DE102005000196A1 - Portables Elektrowerkzeuggerät - Google Patents

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Harald Streicher
Oliver Koslowski
Lars Melzer
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Hilti AG
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Hilti AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25FCOMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for
    • B25F5/008Cooling means

Abstract

Ein portables Elektrowerkzeuggerät (11) umfasst ein Gehäuse (12) und einen in dem Gehäuse (12) angeordneten Antrieb (13) sowie einen Kühlmittelkanal (26) für ein Kühlmittel zur Kühlung des Antriebs (13). Weiter ist wenigstens ein Volumenausgleichsmittel (31) für den Kühlmittelkanal (26) vorgesehen.

Description

  • Aufgabe der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft ein portables Elektrowerkzeuggerät, insbesondere ein portables Diamantkernbohrgerät, der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.
  • Bei portablen Elektrowerkzeuggeräten mit einem in einem Gehäuse angeordneten Antrieb entsteht im Betrieb des Elektrowerkzeuggerätes Wärme, die zum Schutz vor Überhitzung verschiedener Bauteile in dem Elektrowerkzeuggerät aus diesem abgeführt werden muss. Beispielsweise ist ein Lüftermittel, wie ein Ventilator vorgesehen, der über Eintrittsöffnungen im Gehäuse Umgebungsluft ansaugt und die von dem Antrieb erwärmte Luft über Austrittsöffnungen ausbläst. Diese Lüftermittel benötigen Energie, wodurch die Leistung des portablen Elektrowerkzeuggerätes reduziert wird. Zudem ist eine ausreichende Kühlung des Antriebes in einem längeren ununterbrochenen Einsatz des portablen Elektrowerkzeuggerätes nicht immer gewährleistet.
  • Aus der GB 883,684 ist ein portables Elektrowerkzeuggerät mit einem Gehäuse und einem in dem Gehäuse angeordneten Antrieb bekannt, das einen Kühlmittelkanal zur Kühlung des Antriebs aufweist. Als Kühlmittel kommt Wasser zur Anwendung, welches über eine Zuleitung durch eine mit dem Kühlmittelkanal in Verbindung stehende Einlassöffnung dem Kühlkanal zugeführt wird. Weiter ist eine Auslassöffnung zur Ableitung des erwärmten Kühlmittels aus dem Kühlmittelkanal, das beispielsweise durch einen Bohrer als Spülwasser in das Bohrloch geleitet wird oder über eine Ableitung abgeführt und z. B: recycelt dem Elektrowerkzeuggerät zur Kühlung des Antriebs erneut zugeführt wird. Dieses portable Elektrowerkzeuggerät weist einen so genannten offenen Kühlmittelkreislauf auf.
  • Nachteilig an der bekannten Lösung ist, dass bei einer Frostgefahr, z. B. infolge tiefer Temperaturen der Umgebungsluft, das bei einem Arbeitsunterbruch noch im Elektrowerkzeuggerät befindliche Kühlmittel gefrieren kann und deshalb aus dem Elektrowerkzeuggerät entfernt, z. B. evakuiert werden muss. Dies geschieht zum Teil über die Schwerkraft, indem beispielsweise eine Ablassschraube geöffnet wird. Der grösste Teil des noch im Elektrowerkzeuggerät befindlichen Kühlmittels muss jedoch mittels Ausblasen aus dem Elektrowerkzeuggerät entfernt werden.
  • Versäumt der Anwender die Entleerung des Elektrowerkzeuggerätes kann, insbesondere bei Wasser als Kühlmittel, sich Eis im Elektrowerkzeuggerät bilden, was zu einem Volumenanstieg des Kühlmittels führt, so dass hohe Kräfte auf die einzelnen Bauteile und/oder Dichtungen wirken. Dies kann einerseits zu Undichtigkeiten des Elektrowerkzeuggerätes führen und andererseits die im Elektrowerkzeuggerät angeordneten Bauteile derart deformieren, dass bleibende Risse entstehen. In der Folge würden beispielsweise der Motor und das Getriebe, die zusammen z. B. den Antrieb des Elektrowerkzeuges ausbilden, einer Schädigung durch eintretendes Kühlmittel ausgesetzt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein portables Elektrowerkzeuggerät zu schaffen, bei dem die schädlichen Auswirkungen eines im Volumen zunehmenden Kühlmittels auf das Elektrowerkzeuggerät verhindert sind.
  • Die Aufgabe ist durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Gemäss der Erfindung ist wenigstens ein Volumenausgleichsmittel für den Kühlmittelkanal vorgesehen.
  • Durch das am Kühlmittelkanal vorgesehene Volumenausgleichsmittel lässt sich auch ein sprunghafter Volumenanstieg des Kühlmittels im Kühlmittelkanal, wie er beispielsweise bei gefrierendem Wasser auftritt, ausgeglichen werden. Das mit dem Volumenausgleichsmittel zur Verfügung gestellte Volumen für das sich ausdehnende Kühlmittel ist derart gewählt, dass beim Ausdehnen des Kühlmittels keine hohen Kräfte auf die einzelnen Bauteile und/oder Dichtungen entstehen können. Auch wenn es der Anwender versäumt das Kühlmittel vollständig aus dem Elektrowerkzeuggerät zu entleeren, beispielsweise zu evakuieren, treten keine schädlichen Wirkungen auf das Elektrowerkzeuggerät auf.
  • Die erfindungsgemässe Lösung ist insbesondere bei einem Elektrowerkzeuggerät mit einem offenen Kühlmittelkreislauf vorteilhaft. Aber auch bei einem Elektrowerkzeuggerät mit einem geschlossenen Kühlmittelkreislauf ist die Anordnung eines Volumenausgleichsmittels für den Kühlmittelkanal vorteilhaft, da bei dieser Lösung auf spezielle Kühlmittel oder mit Frostschutz versetzte Kühlmittel, die bis anhin in geschlossenen Kühlmittelkreisläufen Anwendung fanden, verzichtet werden kann. Die speziellen oder mit Frostschutz versetzten Kühlmittel sind teurer als einfache Kühlmittel und teils nicht besonders umweltfreundlich.
  • Vorzugsweise beinhaltet das Volumenausgleichsmittel einen Ausgleichsraum, der mittels einer elastischen Membrane flüssigkeitsdicht gegenüber dem Kühlmittelkanal abgedichtet ist. Das Kühlmittel kann sich beim Gefrieren ausdehnen, wobei die im Ausgleichsraum eingeschlossene Luft komprimiert wird. Die elastische Membrane dehnt sich beim Tauen des Kühlmittels durch deren Elastizität wieder aus, so dass dieses Volumenausgleichsmittel für einen weiteren Gefrierzugang zur Verfügung steht. Die elastische Membrane ist beispielsweise aus einem Elastomer, insb. aus einer Silikonmatte, oder aus einem Gummi (z. B. NBR, EPDM) gefertigt.
  • In einer Variante der Erfindung ist das elastische Volumenausgleichsmittel von einem elastisch deformierbaren Einlegeteil gebildet, das in einem mit dem Kühlmittelkanal in Verbindung stehenden Aufnahmeraum angeordnet ist. Auch bei dieser Lösung kann sich das Kühlmittel beim Gefrieren ausdehnen, wobei das elastisch deformierbare Einlegeteil komprimiert wird. Das elastische Einlegeteil dehnt sich beim Tauen des Kühlmittels durch dessen Elastizität wieder auf die vor der Komprimierung vorhandene Ausdehnung aus, so dass dieses Volumenausgleichsmittel für einen weiteren Gefrierzugang zur Verfügung steht. Der Aufnahmeraum für das elastisch deformierbare Einlegeteil ist vorteilhaft als Vertiefung an einem den Kühlmittelkanal ausbildenden Wandabschnitt ausgeformt. Das elastisch deformierbare Einlegeteil ist beispielsweise am Boden des Aufnahmeraums mittels eines Klebers zur Sicherung desselben festgelegt. Das elastisch deformierbare Einlegeteil ist beispielsweise aus einem geschlossenzelligen Schaumstoff, vorzugsweise aus einem PUR-Schaum gefertigt.
  • In einer weiteren Variante der Erfindung beinhaltet das Volumenausgleichsmittel einen federbelasteten Kolben, der in einem mit dem Kühlmittelkanal in Verbindung stehenden Aufnahmeraum angeordnet ist. Bei einer Volumenvergrösserung des Kühlmittels wird der Kolben gegen eine Federkraft, beispielsweise einer Schraubenfeder, in den Aufnahmeraum gedrückt, wodurch ein Freiraum für die Ausdehnung des Kühlmittels geschaffen wird. Taut das Kühlmittel wieder auf, wird der Kolben mittels der wirkenden Federkraft wieder in seine Ausgangsstellung gebracht, so dass dieses Volumenausgleichsmittel für einen weiteren Gefrierzugang zur Verfügung steht. Der Kolben weist vorteilhafterweise eine radial um diesen angeordnete Dichtung, beispielsweise aus einem gegenüber dem Kühlmittel widerstandsfähigen Gummi auf, die dichtend mit der Wandung des Aufnahmeraums in Anlage steht und ein Eindringen des Kühlmittels in den Aufnahmeraum hinter den Kolben verhindert. Des Weiteren ist vorteilhafterweise ein Anschlag für den Kolben vorgesehen, der dessen Verfahrweg aus dem Aufnahmeraum heraus begrenzt. Der Aufnahmeraum für den federbelasteten Kolben ist vorteilhaft als Vertiefung an einem den Kühlmittelkanal ausbildenden Wandabschnitt ausgeformt.
  • In einer weiteren Variante der Erfindung ist das Volumenausgleichsmittel von einem elastisch deformierbaren Abschnitt des Gehäuses gebildet, der einen Wandabschnitt des Kühlmittelkanals bildet. Bei einer Volumenvergrösserung des Kühlmittels wird der elastisch deformierbare Abschnitt des Gehäuses ausgebeult, wodurch ein Freiraum für die Ausdehnung des Kühlmittels geschaffen wird. Der elastisch deformierbare Abschnitt des Gehäuses kehrt beim Tauen des Kühlmittels durch dessen Elastizität wieder in seine Ausgangsstellung zurück, so dass dieses Volumenausgleichsmittel für einen weiteren Gefrierzugang zur Verfügung steht. Vorteilhafterweise ist der elastisch deformierbare Abschnitt des Gehäuses ein Teil des aussenliegenden Gehäuseteils, so dass bei einer Ausbeulung desselben dieser sich nach aussen ausdehnt und somit innerhalb des Gerätes kein Raum für die Volumenvergrösserung des sich bei Frost ausdehnenden Kühlmittels zur Verfügung gestellt werden muss. Der elastisch deformierbare Abschnitt des Gehäuses ist beispielsweise aus einem Elastomer, insbesondere aus einer Silikonmatte, oder aus einem Gummi (z. B. NBR, EPDM) gefertigt.
  • Vorzugsweise umfasst der Antrieb einen Motor, der ein erstes Ende mit einer Abtriebswelle und ein dem ersten Ende gegenüberliegendes zweites Ende aufweist, wobei das Volumenausgleichsmittel im Bereich des zweiten Endes des Motors angeordnet ist. Der Kühlmittelkanal wird für eine ausreichende Kühlung des Antriebs oftmals in mehreren Windungen um den Antrieb und insbesondere um den Motor herum geführt. In dem Bereich des zweiten Endes des Motors kann ohne eine wesentliche Beeinflussung der baulichen Ausgestaltung des Elektrowerkzeuggerätes das Volumenausgleichsmittel platzsparend vorgesehen werden.
  • Bevorzugt sind mehrere Volumenausgleichsmittel für den Kühlmittelkanal vorgesehen. Die Volumenausgleichsmittel sind beispielsweise an verschiedenen Bereichen des Kühlmittelkanals angeordnet. Beispielsweise werden die gleichen Ausgestaltungen von Volumenausgleichsmittel an einem Kühlmittelkanal vorgesehen. Alternativ können auch verschiedene Ausgestaltungen des Volumenausgleichsmittels an einem Kühlmittelkanal angeordnet sein.
  • Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 Ein wassergekühltes Diamantbohrgerät in einer Seitenansicht;
  • 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II in 1 mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 3 einen Schnitt gem. 2 mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • 4 einen Schnitt gem. 2 mit einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
  • 5 einen schematischen Schnitt durch ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Grundsätzlich sind in den Figuren gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das in 1 dargestellte Elektrowerkzeuggerät 11 weist ein Gehäuse 12 und einen in dem Gehäuse 12 angeordneten Antrieb 13 auf, der einen Motor 14 und ein Getriebe 15 umfasst. Mittels des Motors 14 wird über das Getriebe 15 die Antriebswelle 16 für ein Werkzeug (hier nicht dargestellt) angetrieben. Der Motor 14 weist ein erstes Ende 18 mit einer Abtriebswelle 17 und ein dem ersten Ende 18 gegenüberliegendes zweites Ende 19 auf. An dem zweiten Ende 19 des Motors 14 ist eine Steuerelektronik 20 zur Steuerung des Motors 14 angeordnet.
  • An dem Gehäuse 12 ist eine Eintrittsöffnung 27 zur Zuführung des Kühlmittels in das Elektrowerkzeuggerät 11 vorgesehen, die mit einem Kühlmittelkanal 26 zum Abführen der im Betrieb des Elektrowerkzeuggerätes 11 erzeugten Abwärme des Antriebs 13 in Verbindung steht. Die Antriebswelle 16 für das Werkzeug ist mit einer Bohrung 23 versehen, welche mit dem Kühlmittelkanal 26 in Verbindung steht und eine Austrittsöffnung 28 zur Abführung des erwärmten Kühlmittels ausbildet. Der Kühlmittelkanal 26 erstreckt sich von der Eintrittsöffnung 27 aus auf einer ersten Seite 21 des Motors 14 von dessen ersten Ende 18 zu dessen zweiten Ende 19, entlang des zweiten Endes 19 und auf eine der ersten Seite 21 gegenüberliegende Seite 22 des Motors 14 entlang dessen Längserstreckung bis zum Getriebe 15 und von dort bis zur Austrittsöffnung 28.
  • Das Elektrowerkzeuggerät 11 weist einen offenen Kühlmittelkreislauf auf. Das zugeführte Kühlmittel wird um den Antrieb 13 geleitet und führt die von diesem im Betrieb des Elektrowerkzeuggerätes 11 erzeugte Abwärme durch die Bohrung 23 in der Antriebswelle 16 der mit dem portablen Elektrowerkzeuggerät 11 zu erstellenden Bohrung als Spülwasser zu. Gleichzeitig mit der Kühlung des Antriebs 13 wird die von der Steuerelektronik 20 erzeugte Abwärme abgeführt, womit eine Überhitzung derselben verhindert wird.
  • Im Bereich des zweiten Endes 19 des Motors 14 ist ein Volumenausgleichsmittel 31 für den Kühlmittelkanal 26 vorgesehen, das in der 2 im Detail dargestellt ist. Das Volumenausgleichsmittel 31 beinhaltet einen Ausgleichsraum 32, der mittels einer elastischen Membrane 33 flüssigkeitsdicht gegenüber dem Kühlmittelkanal 26 abgedichtet ist. Die elastische Membrane 33 ist aus einer Silikonmatte gefertigt. Bei einer Volumenvergrösserung des Kühlmittels im Kühlmittelkanal 26 wird die im Ausgleichsraum 32 eingeschlossene Luft komprimiert. Nimmt die Volumenvergrösserung des Kühlmittels im Kühlmittelkanal 26 ab, nimmt die elastische Membrane 33 wieder ihre ursprüngliche Ausrichtung ein. Weiter ist an der ersten Seite 21 des Motors 14 ein weiteres Volumenausgleichsmittel 31 vorgesehen.
  • Bei der in 3 gezeigten Variante ist das Volumenausgleichsmittel 41 von einem elastisch deformierbaren Einlegeteil 42 gebildet, das in einem mit dem Kühlmittelkanal in Verbindung stehenden Aufnahmeraum 43 angeordnet ist. Als elastisch deformierbares Einlegeteil 42 dient beispielsweise ein Block aus PUR-Schaum, der mittels eines geeigneten Klebers am Boden 44 des Aufnahmeraums 43 festgelegt ist. Bei einer Volumenvergrösserung des Kühlmittels im Kühlmittelkanal 26 wird das elastisch deformierbare Einlegeteil 42 komprimiert. Nimmt die Volumenvergrösserung des Kühlmittels im Kühlmittelkanal 26 wieder ab, dehnt sich das elastisch deformierbare Einlegeteil 42 bis auf seine ursprüngliche Ausdehnung aus.
  • Bei der in 4 gezeigten Variante ist das Volumenausgleichsmittel 51 von einem elastisch deformierbaren Abschnitt 52 des Gehäuses 12 gebildet, der einen Wandabschnitt des Kühlmittelkanals 26 bildet. Der elastisch deformierbare Abschnitt 52 des Gehäuses 12 ist aus einem Elastomer-Kunststoff gefertigt. Bei einer Volumenvergrösserung des Kühlmittels im Kühlmittelkanal 26 wird der elastisch deformierbare Abschnitt 52 des Gehäuses 12 nach aussen gebeult. Nimmt die Volumenvergrösserung des Kühlmittels im Kühlmittelkanal 26 ab, nimmt der elastisch deformierbare Abschnitt 52 des Gehäuses 12 wieder seine ursprüngliche Ausrichtung an.
  • Bei der in 5 gezeigten Variante beinhaltet das Volumenausgleichsmittel 61 einen federbeaufschlagten Kolben 62, der in einem mit dem Kühlmittelkanal in Verbindung stehenden Aufnahmeraum 63 angeordnet ist. Der Kolben 62 ist über eine Schraubenfeder 64 federbeaufschlagt. Mittels einer radial an dem Kolben 62 umlaufend angeordneten Dichtung 65, die dichtend an der Wandung 66 des Aufnahmeraums 63 anliegt, ist der Bereich unter dem Kolben 62 gegenüber eindringendem Kühlmittel abgedichtet. Bei einer Volumenvergrösserung des Kühlmittels im Kühlmittelkanal 26 wird der federbeaufschlagte Kolben 62 gegen die Federkraft der Schraubenfeder 64 in den Aufnahmeraum 63 verschoben. Nimmt die Volumenvergrösserung des Kühlmittels im Kühlmittelkanal 26 ab, kehrt der Kolben 62 aufgrund der auf ihn wirkenden Federkraft wieder in seine ursprüngliche Ausgangsstellung zurück.

Claims (7)

  1. Portables Elektrowerkzeuggerät mit einem Gehäuse (12) und einem in dem Gehäuse (12) angeordneten Antrieb (13) und mit einem Kühlmittelkanal (26) für ein Kühlmittel zur Kühlung des Antriebs (13), gekennzeichnet durch wenigstens ein Volumenausgleichsmittel (31; 41; 51; 61) für den Kühlmittelkanal (26).
  2. Elektrowerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenausgleichsmittel (31) einen Ausgleichsraum (32) beinhaltet, der mittels einer elastischen Membrane (33) flüssigkeitsdicht gegenüber dem Kühlmittelkanal (26) abgedichtet ist.
  3. Elektrowerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Volumenausgleichsmittel (41) von einem elastisch deformierbaren Einlegeteil (42) gebildet ist, das in einem mit dem Kühlmittelkanal (26) in Verbindung stehenden Aufnahmeraum (43) angeordnet ist.
  4. Elektrowerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenausgleichsmittel (61) einen federbelasteten Kolben (62) beinhaltet, der in einem mit dem Kühlmittelkanal (26) in Verbindung stehenden Aufnahmeraum (63) angeordnet ist.
  5. Elektrowerkzeuggerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumenausgleichsmittel (51) von einem elastisch deformierbaren Abschnitt (52) des Gehäuses (12) gebildet ist, der einen Wandabschnitt des Kühlmittelkanals (26) bildet.
  6. Elektrowerkzeuggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (13) einen Motor (14) umfasst, der ein erstes Ende (18) mit einer Abtriebswelle (17) und ein dem ersten Ende (18) gegenüberliegendes zweites Ende (19) aufweist, wobei das Volumenausgleichsmittel (31; 41; 51; 61) im Bereich des zweiten Endes (19) des Motors (14) angeordnet ist.
  7. Elektrowerkzeuggerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Volumenausgleichsmittel (31) für den Kühlmittelkanal (26) vorgesehen sind.
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