径流式风机以及配有一个径流式风机的高压清洁装置

摘要

本发明涉及一种径流式风机，具有一个罐形叶轮(10)，并且具有一个容纳叶轮(10)的外壳(11)，其周壁(18)从沿着叶轮(10)呈部分圆状弯曲延伸的第一周壁(19)开始，一方面在叶轮(10)的旋转方向具有一个第二周壁区域(20)，另一方面则在与叶轮(10)旋转方向相反的方向具有一个同样一直朝向排出区域(21)延伸的第三周壁区域(22)，所述第二周壁区域与叶轮(10)之间具有一直朝向排出区域(21)呈螺旋状逐渐增大的径向距离。两个侧壁(25，26)盖住叶轮的轴向端面，布置在其中一个侧壁上的隔壁(28)伸入到罐形叶轮(10)之中，叶轮内部空间分为第一吸入腔(V1)和第二吸入腔(V2)，第一吸入腔(V1)对应于一个进风口(29)。第三周壁区域(22)从第一周壁区域(19)一直朝向排出区域(21)呈S形弯曲，且其与第一周壁区域(19)一样弯曲的局部区域(24)构成使得气流朝向第二吸入腔(V2)回流的导流构件。排出区域(21)横断面如同扩散器一样朝向出流方向扩大。采用这种设计形式可提高径流式风机的效率，增大风机出风量，同时体积比较小。

说明书

本发明涉及一种被设计成所谓的HG-风机型式、具有权利要求1前序部分所 述特征的径流式风机。

例如EP 1022469 B1就公开了这样一种径流式风机，尽管可以产生比较高的 静压，并且具有良好的压力容积特性，但是出于成本及安装空间方面的考虑， 总希望能够减小结构尺寸，并且增大所产生的压力和体积流量。在各种各样的 应用情况下无法提高转速来实现这些改进，所述应用情况例如有高压清洁装置， 其中的驱动电机既可以驱动径流式风机，也可驱动高压泵。高压泵的工作转速 通常低于1500转/分钟，因此如果不想配置成本昂贵的变速器，则径流式风机也 必须以这个转速工作。

EP 0248282 B1所公开的一种高压清洁装置具有一个包括一根驱动轴的泵- 风机单元。为了使这种装置产生所需的燃烧用空气，必须使用一个容积很大的 径流式风机，或者必须明显提高转速，或者必须使用较小且燃烧用空气需要量 比较少的燃烧器。

DE 3001571 A1和DE 3115698 C1也公开了具有一根驱动轴的泵-风机单元。

本发明的任务在于，对HG型径流式风机尤其是用于高压清洁装置的径流式 风机在所产生的体积流量和压力方面进行改进，从而实现体积更小的结构，并 且/或者能够在较低转速下工作。

按照本发明所述，采用具有权利要求1所述特征的一种径流式风机，即可 解决这一任务。

本发明所述径流式风机的优点尤其在于：通过S形周壁区域导引和改善按导 流构件样式朝向第二吸入腔的回流，这总体上提高风机的功率。此外没有横断 面上按扩散器样式扩大的排出区域，其同样也有助于提高风机的风量。该排出 区域集成于径流式风机之中或者之上。改进后所实现的性能数据使得径流式风 机特别适用于结构体积小巧且转速较低的高压清洁装置。不仅由于与高压泵共 同工作需要较低的转速，而且低转速也有利于减小噪声发射。同时可以提高径 流式风机的以及安装于同一根驱动轴上的高压泵的使用寿命。

采用从属权利要求中所述的措施，能够以有益方式对权利要求1所述的径 流式风机进行改进、改良。

第二和第三周壁区域上远离叶轮的末端区域最好构成相对而置的排出区域 的壁区域，从而使得其完全并且没有过渡地成形。这同样改善流动条件。

排出区域在其外壳一侧的始端具有其最小宽度，且该宽度最好小于叶轮半 径。选择这种几何尺寸特别适合于实现高的压力和体积流量。适宜地采用下述 方式达到这一目的：第三周壁区域在排出区域的外壳一侧的开始端具有呈舌状 指向外壳内部的形状，从而通过周壁区域在排出区域开始端实现这种变窄，并 且不需要额外的构件。

外壳最好用塑料制成，这样就能以简单且成本低廉的方式进行制造，原则 上也可以采用金属实施。

在一种优选实施型式中，第二周壁区域具有对数螺旋形状，已证明这种形 状特别有利于实现所追求的目标。

在叶轮或者其叶片环与两个侧壁之间构成的迷宫式密封系统也有助于改善 所需的特性。

由于本发明所述的径流式风机就上述特性和优点而言，特别适合用于高压 清洁装置之中，其中径流式风机的叶轮以及高压泵均固定在驱动电机的同一根 驱动轴上，并且构成一个泵-风机单元。最好将径流式风机安装在驱动电机的一 侧，将高压泵安装在驱动电机的另一侧。

按照一种有益的结构实施型式所述，泵-风机单元与锅炉一起安装在一个特 别能够移动的底座上，且用来输送燃烧器用燃烧用空气的径流式风机与锅炉连 接在一起，流体管从高压泵开始通向锅炉中的流体加热装置。

以下将根据附图和下列描述，对本发明的一种实施例进行详细解释。相关 附图如下：

附图1本发明所述径流式风机实施例的侧视图，图中去掉了配有隔壁的侧 壁，但是绘出了该隔壁，

附图2高压清洁装置的局部剖面侧视图，其中示出包括锅炉的剖面以及附 图1所示与锅炉相连的径流式风机，以及

附图3高压清洁装置的俯视图，包括示意示出的驱动电机与示意示出的高 压泵示意图。

按照附图1所示的径流式风机9的实施例，罐状叶轮10以能够旋转的方式 支承于螺旋形外壳11之中。叶轮10由一个圆盘形底部12构成，底部中间有一 个用来与仅在附图3中所示驱动电机17的驱动轴16相连的轮毂13。在底部12 的径向外侧周边区域上垂直于其平面地伸出多个叶片14，这些叶片形成一个叶 片环15。

外壳11由一个螺旋形周壁18构成，其中呈部分圆形弯曲的第一周壁区域 19直接以非常小的间隙沿着叶片环15延伸，在本实施例中在大约120°角度上 延伸。但可以改变该角度，在叶片环15与第一周壁区域19之间可以采用迷宫 式密封型式进行密封。

从关于叶轮10旋转方向A的第一周壁区域19后端开始，紧接着是呈螺旋状 以到叶轮10的不断变大的径向距离延伸到构成风机排出口的排出区域21的第 二周壁区域20。第二周壁区域20具有对数螺旋形状。

在相反方向紧接于第一周壁区域19之后的是同样延伸到排出区域21的第 三周壁区域22。第三周壁区域22呈S形弯曲直到舌状凹入部分23，所述凹入部 分23构成排出区域21的始端，且排出区域在始端关于出流方向具有最小宽度， 然后其宽度或者横断面在出流方向上如同扩散器一样扩大。第二周壁区域20以 及第三周壁区域22远离第一周壁区域19的两个末端区域构成排出区域21的相 对而置的壁面，从而使得该排出区域相对于周壁18整体成型，按照另一种实施 型式所述，也其可以被安装。

第三排出壁区域22的S形曲部从第一周壁区域19开始首先具有相反的曲 率，然后又重新具有同向的曲率。同向的弯曲区域24(相对于第一周壁区域19) 构成用于朝向叶轮10回流的分流的导流构件。凹入部分23有助于将气流分成 这一股回流的分流以及朝向排出区域21的分流。

周壁18与遮盖周壁18开口侧的两个侧壁25、26共同构成外壳11。按照附 图3所示，这些侧壁25、26各自与周壁18的轴向部分区域整体连接，从而形 成一个两体式外壳11。在连接线27上用螺栓将这两部分相互固定，或者以其它 方式将其相互固定。

此外当然也可以将周壁18整体成型于两个侧壁25、26中的一个侧壁上， 或者采用由周壁18和两个侧壁25、26构成的三件式外壳。

采用迷宫密封形式朝向两个侧壁25、26对叶轮10进行密封，在EP 1022469 B1或者EP 1022470 B1中对此有详细描述。

隔壁28从侧壁26开始(附图1中没有绘出)延伸到罐状叶轮10内部，并 且将其内部空间划分为第一吸入腔V1以及朝向周壁19的第二吸入腔V2。隔壁 28从侧壁26开始倾斜延伸直到叶轮10底部12，原则上也可平行于叶轮10的 旋转轴线延伸。为了对叶轮10的底部12和朝向该底部12的隔壁28边缘之间 的间隙进行密封，可以给该边缘配置一个密封元件，譬如其已在提到的现有技 术中详细描述。侧壁26上有一个通入第一吸入腔V1的进风口29。

进风口29可以采用各种各样的设计形式。上面提到的现有技术中详细描述 过的各种实施型式均可应用于本发明。

按EP 1022469 B1或者EP 1022470 B1的上述现有技术已经对作用原理进行 过详细描述，因此以下对其仅作简短说明。所涉及的是径流与横流式风机技术 以及侧道压缩机技术的有目的的组合功能，这种风机技术被称作HG-技术。视设 计与实施形式而定，主要采用所述一种或另一种技术。

当叶轮10在旋转方向A旋转时，第一吸入腔V1区域中的叶轮10起到径流 式风机的作用。通过进风口28将外部空气吸入到第一吸入腔V1之中，然后经 由第一吸入腔V1的周边区域通过叶片环15将其沿径向向外加速。加速后的气 流在外部分成工作气流A1和工作气流A2。工作气流A1重新回到第一吸入腔V1 之中，然后在径流风机作用下再次将其向外加速，这一股工作气流的大部分在 第一吸入腔V1的对置端进入到螺旋扩大部分之中。

在第二吸入腔V2区域内，叶轮的两个轴向端侧没有被侧壁25、26封闭。 隔壁28朝向内部空间构成密闭的终端，并且在位于隔壁对面的第一周壁区域19 上其形成密封。因此叶轮10在第二吸入腔V2区域内仅仅作为横流式风机工作， 其吸入工作气流A2，并且通过第三周壁区域22的S形曲面以及凹入部分23辅助。 然后对工作气流A2进行压缩，并且在叶轮10的对面一侧将其重新排出。因此 风机可以部分地作为二级风机工作，二级风机包括一个通过第一吸入腔V1构成 的以径流式风机型式工作的第一级，以及一个通过第二吸入腔V2构成的以横流 式风机型式工作的第二级。

从第二级也就是从吸入腔V2流出的工作气流A3然后沿着螺旋形弯曲的第 二周壁区域20到达排出区域21。

由于宽度或横断面的所述扩大由排出扩散器型构成的排出区域21，使风机 的静压提高。

附图2和3所示高压清洁装置的构造类似于EP 0248282 B1所公开的高压清 洁装置。在所公开的这种装置中，驱动电机具有一个竖直的驱动轴，而附图2 和3所示驱动电机17的驱动轴16则布置在水平方向。当然也可以给本发明所 述的高压清洁装置配置一个竖直的驱动轴16。

在由配有滚轮的移动式底座40构成的底座上安装有一个泵-风机单元30， 该单元由驱动电机17构成，其驱动轴16在所述一端驱动径流式风机9的叶轮 10，在对置端驱动高压泵31。径流式风机9或者其排出区域21连接到一个圆柱 形锅炉32，锅炉的盖子33支承一个利用燃气或者流态燃料进行工作的鼓风式燃 烧器34。高压泵31通过连接管路35与锅炉32内部的管道系统35相连，多个 圈的管道系统36沿着锅炉32的圆柱形外壁37延伸。这些圈在本实施例中为双 层结构，当然也可以采用另外的层数。

径流式风机9产生的气流在锅炉32中沿着外壁37向上流动，将所需的燃 烧用空气供应给鼓风式燃烧器34。燃烧器火焰从鼓风式燃烧器34开始竖直向上 延伸，将管道系统36或者其中的液体加热。然后通过高压泵31将加热后的流 体以通流方法导向图中并未绘出的排出泵喷嘴，泵喷嘴通常安装在高压软管上。

在径流式风机9侧面还有一个用于将燃料供应给鼓风式燃烧器34的燃料泵 38连接在驱动轴16或者叶轮10的轮毂13上，并同步被驱动。

在径流式风机9的出口或者在排出区域21的出口上安装有一个调节元件 39，可根据需要通过该调节元件来调节所产生的气流。

通常使用一种四极异步交流电机作为驱动电机17，这种电机在50Hz交流电 时，转速小于1500转/分钟。原则上也可以使用能实现转速较可变性的电子控制 式电机。

径流式风机9的外壳11适宜用塑料制成，这一方面有利于降低制造成本， 另一方面也能减轻重量。原则上也可采用金属。