Elektrostatischer Staubfänger

Beschreibung

Technisches Gebiet

Die Erfindung betrifft einen elektrostatischen Staubfänger, umfassend eine erste und eine zweite Elektrode und eine Spannungsquelle zum Anlegen einer Spannung zwischen den beiden Elektroden.

Stand der Technik

Ein solcher elektrostatischer Staubfänger ist aus der US 2004/0163667 A1 bekannt. Der vorbekannte Staubfänger ist als Fußboden-Reinigungsgerät ausgebildet und weist eine gitterförmige Matte auf, wobei die beiden Elektroden Bestandteile der Matte sind. Die Matte kann beispielsweise von einem Reinigungstuch überdeckt sein. Die Spannungsquelle ist eine Batterie, die zum Beispiel im Handgriff angeordnet ist, wobei die Ausgangsspannung in eine Hochspannung umgewandelt wird. Der Bereich zwischen den Elektroden ist elektrisch aufgeladen, wobei der aufzunehmende Staub eine, bezogen auf die Elektroden, gegensätzliche Polarität hat und dadurch angezogen wird. Offenbart ist außerdem eine Ladestation für den Staubfänger, sofern die Spannungsquelle einen Akku statt einer Batterie umfasst. Außerdem kann der vorbekannte Staubfänger Bewegungsdetektoren aufweisen, um den

Der vorbekannte Staubfänger hat durch die Anordnung der beiden Elektroden in der gitterförmigen Matte den Nachteil, dass die höchste Feldliniendichte des elektrischen Feldes und damit die größte Polarisationswirkung auf den Raum zwischen den beiden Elektroden beschränkt ist. Aufgrund der flachen Anordung der beiden Elektroden tritt keine nennenswerte Kraft auf Partikel ausserhalb der Elektroden auf. Die Partikel müssen hier erst in den Raum zwischen die Elektroden gelangen um dann im ausreichenden Maße polarisiert und dann von einer Elektrode angezogen zu werden. Solche Elektrodenkonfigurationen und Geometrien sind nicht in der Lage Staubteilchen über eine Entfernung von mehreren Milimetern oder gar Zentimetern druch elektrostatische Kräfte anzuziehen. Ein überziehen der Elektroden mit einem Textil verhindert sogar vollständig die Möglichkeit für die Partikel in den Bereich der größten elektrischen Feldstärke zwischen den Elektroden zu gelangen und vermindert die Leistungsfähigkeit des vorbekannten Gerätes weiter.

Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die zuvor genannten Nachteile zu vermeiden, wobei der Staubfänger trotz einfachster Elektrodengeometrie eine gute Wirksamkeit und Handhabbarkeit während der bestimmungsgemäßen Verwendung aufweisen soll. Außerdem soll der Staubfänger einfach und kostengünstig herstellbar sein.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Staubfänger mit den

Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Auf vorteilhafte Ausgestaltungen nehmen die Unteransprüche Bezug.

Zur Lösung der Aufgabe ist ein elektrostatischer Staubfänger vorgesehen, bei dem die erste Elektrode als Staub-Auffang-Einrichtung ausgebildet und die zweite Elektrode geerdet ist. Die zweite Elektrode kann entweder direkt über einen elektrisch leitenden Bodenkontakt (z.B. für Bodenreinigungsgeräte) oder

über den Benutzer und einen elektrisch leitend ausgebildeten Handgriff geerdet sein (z.B. für Staub-Fang-Handgeräte). Hierbei ist von Vorteil, dass der erfindungsgemäße Staubfänger durch seine einfache Elektrodengeometrie insgesamt einfach zu handhaben und kostengünstig herstellbar ist. Durch die Erdung der Gegenlektrode wird der maximale Potentialunterschied zwischem dem Staub auf der Oberfläche und der auf den Staub gerichteten Elektrode erreicht. Der Staub befindet sich somit in dem Bereich größter Feldliniendichte und ist damit der stärksten Polarisation und Anziehungskraft ausgesetzt.

Der erfindungsgemäße Staubfänger ist dadurch zur trockenen Entfernung von Staub auf haushaltsüblichen Oberflächen besonders gut geeignet. Die Effizienz lässt sich durch die Auswahl geeigneter Elektrodenmaterialien und geeigneter Elektrodengeometrien zur Optimierung des elektrischen Feldes der dem Staub gegenüber exponierten Elektroden steigern.

Die zweite Elektrode ist bevorzugt als Handgriff ausgebildet. Die Erdung der Gegenelektrode über den Benutzer durch einen leitfähig mit der Elektrode verbundenen Handgriff hat weiterhin den Vorteil, dass der Benutzer, unabhängig von den Betriebsbedingungen, auf Massepotential ist und somit bei Berührung mit der Umgebung keine elektrostatische Entladung („ kein elektrischer Schlag") auftritt.

Die Spannungsquelle kann bei der Ausführung als Bodenreinigungsgerät im den die Elektrode haltenden Rahmen untergebracht sein, bei Handgeräten im Handgriff angeordnet sein. üblicherlicherweise begrenzt ein Handgriff einen ausreichend großen Raum, um die Spannungsquelle aufzunehmen. Das Handling eines solchen Staubfängers das ist dadurch besonders gut, weil sich dessen Schwerpunkt nahe am Körper des Benutzers befindet und unerwünschte Hebelwirkungen, wie beispielsweise bei Verwendung eines stark kopflastigen Reinigungsgeräts, vermieden werden. Außerdem ist die Spannungsquelle durch ihre Anordnung im Handgriff gut vor äußeren

Einflüssen geschützt. Ein solcher Staubfänger weist bei guter Zuverlässigkeit eine gute Dauerhaltbarkeit auf.

Die Spannungsquelle umfasst eine Batterie mit einer Ausgangsspannung, wobei als Batterie generell auch ein wiederaufladbarer Akku angesehen werden kann. Außerdem umfasst die Spannungsquelle eine Ladeschaltung mit Spannungsteiler und Brückengleichrichter zur Umwandlung der Ausgangsspannung in eine hochfrequente Hochspannung, wobei die hochfrequente Hochspannung durch einen Gleichrichter in eine statische Hochspannung umgewandelt und an einen Kondensator mit bevorzugt kleiner Kapazität von besonders bevorzugt 1 nF angelegt wird. Generell kann der Kondensator eine Kapazität von 0,001 bis 100 nF, bevorzugt 0,05 bis 10 nF aufweisen.

Die Ausgangsspannung kann 1 bis 10 V, bevorzugt 1 ,5 bis 3 V betragen, die statische Hochspannung 0,5 bis 10 kV. Eine solche niedrige Ausgangsspannung lässt sich bequem durch handelsüblichen Batterien/Akkus erreichen, die praktisch überall kostengünstig verfügbar sind. Dies ist insbesondere im Bereich der preisgünstigen Konsumgüter ein nennenswerter Vorteil.

Die statische Hochspannung kann stufenweise oder stufenlos einstellbar sein. Die Anziehungskraft, die die Elektroden auf den aufzunehmenden Staub ausüben, ist abhängig von der Größe der Hochspannung, wobei die Größe der Hochspannung durch die Durchschlagfestigkeit der Luft begrenzt ist.

Insbesondere dann, wenn ein und derselbe Staubfänger zur Aufnahme von unterschiedlichen Sträuben eingesetzt werden soll und/oder zur Aufnahme von Staub bei unterschiedlichen Umgebungsbedingungen, wie wechselnder Luftfeuchtigkeit, ist eine einstellbare Hochspannung, besonders dann, wenn sie stufenlos einstellbar ist, von Vorteil.

Durch die zuvor beschriebene Spannungsquelle ist der Staubfänger ortsunabhängig und frei beweglich einsetzbar.

Die Spannungsquelle kann durch einen Ladeschalter ein- oder ausschaltbar sein. Der Handgriff kann außerdem einen Entladeschalter zur Entladung der elektrischen Spannung zwischen den Elektroden aufweisen. Hinsichtlich einer vereinfachten Handhabung können der Ladeschalter und der Entladeschalter in einem Kombischalter zusammengefasst sein.

Die Elektroden können aus üblichen, geeigneten Werkstoffen bestehen, beispielsweise aus metallischen oder polymeren Werkstoffen.

Die erste, gegenüber dem Staub exponierte Elektrode kann von einem Staubtuch zumindest teilweise bedeckt sein. Weiter bevorzugt ist die erste Elektrode von einem beuteiförmigen Staubtuch umschlossen. Hierbei ist von Vorteil, dass die Aufnahme des Staubs nicht nur berührungslos durch den Potenzialunterschied und die daraus resultierende Anziehungskraft der Elektroden auf den Staub erfolgen kann, sondern auch durch unmittelbare Berührung des Staubs durch das Staubtuch. Die Reinigungsleistung verbessert sich dadurch insbesondere dann, wenn der Staub auf den zu reinigenden Oberflächen nicht nur lose auffliegt sondern stärker anhaftet.

Besonders gute Gebrauchseigenschaften weist ein Staubtuch auf, wenn es zumindest teilweise aus Mikrofasem besteht.

Generell kann der aufzunehmende Staub auf verschiedene Weise vom Staubfänger aufgenommen werden.

Die Elektroden können mit einem glatten, elektrisch nicht-leitenden Material überzogen sein, so dass der Staub durch die elektrostatische Aufladung auf diesem Material fixiert ist. Der Staub wird dabei ohne Berührung des Staubs von der zu reinigenden Oberflächen durch das Gerät über eine Entfernung von

mehreren Zentimetern angezogen. Die Anziehung geschieht durch Influenz und/oder Polarisierung.

Unter Influenz versteht man in diesem Zusammenhang eine Ladungsverschiebung in einem Leiter (z.B. in einem leitfähigen Staubpartikel) durch ein äußeres elektrisches Feld.

Im Gegensatz dazu wird unter Polarisierung in diesem Zusammenhang verstanden, dass durch das Anlegen eines äußeren elektrischen Feldes (hier die Elektrode) eine Ladungsverschiebung in einem nichtleitenden Material (hier die Staubpartikel) erzeugt wird. Dadurch wird ein temporärer Dipol im Partikel erzeugt, auf den im elektrischen Feld eine Kraft wirkt.

Da Hausstaub zu einem großen Anteil aus elektrisch schlecht leitenden Textilfasern besteht, hat man es hier vorwiegend mit dem Phänomen der Polarisation zu tun, wobei die Grenzen zur Influenz, beeinflusst durch die Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit, fliesend sind.

Die Elektroden können demgegenüber aber auch mit einem mehr oder weniger stark strukturierten, elektrisch nicht-leitenden Textil, wie beispielsweise einem Vliesstoff, einem Gewebe, einem Gewirke oder Fasern überzogen sein, wobei das Textil den Staub zusätzlich zum elektrostatischen Effekt durch seine poröse Oberflächenstruktur mechanisch festhält. Der Staub kann hier entweder ohne direkte Berührung des Textils mit der zu reinigenden Oberflächen durch elektrostatische Anziehung oder durch eine direkte Berührung des Textils mit der zu reinigenden Oberflächen, das heißt durch eine mechanische Aufnahme, aufgenommen werden. Der elektrostatische Effekt wird hierbei durch den mechanischen Effekt verstärkt, was insbesondere bei fest anhaftendem, bereits gealtertem Staub von Vorteil ist. In einer anderen Ausführung kann die Elektrode mit einem glatten, nicht-leitenden Plastikmaterial wie z.B. einer Plastikfolie überzogen sein, an der sich die Staubpartikel abscheiden. Eine solche Folie erlaubt eine nachfolgende Entfernung des Staubes durch

einfaches Abstreifen, oder nach erfolgter Entladung der Elektrode durch einfaches Abklopfen.

Kurzbeschreibung der Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen elektrostatischen Staubfängers werden nachfolgend anhand der schematisch dargestellten Figuren 1 bis 4 näher beschrieben. Diese zeigen:

Figuren 1 bis 3 ein erstes Ausführungsbeispiel, wobei in Figur 1 eine

Seitenansicht und in Figur 2 eine Vorderansicht des Staubfängers gezeigt ist; in Figur 3 ist das Innere des Handgriffs dargestellt.

Figur 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, das sich durch den Kombischalter vom ersten Ausführungsbeispiel aus den Figuren 1 bis 3 unterscheidet.

Ausführung der Erfindung

In den Figuren 1 bis 4 sind zwei Ausführungsbeispiele eines elektrostatischen Staubfängers gezeigt, von denen jeder im Wesentlichen aus dem Handgriff 4 und einer Staub-Auffang-Einrichtung besteht, die am Handgriff 4 befestigt ist. Die Staub-Auffang-Einrichtung wird durch die erste Elektrode 1 gebildet, die im hier gezeigten Ausführungsbeispiel von einem beuteiförmigen Staubtuch 8 vollständig umschlossen ist. Das Staubtuch 8 kann ganz oder teilweise aus Mikrofasern bestehen.

Der Handgriff 4 ist durch die zweite Elektrode 2 gebildet, wobei innerhalb des Handgriffs 4 die Spannungsquelle 3 angeordnet und von dem Handgriff 4 schützend umschlossen ist. Unter der Spannungsquelle 3 wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Batterie oder ein wiederaufladbarer Akku verstanden, mit einer Ausgangsspannung und eine Schaltung mit Spannungsteiler und Brückengleichrichter zur Umwandlung der

Ausgangsspannung in eine hochfrequente Hochspannung, wobei die hochfrequente Hochspannung durch einen Gleichrichter in eine statische Hochspannung umgewandelt und an einen Kondensator angelegt wird. In diesem Ausführungsbeispiel beträgt die Ausgangsspannung 1 ,5 V, die statische Hochspannung etwa 5 kV.

Um eine optimale Staubaufnahme zu gewährleisten und eine für den Benutzer unangenehme Aufladung zu vermeiden, ist der Handgriff 4 leitend mit der Elektrode 2 verbunden. Der Handgriff 4 ist geerdet Die zweite Elektrode 2 wird durch den Benutzer auf Masse gezogen, so dass sich ein Potenzialunterschied zwischen den beiden Elektroden 1 und 2 ergibt und durch den elektrostatischen Staubfänger Staub an die erste Elektrode 1 gezogen wird. Der Handgriff 4 umfasst in den Figuren 1 bis 3 einen Ladeschalter 5 und einen Entladeschalter 6, in Figur 4 einen Kombischalter 7, in dem Lade- 5 und Entladeschalter 6 zusammengefasst sind.

Nimmt der Benutzer den elektrostatischen Staubfänger in die Hand, betätigt er zum Aufbringen einer elektrischen Ladung zwischen den Elektroden 1 ,2 den Ladeschalter oder den Kombischalter 7 und damit den Ladeschalter 5. Die Ladung bleibt solange bestehen, wie der Ladeschalter 5 / Kombischalter 7 gedrückt ist.

Im Anschluss an den Reinigungsvorgang kann der mit Staub beladene Staubfänger beispielsweise in einer Reinigungsstation abgelegt werden. Anschließend wird der Entladeschalter 6 betätigt oder der Kombischalter 7 und damit der Entladeschalter 6. Das Drücken kann entweder durch den Benutzer oder automatisch durch das Ablegen des Staubfängers in der

Reinigungsstation erfolgen. Dadurch findet eine Entladung statt und der Staub kann von der ersten Elektrode 1 problemlos abgestreift oder abgeklopft werden. Anschließend ist der Staubfänger wieder betriebsbereit.