生态高效的真空清洁设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种包括真空清洁器和过滤袋的真空清洁设备。当使用空过滤袋时，所述真空清洁设备的品质因数QWun大于25，优选大于30（QWun定义为QWun=(hsaugun/hfbarun)×ψ，其中hsaugun是具有空过滤袋的真空清洁设备的根据EN60312的真空度，单位为kPa，hfbarun是具有空过滤袋的过滤袋保持室中的真空度，单位为kPa，以及ψ是过滤袋材料的过滤效率，用%表示），和/或当使用局部填充的过滤袋时，真空清洁设备的品质因数QWteil大于13，优选大于15，特别优选大于17（QWteil定义为QWteil=(hsaugteil/hfbarteil)×ψ，其中hsaugteil是具有局部填充的过滤袋的真空清洁设备的根据EN60312的真空度，单位为kPa，hfbarteil是具有局部填充的过滤袋的过滤袋保持室中的真空度，单位为kPa，以及ψ是过滤袋材料的过滤效率，用%表示）。
【专利说明】生态高效的真空清洁设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有真空清洁器和过滤袋的真空清洁设备。
[0002]定义
[0003]采用以下定义和以下的测量方法作为用于描述现有技术和本发明的基础。如果在本描述中没有标明相反的情况，则本发明领域中所使用的技术术语在如下标准意义上使用。
[0004]EN60312:在本文献中，EN60312 通常表示标准草案 E DIN EN60312-1:2009-12。
[0005]空气数据的确定:在本描述中所参考的空气数据，即特别是空气流速和真空度以类似于EN60312、章节5.8的方法被确定。对于所有测量，对于此使用EN60312、章节7.2.7中描述的测量装置。这里，EN60312、章节7.2.7.2中描述的测量室BUeasuring chamber)用于所有测量。根据现有技术的测量室和真空清洁器均与初始软管(original hose)和初始管子连接。在根据本发明的装置的情况下，在所有实施方式中使用西门子Z6.0极限功率版本装置的初始软管和长度为66cm及内径为33.5mm的管子。由于口径8 (d0=40mm)对应于平均地板管口的有效开口表面，且由此代表实际相关条件，因此仅利用该口径进行空气数据的所有测量。
[0006]空过滤袋或局部填充的 过滤袋:这里对空过滤袋和局部填充的过滤袋进行测量。局部填充的过滤袋被定义为根据EN60312 (章节5.9.1)填充有400gDMT8试验尘埃的过滤袋。与标准的不同，试验尘埃的吸入不会在第一次达到章节5.9.1.3中提到的三个条件中的一个条件时就立即停止，而总是以50g每份吸入400g试验尘埃。
[0007]根据EN60312的真空度的定义和确定:本文献中，根据EN60312的空过滤袋的真空度hsaugm和局部填充的过滤袋的真空度hsaugteil被定义根据EN60312利用上述测量装置组件测量的值，即具有孔8的测量室B对空的和局部填充的过滤袋所测量的值。用于测量真空度的仪器必须满足根据EN60312、章节7.2.7.3的要求。以kPa为单位测量真空度。
[0008]过滤袋保持室中的真空度的定义和确定:使用满足根据EN60312，章节7.2.7.3的要求的仪器对空过滤袋的过滤袋保持室中的真空度Mbalm和局部填充的过滤袋的过滤袋保持室中的真空度I1fbal^il进行测量。以kPa为单位测量过滤袋保持室中的真空度。过滤袋保持室中的被测量真空度的位置位于不能被过滤袋覆盖或阻碍的部位。
[0009]空气流速:根据EN60312，章节7.2.7.2由利用具有口径8的测量室B测量的空过滤袋的真空度hsaugm和局部填充的过滤袋的真空度hsaugteil确定空过滤袋的空气流速qm和局部填充的过滤袋的空气流速qteil。在现有技术中，该空气流速还通常指流速或抽吸空气流速。
[0010]真空清洁器的马达/风扇单元的输入电功率:根据EN60355、章节7.2.7.3利用用于测量输入电功率的测量装置测量空过滤袋或局部填充的过滤袋的输入电功率F1un和Pelteilo输入电功率的测量单位还是W。如从术语“马达/风扇单元的输入功率”已知，当计算输入电功率时，不再考虑真空清洁器的其他组件的输入电功率，例如不再考虑电操作的电刷的输入功率。[0011]真空清洁器的马达/风扇单元的平均输入功率:本发明意义上的真空清洁器的马达/风扇单元的平均输入功率是利用孔8所测量的空过滤袋和局部填充的过滤袋的马达/风扇单元的输入电功率的算术平均值。
[0012]过滤效率:本发明意义上的过滤效率(百分比)由Ψ=100 -透过率(％)定义。(这一定不能与现有技术中使用的由(初始浓度-得到的浓度)/初始浓度所定义的过滤效率混淆)。利用型号为8130的TSI过滤测试器以861/min测量过滤效率。为了产生NaCl颗粒，使用集成的Salt Aerosl Generator8118A,这产生平均颗粒尺寸为0.26um (所谓的平均质体直径)的颗粒。
[0013]利用空过滤袋的品质因数:具有真空清洁器和过滤袋的真空清洁设备的生态效率的一个标准是利用空过滤袋的品质因数QWun。其被定义为:
[0014]Qffun= (hsaugm/hfbar J X Ψ，其中
[0015]hsaugm:具有空过滤袋的真空清洁设备的根据EN60312的真空度，单位为kPa，
[0016]Kfbarun:具有空过滤袋的过滤袋保持室中的真空度，单位为kPa，以及
[0017]ψ:过滤袋材料的过滤效率(％)
[0018]因此，品质因数Qwun由真空清洁器的地板管口区域中产生的真空度和过滤袋保持室中的直接由马达/风扇单元得到的真空度的商得到。该商包括过滤袋的阻抗。一方面，考虑过滤材料的压力损耗。另一方面，包括有效过滤区域、过滤袋的安装和过滤袋的展开。然后，该因数乘以过滤材料的过滤性能，以确保未由于过滤效率差而引起抽吸功率高，过滤效率差意味着尘埃颗粒保留低。
[0019]因此，品质因数Qwun表示考虑过滤袋材料的过滤效率的情况下、将由马达/风扇单元产生的过滤袋保持室中的真空度转换为由于空过滤袋的阻抗导致的地板管口区域中产生的真空度的计量。
[0020]利用局部填充的过滤袋的品质因数:由于品质因数Qwun随着袋被尘埃填充而下降，利用局部填充的过滤袋的品质因数Qwtoil用于评价具有真空清洁器和过滤袋的真空清洁设备的生态效率的附加标准或可选标准。为了确定该品质因数，空过滤袋被负载400g DMT8试验尘埃，然后以与空过滤袋相同的方式确定该品质因数。该品质因数因此被定义为:
[0021]Qwteil= (Psaugteil/hfbarteil) X Ψ 其中:
[0022]hsaugteil:具有局部填充的过滤袋的真空清洁设备的根据EN60312的真空度，单位为kPa，
[0023]hftarteil:具有局部填充的过滤袋的过滤袋保持室中的真空度，单位为kPa，且
[0024]ψ:过滤袋材料的过滤效率(％)。
[0025]因此，该品质因数Qwteil表示考虑过滤袋材料的过滤效率的情况下、将由于由马达/风扇单元产生的过滤袋保持室中的真空度转换为局部填充的过滤袋的阻抗导致的地板管口区域中产生的真空度的计量。
[0026]扁袋:在本发明意义上的过滤袋被定义如下，该过滤袋的过滤袋壁由具有相同面积的两个独立的过滤材料层形成，该过滤袋壁被形成为使得该两个独立的层仅在其周缘处彼此连接(当然，术语“相同面积”并不排除该两个独立的层以两个独立的层中的一个层包括入口的事实而彼此区别)。
[0027]可以通过沿着两个独立的层的全周的熔接缝或粘接缝来实现独立的层的连接，然而，也可以通过如下方式来形成:使得由过滤材料的独立层绕该层的一条对称轴线折叠，而将由此产生的两个子层的其它开口周缘彼此熔接或粘接(所谓的筒状袋(tubular bag))。因而，这种类型的制造需要三条熔接缝或粘接缝。于是，这些缝中的两条缝形成过滤袋边缘。第三条缝可以同样地形成过滤袋边缘，或者位于过滤袋表面上。
[0028]本发明意义上的扁袋还可以包括所谓的角衬(gusset)。这些角衬可以是完全展开的。例如，在DE202005000917U1中示出了具有这种角衬的扁袋(参见具有折叠的角衬的图1和具有展开的角衬的图3)。可选地，角衬可以被熔接至周缘部分。在DE102008006769A1中示出了这种扁袋(特别地参见其图1)。
[0029]具有表面褶的扁袋:过滤袋壁包括表面褶的过滤袋实质上根据例如欧洲专利申请10163463.2 (这里特别参见图10a、图1Ob或图11a、图1lb)等现有技术已知。如果过滤袋壁包括若干表面褶，该材料还被称为褶式过滤材料。这种褶式过滤袋壁在欧洲专利申请10002964.4 中示出。
[0030]图1和图2示出了过滤袋的截面图，过滤袋的壁均包括两个表面褶。通过这种表面褶，过滤袋的过滤区域增大，从而获得了过滤袋的更高的尘埃吸收容量，以及高过滤性能和更长的使用寿命(均与具有相同外尺寸但不具有表面褶的过滤袋相比)。
[0031]图1中示出了具有过滤袋壁10的过滤袋1，该过滤袋壁10包括两个所谓燕尾褶形式的表面褶11。图中示出了穿过过滤袋中心的过滤袋的截面。表面褶的纵轴相应地在如下一个平面内延伸:该平面又与纸面垂直地延伸，并且表面褶在其纵向端部处延伸至过滤袋的熔接缝，该熔接缝与纸面平行地延伸并且位于纸面的前方和后方。因而，表面褶可在其中心部展开到最大程度。此处示出的过滤袋是在表面褶已经展开至一定程度的状态。
[0032]图2示出了过滤袋2，该过滤袋2包括具有采用了所谓的三角褶形式的两个表面褶21的过滤袋壁20。这里，示出了穿过过滤袋中心的过滤袋的截面。表面褶的纵轴相应地在如下一个平面内延伸:该平面又与纸面垂直地延伸，并且表面褶在其纵向端部处延伸至过滤袋的熔接缝，该熔接缝与纸面平行地延伸并且位于纸面的前方和后方。因此，表面褶可在其中心部展开到最大程度。这里也示出了过滤袋在表面褶已经展开至一定程度的状态。
[0033]具有除了图1和图2示出的表面褶之外的不同形状的表面褶也是可行的。不应当将根据图1和图2的实施方式中的表面褶垂直于袋边缘延伸当作限制。当然，表面褶还可以与袋缘成角度地延伸。
[0034]褶固定:通过袋内侧的非织造物材料条便利地固定表面褶。图3a和3b示出了制造的可用于燕尾褶的褶固定的方式。图3a示出了包括燕尾褶的过滤材料网31和在该图3a中位于过滤材料网31上方的非织造物材料网32的平面图，用于褶固定的非织造物条最终由非织造物材料网32形成。从非织造物材料网32 (其例如可以由17g/m2的纺粘纤维(spunbonded fabric)构成)冲压出10 X 300mm的矩形孔33。图3b示出了沿图3a中的线A-A的截面。由该截面图可以看出非织造物材料网的用于褶固定的部分通过熔接线34连接到过滤材料网。用于固定褶的非织造物条在图3b中不成比例地放大地图示以更好示出。事实上，非织造物材料网32平坦地位于过滤材料网31上。在图3a和图3b中，熔接点之间的距离、冲压孔之间的距离、过滤材料网31和穿孔的非织造物材料网32的网宽度以及熔接点34的长度的单位进一步以mm表示。
[0035]现在，由两个网31、32构成的该过滤材料的两层在290mm的宽度范围内叠置并熔接以形成过滤袋。在各边缘处大约20_的剩余材料被切去。
[0036]真空清洁器过滤袋中的扩散体:从现有技术已知真空清洁器过滤袋中的扩散体。EP2263507A1描述了这里使用的变型。
[0037]过滤材料CS50:从流出侧观察的具有如下结构的层叠件:17g/m2的纺粘纤维、8g/m2的网/40g/m2的熔喷法非织造物/17g/m2的纺粘纤维/50_60g/m2的聚丙稀(PP)短纤维/22g/m2的精梳短纤维非织造物。可以在EP1795247A1中找到聚丙稀短纤维层的详细描述。该过滤材料可从产权所有者购买。
[0038]SMS92:从流出侧观察的具有如下结构的层叠件:35g/m2的纺粘纤维/40g/m2的熔喷法非织造物/17g/m2的纺粘纤维。这种材料中的熔喷法非织造物和纺粘纤维通过热熔接彼此层叠。该过滤材料可以从产权所有人购买。
[0039]材料LT75:具有如下结构的层叠件:17g/m2的纺粘纤维/75g/m2的短纤维层/17g/m2的纺粘纤维。通过超声波层叠该些层。为此，使用层叠图案Ungricht U4026。该过滤材料可以从产权所有人购买。
【背景技术】
[0040]近些年，对真空清洁设备的需求已经有了非常大的变化。
[0041]由“AEA能源&环境团体(AEA Energy&Environment Group)”代表“欧洲能源委员会(European Commission Energy)”所作的对真空清洁器用的生态设计需求的定义的研究表明，在将来的能源相关方面期望将输入功率减小到1100W以下。然而，真空清洁器的使用者却希望:与如今可用的具有显著更高的输入功率的真空清洁设备相比，清洁效果不会明显退化。
[0042]消费者对于真空清洁设备的卫生的需求不再仅与设备的最好更低的尘埃排放相关，还与吸入的尘埃的清洁处理相关。
[0043]鉴于过滤概念，可在不具有过滤袋的真空清洁器和具有过滤袋的真空清洁器之间进行区别。
[0044]在具有过滤袋的真空清洁器中，当过滤袋负载有尘埃时，空气流速或多或少被减小。直到大约2000年，主要使用纸过滤袋或具有熔喷插入件的纸过滤袋。类似于EN60312利用局部填充尘埃的容器测量最大空气流速的减小，这种纸过滤袋显示出空气流速下降大约80% (或者，如果使用具有棉纸插入件的多层过滤袋，则下降60%)。
[0045]此后，非织造物过滤袋慢慢地开始被接受。最初，使用了尘埃存储容量小的具有非织造物层的过滤袋(SMS过滤袋)。通过引入具有容量层的非织造物的过滤袋，可以明显减少空气流速的下降(见EP0960645)。类似于EN60312利用局部填充尘埃的容器测量最大空气流速的减小，这种过滤袋显示出空气流速下降大约30%。
[0046]通过袋中的松散纤维的预过滤(DE102007060747、DE202007010692和W02005/060807)或袋中的袋的预分离(W02010/000453、DE202009002970U1 和DE202006016303U1),已经实现了进一步的提高。EP1915938、DE202008016300、DE202008007717U1 (尘埃存储插入件)、DE202006019108UU DE202006016304UU EP1787560和EP1804635中提出了在过滤袋中的流动偏转件和流动分配件。类似于EN60312，利用局部填充尘埃的容器测量最大空气流速的减小，使用这种过滤袋能够实现空气流速下降大约15%。这样实现了对抽吸功率恒定性的进一步提高。
[0047]欧洲专利申请10002964.4、10163463.2和10163462.2披露了通过对过滤材
料打褶或通过设置具有所谓的表面褶的过滤袋来增大的尘埃存储容量。欧洲专利申请10009351.7示出了通过优化袋在真空清洁器中的定位来提高抽吸功率恒定性的方法。类似于EN60312，利用局部填充尘埃的容器测量最大空气流速的减小，这种过滤袋显示出了空气流速下降只有约5%。
[0048]鉴于吸入的尘埃的卫生处理，已经发展了保持板，借助于该保持板，在过滤袋从真空清洁器移除之前，过滤袋被手动、半自动或自动地紧密封闭(例如EP2012640)。
[0049]在利用过滤袋操作的真空清洁设备中，马达/风扇单元被传统地布置在过滤袋的后方(下游方向)，即吸入的空气通过马达/风扇单元被吸入通过过滤袋(所谓的清洁空气原理)。然而，还可能将马达/风扇单元设置在地板管口和过滤袋之间(所谓的脏空气原理)。在这种情况下，仍然负载有脏物的吸入空气被马达/风扇单元吹到过滤袋中。
[0050]不具有袋的真空清洁器(特别是旋风式真空清洁器)的特征在于:当尘埃收集容器负载有尘埃时，空气流速实质上保持恒定。乍一看，与随着过滤袋的负载增加或多或少地变得更堵塞而使得空气流速相应地降低的具有过滤袋的真空清洁器相比，旋风式真空清洁器的恒定空气流速是优点。然而，该优点是以低效率为代价实现的，该低效率因此导致旋风式真空清洁器必须包括高输入电功率以产生足够的空气流速。过滤原理涉及的高损耗导致需要该高的输入功率，这意 味着保持旋风式过滤器中的负载尘埃的空气的高转动速度的损耗。
[0051]就能源政策而言所需求的低输入功率和产生仍能够接受的清洁效果的空气流速很难利用不具有过滤袋的装置实现。
[0052]此外，在这种不具有袋的真空清洁器中，吸入的尘埃的卫生处理也呈现出问题。
[0053]鉴于不具有袋的真空清洁装置的这些缺陷，在本文献中，只考虑具有真空清洁器和过滤袋的真空清洁设备。
[0054]利用这种传统的具有过滤袋的真空清洁设备，现今能利用适度的输入功率和利用新插入的空过滤袋实现大约401/s的空气流速。这种真空清洁器具有大约1300W至1400W的输入功率。如果希望实现较高的空气流速，则需要较高的输入功率。如果降低输入功率，这也涉及空气流速的显著降低并因此涉及清洁效果的下降。
[0055]表格I表示了由这些真空清洁器的制造商所提供的目前可用的具有真空清洁器和过滤袋的真空清洁设备的品质因数Qwm^PQwteiP这些装置是具有现今通用配置的地板式真空清洁器，即过滤袋被布置在马达/风扇单元的上游。在比较例的选择中，特别地选择制造商广告宣传为特别生态的和/或高性能的这些式样。
[0056]表格I
【权利要求】
1.一种真空清洁设备，其包括真空清洁器和过滤袋，其中，具有空过滤袋的所述真空清洁设备的品质因数Qwun定义如下:
2.根据权利要求1所述的真空清洁设备，其特征在于，空过滤袋的空气流速大于301/s,优选大于351/s，特别优选大于401/s。
3.根据权利要求1或2所述的真空清洁设备，其特征在于，局部填充的过滤袋的空气流速大于261/s,优选大于311/s,特别优选大于361/s。
4.根据上述权利要求中任一项所述的真空清洁设备，其特征在于，所述真空度hsaugm大于1.0kPa，优选大于1.3kPa，特别优选大于1.7kPa。
5.根据上述权利要求中任一项所述的真空清洁设备，其特征在于，所述真空度hsaugteii大于0.7kPa，优选大于lkPa，特别优选大于1.4kPa。
6.根据上述权利要求中任一项所述的真空清洁设备，其特征在于，所述过滤袋材料的过滤效率Ψ大于60%，优选大于80%，特别优选大于99%。
7.根据上述权利要求中任一项所述的真空清洁设备，其特征在于，所述真空清洁设备的平均输入功率小于1200W，优选小于800W，特别优选小于400W。
8.根据上述权利要求中任一项所述的真空清洁设备，其特征在于，所述真空清洁设备为家用真空清洁器，特别地为具有11-51过滤袋容积的手持式真空清洁器，特别地为具有21-71过滤袋容积的地板式真空清洁器，以及特别地为具有31-151过滤容积的直立式真空清洁器。
9.根据上述权利要求中任一项所述的真空清洁设备，其特征在于，所述过滤袋包括表面褶，特别地所述过滤袋包括固定的燕尾褶。
10.根据权利要求9所述的真空清洁设备，其特征在于，所述过滤袋保持室包括弓形肋，所述弓形肋将所述过滤袋的壁与所述过滤袋保持室的壁保持间隔开，且所述弓形肋被设置成接合在所述表面褶的褶谷中。
11.根据上述权利要求中任一项所述的真空清洁设备，其特征在于，所述过滤袋保持室的形状与被填充了的所述过滤袋的外壳的形状近似对应。
【文档编号】A47L9/00GK103648347SQ201280025050
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年3月21日 优先权日:2011年3月22日
【发明者】简·舒尔廷克, 拉尔夫·赛耶 申请人:简·舒尔廷克