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Die
Erfindung betrifft einen beheizten Hochdruckreiniger, der mit einem
flüssigen
oder gasförmigen Brennstoff,
insbesondere Öl-
oder Gas, beheizten Brenner arbeitet. Bei derartigen beheizten Hochdruckreinigern
ist im Innenraum des Gehäuses
ein Wärmetauscher
vorhanden, der in der Regel als mehrfach gewundene Rohrschlange
ausgebildet ist, die von dem unter Hochdruck befindlichen Wasser
durchsetzt ist.
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Der
Wärmetauscher
wird von einer Brennerflamme durchsetzt, und die Brennerflamme arbeitet
in einen Abgaskamin, wo das Brenngas aus dem Gehäuse abgeführt wird.
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Es
ist bekannt, eine Gebläseeinheit
für eine
Hochdruckpumpe im Gehäuse
des Hochdruckreinigers anzuordnen, ebenso wie eine Gebläseeinheit
für den
Betrieb des Brenners.
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Die
beiden Gebläseeinheiten
sind jedoch nicht luftschlüssig
miteinander verbunden, und man hat bisher den Luftstrom, den das
Gebläse
für die
Hochdruckeinheit erzeugte, einfach aus dem Gehäuse ohne weitere Verwendung
ausgelassen. Es wurde sogar in manchen bekannten Anwendungsfällen in
Kauf genommen, dass das Gebläse
für die
Versorgung des Brenners Unterdruck im Gehäuse vorfindet und daher mit
schlechtem Wirkungsgrad arbeitet, weil eine entsprechende Luftmenge
zum Ansaugen nicht zur Verfügung
stand.
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Deshalb
bestand der Nachteil, dass ein solcher bekannter beheizter Hochdruckreiniger
nicht in großen Höhen einsetzbar
war, denn wegen des verminderten Luftdrucks war nur eine wesentlich
geringere Luftmenge vorhanden, die zu Störungen in der Brennerflamme
führten.
Das Brennergebläse
konnte nicht genügend
Sauerstoff der Brennerflamme zuführen.
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Damit
bestand das Problem des geringen Wirkungsgrades, und es wurden in
unerwünschter
Weise hohe CO-Werte und hohe NOx-Werte erzeugt.
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Bedingt
durch die Tatsache, dass die beiden Gebläseeinheiten von der Hochdruckeinheit
und der Brennereinheit vollkommen unabhängig voneinander arbeiteten,
musste auch die Gebläseeinheit
für die
Brennereinheit sehr groß dimensioniert
werden, um auch die entsprechende Luftmenge für den Betrieb des Hochdruckreinigers
in großen
Höhen zur
Verfügung
zu stellen.
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Damit
bestand der Nachteil einer relativ großen Baugröße des Gebläsemotors und insgesamt des
Gebläses
für die
Brennereinheit und ferner ein großes Raumvolumen für das Gehäuse des
Hochdruckreinigers.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen beheizten Hochdruckreiniger
der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass auch ein Betrieb
in größeren Höhen (oberhalb
des Meeresspiegels) möglich ist,
ohne dass Mangelversorgung der Brennerflamme durch eine ungenügende Gebläseleistung
des Brennergebläses
zu befürchten
ist, dass das Gehäuse
kleiner gebaut werden kann, mit höherer Effizienz arbeitet und insbesondere
auch weniger CO und NOx abgibt.
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Zur
Lösung
der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet,
dass die Hochdruckeinheit mit dem darin angeordneten Gebläse in einer
ersten Gehäusekammer
angeordnet ist und dass diese erste Gehäusekammer luftschlüssig mit
der zweiten Gehäusekammer
verbunden ist, in welcher der Brenner mit dem dazugehörenden Brennergebläse angeordnet
ist.
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Erfindungsgemäß wird demzufolge
eine Serienschaltung zwischen dem Gebläse der Hochdruckeinheit und
dem Gebläse
des Brenners vorgenommen, so dass das Gebläse der Hochdruckeinheit zusätzlich den Einlassdruck
oder Ansaugdruck am Gebläse
des Brenners erhöht,
so dass dieses Gebläse
sozusagen durch das Gebläse
der Hochdruckeinheit aufgeladen und einen wesentlich stärkeren Luftstrom
mit höherem
Druck gegen die Brennerflamme richtet.
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Es
handelt sich also sozusagen um eine Brennerluft-Aufladung, die erfindungsgemäß durch
das Gebläse
der Hochdruckeinheit erfolgt.
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Unter
dem Begriff „luftschlüssige Verbindung” der beiden
Gehäusekammern
zwischen der Gehäusekammer
der Hochdruckeinheit und der Gehäusekammer
für den
Brenner und den Wärmetauscher
gibt es verschiedene Möglichkeiten,
die aller von der vorliegenden Erfindung umfasst sein sollen.
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Es
ist hierbei nicht lösungsnotwendig,
dass die beiden Gehäusekammern
durch Rohre oder durch andere luftführende Elemente luftschlüssig miteinander
verbunden sind.
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Es
reicht durchaus aus, die beiden Gehäusekammern luftschlüssig frei
im Innenraum eines gemeinsamen Gehäuses anzuordnen und in der
Gehäusekammer
der Hochdruckeinheit ein derartig starkes Gebläse anzuordnen, dass dieses
Gebläse
einen wesentlichen Überdruck
im gesamten Gehäuse
des Hochdruckreinigers erzeugt. Dieser Überdruck ist beispielsweise
50 bis 200 mbar über
dem atmosphärischen
Druck, und hieraus ergibt sich, dass erfindungsgemäß im Wesentlichen
der gesamte Innenraum des Gehäuses
des Hochdruckreinigers durch das Gebläse der Hochdruckeinheit unter
einen Überdruck
gesetzt wird, und dieser Überdruck
wird an der Ansaugseite des Brennergebläses bereits schon aufgenommen,
von dem Brennergebläse verdichtet
und gegen die Brennerflamme geführt.
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Durch
den Betrieb des Gehäuses
unter Überdruck
ist es deshalb erstmals möglich,
das Gerät
in hohen Höhen
zu betreiben, weil auch in großen
Höhen eine
genügende
Menge von Ansaugluft von der Hochdruckeinheit in den Innenraum des
Gehäuses
angesaugt wird, selbst wenn das Gerät in hohen Höhen betrieben wird.
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Durch
diese technische Lehre ergibt sich der wesentliche Vorteil, dass
nun durch die Aufladung des Brennergebläses aufgrund eines Überdrucks
im Innenraum des Gehäuses
das Brennergebläse
selbst kleiner dimensioniert werden kann und insbesondere auch der
Antriebsmotor kleiner und leichter ausgebildet sein kann.
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Weiterer
Vorteil ist – bedingt
durch die erfindungsgemäße Brenneraufladung –, dass
weniger CO-Schadstoffe und weniger NOx-Schadstoffe erzeugt werden.
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Darüber hinaus
ist auch ein sicheres Starten des Brenners auch bei niedrigeren
Temperaturen gewährleistet,
weil bei niedrigeren Temperaturen das verbrannte Öl schwerflüssiger wird
und hierdurch nur noch eine ungenügende Zerstäubung an der Brennerdüse stattfindet.
Selbst bei einer ungenügenden
Zerstäubung, die
bei niedrigeren Temperaturen stattfindet, wird dennoch ein zündfähiges Gemisch
erzeugt, denn aufgrund der erfindungsgemäßen Aufladung des Brennergebläses wird
eine große
Menge von Brennerluft dem schlecht zerstäubten Ölnebel zugeführt, der
dennoch deshalb gut durchzündet
und eine stabile Brennerflamme bildet.
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Dies
gilt im Übrigen
auch bei Normaltemperaturen, wenn sich beispielsweise die Viskosität des verbrannten Öls ändert, weil
auch bei nur ungenügend
zerstäubtem Ölnebel eine
sichere Durchzündung
der Brennerflamme gewährleistet
wird, weil die Brennerluft in großem Überschuss und mit Überdruck
zugeführt
wird.
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Es
wird auch ein besserer Wärmeübertragungswirkungsgrad
an dem Wärmetauscher
erzielt, weil der von der Brennerflamme durchsetzte Wärmetauscher
nun erfindungsgemäß enger
gewickelt werden kann, weil der Luftdurchgang durch den Wärmetauscher – der gewöhnlich als
gewickelte Wärmetauscherschlange
ausgebildet ist – verstärkt ist,
weil der Auftreffdruck (p4) auf die Oberfläche des Wärmetauschers erfindungsgemäß stark
erhöht
ist, weil dieser Druck p4 aus der Serienschaltung der beiden Gebläsedrücke der
Gebläse
des Hochdruckreinigers und des Brennergebläses erzeugt ist.
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Es
kann deshalb ein Wärmetauscher
mit sehr engen Wicklungen und hohem Luftwiderstand gewickelt werden,
der einen ausgezeichneten Wärmeübertragungsgrad
aufweist, weil eine größere Luftmenge
unter größerem Druck
(p4) auf die Oberfläche
des Wärmetauschers
auftrifft und diesen durchsetzt.
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Der
Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht
nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination
der einzelnen Patentansprüche
untereinander.
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Alle
in den Unterlagen, einschließlich
der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere
die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden
als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in
Kombination gegenüber
dem Stand der Technik neu sind.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg
darstellenden Zeichnungen näher
erläutert.
Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere
erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
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Es
zeigen:
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1:
schematisiert einen Querschnitt durch einen beheizten Hochdruckreiniger
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2:
das Druckdiagramm im Innenraum des Hochdruckreinigers
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In
der beigefügten
1 sind
die Druckverhältnisse
und die Luftmengen wie folgt dargestellt:
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Die
oben genannten Verhältnisse
werden nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.
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Das
Gehäuse 1 des
Hochdruckreinigers ist ein in sich geschlossener Gehäusekasten,
der mehrere Luftein- und -auslässe
aufweist. So ist z. B. an einer Seite ein Lufteinlass 2 vorgesehen,
der durch ein Gitter abgeschlossen ist, über den der Luftstrom 14 Q1 in Pfeilrichtung 15 von einer
Hochdruck-Einheit angesaugt wird.
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Die
Hochdruckeinheit ist hierbei in einer separaten Gehäusekammer 8 im
Gehäuse 1 angeordnet,
die vorderseitig und rückseitig
offen ist, und ist gebildet aus einem Kühlluftgebläse 13, welches von
einem Motor 12 angetrieben wird, der eine Hochdruckpumpe 11 antreibt.
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Die
Hochdruckpumpe 11 hat einen Wasseranschluss 32,
bei dem der linke Pfeil den Eintritt des Kaltwassers auf der Niedrigdruckseite
und der rechte Pfeil den Austritt des Hochdruckkaltwassers zeigt.
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Dieses
Hochdruckkaltwasser der Hochdruckpumpe 11 wird an den Wasseranschluss 33 des
Wärmetauschers 27 zugeführt.
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Am
anderen Wasseranschluss 33 verlässt das aufgeheizte und unter
Hochdruck stehende Heißwasser
den Wärmetauscher 27.
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Räumlich getrennt
von der ersten Gehäusekammer 8,
welche die Hochdruckeinheit, bestehend aus den Teilen 11, 12, 13 aufnimmt,
ist eine zweite Gehäusekammer 9 vorgesehen,
die der Beheizung des Kaltwassers dient.
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In
dieser Gehäusekammer 9 ist
der Motor 21 angeordnet, der das Brennergebläse 22 antreibt,
welches in der eingezeichneten Pfeilrichtung unter dem Druck p4 einen Luftstrom gegen den Wärmetauscher 27 richtet und
die den Wärmetauscher 27 durchsetzende
Brennerflamme 26 mit Sauerstoff versorgt.
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Zu
diesem Zweck ist unterhalb des Wärmetauschers 27 ein
Brenner 24 angeordnet, der die Brennerflamme 26 im
Wärmetauscher 27 erzeugt.
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Wichtig
ist nun, dass der von dem Gebläse 13 angesaugte
Luftstrom Q1 in der Gehäusekammer 8 verdichtet
wird und unter dem höheren
Druck p2 den Auslass der Gehäusekammer 8 verlässt und
teilweise – aufgrund
des bestehenden Überdrucks
in Pfeilrichtung 17 nach unten in einen Wasserablauf 4 abgelenkt
wird.
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Ein
zweiter Teil dieses Überdrucks
wird in Pfeilrichtung 18 aus dem Luftauslass 3 aus
dem Gehäuse 1 wieder
abgelassen.
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Wichtig
ist jedoch, dass der Druck p2 so groß gewählt ist,
dass dennoch im Gehäuse 1 ein Überdruck vorliegt,
so dass an der Einlassseite der Gehäusekammer 9 der Druck
p3 weit über
dem atmosphärischen Druck
liegt, so dass an der einlassseitigen Gehäusekammer 9 das dort
angeordnete Gebläse 22 einen Überdruck
vorfindet und damit einen höheren
Druck p4 erzeugen kann.
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Es
handelt sich also um eine Luftaufladung der Brennerluft durch die
luftschlüssige
Verbindung der beiden Gehäusekammern 8, 9.
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Die
Auslassseite der Gehäusekammer 8,
welche die Hochdruckeinheit aufnimmt, ist also mit der Einlassseite
oder Ansaugseite der Gehäusekammer 9 mit
dem Brenner und dem Wärmetauscher
luftschlüssig verbunden.
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Ein
Teil der Luftmenge Q2, die an der Einlassseite
der Gehäusekammer 9 auftritt,
wird noch in Pfeilrichtung 29 in den Innenraum 10 des
Gehäuses 1 abgeleitet,
wo es als Kühlluftstrom
nach oben in einen Luftauslass 6 ausströmt, welcher den Abgaskamin 5 ringsum
kühlt.
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Gleiches
gilt auch für
den Luftauslass 7, der als ringförmiger Auslass den Abgaskamin 5 umgibt,
um eine umlaufende Kühlung
des Abgaskamins 5 im Gehäuse 1 zu ermöglichen.
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Aus
der Gehäusekammer 9,
in der der Brenner arbeitet, entströmt die durch die Verbrennung
erzeugte Luft Q2 als Luftstrom 19 unter
dem Druck p5.
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Es
wird noch darauf hingewiesen, dass der Luftstrom Q2 am
Ausgang der Gehäusekammer 8 in
Pfeilrichtung 16 in den Einlass der Gehäusekammer 9 einströmt.
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Die
Einströmung
erfolgt hierbei in Pfeilrichtung 20 unter dem Druck p3.
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Die
unter Überdruck
stehende und verdichtete Luftmenge Q2 strömt nun unter
erhöhtem
Druck p4 in Pfeilrichtung 23 durch
den Wärmetauscher 27 hindurch
und versorgt die Brennerflamme 26 mit einem entsprechenden
Sauerstoff angereicherten Luftstrom.
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Ein
Teil der Luftmenge Q1 strömt auch
in den übrigen
Innenraum 10 des Gehäuses
in Pfeilrichtung 25 in den vorher erwähnten Luftauslass 7.
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Die
Ausströmung
der Luftmenge Q2 im Abgaskanal wird mit
Pfeilrichtung 28 bezeichnet.
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Anhand
der 2 werden nun die in 1 erwähnten Druckverhältnisse
näher erläutert.
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Bei
Position 34 ist atmosphärischer
Druck und weil am Lufteinlass 2 ein Luftführungsgitter
vorhanden ist, wird in die Einlassseite der Gehäusekammer 8 ein niedrigerer
Druck p1 eingelassen.
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Durch
das Gebläse 13 wird
der Druck p1 auf den Druck p2 erhöht, wie
dies bei Position 35 in 2 dargestellt
ist.
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Dies
ist der Druck p3, der an der Einlassseite
der Gehäusekammer 9 angesaugt
wird (Position 36). Wichtig ist nun, dass dieser Druck
p3 von dem weiteren Gebläse 22 auf den Druck
p4 verdichtet wird, wie dies bei Position 31 erkennbar
ist.
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Somit
wird insgesamt der Aufladedruck 30 der Brennerflamme zugeführt und
als Druck p5 wieder aus dem Gehäuse 1 über den
Abgaskamin 5 entlassen, wo er atmosphärischen Druck einnimmt.
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Es
ist gut erkennbar, dass sich ein wesentlicher Vorteil gegenüber dem
Stand der Technik ergibt, denn beim Stand der Technik wurde lediglich
ein einziger Druck durch ein einziges Gebläse 22 erzeugt und
nicht eine Hintereinanderschaltung von mehreren Druckstufen, die
zu einem erhöhten
Auslassdruck am Brennergebläse
führt und
damit zu einer besseren Versorgung der Brennerflamme.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Lufteinlass
- 3
- Luftauslass
- 4
- Wasserablauf
- 5
- Abgaskamin
- 6
- Luftauslass
- 7
- Luftauslass
- 8
- Gehäusekammer
(HD-Einheit)
- 9
- Gehäusekammer
(Brenner)
- 10
- Innenraum
- 11
- HD-Pumpe
- 12
- Motor
- 13
- Kühlluftgebläse
- 14
- Luftstrom
- 15
- Pfeilrichtung
- 16
- Pfeilrichtung
- 17
- Pfeilrichtung
- 18
- Pfeilrichtung
- 19
- Luftstrom
- 20
- Pfeilrichtung
- 21
- Motor
- 22
- Brennergebläse
- 23
- Pfeilrichtung
- 24
- Brenner
- 25
- Pfeilrichtung
- 26
- Brennerflamme
- 27
- Wärmetauscher
- 28
- Pfeilrichtung
- 29
- Pfeilrichtung
- 30
- Aufladedruck
- 31
- Position
- 32
- Wasseranschluss
- 33
- Wasseranschluss
- 34
- Position
- 35
- Position
- 36
- Position
