生態高效的真空清潔設備的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種包括真空清潔器和過濾袋的真空清潔設備。當使用空過濾袋時，所述真空清潔設備的品質因數QSun大于7，優選大于8，特別優選大于9，QSun=（Psaugun/Pelun）×ψ，其中Psaugun是根據EN60312具有口徑8的空過濾袋的真空清潔設備的抽吸功率，Pelun是根據EN60312具有口徑8的空過濾袋的真空清潔設備的馬達/風扇單元的輸入功率，以及ψ是過濾袋材料的過濾效率），和/或當使用局部填充的過濾袋時，真空清潔設備的品質因數QSteil大于4，優選大于5，特別優選大于6（QSteil=（Psaugteil/Pelteil）×ψ，其中Psaugteil是收集400gDMT8試驗塵埃之后根據EN60312具有口徑8的局部填充的過濾袋的真空清潔設備的抽吸功率，Pelteil是收集400gDMT8試驗塵埃之后根據EN60312具有口徑8的局部填充的過濾袋的真空清潔設備的馬達/風扇單元的輸入功率，以及ψ是過濾袋材料的過濾效率）。
【專利說明】生態高效的真空清潔設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有真空清潔器和過濾袋的真空清潔設備。
[0002]定義
[0003]采用以下定義和以下的測量方法作為用于描述現有技術和本發明的基礎。如果在本描述中沒有標明相反的情況，則本發明領域中所使用的技術術語在如下標準意義上使用。
[0004]EN60312:在本文獻中，EN60312 通常表示標準草案 E DIN EN60312-1:2009-12。
[0005]空氣數據的確定:在本描述中所參考的空氣數據，即特別是抽吸功率、空氣流速和真空度以類似于EN60312、章節5.8的方法被確定。對于所有測量，對于此使用EN60312、章節7.2.7中描述的測量裝置。這里，EN60312、章節7.2.7.2中描述的測量室(measuringchamber)用于所有測量。根據現有技術的測量室和真空清潔器均與初始軟管(originalhose)和初始管子連接。在根據本發明的裝置的情況下，在所有實施方式中使用西門子Z6.0極限功率版本裝置的初始軟管和長度為66cm及內徑為33.5mm的管子。由于口徑8(d0=40mm)對應于平均地板管口的有效開口表面，且由此代表實際相關條件，因此僅利用該口徑進行空氣數據的所有測量。
[0006]空的或局部填充的過濾袋:這里對空的過濾袋和局部填充的過濾袋進行測量。局部填充的過濾袋被定義為填充有根據EN60312 (章節5.9.1)的400gDMT8試驗塵埃的過濾袋。與標準的不同，試驗塵埃的吸入不會在第一次達到章節5.9.1.3中提到的三個條件中的一個條件時就立即停止，而總是以50g每份吸入400g試驗塵埃。
[0007]抽吸功率的定義和確定:本文獻中，空過濾袋的抽吸功率Psaugm和局部填充的過濾袋的抽吸功率Psaugteil被定義為根據EN60312的抽吸功率的值，利用上述測量裝置組件、即具有孔8的測量室B對空的和局部填充的過濾袋所確定的抽吸功率的值。為此，對于空過濾袋(hm)和局部填充的過濾袋(hteil)，在測量室中首先測量真空度。用于測量真空度的儀器必須滿足根據EN60312、章節7.2.7.3的要求。根據該測量的真空度，空過濾袋的空氣流速qm和局部填充的過濾袋的空氣流速qteil最終根據EN60312、章節7.2.7.2確定。于是，類似于EN60312，抽吸功率Psaugun和Psaugteil為測量的真空度和確定的空氣流速的乘積(這方面還可以參見EN60312、章節5.8.3)。這里以kPa為單位測量真空度，而空氣流速的測量單位為Ι/s。對應地，抽吸功率的單位為W。
[0008]空氣流速:如上所述，根據EN60312利用根據使用口徑8的B設計的測量室來確定空氣流速。在現有技術中，該空氣流速還通常指流速或抽吸空氣流速。
[0009]真空清潔器的馬達/風扇單元的輸入電功率:根據EN60355、章節7.2.7.3利用用于測量輸入電功率的測量室測量空過濾袋或局部填充的過濾袋的輸入電功率F1un和Pelteilo輸入電功率的測量單位還是W。如從術語“馬達/風扇單元的輸入功率”已知，當計算輸入電功率時，不再考慮真空清潔器的其他組件的輸入電功率，例如不再考慮電操作的電刷的輸入功率。
[0010]真空清潔器的馬達/風扇單元的平均輸入功率:本發明意義上的真空清潔器的馬達/風扇單元的平均輸入功率是利用孔8所測量的空過濾袋和局部填充的過濾袋的馬達/風扇單元的輸入電功率的算術平均值。
[0011]過濾效率:本發明意義上的過濾效率(百分比)由Ψ=ιοο -透過率(％)定義。(這一定不能與現有技術中使用的由(初始濃度-得到的濃度)/初始濃度所定義的過濾效率混淆)。利用型號為8130的TSI過濾測試器以861/min測量過濾效率。為了產生NaCl顆粒，使用集成的Salt Aerosl Generator8118A,這產生平均顆粒尺寸為0.26um (所謂的平均質體直徑)的顆粒。
[0012]對于空過濾袋的品質因數:具有真空清潔器和過濾袋的真空清潔設備的生態意義上的效率的一個標準是對于空過濾袋的品質因數Qsm。其被定義為:
[0013]Qsun= (PsauVPelun) X Ψ，其中
[0014]Psaugun:具有空過濾袋的真空清潔設備的抽吸功率，單位為W，
[0015]Pelun:具有空過濾袋的用于真空清潔的裝置的馬達/風扇單元的輸入電功率，單位為W，以及
[0016]ψ:過濾袋材料的過濾效率(％)。
[0017]因此，品質因數Qsun由抽吸功率和輸入功率的商得到。然后該因數乘以過濾材料的過濾性能，以確保未由于過濾效率差而引起抽吸功率高，過濾效率差意味著塵埃顆粒保留低。
[0018]因此，因數Qsun表示考慮過濾袋材料的過濾效率的情況下、將通過馬達/風扇單元接收的電功率轉換為具有空過濾袋的真空清潔器的抽吸功率的計量。
[0019]對于局部填充的過濾袋的品質因數:由于品質因數Qsun隨著袋被塵埃填充而下降，對于局部填充的過濾袋的品質因數Qstoil用于評價具有真空清潔器和過濾袋的真空清潔設備的生態意義上的效率的附加標準或可選標準。為了確定該品質因數，空過濾袋被負載400g DMT8試驗塵埃，然后以與空過濾袋相同的方式確定該品質因數。該品質因數因此被定義為:
[0020]Qsteil=Psaugteil/Pelteil) X V 其中:
[0021]Psaugteil:具有局部填充的過濾袋的真空清潔設備的抽吸功率，單位為W，
[0022]Peteil:具有局部填充的過濾袋的用于真空清潔的裝置的馬達/風扇單元的輸入電功率，單位為W，以及
[0023]ψ:過濾袋材料的過濾效率(％)。
[0024]因此，因數Qsteil表示在考慮過濾袋材料的過濾效率情況下、將通過馬達/風扇單元接收的電功率轉換為具有局部填充的過濾袋的真空清潔器的抽吸功率的計量。
[0025]扁袋:在本發明意義上的過濾袋被定義如下，該過濾袋的過濾袋壁由具有相同面積的兩個獨立的過濾材料層形成，該過濾袋壁被形成為使得該兩個獨立的層僅在其周緣處彼此連接(當然，術語“相同面積”并不排除該兩個獨立的層以兩個獨立的層中的一個層包括入口的事實而彼此區別)。
[0026]可以通過沿著兩個獨立的層的全周的熔接縫或粘接縫來實現獨立的層的連接，然而，也可以通過如下方式來形成:使得由過濾材料的獨立層繞該層的一條對稱軸線折疊，而將由此產生的兩個子層的其它開口周緣彼此熔接或粘接(所謂的筒狀袋(tubular bag))。因而，這種類型的制造需要三條熔接縫或粘接縫。于是，這些縫中的兩條縫形成過濾袋邊緣。第三條縫可以同樣地形成過濾袋邊緣，或者位于過濾袋表面上。
[0027]本發明意義上的扁袋還可以包括所謂的角襯(gusset)。這些角襯可以是完全打開的。例如，在DE202005000917U1中示出了具有這種角襯的扁袋(參見具有折疊的角襯的圖1和具有打開的角襯的圖3)。可選地，角襯可以被熔接至周緣部分。在DE102008006769A1中示出了這種扁袋(特別地參見其圖1)。
[0028]具有表面褶的扁袋:過濾袋壁包括表面褶的過濾袋實質上根據例如歐洲專利申請10163463.2 (這里特別參見圖10a、圖1Ob或圖11a、圖1lb)等現有技術已知。如果過濾袋壁包括若干表面褶，該材料還被稱為褶式過濾材料。這種褶式過濾袋壁在歐洲專利申請10002964.4 中示出。
[0029]圖1和圖2示出了過濾袋的截面圖，過濾袋的壁均包括兩個表面褶。通過這種表面褶，過濾袋的過濾區域增大，從而獲得了過濾袋的更高的塵埃吸收容量，以及高過濾性能和更長的使用壽命(均與具有相同外尺寸但不具有表面褶的過濾袋相比)。
[0030]圖1中示出了具有過濾袋壁10的過濾袋1，該過濾袋壁10包括兩個所謂燕尾褶形式的表面褶11。圖中示出了穿過過濾袋中心的過濾袋的截面。表面褶的縱軸相應地在如下一個平面內延伸:該平面又與紙面垂直地延伸，并且表面褶在其縱向端部處延伸至過濾袋的熔接縫，該熔接縫與紙面平行地延伸并且位于紙面的前方和后方。因而，表面褶展開可在其中心部展開到最大程度。此處示出的過濾袋是在表面褶已經展開至一定程度的狀態。
[0031]圖2示出了過濾袋2，該過濾袋2包括具有采用了所謂的三角褶形式的兩個表面褶21的過濾袋壁20。這里，示出了穿過過濾袋中心的過濾袋的截面。表面褶的縱軸相應地在如下一個平面內延伸:該平面又與紙面垂直地延伸，并且表面褶在其縱向端部處延伸至過濾袋的熔接縫，該熔接縫與紙面平行地延伸并且位于紙面的前方和后方。因此，表面褶展開可在其中心部展開到最大程度。這里也示出了過濾袋在表面褶已經展開至一定程度的狀態。
[0032]具有除了圖1和圖2示出的表面褶之外的不同形狀的表面褶也是可行的。不應當將根據圖1和圖2的實施方式中的表面褶垂直于袋邊緣延伸當作限制。當然，表面褶還可以與袋緣成角度地延伸。
[0033]褶固定:通過袋內側的非織造物材料條便利地固定表面褶。圖3a和3b示出了制造的可用于燕尾褶的褶固定的方式。圖3a示出了包括燕尾褶的過濾材料網31和在該圖3a中位于過濾材料網31上方的非織造物材料網32的平面圖，用于褶固定的非織造物條最終由非織造物材料網32形成。從非織造物材料網32 (其例如可以由17g/m2的紡粘纖維(spunbonded fabric)構成)沖壓出10 X 300mm的矩形孔33。圖3b示出了沿圖3a中的線A-A的截面。由該截面圖可以看出非織造物材料網的用于褶固定的部分通過熔接線34連接到過濾材料網。用于固定褶的非織造物條在圖3b中不成比例地放大地圖示以更好示出。事實上，非織造物材料網32平坦地位于過濾材料網31上。在圖3a和圖3b中，熔接點之間的距離、沖壓孔之間的距離、過濾材料網31和穿孔的非織造物材料網32的網寬度以及熔接點34的長度的單位進一步以mm表示。
[0034]現在，由兩個網31、32構成的該過濾材料的兩層在290mm的寬度范圍內疊置并熔接以形成過濾袋。在各邊緣處大約20_的剩余材料被切去。
[0035]真空清潔器過濾袋中的擴散體:從現有技術已知真空清潔器過濾袋中的擴散體。EP2263507A1描述了這里使用的變型。
[0036]過濾材料CS50:從流出側觀察的具有如下結構的層疊件:17g/m2的紡粘纖維、8g/m2的網/40g/m2的熔噴法非織造物/17g/m2的紡粘纖維/50_60g/m2的聚丙稀(PP)短纖維/22g/m2的精梳短纖維非織造物。可以在EP1795247A1中找到聚丙稀短纖維層的詳細描述。該過濾材料可從產權所有者購買。
[0037]SMS92:從流出側觀察的具有如下結構的層疊件:35g/m2的紡粘纖維/40g/m2的熔噴法非織造物/17g/m2的紡粘纖維。這種材料中的熔噴法非織造物和紡粘纖維通過熱熔接彼此層疊。該過濾材料可以從產權所有人購買。
[0038]材料LT75:具有如下結構的層疊件:17g/m2的紡粘纖維/75g/m2的短纖維層/17g/m2的紡粘纖維。通過超聲波層疊該些層。為此，使用層疊圖案Ungricht U4026。該過濾材料可以從產權所有人購買。
【背景技術】
[0039]近些年，對真空清潔設備的需求已經有了非常大的變化。
[0040]由“AEA能源&環境團體(AEA Energy&Environment Group)”代表“歐洲能源委員會(European Commission Energy)”所作的對真空清潔器用的生態設計需求的定義的研究表明，在將來的能源相關方面期望將輸入功率減小到1100W以下。然而，真空清潔器的使用者卻希望:與如今可用的具有顯著更高的輸入功率的真空清潔設備相比，清潔效果不會明顯退化。
[0041]消費者對于真空清潔設備的衛生的需求不再僅與設備的最好更低的塵埃排放相關，還與吸入的塵埃的清潔處理相關。
[0042]鑒于過濾概念，可在不具有過濾袋的真空清潔器和具有過濾袋的真空清潔器之間進行區別。
[0043]在具有過濾袋的真空清潔器中，當過濾袋負載有塵埃時，空氣流速或多或少被減小。直到大約2000年，主要使用紙過濾袋或具有熔噴插入件的紙過濾袋。類似于EN60312利用局部填充塵埃的容器測量最大空氣流速的減小，這種紙過濾袋顯示出空氣流速下降大約80% (或者，如果使用具有棉紙插入件的多層過濾袋，則下降60%)。
[0044]此后，非織造物過濾袋慢慢地開始被接受。最初，使用了塵埃存儲容量小的具有非織造物層的過濾袋(SMS過濾袋)。通過引入具有容量層的非織造物的過濾袋，可以明顯減少空氣流速的下降(見EP0960645)。類似于EN60312利用局部填充塵埃的容器測量最大空氣流速的減小，這種過濾袋顯示出空氣流速下降大約30%。
[0045]通過袋中的松散纖維的預過濾(DE102007060747、DE202007010692和W02005/060807)或袋中的袋的預分離(W02010/000453、DE202009002970U1 和DE202006016303U1),已經實現了進一步的提高。EP1915938、DE202008016300、DE202008007717U1 (塵埃存儲插入件)、DE202006019108UU DE202006016304UU EP1787560和EP1804635中提出了在過濾袋中的流動偏轉件和流動分配件。類似于EN60312，利用局部填充塵埃的容器測量最大空氣流速的減小，使用這種過濾袋能夠實現空氣流速下降大約15%。這樣實現了對抽吸功率恒定性的進一步提高。
[0046]歐洲專利申請10002964.4、10163463.2和10163462.2披露了通過對過濾材料打褶或通過設置具有所謂的表面褶的過濾袋來增大的塵埃存儲容量。歐洲專利申請10009351.7示出了通過優化袋在真空清潔器中的定位來提高抽吸功率恒定性的方法。類似于EN60312，利用局部填充塵埃的容器測量最大空氣流速的減小，這種過濾袋顯示出了空氣流速下降只有約5%。
[0047]鑒于吸入的塵埃的衛生處理，已經發展了保持板，借助于該保持板，在過濾袋從真空清潔器移除之前，過濾袋被手動、半自動或自動地緊密封閉(例如EP2012640)。
[0048]在利用過濾袋操作的真空清潔設備中，馬達/風扇單元被傳統地布置在過濾袋的后方(下游方向)，即吸入的空氣通過馬達/風扇單元被吸入通過過濾袋(所謂的清潔空氣原理)。然而，還可能將馬達/風扇單元設置在地板管口和過濾袋之間(所謂的臟空氣原理)。在這種情況下，仍然負載有臟物的吸入空氣被馬達/風扇單元吹到過濾袋中。
[0049]不具有袋的真空清潔器(特別是旋風式真空清潔器)的特征在于:當塵埃收集容器負載有塵埃時，空氣流速實質上保持恒定。乍一看，與隨著過濾袋的負載增加或多或少地變得更堵塞而使得空氣流速相應地降低的具有過濾袋的真空清潔器相比，旋風式真空清潔器的恒定空氣流速是優點。然而，該優點是以低效率為代價實現的，該低效率因此導致旋風式真空清潔器必須包括高輸入電功率以產生足夠的空氣流速。過濾原理涉及的高損耗導致需要該高的輸入功率，這意味著保持旋風式過濾器中的負載塵埃的空氣的高轉動速度的損耗。
[0050]就能源政策而言所需求的低輸入功率和產生仍能夠接受的清潔效果的空氣流速很難利用不具有過濾袋的裝置實現。
[0051]此外，在這種不具有袋的真空清潔器中，吸入的塵埃的衛生處理也呈現出問題。
[0052]鑒于不具有袋的真空清潔裝置的這些缺陷，在本文獻中，只考慮具有真空清潔器和過濾袋的真空清潔設備。
[0053]利用這種傳統的具有過濾袋的真空清潔設備，現今能利用適度的輸入功率和利用新插入的空的過濾袋實現大約401/s的空氣流速。這種真空清潔器具有大約1300W至1400W的輸入功率。如果希望實現較高的空氣流速，則需要較高的輸入功率。如果降低輸入功率，這也涉及空氣流速的顯著降低并因此涉及清潔效果的下降。
[0054]表格I表示由那些真空清潔器的制造商所提供的目前可用的具有真空清潔器和過濾袋的真空清潔設備的品質因數。裝置Oreck XL Papier/MB、OreckXL Vlies是根據臟空氣原理操作的直立式真空清潔器。Vorwerk VK140是根據清潔空氣原理操作的手持式真空清潔器。其他裝置是具有現今通用配置的地板式真空清潔器，即過濾袋被布置在馬達/風扇單元的上游。在比較例的選擇中，特別地選擇制造商廣告宣傳為特別生態的和/或高性能的這些式樣。
[0055]表格I
【權利要求】
1.一種真空清潔設備，其包括真空清潔器和過濾袋，其中，具有空過濾袋的所述真空清潔設備的品質因數Qsun定義如下:
Qsm= (Psaugun/Pelm) X V，其中 Psaugun:具有空過濾袋的所述真空清潔設備的抽吸功率，單位為W， Pelun:具有空過濾袋的所述真空清潔設備的馬達/風扇單元的輸入電功率，單位為W，以及 ψ:過濾袋材料的過濾效率，用％表示， 所述品質因數Qsun大于7，優選大于8，特別優選大于9，和/或具有局部填充的過濾袋的所述真空清潔設備的品質因數Qsteil定義如下:
QsteiI= (Psaugteil/Pelteil) X V 其中: Psaugteil:具有局部填充的過濾袋的所述真空清潔設備的抽吸功率，單位為W， Pelteil:具有局部填充的過濾袋的所述真空清潔設備的馬達/風扇單元的輸入電功率，單位為W，以及 Ψ:過濾袋材料的過濾效率，用％表示， 所述品質因數Qsteil大于4，優選大于5，特別優選大于6。
2.根據權利要求1所述的真空清潔設備，其特征在于，用于確定所述抽吸功率Psaugun而確定的空氣流速大于301/s，優選大于351/s，特別優選大于401/s。
3.根據權利要求1或2所述的真空清潔設備，其特征在于，用于確定所述抽吸功率Psaugteil而確定的空氣流速大于261/s，優選大于311/s，特別優選大于361/s。
4.根據上述權利要求中任一項所述的真空清潔設備，其特征在于，用于確定所述抽吸功率Psaugm而測量的真空度大于1.0kPa，優選大于1.3kPa，特別優選大于1.7kPa。
5.根據上述權利要求中任一項所述的真空清潔設備，其特征在于，用于確定所述抽吸功率Psaugteil而測量的真空度大于0.7kPa，優選大于lkPa，特別優選大于1.4kPa。
6.根據上述權利要求中任一項所述的真空清潔設備，其特征在于，所述過濾袋材料的過濾效率Ψ大于60%，優選大于80%，特別優選大于99%。
7.根據上述權利要求中任一項所述的真空清潔設備，其特征在于，所述真空清潔設備的平均輸入功率小于1200W，優選小于800W，特別優選小于400W。
8.根據上述權利要求中任一項所述的真空清潔設備，其特征在于，所述真空清潔設備為家用真空清潔器，特別地為具有11-51過濾袋容積的手持式真空清潔器，特別地為具有21-71過濾袋容積的地板式真空清潔器，以及特別地為具有31-151過濾容積的直立式真空清潔器。
9.根據上述權利要求中任一項所述的真空清潔設備，其特征在于，所述過濾袋包括表面褶，特別地所述過濾袋包括固定的燕尾褶。
10.根據權利要求9所述的真空清潔設備，其特征在于，過濾袋保持室包括弓形肋，所述弓形肋將所述過濾袋的壁與所述過濾袋保持室的壁保持間隔開，且所述弓形肋被設置成接合在所述表面褶的褶谷中。
11.根據上述權利要求中任一項所述的真空清潔設備，其特征在于，過濾袋保持室的形狀與被填充了的所述過濾袋的外殼的形狀近似對應。
【文檔編號】A47L9/14GK103547201SQ201280024960
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年3月21日 優先權日:2011年3月22日
【發明者】簡·舒爾廷克, 拉爾夫·賽耶 申請人:簡·舒爾廷克