatte 26 trägt in ihrem vorderen Bereich eine Kehrschwelle 31, die in eine die Bodenplatte 26 durchgreifende Saugöffnung 33 ein- taucht, in die ein im wesentlichen horizontal ausgerichteter Saugkanal 35 einmündet, der zwischen der Tragplatte 21, der Stufe 23 und der Stützplatte 24 einerseits und der Bodenplatte 26 andererseits verläuft.

Innerhalb des Saugkanales 35 ist schräg zu dessen Längsrichtung aus- gerichtet ein Schmutzfilter 37 gehalten.

An seinem rückwärtigen Endbereich trägt das Fahrwerk 12 einen Saugturbine 40 mit einem Turbinengehäuseoberteil 41 und einem Tur- binengehäuseunterteil 42, die zwischen sich ein Turbinenrad 44 sowie einen elektrischen Turbinenantrieb 46 aufnehmen.

Der Turbinenantrieb 46 ist als Außenläufermotor ausgestaltet und um- faßt einen drehfest am Turbinengehäuseoberteil 46 gehaltenen Stator 48 sowie einen drehbar am Stator 48 gehaltenen Rotor 49 in Form ei- ner den Stator 48 übergreifenden Haube 50, an deren dem Stator 48 zugewandter Innenseite Permanentmagnete 51 fixiert sind und an de- ren dem Turbinengehäuseoberteil 41 abgewandter Bodenwand das Turbinenrad 44 drehfest gehalten ist.

Das Turbinenrad 44 ist mittels des Turbinenantriebes 46 zu einer Dreh- bewegung um eine Turbinenachse 54 antreibbar. Die Turbinenachse 54 ist schräg zur Vertikalen und somit auch schräg zur Längserstreckung des Saugkanales 35 ausgerichtet. Dem Turbinenrad 44 ist eine Luft- eintrittsöffnung 56 der Saugturbine 40 zugeordnet. Die Lufteintrittsöff- nung 56 wird von einem einstückig mit dem Turbinengehäuseunterteil 42 verbundenen Ansaugstutzen 58 ausgebildet, der eine Strömungs- verbindung herstellt zwischen dem Saugkanal 35 und dem Inneren der Saugturbine 40.

Wie insbesondere aus Figur 2 deutlich wird, ist das Turbinenrad 44 in Umfangsrichtung von einem Auslaßkanal 60 umgeben, der spiralförmig ausgestaltet ist und sich in Strömungsrichtung kontinuierlich erweitert und in eine Luftaustrittsöffnung 62 einmündet, wobei der der Luftaus- trittsöffnung 62 benachbarte Mündungsbereich 64 des Auslaßkanales 60 ebenfalls schräg zur Vertikalen ausgerichtet ist.

Mittels der Saugturbine 40 kann innerhalb des Saugkanales 35 eine durch die Pfeile 66 symbolisierte Saugströmung erzeugt werden, mit deren Hilfe von der zu reinigenden Bodenfläche 19 Schmutz über die Saugöffnung 33 in den Saugkanal 35 überführt werden kann. Der stromaufwärts des Schmutzfilters 37 angeordnete Bereich des Saug- kanales 35 bildet hierbei einen Schmutzaufnahmebehälter 67.

Um die Schmutzaufnahme zu verstärken, ist im Bereich der Saugöff- nung 33 eine Bürstenwalze 68 mit quer zur Fahrtrichtung 22 und par- allel zur Bodenfläche 19 ausgerichteter Drehachse drehbar am Fahr- werk 12 gehalten. Der Antrieb der Bürstenwalze 68 erfolgt mittels ei- nes auf der Stützplatte 24 positionierten elektrischen Bürstenantriebes 69, der über einen an sich bekannten und deshalb in der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsriemen mit der Bürstenwalze 68 gekoppelt ist.

Da die Saugströmung 66 im Bereich des Saugkanales 35 sowie des schräg zur Vertikalen ausgerichteten Ansaugstutzens 58 nur geringe Strömungsverluste erleidet, kann im Bereich der Saugöffnung 33 eine starke Saugströmung erzielt werden, die in Kombination mit der Bür- stenwalze 68 eine wirksame Bodenreinigung bewirkt. Durch die Saug- strömung wird der von der Bürstenwalze 68 aufgewirbelte Schmutz erfaßt und in den Schmutzaufnahmebehälter 67 überführt. Die Aus- richtung der Saugturbine 40 mit schräg zur Vertikalen verlaufender Turbinenachse 54 ermöglicht hierbei den Einsatz eines verhältnismäßig großen Turbinenrades 44, wobei jedoch die Bauhöhe des Bodenreini- gungsgerätes 10 gering gehalten werden kann.