DE202006018482U1

DE202006018482U1 - Blasstrahlsauger

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Publication number: DE202006018482U1
Application number: DE200620018482
Authority: DE
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Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2007-02-15
Anticipated expiration: 2016-12-08

Abstract

Saugdüse mit Gebläseturbine zum Anschluß an einen Staubsauger, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf der Saugdüse ein Gebläseturbine-Rotor mit vertikaler Welle angeordnet ist, wobei die Turbine sich auf einem kleineren Durchmesser mit Durchsatz zum Saugrohr (4) und das Gebläse sich auf einem größeren Durchmesser mit entgegengesetzten Durchsatz in Richtung zur Reinigungsfläche (6) befinden, so daß der Blasstrom (3b) aus dem Gebläse-Rotor (1g) in einem Kreisring auf die Reinigungsfläche (6) strömt und radial über die Reinigungsfläche (6) als Saugstrom (3s) von dem Turbinen-Rotor (1t) erfaßt wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Saugvorsatz für einen Staubsauger, der insbesondere die Absaugung von festhängendem Gefaser in leichten Teppichen und anderen Reinigungsflächen besser ermöglicht.
Die Absaugung von festhängendem Gefaser aus Teppichen gelingt häufig nur unvollständig. Bekannte Saugdüsen weisen an der unteren Saugfläche kleine Bürsten mit sehr kurzen Borsten auf, die beim Bewegen der Saugdüse im Teppich hängendes Gefaser losreißen sollen, so daß gelockerte Fasern dann vom Saugstrom erfaßt und abgesaugt werden können. Von diesen Kurz-Borsten werden auch Fasern aufgenommen, die dann nach Abschluß der Teppich-Absaugung vom Staubsauger abzusaugen sind. Leichte Teppiche werden so fest hochgesaugt, daß die Saugdüse nicht mehr zu bewegen ist. Mit einem geöffneten Bypass vor dem Saugrohr verringert sich zwar der Unterdruck in der Saugdüse so, daß die Saugdüse wieder zu bewegen ist. Doch mit dem verringerten Unterdruck hat sich auch der Saugstrom In der Saugdüse entsprechend stark vermindert, so daß häufig eine ausreichende Reinigung des Teppichs nicht zu erreichen ist.
In der Lederindustrie wird beim industriellen Schleifen des Rohleders der Schleifstaub durch eine Schlitzdüse abgesaugt und aber auch durch ein Schlitzdüse – quer über die ganze Rohleder-Breite – angeblasen. Mit dieser Anblasung wird der festgepreßte Schleifstaub gelockert und dem Absaugeschlitz zugeführt. Der Absaugestrom ist so bemessen, daß Blasstrom aufgenommen wird. Der Unterdruck muß aber so in Grenzen bleiben, daß die beim Schleifen transportierte Lederbahn nicht an den Absaugeschlitz angesaugt wird und so ein Transport der Lederbahn schwierig wird.
Auch bei Straßenreinigungsfahrzeugen reicht die reine Kehricht-Absaugung nicht aus. Hier muß mit einer rotierenden Bürste der Kehricht vorher aufgelockert werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere bei der Reinigung und Absaugung von Bodenbelägen mit einem Staubsauger festhängendes Gefaser zu lockern und direkt der Absaugung zuzuführen, ohne die Bewegungsfähigkeit des Saugers durch starke Unterdruck-Anpressung zu beeinträchtigen.
Hierzu wird der Saugvorsatz eines Staubsaugers so ausgestaltet, daß im Saugstrom ein Turbinen-Rotor vorgesehen ist, an dessen Außenumfang sich ein Gebläse-Rotor befindet, der Luft von außen ansaugt und direkt auf die Reinigungsfläche bläst. Ein Leitgitter hinter dem Gebläse-Rotor bewirkt auf die Reinigungsfläche eine radiale Senkenströmung, die auf das Vorleitgitter der Turbine zuströmt und durch den Turbinen-Rotor gesaugt wird. Das Vorleitgitter der Turbine kann so ausgelegt werden, daß der Vordrall in Drehrichtung des Turbinen-Rotors gerade so bemessen ist, daß die Absolutströmung drallfrei aus dem Turbinen-Rotor in das Saugrohr des Staubsaugers abströmt.
Für einen Gebläse-Volumenstrom V_G beträgt bei drallfreiem Zustrom die erforderliche Antriebsleistung PG = ρ·VG·CG2u·uG2 mit der Luftdichte ρ, der Drallkomponente c_G2u und der Rotor-Umfangsgeschwindigkeit u_G2 an einem mittleren Radius des Gebläse-Rotoraustrittes. Die mechanischen Verluste lassen sich mit dem mechanischen Wirkungsgrad η_mech erfassen, so daß die Turbine die Antriebsleistung PT = PG/ηmech aufzubringen hat.
Mit dem Volumenstrom durch die Turbine V_T, der Drallkomponente c_T1u und Rotor-Umfangsgeschwindigkeit u_T1 an einem mittleren Radius des Turbine-Rotoreintrittes ist die vom Turbinen-Rotor abgegeben Leistung PT = ρ·VT·cT1u·uT1 wobei drallfreier Abstrom aus dem Turbinen-Rotor vorliegt. Der Volumenstrom durch die Turbine V_T ist etwas größer als der Gebläse-Volumenstrom V_G, da durch die Turbine auch Leckströme von den verschiedenen Spaltdichtungen gesaugt werden. Die Winkelgeschwindigkeit von Turbine und Gebläse ist gleich, da sie die gleiche Rotorwelle haben. Die Umfangsgeschwindigkeit des Turbinen-Rotors ist jedoch immer entsprechend dem kleineren Radius des Turbinen-Rotor geringer als die Umfangsgeschwindigkeit des Gebläse-Rotors.
Infolge der verhältnismäßig geringen Umfangsgeschwindigkeit des Turbi nenrotors erfordert dies Turbinenschaufeln mit einer entsprechend starken Umlenkung, wie dies z.B. bei Schaufeln von Curtisrädern ausgeführt wird, damit u.a. ein ausreichender Energieumsatz erzielt wird. Um größere Falschluft-Ansaugungen zu vermeiden, sind zwischen Gebläse- und Turbinen-Rotor entsprechende Spalt- oder Labyrinth-Dichtungen vorzusehen.
Axialräder bis Radialräder können als Gebläse-Rotoren verwendet werden, wobei die Axialräder für kleinere Förderdrücke und Radialräder mehr für größere Förderdrücke geeignet sind. Auch bei den Turbinen-Rotoren lassen sich axiale bis radiale Ausführungen einsetzen. Doch müssen die Schaufeln in der Regel, wie bereits dargelegt, nach Art der Schaufeln von Curtisrädern gestaltet sein.
Die wesentliche Wirkung des Aggregates als "Blasstrahlsauger" vollzieht sich in dem Ringbereich zwischen dem Nachleitgitter des Gebläses und dem Vorleitgitter der Turbine. Hier trifft der Blasstrahl des Gebläses ringförmig auf die Reinigungfläche, wirbelt die Verunreinigungen auf, die dann durch die Turbine im Zentrum abgesaugt werden. Wird das Gebläse so ausgelegt, daß ein leichter Überdruck beim Auftreffen des Blasstrahles auf die Reinigungsfläche vorliegt, bleibt die Bewegungsfähigkeit des erfindungsgemäßen Blasstrahlsaugers ausreichend. Das Aufwirbeln der Verunreinigungen von der Reinigungfläche verstärkt ein Gebläse-Blasstrahl mit kräftiger Turbulenz. Eine solche kräftige Turbulenz ergibt sich z.B. in der Ablösezone von Gitterschaufen. Werden die Schaufelenden des Gebläse-Rotors und insbesondere des Nachleitgitters mit größerer Dicke und Abrißkante ausgeführt, stellen sich im Abstrom eine Ablösezone und Ausgleichsvorgänge mit kräftiger Turbulenz ein, die verstärkt Verunreinigungen von der Reinigungfläche aufzuwirbeln vermögen. Zu beachten ist, daß die Schaufelenden nur so weit verdickt werden sollten, daß in dem verbleibenden Strömungskanal noch eine verzögerte Strömung und damit ein ausreichender Druckanstieg erzielt wird.
Der Abstrom der Absolutströmung aus dem Gebläse-Rotor erfolgt mit einer Drallkomponente c_G2u in Drehrichtung des Rotors und auch die vor dem Turbinen-Rotor erforderliche Vordrallkomponente c_T1u muß einen Drehsinn in Drehrichtung des Rotors aufweisen, so daß der Einsatz eines Umlenkgitters zwischen Gebläse- und Turbine-Rotor naheliegt, das die für den Turbinen-Rotor passende Vordrallkomponente verwirklicht. Dieses Umlenkgit ter muß jedoch als Radialgitter direkt über der Reinigungsfläche angeordnet werden, so daß der Blasstrahl auf die Reinigungsfläche etwas beeinträchtigt werden kann. Auch fehlt der Druckumsatz des Gebläse-Nachleitgitters und so kann in manchen Fällen auch der Druck auf der Reinigungsfläche nicht ausreichen, um ein Ansaugen zu vermeiden.
Funktionsfähig sind auch Aggregate ohne Leitgitter in der Umlenkzone zwischen Austritt des Gebläse-Rotors und dem Eintritt in den Turbinen-Rotor. In diesem Fall ist eine Lagerung des Gebläseturbine-Rotors (In Abweichung von der üblichen Strömungsmaschinen-Lagerung) auf einer festen Achse, ähnlich wie dies bei Kraftfahrzeugrädern ausgeführt wird, sinnvoll. Die Drallströmung aus dem Gebläse-Rotor strömt als Wirbelsenke bei zunehmender Rotationsgeschwindigkeit unter Druckabsenkung über die Reinigungsfläche dem Turbinen-Rotor zu. Dabei kann Unterdruck auch wieder ein Ansaugen bewirken und die Bewegungsfähigkeit einschränken. Der freie Vordrall am Eintritt in den Turbinen-Rotor ist bei der starken Umlenkung der Relativströmung im Rotor bei dieser Ausführung nicht ausreichend für einen drallfreien Abstrom der Absolutströmung, so daß ein besonderes Nachleitgitter den Drall im Abstrom des Turbinen-Rotors beseitigen muß.
Übliche Haushalts-Staubsauger haben ein Ansaugevermögen von ungefähr 20 bis 40 dm³/s. Für einen Luftdurchsatz von 20 dm³/s hat das Aggregat gemäß der Erfindung einen Gebläse-Außendurchmesser von ca. 6 bis 8 cm je nach Ausführungsform der Rotorbeschaufelung. Bei einer Umfangsgeschwindigkeit des Gebläse-Rotors von ca. 40 m/s sind Rotor-Drehzahlen in der Größenordnung von 15000 U/min zu erwarten.
Solche "Blasstrahlsauger" lassen sich auch in Mehrfachanordnung mit einem gemeinsamen Absaugstutzen ausführen. Hierbei werden die einzelnen Blasstrahlsauger parallel abgesaugt. Die Strömungsquerschnitte der einzelnen Blasstrahlsauger in einem Mehrfach-Blasstrahlsauger sind entsprechend ihrer Zahl kleiner als bei einem Einzel-Aggregat. dies führt zu kleineren Durchmessern der Rotoren von Blasstrahlsaugern in einem Mehrfach-Blasstrahlsauger und somit auch zu deutlich größeren Rotor-Drehzahlen. Diese großen Rotor-Drehzahlen sind bei kleinen Strömungsmaschinen dadurch bedingt, daß für einen gewünschten Energieumsatz die Rotor-Umfangsgeschwindigkeit ausreichend groß sein muß. So kann die Zahl der einzelnen Aggregate in einem Mehrfach-Blasstrahlsauger begrenzt sein durch die zulässige Drehzahl der Rotoren.
Die Anordnung der einzelnen Aggregate in einem Mehrfach-Blasstrahlsauger wird sich nach der Aufgabenstellung richten. Die Anordnung kann sein: in Reihe, in Doppelreihe mit Versatz, als Dreieck, als Viereck u.a.. Für Haushaltsstaubsauger werden mehr die einfachen Anordnungen, wie z.B. die Dreieck-Anordnung, den Vorzug haben. Bei industrieller Anwendung in Fertigungsverfahren, z. B. beim Schleifstaub-Absaugung in der Lederindustrie, werden Reihen-Anordnungen über die ganze Arbeitsbreite mit Vorteil zur Anwendung kommen können.
Ein anderes Arbeitsgebiet für den Einsatz von Blasstrahlsaugern ist die Straßenreinigung. Hier könnte z.B. die rotierende Bürste von Straßenkehrmaschinen ersetzt werden durch Blasstrahlsauger im Saugstrom des Gebläses. Solche Blasstrahlsauger sind entsprechend dem größeren Saugstrom eines Kehrmaschinen-Gebläses deutlich größer auszulegen wie ein Aggregat für einen Haushaltsstaubsauger.
Mit diesem Blasstrahlsauger gemäß der Erfindung, der ein Anblasen und Aufwirbeln der Verunreinigungen von der Reinigungsfläche mit unmittelbarer Absaugung bewirkt, kann somit eine wirkungsvolle Entstaubung, auch rauher und zerklüfteter Flächen erzielt werden.
Die Erfindung, deren weitere Merkmale und Vorteile werden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Die Ausführungsbeispiele zeigen:
Blatt 1
1: Längsschnitt durch einen Blasstrahlsauger mit Axialturbine und Axialgebläse;
2: Zylinderschnitt II-II nach 1 durch den Gebläse-Rotor und das Gebläse-Nachleitgitter in die Zeichenebene abgewickelt mit Geschwindigkeitsplan;
3: Zylinderschnitt III-III nach 1 durch das Turbinen-Vorleitgitter und den Turbinen-Rotor in die Zeichenebene abgewickelt mit Geschwindigkeitsplan;
Blatt 2
2a: Zylinderschnitt II-II nach 1 durch den Gebläse-Rotor und das Gebläse-Nachleitgitter mit Profilierung, deren Dicke zum Profilheck zunimmt, so daß eine Abrißkante für die Strömung vorliegt;
Blatt 3
4: Längsschnitt durch einen Blasstrahlsauger mit Axialturbine und Radialgebläse;
5: Gitterschnitt V-V nach 4 durch den Radialgebläse-Rotor und das Gebläse-Nachleitgitter mit Geschwindigkeitsplan;
6: Zylinderschnitt VI-VI nach 4 durch das Turbinen-Vorleitgitter und den Turbinen-Rotor mit Geschwindigkeitsplan;
Blatt 4
7: Längsschnitt durch einen Blasstrahlsauger mit Radialturbine kegelförmiger Ausführung und Radialgebläse;
8: Gitterschnitt VIII-VIII nach 7 durch den Radialgebläse-Rotor mit Geschwindigkeitsplan;
9: Gitterschnitt IX-IX nach 7 durch das Umlenkgitter;
10: Kegelschnitt X-X nach 7 durch das kegelförmige Turbinen-Rotorgitter in die Zeichenebene abgewickelt mit Geschwindigkeitsplan;
Blatt 5
11: Mehrfach-Blasstrahlsauger und gemeinsame Absaugung mit Absaugetasche im Längsschnitt.

1: Gebläseturbine-Rotor,
1a: Turbinen-Abstrom zum Saugrohr,
1d: Spaltdichtung,
1g: Gebläse-Rotor,
1G: Gebläse-Schaufelprofil,
1n: Ablösezone nach Gebläse-Rotorgitter,
1s: Gebläse-Saugstrom,
1t: Turbinen-Rotor,
1T: Turbinen-Schaufelprofil,
1w: Rotorwelle,
2: Rotor-Sauggehäuse mit Führungslager,
2d: Drucklagerteil,
2f: Führungslagerteil,
3: Leitgitter-Gehäusedeckel,
3b: Blasstrom zur Reinigungsfläche,
3d: Drucklagerteil,
3f: Führungslagerteil,
3g: Gebläse-Nachleitgitter,
3n: Ablösezone nach Gebläse-Machleitgitter,
3s: Saugstrom von der Reinigungsfläche,
3t: Turbinen-Vorleitgitter,
3u: Umlenkgitter,
4: Saugrohr,
4s: Saugstrom zum Staubsauger,
5: Absaugetasche der Abströme aus Mehrfach-Blasstrahlsaugern,
6: Reinigungsfläche.
C_G1: Absolutgeschwindigkeit vor Gebläse-Rotor,
C_G2: Absolutgeschwindigkeit nach Gebläse-Rotor,
C_G3: Absolutgeschwindigkeit vor Gebläse-Machleitgitter,
C_G4: Absolutgeschwindigkeit nach Gebläse-Nachleitgitter,
C_T0: Absolutgeschwindigkeit vor Turbinen-Vorleitgitter,
C_T1: Absolutgeschwindigkeit nach Turbinen-Vorleitgitter und vor Turbinen-Rotor,
C_T2: Absolutgeschwindigkeit nach Turbinen-Rotor,
C_U1: Absolutgeschwindigkeit vor Umlengitter,
C_U2: Absolutgeschwindigkeit nach Umlengitter,
U_G: mittlere Umfangsgeschwindigkeit des Gebläsegitters,
u_G1: Umfangsgeschwindigkeit am Radialgebläse-Eintritt,
u_G2: Umfangsgeschwindigkeit am Radialgebläse-Austritt,
u_T: mittlere Umfangsgeschwindigkeit des Turbinengitters,
U_T1: Umfangsgeschwindigkeit am Turbinen-Eintritt,
u_T2: Umfangsgeschwindigkeit am Turbinen-Austritt,
w_G1: Relativgeschwindigkeit ("Beobachter mitfahrend") vor dem Gebläse-Rotor,
w_G2: Relativgeschwindigkeit nach dem Gebläse-Rotor,
W_T1: Relativgeschwindigkeit vor dem Turbinen-Rotor,
W_T2: Relativgeschwindigkeit nach dem Turbinen-Rotor,
Index
m: Meridiankomponente,
u: Umfangs- oder Drallkomponente.

Auf Blatt 1 der Zeichnung ist in 1 im Längsschnitt ein Blasstrahlsauger mit Turbine und Gebläse in axialer Ausführung sowie in 2 und 3 das Durchströmen der Gebläse- und der Turbinenbeschaufelung dargestellt. Der Gebläseturbine-Rotor (1) wird gelagert mit einem Kugellager als Drucklager (3d) und einem Gleitlager als Führungslager (2f). Die Lager sind in wartungsfreier Ausführung zu verwenden. Auf die Rotorwelle (1w) ist mit entsprechenden Distanzstücken der Turbinen-Rotor (1t) aufgepreßt. Über diesem Turbinen-Rotor (1t) sitzt mit Preßsitz und erforderlichen Distanzringen der Gebläse-Rotor (1g). Eine Spaltdichtung (1d) zwischen Gebläse-Rotor (1g) und Turbinen-Rotor (1t) unterbindet eine unerwünschte größere Bypass-Absaugung und damit einen verminderten Turbinen-Abstrom (1a).
Der Gebläseturbinen-Rotor (1) ist angeordnet in dem Rotor-Sauggehäuse (2), wobei sich oben, etwas abgewinkelt der Anschlußstutzen für das Saugrohr (4) des Staubsaugers befindet und unten abgeschlossen wird mit dem Leitgitter-Gehäusedeckel (3), der zur Reinigungsfläche (6) hin eine ringförmige freie Anblas- und Absaugöffnung hat.
Der Gebläse-Saugstrom (1s) verläuft von oben, entgegengerichtet dem Saugstrom zum Staubsauger (4s), durch eine Ringöffnung zum Gebläse-Rotor (1g). Ein nachfolgendes, feststehendes Gebläse-Nachleitgitter (3g) beseitigt den Drall des Abstromes aus dem Gebläse-Rotor, so daß der Blasstrom (3b) direkt radial auf die Reinigungsfläche (6) erfolgt. Die vor der Reinigungsfläche (6) konisch nach innen verlaufende Gehäusewand des Leitgitter-Gehäusedeckels (3) unterstützt die Umlenkung der Blasströmung zu einer radialen Senkenströmung, die über die Reinigungsfläche verläuft der Saugstrom (3s) von der Reinigungsfläche (6) strömt durch das feststehende Turbinen-Vorleitgitter, das den für den Turbinen-Rotor (3t) passen den Vordrall in Drehrichtung des Turbinen-Rotor (3t) erzeugt. Die Schaufeln im Turbinen-Rotor lenken die Relativströmung dann gerade so stark um, daß die Absolutströmung aus der Turbine (1a) drallfrei abströmt und vom Saugstrom des Staubsaugers (4s) erfaßt wird.
Der in 2 in die Zeichenebene abgewickelte Zylinderschnitt II-II durch den Rotor (1g) und das Nachleitgitter (3g) des Gebläses zeigt die Durchströmung der Beschaufelung. Die Schaufelprofile (1G) des Gebläse-Rotors sind verhältnismäßig schwach ausgewölbt, so daß die gestrichelt gezeichnete Relativgeschwindigkeit (das ist die Geschwindigkeit, die ein gedachter, mit der Umfangsgeschwindigkeit u_G des Rotors "mitfahrender Beobachter" feststellen würde) von w_G1 nur mäßig umgelenkt und auf w_G2 vermindert wird. Aus den Geschwindigkeitsplänen ist zu erkennen, daß die drallfrei zuströmende Absolutgeschwindigkeit (das ist die Geschwindigkeit, die der "ortsfeste Beobachter" erkennt) sich von C_G1 im Gebläse-Rotor (1g) auf C_G2 ändert, wobei der Strömung eine Drallkomponente C_G2u in Rotordrehrichtung erteilt wird. Diese Drallkomponente wird im nachfolgenden Nachleitgitter (3g) beseitigt, so daß sich die Strömungsgeschwindigkeit von C_G3 auf C_G4 verringert und der Druck bei drrallfreiem Abstrom noch etwas ansteigt. Mit dieser Geschwindigkeit C_G4 wird die Reinigungsfläche (6) angeblasen.
Von der Reinigungsfläche (6) erfolgt die Absaugung mit der Geschwindigkeit C_T0 bei einer Umlenkung nach oben in Richtung zum Saugrohr (4) des Staubsaugers. Der in die Zeichenebene abgewickelte Zylinderschnitt III-III in 3 stellt die Durchströmung der Turbinenbeschaufelung dar. Das Turbinen-Vorleitgitter (3t) mit dem drallfreien, axialen Zustrom C_T0 versieht den Abstrom C_T1 mit einer ausreichend großen Vordrallkomponente C_T1u die deutlich größer sein muß als die wegen des kleinen Durchmessers verhältnismäßig kleine Umfangsgeschwindigkeit u_T des Turbinen-Rotors (1t). Die Vordrallkomponente C_T1u muß hierbei so dimensioniert werden, daß die im Turbinen-Rotor (1t) umgesetzte Leistung zum Antrieb des Gebläse-Rotors (1g) ausreicht. Wie die Geschwindigkeitspläne in 3 zeigen, muß bei drallfreiem Abstrom Cr₂ der Absolutströmung die Relativgeschwindigkeit (gestrichelt gezeichnet) von w_T1 auf w_T2 verhältnismäßig stark umgelenkt werden. Die Turbinen-Schaufelprofile (1T) sind somit stark gekrümmt, so wie dies z.B. bei Curtisrädern ausgeführt wird.
Für das wirkungsvolle Aufwirbeln von Verunreinigung und Fasern von der Reinigungsfläche (6) ist die Art des Blasstromes (3b) wichtig. Je turbulenter der Blasstrom (3b) auf die Reinigungsfläche (6) anströmt, umso besser werden Verunreinigungen von Reinigungsfläche aufgewirbelt. Die Turbulenz im Abstrom einer Beschaufelung kann z. B. dadurch vergrößert werden, daß die Schaufelenden des Gebläse-Rotors (1g) und insbesondere des Gebläse-Nachleitgitters (3g) mit einer größeren Dicke und Abrißkante ausgeführt werden. Im Abstrom der Ablösezone (1n) und (3n) ergeben sich Ausgleichsvorgänge mit kräftiger Turbulenz, wie dies schematisch die 2a auf Blatt 2 im abgewickelten Zylinderschnitt II-II zeigt. In 2a weiten sich die Schaufelprofile zum Schaufelende hin stark auf, so daß sich die Ausbildung der Schaufelprofile jeweils aus zwei Schaufelflächen anbietet, die an der Profilnase zusammen sind und zum Schaufelende hin auseinanderlaufen, so daß die Breite der Ablösezone (1n) und (3n) jeweils deutlich ausgeprägt ist. Hierbei verengen sich jedoch die Strömungskanäle zwischen den einzelnen Schaufeln, was eine entsprechende Minderung des Druckanstieges bewirkt. Die Schaufelenden sollten somit nur soweit aufgeweitet werden, daß noch eine verzögerte Strömung mit Druckanstieg im Schaufelgitter vorhanden ist.
Eine derartige Schaufelausbildung zur Erhöhung der Turbulenz ist nur in dem Bereich sinnvoll, wo die Strömung auf die Reinigungsfläche führt. Dies trifft nur für die Gebläse-Beschaufelung zu, also für den Gebläse-Rotor (1g) und das Gebläse-Nachleitgitter. Das Turbinen-Vorleitgitter (3t) und der Turbinen-Rotor (1t) sind jedoch mit einer für Turbinen üblichen Schaufelprofilierung auszuführen. So kann z.B. bei den Schaufeln des Turbinen-Rotors der Dickenverlauf der Profile so ausgelegt werden, daß die Schaufelkanäle zwischen den Schaufeln jeweils einen gleichmäßigen Querschnittsverlauf aufweisen.
Eine Ausführung des Aggregates mit einem radialen Gebläse-Rotor (1g) zeigt 4 auf Blatt 3 mit den Gitterschnitten und den Geschwindigkeitsplänen in 5 und 6. Der Aufbau dieses Aggregates ist ähnlich dem in 1 gezeigten und beschriebenen mit einem axialen Gebläse-Rotor. Der radiale Gebläse-Rotor (1g) in 4 ist direkt auf den Deckring des axialen Turbinen-Rotors (1t) aufgeschrumpft. Der radiale Drallabstrom des radialen Gebläse-Rotors (1g) wird am Gehäuse nach unten umgelenkt zu dem Gebläse-Nachleitgitter (3g), das den Drall aus der Strömung nimmt, so daß ein radialer Blasstrom direkt auf die Reinigungsfläche (6) auftrifft, über diese strömt und nach oben durch das Turbinen-Vorleitgitter (3t) und den axialen Turbinen-Rotor (1t) gesaugt wird. Die Durchströmung der Turbine ist somit gleich wie bei dem Aggregat in 1.
Der Gitterschnitt durch das Radialgitter des Gebläse-Rotors (1g) und die Geschwindigkeitspläne in 5 zeigen, daß selbst bei geraden Gitterschaufeln (1G) infolge der größeren Umfangsgeschwindigkeit u_G2 des Rotors die Absolutströmung aus dem Rotor mit einer deutlich größeren Drallkomponente C_G2u abströmt wie bei dem axialen Gebläse-Rotor in 1. Dies bedingt somit auch einen größeren Druckanstieg. Entsprechend groß muß dann auch die Umlenkung im nachfolgenden Nachleitgitter (3g) sein, um den Blasstrom drallfrei der Reinigungsfläche (6) zuströmen zu lassen. Auch bei dieser Gebläse-Ausführung können Schaufeln mit zum Schaufelende hin auseinanderlaufenden Schaufelflächen, wie in 2a bereits gezeigt worden ist, für eine verstärkte turbulente Anströmung der Reinigungsfläche eingesetzt werden.
Die Durchströmung der Turbinen-Beschaufelung, wie sie 6 zeigt, entspricht dem, was bereits in 3 zu sehen war und besprochen worden ist. Doch sind in 6 die deutlich stärker gekrümmten Schaufeln zu erkennen, denn der größere Druckumsatz im Radialgebläse erfordert auch eine entsprechend größere Antriebsleistung der Turbine. Dies bedingt dann eine größere Umlenkung der Strömung in der Turbinen-Beschaufelung mit stärker gekrümmten Schaufeln.
Bei der Ausführung auf Blatt 4 mit dem Längsschnitt in 7 und den Gitterschnitten und Geschwindigkeitsplänen in 8 bis 10 wird die Kombination Radialgebläse (1g) und kegelförmiger Turbinen-Rotor (1t) mit einem Umlenkgitter (3u) über der Reinigungsfläche (6) gezeigt. Gegenüber den in 1 und 4 dargestellten Aggregaten ist hier die Lagerung gerade umgekehrt angeordnet: das Kugellager als Drucklager (2d) oben, das Gleitlager als Führungslager (3f) unten.
Eine Lagerung wäre bei diesem Gebläseturbinen-Rotor (wie auch bei den anderen Aggregaten) auch auszuführen auf einer festen Achse, ähnlich wie dies bei Kraftfahrzeugrädern üblich ist. Die Lager wären hierzu in der Turbinen-Nabe anzuordnen, wobei der Naben-Durchmesser etwas größer bemessen sein müßte. An Stelle des Gleitlagers könnte auch ein zweites Kugellager oder ein Nadellager eingesetzt werden.
Im Unterschied zu den anderen in 1 und 4 dargestellten Ausführungen hat dieses Aggregat in 7 kein Gebläse-Nachleitgitter und kein Turbine-Vorleitgitter sondern direkt über der Reinigungsfläche (6) das Umlenkgitter (3u). Einen Gitterschnitt IX-IX des radialen Umlenkgitters (3u) zeigt 9. Das Umlenkgitter lenkt die vom Gebläse-Rotor ankommende, drallbehaftete Absolutströmung von der Geschwindigkeit C_U1 auf die Abströmgeschwindigkeit C_U2 so geändert, daß die Vordrallkomponente C_T1u vor dem Turbinen-Rotor gerade paßt, um einen Abstrom aus der Turbine ohne Drall zu erreichen. Da die Drallkomponente im Umlenkgitter vergrößert wird, fällt der Druck ab, so daß ein ausreichender Vordruck vom Gebläse-Rotor (1 g) sein muß, um ein Ansaugen auf die Reinigungsfläche zu vermeiden.
Die Durchströmung des Turbinen-Rotors mit den Geschwindigkeitsplänen ist in dem in die Zeicheneben abgewickelten Kegelschnitt X-X in 10 dargestellt. Da auch in dem kegelförmigen Turbinen-Rotor (1t) die Umlenkung der Relativströmung verhältnismäßig groß sein muß, sind die Turbinen-Schaufelprofile (1T) stark gewölbt auszuführen. Wie der Geschwindigkeitsplan zeigt, kann die Vordrallkomponente C_T1u wegen der im Vergleich zu den Axialturbinen größeren Umfangsgeschwindigkeit u_T1 am Eintritt des Turbinen-Rotors (1t) geringer sein, um einen drallfreien Abstrom aus dem Turbinen-Rotor zu erzielen.
Die beschriebenen "Blasstrahlsauger" können auch mit mehreren Aggregaten im Parallelbetrieb eingesetzt werden. Einen solchen Mehrfach-Blasstrahlsauger mit Aggregaten der Ausführungsform gemäß 1 stellt 11 dar. Für einen Anschluß an das Saugrohr (4) eines normalen Haushalts-Staubsagers sind die Einzelaggregate des Mehrfach-Blasstrahlsaugers kleiner als das in 1 gezeigte Aggregat. Bei vier Einzelaggregaten ist somit der mittlere Strömungsquerschnitt eines einzelnen Aggregates 1/4 des für die gesamte Strömung notwendigen Strömungsquerschnitt. Dies führt zu kleineren Durchmessern der Rotoren von Blasstrahlsaugern in einem Mehrfach-Blasstrahlsauger und somit auch zu deutlich größeren Rotor-Drehzahlen. Diese großen Rotor-Drehzahlen sind bei kleinen Strömungsmaschinen dadurch bedingt, daß für einen gewünschten Energieumsatz die Rotor-Umfangsgeschwindigkeit ausreichend groß sein muß. Zu beachten ist, daß zwischen der Absaugetasche (5) und den einzelnen Gebläseturbinen-Rotoren (1) jeweils ausreichend freie Strömungsquerschnitte für den Saugstrom (1s) zu den einzelnen Gebläse-Rotoren (1g) bleibt.
Außer der in 11 gezeigten Reihenanordnung der Gebläseturbinen-Rotoren (1) in einem Mehrfach-Blasstrahlsauger sind auch viele andere Anordnungen, angepaßt an die Aufgabenstellung, möglich. So kann z.B. ausgeführt werden: eine Doppelreihe mit Versatz, eine Anordnung im Dreieck oder Viereck u.a..
Die vorgestellten Blasstrahlsauger für Haushaltsstaubsauger gemäß der Erfindung verbessert insbesondere durch das turbulente Anblasen der Reinigungsfläche die Säuberung auch rauher Flächen und vermeidet das hinderliche Ansaugen leichter Bodenbeläge. Neben dieser Anwendung vornehmlich mehr in häuslichen Bereichen sind auch Anwendungen in größere Ausführungen im industriellen Bereich, bei der Straßenreinigung u.a. denkbar.

Claims

Saugdüse mit Gebläseturbine zum Anschluß an einen Staubsauger, dadurch gekennzeichnet, daß am Kopf der Saugdüse ein Gebläseturbine-Rotor mit vertikaler Welle angeordnet ist, wobei die Turbine sich auf einem kleineren Durchmesser mit Durchsatz zum Saugrohr (4) und das Gebläse sich auf einem größeren Durchmesser mit entgegengesetzten Durchsatz in Richtung zur Reinigungsfläche (6) befinden, so daß der Blasstrom (3b) aus dem Gebläse-Rotor (1g) in einem Kreisring auf die Reinigungsfläche (6) strömt und radial über die Reinigungsfläche (6) als Saugstrom (3s) von dem Turbinen-Rotor (1t) erfaßt wird.
Saugdüse mit Gebläseturbine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gebläse-Rotor (1g) je nach Aufgabenstellung in axialer bis radialer Ausführung kombiniert sein kann mit einem Turbinen-Rotor (1t) in axialer bis radialer Ausführung.
Saugdüse mit Gebläseturbine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Gebläse-Rotor (1g) ein Nachleitgitter (3g) angeordnet ist, das einen drallfreien Blasstrom (3b) auf die Reinigungsfläche (6) bewirkt, und daß dem Saugstrom (3s) ein Vorleitgitter (3t) vor dem Turbinen-Rotor (1t) den erforderlichen Vordrall überträgt.
Saugdüse mit Gebläseturbine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gebläse-Rotor (1g) und dem Turbinen-Rotor (1t) in dem Bereich, der über der Reinigungfläche (6) die Staubabsaugung vollzieht, ein Umlenkgitter (3u) vorgesehen ist, das die Drallströmung nach dem Gebläse-Rotor(1g) so umlenkt, daß der Vordrall vor dem Turbinen-Rotor (1t) gerade paßt.
Saugdüse mit Gebläseturbine nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufelprofile (1G) der Schaufeln des Gebläse-Rotors (1g) und des Gebläse-Nachleitgitters (3g) sich von der Profilnase zum Schaufelende hin stark aufweiten mit Abrißkante am Ende, so daß eine Ablösezone (1n) und (3n) mit ausgeprägter Turbulenz entsteht.
Saugdüse mit Gebläseturbine nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der bei Strömungsmaschinen üblichen Welle der Gebläseturbine-Rotor (1) auf einer festen Achse gelagert ist (wie die Räder bei Kraftfahrzeugen) mit der Lagerung in der Nabe des Turbinen-Rotors (1t).
Saugdüse mit mehreren Gebläseturbinen nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß sie gemeinsam mit einer Absaugetasche (5) abgesaugt werden, wobei die Parallelabsaugung der Gebläseturbinen z.B. in Reihe, in Doppelreihe mit Versatz, im Dreieck und Viereck sein kann.