Radialgebläse und mit einem Radialgebläse versehenes Hochdruck-Reinigungsgerät

Die Erfindung betrifft ein Radialgebläse, das als sogenanntes HG-Gebläse ausgebildet ist, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Ein derartiges, beispielsweise aus der EP 1022469 Bl bekann- tes Radialgebläse kann zwar relativ hohe statische Drücke erzeugen und besitzt eine gute P/V-Charakteristik, jedoch ist es aus Kosten- und Platzgründen immer wünschenswert, die Baugröße zu verkleinern und den erzeugten Druck und Volumenstrom zu vergrößern. Dabei ist es bei verschiedenen Anwendungen nicht möglich, die Drehzahl zu erhöhen, um diese Verbesserungen zu erreichen, beispielsweise bei Hochdruck-Reinigungs- geräten, bei denen ein Antriebsmotor sowohl ein Radialgebläse als auch eine Hochdruckpumpe antreibt . Hochdruckpumpen werden gewöhnlich bei Drehzahlen unter 1.500 U/min betrieben, sodass das Radialgebläse ebenfalls mit dieser Drehzahl arbeiten muss, will man nicht ein teures und aufwendiges Getriebe vorsehen.

Ein aus der EP 0248282 Bl bekanntes Hochdruck-Reinigungsgerät weist eine solche Pumpen-Gebläse-Einheit mit einer Antriebs- welle auf. Bei einem solchen Gerät muss zur Erzeugung der er-

forderlichen Verbrennungsluft entweder ein sehr großvolumiges Radialgebläse eingesetzt werden oder die Drehzahl muss deutlich erhöht werden oder man muss einen entsprechend kleineren Brenner verwenden, der weniger Verbrennungsluft benötigt.

Pumpen-Gebläse-Einheiten mit einer Antriebswelle sind auch aus der DE 3001571 Al und der DE 3115698 Cl bekannt.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Radialgebläse in HG-Technik hinsichtlich des erzeugten Volumenstroms und Drucks, insbesondere zur Verwendung bei einem Hochdruck- Reinigungsgerät, so zu verbessern, dass eine kleinvolumigere Bauweise erreicht wird und/oder ein Betrieb bei niedrigerer Drehzahl ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Radialgebläse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst .

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Radialgebläses besteht insbesondere darin, dass durch den S-förmigen Umfangswandbereich die Rückströmung zum zweiten Saugraum nach Art eines Strö- mungsleitelements geführt und verbessert wird, was insgesamt zu einer Leistungserhöhung des Gebläses führt . Hinzu kommt der sich nach Art eines Diffusors im Querschnitt erweiternde Auslassbereich, der ebenfalls zur Erhöhung der Gebläseleistung beiträgt . Dabei ist dieser Auslassbereich im oder am Radialgebläse integriert. Die verbesserten erreichten Leistungsdaten machen das Radialgebläse insbesondere für Hoch- druck-Reinigungsgeräte geeignet, wo es auf kleinvolumige Bauweise bei relativ geringer Drehzahl ankommt. Die geringe Drehzahl ist nicht nur durch den gemeinsamen Betrieb mit einer Hochdruckpumpe erforderlich, sondern sie trägt auch zu einer Verringerung der Geräuschemission bei. Gleichzeitig er- höht sich die Lebensdauer des Radialgebläses und einer even-

tuell auf einer gleichen Antriebswelle angeordneten Hoch- druckpumpe .

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im An- spruch 1 angegebenen Radialgebläses möglich.

In vorteilhafter Weise bilden die vom Laufrad entfernten Endbereiche des zweiten und des dritten Umfangswandbereichs gegenüberliegende Wandbereiche des Auslassbereichs, sodass dieser vollständig integriert und übergangslos angeformt ist. Dies führt ebenfalls zu einer Verbesserung der Strömungsverhältnisse .

Der Auslassbereich besitzt an seinem gehäuseseitigen Anfang seine geringste Breite, die vorzugsweise geringer als der halbe Durchmesser des Laufrads ist. Diese Dimensionierung hat sich als besonders geeignet zur Erzielung eines hohen Drucks und eines hohen Volumenstroms erwiesen. Dies wird zweckmäßigerweise dadurch erreicht, dass der dritte Umfangswandbereich am gehäuseseitigen Anfang des Auslassbereichs eine zungenartig ins Gehäuseinnere gerichtete Gestalt besitzt, sodass die- se Verengung am Beginn des Auslassbereichs durch die Umfangs- wandbereiche erzielt wird und keine zusätzlichen Elemente erforderlich sind.

Das Gehäuse besteht vorzugsweise aus Kunststoff zur Erzielung einer einfachen und kostengünstigen Fertigung, wobei prinzi- piell auch eine Ausführung aus Metall möglich ist.

Der zweite Umfangswandbereich besitzt in einer bevorzugten Ausführung eine logarithmische Spiralform, die sich hinsichtlich der angestrebten Ziele als besonders vorteilhaft erwiesen hat .

Zur Verbesserung der angestrebten Eigenschaften trägt auch ein zwischen dem Laufrad oder dessen Schaufelkranz und den beiden Seitenwandungen gebildetes Labyrinth-Dichtsystem bei.

Das erfindungsgemäße Radialgebläse eignet sich im Hinblick auf die beschriebenen Eigenschaften und Vorteile ganz besonders für den Einsatz in einem Hochdruck-Reinigungsgerät, bei dem das Laufrad des Radialgebläses und eine Hochdruckpumpe an derselben Antriebswelle eines Antriebsmotors fixiert sind und eine Pumpen-Gebläse-Einheit bilden. Bevorzugt ist dabei die Anordnung des Radialgebläses auf der einen und die der Hochdruckpumpe an der anderen Seite des Antriebsmotors.

In einer vorteilhaften konstruktiven Ausgestaltung ist die Pumpen-Gebläse-Einheit auf einem insbesondere fahrbaren Chassis zusammen mit einem Heizkessel angeordnet, wobei das Ra- dialgebläse zur Zuführung der Verbrennungsluft für einen Brenner mit dem Heizkessel verbunden ist und eine Flüssigkeitsleitung von der Hochdruckpumpe aus zur Aufheizung der Flüssigkeit im Heizkessel verläuft.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht des Radialgebläses als Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die mit der Trennwand versehene Seitenwandung abgenommen, je- doch die Trennwand dargestellt ist,

Figur 2 eine zum Teil im Schnitt dargestellte Seitenansicht eines Hochdruck-Reinigungsgeräts, bei dem ein Heizkessel im Schnitt und das mit dem Heizkessel ver-

bundene Radialgebläse entsprechend Figur 1 dargestellt ist, und

Figur 3 eine Draufsicht auf das Hochdruck-Reinigungsgerät mit schematisch dargestelltem Antriebsmotor und schematisch dargestellter Hochdruckpumpe.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Radialgebläses 9 ist ein topfartiges Laufrad 10 drehbar in einem schneckenartigen Gehäuse 11 gelagert. Das Laufrad 10 besteht aus einem kreisscheibenartigen Boden 12, der mittig eine Nabe 13 zur Verbindung mit der Antriebswelle 16 eines nur in Figur 3 dargestellten Antriebsmotors 17 besitzt. Am radial äußeren Umfangsbereich des Bodens 12 erhebt sich senkrecht zu seiner Ebene eine Vielzahl von Schaufeln 14, die einen Schaufelkranz 15 bilden.

Das Gehäuse 11 besteht aus einer schneckenartig geformten Um- fangswandung 18, wobei sich ein teilkreisartig gekrümmter erster Umfangswandbereich 19 direkt mit einem sehr kleinen Spalt entlang des Schaufelkranzes 15 erstreckt, im Ausführungsbeispiel über einen Winkel von ca. 120°. Dieser Winkel kann jedoch variieren, wobei zwischen dem Schaufelkranz 15 und dem ersten Umfangswandbereich 19 eine Abdichtung nach Art einer Labyrinthdichtung vorgesehen sein kann.

Ab dem bezüglich der Drehrichtung A des Laufrads 10 hinteren Ende des ersten Umfangswandbereichs 19 schließt sich ein zweiter Umfangswandbereich 20 an, der sich spiralartig mit immer größer werdendem radialen Abstand zum Laufrad 10 bis zu einem Auslassbereich 21 erstreckt, der den Gebläseauslass bildet. Der zweite Umfangswandbereich 20 besitzt eine logarithmische Spiralform.

In der Gegenrichtung schließt sich an den ersten Umfangswand- bereich 19 ein dritter Umfangswandbereich 22 an, der sich ebenfalls bis zum Auslassbereich 21 hin erstreckt. Dieser dritte Umfangswandbereich 22 ist S-förmig bis zu einer zun- 5 genartigen Einbuchtung 23 gekrümmt, wobei diese Einbuchtung 23 den Anfang des Auslassbereichs 21 bildet, der an diesem Anfang bezüglich der Auslassströmungsrichtung seine geringste Breite besitzt und sich dann in Auslassströmungsrichtung nach Art eines Diffusors in seiner Breite beziehungsweise seinem lo Querschnitt erweitert. Die beiden vom ersten Umfangswandbereich 19 entfernten Endbereiche des zweiten Umfangswandbe- reichs 20 und des dritten Umfangswandbereichs 22 bilden dabei gegenüberliegende Wandungen des Auslassbereichs 21, sodass dieser bezüglich der Umfangswandung 18 einstückig angeformt i5 ist. Er kann in einer alternativen Ausführung auch angesetzt sein.

Die S-förmige Krümmung des dritten Auslasswandbereichs 22 besitzt ausgehend vom ersten Umfangswandbereich 19 zuerst eine gegensinnige und dann wieder eine gleichsinnige Krümmung. Der

20 gleichsinnige Krümmungsbereich 24 (bezüglich des ersten Umfangswandbereichs 19) bildet ein Strömungsleitelement für den zum Laufrad 10 rückgeführten Teilstrom. Die Einbuchtung 23 fördert die Teilung der Strömung in diesen rückgeführten Teilstrom und den zum Auslassbereich 21 hin gelangenden Teil-

25 ström.

Die Umfangswandung 18 bildet zusammen mit zwei die offenen Seiten der Umfangswandung 18 abdeckenden Seitenwandungen 25, 26 das Gehäuse 11. Gemäß Figur 3 sind diese Seitenwandungen 25, 26 jeweils einstückig mit einem axialen Teilbereich der 3o Umfangswandung 18 verbunden, sodass ein zweiteiliges Gehäuse 11 gebildet wird. Die beiden Teile sind an einer Verbindungs-

linie 27 miteinander verschraubt oder auf eine andere Weise miteinander fixiert.

Alternativ hierzu kann selbstverständlich die Umfangswandung 18 auch vollständig an einer der beiden Seitenwandungen 25, 26 einstückig angeformt werden, oder es liegt ein dreistückiges Gehäuse vor, bestehend aus Umfangswandung 18 und den beiden Seitenwandungen 25, 26.

Das Laufrad 10 ist zu den beiden Seitenwandungen 25, 26 hin labyrinthdichtungsartig abgedichtet, wie dies in der EP 1022469 Bl oder in der EP 1022470 Bl näher beschrieben ist.

Von der Seitenwandung 26 aus (in Figur 1 nicht dargestellt) erstreckt sich eine Trennwand 28 ins Innere des topfartigen Laufrads 10 und unterteilt dessen Innenraum in einen ersten Saugraum Vl und einen zweiten Saugraum V2 , der dem Umfangs- wandbereich 19 zugewandt ist. Diese Trennwand 28 erstreckt sich von der Seitenwandung 26 aus schräg bis zum Boden 12 des Laufrads 10 hin, wobei prinzipiell auch ein paralleler Verlauf zur Drehachse des Laufrads 10 möglich ist. Zur Abdichtung des Spalts zwischen dem Boden 12 des Laufrads 10 und dem diesem Boden 12 zugewandten Rand der Trennwand 28 kann dieser Rand mit Dichtelementen versehen sein, wie dies im angegebenen Stand der Technik näher beschrieben ist . Die Seitenwandung 26 ist mit einer Luftansaugöffnung 29 versehen, die im ersten Saugraum Vl mündet .

Die Luftansaugöffnung 29 kann in verschiedener Gestalt und Ausgestaltung vorliegen. Verschiedene Varianten und Ausgestaltungen sind im eingangs angegebenen Stand der Technik näher beschrieben und können bei der vorliegenden Erfindung entsprechend eingesetzt werden.

Die prinzipielle Wirkungsweise ist im angegebenen Stand der Technik gemäß der EP 1022469 Bl oder der EP 1022470 Bl ausführlich beschrieben, sodass sie im Folgenden vereinfacht und verkürzt dargestellt wird. Es handelt sich dabei um gezielt vereinigte Funktionen der Radial- und Querstromgebläsetechnik sowie der Seitenkanal-Verdichtertechnik, wobei diese Gebläsetechnik als HG-Technik bezeichnet wird. Je nach Auslegung und Ausführung dominiert die eine oder andere Technik.

Bei rotierendem Laufrad 10 in der Drehrichtung A wirkt das Laufrad 10 im Bereich des ersten Saugraums Vl als Radialgebläse. Außenluft wird durch die Luftansaugöffnung 28 in den ersten Saugraum Vl gesaugt und über den Umfangsbereich des ersten Saugraums Vl durch den Schaufelkranz 15 radial nach außen beschleunigt. Dieser beschleunigte Luftstrom teilt sich außen in einen Arbeitsstrom Al und einen Arbeitsstrom A2 auf. Der Arbeitsstrom Al gelangt wieder in den ersten Saugraum Vl zurück und wird durch die Radialgebläsewirkung erneut nach außen hin beschleunigt, wobei ein wesentlicher Teil dieses Arbeitsstroms am entgegengesetzten Ende des ersten Saugraums Vl in den Spiralerweiterungsbereich gelangt .

Im Bereich des zweiten Saugraums V2 ist das Laufrad an seinen beiden axialen Stirnseiten durch die Seitenwandungen 25, 26 nicht abgeschlossen. Zum Innenraum hin bildet die Trennwand 28 einen dichten Abschluss, und an dem der Trennwand gegen- überliegenden ersten Umfangswandbereich 19 bildet diese die Abdichtung. Das Laufrad 10 arbeitet daher im Bereich des zweiten Saugraums V2 ausschließlich als Querstromgebläse, welches den Arbeitsstrom A2 ansaugt und dabei durch die S- förmige Krümmung des dritten Umfangswandbereichs 22 und durch die Einbuchtung 23 unterstützt wird. Dieser Arbeitsstrom A2 wird dann verdichtet und an der gegenüberliegenden Seite des Laufrads 10 wieder ausgeblasen. Das Gebläse arbeitet somit

zum Teil als zweistufiges Gebläse mit einer durch den ersten Saugraum Vl gebildeten, als Radialgebläse arbeitenden ersten Stufe und einer durch den zweiten Saugraum V2 gebildeten, als Querstromgebläse arbeitenden zweiten Stufe.

5 Der aus der zweiten Stufe, also aus dem Saugraum V2 austretende Arbeitsstrom A3 gelangt dann entlang des spiralförmig gekrümmten zweiten Umfangswandbereichs 20 zum Auslassbereich 21.

Die Ausbildung des Auslassbereichs 21 als Ausblasdiffusor in- lo folge der beschriebenen Erweiterung in der Breite oder im Querschnitt bewirkt eine Erhöhung des statischen Gebläsedrucks .

Das in den Figuren 2 und 3 dargestellte Hochdruck-Reinigungs- gerät weist einen ähnlichen Aufbau wie das aus der EP 0248282 i5 Bl bekannte Hochdruck-Reinigungsgerät. Beim bekannten Gerät besitzt der Antriebsmotor eine vertikale Antriebswelle, während die Antriebswelle 16 des Antriebsmotors 17 gemäß den Figuren 2 und 3 horizontal angeordnet ist. Es ist selbstverständlich möglich, auch das im Zusammenhang mit der Erfindung

20 beschriebene Hochdruck-Reinigungsgerät mit einer vertikalen Antriebswelle 16 auszubilden.

Auf einem Chassis 40, das als mit Rädern versehenes fahrbares Chassis ausgebildet sein kann, ist eine Pumpen-Gebläse- Einheit 30 montiert, die aus dem Antriebsmotor 17 besteht,

25 dessen Antriebswelle 16 auf der einen Seite das Laufrad 10 des Radialgebläses 9 und auf der gegenüberliegenden Seite eine Hochdruckpumpe 31 antreibt. Das Radialgebläse 9 beziehungsweise dessen Auslassbereich 21 ist an einen zylindrischen Heizkessel 32 angeschlossen, dessen Deckel 33 einen Ge-

30 bläsebrenner 34 trägt, der mit Gas oder flüssigem Brennstoff

betrieben wird. Die Hochdruckpumpe 31 ist über eine Verbindungsleitung 35 mit einem Rohrsystem 36 im Innern des Heizkessels 32 verbunden, wobei sich das Rohrsystem 36 in einer Vielzahl von Windungen entlang der zylindrischen Außenwand 37 des Heizkessels 32 erstreckt. Diese Windungen sind im dargestellten Ausführungsbeispiel zweilagig ausgebildet, wobei selbstverständlich auch eine andere Anzahl von Lagen möglich ist.

Die vom Radialgebläse 9 erzeugte Luftströmung strömt im Heiz- kessel 32 entlang der Außenwand 37 nach oben und führt dem Gebläsebrenner 34 die erforderliche Verbrennungsluft zu. Die Brennerflamme erstreckt sich vom Gebläsebrenner 34 aus vertikal nach unten und heizt das Rohrsystem 36 beziehungsweise die sich darin befindliche Flüssigkeit auf. Die aufgeheizte Flüssigkeit wird dann im Durchlaufverfahren durch die Hochdruckpumpe 31 zu einer nicht dargestellten Auslass-Pumpendüse geleitet, die üblicherweise an einem Hochdruckschlauch angebracht ist.

Seitlich am Radialgebläse 9 ist noch eine Kraftstoffpumpe 38 zur KraftstoffZuführung zum Gebläsebrenner 34 an der Antriebswelle 16 beziehungsweise an der Nabe 13 des Laufrads 10 angeschlossen und wird simultan angetrieben.

Am Ausgang des Radialgebläses 9 beziehungsweise am Ausgang des Auslassbereichs 21 ist ein Regulierelement 39 angeordnet, durch das der erzeugte Luftstrom je nach Erfordernis reguliert werden kann.

Als Antriebsmotor 17 wird üblicherweise ein 4 -poliger Asynchronmotor eingesetzt, der bei einem 50 Hz-Wechselstrom eine Drehzahl von weniger als 1.500 U/min bewirkt. Prinzipiell

können auch elektronisch gesteuerte Motoren eingesetzt werden, die eine größere Variabilität der Drehzahl ermöglichen.

Das Gehäuse 11 des Radialgebläses 9 besteht zweckmäßigerweise aus Kunststoff, um einerseits eine kostengünstige Herstellung und andererseits ein geringes Gewicht zu erreichen. Prinzipiell ist jedoch auch eine Metallausführung möglich.