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Die Erfindung betrifft eine Gebläseanordnung
eines durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen handgeführten Arbeitsgerätes mit
den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Handgeführte, durch einen Verbrennungsmotor
angetriebene Arbeitsgeräte
wie Kettensägen, Freischneider,
Saug-/Blasgeräte
oder dgl. weisen in bekannten Ausführungsformen ein Radialgebläse zur Kühlung des
Verbrennungsmotors auf. Dabei umfaßt das Radialgebläse ein Gebläserad und
ein das Gebläserad
zumindest teilweise umschließendes spiralförmiges Gebläsegehäuse. Das
Gebläserad
ist dabei auf der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors montiert und
dreht sich mit gleicher Drehzahl. Unter Ausnutzung der zur Kurbelwelle
synchronen Drehung des Gebläserades
kann dieses auch zur Steuerung einer Zündanlage des Verbrennungsmotors vorgesehen
sein. Dazu ist eine in den Innenraum des Gebläsegehäuses hineinragende Zündspule
und ein am Gebläserad
festgelegter, mitdrehender Zündmagnet
derart zueinander angeordnet, daß bei einem Vorbeilauf des
Zündmagneten
an der Zündspule
zu einem voreingestellten Zeitpunkt eine Zündung im Verbrennungsmotor
hervorgerufen wird.
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Es sind Ausführungen einer Gebläseanordnung
derartiger Arbeitsgeräte
bekannt, bei denen im Radialgebläse
im Bereich des geförderten
Luftstromes eine Entnahmeöffnung
zur Ableitung eines aus dem Luftstrom abzuzweigenden Verbrennungsluftstromes
für den
Verbrennungsmotor vorgesehen ist. Unter Ausnutzung des durch die
hohe Geschwindigkeit des Kühlluftstromes
hervorgerufenen Staudruckes wird dabei der abgezweigte Verbrennungsluftstrom
mit Überdruck
durch einen Verbrennungsluftkanal dem Vergaser des Verbrennungsmotors
zugeführt.
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Beim Betrieb eines derartigen handgeführten Arbeitsgerätes unter
entsprechenden Umgebungsbedingungen können Staubpartikel oder dgl. über das
Kühlgebläse angesaugt
werden, die innerhalb des Kühlgebläses zusammen
mit dem zu fördernden Luftstrom
mitgefördert
werden. Es sind verschiedene Ausführungen sogenannter "Vorabscheider" bekannt, mittels
derer die im Luftstrom mitgeförderten Partikel
von der Entnahmeöffnung
für den
Verbrennungsluftstrom ferngehalten werden sollen. Die Wirkung derartiger
Vorabscheider ist von der Lage und den Strömungsverhältnissen abhängig und
daher nicht immer zufriedenstellend; durch die Entnahmeöffnung abgeleitete
und zusammen mit dem Verbrennungsluftstrom dem Vergaser zugeführte Schmutzpartikel
können
zu einer unerwünschten
hohen Belastung eines dem Vergaser vorgeschalteten Luftfilters führen. Die
in der Folge sich ergebenden häufigen Filterwechsel
senken die Wirtschaftlichkeit des Betriebes derartiger Arbeitsgeräte. Die
Anordnung von Entnahmeöffnung
und Vorabscheider im Gebläse kann
auch zu einer nachteiligen Beeinflussung des geförderten Kühlluftstromes und damit der
erzielten Kühlleistung
führen.
Darüber hinaus
ist der erzielbare Druckgewinn im Verbrennungsluftstrom nicht immer zufriedenstellend.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Gebläseanordnung
der gattungsgemäßen Art zu
schaffen, bei der eine Druckentnahme eines Verbrennungsluftstromes
verbessert ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Gebläseanordnung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Dazu wird vorgeschlagen, bei einer
gattungsgemäßen Gebläseanordnung
in radialer Richtung außerhalb
des Gebläserades
eine in axialer Richtung sich erhebende, aerodynamisch geformte Leitrampe
im Luftstrom vorzusehen, wobei die Entnahmeöffnung stromab der Leitrampe
angeordnet ist. Die Leitrampe bewirkt eine Umlenkung des vom Gebläse geförderten
Luftstromes derart, daß der Luftstrom
eine axiale Richtungskomponente erhält. Mitgeförderte Schmutzpartikel führen dabei
eine Flugbahn ebenfalls mit einer axialen Richtungskomponente aus.
Die Richtungsumlenkung der Partikel erfolgt dabei einerseits durch
eine Leitwirkung des umgelenkten Luftstromes, und andererseits können mehrere
Partikel gegen die Leitrampe prallen, wodurch sie beim Abprallen
ebenfalls eine axiale Richtungskomponente erhalten. Wegen der im
Vergleich zum Luftstrom höheren
Massenträgheit
der Schmutzpartikel bleibt diese axiale Geschwindigkeitskomponente
zumindest teilweise auch stromab der Leitrampe erhalten. Die dort
angeordnete Entnahmeöffnung
für den
Verbrennungsluftstrom ist dabei einem Luftstrom ausgesetzt, der
durch die axiale Ablenkung im wesentlichen frei von mitgeführten Schmutzpartikeln
ist. Die vorgeschlagene Anordnung aus Leitrampe und stromab dazu
angeordneter Entnahmeöffnung
bildet damit ein wirkungsvolles Vorabscheidesystem, über das
gereinigte Verbrennungsluft dem Verbrennungsmotor zugeführt werden
kann.
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Die aerodynamische Formgebung der
Leitrampe vermeidet Strömungsverluste
im Gebläse, wodurch
dessen Kühlleistung
unbeeinträchtigt
bleibt. Ein allenfalls geringes Wirbelaufkommen stromab der Leitrampe
führt zu
einem erhöhten
Staudruck im Bereich der Entnahmeöffnung. Der Verbrennungsluftstrom
kann mit erhöhtem
Druckgewinn dem Vergaser zugeführt
werden, wodurch eine Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors
erzielbar ist.
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Zur Steigerung der Vorabscheidewirkung sind
die Leitrampe und die Entnahmeöffnung
vorteilhaft in radialer Richtung nahe der Umfangskontur des Gebläserades
angeordnet. In diesem Bereich weist der vom Gebläse geförderte Luftstrom durch die
spiralige Ausbildung des Gebläsegehäuses eine
Umfangsrichtung mit einer radial auswärts gerichteten Komponente
auf. Die durch die gekrümmte
Bahnkurve hervorgerufenen Fliehkräfte in Verbindung mit der auswärts gerichteten
Geschwindigkeitskomponente führt
zusätzlich
zu der mittels der Leitrampe hervorgerufenen axialen Ablenkung auch
zu einer radial auswärts
gerichteten Abschaltung von mitgeführten Schmutzartikeln. Eine
radial innenliegende Anordnung der Entnahmeöffnung erlaubt die Entnahme von
Verbrennungsluft mit weiter gesteigertem Reinigungsgrad.
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Für
eine gute aerodynamische Wirkung ist die Leitrampe zweckmäßig derart
ausgebildet, daß sie
sich in radialer Richtung etwa von der Umfangskontur des Gebläserades
bis zu einer ra dial äußeren Umfangswand
des Gebläsegehäuses erstreckt.
Dadurch ist die Ausbildung von der Ablenkungswirkung entgegenstehenden
Randwirbeln vermieden. Bei einer Ausbildung der Leitrampe mit einer
in Strömungsrichtung
zunächst
konkaven und anschließenden konvexen
Kontur ist eine wirbelbehaftete lokale Ablösung der Strömung vermieden.
Die konvexe Kontur führt
zu einer möglichst
verlustfreien Rücklenkung des
Luftstromes in die Drehebene des Gebläserades, wobei die mitgeführten Schmutzpartikel
infolge ihrer Massenträgheit
ihre axiale Geschwindigkeitskomponente zumindest teilweise beibehalten.
Die Vermeidung einer Wirbelbildung verhindert neben Strömungsverlusten
auch eine unerwünschte
Rücklenkung
der von der Entnahmeöffnung
fortgelenkten Partikel.
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In vorteilhafter Weiterbildung ist
die Leitrampe als Strömungsverkleidung
einer in den Innenraum des Gebläsegehäuses hineinragenden
Zündspule
in Strömungsrichtung
unmittelbar vor der Zündspule angeordnet.
Zusätzliche,
durch die Zündspule
hervorgerufene Wirbelbildungen werden vermieden. In Verbindung mit
der vorgeschalteten Leitrampe wird die Zündspule damit zu einem aerodynamischen Leitkörper, der
die Ablenkungswirkung unter Vermeidung von Strömungsverlusten verstärkt. Die
Leitrampe dient dabei auch als Schutz der Zündspule vor mit hoher Geschwindigkeit
auftreffenden Partikeln. Die Verschmutzungsanfälligkeit der Zündanlage
ist dadurch verringert.
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In vorteilhafter Weiterbildung ist
der Leitrampe in Strömungsrichtung
eine abfallende, den Strömungsquerschnitt
erweiternde zweite Leitrampe nachgeschaltet. Der Strömungsquerschnitt
im Gebläse
kann gegebenenfalls durch radiale Erweiterung der Spi rale im Bereich
des Zündmoduls
im wesentlichen unbeeinflußt
sein. Es ist auch möglich,
den Strömungsquerschnitt
im Anschluß an
die erste Leitrampe wieder zu erweitern, um auf diese Weise Strömungsverluste
zu vermeiden. Darüber
hinaus ergeben sich in diesem Bereich eine Vielzahl von Möglichkeiten
zur Anordnung der Entnahmeöffnung.
Beispielsweise kann die Entnahmeöffnung
im Bereich der zweiten Leitrampe derart angeordnet sein, daß sie zumindest
teilweise durch die erste Leitrampe abgedeckt ist, wodurch sich
eine gewisse Abschirmwirkung ergeben kann. Zur Erzielung eines hohen Druckgewinnes
im Verbrennungsluftstrom ist die Entnahmeöffnung zweckmäßig in Strömungsrichtung unmittelbar
nach der Zündspule
angeordnet, wodurch der entsprechend der ersten Leitrampe beeinflußte Strömungsquerschnitt
im wesentlichen die ursprüngliche
Form wieder annimmt. Die Düsenwirkung
des eingeengten Strömungsquerschnittes
führt zu
einer Beschleunigung des Luftstromes und damit zur Steigerung des
Staudruckes, der sich als erwünschter Überdruck
im Verbrennungsluftstrom auswirkt. Die erhöhte Strömungsgeschwindigkeit im Bereich
des eingeengten Querschnittes führt
auch zu höheren,
auf die mitgeführten
Schmutzpartikel wirkenden Fliehkräften, was die Abscheidewirkung
in diesem Bereich verstärkt.
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Dabei kann es zweckmäßig sein,
einen von der Entnahmeöffnung
zum Verbrennungsmotor führenden
Verbrennungsluftkanal axial durch eine Wand des Gebläsegehäuses zu
führen,
die sich radial zur Relationsachse erstreckt. Alternativ kann auch
eine Ausgestaltung vorgesehen werden, bei der sich der Verbrennungsluftkanal
in einem Deckel des Gebläsegehäuses fortsetzt.
In beiden Fällen
bildet dabei der Verbrennungsluftkanal auch kein Strömungshindernis
im Kühlluftstrom.
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In vorteilhafter Weiterbildung ist
im Bereich der Entnahmeöffnung
eine sich in axialer Richtung erhebende und der Umfangskontur des
Gebläserades
folgende Prallwand zur Abschirmung gegen das Gebläserad vorgesehen,
wobei sich die Prallwand gegen die Strömungsrichtung zumindest teilweise über die
Zündspule
erstreckt. Die Prallwand führt
dazu, daß die
Gesamtluftmenge erhöht
wird, so daß sowohl
die Kühlluftmenge
als auch die Verbrennungsluftmenge gesteigert werden. Zusätzlich vermeidet die
Prallwand neben dem Eintrag von Schmutzpartikeln direkt aus dem
Gebläserad
in den Bereich der Entnahmeöffnung
auch einen direkten Eintrag in den die Zündspule umfließenden Strömungsbereich.
Dieser eingeengte und daher beschleunigte Strömungsbereich weist wegen der
oben beschriebenen erhöhten
Fliehkräfte
einen erhöhten
Reinigungsgrad auf, wobei eine Beeinträchtigung des erhöhten Reinigungsgrades
durch die Anordnung der Prallplatte in diesem Bereich vermieden
ist. Zur Steigerung der Wirkung der vorgeschlagenen Anordnung ist
zweckmäßig bezogen
auf die Strömungsrichtung
hinter der ersten Leitrampe eine etwa in Höhe der ersten Leitrampe liegende
und etwa horizontal ausgerichtete Leitfläche angeordnet, die insbesondere
zwischen der Zündspule
und der zweiten Leitrampe liegt. Dabei ist die Entnahmeöffnung in
ein in axialer Richtung sich erstreckendes Vertikalfenster und ein
in der Leitfläche
liegendes Horizontalfenster aufgeteilt. Bei dieser Anordnung hat
sich gezeigt, daß eine
Entnahme des Verbrennungsluftstromes mit hohem Druckgewinn bei gleichzeitig
geringer Beeinträchtigung
des Kühlluftstromes
möglich
ist. Gleichzeitig ist eine hohe Abscheidewirkung mit geringem Eintrag
von Schmutzpartikeln in die Entnahmeöffnung zu beobachten.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung die wesentlichen Komponenten einer gattungsgemäßen Gebläseanordnung,
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2 in
perspektivischer Darstellung Einzelheiten der Anordnung nach 1 mit beidseitig einer Zündspule
angeordneten Leitrampen,
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3 in
einer weiteren perspektivischen Ansicht Einzelheiten der Anordnung
nach 2 mit einer horizontal
liegenden Leitfläche
und einer vertikal angeordneten Prallwand,
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4 eine
Ansicht einer Zündspule
und dieser benachbart angeordneten Abscheider mit Entnahmeöffnung,
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5 eine
Darstellung aus anderer Sicht der Anordnung nach 4.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung wesentliche Komponenten eines gattungsgemäßen Radialgebläses 1,
welches ein Gebläserad 5 und
ein das Gebläserad 5 zumindest
teilweise umschließendes
spiralförmiges
Gebläsegehäuse 6 umfaßt. Vom Gebläsegehäuse 6 ist
der besseren Übersichtlichkeit halber
nur eine offene Halbschale dargestellt, die eine in der Ebene des Gebläserades 5 liegende
Stirnwand 27 und eine radial außerhalb des Gebläserades 5 liegende,
spiralförmig
sich erweiternde Umfangswand 8 bildet.
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Das Gebläserad 5 weist eine
Anzahl von Schaufeln 19 auf und ist um eine Drehachse 20 drehbar
gelagert. Durch Drehung des Gebläserades 5 in der
durch den Pfeil 21 angedeuteten Drehrichtung wird im Radialgebläse 1 ein
durch den Pfeil 2 dargestellter Luftstrom in Umfangsrichtung
mit einer radial von innen nach außen gerichteten Komponente
gefördert
und an einer Ausströmöffnung 26 ausgeblasen.
Die gezeigte Gebläseanordnung
ist Teil eines nicht näher
dargestellten, durch einen Verbrennungsmotor angetriebenen handgeführten Arbeitsgerätes. Ein
solches Arbeitgerät
kann beispielsweise eine Kettensäge,
ein Freischneider, ein Saug-/Blasgerät oder dgl. sein. Dabei ist
der Luftstrom 2 hauptsächlich
zur Kühlung
des Verbrennungsmotors vorgesehen.
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In den Innenraum des Gebläsegehäuse 6 hineinragend
ist eine Zündspule 11 derart
angeordnet, daß sie
umfangseitig nahe am Gebläserad 5 liegt. Am
Gebläserad 5 festliegend
und mit diesem mitdrehend ist ein Magnet 22 vorgesehen.
Bei Drehung des Gebläserades 5 synchron
zur Kurbelwellendrehung in Richtung des Pfeiles 21 wird
der Magnet 22 zyklisch an der Zündspule 11 vorbeigeführt, wodurch
in vorbestimmten Zeitpunkten eine Zündung im Verbrennungsmotor
bewirkt wird. An Stelle des in der Zeichnung dargestellten Gebläserades
kann auch ein sogenanntes Leichtbaurad vorgesehen sein.
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2 zeigt
eine perspektivische Ansicht der Anordnung nach 1 etwa aus der Richtung, wie sie in 1 durch den Pfeil 23 angedeutet
ist. Die Bezeichnungen "horizontal", "vertikal" und "radial" beziehen sich auf
die Drehachse 20. Dabei liegt eine vertikale Richtung in
Richtung der Drehachse 20, während eine horizontale Ausrichtung
senkrecht zur Drehachse 20 in der Drehebene des Gebläserades 5 (1) liegt.
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Bezogen auf die Umfangsrichtung des
Luftstromes 2 ist eine Leitrampe 7 als Strömungsverkleidung
der in den Innenraum des Gebläsegehäuses 6 hineinragenden
Zündspule 11 unmittelbar
vor der Zündspule 11 angeordnet.
Die Leitrampe 7 liegt dabei in radialer Richtung außerhalb
des Gebläserades 5 (1) und erhebt sich von der
Stirnwand 27 (1)
aus mit aerodynamischer Formgebung in axialer Richtung, wobei sie
am Scheitelpunkt etwa die Höhe
der Zündspule 11 erreicht.
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Die Leitrampe 7 ist radial
innenseitig durch eine Innenwand 24 und radial außenseitig
durch die Umfangswand 8 begrenzt. Dabei liegt die Innenwand 24 unmittelbar
außerhalb
des Gebläserades 5.
Die Leitrampe 7 erstreckt sich damit in radialer Richtung etwa
von der Umfangskontur des Gebläserades 5 bis zur
radial äußeren Umfangswand 8 des
Gebläsegehäuses 6.
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Der Leitrampe 7 und der
Zündspule 11 ist
in Strömungsrichtung
eine abfallende, den Strömungsquerschnitt
im Bereich der Zündspule 11 erweiternde zweite
Leitrampe 12 nachgeschaltet. Zwischen der ersten und der
zweiten Leitrampe 7, 12 ist eine weiter unten
näher beschriebene
Entnahmeöffnung 3 angeordnet.
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Entsprechend der durch den Pfeil 2 dargestellten
Richtung des geförderten
Luftstromes folgt dieser einem gekrümmten Verlauf mit einer durch
die Leitrampe 7 hervorgerufenen axialen Richtungskomponente.
Im Luftstrom 2 mitgeführte
Schmutzpartikel folgen dabei einer etwa durch einen Pfeil 25 dargestellten
Partikelbahn, die in radialer Richtung außerhalb und in vertikaler Richtung
oberhalb der durch den Pfeil 2 dargestellten Luftstromrichtung
verläuft.
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Anstelle der gezeigten Anordnung
der Leitrampe 7 und der Entnahmeöffnung 3 in radialer
Richtung nahe der Umfangskontur des Gebläserades 5 (1) kann auch eine Anordnung
beispielsweise im Bereich der Ausströmöffnung 26 (1) zweckmäßig sein.
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3 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht von außen Einzelheiten der Anordnung
nach 2, wobei durch
einen spiralförmig
sich erweiternden Bereich 30 der Verlauf der Stirnwand 27 außerhalb
des Gebläserades 5 (1) und damit die radiale
Breitenrichtung des Luftstromes 2 angegeben ist. Die der Zündspule 11 unmittelbar
vorgeschaltete erste Leitrampe 7 weist in Strömungsrichtung
zunächst
eine konkave Kontur 9 und anschließend eine konvexe Kontur 10 auf,
wobei die konvexe Kontur 10 etwa horizontal in die obere
Fläche 31 der
Zündspule 11 ausläuft. Bezogen
auf die Strömungsrichtung
hinter der ersten Leitrampe 7 und hinter der Fläche 31 der Zündspule 11 ist
eine etwa in Höhe
der ersten Leitrampe 7 bzw. der Fläche 31 liegende und
etwa horizontal ausgerichtete Leitfläche 16 angeordnet,
die stromab in die zweite Leitrampe 12 übergeht. Die Leitfläche 16 liegt
damit zwischen der Zündspule 11 und
der zweiten Leitrampe 12.
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Die Entnahmeöffnung 3 ist stromab
der ersten Leitrampe 7 und im gezeigten Ausführungsbeispiel
in Strömungsrichtung
unmittelbar nach der Zündspule 11 angeordnet.
In diesem Bereich zwischen der ersten Leitrampe 7 und der
zweiten Leitrampe 12 liegt ein entsprechend der axialen
Erhebung der beiden Leitrampen 7, 12 eingeengter
Strömungsquerschnitt 13 des
Luftstromes 2. Dabei ist ein von der Entnahmeöffnung 3 zum
Vergaser des Verbrennungsmotors führender Verbrennungsluftkanal vorgesehen.
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In radialer Richtung umfangseitig
an das Gebläserad 5 (1) angrenzend ist im Bereich
der Entnahmeöffnung 3 eine
sich in axialer Richtung vertikal erhebende und der Umfangskontur
des Gebläserades 5 folgende
Prallwand 15 zur Abschirmung gegen das Gebläserad 5 vorgesehen.
Die Prallwand 15 erstreckt sich mit ihrer Vorderkante 28 gegen
die Richtung des Luftstromes 2 etwa über die Hälfte der Zündspule 11. Je nach
Anwendungsfall kann eine Erstreckung zwischen 0% und 100% des in
Umfangsrichtung liegenden Maßes
der Zündspule 11 zweckmäßig sein.
Eine solche Prallwand 15 hat den Vorteil, daß die Gesamtluftmenge
erhöht
werden kann.
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Die Vielzahl von Linien 25 gibt
berechnete Partikelbahnen an, demnach nur ein sehr geringer Anteil
von Partikeln aus dem Luftstrom 2 in die Entnahmeöffnung 3 gelangt.
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4 und 5 zeigen jeweils eine Ansicht der
Zündspule
und des Abscheiders der Anordnung nach 3, aus der sich Einzelheiten im Bereich
der Entnahmeöffnung 3 ersehen
lassen. Die Entnahmeöffnung 3 ist
zur Ableitung eines aus dem Luftstrom 2 (1 bis 3)
abzuzweigenden Verbrennungsluftstromes 4 vorgesehen, der
mittels der Entnahmeöffnung 3 aus
dem Luftstrom 2 abgezweigt und durch einen Verbrennungsluftkanal 14 abgeführt und
dem Vergaser des Verbrennungsmotors zugeführt wird. Der Verbrennungsluftkanal 14 hat
eine Richtung, die durch eine radiale Wand des Gebläsegehäuses führt, so
daß die
Verbrennungsluft axial aus dem Gebläsegehäuse geleitet wird. Alternativ
hierzu kann auch vorgesehen sein, daß der Verbrennungsluftkanal
in Richtung auf einen Gebläsedeckel
geführt
ist und sich daran ein entsprechender Kanal im Deckel anschließt.
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Die Prallwand 15 erstreckt
sich mit ihrer Vorderkante 28 über ein Teilstück stromauf
von der Entnahmeöffnung 3.
Die Entnahmeöffnung 3 liegt
im Bereich des Überganges
von der horizontalen Leitfläche 16 zur
vertikal verlaufenden Prallwand 15. Dabei ist die Entnahmeöffnung 3 in
ein in axialer Richtung und in Umfangsrichtung sich erstreckendes
Vertikalfenster 17 sowie in ein in der Ebene der Leitfläche 16 liegendes
Horizontalfenster 18 aufgeteilt. Die Entnahmeöffnung 3 ist
dabei bezüglich
des Vertikalfensters 17 innenseitig durch die gekrümmte Prallwand 15 und
bezüglich
des Horizontalfensters 18 nach unten durch eine in Form
einer gekrümmten
Rampe nach hinten und unten schräg
abfallende Bodenplatte begrenzt.