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Die
Erfindung betrifft ein Kühlluftgebläse für einen
Verbrennungsmotor, insbesondere einen Zweitaktmotor in einem handgeführten Arbeitsgerät wie Motorkettensäge, Blasgerät, Trennschleifer
oder dergleichen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Bei
einem bekannten Kühlluftgebläse nach der
SE 442 232 B liegt
der Verbrennungsluftkanal etwa in einer Ebene parallel zu einem
radialen Gebläserad
und begrenzt eine das Gebläserad
umgebende Kühlluftspirale
axial. Im Verbrennungsluftkanal ist ein dem Kühlluftkanal zugewandter Ringschlitz
vorgesehen, der gegenüber
dem Gebläserad
durch ein Prallblech abgedeckt ist, um einen direkten Eintritt von über die
Kühlluft
mitgeförderten
Schmutzpartikeln in den Verbrennungsluftkanal zu vermeiden. Aufgrund
des langgestreckten Ringschlitzes tritt eine nicht unerhebliche
Störung
des Kühlluftstroms
in der Kühlluftspirale
auf, wodurch die Kühlung
des Verbrennungsmotors beeinträchtigt
sein kann. Darüberhinaus
liegt der Ringschlitz nahe dem Ausgang der Kühlluftspirale, wo ein relativ
hoher statischer Druck herrscht, welcher den Übertritt von Schmutzpartikeln aus
dem Kühlluftstrom
in den Verbrennungsluftkanal begünstigt.
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Die
DE 38 39 574 A1 offenbart
ein Kühlsystem
für ein
Stromaggregat mit einer luftgekühlten Verbrennungskraftmaschine.
Die Verbrennungskraftmaschine und das Stromaggregat sind durch Kühlluftführungsabdeckungen
vom übrigen
Innenraum des Gehäuses
des Kühlsystems
weitgehend getrennt. Benachbart zum Stromaggregat ist ein von der
Verbrennungskraftmaschine angetriebenes Kühlgebläse angeordnet, das Kühlluft unter
die Kühlluftführungsabdeckungen
ansaugt. Die Ansaugung von Verbrennungsluft für die Verbrennungskraftmaschine erfolgt
aus dem zwischen dem Gehäuse
und den Kühlluftabdeckungen
gebildeten Zwischenraum aus der Umgebung.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlgebläse der gattungsgemäßen Art
derart weiterzubilden, daß bei
nur geringer Störung
der Kühlluftströmung auch
große
Mengen an im wesentlichen schmutzpartikelfreier Verbrennungsluft
abgezweigt werden können.
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In
Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 wird diese
Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der
in den Kühlluftkanal
einragende Luftabnahmestutzen stört
die Strömung
im Kühlluftkanal nur
geringfügig,
wobei zweckmäßig durch
eine Durchmessererweiterung der Kühlluftspirale der Volumenstrom
der geförderten
Kühlluft
zur Kühlung
des Verbrennungsmotors ausreichend bleibt. Die radiale Erstreckung
des Luftabnahmestutzens beträgt
hier etwa die halbe Breite des Kühlluftkanals,
wobei der effektive Lufteintrittsquerschnitt auf den Luftbedarf des
Motors abgestimmt ist. Durch die Anstellung zur Hauptströmungsrichtung
ist gewährleistet,
daß der über die
Eintrittsöffnung
abgezweigte Verbrennungsluftstrom weitgehend schmutzpartikelfrei
ist. Hierzu ist die Eintrittsöffnung
vorzugsweise in einer Ebene liegend angeordnet, die einen zur Drehachse
des Gebläserades
konzentrischen Kreis tangiert. Die Ebene liegt parallel zur Drehachse
des Gebläserades.
Der Luftaufnahmestutzen ist nahe dem Gebläserad angeordnet und hat einen
größeren Abstand von
der Außenwand
des Kühlluftkanals.
Um eine ausreichende Menge an Verbrennungsluft abzweigen zu können, erstreckt
sich die Eintrittsöffnung
vorzugsweise über
die ganze Breite und die ganze Höhe des
Luftaufnahmestutzens.
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An
die Eintrittsöffnung
schließt
ein Eintrittkanalabschnitt an, dessen Längsmittelachse unter einem
spitzen Winkel von vorzugsweise etwa 20 – 35° zur Hauptströmungsrichtung
liegt. Der Boden des Eintrittkanalabschnitts liegt dabei etwa in
einer Ebene mit der der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors zugewandten
Rückseite
des Gebläserades.
An den Eintrittkanalabschnitt schließt ein Übertrittkanalabschnitt an,
dessen Boden vom Eintrittkanalabschnitt bis zum Verbrennungsluftkanal
ansteigt, wodurch die Verbrennungsluft im wesentlichen diagonal
in den Verbrennungsluftkanal übertritt.
Der Übertrittkanalabschnitt
liegt unter einem Winkel zur Hauptströmungsrichtung, der größer als
der spitze Winkel zwischen der Hauptströmungsrichtung und der Längsmittelachse
des Eintrittkanalabschnitts ist.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen der
Beschreibung und der Zeichnung, in der nachfolgend im einzelnen beschriebene
Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:
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1 im
Schnitt eine Teilansicht auf ein im Gehäuse eines Arbeitsgerätes angeordnetes
Kühlgebläse mit Verbrennungsluftkanal,
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2 einen
Schnitt längs
der Linie II-II in 1,
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3 eine
Draufsicht auf einen Deckel des Kühlgebläses gemäß 2,
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4 in
vergrößerter Darstellung
einen erfindungsgemäßen Verbrennungsluftkanal
mit Luftabnahmestutzen,
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5 einen
Schnitt längs
der Linie A-A in 1,
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6 eine
Ansicht des Verbrennungsluftkanals gemäß 4 von unten,
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7 einen
Schnitt längs
der Linie B-B in 1,
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8 eine
Ansicht auf ein Übergangsstück mit einem
Anschlußstutzens
zu einem Luftfiltergehäuse,
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9 eine
Seitenansicht des Übergangsstücks nach 8,
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10 im
Schnitt eine Teilansicht auf ein im Gehäuse eines Arbeitsgerätes angeordnetes
Kühlgebläse mit einem
weiteren Ausführungsbeispiel
eines Verbrennungsluftkanals,
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11 einen
Schnitt längs
der Linie XI-XI in 10,
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12 eine
Draufsicht auf einen Deckel des Kühlgebläses gemäß 11,
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13 in
vergrößerter Darstellung
den Verbrennungsluftkanal gemäß 10,
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14 einen
Schnitt längs
der Linie C-C in 13,
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15 eine
Ansicht von unten auf den Verbrennungsluftkanal gemäß 13,
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16 in
prinzipieller Darstellung die Anordnung eines Verbrennungsluftkanals,
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17 eine
Draufsicht auf die Anordnung nach 16,
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18 eine
prinzipielle Darstellung einer anderen Anordnung des Verbrennungsluftkanals.
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Das
in 1 dargestellte Gehäuseteil 50 ist Teil
eines handgeführten
Arbeitsgerätes
wie einer Motorkettensäge,
eines Blasgerätes,
eines Trennschleifers, eines Freischneidegerätes oder dergleichen. Im Gehäuse ausgeformt
ist ein Kühlluftkanal 1, der
im gezeigten Ausführungsbeispiel
als Kühlluftspirale
ausgebildet ist. Im Zentrum der Kühlluftspirale 1 ist
ein Gebläserad 2 eines
Kühlgebläses 3 angeordnet,
welches – wie 2 zeigt – von einem
Gebläseraddeckel 4 abgedeckt
ist. Der Gebläseraddeckel 4 deckt
gleichzeitig die Kühlluftspirale 1 ab,
so daß diese
eine zum Gebläserad 2 offenen
U-förmigen Ringkanal
bildet. Die Kühlluftspirale
(1) ist über
einen Teilumfang offen, der einen Kühlluftabgang 5 bildet, durch
den die in Drehrichtung 6 vom Gebläserad 2 in Längsrichtung
der Kühlluftspirale 1 geförderte Kühlluft entsprechend
den in den 1 und 2 eingezeichneten
Strömungspfeilen 7 zu
einem im Gehäuse
des tragbaren, handgeführten
Arbeitsgerätes
angeordneten luftgekühlten
Verbrennungsmotor 10 strömt und insbesondere dessen
Zylinder 11 kühlt. Der
Verbrennungsmotor kann auch ein luftgekühlter Zweitaktmotor sein.
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Das
Gebläserad 2 saugt
in Richtung der Strömungspfeile 8 (2)
durch Lufteintrittsöffnungen 16 im
Gebläseraddeckel 4 (2, 3)
axial Umgebungsluft an und fördert
diese nach Art eines Radialgebläses
durch entsprechend geformte Laufschaufeln 17 in Drehrichtung 6 des
Gebläserades 2 tangential
entsprechend den Strömungspfeilen 9 in die
Kühlluftspirale 1.
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Das
Gebläserad 2 sitzt
auf einem Ende 12 der Kurbelwelle 13 des Verbrennungsmotors 10 und dreht
entsprechend der Motordrehzahl. Vorteilhaft im Gebläseraddeckel 4 integriert
ist ein geradliniger Verbrennungsluftkanal 20, der in einer
Ebene parallel zur Rotationsebene des Gebläserades 2 liegt und
sich – wie
insbesondere 1 zeigt – in Umfangsrichtung über einen
Teilabschnitt der den Kühlluftkanal 1 bildenden
Kühlluftspirale
erstreckt und entsprechend der Kühlluftspirale
in Größe und Form
angepaßt
ist. Es kann auch eine vom Gebläsraddeckel 4 getrennte Ausbildung
des Verbrennungsluftkanals 20 zweckmäßig sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel
nach den 1 bis 9 ist der
Verbrennungsluftkanal 20 ein geradliniger Kanal, der im
wesentlichen tangential zum Gebläserad 2 angeordnet
ist.
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Der
Verbrennungsluftkanal 20 steht an einem, außerhalb
der Kühlluftspirale 1 liegenden
Ende über
einen Rohrstutzen 23 mit einem zylindrischen Übergangsstück 22 in
Verbindung, dessen Anschlußstutzen 24 in
einen zweckmäßig kreisförmigen Luftfilterraum 49 ausmündet. Das
andere, oberhalb der Kühlluftspirale 1 liegende
Ende des Verbrennungsluftkanals 20 weist einen Luftabnahmestutzen 30 auf, der
quer zur Hauptströmungsrichtung 40 im
Kühlluftkanal 1 in
den Kühlluftkanal 1 einragt
und zur Hauptströmungsrichtung 40 angestellt
liegt. Der Luftaufnahmestutzen 30 weist eine Eintrittsöffnung 25 auf, die
im wesentlichen parallel zur anströmenden Kühlluft liegt. Dabei liegt die
Eintrittsöffnung 25 vom
Gebläserad 2 abgewandt
in einer Ebene 18, die parallel zur Drehachse 60 liegt
und einen zur Drehachse 60 des Gebläserades 2 konzentrischen
Kreis 19 tangiert. Der Kreis 19 ist geringfügig größer als
der Durchmesser des Gebläserades 2 ausgebildet.
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Das
dem Gebläserad 2 benachbart
liegende Ende des Verbrennungsluftkanals 20 endet etwa
auf dem Kreis 19 an der Ebene 18.
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Ausgehend
vom Boden 21 des Verbrennungsluftkanals 20 erstreckt
sich der Luftabnahmestutzen 30 im wesentlichen über die
gesamte axiale Höhe
des Kühlluftkanals 1;
der Luftabnahmestutzen ist vorteilhaft einteilig mit dem Verbrennungsluftkanal 20 ausgebildet,
z. B. als Kunststoffspritzteil. Das freie Ende 31 des Luftabnahmestutzens 30 liegt im
Ausführungsbeispiel
mit geringem Abstand x zur axialen Innenwand 14 des Kühlluftkanals 1,
welche durch das Gehäuseteil 50 gebildet
ist. Es kann auch eine bündige
Anlage des Luftabnahmestutzens 30 an der axialen Innenwand 14 des
Kühlluftkanals
zweckmäßig sein.
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Wie
sich aus der Darstellung gemäß den 4 bis 7 ergibt,
erstreckt sich die Eintrittsöffnung 25 in
der Ebene 18 auf der dem Gebläserad 2 abgewandten
Seite des Luftabnahmestutzens 30 im wesentlichen über die
ganze Breite und die ganze Höhe
des Luftabnahmestutzens. In Strömungsrichtung
der eintretenden Luft schließt
an die Eintrittsöffnung 25 ein
Eintrittkanalabschnitt 26 an, der einen zur Rotationsebene
des Gebläserades 2 parallelen Boden 33 aufweist.
Der Boden 33 liegt parallel zur Innenwand 14 der
Kühlluftspirale 1.
Der im wesentlichen mit parallelen Seitenwänden ausgeführte Kanalabschnitt 26 weist
eine Längsmittelachse 27 auf, die
unter einem spitzen Winkel 28 zur Hauptströmungsrichtung 40 liegt.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
beträgt
der spitze Winkel 28 etwa 25°. Die Ebene 18, in
der die Eintrittsöffnung 25 liegt,
liegt dabei parallel zur Hauptströmungsrichtung 40.
Die Seitenwände
des Eintrittkanalabschnitts 26 liegen lotrecht zum Boden 21 des
Verbrennungsluftkanals.
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An
den Eintrittkanal 26 schließt ein Übertrittkanalabschnitt 29 an,
dessen Boden 32 vom Boden 33 des Eintrittkanalabschnitts 26 zum
Boden 21 des Verbrennungsluftkanals 20 ansteigt
(7). Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Steigungswinkel 35 etwa
65°. Wie
insbesondere die 4 und 6 zeigen,
laufen die im übrigen
lotrecht zum Boden 21 des Luftabnahmestutzens angeordneten
Seitenwände
des Übertrittkanalabschnitts 29 leicht
aufeinander zu, so daß sich
der Übertrittkanalabschnitt in
Umfangsrichtung des Gebläserades
verjüngt,
aber insgesamt erweitert. Die Längsmittelachse 36 des Übertrittkanalabschnitts
liegt unter einem Winkel 34 zur Hauptströmungsrichtung 40 bzw.
zur Ebene 18, der größer als
der Winkel 28 zwischen der Ebene 18 und der Längsmittelachse 27 des
Eintrittkanalabschnittes 26 ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel 34 etwa
55°. Der
Luftabnahmestutzen ist so in Umfangsrichtung des Gebläserades 2 winklig
abgeknickt.
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Der
Luftabnahmestutzen 30 hat über seine axiale Erstreckung
Höhe im
wesentlichen gleiche Breite. Wie insbesondere 1 zeigt,
beträgt
die Breite des Luftabnahmestutzens 30 etwa die Hälfte der
radialen Breite der Kühlluftspirale 1,
wobei der Luftabnahmestutzen 30 näher an dem Gebläserad 2 liegt
als an der Außenwand
des Kühlluftkanals 1.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
liegt der Luftabnahmestutzen 30 dem Gebläserad eng
benachbart, wobei – in
Draufsicht gemäß 1 – der Verbrennungsluftkanal 20 den
Flugkreis der Laufschaufeln 17 teilweise überdeckt.
Der Luftabnahmestutzen 30 liegt eng benachbart zum Flugkreis
der Laufschaufeln 17, wobei durch die in Umfangsrichtung
des Gebläserades
vorgesehene Abwinkelung, die im wesentlichen geradlinige Abschnitte
(Eintrittkanalabschnitt; Übertrittkanalabschnitt) etwa
gleichen Abstand zum Flugkreis haben. Zur Erzielung eines schmalen
Spaltes zwischen dem Luftabnahmestutzen 30 und dem Gebläserad ist
die dem Gebläserad 2 zugewandte
Außenwand
des Luftabnahmestutzens 30 nach Art eines angenäherten Teilkreises
in gerade, winklig zueinander liegende Wandabschnitte 30a, 30b, 30c aufgeteilt
(6).
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Bezogen
auf die Hauptströmungsrichtung 40 liegt
im gezeigten Ausführungsbeispiel
nach den 1 bis 9 der Luftansaugstutzen
im vorderen Viertel des Kühlluftkanals 1,
so daß nur
eine Teilmenge der vom Kühlgebläse angesaugten
Schmutzpartikel am Luftansaugstutzen 30 vorbei strömt. Auf
diese Weise ist ein Anbacken von Schmutzpartikeln an dem Luftabnahmestutzen 30 minimiert.
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Der
an dem dem Luftabnahmestutzen 30 abgewandten Ende des Verbrennungsluftkanals 20 angeordnete
Rohrstutzen 23 greift in ein becherförmiges Übergangsstück 22, an dessen Umfang
ein Anschlußstutzen 24 zur Überleitung
der Verbrennungsluft aus dem Verbrennungsluftkanal 20 in
den Luftfilterraum 49 dient.
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Bei
rotierendem Gebläserad
werden die Kühlluft
und mitgeführte
Schmutzpartikel im wesentlichen in Hauptströmungsrichtung 40 strömen und längs der
Außenwand
des Kühlluftkanals 1 in
Richtung der Strömungspfeile 7 zum
Kühlluftabgang 5 gefördert. Die
Verbrennungsluft tritt über
die Eintrittsöffnung 25 unter
dem Winkel 28 zur Hauptströmungsrichtung 40 in
den Eintrittkanal 26 ein und wird über den Übertrittkanal 29 axial
nach oben in einen in einer Ebene oberhalb des Gebläserades 2 liegenden Kühlluftkanal 20 überströmen. Aufgrund
ihrer Trägheit
können
die im Kühlluftstrom
mitgeführten Schmutzpartikel
die Richtungsänderungen nicht
mitmachen, so daß sie
im wesentlichen im Kühlluftkanal 1 verbleiben
und mit der Kühlluft
abgefördert
werden. Da der Luftabnahmestutzen eng benachbart zum Gebläserad 2 liegt,
ist ein breiter Durchtrittsspalt zwischen dem Luftabnahmestutzen
und der Außenwand der
Kühlluftspirale
gebildet, der einen Abtransport sich ansammelnder Schmutzpartikel
gewährleistet. Da
der Verbrennungsluftkanal bzw. der Luftabnahmestutzen auf der Druckseite
des Kühlgebläses 3 liegt,
strömt
die über
den Verbrennungsluftkanal 20 abgezweigte Verbrennungsluft
mit leichtem Überdruck
in den Luftfilterraum 39 ein, aus dem der Verbrennungsmotor
die zum Betrieb notwendige Verbrennungsluft ansaugt. Durch den leichten Überdruck
wird eine vollständige
Füllung
des Brennraums mit der notwendigen Menge Verbrennungsluft unterstützt.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach den 10 bis 15 entspricht
im Grundaufbau dem Ausführungsbeispiel
nach den 1 bis 9, weshalb
für gleiche
Teile gleiche Bezugszeichen verwendet sind. Der Verbrennungsluftkanal 120 weist
einen Teilabschnitt auf, der in einer Ebene oberhalb des Gebläserades 2 die
Kühlluftspirale
abdeckt und sich über die
Hälfte,
vorzugsweise etwas mehr als die Hälfte der Kühlluftspirale 1 erstreckt.
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Radial
an den Teilabschnitt des Verbrennungsluftkanals 120 schließt ein Ansatz 122 an,
der den Teilabschnitt mit einem außerhalb der Kühlluftspirale 1 angeordneten Übergangsstück 22 verbindet,
wozu der Ansatz 122 einen Rohrstutzen 23 aufweist.
Der Ansatz verjüngt
sich in Richtung auf den Rohrstutzen 23 (10).
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Über den
gesamten Umfangsabschnitt von etwa 65° ist das Gebläserad 2 vom
Teilabschnitt des Verbrennungsluftkanals geringfügig überdeckt. In Längsrichtung
des Kühlluftkanals 1 sind
mit dem Verbrennungsluftkanal 120 mehrere Luftabnahmestutzen 130 angeordnet,
die vorzugsweise mit äquidistantem
Abstand in Längsrichtung
des Kühlluftkanals 1 hintereinander
liegen. Die Eintrittsöffnungen 25 der Luftabnahmestutzen 130 liegen
wiederum in Ebenen 18 abgewandt zum Gebläserad 2,
wobei alle Ebenen 18 tangential an einem gemeinsamen Kurvenabschnitt
liegen, der zweckmäßig ein
konzentrisch zur Drehachse 60 des Gebläserades 2 liegender
Kreis 19 sein kann.
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Wie
insbesondere 13 zeigt, liegt die Längsmittelachse 27 des
Eintrittkanalabschnitts 26 unter einem Winkel 28 zur
Ebene 18, die etwa 25° beträgt. Die
Hauptströmungsrichtung
in der Kühlluftspirale 1 liegt
im wesentlichen parallel zu den jeweiligen Ebenen 18.
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Wie
im Ausführungsbeispiel
nach den 1 bis 9 ist der
Luftabnahmestutzen 130 aus einem an die Eintrittsöffnung 25 anschließenden Eintrittkanalabschnitt 26 und
einem anschließenden Übertrittkanalabschnitt 29 gebildet.
Der Boden 32 des Übertrittkanalabschnitts 29 liegt
jedoch unter einem steileren Winkel 35 zum Boden des Eintrittkanalabschnitts, nämlich unter
einem Winkel von vorzugsweise 75°. Die
eintretende Verbrennungsluft wird so über einen relativ kurzen Weg
aus dem Kühlluftkanal 1 in
den Verbrennungsluftkanal 120 axial nach oben verdrängt, wobei
die Schmutzpartikel aufgrund Ihrer Trägheit den axialen Hub in den
Verbrennungsluftkanal nicht mitausführen.
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Wie
ferner aus 13 zu ersehen, ist der Eintrittkanalabschnitt 26 gegenüber der
Eintrittsöffnung
erweitert, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit
der übertretenden
Luft abgesenkt und damit ein Mitreißen von Schmutzpartikeln durch
die Verbrennungsluft in das Filtersystem hinein weitgehend vermieden
ist.
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Wie
insbesondere 13 zeigt, sind der Eintrittkanalabschnitt 26 und
der Übertrittkanalabschnitt 29 im
wesentlichen geradlinig hintereinander angeordnet, so daß der Luftabnahmestutzen 130 eine dem
Gebläserad 2 benachbarte,
gerade Innenwand aufweist. Die einströmende Verbrennungsluft wird somit
im wesentlichen diagonal in den Kanal 120 überströmen.
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Wie
den 16 bis 18 entnommen
werden kann, kann ein Verbrennungsluftkanal 20' entgegen der
Drehrichtung des Gebläserades
angeordnet sein, so daß die
abgezweigte Verbrennungsluft bezogen auf die Hauptströmungsrichtung 40 stark
umgelenkt werden muß.
Dies gewährleistet
zwar eine weitgehend schmutzpartikelfreie Verbrennungsluft, kann jedoch
zu ungünstigen
Druckzuständen
im Luftfilterraum 49 führen.
Die bevorzugte Ausführungsform der
Anordnung des Verbrennungsluftkanals 20' ist die gemäß 18, bei
der die Eintrittsöffnung 25 dem
Gebläserad 2 abgewandt
liegt, der Verbrennungsluftkanal 20' aber in Drehrichtung 6 des
Gebläserades 2 abzweigt.
Die zum Abzweigen der Verbrennungsluft notwendige Winkeländerung
des Teilluftstroms ist einerseits nicht sehr groß, andererseits aber ausreichend,
daß keine
Schmutzpartikel in den Verbrennungsluftkanal übertreten.