Ugrás a tartalomhoz

Szolgáltatástechnika

dr. Barótfi István

Mezőgazda Kiadó

8. fejezet - 6. Felülettisztítás

8. fejezet - 6. Felülettisztítás

Az ember higiénés igényeinek fontos része, hogy ruházatán és egyéb textíliáin kívül a környezetében is tisztaság legyen. Ezeket a követelményeket az ember életterének minden részében meg kell oldania, de a továbbiakban a tisztítási tevékenységet az épületekben előforduló felülettisztításra szűkítjük le. Az épületek felülettisztítását köznapi megfogalmazásban takarításnak nevezik.

A tisztítási-takarítási feladat az esetek túlnyomó többségében a szennyeződés felületről történő eltávolítását jelenti. A felülettisztítás rendszerint mechanikai, illetve vegyi hatások együttesét jelenti, melynek eredményeként a szennyező réteg a tisztítandó felületről úgy távolodik el, hogy azon semmiféle károsodást nem okozhat.

A tiszta felület természetesen csak relatív fogalom. A tiszta felület ugyanis egy természetellenes állapotot. A felületre a környezetből mindig kerül szennyeződés vagy a közeggel (környezettel) történő közvetlen érintkezésből, vagy a levegőben szálló porok leülepedéséből fakadóan. A levegőből származó szennyeződés folyamata két szakaszra osztható.

A szállítási fázisban a levegőben lévő porrészecskék Brown-féle mozgást, a kisebb porrészecskék pedig termikus mozgást végeznek, amelynek hatására a levegőben található apró részecskék egymással összeütköznek. Az így keletkező nagyobb részek lerakódása a nehézségi erő hatására gyorsabban következik be. A lerakódó szennyeződésrészecskéket az elektrosztatikus erő is a felületre szállítja, az ellentétes elektromos töltésnek megfelelően. Ez a hatás figyelhető meg különösen műanyag felületeken, műanyag burkolatú berendezéseknél, de falfelületen is, az elektromos vezetékek környezetében. A felületen lerakódott szennyeződés egy enyhébb levegőmozgás (szárazabb levegő) hatására könnyen felemelkedik, mint például a fűtési szezonban a fűtőtesteknél. A felmelegedett levegő által szállított finom por a függönyön az elektromos töltésnek megfelelően lerakódik.

A statikus fázisban a már egyszer lerakódott szennyeződésrészecskéket az elektromos erő – van der Waals-, vagy Coulomb-erő – a felületen már magához köti. A porrészecskék és a felület között fellépő vonzás és elektromos taszítás megadja a részecske potenciális energiáját. A 6.1. ábrán a szennyeződés potenciális energiájának változása látható egy textilszáltól való távolság függvényében. A részecskék minimális potenciális energiája a felületen, nyugalmi állapotban figyelhető meg, a maximum értéke pedig az az energiaküszöb, melyet meg kell haladni ahhoz, hogy a porrészecskéket el lehessen távolítani a felületről. A megtapadt porrészecskék felszívása annál könnyebb, minél alacsonyabb az átlépendő potenciálküszöb, az eltávolított részecske annál nehezebben ülepedik le ismét a megtisztított felületre, minél magasabb ez a küszöb (határérték).

6.1. ábra - A szennyeződésrészecske potenciális energiája egy textilszál felületétől való távolság függvényében PR – elektromos taszítóenergia PA – van der Waals-vonzóenergia; P – eredő potenciál; d – minimális távolság a felülettől; E – a nyugalmi állapotból való elindulásról a d távolságban leküzdendő energiaküszöb

A szennyeződésrészecske potenciális energiája egy textilszál felületétől való távolság függvényében PR – elektromos taszítóenergia PA – van der Waals-vonzóenergia; P – eredő potenciál; d – minimális távolság a felülettől; E – a nyugalmi állapotból való elindulásról a d távolságban leküzdendő energiaküszöb


A textilanyag szerkezetétől függően a szennyeződés a szövet anyagában vagy az egyes szálak között tapadhat meg (6.2/a–b ábra). Ezek a „makromegkötések” viszonylag nagyobbak, és többségében könnyebben eltávolíthatóak, mint a kisebb részecskék „mikromegkötései” (6.2/c ábra), amelyek a szálak szerkezetfüggő hiányosságain vagy a csak mikroszkóppal észrevehető sérüléseken tapadnak meg. Gyakran nem egyszerűen lerakódnak, hanem kísérő szennyezőanyag-összetevők – különösen a zsírok – a felületéhez rögzülnek (6.2/d ábra). A zsírszerű anyagok ezekben az esetekben ragasztóanyagként működnek.

6.2. ábra - A szennyeződés kapcsolatának lehetősége a textíliához a) a szövés közé; b) a szálak közé; c) a szálak repedéseibe; d) a felületre

A szennyeződés kapcsolatának lehetősége a textíliához a) a szövés közé; b) a szálak közé; c) a szálak repedéseibe; d) a felületre


A már említett tapadóerőn kívül a szennyeződéseket néhány anyagon ioncserével is meg lehet kötni. Az üveg esetében egy olyan mechanizmus ismert, ami a legtöbb műanyag esetében nem jön létre.

A szennyeződésrészecskék alakja lényegesen meghatározza a felülethez tapadás intenzitását. A csekélyebb tapadófelülettel rendelkező, gömb formájú részecskéknek jóval kisebb a tapadásuk, mint a vékonyabb, de relatíve nagy felülettel rendelkező „lapocskáknak” (pl. agyagásványok), amelyeket nagyon nehéz eltávolítani. Hasonlóan magas a tapadási erejük a filmszerű lerakódásoknak is.

Az anyagfelület beszennyeződése a „tisztítandó tárgy” és a szennyeződés kölcsönhatásának eredménye. Az anyagok kémiai felépítése csak alárendelt értelemben és csak kivételes esetben játszik szerepet, például ha a szennyeződés részben az anyagba diffundál. Döntőnek látszik az említett fizikai és a strukturális minőség. Rendszerint elősegíti a szálak szennyeződését víztaszító karakterük és ezáltal elektrosztatikus feltöltődésük. Következetesen csökkenti a beszennyeződést a sima felület, valamint a hidrofil karakter. Természetesen ez a vízben nem oldható beszennyeződések esetében számít. A vizes szennyeződések fokozott veszélyének kitett szőnyegszálak gyakran víztaszítókká válnak. A beszennyeződés csökkentése és a tisztítási folyamat megkönnyítésének elősegítésére a tisztítandó felületet előkészíthetjük: a fémfelületeket polírozással simává tehetjük, a fafelületek természetesen nyitott szerkezetét pedig egy olyan filmréteggel lehet bevonni, amelyen kevésbé tapadhat meg a szennyeződés. A szálak is „kisimíthatók” fém-oxidokkal való „megtámasztással” vagy antisztatikus anyaggal való ellátással, ezzel megakadályozva a szennyeződések felületre kerülését, illetve a tapadási erő csökkentését. A felület antisztatikus kiképzése a felületen elektromos vezetőképességgel javított nedvességréteg kialakítását jelenti, és ez akkor működik, amikor elegendő nedvesség áll rendelkezésre.

A szennyező anyagok visszatartása ezek szabad felületi energiájával van kapcsolatban. Ezért a tapadási erő lényegesen csökkenthető pl. fémfelületen egy politetrafluoretilén-réteggel, mely különösen kevés szabad felületi energiával rendelkezik. Az ilyen rétegű serpenyőről könnyen eltávolíthatóak az ételmaradványok. Az említett réteg előnye a rétegzés magas kémiai és termikus tartóssága, hátránya viszont a viszonylag alacsony fizikai ellenálló képesség, ami a gyakorlatban abban jelentkezik, hogy karcolással könnyen megsérthető a felület.

A „szennyeződésfilm” esetében a tisztítandó felület és a szennyeződés között ható tapadási (adhéziós) erő nagyobb lehet, mint a lerakódott szennyeződésen belül ható összetartó (kohéziós) erő. Ilyen esetekben a lerakott szennyeződés rétegenkét leválik és a szennyeződés nagy része viszonylag könnyen eltávolítható. Egyedül a monomolekuláris filmrétegként hátramaradó maradványok tapadnak igen erősen a tisztítandó felületre.

A felület kedvező kialakításával sem lehet elérni, hogy ne kerüljön rá szennyeződés, ezért ezt időszakonként el kell távolítani. Felülettisztítás végezhető akár mechanikai, akár vegyi úton, de a leghatékonyabb technológiák a két módszert együttesen alkalmazzák. A különböző háztartási, ill. ipari tisztítószerek, vegyszerek hatásának elméleti alapjaival és ezek bemutatásával (oldódás, flokulláció, elválasztás, adszorpció) a 3. fejezet foglalkozik.

Magyarországon régebben az ipari tisztításra elég kevés figyelem esett, míg a háztartásokban leginkább kézi eszközöket alkalmaztak. A legutóbbi időkig a hagyományos száraz porszívókon kívül a háztartásokban más takarítógépeket csak elvétve használtak, a kombinált hatásokat biztosító modern, környezetbarát gépeket csak az utóbbi években ismerhette meg a lakosság.

A tisztítóberendezéseket háztartási és ipari berendezések csoportjára oszthatjuk. A háztartási berendezések rövidebb, időszakos működésre alkalmasak, teljesítményük nem nagy, míg az ipari berendezések folyamatos munkavégzésre, nagy teljesítménynyel készülnek. A háztartási és ipari tisztítóberendezések ugyanazokat a fizikai elveket hasznosítják a gyakorlatban, és csak kivitelezésükben, méreteikben, energiafelhasználásukban, tartósságukban különböznek egymástól.

A tisztítási feladat megoldásában általában két tényező, a mechanikai hatás, illetve a tisztítószer játssza a döntő szerepet. A tisztítandó felületre gyakorolt mechanikai hatás lehet kézi vagy gépi.

A felülettisztító berendezésekkel szemben támasztott követelmények az alapfeladaton kívül a következők:

– a gépeket egyszerűen lehessen kezelni,

– a gépek energiafelhasználása legyen csekély és a feladathoz igazodóan szabályozható,

– a gépek kis zajszinttel dolgozzanak,

– a gépek kialakítása legyen esztétikus, működésük biztonságos.

A gépi tisztítástechnológia is (akárcsak a kézi) a felületen képződött szennyező réteg megbontására és eltávolítására törekszik. A megfelelő gépi hatás (megbontás és eltávolítás) leginkább három módon érhető el:

– aerodinamikus úton (porszívók),

– hidrodinamikus úton (vízborotvák, gőzborotvák),

– pusztán mechanikai úton (seprőgépek, súrológépek).

A felsorolt három fő módszer (hatás) bármilyen kombinációja elképzelhető (pl. szőnyegtisztító gépeknél, száraz-nedves porszívóknál, felmosó automatáknál stb.).

6.1. Porszívók

A porszívók aerodinamikai úton (vákuummal) bontják meg a szennyező réteget, ill. a szennyezés, ill. a felület közötti kapcsolatot, és a szennyező anyag a légáramba kerülve jut el a szeméttartályba. A vákuumot ventilátor állítja elő, melyet hagyományosan elektromotor hajt meg. A porszívók által létrehozott vákuum nagysága alapján megkülönböztetnek háztartási és ipari porszívókat. A fontosabb különbségek a háztartási és ipari porszívók között:

– A háztartási porszívók vákuumképzése 100 mbar körüli, az ipari porszívóké pedig 210–250 mbar.

– A háztartási porszívók légszállítása általában 1500–2000 l/perc, az ipari porszívóké pedig 3200 l/perc feletti érték.

– A háztartási porszívókban általában papírzsákos megoldást alkalmaznak, vagyis a beszívott levegő papírzsákon áramlik keresztül és ott gyűjti össze a szennyeződést. Ha a papírzsák megtelt, azt el kell távolítani és újat behelyezni. Az ipari porszívóknál legtöbbször a nem zsákos megoldást alkalmazzák, hiszen az elektromotort külön szűrő védi, és a felszívott piszok gyűlhet zsákba, de tartályba is.

A háztartási papír szűrőzsák alkalmazásának nyilvánvaló következménye, hogy ezek a porszívók vízfelszedésre, nedves szennyeződések felszívására nem lehetnek alkalmasak. A száraz-nedves porszívóknál papír porzsák nem alkalmazható, és az elektromotort vízmentesen el kell választani a tartálytól, mivel nedvesség a motort természetesen nem érheti. A száraz-nedves porszívózás azt jelenti, hogy mindenféle nedves piszok, törmelék átmenet nélkül felszívható. Az iparban a nagyobb felületek rendszeres belső takarítására leginkább száraz-nedves ipari porszívókat szokás alkalmazni.

6.1.1. A porszívók szerkezeti részei

A háztartási és ipari porszívók alapvetően felhasználási, és nem annyira szerkezeti kialakításukat tekintve különböznek egymástól. Természetesen van különbség a háztartási és ipari porszívók ventilátorainak kiképzésében is, de ezek ma már egyre inkább megszűnnek. A háztartásokban is egyre nagyobb teljesítményű és komfortosabb berendezéseket használnak. A ventilátorok elektromos teljesítményfelvétele azonban nem fokmérője a porszívó teljesítményének. Téves az a hagyományosan elterjedt nézet, mely szerint annál „erősebb” egy porszívó, minél nagyobb az elektromos teljesítményfelvétele. Akár 1000 W teljesítményű porszívó is lehet ipari jellegű.

6.1.1.1. Porszívó-ventilátorok

A porszívókban alkalmazott ventilátorok különböző fajták lehetnek. Ismertek az egy járókerékkel rendelkező ventilátorok, melyeket egylépcsősöknek egyfokozatúaknak, ill. a kettő vagy három különálló járókerékkel rendelkező ventilátorok, amelyeket két- vagy háromfokozatúnak nevezik. A többlépcsős ventilátorral természetesen nagyobb szívóerő (kb. 240 mbar) hozható létre (igaz, kisebb levegőmennyiséggel), mint egy ugyanolyan méretű egylépcsős kompresszorral.

Az egylépcsős ventilátoros porszívók esetében a szívólevegő a motor felett elvezetve hűtőlevegőként is szolgál. A két- vagy többlépcsős ventilátorok esetében a szívólevegőt és a hűtőlevegőt különválasztják egymástól, ezért ezeket a ventilátorokat kétkörös ventilátoroknak is hívják. A kétkörös ventilátoros porszívóknál a hűtéshez felhasznált levegőt nem vezetik át a porzsákon, így az nincs is megszűrve.

Csaknem minden padlóporszívó és az erősebb kézi porszívók is kétlépcsős, egykörös ventilátorral készülnek (6.3. ábra). Egylépcsős, kétkörös ventilátorokat szűrővel kiegészítve a kézi porszívókban és majdnem mindegyik kefés porszívóban találhatunk.

6.3. ábra - Egy- és kétlépcsős porszívó-ventilátorok metszete a) egylépcsős, kétkörös porszívó-ventilátor; b) kétlépcsős, egykörös porszívó-ventilátor 1. szívólevegő; 2. hűtőlevegő; 3. járókerék; 4. szénkefe; 5. forgórész; 6. állórész; 7. motorhűtő; 8. kollektor; 9. levegővezető

Egy- és kétlépcsős porszívó-ventilátorok metszete a) egylépcsős, kétkörös porszívó-ventilátor; b) kétlépcsős, egykörös porszívó-ventilátor 1. szívólevegő; 2. hűtőlevegő; 3. járókerék; 4. szénkefe; 5. forgórész; 6. állórész; 7. motorhűtő; 8. kollektor; 9. levegővezető


A porszívó teljesítményértékeit a következő adatokkal jellemezhetjük: áramfelvétel P1 (W), levegőteljesítmény P2 (W), a szívólevegő mennyisége q (l/s), nyomás p (mbar), hatásfok h (%) és fordulatszám n (1/min). A levegő útját az üzemeltetés közben is szabályozható szelep állásának változtatásával a teljesen nyitott, illetve teljesen zárt állás között változtathatjuk.

A porszívó paramétereinek kapcsolatát az üzemállapot függvényében egy jelleggörbe mutatja (6.4. ábra). A jelleggörbe a szívólevegő mennyisége (q) és a nyomás (p) közötti összefüggést ábrázolja. A szállított szívólevegő mennyisége annál kisebb, minél erősebb a lefojtás, illetve minél nagyobb a ventilátor által legyőzött nyomásesés. A maximális nyomás (pmax) az a nyomáskülönbség, amikor a ventilátor nem szállít levegőt. A levegőteljesítmény (P2) a szállított levegő mennyisége és a nyomás szorzatának alapján számítható:

6.4. ábra - Egy padlóporszívó jelleggörbéje

Egy padlóporszívó jelleggörbéje


P2 = q · p [W].

A levegőteljesítmény görbéjének van egy maximális értéke (P2max). Mind a q = qmax, mind pedig a q = 0 esetén a ventilátor által szállított levegő teljesítménye. A P2max értéket a pmax és a qmax irányértékek segítségével határozhatjuk meg.

Az áramfelvétel (P1) görbéjének emelkedése követi a szállított levegő mennyiségének emelkedő görbéjét. A magasabb teljesítményfelvétel nagyobb levegőszállítást eredményez (lefojtás nélküli ventilátornál). Az elektromos áramfelvétel q = 0 esetén azonban nem csökken 0-ra az elektromos, mechanikus és aerodinamikus veszteség miatt, és ilyen üzemi állapotban a ventilátor gyors forgását eredményezi.

A P1 áramfelvételből levezethető a ventilátor teljesítménye, melyet a porszívó adattábláján is feltüntetnek. A Pn normál terhelésként megadott áramfelvétel:

ahol Pf – áramfelvétel teljesen nyitott állapotban,

Pi – áramfelvétel zárt szívónyílás esetében.

A padlóporszívók esetében a Pf és a Pi értékeit csőtoldalékkal együtt számolják. A névleges áramfevétel a normál terhelés esetén megadott érték. Az üzemeltetés során elkerülhetetlenül fellépő eltérés azonban megengedett.

A hatásfokot a levegőmennyiség (P2) és az áramfelvétel (P1) arányából kapjuk meg:

A hatásfok (h) jelleggörbéje a P2-höz hasonlóan egy maximumponttal rendelkezik (ηmax). q = qmax, valamint q = 0 esetében a hatásfok 0. Ez csupán veszteséget hoz létre. A P1 jeleggörbéje nem párhuzamos a hatásfokgörbével, így a maximális levegőteljesítmény nem jelent maximális hatásfokot; Pm-nél a hatásfok a legtöbb esetben kisebb mint hmax.

Egy tartozékok nélküli porszívó hatásfokát (ηp) három tényező határozza meg:

ηp = ηmot × ηvent × ηszerk

A ηmot tekintet nélkül az elektromos szabályozásra és az indulóáram-korlátozásra, 60 és 75% között van, a ηvent a ventilátor aerodinamikus hatásfoka, ami 45–50% körül mozog. A η szerk figyelembe veszi a szerkezet (tok, ház, burok) ellenállását (áramlás) és a szűrő, valamint a zajszigetelés ellenállását. A hangszigetelés és a szűrőképesség javítása általában az áramlási ellenállás növekedését eredményezi. A porszívó hatásfokának értékelése esetén ezt a szempontot gyakran nem veszik figyelembe. A ηszerk 80–90% körül van. A melléklevegő-nyílások, különösen a cső csatlakozási helyénél, tovább csökkentik a hatásfokot, így a teljes hatásfok egy padlóporszívó esetében csak 15–25%-ot ér el.

A ventilátorok jelleggörbéje az eddigieken kívül tartalmazza még a fordulatszámgörbét is. A q = 0 értéknél a motor terhelése megszűnik, ekkor van a fordulatszám maximumértéke, és ez csökken a növekvő levegőmennyiséggel, ill. a növekvő motorterheléssel.

Az elmúlt években a porszívók fejlődését elsősorban az egyre növekvő teljesítményértékek jellemezték. Ma a kézi porszívók teljesítménye eléri a 600–700 W-ot, amelyet korábban még a padlóporszívók sem értek el. A teljesítmény egyre intenzívebb növelésének azonban gátat szabtak a felmerült műszaki nehézségek, valamint az energiatakarékossági szemlélet elterjedése. Technikai problémák elsősorban az indítóáram, a zaj, a melegedés és a tolóerő kapcsán jelentkeznek.

A porszívó jelleggörbéje megmutatja a szívólevegő-mennyiség és a nyomás valamennyi kombinációját, amely a porszívó üzemeltetése közben kialakulhat. A kézi porszívónak egy merev cső, a padlóporszívónak pedig egy cső és egy tömlő a tartozéka.

A szívólevegő mennyisége, amely a szívófejen keresztül lép be a porszívóba, annál nagyobb, minél nagyobb a vákuum a szívófejben. A szőnyeg és a szívófej közötti viszony nyomás- és a levegőmennyiség-értékeit az ún. szelep-jelleggörbén vizsgálhatjuk meg. A porszívó aktuális üzemállapotát a szelep-jelleggörbe és a ventilátor-jelleggörbe metszéspontja adja.

A 6.5. ábrán példaként a szűrőbetét különböző telítettségi állapotára találhatunk jelleggörbét. Szívás közben növekszik az ellenállás a szűrő telítődése és a szűrőközeg eltömődése következtében, ennek megfelelően a szívólevegő mennyisége (q1 maximumértéke) lecsökken, a nyomás lényegében nem változik, a levegőteljesítmény (P2) és a hatásfok szintén lecsökken. A példában velúranyagon használt szerkezetet üres szűrővel és padlószívófejjel látták el (1. üzemállapot). A szűrő telítődése során a levegőmennyiség lecsökkent a q2 értékre (2. üzemállapot). Durvább padlón (felületen) a szívólevegő mennyisége nagyobb (q1', q2'), bútorszívófej esetén kisebb (q1'', q2'') értékeknél történik ez a változás. A 6.2. ábrával összehasonlítva látható, hogy ez a szerkezet szélesebb hatásfoktartományban dolgozik. Az ábrából látható az is, hogy a pmax maximális nyomás sohasem érhető el. Például az 1-es ponton átmenő egyfokozatú ventilátor laposabb jelleggörbéje esetében a pmax értéke jelentősen kisebb üres szűrő, ugyanolyan szívólevegő-mennyiség és szívóhatás mellett.

6.5. ábra - Porszívó munkapontja különböző telítettségű szűrőállapotnál

Porszívó munkapontja különböző telítettségű szűrőállapotnál


Az optimális szívóhatás eléréséhez a készüléket és a szívófejet össze kell hangolni. Az ábrán látható még az is, hogy a szívófejben uralkodó nyomás a munkavégzés közben viszonylag alacsony. A legmagasabb érték padlószívófej és üres szűrő esetében a pmax-nak csak a 40%-át éri el. A szűrő telítődésével a nyomás értéke még tovább süllyed. A szívócső alján még kisebb a nyomás, mint a ventilátornál.

A telítődő szűrő miatt csökken a szívólevegő-mennyiség, és ennek következtében csökken a porfelvétel is. A 6.6. ábrán egy padlóporszívó példáján erre láthatunk értékeket. A porfelvevő képesség és a pormennyiség közötti kapcsolat a szívóteljesítmény-állandóval jellemezhető. A szívóteljesítmény-állandó értéke annál jobb, minél kevesebb a szívólevegő mennyisége és minél nagyobb a porbefogadó képesség a szűrőtérben.

6.6. ábra - Porszívó porfelvevő képessége a szűrő telepítettségének függvényében (szívóteljesítmény-állandó: –––– = A, – · – · – = B, – – – = C; törtszámok: A portér telítettségének mértéke.) A – 50 térf% anyagbolyhok, 15 térf% faliszt, 35 térf% ásványi por; B – 24 térf% faliszt, 38 térf% normál homok, 38 térf% kőpor; C – ásványi por

Porszívó porfelvevő képessége a szűrő telepítettségének függvényében (szívóteljesítmény-állandó: –––– = A, – · – · – = B, – – – = C; törtszámok: A portér telítettségének mértéke.) A – 50 térf% anyagbolyhok, 15 térf% faliszt, 35 térf% ásványi por; B – 24 térf% faliszt, 38 térf% normál homok, 38 térf% kőpor; C – ásványi por


A szívóteljesítmény mérséklődése a szűrőellenállás növekedésének a következménye. Természetesen hozzájárul ehhez a portér belsejének ellenállás-növekedése, melynek a legfőbb oka a szűrőpórusok finom porral való feltöltődése és egy nagyon vékony, de alig légáteresztő szűrőfelszín-szerkezet kialakulása. Finom porok, mint pl. a liszt, már kisebb mennyiségben is nagy ellenállást jelentenek. A finom porok nagyobb anyagmaradványokkal összetapadva egy lényegesen jobb szívóteljesítmény-állandót eredményezhetnek.

A háztartási porok (szennyeződések) nagyobb része haj és textildarabok stb. Ezeknél az anyagoknál a szívóteljesítmény-állandó a 6.6. ábra A és B görbe közötti területének megfelelően alakul.

A szűrőfelület megnagyobbításával, illetve a porzsák (portér) szűrőrázóval való ellátásával javítható a szívóteljesítmény-állandó. A nagyobb felületre ható nyomás következtében a mechanikai igénybevétel megnő, ezért vastagabbra tervezik a szűrőket, de ezzel a porréteg levegőáteresztő képessége jóval gyengébb lesz, mint a vékonyabb, simább szűrőpapíroké. Cellulózbevonattal ellátott szövet- vagy papírszűrő különösen előnyös. Ugyanilyen okból nő a kétrétegű papírok elterjedése a piacon is.

A szívólevegő teljesítményállandója függ még a berendezés levegőteljesítményének nagyságától és a jelleggörbe alakulásától is. A magas levegőteljesítmény és a meredek jelleggörbe (kétfokozatú ventilátornál) kedvezőbb, mert a növekvő szűrőellenállás miatt kevéssé észlelhető levegőmennyiség-változás, mint a gyengébb levegőteljesítménnyel és laposabb jelleggörbével rendelkező készülékek esetében (egyfokozatú ventilátoroknál). Végül a szívólevegő teljesítményállandója befolyásolható a szűrőzsákba belépő levegőmennyiség irányának és elosztásának változtatásával is.

A porkapacitást úgy is szokták értelmezni, mint azt a pormennyiséget, amelyet a porszívó a működése során felszív, amíg a szívólevegő-mennyiség vagy a porfelvevő képesség értéke a legkisebb értékre esik vissza. A fogalom nem pontosan definiált, erősen függ az adott legkisebb értéktől, valamint a por (szennyeződés) jellegétől, mennyiségi kifejezése csak megbecsülhető.

A porfelvevő képességet a DIN 44956 szabványban leírt kapacitásmérés alapján lehet végezni, műanyag granulátum alkalmazásával. Ebben az eljárásban porszívóval 3–4 mm-es darabkákat addig szívnak fel, ameddig meg nem telik (ameddig képes felszívni). A felszívott mennyiséget megmérik, és literben adják meg (munkatérfogat). Ez a módszer a működésnek olyan adatait szolgáltatja, amelyek tényleges befogadóképességet mutatják. (A szűrőzsákok munkatérfogata kisebb, mint amit ráírnak a gépre.)

6.1.1.2. Szűrők

A porszívógépek főbb szűrőinek felépítése és tulajdonságai között nagy különbségek vannak. A legfontosabb szűrők elhelyezkedését a 6.7. ábra mutatja.

6.7. ábra - Szűrők elhelyez(ked)ése porszívóknál a) előkapcsolt, belső beömlésű; b) előkapcsolt, külső beömlésű; c) utánkapcsolt, belső beömlésű; 1. portér; 2. papírszűrő; 3. textilszűrő; 4. motorszűrő; 5. ventilátor; 6. kilépő levegőszűrő; 7. légáram

Szűrők elhelyez(ked)ése porszívóknál a) előkapcsolt, belső beömlésű; b) előkapcsolt, külső beömlésű; c) utánkapcsolt, belső beömlésű; 1. portér; 2. papírszűrő; 3. textilszűrő; 4. motorszűrő; 5. ventilátor; 6. kilépő levegőszűrő; 7. légáram


A ventilátor elé kapcsolt szűrők esetében a szűrő és a portér áramlásirányban a ventilátor előtt helyezkedik el, a szűrő és a portér szívás alatt van. A porteret ezért gondosan le kell szigetelni, a teljesítményveszteséget csökkenteni, és nyomásálló külső burkolattal kell ellátni. A nyomásterhelés akár 2,5 N/cm2 is lehet. A legtöbb kézi és padlóporszívót ilyen elvek alapján építik.

Az ún. utánkapcsolt szűrő a ventilátorok után helyezkedik el, a környezetnél nagyobb nyomáson. A szűrő és a portér nyitva maradhat, a porzsák a készülék testén kívül helyezkedhet el. Ez az elrendezés lehetővé teszi a kisebb és könnyebb készülékburkolatot, valamint egy nagy portérfogatot.

A külső beömlőnyílással rendelkező felépítményeknél a szűrő kizárólag szűrőfunkciót lát el, az összegyűjtött szennyeződések egy speciális gyűjtőtartályba kerülnek. Ez a kialakítás lehetővé teszi a nagyobb szennyeződéstartály alkalmazását. Erős és nedves szennyeződések, valamint víz felszívásánál egyaránt használhatják. A szűrőcsere és a tisztítás a porzsák (tartály) tisztításától függetlenül végezhető el.

A belső beömlőnyílású szűrők egyszerre szolgálnak gyűjtőtartályként is, ami zsákszerű. Az összegyűjtött anyag eltávolítása a szűrőpapírral és a szűrőzsákkal együtt történik.

A jó szűrő porvisszatartó képessége általában magas. Jó papírszűrővel elérhető a nagyon finom por (40%-a < 5 mm) 95%-os visszatartása. Hasonló eredmény érhető el szövetszűrővel is, pamut- vagy flanellanyagból. Papír- és szövetszűrők sorbakapcsolásával a porvisszatartó képesség akár 99%-os is lehet. A házi porszívók szűrőinél a meglehetősen tág szemcsenagyság-intervallum, valamint az összetevők rostossága és tapadóssága miatt a gyakorlatban a porvisszatartó képesség általában magas, a kilépő levegőből csak nagyon érzékeny vizsgálatokkal lehet porrészecskéket kimutatni. Tömítetlenség vagy sérülés a szűrőrendszerben azonban könnyen hibához vezethet.

A porszívókba motorvédő szűrőt is beépítenek, közvetlenül a ventilátor beömlőnyílása előtt. Amennyiben ez a szűrő megsérül vagy egy ilyen szűrő nélküli gépbe nagyobb szennyeződés kerül, komoly károk keletkezhetnek a berendezésben. Mivel a teljesítménycsökkenés elkerülése céljából ezek a szűrők jóval durvábban lyukacsosak, mint a főszűrők, porvisszatartó képességük 30–50% között van, s így csak kevéssé járulnak hozzá a porvisszatartó képesség javításához.

6.1.1.3. Porszívófej

A porszívók legfontosabb tartozéka a szívófej. A porszívó által elszívott levegőmenynyiség leválasztás- és szállítóhatása kizárólag a felületegységre jutó levegő mennyiségtől és a szívótalp, ill. -él alatti levegősebességtől függ. A sima, kemény felületen a fej okozta karcolások elkerülésére a szívófej alját egy textiltalppal látják el. Ma már sokféle szívófej kombinációja ismert. A szívófejben a kefesort és a sima talpat rendszerint kézzel, lábbal vagy automatikusan átválthatóvá alakítják. A különböző szálak és szőrök jobb felszívása érdekében a jobb szívófejek egy speciális szálszívóval vannak ellátva. Egyre fontosabb a szegélytisztító képesség, valamint az, hogy közvetlenül a fal mellett vagy a sarokban is képes legyen a tisztításra

A kézi és a padlóporszívók esetében a kiegészítő kefét egy elektromotor működteti. A szívófejbe integrált elektromotor által hajtott kefehenger adja a kefés porszívók hatásosságát. A padlóporszívókkal nagyobb szívóteljesítményük, mozgékonyságuk és a könnyebb használatuk következtében olyan porszívó képesség érhető el, amely még igen szennyezett felület megtisztítására is alkalmassá teszi ezeket a szerkezeteket.

A szennyeződés eltávolítása a felületről kefével vagy felszívással: mechanikus folyamat. A porszívó által létrehozott légáram elsősorban a szállítási funkciót veszi át. A porrészecskék leválasztását a szőnyeg felületéről egy járulékos mechanikus leválasztásnak is kísérnie kell. A szívófej egyik legfontosabb feladata, hogy megfelelő kialakításával megnyissa a szőnyeg felületét.

A mechanikus leválasztás hatása (amit a szívófej éle vagy a kefék okoznak) mindig igénybe veszi a szőnyeget: szőnyegkopást, bolyhosodást idéz elő. Maga a szívólevegő nem károsítja a szőnyeget, még a nagyon magas levegőteljesítmény sem. A szőnyegkopás okát azonban nem egyszerű meghatározni, ugyanis a lazább bolyhok egy része mindig megtalálható a padlóborításon, azt azonban nem tudhatjuk, hogy ez a gyártási folyamatból maradt-e ott, vagy a használat, ill. a tisztítás okozta kopás következménye-e. Ebben az értelemben ezek a darabkák nem tekinthetőek egyértelműen a porszívó okozta kopásnak.

6.1.1.4. Kezelési és biztonsági funkciók

Hővédelem

A porszívómotor ventilátorának hatásfoka 35% körül van és az elektromos energiának legalább 65%-a hővé alakul át a berendezés belsejében. A motoron és a ventilátoron keresztülmenő levegő fölmelegedve lép ki a porszívóból. Egykörös ventilátor esetében, amelynél a szívólevegőt keresztülvezetik a motoron, a levegő hőmérséklet-emelkedése ΔT, egyenesen arányos a teljesítményfelvétellel (P1), valamint fordítottan arányos a levegőmennyiséggel (q). A hőmérséklet-növekedés a következő összefüggésből számítható ki:

A felmelegedés nő a teljesítményfelvétel növekedésével, különösen akkor, amikor huzamosabb működtetés során erősen le van fojtva a levegőmennyiség. Ilyen esetben megfelelő automatikus védekezés szükséges a túlhevülés vagy egy esetleges roncsolódás elkerülése érdekében.

Elegendő védelmet jelent egy el nem zárható melléklevegő-nyílás használata a szívóoldalon, rendszerint a portérben (bypass). Ezt úgy méretezik, hogy hűtéshez elegendő levegőmennyiség kerüljön a ventilátorhoz, még erősen lefojtott levegőmennyiség esetén is. Az ilyen, ún. termikus védelemnek megvan az az előnye, hogy nagyon egyszerű, és így a berendezés üzemképessége semmi módon nem csökken. A berendezés maximális nyomása azonban kb. 20 millibarral lecsökken.

Egy másik lehetőség az, hogy egy hőmérséklet-korlátozót építenek be a motor áramkörébe. A hőérzékelő (termosztát) lekapcsolja a motort, amint eléri a kb. 100 °C-ot. Miután lehűlt, visszakapcsol. A maximális nyomás nem csökken, a berendezés azonban a kikapcsolt szakaszban, kb. 10–15 percig, nem üzemképes. Ez a hátrány elkerülhető, amennyiben az áramkört nem szakítja meg a hőérzékelője, hanem alacsonyabb teljesítményfokozatba kapcsol.

Kétkörös ventilátorok esetén a hűtőlevegő és a szívólevegő teljesen elválik, ezért túlmelegedés a szívólevegő erős lefojtása miatt nem következhet be.

Teljesítményállítás

A magasabb teljesítményű porszívók nagy része képes arra, hogy a szívóképességét csökkenteni lehessen és ezzel jobban hozzáilleszthetővé váljék a munkafolyamathoz. Azt ugyanis meg kell akadályozni, hogy pl. függönyt, könnyebb szőnyeget beszívjon, és így fogva tartson. Ilyen esetben ugyanis a porszívó légszállítása is lecsökken, de a villamosenergia-felvétele megnő.

Ezt a legegyszerűbben egy fokozatmentesen vagy több fokozatban állítható nyílással érhetjük el, melyet a portérnél vagy a kézfogóban alakítanak ki. A porszívó teljesítményfelvétele és levegőteljesítménye emellett változatlan, a melléklevegő megszívásával csupán a szívófej levegőteljesítménye csökken.

Előnyösebb az elektromos áramfelvétel csökkentésével elérni a teljesítménycsökkenést. Ebben az esetben a ventilátor fordulatszáma és a nyomás is lecsökken. Ez elektromosan a ventilátor motorjának fokozatmentes vagy többfokozatú kapcsolásával érhető el. Egy ilyen megoldás kapcsolási vázlata látható a 6.8. ábrán. Az elektromos szerkezeti elem a Triac, ami áramkapuként és a trigger-dióda, ami irányítószerkezetként működik. A teljesítményszabályozás az ellenállás (Rv) beállításával megy végbe. Az Rv nagysága a kondenzátor töltési sebességét, a dióda gyújtási idejét és ezzel a Triac nyitási idejét határozza meg. Ezalatt meghatározott részű váltóáram folyik át a motoron. Ezt nevezik fázisvágás-szabályozásnak.

6.8. ábra - Teljesítményszabályozás kapcsolási vázlata

Teljesítményszabályozás kapcsolási vázlata


Az elektromos teljesítményszabályozás előnye a melléklevegőssel szemben az, hogy jóval nagyobb az állíthatósági tartomány (padlóporszívó esetében pl. 250 W-tól egészen 1000 W-ig), ugyanakkor ez energiatakarékossági és zajcsökkentési szempontból is kedvezőbb. Megfelelő jelzőkészülékkel ellátva az elektromos teljesítményszabályozás automatikusan is történhet, a padló tulajdonságától, a szűrő telítettségétől stb. függően.

Indítóáram

Egy elektromos motor áramfelvétele különösen a bekapcsolás után magas, ezután aszimptotikusan csökken az értéke. A csúcsérték a normál működés áramfelvételének 10-szerese is lehet, de csak egy vagy két periódusig tart.

Az indítóáram legmagasabb értéke, például egy 800 W teljesítményű elektromos motor esetében, több is lehet, mint 35 A. Az általánosan alkalmazott 10 A és 16 A-os olvadóbetétű hálózatoknál ezek a háztartási tisztítókészülékek a rövid ideig tartó csúcsáram miatt nem működnek. Az ilyen berendezéseket ezért a bekapcsoláshoz többnyire indítóáram-szabályozóval (határolóval) látják el. Ez egy ellenállás beépítésével viszonylag könnyen megoldható. Az ellenállás hátránya azonban a keletkező hőveszteség, ami lecsökkenti a berendezés hatásfokát. Az elektronikus úton történő szabályozás jobb, mivel ebben az esetben szinte teljesen veszteség nélküli megoldással számolhatunk.

Szűrőcserejelző

A szűrőcserejelzőnek, vagy más néven töltésjelzőnek, közölnie kell a használóval a szűrőcsere szükségességét. Ez történhet vizuálisan, akusztikusan vagy egy kényszerűen befejezett szívófunkcióval is.

A jelző- vagy a portérben uralkodó vákuumot a szűrő előtti és utáni nyomáskülönbség alapján lehet kimutatni (6.9. ábra) a levegőmennyiségtől függetlenül. A vákuum- és mennyiségjelzők a tömlőben, a csőben és a fúvókában fellépő eltömődéseket is jelzik. Akkor kell figyelni a jelzőt, ha a szívófejet felemeljük a padlóról. A nyomáskülönbség-jelző tehát nemcsak a szűrő levegő-ellenállásától függ, hanem bizonyos mértékig reagál az eltömődésekre vagy a szívófej felvevőképességére is.

6.9. ábra - Szűrőcserejelző pO – külső nyomás; pS – nyomás a portérben; pA – nyomás a szívócsonkban; 1. dugattyú; 2. jelző ablak; 3. papírszűrő

Szűrőcserejelző pO – külső nyomás; pS – nyomás a portérben; pA – nyomás a szívócsonkban; 1. dugattyú; 2. jelző ablak; 3. papírszűrő


A nyomáskülönbség nagysága (po–ps és pA–pS) a légutak ellenállásától, mindenekelőtt a szűrőtől és az általa felfogott szennyeződésektől függ. A szűrőcsere-jelzők ezért elsősorban ellenállásmérők. Amennyiben egyedül a szűrőellenállásból és a szennyeződésekből nem kapható megbízható telítettségérték, akkor a szűrőcserejelző csak feltételesen használható telítettségmérőként. A nagyrészt finomporral, hamuval stb. megtöltődő szűrő telítettség jelzője jelez az ellenállás hatására, annak ellenére, hogy a portér, illetve a porzsák még üres lehet, mivel a szűrő nyílásához tapadó nagyon kis mennyiségű finompor is jelentősen megnöveli a rendszer ellenállását.

Egy szűrőtelítettség-jelző akkor mondható jól használhatónak, ha megbízható és független a szennyeződések tulajdonságától. Amikor szűrőt cserélni kell, a szűrő kisebb légáteresztő képességű, és ezzel összefüggésben erősen lecsökken a porfelszívó képesség. A szűrőcserejelző alkalmazása igen hasznos hiszen a szűrőképesség a szűrő elszennyeződésekor csak kis mértékben romlik, amit nehéz észrevenni.

6.1.2. Kézi porszívók

A kézi porszívókat nyéllel vagy kézi eszközként használják. A nyeles kombináció elsősorban padló tisztítására alkalmas. A kézi kombináció esetében a szerkezet súlypontja a kéz közelében van, emiatt a könnyebbé váló szívófejet egyszerűbb irányítani. Ez esetben kényelmesebben tisztíthatók a bútorok közötti részek, a függönyök, valamint a falak.

A kézi porszívók előnyei közé tartozik a gyorsabb üzemképesség, a könnyebb szállíthatóság, a kisebb helyigény és az alacsonyabb beszerzési költség. Ajánlható kisebb lakásokba és gyakran töltheti be a második porszívó szerepét egy háztartásban. Szívóteljesítménye gyakran nagyobb, mint amennyi a teljesítmény alapján elvárható lenne, és nem szorul háttérbe a padlóporszívókkal szemben. Sok kézi porszívónak hátránya azonban a relatíve nagy erőszükséglet az irányításhoz és a teljesítményhez képest kis méretű porzsák.

A 6.10. ábra bemutatja egy kézi porszívó példáján, hogy milyen erők hatnak a szívófejnél és a markolatnál, miközben egy textilburkolaton mozgatjuk a berendezést. A berendezés mozgatásához szükséges kézi erőt (H) GH a tartóerő (amely a markolat súlyához kell) és az S nyélerő (amely a nyél mozgatásához) adja. Az egyszerűbb ábrázolás érdekében a szívófej alatt kialakult vákuum okozta szorítóerőt elhanyagolhatónak tekinthetjük.

6.10. ábra - Erőhatások egy kézi porszívónál munka közben G – készülék súlya; GD – a szívófejen fellépő súlyerő; GH – a fogantyún fellépő súlyerő = tartóerő; H – eredő erő a fogantyún = kézi erő; Hh – a fogantyún fellépő vízszintes erő = tolóerő; HV – a kézi erő függőleges komponense; S – a nyélen fellépő erő; SV – a nyélerő függőleges komponense; W – mozgási ellenállás a szívófejen = tolóerő; D – a szívófejre ható erők eredője

Erőhatások egy kézi porszívónál munka közben G – készülék súlya; GD – a szívófejen fellépő súlyerő; GH – a fogantyún fellépő súlyerő = tartóerő; H – eredő erő a fogantyún = kézi erő; Hh – a fogantyún fellépő vízszintes erő = tolóerő; HV – a kézi erő függőleges komponense; S – a nyélen fellépő erő; SV – a nyélerő függőleges komponense; W – mozgási ellenállás a szívófejen = tolóerő; D – a szívófejre ható erők eredője


A tolóerő a markolatnál levő erő vízszintes összetevője (Hh), a szívófejnél lévő mozgási ellenállásból származó erő (W) egyenlő. A mozgási ellenállás annál nagyobb, minél nagyobb a szívófej súlyirányú komponense (GD). A szőnyegkialakítás, a szívófej nagysága és konstrukciója, valamint a szívóél kiképzése, de a berendezés nagy súlya is befolyásolja az ellenállást. Kedvezőtlen hatású, hogy a berendezés nehéz, hogy súlypontja és a szívófej között kicsi a távolság, valamint hogy a szívófej (-talp) alatt vákuum van.

Az ábrából kitűnik, hogy a H (kézi erő) nemcsak nagyságában, hanem irányában is különbözik a GH-tól. A markolatnak, különösen a nyeles változat esetén, az előrehaladás során nem szabad felemelkednie, inkább lefelé nyomva kell lennie. Rossz és félrevezető lehet a fizikai terhelést (munkaterhelést) csak a GH adatai alapján jellemezni.

A padlóporszívó esetében a szívófejre ható függőleges erő a szívótalp alatt kialakult vákuum, valamint a szívófej szívó talpfelületének nagyságától függ. Különösen a kétcsatornás szívófejjel és magas teljesítménnyel rendelkező gépek esetében nő meg a tolóerő, amit pl. görgőkkel próbálnak lecsökkenteni. A vákuumzóna behatárolásával (közvetlenül a szívónyílás terjedelme), ahogy ez az egy szívócsatornával rendelkező szívófejek esetében lehetséges, valamint egy nagyobb vákuummentes csúszófelület alkalmazásával még kerekek nélkül is jelentősen csökkenthető a tolóerő.

A tólóerő, illetve a mozgási ellenállás a DIN 44956 alapján mérhető, mégpedig úgy, hogy egy bekapcsolt berendezés szívófejét egy próbaszőnyegen vezetik keresztül, amit rugalmasan rögzítenek egy lemezhez. Az elmozdulás nagysága alapján számítják ki a mozgási ellenállás tényezőjét. A gyapjúvelúr esetében ezek az átlagos értékek: kézi porszívó (nyeles változat) 40 N, padlóporszívó 30 N, kefés porszívó 25 N. A lazább szerkezetű anyagok esetén azonban a tolóerő rendszerint csekélyebb, tömörebb és sűrűbb anyagok esetében a tolóerő értéke akár meg is duplázódhat.

Speciális kézi porszívó az autóporszívó, melyet a gépkocsi akkumulátorához lehet csatlakoztatni. Teljesítményét az akkumulátorkapacitás korlátozza, és szívási teljesítménye is gyenge.

6.1.3. Padlóporszívók

A porszívógép a padlón fekve vagy álló helyzetben mozog, és a szívófej egy rugalmas csövön keresztül kapcsolódik a szerkezet testéhez. A kézi porszívókkal szemben a padlóporszívók kisebb erőszükséglettel működtethetők. Nagyobb szívónyílásuk miatt a munkaidő ezekkel a gépekkel lecsökkenhet. Ezért a padlóporszívó elsősorban nagyobb lakásokba ajánlott, ahol nagyobb a teljesítmény- vagy a komfortigény. Ezekkel a porszívókkal könnyebb a bútorokat, a függönyöket, a falakat, valamint a nehezen megközelíthető helyeket megtisztítani. A nagyobb szűrőkapacitás lehetővé teszi, hogy ritkábban kelljen szűrőt üríteni. A szőnyeg (padló) igénybevétele a szívófej kisebb terhelőnyomása miatt általában csekélyebb. A hátránya a nehezebb mozdíthatóság, a nagyobb helyigény, valamint a magasabb beszerzési ár.

A padlóporszívók egy másik csoportja a vízzel tisztító gépek (takarítógépek), melyek méretesebbek és víz is van bennük. Ezek a szerkezetek ideálisak pl. a garázs, a pince vagy a kert stb. tisztítására. A ventilátorok szívóteljesítménye általában nem magasabb, mint a többi padlóporszívóé.

6.1.4. Kefés porszívók

A kefés porszívó szívófejébe egy elektromotor által hajtott kefés henger van beépítve, mely járulékos hatásként a szennyeződést elválasztja a felülettől. A porszívófej kettő vagy három görgő segítségével mozog és egy csuklós nyélben végződik. A porzsák a nyélre van erősítve; ez lehet szabadon mozgó porzsák vagy egy láda formájú szűrődoboz. A kefés hengert gyakran egy járulékos porolóhenger is kiegészíti.

A kefés porszívók elsősorban nagyobb lakások tisztítására ajánlottak, ahol nagy kiterjedésű padlószőnyeg található, illetve erősen használt és elpiszkolódott a szőnyegpadló. A kefés porszívó csupán a különböző hosszabb szálú szőnyegek tisztítására nem alkalmas.

A kefés porszívók szívóteljesítménye nem nagyobb, mint a padlóporszívóké, de a forgó kefék hatására jobb a tisztítás eredménye. Porfelszívó képessége nem nagyobb, mint a padlóporszívóké, azonban mélyebbről képes kiszívni a port. Külön előnye ennek a szerkezetnek, hogy a szívóhatás a szívófej teljes szélességére kiterjed.

A kefe és a levegőszívás egyidejű használatával a szőnyegek (selyem, bársony) könnyebben megtisztíthatók a megtapadó szennyeződésektől. A legtöbb esetben a kefés porszívó mozgatása kisebb erőkifejtést igényel, mint a padlóporszívóé. A kefés porszívók lényegesen nagyobb zajkibocsátásúak, mint a sima porszívók. A kefélő hatás során elkerülhetetlen a nagyobb hangkibocsátás. A keményebb felületek vagy a bútorok alatti részek tisztításánál a szívófejet tömlővel kapcsolják a készülékhez.