DE19959344B4

DE19959344B4 - Radialgebläse mit einstückiger Verschleißeinlage

Info

Publication number: DE19959344B4
Application number: DE19959344.2A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Nantt Wolfgang; Dipl.-Ing. Klaric Igor; Dipl.-Ing. Hiller Christoph v.
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 1999-12-09
Publication date: 2016-05-12
Anticipated expiration: 2019-12-10
Also published as: US6450767B2; DE19959344A1; US20010004437A1

Abstract

Radialgebläse für ein Arbeitsgerät, insbesondere für ein Saug-/Blasgerät, mit einem Gebläserad (2) und einem das Gebläserad (2) mindestens teilweise umschließenden Gebläsegehäuse (1), welches eine Umfangswand (3) und eine Stirnwand (4) umfasst, mit einer in der Stirnwand (4) vorgesehenen Ansaugöffnung (6) und mit einem umfangsseitig des Gebläserades (2) im Bereich der Umfangswand (3) angeordneten Ausblasstutzen (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläsegehäuse (1) auf seiner Innenseite im Bereich der Umfangswand (3) und die Stirnwand (4) auf der dem Gebläserad (2) zugewandten Seite mit einer einstückig ausgebildeten Verschleißeinlage (8) ausgekleidet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radialgebläse für ein Arbeitsgerät mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Radialgebläse saugen Luft durch eine stirnseitige, im Bereich der Drehachse des Gebläserades angeordnete Ansaugöffnung an und beschleunigen diese durch das Gebläserad radial und tangential nach außen. Durch die Umfangswand des Gebläsegehäuses wird die Luft auf einer im Wesentlichen spiralförmig verlaufenden Bahn beschleunigt und durch einen umfangsseitig etwa tangential ausgerichteten Ausblasstutzen aus dem Gebläsegehäuse abgeführt.
In der Praxis werden Arbeitsgeräte mit solchen Radialgebläsen unter stark schmutzbeladenen Umgebungsbedingungen betrieben, so z. B. bei Trennschleifern oder Kettensägen mit einem Radialkühlgebläse und insbesondere bei einem Saug-/Blasgerät mit einem Radialgebläse, dessen Luftstrom verstärkt Schmutzpartikel, Staub- oder Sandkörner etc. mitführt. Ein Blasgerät mit einem solchen Radialgebläse ist beispielsweise aus der US 6,210,109 B1 bekannt. Die Schmutzpartikel erreichen während des Beschleunigungsvorganges der Luft ebenfalls eine erhebliche Geschwindigkeit und reiben dabei an den stirnseitigen und umfangsseitigen Innenwänden des Gebläsegehäuses mit einem beträchtlichen Energieniveau. Da die mitgeführten Schmutzpartikel ein erheblich höheres spezifisches Gewicht aufweisen als die Luft, schlagen sie mit einer normal zur Oberfläche der Umfangswand gerichteten Geschwindigkeitskomponente auf die Innenseite der Umfangswand auf. Dieser Aufschlagvorgang sowie die Reibung der Schmutzpartikel an den Innenwänden können zu einem erheblichen Verschleiß des Gebläsegehäuses führen.
Die Ausführung des Gebläsegehäuses mit stärkeren Wanddicken in verschleißgefährdeten Bereichen macht das Bauteil schwer und unhandlich. Eine den Erfordernissen des Verschleißschutzes entsprechende Materialauswahl für das Gebläsegehäuse zwingt zu bedenklichen Kompromissen zwischen Handlichkeit, Gewicht und Materialfestigkeit.
Aus der US 1,271,072 A ist eine Radialpumpe zur Förderung von Flüssigkeiten mit abrasiven Bestandteilen offenbart. Zum Schutz ist das Pumpengehäuse mit einer mehrteiligen Gummiauskleidung versehen, wobei die einzelnen Auskleidungsteile formschlüssig über Schwalbenschwanzverbindungen im Pumpengehäuse gehalten sind. Auch die Pumpen- bzw. Gebläsegehäuse nach der US 1,233,115 A , der EP 0 206 031 B1 , der US 6,210,109 B1 , der US 4,595,318 A und der US 4,974,998 A weisen elastische Verschleißeinlagen auf. Problematisch bei dem vorgenannten Stand der Technik ist, dass Schmutzpartikel zwischen die Verschleißeinlage und die Gehäusewand gelangen können und damit zu einem Abheben der Verschleißeinlage führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Radialgebläse derart weiterzubilden, dass es mit einfachen Mitteln und sparsamem Materialeinsatz eine erhöhte Standfestigkeit gegen Verschleiß aufweist.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Radialgebläse mit den Merkmalen des Anspruches 1.
Durch die Anordnung einer separaten Verschleißeinlage im Gebläsegehäuse wird eine funktionale Trennung des Gebläsegehäuses von der dem Verschleiß ausgesetzten Oberfläche erreicht. Dadurch können beide Bauteile insbesondere bezüglich ihrer Materialauswahl den Anforderungen entsprechend optimiert werden. So kann das Gebläsegehäuse beispielsweise aus einem steifen, festen und kälteflexiblen Material dünnwandig und damit leicht ausgebildet sein und damit auch als Träger für eine auf Verschleißfestigkeit optimierte Verschleißeinlage dienen. Durch die Einstückigkeit der Verschleißeinlage werden Stoßkanten vermieden, zwischen denen sich Schmutz absetzen kann. Auch wird vermieden, dass sich Schmutzpartikel zwischen die Verschleißeinlage und das Gebläsegehäuse setzen und damit zu einem Abheben der Verschleißeinlage vom Gebläsegehäuse führen. Durch die Einstückigkeit ergibt sich des Weiteren eine Gestalt der Verschleißeinlage, die zu einem Formschluss mit dem Gebläsegehäuse führt, was zu einem innigen Verbund beider Bauteile beiträgt.
Da die Schmutzpartikel durch ihre kombinierte radiale und tangentiale Bahn bis in den Ausblasstutzen hineingeschleudert werden können, reicht die Verschleißeinlage vorzugsweise bis in den Ausblasstutzen hinein. Die zwischen dem Ausblasstutzen und der Umfangswand nahe dem Gebläserad gebildete Ausblaskante, ist zweckmäßig gerundet ausgeführt und durch eine Verstärkung der Verschleißeinlage in diesem Bereich zusätzlich geschützt.
Bei Ausbildung des Gebläsegehäuses aus zwei Halbschalen bildet die Trennungsebene der beiden Halbschalen eine Trennungslinie, entlang der auch eine freie Kante der Verschleißeinlage verläuft. Die beiden Halbschalen sind dabei bevorzugt so ausgebildet, dass die Trennungsebene senkrecht zur Gebläseachse liegt. Dadurch lässt sich unter Berücksichtigung weiterer Anforderungen, wie leichte Montierbarkeit, die Trennebene konstruktiv so legen, dass die empfindliche umfangsseitige freie Kante der Verschleißeinlage außerhalb des Umfangsbereiches des Gebläserades und damit außerhalb direkter Beaufschlagung durch frei fliegende Schmutzpartikel liegt. Auch wenn die Trennlinie im Umfangsbereich des Gebläserades liegen sollte, ist sichergestellt, dass die freie Kante der Verschleißeinlage nicht senkrecht zur tangential verlaufenden Flugbahn der Schmutzpartikel liegt. Dadurch wird erreicht, dass sich die mit hoher kinetischer Energie fliegenden Schmutzpartikel nicht zwischen der Verschleißeinlage und dem Gebläsegehäuse ablagern können.
Eine weitere freie Kante der Verschleißeinlage liegt im Bereich der Stirnwand rings um die Ansaugöffnung, zu deren Schutz dort zweckmäßigerweise ein sich in axialer Richtung erhebender Absatz in der Stirnwand vorgesehen ist. Dieser Absatz bildet in der Stirnwand je eine in etwa kreisförmige konkave und konvexe Kante. Die Verschleißeinlage erstreckt sich dabei in radialer Richtung von der Umfangswand entlang der Stirnwand um die konvexe Kante herum über den Absatz bis in die konkave Kante hinein. Dabei liegt die stirnseitige freie Kante der Verschleißeinlage in der konkaven Kante gut geschützt vor direktem Aufprall hochenergetischer Partikel. Die konvexe Kante ist bevorzugt gerundet ausgebildet, womit ein geringer Strömungswiderstand erzielbar ist.
Die Formbeständigkeit und allgemeine Belastbarkeit des Gebläsegehäuses unter verschiedenen Bedingungen wird durch eine Ausführung in vorzugsweise spritzgegossenem Kunststoff und insbesondere in glasfaserverstärktem Polyamid sichergestellt. Insbesondere im Verbund mit einem derartig ausgeführten Gebläsegehäuse ist die Verschleißeinlage zweckmäßig aus einem elastischen Kunststoff wie Gummi oder einer Gummimischung gebildet, wodurch eine hohe Abriebfestigkeit und auch eine hohe Aufpralldämpfung erzielbar sind.
Eine dauerhafte Verbindung der Verschleißeinlage mit dem Gebläsegehäuse lässt sich erzielen, indem beide Teile einen flächigen Schmelzverbund miteinander bilden. Dadurch ist eine Haftfestigkeit zwischen beiden Teilen erzielbar, die sogar über der Materialfestigkeit der Verschleißeinlage liegen kann. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Verschleißfestigkeit allein durch die Materialeigenschaften der Verschleißeinlage bestimmt wird, ohne ein frühzeitiges Versagen durch Ablösung der Verschleißeinlage vom Gerätegehäuse hinnehmen zu müssen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein Saug-/Blasgerät mit einem Radialgebläse,
2 eine Innenansicht auf das Gehäuse des Radialgebläses nach 1,
3 einen Schnitt durch das Gebläsegehäuse nach 2 längs der Linie III-III.
Das in 1 in einer Seitenansicht dargestellte Saug-/Blasgerät weist ein durch einen Verbrennungsmotor 17 angetriebenes Radialgebläse mit einem spiralförmigen Gebläsegehäuse 1 auf, in dem ein um die Gebläseradachse 5 drehbares Gebläserad 2 angeordnet ist. Das Gebläsegehäuse 1 umfasst eine Stirnwand 4 und eine Umfangswand 3. In der Stirnwand 4 ist im Bereich der Gebläseradachse 5 eine Ansaugöffnung 6 zum Ansaugen von Luft vorgesehen. Das Gebläsegehäuse 1 weist im Bereich der Umfangswand 3 einen tangential liegenden Ausblasstutzen 7 auf, an dem ein Blasrohr 16 zum Ausblasen der durch die Ansaugöffnung 6 angesaugten Luft befestigt ist. Umfangsseitig des Gebläsegehäuses 1 ist im Bereich des Ausblasstutzens 7 ein Handgriff 18 zum Tragen und Bedienen des Gerätes vorgesehen. Auf der gegenüberliegenden Seite sind zwei Füße 19 zum Abstellen des Gerätes angeordnet.
2 zeigt eine Innenansicht des Radialgebläses nach 1, wobei das Gebläserad der besseren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Die Stirnwand 4 des Gebläsegehäuses 1 weist im Bereich der Gebläseradachse 5 eine Ansaugöffnung 6 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel kreisförmig ausgebildet und konzentrisch zur Gebläseradachse 5 angeordnet ist. Die Außenkontur der Stirnwand 4 ist spiralförmig ausgebildet und durch eine in etwa senkrecht zur Stirnwand 4 abgewinkelte und in 3 näher beschriebene Umfangswand 3 begrenzt. Einteilig mit der Umfangswand 3 sind zwei Füße 19 sowie eine Vielzahl von Schraubdomen 22 ausgebildet. Umfangsseitig des Gebläsegehäuses 1 ist in der Umfangswand 3 der Ausblasstutzen 7 angeformt, an dessen freiem Ende 20 ein Bajonettverschluss 21 zur lösbaren Befestigung des Blasrohres 16 (1) vorgesehen ist. Der Ausblasstutzen 7 bildet zusammen mit der Umfangswand 3 auf seiner der Gebläseradachse 5 zugewandten Seite eine insbesondere gerundete Ausblaskante 9. Die Stirnwand 4 weist einen in 3 näher beschriebenen, rings um die Ansaugöffnung 6 verlaufenden und in etwa zylindrisch ausgebildeten Absatz 13 auf. Das Gebläsegehäuse 1 ist auf seiner Innenseite im Bereich der Umfangswand 3 und der Stirnwand 4 durch eine schraffiert dargestellte, einteilig ausgebildete Verschleißeinlage 8 ausgekleidet, die sich in radialer Richtung außerhalb des Absatzes 13 erstreckt. Im Bereich der Ansaugöffnung 6 ist die Verschleißeinlage 8 durch eine radial innere, freie Kante 23 begrenzt, die im gezeigten Ausführungsbeispiel im Bereich des Absatzes 13 liegt und verjüngt ausgebildet ist. Die Verschleißeinlage 8 deckt die gerundet ausgeführte Ausblaskante 9 ab und ragt über eine definierte Länge l in den Ausblasstutzen 7 hinein. Im Bereich der Ausblaskante 9 ist die Verschleißeinlage 8 verstärkt, so z. B. mit einer größeren Materialdicke ausgeführt.
In 3 ist das Radialgebläse in einem Querschnitt entlang der Linie III-III nach 2 dargestellt. Das Gebläsegehäuse 1 ist durch zwei Halbschalen 10, 11 gebildet, die über Schraubverbindungen 30 miteinander verbunden sind. Dazu weist die Halbschale 10 eine Vielzahl von Schraubdomen 22 auf (2), in die vorzugsweise selbstschneidende Schrauben 28 eingreifen, deren Köpfe in an der Halbschale 11 angeordneten Schraubaufnahmen 29 gehalten sind. Anstelle der Schraubverbindungen 30 können auch Spannklammern, Schnappverbinder oder dgl. vorgesehen sein.
Das im Gebläsegehäuse 1 um die Gebläseradachse 5 drehbare Gebläserad 2 ist einflutig ausgebildet, d. h. nur auf der der Ansaugöffnung 6 zugewandten Seite eines Gebläseradtellers 25 sind einseitig Schaufeln 26 angeordnet. Es kann auch eine Ausführung des Radialgebläses als zweiflutiges Gebläse zweckmäßig sein.
Der Absatz 13 in der Stirnwand 4 erhebt sich in axialer Richtung und ist durch eine jeweils gerundete konkave Kante 14 und konvexe Kante 15 begrenzt. Die stirnseitige freie Kante 23 der Verschleißeinlage 8 liegt in der konkaven Kante 14 und läuft zweckmäßig verjüngend in dieser aus, so dass sich die Verschleißeinlage 8 in radialer Richtung gemessen von der konkaven Kante 14 über den Absatz 13 um die konvexe Kante 15 herum entlang der Stirnwand 4 und über die Umfangswand 3 erstreckt und dort durch eine axiale, umlaufende freie Kante 24 begrenzt wird.
Die beiden Halbschalen 10, 11 sind so ausgebildet, dass ihre Trennungsebene 12 senkrecht zur Gebläseradachse 5 liegt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die Trennungsebene 12 auf der der Ansaugöffnung 6 abgewandten Seite der durch den Gebläseradteller 25 gebildeten Tellerebene 27. Dadurch liegt die umlaufende freie Kante 24 der Verschleißeinlage 8 geschützt außerhalb des Umfangsbereiches des Gebläserades 2. Die Verschleißeinlage 8 überlappt im Bereich ihrer freien Kante 24 die Trennungsebene 12 und wirkt damit auch als Dichtung zwischen den beiden Halbschalen 10, 11. Bei Ausführung des Radialgebläses als zweiflutiges Gebläse oder mit einer im Umfangsbereich des Gebläserades 2 liegenden Trennungsebene 12 kann auch die Halbschale 11 in einer für die Halbschale 10 dargestellten Weise mit einer Verschleißeinlage 8 ausgekleidet sein.
Die beiden Halbschalen 10, 11 des Gebläsegehäuses 1 sind aus spritzgegossenem glasfaserverstärkten Polyamid gefertigt. Die aus einem elastischen, gummiartigen Kunststoff bestehende Verschleißeinlage 8 kann mit dem Gebläsegehäuse 1 verklebt sein, ist aber bevorzugt – wie im Ausführungsbeispiel gezeigt – über einen flächigen Schmelzverbund quasi einteilig mit dem Gebläsegehäuse ausgeführt. Der Schmelzverbund kann während dem noch warmen Gebläsegehäuse durch Aufspritzen der Verschleißeinlage gefertigt werden. Die als Spritzteil gefertigte Verschleißeinlage schmiegt sich eng an das Gebläsegehäuse an und gewährleistet so eine lückenlose Auskleidung. Dadurch ist auch die Möglichkeit geschaffen, dem Luftstrom entgegen gerichtete Materialkanten zu vermeiden, so dass Schmutzpartikel keine Anlagerungsflächen haben.

Claims

Radialgebläse für ein Arbeitsgerät, insbesondere für ein Saug-/Blasgerät, mit einem Gebläserad (2) und einem das Gebläserad (2) mindestens teilweise umschließenden Gebläsegehäuse (1), welches eine Umfangswand (3) und eine Stirnwand (4) umfasst, mit einer in der Stirnwand (4) vorgesehenen Ansaugöffnung (6) und mit einem umfangsseitig des Gebläserades (2) im Bereich der Umfangswand (3) angeordneten Ausblasstutzen (7), dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläsegehäuse (1) auf seiner Innenseite im Bereich der Umfangswand (3) und die Stirnwand (4) auf der dem Gebläserad (2) zugewandten Seite mit einer einstückig ausgebildeten Verschleißeinlage (8) ausgekleidet ist.
Radialgebläse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verschleißeinlage (8) mit einer vorgegebenen Länge (l) in den Ausblasstutzen (7) hinein erstreckt.
Radialgebläse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verschleißeinlage (8) über eine Ringfläche der Stirnwand (4) und vorzugsweise die gesamte Höhe der Umfangswand (3) erstreckt.
Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblasstutzen (7) und die Umfangswand (3) eine vorzugsweise gerundete Ausblaskante (9) bilden, und dass die Verschleißeinlage (8) im Bereich der Ausblaskante (9) verstärkt ist.
Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläsegehäuse (1) aus zwei Halbschalen (10, 11) gebildet ist, deren Trennungsebene (12) senkrecht zur Gebläseradachse (5) liegt.
Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnwand (4) einen rings um die Ansaugöffnung (6) verlaufenden, in axialer Richtung sich erhebenden Absatz (13) mit einer konkaven Kante (14) und einer konvexen Kante (15) aufweist, und dass sich die Verschleißeinlage (8) von der konkaven Kante (14) über den Absatz (13) und die konvexe Kante (15) hinaus zur Umfangswand (3) erstreckt.
Radialgebläse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die konvexe Kante (15) gerundet ist.
Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläsegehäuse (1) aus spritzgegossenem Kunststoff gebildet ist.
Radialgebläse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläsegehäuse (1) aus spritzgegossenem glasfaserverstärktem Polyamid gebildet ist.
Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißeinlage (8) aus einem elastischen Material, vorzugsweise aus Kunststoff oder Gummi bzw. einer Gummimischung, besteht.
Radialgebläse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschleißeinlage (8) und das Gebläsegehäuse (1) einen flächigen Schmelzverbund bilden.