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Die
Erfindung betrifft ein Hochdruckreinigungsgerät mit einem Elektromotor und
einer vom Elektromotor angetriebenen Pumpe zur Abgabe von unter
Druck stehender Reinigungsflüssigkeit,
wobei der Elektromotor eine Spuleneinrichtung mit mindestens einer
Spule zur Erzeugung eines Magnetfeldes umfasst und der Elektromotor
mit einer Steuereinrichtung verbunden ist zur Steuerung der Motorleistung.
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Außerdem betrifft
die Erfindung ein Verfahren zur Änderung
der Leistung des Elektromotors eines derartigen Hochdruckreinigungsgeräts.
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Um
den Druck der vom Hochdruckreinigungsgerät abgegebenen Reinigungsflüssigkeit
oder auch die pro Zeiteinheit abgegebene Reinigungsmittelmenge verändern zu
können,
ist es bekannt, die elektrische Leistung des Elektromotors zu variieren. So
wird beispielsweise in der europäischen
Offenlegungsschrift
EP
1 384 529 A2 vorgeschlagen, in die elektrische Versorgungsleitung
des Elektromotors zur Reduzierung von dessen Leistung eine Diode
zu schalten, so dass die Motorleistung halbiert werden kann. Alternativ
wird der Einsatz einer Phasenanschnittsteuerung vorgeschlagen, die
vom Benutzer mit Hilfe eines Potentiometers auf eine gewünschte Motorleistung
eingestellt werden kann.
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Mit
Hilfe einer Phasenanschnittsteuerung kann die Motorleistung verändert werden.
Allerdings führt
der Einsatz einer Phasenanschnittsteuerung bei Elektromotoren mit
höheren
Leistungen, zum Beispiel Leistungen von mehr als 1,4 kW, häufig zu
nicht mehr tolerablen Rückwirkungen
auf das Versorgungsnetz, an das der Elektromotor angeschlossen wird,
da sich Oberwellenströme
ausbilden.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Hochdruckreinigungsgerät der eingangs
genannten Art derart weiterzubilden, dass die Motorleistung auch
bei Elektromotoren höherer
Leistung auf konstruktiv einfache Weise verändert werden kann, ohne dass
sich nicht mehr tolerable Netzrückwirkungen ausbilden.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Hochdruckreinigungsgerät der gattungsgemäßen Art
erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass die Anzahl der zur Ausbildung eines Magnetfeldes effektiv wirksamen
Windungen der Spuleneinrichtung mittels der Steuereinrichtung veränderbar
ist.
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In
die Erfindung fließt
der Gedanke mit ein, dass die Motorleistung durch Änderung
der Induktivität
der Spuleneinrichtung verändert
werden kann. Die Induktivität
ist von der Anzahl der Windungen abhängig, die das Magnetfeld des
Elektromotors effektiv ausbilden. Wird die Anzahl der effektiv wirksamen Windungen
erhöht,
so hat dies eine Erhöhung
der Induktivität
der Spuleneinrichtung zur Folge, und dies wiederum bewirkt eine
Verringerung der Motorleistung. Soll das Hochdruckreinigungsgerät mit hoher Leistung
betrieben werden, so wird mittels der Steuereinrichtung eine geringere
Anzahl von das Magnetfeld effektiv ausbildenden Windungen zum Einsatz gebracht
als bei geringerer Leistung.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Anzahl der zur Ausbildung eines Magnetfeldes
effektiv wirksamen Windungen mittels der Steuereinrichtung kontinuierlich veränderbar
ist, um die Leistung des Hochdruckreinigungsgerätes stufenlos verstellen zu
können.
Bei einer konstruktiv besonders einfachen und kostengünstig herstellbaren
Ausführungsform
ist allerdings vorgesehen, dass wahlweise eine erste oder eine zweite
Anzahl von Windungen der Spuleneinrichtung effektiv wirksam ist
zur Ausbildung eines Magnetfeldes. Bei einer derartigen Ausgestaltung
ist die effektiv wirksame Windungszahl also umschaltbar zwischen
einem ersten und einem zweiten Wert. Es kann beispielsweise vorgesehen
sein, dass wahlweise eine maximale Anzahl von effektiv wirksamen Windungen
oder nur die Hälfte
der maximalen Anzahl zum Einsatz gebracht wird.
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Zur Änderung
der effektiv wirksamen Windungszahl der Spuleneinrichtung kommt
vorzugsweise eine Schaltvorrichtung der Steuereinrichtung zum Einsatz.
Die Schaltvorrichtung kann beispielsweise manuell betätigt werden.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn die Schaltvorrichtung elektrisch
steuerbar ist. Dadurch kann eine manuelle Betätigung der Schaltvorrichtung entfallen.
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Die
Schaltvorrichtung umfasst bei einer bevorzugten Ausgestaltung der
Erfindung zumindest ein Relais. Günstig ist es, wenn nur ein
einziges Relais zum Einsatz kommt, mit dessen Hilfe die Anzahl der
effektiv wirksamen Windungen der Spuleneinrichtung veränderbar
ist. Das Relais kann von einer Steuerschaltung der Steuereinrichtung
mit einem Steuersignal beaufschlagt werden.
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Vorzugsweise
weist die Steuereinrichtung eine Steuerschaltung in Form eines Mikrocontrollers auf.
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Die
Spuleneinrichtung kann beispielsweise eine Spule umfassen, die als
Statorwicklung des Elektromotors ausgebildet ist. Dies gibt die
Möglichkeit,
die Anzahl der zur Ausbildung des Magnetfeldes effektiv wirksamen
Windungen der Statorwicklung mittels der Steuereinrichtung zu verändern.
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Die
Veränderung
der Anzahl der effektiv wirksamen Windungen kann auf besonders einfache Weise
dadurch erfolgen, dass die Spuleneinrichtung zwei Spulen umfasst,
die jeweils eine Statorwicklung des Elektromotors ausbilden. Dies
gibt die Möglichkeit,
wahlweise eine erste und/oder eine zweite Statorwicklung mit Strom
zu versorgen. Kommt nur die erste Statorwicklung zum Einsatz, so
kann dadurch eine der ersten Statorwicklung entsprechende Motorleistung
erzielt werden. Kommt nur die zweite Statorwicklung zum Einsatz,
kann vom Elektromotor eine der zweiten Statorwicklung entsprechende
Motorleistung bereitgestellt werden. Selbstverständlich kann auch vorgesehen
sein, dass zur Erzielung einer bestimmten Motorleistung beide Statorwicklungen gleichzeitig
mit Strom versorgt werden, um eine dem kombinierten Einsatz beider
Statorwicklungen entsprechende Motorleistung zu erzielen.
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Es
kann vorgesehen sein, das die beiden Statorwicklungen dieselbe Windungszahl
aufweisen. Dies gibt die Möglichkeit,
die Anzahl der zur Ausbildung eines Magnetfeldes effektiv wirksamen
Windungen durch den Einsatz beider Statorwicklungen zu verdoppeln
verglichen mit der Anzahl von Windungen, die bei Einsatz von nur
einer der beiden Statorwicklungen zur Ausbildung eines Magnetfeldes
effektiv wirksam sind.
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Es
kann auch vorgesehen sein, das die beiden Statorwicklungen unterschiedliche
Windungszahlen aufweisen. Beispielsweise kann die erste Statorwicklung
nur eine halb so große
Windungszahl aufweisen wie die zweite Statorwicklung.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Hochdruckreinigungsgerätes sind
die beiden Statorwicklungen wahlweise parallel oder in Reihe zueinander
schaltbar. Sind die beiden Statorwicklungen in Reihe zueinander
geschaltet, ergibt sich die Anzahl der das Magnetfeld des Elektromotors
effektiv ausbildenden Windungen aus der Summe der Windungszahlen
der beiden Statorwicklungen. Sind dagegen die beiden Statorwicklungen
parallel zueinander geschaltet, so ist die Anzahl der effektiv wirksamen
Windungen geringer. Weisen die beiden Statorwicklungen dieselbe Windungszahl
auf, so ist bei Parallelschaltung der Statorwicklungen nur die Hälfte der
Windungen zur Ausbildung eines Magnetfeldes effektiv wirksam verglichen
mit der Windungszahl, die bei einer Reihenschaltung der Statorwicklungen
wirksam ist. Die Parallelschaltung hat zur Folge, dass sich letztlich
nur der Drahtquerschnitt der Spuleneinrichtung des Elektromotors
erhöht,
ohne dass dadurch die Anzahl der effektiv das Magnetfeld ausbildenden
Windungen gesteigert wird. Durch das wahlweise Parallelschalten oder
in Reihe schalten der beiden Statorwicklungen kann also zwischen
einer hohen Anzahl von effektiv wirksamen Windungen bei einem bestimmten
Drahtquerschnitt und einer geringeren Anzahl von effektiv wirksamen
Windungen mit vergrößertem Drahtquerschnitt
gewählt
werden, und auf diese Weise kann die Leistung des Elektromotors
zwischen einem ersten Leistungswert und einem zweiten Leistungswert umgeschaltet
werden.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn die beiden Statorwicklungen identisch
ausgestaltet sind. Dies ermöglicht
eine gleichmäßige Strombelastung der
Statorwicklungen, wobei die Strombelastung an die maximal zulässige Wärmeentwicklung
des Motors angepasst werden kann. Sind die beiden Statorwicklungen
parallel zueinander geschaltet, so wird die maximale Motorleistung
er zielt, bei einer Reihenschaltung der beiden Statorwicklungen wird
vom Elektromotor eine reduzierte Motorleistung, beispielsweise 70
% der Maximalleistung bereitgestellt. Die parallel geschalteten
Statorwicklungen stellen zur Ausbildung des Magnetfeldes eine geringere
Anzahl von Windungen bei doppelt so großem Drahtquerschnitt bereit
als dies bei einer Reihenschaltung der identischen Statorwicklungen
der Fall ist.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn die Steuereinrichtung eine Phasenanschnittsteuerung umfasst.
Dies gibt die Möglichkeit,
die Motorleistung zum einen durch eine Veränderung der Anzahl der zur
Ausbildung eines Magnetfeldes effektiv wirksamen Windungszahl der
Spuleneinrichtung zu verändern,
zum anderen kann die Motorleistung mittels der Phasenanschnittsteuerung
verändert
werden. Wie eingangs erwähnt,
hat der Einsatz einer Phasenanschnittsteuerung bei hohen Motorleistungen,
insbesondere bei Motorleistungen von mehr als 1,4 kW, in vielen
Fällen
nicht mehr tolerable Netzrückwirkungen zur
Folge. Es ist deshalb günstig,
wenn mittels der Phasenanschnittsteuerung die Leistung des Elektromotors
dann reduziert wird, wenn durch Änderung der
Anzahl der zur Ausbildung eines Magnetfeldes effektiv wirksamen
Windungen der Spuleneinrichtung bereits eine erste Leistungsreduzierung
erzielt wurde.
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Günstig ist
es, wenn die Motorleistung mittels der Phasenanschnittsteuerung
stufenlos veränderbar
oder zwischen mindestens zwei Leistungswerten umschaltbar ist. Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass die Motorleistung mittels der Phasenanschnittsteuerung
um 30 % bis 60 % reduziert werden kann. In Kombination mit der Veränderung
der Motorleistung durch Änderung
der Anzahl der zur Ausbildung eines Magnetfeldes effektiv wirksamen
Windungen der Spuleneinrichtung kann der Elektromotor zum Beispiel
wahlweise mit 100 %, 50 % oder 30 % seiner Maximalleistung betrieben
werden. Die Re duktion der Leistung von 100 % auf 50 % kann durch eine
Veränderung
der Anzahl der effektiv wirksamen Windungen in Verbindung mit dem
Einsatz der Phasenanschnittsteuerung mit kleinem Zündwinkel
erzielt werden. Die zusätzliche
Leistungsreduktion auf 30 % kann durch Erhöhung des Zündwinkels der Phasenanschnittsteuerung
erzielt werden. Im reduzierten Leistungsbereich ist der Einsatz
der Phasenanschnittsteuerung unbedenklich im Hinblick auf mögliche Rückwirkungen
auf das elektrische Versorgungsnetz, da bei geringeren Leistungen
nicht mit einer massiven Ausbildung von Oberwellenströmen zu rechnen
ist.
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Die
Phasenanschnittsteuerung umfasst üblicherweise einen TRIAC. Der
TRIAC leitet nach einem Nulldurchgang der vom Versorgungsnetz bereitgestellten
Wechselspannung den Strom solange nicht, bis er bei einem bestimmten
Zündwinkel
von der Steuereinrichtung einen Zündimpuls erhält. Ab diesem
Zeitpunkt wird der Elektromotor bis zum nächsten Nulldurchgang der Wechselspannung
mit Energie versorgt. Je später
der TRIAC gezündet wird,
d. h. je größer der
Zündwinkel
ist, desto geringer ist die über
eine Periode der Wechselspannung gemittelte Leistung.
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Von
besonderem Vorteil ist es, wenn dem TRIAC der Phasenanschnittsteuerung
eine Prüfschaltung
zugeordnet ist zum Erfassen des Schaltzustandes des TRIAC. Mittels
der Prüfschaltung
kann auf konstruktiv einfache Weise festgestellt werden, ob nach
dem Zünden
des TRIAC ein Stromfluss vorliegt oder nicht. Wird beispielsweise
mittels eines Schalters, der in Reihe zum TRIAC geschaltet ist,
der Elektromotor vom Versorgungsnetz getrennt, so zündet zwar
der TRIAC bei Beaufschlagung mit einem Zündimpuls, über den TRIAC fließt jedoch
anschließend
kein Strom, insbesondere fließt
nicht der zum Verbleiben des TRIAC in seiner geöffneten Stellung mindestens
erforderliche Haltestrom.
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Ist
dagegen der Schalter geschlossen, so fließt nach dem Zünden des
TRIAC ein Strom und der TRIAC verbleibt bis zum nächsten Nulldurchgang in
seiner geöffneten
Stellung. Der Schaltzustand des TRIAC kann von der Prüfschaltung
anhand des Stromflusses erfasst werden. Das Verhalten des TRIAC
nach Beaufschlagung mit einem Zündimpuls spiegelt
somit den Schaltzustand des dem TRIAC nachgeordneten Schalters wieder.
Somit können
auf konstruktiv einfache Weise mit Hilfe der Prüfschaltung Information gewonnen
werden über
den Zustand des Schalters.
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Die
Pumpe des Hochdruckreinigungsgerätes weist üblicherweise
einen Saugeinlass zum Ansaugen von Reinigungsflüssigkeit und einen Druckauslass
zum Abgeben von unter Druck stehender Reinigungsflüssigkeit
auf. An den Druckauslass ist eine Druckleitung anschließbar. Günstig ist
es, wenn die Motorleistung durch Öffnen und Schließen eines
in die Druckleitung geschalteten Schließventils steuerbar ist. Wird
bei laufendem Motor das Schließventil vom
Benutzer geschlossen, so bildet sich in der Druckleitung eine Druckspitze
aus, und bei anschließendem Öffnen des
Schließventiles
verringert sich kurzzeitig der Druck in der Druckleitung sehr stark, um
anschließend
wieder einen durch die Motorleistung vorgegebenen Wert einzunehmen.
Der starke Druckanstieg beim Schließen des Schließventiles und
der starke Druckabfall beim Öffnen
des Schließventiles
kann zur Steuerung der Motorleistung herangezogen werden. Hierzu
kann beispielsweise mittels eines Drucksensors ein dem Druckanstieg
bzw. dem Druckabfall entsprechendes Sensorsignal erzeugt werden.
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Von
besonderem Vorteil im Hinblick auf eine möglichst einfache Handhabung
des Hochdruckreinigungsgerätes
ist es, wenn die Motorleistung in Abhängigkeit von der Zeitdauer
zwischen dem Schließen
und dem Öffnen
des Schließventiles
steuerbar ist. Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass durch
Schließen des
Schließventils
ein erstes Steuersignal und durch anschließendes Öffnen des Schließventiles
ein zweites Steuersignal bereitstellbar ist und dass die Motorleistung
in Abhängigkeit von
der Dauer des Zeitintervalls zwischen den beiden Steuersignalen
gesteuert wird. Ist das Zeitintervall zwischen dem ersten und dem
zweiten Steuersignal kürzer
als eine vorgegebene Zeitspanne, zum Beispiel kürzer als 0,5 bis 1,5 Sekunden,
so wird mittels der Steuereinrichtung die Motorleistung selbsttätig geändert.
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Vorzugsweise
wird die Motorleistung in vorgegebener Reihenfolge geändert. Dies
gibt die Möglichkeit,
das Hochdruckreinigungsgerät
wahlweise mit maximaler Motorleistung oder mit einer verminderten
Motorleistung zu betreiben. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass
der Benutzer durch mehrmaliges kurzzeitiges Schließen des
Schließventils
zwischen mehreren vorgegebenen Motorleistungen wählen kann, vorzugsweise zwischen
mindestens drei Motorleistungen, beispielsweise zwischen 100 %,
50 % und 30 % der Maximalleistung des Elektromotors. Wird ausgehend
von der maximalen Motorleistung das Schließventil kurzzeitig einmal geschlossen
und anschließend
wieder geöffnet,
so sinkt die Motorleistung auf einen ersten reduzierten Leistungswert,
beispielsweise auf 50 % der Maximalleistung. Wird anschließend das
Schließventil
erneut kurzzeitig geschlossen und dann wieder geöffnet, so sinkt die Motorleistung
auf einen zweiten reduzierten Leistungswert, beispielsweise 30 %.
Wird danach das Schließventil
nochmals kurzzeitig geschlossen und anschließend wieder geöffnet, so
steigt die Motorleistung wieder auf den Maximalwert. Wird allerdings
das Schließventil
vom Benutzer für
längere
Zeit geschlossen, beispielsweise für mehr als 0,5 bis 1,5 Sekunden,
so hat das anschließende
erneute Öffnen des
Schließventils
keine Änderung
der Motorleistung zur Folge, vielmehr wird der Motor dann mit seiner vor
dem Schleißen
des Schließventils
vorliegenden Motorleistung betrieben.
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Wie
eingangs erwähnt,
betrifft die Erfindung außerdem
ein Verfahren zur Änderung
der Leistung des Elektromotors eines Hochdruckreinigungsgerätes. Um
die Motorleistung auf konstruktiv einfache Weise verändern zu
können,
ohne dass nicht tolerable Rückwirkungen
auf das Versorgungsnetz zu befürchten
sind, ist erfindungsgemäß vorgesehen,
dass man zur Verringerung der Motorleistung die Anzahl der zur Ausbildung
eines Magnetfeldes effektiv wirksamen Windungen der Spuleneinrichtung
erhöht. Wie
bereits erläutert,
kann durch eine Erhöhung
der Anzahl der effektiv wirksamen Windungen die Induktivität der Spuleneinrichtung
des Elektromotors erhöht
und dessen Leistung verringert werden.
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Günstig ist
es, wenn man zur Verringerung der Motorleistung zwei Statorwicklungen
des Elektromotors in Reihe schaltet. Verglichen mit einer Parallelschaltung
der beiden Statorwicklungen wird durch die Reihenschaltung die Anzahl
der zur Ausbildung des Magnetfeldes effektiv wirksamen Windungen,
d. h. die Anzahl der Windungen, die die Induktivität der Spuleneinrichtung
bestimmen, erhöht,
und gleichzeitig wird der effektiv wirksame Drahtquerschnitt der Spuleneinrichtung
bei einer Reihenschaltung der Statorwicklungen verglichen mit einer
Parallelschaltung halbiert.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
reduziert man die Motorleistung zusätzlich mittels einer Phasenanschnittsteuerung.
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Hierbei
ist es günstig,
wenn man ausgehend von einer maximalen Motorleistung, bei der zwei
Statorwicklungen parallel geschaltet sind, zur ersten Leistungsreduktion
die Statorwicklungen in Reihe schaltet und zur weiteren Lei stungsreduktion
zusätzlich
mittels der Phasenanschnittsteuerung die Motorleistung verringert.
Die Phasenanschnittsteuerung kommt somit zur Verringerung der Motorleistung dann
zum Einsatz, wenn die beiden Statorwicklungen des Motors in Reihe
geschaltet sind und der Motor daher nicht mehr seine bei Parallelschaltung
der Statorwicklungen erzielbare Maximalleistung erreichen kann.
Nicht tolerable Netzrückwirkungen
der Phasenanschnittsteuerung können
dadurch auf eine einfache Weise vermieden werden.
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Es
kann auch vorgesehen sein, dass man ausgehend von einer maximalen
Motorleistung, bei der zwei Statorwicklungen parallel geschaltet
sind und kein Phasenanschnitt vorgenommen wird, zur Erzielung einer
mittleren Leistungsstufe die Statorwicklungen in Reihe schaltet
und zusätzlich
die Phasenanschnittsteuerung mit kleinem Zündwinkel betreibt, und zur
Erzielung einer niedrigen Leistungsstufe die Statorwicklungen in
der Reihenschaltung belässt
und die Phasenanschnittsteuerung mit größerem Zündwinkel betreibt.
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Die
nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient
im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung.
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Die
einzige Figur der Zeichnung zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Hochdruckreinigungsgerät, an dessen
Druckleitung eine verschließbare
Spritzdüse
angeschlossen ist.
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In
der Zeichnung ist schematisch ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 belegtes
Hochdruckreinigungsgerät
dargestellt mit einer Pumpe 12, die von einem Elektromotor 13 angetrieben
wird. Der Elektromotor 13 umfasst eine Spuleneinrichtung
mit drei Spulen, nämlich
mit einer Ankerwicklung 15 und mit einer ersten Statorwicklung 16 und
einer zweiten Statorwicklung 17. Die drei Wicklungen sind
in üblicher
Weise innerhalb eines Gehäuses
des Elektromotors 13 angeordnet. Lediglich zur Erzielung
einer besseren Übersicht
wurden die beiden Statorwicklungen 16 und 17 in
der Zeichnung versetzt zum Elektromotor 13 dargestellt.
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Die
Pumpe 12 weist einen Saugeinlass 19 auf zur Zufuhr
von Reinigungsflüssigkeit,
vorzugsweise Wasser, die von der Pumpe unter Druck gesetzt und über einen
Druckauslass 20 und eine sich an den Druckauslass 20 anschließende Druckleitung 21 abgegeben
wird. Am freien Ende der Druckleitung 21 ist ein Schließventil
in Form einer an sich bekannten und deshalb in der Zeichnung nur
schematisch dargestellten Spritzpistole 22 angeschlossen.
Die Spritzpistole 22 kann vom Benutzer in üblicher
Weise mittels eines in der Zeichnung nicht dargestellten Betätigungshebels
wahlweise geöffnet
und geschlossen werden.
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An
die Druckleitung 21 ist ein Signalgeber 24 angeschlossen,
der in Abhängigkeit
von dem in der Druckleitung 21 herrschenden Druck ein Steuersignal
bereitstellt.
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Das
Hochdruckreinigungsgerät 10 weist
darüber
hinaus eine Steuereinrichtung 27 auf, an die der Elektromotor 13 angeschlossen
ist und die einen ersten Stromversorgungsanschluss 29 und
einen zweiten Stromversorgungsanschluss 30 aufweist. Über die
beiden Stromversorgungsanschlüsse 29 und 30 kann
das Hochdruckreinigungsgerät 10 zur
Energieversorgung an ein Stromversorgungsnetz angeschlossen werden.
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Die
Steuereinrichtung 27 umfasst eine Schaltvorrichtung in
Form eines Relais 32 mit einem ersten Relaisschaltglied 33 und
einem zweiten Relaisschaltglied 34. Die beiden Relaisschaltglieder 33 und 34 werden
gleichzeitig geschaltet und können
jeweils wahlweise eine erste Schaltstellung oder eine zweite Schaltstellung
einnehmen.
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Zur
Steuerung des Relais 32 weist die Steuereinrichtung 27 eine
Steuerschaltung 36 auf, die über eine Steuerleitung 37 mit
dem Relais 32 verbunden ist. Darüber hinaus ist die Steuerschaltung 36 mit einer
Phasenanschnittsteuerung 39 verbunden, die ein Steuerglied 40 und
ein TRIAC 41 umfasst. Außerdem steht die Steuerschaltung 36 mit
einer Prüfschaltung 43 und
mit einer Nulldurchgangserkennungsschaltung 45 in elektrischer
Verbindung.
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Der
TRIAC 41 ist in eine Verbindungsleitung 47 geschaltet, über die
die beiden Stromversorgungsanschlüsse 29 und 30 miteinander
verbunden sind. In Reihe zum TRIAC 41 ist in die Verbindungsleitung 47 ein
Ohm'scher Widerstand 48 geschaltet. An
den Steueranschluss 50 des TRIAC 41 ist das Steuerglied 40 der
Phasenanschnittsteuerung 39 angeschlossen. Das Steuerglied 40 wird
von der Steuerschaltung 36 mit einem Steuersignal beaufschlagt zum
Zünden
des TRIAC 41.
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Die
Prüfschaltung 43 ist
zwischen dem TRIAC 41 und dem Ohm'schen Widerstand 48 an die Verbindungsleitung 47 angeschlossen.
Sie erfasst einen Stromfluss in der Verbindungsleitung 47 und
beaufschlagt die Steuerschaltung 36 mit einem entsprechenden
Sensorsignal.
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Die
Nulldurchgangserkennungsschaltung 45 ist zwischen dem Ohm'schen Widerstand 48 und dem
zweiten Stromversorgungsanschluss 30 an die Verbindungsleitung 47 angeschlossen.
Sie erkennt die Nulldurchgänge
der an der Verbindungsleitung 47 anliegenden Wechselspannung
und stellt der Steuerschaltung 36 ein entsprechendes Steuersignal
zur Verfügung.
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Zwischen
dem TRIAC 41 und dem Ohm'schen Widerstand 48 zweigt
von der Verbindungsleitung 47 eine erste Versorgungsleitung 53 ab, und
eine zweite Versorgungsleitung 54 zweigt von der Verbindungsleitung 47 zwischen
dem Ohm'schen Widerstand 48 und
dem zweiten Stromversorgungsanschluss 30 ab. In die beiden
Versorgungsleitungen 53, 54 ist ein Druckschalter 56 geschaltet,
der über eine
Signalleitung 57 mit einem elektrischen Signal des Signalgebers 24 beaufschlagt
werden kann zum druckabhängigen
Herstellen und Trennen der Verbindung zwischen den Stromversorgungsanschlüssen 29 und 30 und
dem Elektromotor 13. Anstatt mittels eines elektrischen
Signals über
eine Signalleitung den Druckschalter 56 zu betätigen, kann
auch vorgesehen sein, dass ein Druckschalter zum Einsatz kommt,
der mechanisch mittels eines Schaltstößels betätigt wird.
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Der
Elektromotor 13 kann somit mittels des Druckschalters 56 in
Abhängigkeit
von dem in der Druckleitung 21 herrschenden Druck ein-
und ausgeschaltet werden.
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Die
erste Versorgungsleitung 53 führt vom Druckschalter 56 über das
Relais 32 zu den beiden Statorwicklungen 16 und 17,
und die zweite Versorgungsleitung 54 führt vom Druckschalter 56 zur
Ankerwicklung 15 des Elektromotors 13. Die beiden Statorwicklungen 16, 17 können mittels
des Relais 32 wahlweise parallel zueinander und in Reihe
zueinander geschaltet werden. Nehmen die beiden Relaisschaltglieder 33 und 34 ihre
in der Zeichnung dargestellte erste Schaltstellung ein, so sind
die beiden Statorwicklungen 16, 17 parallel zueinander
geschaltet, wohingegen die beiden Statorwicklungen 16, 17 in
Reihe zueinander geschaltet sind, wenn die beiden Relaisschaltglieder 33, 34 ihre
zweite Schaltstellung einnehmen. Welche Schaltstellung jeweils vorliegt, wird
von der Steuerschaltung 36 vorgegeben.
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Mittels
der beiden Statorwicklungen 16 und 17 kann im
Elektromotor 13 ein Magnetfeld erzeugt werden. Sind die
beiden Statorwicklungen 16, 17 in Reihe zueinander
geschaltet, so sind sämtliche
Windungen der Statorwicklungen 16, 17 zur Ausbildung des
Magnetfeldes effektiv wirksam. Die beiden Statorwicklungen 16 und 17 sind
identisch ausgebildet, insbesondere weisen sie dieselbe Windungszahl
und denselben Drahtquerschnitt auf. Die Gesamtzahl der zur Ausbildung
des Magnetfeldes effektiv wirksamen Windungen ergibt sich bei Reihenschaltung
der beiden Statorwicklungen 16 und 17 aus der
Summe der Windungszahlen der beiden Wicklungen.
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Sind
die beiden Statorwicklungen 16 und 17 parallel
zueinander geschaltet, so halbiert sich die Anzahl der zur Ausbildung
des Magnetfeldes effektiv wirksamen Windungen und der Drahtquerschnitt
verdoppelt sich verglichen mit einer Reihenschaltung der Statorwicklungen 16 und 17.
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Der
Elektromotor 13 erzielt seine maximale Leistung bei Parallelschaltung
der beiden Statorwicklungen 16 und 17, werden
die beiden Statorwicklungen 16, 17 in Reihe zueinander
geschaltet, so reduziert sich die Motorleistung.
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Ausgehend
von einer Reihenschaltung der beiden Statorwicklungen 16, 17 kann
die Motorleistung zusätzlich
noch durch Einsatz der Phasenanschnittsteuerung 39 reduziert
werden, indem dem TRIAC 41 in Abhängigkeit von der gewünschten
Motorleistung zeitlich versetzt zu einem Nulldurchgang der Wechselspannung
ein Zündimpuls
bereitgestellt wird. Ab diesem Zeitpunkt wird der Elektromotor 13 solange über die
erste Versorgungsleitung 53 und die zweite Versorgungsleitung 54 mit
Energie versorgt, bis die Wechselspannung ihren nächsten Nulldurchgang
erreicht. Anschließend
sperrt der TRIAC 41 wieder bis zum erneuten Zünden.
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Eine Änderung
der Motorleistung kann vom Benutzer des Hochdruckreinigungsgerätes 10 auf einfache
Weise durch kurzzeitiges Schließen
der Spritzpistole 22 erzielt werden. Wird die Spritzpistole 22 geschlossen,
so bildet sich in der Druckleitung 21 eine starke Druckerhöhung aus,
die vom Signalgeber 24 erfasst wird. Der Signalgeber 24 stellt
daraufhin dem Druckschalter 56 ein Steuersignal bereit,
so dass dieser in seinen geöffneten
Schaltzustand übergeht
und dadurch die Energieversorgung des Elektromotors 13 unterbricht.
Wird anschließend
die Spritzpistole 22 vom Benutzer wieder geöffnet, so
erfolgt ein starker Druckabfall in der Druckleitung 21. Auch
dieser Druckabfall wird vom Signalgeber 24 erfasst, der
daraufhin dem Druckschalter 56 ein Signal zum erneuten
Schließen
bereitstellt. Somit wird der Elektromotor 13 wieder mit
Energie versorgt. Das öffnen
und Schließen
des Druckschalters 56 wird von der Prüfschaltung 53 erfasst
indem diese prüft,
ob nach der Bereitstellung eines Zündimpulses der TRIAC 41 bis
zum nächsten
Nulldurchgang in seiner geöffneten
Stellung verbleibt. Dies ist nur dann der Fall, wenn der Druckschalter 56 geschlossen
ist. Ist der Druckschalter 56 geöffnet, so wird der Stromfluss
in der Verbindungsleitung 47 vom Ohm'schen Widerstand 48 derart
limitert, dass der zur Aufrechterhaltung des geöffneten Zustandes des TRIAC 41 erforderliche
Haltestrom nicht fließen
kann. Dies hat zur Folge, dass nach einem Zünden der TRIAC 41 gleich wieder
schließt
noch bevor der nächste
Nulldurchgang der Wechselspannung erreicht ist. Dies wird von der
Prüfschaltung 43 erkannt,
die der Steuerschaltung 36 ein dem Verhalten des TRIAC 41 entsprechendes
Signal bereitstellt. Anhand des Öffnungs-
und Schließverhaltens
des TRIAC 41 kann somit der Schaltzustand des Druckschalters 56 erfasst
werden. Dies gibt der Steuerschaltung 36 die Möglichkeit,
die Leistung des Elektromotors 13 zu verändern, falls
der Benutzer die Spritzpistole 22 für eine Zeitspanne von weniger
als einer Sekunde schließt
und anschließend
wieder öffnet.
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Wird
der Elektromotor 13 mit parallel geschalteten Statorwicklungen 16 und 17 betrieben,
so kann der Elektromotor 13 seine maximale Leistung erreichen,
indem der TRIAC 41 voll durchgeschaltet wird, d. h. bereits
bei einem Nulldurchgang der Wechselspannung seinen Zündimpuls
erhält.
Wird bei maximaler Motorleistung die Spritzpistole 22 vom Benutzer
kurzzeitig geschlossen und anschließend wieder geöffnet, so
steuert die Steuerschaltung 36 zum einen das Relais 32 derart
an, dass die Relaisschaltglieder 33 und 34 ihre
in der Zeichnung nicht dargestellte zweite Schaltstellung einnehmen,
in der die beiden Statorwicklungen 16 und 17 in
Reihe zueinander geschaltet sind. Zum anderen steuert die Steuerschaltung 36 die
Phasenanschnittsteuerung 39 derart an, dass der TRIAC 41 mit
kleinem Zündwinkel
geschaltet wird. Dies hat eine Reduzierung der Motorleistung auf
50 % der Maximalleistung zur Folge. Unterbricht der Benutzer erneut
die Ausgabe von unter Druck gesetzter Reinigungsflüssigkeit,
indem er die Spritzpistole 22 kurzzeitig schließt und dann
wieder öffnet,
so bleiben die beiden Statorwicklungen 16, 17 weiterhin
in Reihe zueinander geschaltet und zusätzlich steuert die Steuerschaltung 36 die Phasenanschnittsteuerung 39 derart
auf, dass der TRIAC 41 mit großem Zündwinkel geschaltet wird. Die
Motorleistung kann auf diese Weise beispielsweise auf 30 % der Maximalleistung
reduziert werden. Wird die Abgabe von unter Druck gesetzter Reinigungsflüssigkeit
mittels der Spritzpistole 22 erneut kurzzeitig unterbrochen,
so schaltet die Steuereinheit 36 wieder auf maximale Motorlei stung,
indem die Statorwicklungen 16 und 17 mittels des
Relais 32 parallel zueinander geschaltet werden und der
TRIAC 41 voll durchgesteuert wird.
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Eine
Reduktion der Motorleistung wird somit mittels der Phasenanschnittsteuerung 39 dann
vorgenommen, wenn bereits eine verminderte Motorleistung vorliegt,
beispielsweise eine Leistung von weniger als 1,4 kW. Dies stellt
sicher, dass auch bei Einsatz der Phasenanschnittsteuerung 39 nicht
tolerable Rückwirkungen
auf das Versorgungsnetz, an das der Elektromotor 13 über die
Stromversorgungsanschlüsse 29 und 30 angeschlossen
ist, zuverlässig vermieden
werden.