EP2145700A2 - Beheizter Hochdruckreiniger mit Brennerluft-Aufladung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a heated high-pressure cleaner which operates with a liquid or gaseous fuel, in particular oil or gas, heated burner.
- a heat exchanger is present in the interior of the housing, which is usually designed as a multi-threaded coil, which is penetrated by the high pressure water.
- the heat exchanger is penetrated by a burner flame, and the burner flame operates in an exhaust stack, where the fuel gas is discharged from the housing.
- blower unit for a high-pressure pump in the housing of the high-pressure cleaner, as well as a blower unit for the operation of the burner.
- the two blower units are not connected to one another in an air-tight manner, and so far the air flow which the blower generated for the high-pressure unit has simply been left out of the housing without further use. It has even been accepted in some known applications that the blower for the supply of the burner finds negative pressure in the housing and therefore operates with poor efficiency, because a corresponding amount of air for suction was not available.
- blower unit for the burner unit had to be very large in order to provide the appropriate amount of air for the operation of the high pressure cleaner at high altitudes.
- the invention has the object of providing a heated high-pressure cleaner of the type mentioned in such a way that operation at higher altitudes (above sea level) is possible without lack of supply of the burner flame is to be feared by an insufficient fan performance of the burner fan that the housing can be built smaller, works with higher efficiency and in particular also emits less CO and NOX.
- the invention is characterized in that the high-pressure unit is arranged with the blower disposed therein in a first housing chamber and that this first housing chamber is connected in an air-tight manner with the second housing chamber, in which the burner is arranged with the associated burner fan.
- a series connection between the blower of the high pressure unit and the fan of the burner is made so that the blower of the high pressure unit additionally increases the inlet pressure or suction pressure at the blower of the burner, so that this blower charged so to speak by the fan of the high pressure unit and a much stronger air flow directed with higher pressure against the burner flame.
- This overpressure is, for example, 50 to 200 mbar above atmospheric pressure, and it follows that according to the invention substantially the entire interior of the housing of the high-pressure cleaner is pressurized by the blower of the high pressure unit, and this overpressure already becomes on the suction side of the burner blower already taken up, compressed by the burner fan and led against the burner flame.
- a safe start of the burner is also guaranteed at lower temperatures, because at lower temperatures, the burned oil is heavy liquid and thus only an insufficient atomization takes place at the burner nozzle. Even with insufficient atomization, which takes place at lower temperatures, an ignitable mixture is still generated, because due to the inventive charging of the burner fan, a large amount of burner air is supplied to the poorly atomized oil mist, which nevertheless well ignited and forms a stable burner flame.
- a heat exchanger with very narrow windings and high air resistance can be wound, which has an excellent heat transfer efficiency, because a larger amount of air under greater pressure (p4) impinges on the surface of the heat exchanger and passes through it.
- a second part of this overpressure is discharged in the direction of arrow 18 from the air outlet 3 from the housing 1 again.
- the pressure p 2 is chosen to be so great that there is nevertheless an overpressure in the housing 1, so that the pressure p 3 at the inlet side of the housing chamber 9 is far above the atmospheric pressure, so that at the inlet-side housing chamber 9 there arranged blower 22 finds an overpressure and thus can produce a higher pressure p 4 .
- the outlet side of the housing chamber 8, which accommodates the high-pressure unit, is thus connected in an airtight manner to the inlet side or suction side of the housing chamber 9 with the burner and the heat exchanger.
- a portion of the amount of air Q 2 , which occurs at the inlet side of the housing chamber 9 is still derived in the direction of arrow 29 in the interior 10 of the housing 1, where it flows as a cooling air flow upwards in an air outlet 6, which cools the exhaust stack 5 around.
- the inflow takes place here in the direction of arrow 20 under the pressure p. 3
- the under pressurized and compressed air flow Q 2 now flows under increased pressure p 4 in the direction of arrow 23 through the heat exchanger 27 and supplies the burner flame 26 with a corresponding oxygen-enriched air stream.
- Part of the air quantity Q 1 also flows into the remaining interior 10 of the housing in the direction of arrow 25 in the previously mentioned air outlet 7.
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Abstract
Description
- 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.
- Der Wärmetauscher wird von einer Brennerflamme durchsetzt, und die Brennerflamme arbeitet in einen Abgaskamin, wo das Brenngas aus dem Gehäuse abgeführt wird.
- Es ist bekannt, eine Gebläseeinheit für eine Hochdruckpumpe im Gehäuse des Hochdruckreinigers anzuordnen, ebenso wie eine Gebläseeinheit für den Betrieb des Brenners.
- 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.
- 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.
- Damit bestand das Problem des geringen Wirkungsgrades, und es wurden in unerwünschter Weise hohe CO-Werte und hohe NOx-Werte erzeugt.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Es handelt sich also sozusagen um eine Brennerluft-Aufladung, die erfindungsgemäß durch das Gebläse der Hochdruckeinheit erfolgt.
- 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.
- Es ist hierbei nicht lösungsnotwendig, dass die beiden Gehäusekammern durch Rohre oder durch andere luftführende Elemente luftschlüssig miteinander verbunden sind.
- 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.
- 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.
- 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. Weiterer Vorteil ist - bedingt durch die erfindungsgemäße Brenneraufladung -, dass weniger CO-Schadstoffe und weniger NOx-Schadstoffe erzeugt werden.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
- 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.
- 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.
- Es zeigen:
- Figur 1:
- schematisiert einen Querschnitt durch einen beheizten Hochdruckreiniger
- Figur 2:
- das Druckdiagramm im Innenraum des Hochdruckreinigers
-
- Die oben genannten Verhältnisse werden nun anhand der Zeichnungen näher erläutert.
- 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.
- Ein zweiter Teil dieses Überdrucks wird in Pfeilrichtung 18 aus dem Luftauslass 3 aus dem Gehäuse 1 wieder abgelassen.
- 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.
- Es handelt sich also um eine Luftaufladung der Brennerluft durch die luftschlüssige Verbindung der beiden Gehäusekammern 8, 9.
- 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.
- 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.
- 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.
- Aus der Gehäusekammer 9, in der der Brenner arbeitet, entströmt die durch die Verbrennung erzeugte Luft Q2 als Luftstrom 19 unter dem Druck p5.
- Es wird noch darauf hingewiesen, dass der Luftstrom Q2 am Ausgang der Gehäusekammer 8 in Pfeilrichtung 16 in den Einlass der Gehäusekammer 9 einströmt.
- Die Einströmung erfolgt hierbei in Pfeilrichtung 20 unter dem Druck p3.
- 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.
- Ein Teil der Luftmenge Q1 strömt auch in den übrigen Innenraum 10 des Gehäuses in Pfeilrichtung 25 in den vorher erwähnten Luftauslass 7.
- Die Ausströmung der Luftmenge Q2 im Abgaskanal wird mit Pfeilrichtung 28 bezeichnet.
- Anhand der
Figur 2 werden nun die inFigur 1 erwähnten Druckverhältnisse näher erläutert. - 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.
- Durch das Gebläse 13 wird der Druck p1 auf den Druck p2 erhöht, wie dies bei Position 35 in
Figur 2 dargestellt ist. - 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
-
- 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
Claims (6)
- Beheizter Hochdruckreiniger mit einem Gehäuse (1), beinhaltend eine Hochdruckpumpe (11) zur Erzeugung von Hochdruck-Nutzwasser, welche durch ein mittels Gebläsemotor (12) betriebenes Kühlluft-Pumpengebläse (13) gekühlt wird, und beinhaltend einen mit einem flüssigen oder gasförmigen Brennstoff, insbesondere Öl- oder Gas, beheizten Brenner (24) zum Erwärmen des Hochdruck-Nutzwassers in einem Wärmetauscher (27), und beinhaltend weiterhin ein mittels Gebläsemotor (21) betriebenes Brennergebläse (22), welches für Luftzufuhr bei Überdruck (30) für eine Brennerflamme (26) des Brenners (24) sorgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckpumpe (11) mit Kühlluft-Pumpengebläse (13) und zugehörigem Gebläsemotor (12) in einer ersten Gehäusekammer (8) des Gehäuses (1) angeordnet ist und der Brenner (24) mit Brennergebläse (22) und zugehörigem Gebläsemotor (21) in einer zweiten Gehäusekammer (9) des Gehäuses (1) angeordnet ist, wobei die beiden Gehäusekammern (8, 9) luftschlüssig miteinander verbunden sind und dass die beiden Gebläse (13, 22) hintereinander in Serie angeordnet sind.
- Beheizter Hochdruckreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Brennergebläse (22) stromabwärts des Kühlluft-Pumpengebläses (13) für die Hochdruckpumpe (11) angeordnet ist.
- Beheizter Hochdruckreiniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Überdruck (30) der Brennerluft 50 bis 200 mbar über dem atmosphärischen Druck liegt.
- Beheizter Hochdruckreiniger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Wesentlichen der gesamte Innenraum des Gehäuses (1) unter Überdruck steht.
- Beheizter Hochdruckreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäusekammern (8, 9) luftschlüssig frei im Innenraum des gemeinsamen Gehäuses (1) angeordnet sind.
- Beheizter Hochdruckreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäusekammern (8, 9) durch Rohre oder durch andere Luft führende Elemente luftschlüssig miteinander verbunden sind.
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