Die Erfindung betrifft eine Zyklonabscheidevorrichtung, insbesondere, aber nicht ausschließlich, eine Zyklonabscheidevorrichtung für eine Verwendung in einem Staubsauger.

Die Zyklonabscheidevorrichtung besteht im allgemeinen aus einem kegelstumpfförmigen Zyklonkörper mit einem tangentialen Eintritt an seinem größeren, im allgemeinen oberen Ende und einer Trichteröffnung an seinem kleineren, im allgemeinen unteren Ende. Ein Fluid, das Teilchen trägt, die innerhalb dessen mitgerissen werden, tritt über den tangentialen Eintritt ein und folgt einem spiralförmigen Weg um den Zyklonkörper herum. Die Teilchen werden aus dem Fluid während dieser Bewegung abgeschieden und durch die Trichteröffnung in eine Sammelvorrichtung transportiert oder fallengelassen, aus der sie beseitigt werden können, wie es vorgesehen ist. Das gereinigte Fluid, im allgemeinen Luft, bewegt sich in Richtung der Mittelachse des Zyklonkörpers, um einen Wirbel zu bilden und tritt aus dem Zyklonabscheider über einen Wirbelsucher aus, der am größeren (oberen) Ende des Zyklonkörpers positioniert und mit dessen Mittelachse ausgerichtet ist.

Der Wirbelsucher nimmt im allgemeinen die Form eines einfachen Rohres an, das sich nach unten in den Zyklonkörper so erstreckt, dass der Wirbel des austretenden Fluids zuverlässig aus dem Zyklon herausgelenkt wird. Der Wirbelsucher weist jedoch eine Anzahl von ihm eigenen Nachteilen auf. Einer dieser Nachteile ist die Tatsache, dass ein bedeutender Druckabfall innerhalb des Wirbelsuchers infolge der hohen Winkelgeschwindigkeit des austretenden Fluids zu verzeichnen ist. Bei einem Versuch, dieses Problem zu überwinden, wurden Mittelkörper in bekannte Wirbelsucher in Verbindung mit tangentialen Ableitungsrohren eingeführt, um den Strom zu begradigen, der sich durch den Zyklon und aus diesem heraus bewegt. Es wurden einige Versuche durchgeführt, um den Wirbel des Stromes bei Anwendung von stationären Flügeln zu verringern. Eine Vielzahl dieser Versuche wird im Artikel unter dem Titel „Die Verwendung von tangentialen Ableitungsrohren für Energieeinsparungen in Verarbeitungsindustriezweigen" (T.O'Doherty, M.Biffin, N.Syred: Journal of Process Mechanical Engineering 1992, Band 206) veranschaulicht. Weitere Anordnungen, die Mittelkörper oder Flügel enthalten, werden im WO 97/46323, WO 91/06750 und US 5444982 veranschaulicht. Bei allen diesen Stücken nach dem bisherigen Stand der Technik ist der Mittelkörper vollständig innerhalb des Wirbelsuchers enthalten oder, wenn es nicht der Fall ist, ragt er nur in einem sehr geringen Maß in den Zyklonkörper hinein. Das ist der Fall, weil das einzige Ziel des Mittelkörpers oder Flügels das Beseitigen des Wirbels aus dem Strom innerhalb des Wirbelsuchers ist, eher als dessen Stabilisierung.

Mittelkörper wurden ebenfalls in Zyklonabscheider aus anderen Gründen eingeführt. Ein derartiger Grund, der im US 4278452 veranschaulicht wird, ist das Expandieren des austretenden Fluids, so dass ein äußerster Fluidring, der jegliche Teilchen enthält, die weiterhin mitgerissen werden, durch den Abscheider wieder in Umlauf gebracht wird. Eine weitere Verwendung eines Mittelkörpers ist das Halten einer Elektrode, mittels der eine Koronaentladung innerhalb der Abscheidungszone des Abscheiders bewirkt wird. Das verbessert den Abscheidungswirkungsgrad innerhalb der Abscheidungszone, aber, weil die Elektrode winkelige oder spitze Flächen einschließen muss, von denen sich die Korona entladen wird, kann es keine Stabilisierung des austretenden Fluids geben.

Im CH 388267 wird ein Mittelkörper verwendet, der aus einem Wirbelsucher herausragt, um zu verhindern, dass Gasblasen aus dem Hauptaustritt der Vorrichtung für das Abscheiden von Festteilchen und Gasblasen aus einer flüssigen Suspension entweichen. Der Mittelkörper weist ein im wesentlichen flaches Ende auf. Die Gasblasen, die zum Wirbelkern während des Betriebes wandern, werden veranlasst, die Vorrichtung über die Trichteröffnung zu verlassen, die einen Austritt für den Zyklon bildet.

Ein weiteres Problem in Verbindung mit Wirbelsuchern ist die Tatsache, dass während des Betriebes der Zyklonabschneidevorrichtung der Wirbelkern um das Innere des Wirbelsuchers vorrückt, wodurch ein bedeutender Lärmgrad hervorgerufen wird. Das Bereitstellen eines Mittelkörpers vollständig innerhalb des Wirbelsuchers wurde als zur Verringerung des Lärms, der mit dem austretenden Fluida in Verbindung steht, bis zu einem gewissen Maß beitragend erkannt, aber es wurde kein Versuch unternommen, einen Mittelkörper zu verwenden, um den Lärm noch weiter zu verringern.

Bei Haushaltgeräten, wie beispielsweise Staubsaugern, ist der Lärm immer unerwünscht, und es besteht ein andauernder Wunsch, den Lärm so weit wie möglich zu verringern, der mit dem Gerät in Verbindung steht. Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Zyklonabscheidevorrichtung bereitzustellen, die für einen Einbau in ein Haushaltgerät geeignet ist, bei dem der Lärmpegel verbessert wird. Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine Zyklonabscheidevorrichtung bereitzustellen, bei der der Druckabfall, der über dem Wirbelsucher erscheint, so klein wie möglich ist. Es ist ein noch weiteres Ziel der Erfindung, eine Zyklonabscheidevorrichtung bereitzustellen, die für eine Verwendung in einem Haushaltstaubsauger geeignet ist.

Die Erfindung stellt eine Zyklonabscheidevorrichtung bereit, wie sie im Patentanspruch 1 erklärt wird. Die Erfindung stellt ebenfalls einen Staubsauger bereit, der eine derartige Zyklonabscheidevorrichtung enthält. Weitere und bevorzugte charakteristische Merkmale werden in den Hilfspatentansprüchen dargelegt.

Die Bereitstellung eines Mittelkörpers mit einem kreisförmigen Querschnitt und einem halbkugelförmigen, kegelförmigen oder kegelstumpfförmigen Ende, das über das unterste Ende des Wirbelsuchers bis zu einem Abstand vorsteht, bei dem das entfernteste Ende des Mittelkörpers mindestens das Doppelte des kleinsten Durchmessers des Wirbelsuchers von der Endfläche des Zyklonkörpers beträgt, verringert den Lärm in Verbindung mit dem austretenden Wirbel in einem bemerkenswerten Grad. Die Verringerung wurde als bedeutend besser als in dem Fall ermittelt, wenn der Mittelkörper nicht aus dem Wirbelsucher in einem bedeutenden Maß herausragt. Man glaubt, dass das Vorrücken des Wirbelkernes, wenn er durch die Wände des Wirbelsuchers begrenzt wird, Druckstörungen innerhalb des Luftstromes hervorruft, die als Lärm offenbart werden. Es ist daher wünschenswert, diese Drehung vollständig zu stabilisieren, bevor die austretende Luft in den Wirbelsucher eintritt. Die Verlängerung des Mittelkörpers in den Niederdruckbereich des Kernes, bevor er den Wirbelsucher erreicht, bewirkt, dass sich der Kern stabilisiert, bevor er den Wirbelsucher erreicht. Der Lärmpegel wird dadurch verringert. Eine Versuchsdurchführung mit einer spezifischen Vorrichtung zeigte, dass für spezifische Abmessungen des Zyklons, des Wirbelsuchers und des Mittelkörpers optimale Abstände von der oberen Fläche des Zyklons existieren, bis zu denen sich der Mittelkörper erstrecken wird. Aus der Beschreibung und den Beispielen, die sich anschließen, wird deutlich werden, dass es nicht erforderlich ist, dass sich der Mittelkörper durchgängig bis zum Wirbelsucher bis zur oberen Fläche des Zyklons erstreckt.

Ausführungen der Erfindung werden jetzt mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, die zeigen:

1 in Schnittdarstellung eine Zyklonabscheidevorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung und die für eine Verwendung in einem Staubsauger geeignet ist;

2a in einem größeren Maßstab den Mittelkörper, der einen Teil der in 1 gezeigten Vorrichtung bildet;

2b eine erste alternative Konfiguration des Mittelkörpers aus 2a;

2c eine zweite alternative Konfiguration des Mittelkörpers aus 2a;

3 eine Schnittdarstellung durch einen Teil der alternativen Zyklonabscheidevorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung;

4 eine schematische Zeichnung der Testvorrichtung, die verwendet wird, um die Ergebnisse der nachfolgend beschriebenen Versuche zu ermitteln; und

5 eine grafische Darstellung, die einen Vergleich des Zyklonlärms mit einem und ohne einen optimierten Wirbelsuchermittelkörper an Ort und Stelle zeigt.

1 zeigt eine Zyklonabscheidevorrichtung 10, die für eine Verwendung in einem Zyklonstaubsauger geeignet ist. Tatsächlich besteht die Zyklonabscheidevorrichtung in diesem Beispiel aus zwei konzentrischen Zyklonen 12, 14 für eine sequentielle Reinigung eines Luftstromes. Die übrigen charakteristischen Merkmale des Staubsaugers (wie beispielsweise der Staubsaugerkopf oder -schlauch, der Motor, die Motorfilter, der Griff, die Stützräder, usw.) werden in der Zeichnung nicht gezeigt, weil sie nicht einen Teil der vorliegenden Erfindung bilden und werden hierin nicht weiter beschrieben. Tatsächlich ist es nur der innerste Zyklon 14 mit hohem Wirkungsgrad, der einen Wirbelsucher in dieser Ausführung enthält, und es ist daher nur der innerste Zyklon 14, der im Zusammenhang mit dieser Erfindung von Interesse ist. Es wird jedoch verstanden, dass die Erfindung bei einer Zyklonabscheidevorrichtung anders als der anwendbar ist, die für eine Verwendung in Staubsaugern geeignet ist, und ebenfalls bei einer Zyklonabscheidevorrichtung, die nur einen einzigen Zyklon enthält.

Der innerste Zyklon 14 weist einen Zyklonkörper 16 auf, der im allgemeinen eine kegelstumpfförmige Form aufweist und einen Fluideintritt 18 an seinem oberen Ende und eine Trichteröffnung 20 an seinem unteren Ende aufweist. Die Trichteröffnung 20 wird durch eine geschlossene Sammelkammer 22 umgeben, in der Teilchen gesammelt werden, die in den Zyklon 14 über den Fluideintritt 18 eintreten und aus dem Luftstrom innerhalb des Zyklonkörpers 16 abgeschieden werden. Der Zyklonkörper 16 weist eine obere Fläche 24 auf, in deren Mitte ein Wirbelsucher 26 angeordnet ist. Der Wirbelsucher zeigt eine im allgemeine rohrartige Form und weist einen unteren zylindrischen Abschnitt 26a auf, der in einen oberen kegelstumpfförmigen Abschnitt 26b übergeht, der aus dem Zyklonkörper 16 zu einer Austrittsleitung führt. Der Betrieb der Zyklonabscheidevorrichtung der bisher beschriebenen Ausführung ist gut bekannt und wird an anderer Stelle dokumentiert, und er wird hier nicht detaillierter beschrieben.

Die Erfindung nimmt die Form eines Wirbelsuchermittelkörpers 30 an, der sich innerhalb des Wirbelsuchers 26 befindet und in 1 in Position gezeigt wird. Der Mittelkörper 30 wird ebenfalls in einem vergrößerten Maßstab in 2a gezeigt. Der Mittelkörper 30 weist ein mittleres, längliches Element 32 auf, das über den größten Teil seiner Länge zylindrisch ist und halbkugelförmige Enden 32a, 32b aufweist. Die halbkugelförmige Gestaltung der Enden 32a, 32b verringert die Gefahr, dass eine Turbulenz in den Luftstrom im Ergebnis des Vorhandenseins des Mittelkörpers 30 eingeführt wird. Das längliche Element 32 trägt zwei diametral gegenüberliegende Vorsprünge 34, die im allgemeinen eine rechteckige Form aufweisen und sich radial nach außen vom länglichen Element 32 ausreichend weit erstrecken, um gegen die Innenwände des Wirbelsuchers 26 innerhalb des zylindrischen Abschnittes 26a zu stoßen. Die stromabwärts gelegenen Ränder der Vorsprünge 34 weisen abgerundete äußere Ecken auf, um die Gefahr des Einführens einer Turbulenz zu verringern. Ebenfalls werden Kerben oder Nuten 36a in den äußeren Rändern der Vorspringe 34 gebildet, während entsprechende Zungen oder Vorsprünge 36b in den Innenwänden des zylindrischen Abschnittes 26a des Wirbelsuchers 26 gebildet werden. Die Zungen oder Vorsprünge 36b sind ebenfalls diametral gegenüberliegend und so konstruiert und positioniert, dass sie mit den Kerben oder Nuten 36a in den Vorsprüngen 34 zusammenwirken und so den Mittelkörper 30 im Wirbelsucher 26 in Position halten. Es wird verstanden werden, dass das genaue Verfahren des Haltens des Mittelkörpers in Position unwesentlich für die Erfindung ist, und dass die Kerben/Nuten 36a und Zungen/Vorsprünge 36b durch irgendwelche alternative geeignete Mittel für ein zuverlässiges Halten des Mittelkörpers 30 innerhalb des Wirbelsuchers 26 ersetzt werden können, so dass der Mittelkörper 30 nicht durch die wahrscheinliche Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch die Zyklonabscheidevorrichtung verdrängt werden wird, auch nicht unakzeptablen Schwingungen ausgesetzt wird. Eine Schnappverschlussmethode wird als besonders wünschenswert wegen der leichten Herstellung und der leichten Benutzung betrachtet.

Die Länge des Mittelkörpers 30 und seine Positionierung sind ausreichend, um zu sichern, dass das Ende 32a des Mittelkörpers 30, das am weitesten von der oberen Fläche 24 entfernt ist, an einer Stelle liegt, deren Abstand unterhalb der oberen Fläche 24 gleich mindestens dem Doppelten des kleinsten Durchmessers des Wirbelsuchers 26 ist. Daher muss die Länge des Vorsprunges des Mittelkörpers 30 über das untere Ende des Wirbelsuchers 26 hinaus, die zur Gesamtlänge des Wirbelsuchers 26 (unterhalb der oberen Fläche 24) addiert wird, mindestens das Doppelte des Durchmessers des Wirbelsuchers 26 sein. Wenn dieses Kriterium erfüllt wird, wird die erreichbare Lärmverringerung verbessert. In der in 1 gezeigten Ausführung liegt der unterste Punkt des Mittelkörpers 30 unterhalb der oberen Fläche 24 in einem Abstand, der gleich annähernd dem 2,58-fachen des kleinsten Durchmessers des Wirbelsuchers 26 ist. Genau gesagt, der unterste Punkt des Mittelkörpers 30 liegt 82,5 mm unterhalb der oberen Fläche 24, und der kleinste Durchmesser des Wirbelsuchers 26 beträgt 32 mm. Außerdem beträgt die Länge des Mittelkörpers 30 60 mm, und sein Durchmesser beträgt 6 mm. Der Mittelkörper 30 ragt unterhalb des untersten Randes des Wirbelsuchers 26 bis zu einem Abstand von 16,5 mm heraus. Diese Anordnung hat Erfolg beim Erreichen einer Verringerung des gesamten Schalldruckpegels (Lärm), der aus dem gesamten Staubsaugerprodukt mit 1,5 dBA emittiert wird.

Damit der Mittelkörper 30 gut funktioniert, ist der Querschnitt des Mittelkörpers 30 an jeder Stelle entlang seiner Länge kreisförmig ausgeführt. Der Hauptkörper des Mittelkörpers 30 ist zylindrisch, wie es vorangehend erwähnt wird, aber das stromaufwärts und stromabwärts gelegene Ende 32a, 32b kann unterschiedliche Formen annehmen. In der in 2a gezeigten Ausführung sind beide Enden 32a, 32b halbkugelförmig. Jedoch könnte das eine oder andere der Enden beispielsweise kegelförmig oder kegelstumpfförmig sein, obgleich ein kegelförmiges Ende bevorzugt werden wird, weil das den Druckabfall und/oder die Energieverluste innerhalb der Vorrichtung verringern wird. Ein alternativer Mittelkörper 50 wird in 2b gezeigt, bei dem der mittlere Abschnitt des länglichen Körpers 52 des Mittelkörpers 50 wiederum zylindrisch und das stromabwärts gelegene Ende 52b halbkugelförmig ist, aber das stromaufwärts gelegene Ende 52a zeigt eine kegelförmige Form. Ein weiterer Unterschied zwischen dem in 2a gezeigten Mittelkörper 30 und dem in 2b gezeigten alternativen Mittelkörper ist die Anzahl der Vorsprünge 54, die am länglichen Körper 52 für Haltezwecke vorhanden sind. In der in 2b gezeigten Ausführung sind vier gleichwinkelig beabstandete Vorsprünge 54 vorhanden. Entsprechende Zungen sind dann an der Wand des Wirbelsuchers 26 vorhanden, um den Mittelkörper 50 darin zu halten.

Eine weitere alternative Ausführung wird aus zwei verschiedenen Winkeln in 2c gezeigt. In der Fig. wird der Mittelkörper 70 aus zwei verschiedenen perspektivischen Ansichten gezeigt, so dass die spiralförmige Form der Vorsprünge 74 deutlich gesehen werden kann. Die spiralförmige Form ist so vorhanden, dass die Vorsprünge 74 nicht die Drehbewegung der Luft stören, die über den Wirbelsucher austritt. Wie in der in 2c gezeigten Ausführung ist der längliche Körper 72 im allgemeinen in der Form zylindrisch, und das stromaufwärts gelegene Ende 72a ist halbkugelförmig. Das stromabwärts gelegene Ende 72b ist eben. Jeder Vorsprung 74 ist an seinem distalen Ende so geformt, dass er Nuten 74a umfasst, die mit Vorsprüngen zusammenwirken, die im Wirbelsucher geformt sind, so dass der Mittelkörper 70 fest in der richtigen Position im Wirbelsucher gehalten wird.

Eine alternative Konfiguration der Abscheidevorrichtung wird teilweise in 3 gezeigt. Die Fig. zeigt nur den oberen Abschnitt der Abscheidevorrichtung 80, die, wie vorher, einen stromaufwärts gelegenen Zyklon 82 mit niedrigem Wirkungsgrad und einen stromabwärts gelegenen Zyklon 84 mit hohem Wirkungsgrad aufweist. Der Zyklon 84 mit hohem Wirkungsgrad weist einen Zyklonkörper 86 auf, der einen Eintritt 88, der mit dem oberen Ende des Zyklons 82 in Verbindung steht, und eine Trichteröffnung (nicht gezeigt) auf der entgegengesetzten Seite davon aufweist, die durch eine Sammelvorrichtung (ebenfalls nicht gezeigt) in der gleichen Weise umgeben ist, wie es in 1 gezeigt wird. Der Zyklon 84 ist an seinem oberen Ende durch eine obere Fläche 90 verschlossen, von der ein Wirbelsucher 92 herabhängt, der sich in das Innere des Zyklons 84 längs einer Mittelachse davon erstreckt. Der Wirbelsucher 92 zeigt über den größten Teil seiner Länge eine zylindrische Form, weitet sich aber an seinem oberen Ende nach außen auf, um so gleichmäßig mit der oberen Fläche 90 zu verschmelzen.

Ein Mittelkörper 94 ist unbeweglich innerhalb des Wirbelsuchers 92 montiert und erstreckt sich von einer Stelle oberhalb des Niveaus der oberen Fläche 90 genau durch den Wirbelsucher 92, so dass der Mittelkörper 94 über den unteren Rand des Wirbelsuchers 92 vorsteht. Der Körper des Mittelkörpers 94 ist im allgemeinen zylindrisch mit einer schwachen Konizität in Richtung des stromaufwärts gelegenen Endes 94a. Das stromaufwärts gelegene Ende 94a zeigt eine halbkugelförmige Form, aber sein stromabwärts gelegenes Ende 94b ist nur eben. Der Mittelkörper 94 weist drei gleichwinkelig beabstandete Vorsprünge oder Flanschen 96 auf, die sich vom oberen Ende des Mittelkörpers 94 zur Innenwand des Wirbelsuchers 92 nach außen erstrecken. Die äußersten Ränder der Vorsprünge oder Flanschen 96 sind so geformt, dass sie der Form der Innenwand des Wirbelsuchers 92 folgen, um das richtige Positionieren des Mittelkörpers 94 zu unterstützen.

Bei dieser Ausführung beträgt der Durchmesser des Mittelkörpers 94 10 mm, und der Durchmesser D1 des Wirbelsuchers 92 beträgt 30,3 mm. Die Länge L1 des Wirbelsuchers beträgt 50 mm, und der Abstand L2 zwischen dem unteren Ende 94a des Mittelkörpers 94 und der oberen Fläche 90 beträgt 64,4 mm. Daher liegt der unterste Punkt des Mittelkörpers 94 unterhalb der oberen Fläche 90 mit einem Abstand des 2,13-fachen des (kleinsten) Durchmessers des Wirbelsuchers 92. Der Mittelkörper 94 ragt unterhalb des Wirbelsuchers 92 bis zu einem Abstand von 14,4 mm heraus.

Tests zur Ermittlung der optimalen Position des untersten Endes des Mittelkörpers der in 1 gezeigten Vorrichtung wurden durchgeführt. Das Testverfahren und die Testvorrichtung werden jetzt mit Bezugnahme auf 4 der beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Ein sauberer Zyklon 100 mit einem Wirbelsucher 120 mit veränderlicher Länge und einem Mittelkörper 140 mit veränderlicher Länge wurde in einer aufrechten Position bei Verwendung von geeigneten Festklemmvorrichtungen und Montagevorrichtungen (nicht gezeigt) montiert. Der Zyklon 100 zeigte einen maximalen Durchmesser von 140 mm und eine Höhe von 360 mm. Ein Ansaugen wurde beim Zyklon 100 durch eine geräuscharme Quelle bewirkt, die über einen ersten elastischen Schlauch 102 verbunden war, um ein Minimum an Störung durch das Motorgeräusch zu sichern. Ein zweiter elastischer Schlauch 104, der mit dem Zykloneintritt 106 verbunden war, nahm die ankommende Luft von einer entfernten Kammer (nicht gezeigt) auf, um eine Störung durch Lärm zu vermeiden, der damit verbunden ist, wenn Luft in die Schlauchöffnung eintritt. Im Eintritt 106 zum Zyklon 100 wurde ein Durchflussmesser 108 befestigt, damit die ankommende Strömungsgeschwindigkeit genau gemessen werden kann.

Der Wirbelsucher 120 mit veränderlicher Länge bestand aus einem Rohr 122 mit unveränderlicher Länge und unveränderlichem Durchmesser, das mit dem ersten elastischen Schlauch 102 verbunden und verschiebbar in der oberen Platte 110 des Zyklons 100 mittels eines Dichtungs- und Festklemmringes 124 montiert war. In diesem Fall betrug der Durchmesser des Rohres 32 mm. Durch Festklemmen des Rohres 122 in unterschiedlichen Positionen, so dass es in den Zyklon 100 in unterschiedlichem Grad hineinragt, konnte die Länge S des Wirbelsuchers 120 variiert werden. Der Mittelkörper 140 mit veränderlicher Länge bestand aus einem länglichen Element 142, das in einem Knie 126 im oberen Ende des Wirbelsuchers 120 montiert war. Das längliche Element 142 war verschiebbar im Knie 126 mittels eines Dichtungs- und Festklemmblockes 144 montiert. Eine weitere Auflage wurde für das längliche Element 142 durch die zwei Vorsprünge 146 bereitgestellt, die sich vom länglichen Element 142 zur Innenwand des Wirbelsuchers 120 erstrecken. Die Vorsprünge 146 verhinderten, dass das längliche Element 142 während des Testverfahrens in Schwingungen versetzt wurde. Durch Festklemmen des länglichen Elementes 142, so dass es über das untere Ende 128 des Rohres 122 in unterschiedlichem Grad hinausragte, konnte die Länge L des Mittelkörpers 140 variiert werden.

Um den Versuch durchzuführen, wurde die Länge S des Wirbelsuchers auf den erforderlichen Wert eingestellt, und das Ende des länglichen Elementes 142 wurde bündig mit dem unteren Ende 128 des Rohres 122 eingestellt (d.h., L = 0). Die Saugquelle wurde aktiviert, und die Strömungsgeschwindigkeit wurde gemessen und durch eine geeignete Regulierung auf das erforderliche Niveau eingestellt. Der Mittelkörper 140 wurde danach in 5 mm Stufen nach unten bewegt, und auf jeder Stufe wurden Schallmessungen vorgenommen. Die optimale Länge des Mittelkörpers, die gesucht wurde, war die Länge, bei der der Lärmpegel auf ein Minimum reduziert wurde. Wenn eine annähernde Stelle der optimalen Länge des Mittelkörpers 140 lokalisiert wurde, wurden dann 2 mm Schritte hinsichtlich der Länge L des Mittelkörpers angewandt, um die optimale Länge genauer auszumachen.

Nachdem die optimale Länge des Mittelkörpers 140 für eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit und eine vorgegebene Länge S des Wirbelsuchers ermittelt wurde, wurde dann die Strömungsgeschwindigkeit durch Regulieren der Saugquelle variiert, und die stufenweise Veränderung der Länge L des Mittelkörpers wurde wiederholt, um die optimale Länge des Mittelkörpers für jene Strömungsgeschwindigkeit zu ermitteln. Nachdem die optimale Länge des Mittelkörpers für jede erforderliche Strömungsgeschwindigkeit und eine vorgegebene Länge des Wirbelsuchers ermittelt wurde, wurde die Länge des Wirbelsuchers dann reguliert, und es wurde eine zweite Reihe von Versuchen bei Anwendung der gleichen Reihe von Strömungsgeschwindigkeiten durchgeführt, um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten. Die erhaltenen Ergebnisse werden nachfolgend dargelegt.

Die optimale Länge wurde weiter als die Länge des Mittelkörpers definiert, bei der eine Lärmverringerung in einen geringfügigen Zuwachs des Lärmpegels umkehrte. Die optimale Länge wurde daher als ein minimaler Gesamtschalldruckpegel gesehen, ein Punkt, wo keine bedeutende Verringerung erzielt wird, indem das Verlängern des Mittelkörpers fortgesetzt wird, oder ein Punkt, wo sich die Tonqualität zu verschlechtern beginnt. Insbesondere wurde die Grundfrequenz des Wirbelvorrückens, die bei Verwendung einer Schmalbandanalyse identifiziert wird, als Minimum bei der optimalen Länge betrachtet.

Weitere Tests offenbarten, dass in einem Zyklonkörper mit einem Durchmesser von 140 mm, einer Höhe von 300 mm, einem Wirbelsucherdurchmesser von 32 mm und einer Wirbelsucherlänge von 66 mm das optimale Vorstehen des Mittelkörpers 30 über das unterste Ende des Wirbelsuchers hinaus 16,5 mm beträgt. Das liefert einen Abstand zwischen dem untersten Ende des Wirbelkörpers 30 und der oberen Fläche 24 von 82,5 mm, was das 2,58-fache des Durchmessers des Wirbelsuchers 26 ist.

Weitere Test wurden durchgeführt, indem eine Vorrichtung gleich der vorangehend beschriebenen verwendet wurde, aber mit auswechselbaren Wirbelsuchern mit unterschiedlichen Durchmessern. In jedem Fall betrug die Wirbelsucherlänge 46 nun, und es wurde eine unveränderliche Strömungsgeschwindigkeit von 27 Liter/Sekunde zur Anwendung gebracht. Der verwendete Mittelkörper war dem vorangehend beschriebenen gleich, zeigte aber einen Durchmesser von 10 mm. Eine Methode gleich der vorangehend beschriebenen wurde zur Anwendung gebracht, um die optimale Länge des Mittelkörpers für jeden Durchmesser des Wirbelsuchers zu ermitteln. Die erhaltenen Ergebnisse sind die folgenden:

Das zeigt deutlich, dass die optimale Länge des Mittelkörpers für eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit und einen bestimmten Durchmesser des Mittelkörpers im allgemeinen mit dem Durchmesser des Wirbelsuchers abnimmt.

Der Mittelkörper 30 besteht vorzugsweise aus Kunststoffmaterial und muss ausreichend starr sein, damit er sich nicht biegt oder in Schwingungen gerät, wenn er Strömungsgeschwindigkeiten ausgesetzt wird, wie sie wahrscheinlich durch die Abscheidevorrichtung geführt werden. Für einen Mittelkörper, der für eine Verwendung in einem Staubsauger geeignet ist, ist ein geeignetes Material Polypropylen, und das gestattet, dass der Mittelkörper einfach und wirtschaftlich geformt wird, indem eines einer Vielzahl von üblichem Verfahren angewandt wird, beispielsweise das Spritzgießen.

Die Versuchsdurchführung und die Forschung zeigten, dass in Abhängigkeit von der spezifischen Konfiguration des Zyklons das Optimieren der Länge des Mittelkörpers zu einer Verringerung des Gesamtschalldruckpegels eines Zyklons von zwischen 2 und 6 dB führen kann. Das ist ausreichend, um einen hörbaren Unterschied bei den Gesamtlärmpegeln eines Haushaltstaubsaugers zu erreichen. 5 veranschaulicht den Unterschied beim Lärm (Schalldruckpegel), der durch den Zyklon eines spezifischen Staubsaugers mit und ohne einem optimierten Mittelkörper an Ort und Stelle bewirkt wird. Wie deutlich gesehen werden kann, entfernt das Vorhandensein des Mittelkörpers (Lärmpegel in halbfetten Linien gezeigt) einen bedeutenden Ton, der vorhanden ist, wenn der Mittelkörper nicht vorhanden ist (Geräuschpegel in punktierten Linien gezeigt). Die Vorteile des Verringers des Lärmpegels eines Haushaltstaubsaugers sind das Verbessern der Zufriedenheit des Verbrauchers, und dass gestattet wird, dass der Benutzer andere Töne und Geräusche innerhalb der Umgebung hört, in der der Staubsauger verwendet wird. Das kann die Sicherheit des Benutzers verbessern, wenn er den Staubsauger benutzt.