DE3115698C1 - Motorpumpeneinheit fuer ein Hochdruckreinigungsgeraet - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Motorpumpeneinheit für ein Hochdruckreinigungsgerät, wie sie im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben ist.

Bei Motorpumpeneinheiten dieser Bauart ist es erwünscht, die Baugröße möglichst niedrig zu halten. ⁴> Schwierigkeiten ergeben sich dabei insbesondere durch die Notwendigkeit, den Motor der Motorpumpeneinheit wirksam und zuverlässig zu kühlen.

Zu diesem Zweck ist es beispielsweise bekannt, das Motorgehäuse mit Öl zu füllen (DE-Gbm 79 20 974). Durch diese Ölfüllung, die zwangsweise durch besondere Vorrichtungen umgewälzt wird und neben den wärmeerzeugenden Motorbauteilen Rotor, Stator und Lager auch mit den von der geförderten Reinigungsflüssigkeit berührten Pumpenteilen in Kontakt kommt, wird " die Motorwärme auf die Reinigungsflüssigkeit übertragen. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß eine Wärmeabfuhr nur dann möglich ist, wenn laufend Reinigungsflüssigkeit gefördert und abgegeben wird.

Beim Ausfall der Reinigungsflüssigkeit hingegen fällt t>° die Kühlung aus.

Eine ausreichende Kühlung ist auch dann nicht gewährleistet, wenn das von der Pumpe geförderte Reinigungsmedium nicht laufend abgegeben wird, sondern, beispielsweise bei verschlossenem Spritzventil, im Kreislauf gefördert wird. Die Reinigungsflüssigkeit kann dann die vom Motor aufgenommene Wärme nicht abgeben, so daß auch dann die Gefahr einer Überhitzung des Motors besteht.

Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, die Reinigungsflüssigkeit vor dem Eintritt in die Hochdruckpumpe oder unmittelbar nach dem Austritt aus der Hochdruckpumpe durch die Motorwandung zu führen, um insbesondere im Bereich des Stators eine wirksame Kühlung zu erzielen (deutsche Patentanmeldung P 30 01 571). Hierbei ergeben sich jedoch dieselben Probleme.

Abhilfe ist bei diesen Vorrichtungen nur dadurch möglich, daß zusätzliche Überwachungsmittel für die Überwachung der Motortemperatur vorgesehen werden, die bei Überschreiten eines bestimmten Temperaturwertes zur Abschaltung der Motorpumpeneinheit führen. Derartige Steuermittel sich jedoch aufwendig und verlangen insbesondere entsprechende Schaltmittel. Bei einfachen, robusten Hochdruckreinigungsgeräten ist man jedoch bestrebt, derartige elektrische Steuermittel zu vermeiden, da sie aufwendig sind und eventuell zu Störungen Anlaß geben können.

Es ist auch bereits bekannt, Motoren von Hochdruckreinigungsmotorpumpeneinheiten durch einen Luftstrom zu kühlen, der vorzugsweise an der Außenseite des Motorgehäuses vorbei gelenkt wird. Eine solche Konstruktion macht jedoch große Wärmetauscherflächen notwendig, so daß eine Luftkühlung dieser Art nur bei räumlich ausgedehnten Motorpumpeneinheiten möglich ist. Bei baulich kleinen und kompakten Motorpumpeneinheiten hingegen läßt sich eine Luftkühlung nicht mit Erfolg einsetzen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Motorpumpeneinheit für ein Hochdruckreinigungsgerät derart auszubilden, daß in allen Betriebszuständen eine ausreichende Kühlung gewährleistet ist, ohne daß zusätzliche Temperaturüberwachungsmittel notwendig werden; dabei soll eine sichere Beherrschung der Temperaturverhältnisse der Motorpumpeneinheit insbesondere auch bei sehr kompakt gebauten Motorpumpeneinheiten erreicht werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Motorpumpeneinheit der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Es ist also wesentlich, daß zusätzlich zu einer Kühlung des Motors durch die durch den Gehäusemantel geförderte Reinigungsflüssigkeit eine Luftkühlung des Gehäusemantels vorgesehen wird, wobei der Kühlluftstrom durch ein vom Motor selbst angetriebenes Lüfterrad erzeugt wird.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Dimensionierung wird erreicht, daß der Motor im Arbeitszustand, also bei Förderung der Reinigungsflüssigkeit zur Handspritzpistole, im wesentlichen durch die den Gehäusemantel des Motors durchströmende Reinigungsflüssigkeit äußerst effektiv gekühlt wird. In anderen Betriebszuständen, also beispielsweise beim Ausfall der Reinigungsflüssigkeit oder beim Verschließen der Handspritzpistole und der Führung der Reinigungsflüssigkeit im Kreislauf, erfolgt die Kühlung jedoch wirksam durch den vom Lüfterrad erzeugten Kühlluftstrom. Da der Motor bei dieser Betriebsweise entweder gar nicht fördert oder mit sehr geringem Strömungswiderstand im Kreislauf, ist die Verlustwärme bei dieser Betriebsweise gering, so daß die Luftkühlung vollständig ausreicht, den Motor praktisch ohne Unterstützung durch die Flüssigkeitskühlung in der gewünschten Weise zu kühlen. Wenn dagegen die Förderung einsetzt und somit die Verlustleistung des

Motors steigt, wird zusätzlich zu der Luftkühlung die Flüssigkeitskühlung effektiv, die dann den größten Teil der entstehenden Wärme abführt.

Es sind zwar bereits Pumpen bekannt, bei denen der Gehäusemantel mittels eines vom Motor angetriebenen Lüfterrades mit einem Kühlluftstrom beaufschlagt wird, während ein Teil der geförderten Flüssigkeit zu Kühlzwecken ausgenützt wird (US-PS 36 44 067). Bei dieser vorbekannten Motorpumpeneinheit handelt es sich jedoch um eine Ladepumpe für eine hydraulische Hochdruckpumpe, wie sie in Flugzeugen Anwendung findet. Der Grund für die zusätzliche Flüssigkeitskühlung liegt hier darin, daß beim Flug in großer Höhe die Luftdichte abnimmt, so daß die Luftkühlung nicht mehr ausreicht. Dementsprechend ist bei dieser vorbekannten Motorpumpeneinheit die Flüssigkeitskühlung nur eine zusätzliche Reservekühlung, so daß es ausreicht, einen geringen Anteil der geförderten Flüssigkeit zu Kühlzwecken von dem Förderstrom abzuzweigen. Gekühlt wird bei dieser bekannten Motorpumpeneinheit auch nur der Rotor und insbesondere die Lagerstellen des Rotors, wobei die geförderte Flüssigkeit gleichzeitig zur Lagerschmierung dienen soll.

Im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Motorpumpeneinheit ist es weiterhin vorteilhaft, wenn die Reinigungsflüssigkeit nur in dem dem Lüfterrad abgewandten Teil des Gehäusemantels durch diesen geführt ist. Der dem Lüfterrad zugewandte Teil des Gehäusemantels kann durch den Kühlluftstrom in effektiver Weise auch dann gekühlt werden, wenn der Motor mit voller Leistung Reinigungsflüssigkeit fördert.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Führung der Reinigungsflüssigkeit durch den Gehäusemantel eine schraubenförmig den Stator des Motors umgebende Leitung im Gehäusemantel vorgesehen, die vorzugsweise durch ein Stahlrohr gebildet ist, welches in dem Gehäusemantel eingebettet ist. Dabei ist der Gehäusemantel vorzugsweise in an sich bekannter Weise als Aluminiumdruckgußteil ausgebildet.

Eine verbesserte Übertragung der im Motor entstehenden Wärme auf den Kühlluftstrom und/oder die den Gehäusemantel durchfließende Reinigungsflüssigkeit erreicht man dadurch, daß der Innenraum des Motors mit Öl gefüllt ist. Diese Maßnahme ist an sich bereits bekannt.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Längsschnittansicht einer erfindungsgemäßen Motorpumpeneinheit in einem Hochdruckreinigungsgerät;

Fig.2 eine vergrößerte Teilansicht entsprechend dem Ausschnitt A in F i g. 1 und

F i g. 3 eine Ansicht ähnlich F i g. 1 eines abgewandelten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Motorpumpeneinheit.

Die in F i g. 1 dargestellte Motorpumpeneinheit umfaßt ein zylindrisches Motorgehäuse 1, in dem ein zylindrischer Stator 2 angeordnet ist. Im Innern des Gehäuses ist in an sich bekannter Weise ein Rotor 3 koaxial zum Stator mittels einer Motorwelle 4 drehbar gelagert. Die Motorwelle 4 tritt an einem Ende des Motorgehäuses in ein Pumpengehäuse 5 ein, in dem sich eine in der Zeichnung nicht dargestellte Hochdruckpumpe an sich bekannter Bauart befindet. Diese Hochdruckpumpe saugt über eine Saugleitung 6 Reinigungsflüssigkeit, insbesondere Wasser, an und fördert diese Reinigungsflüssigkeit über eine flexible Hochdruckleitung 7 zu einer handgeführten Spritzpistole 8. Von der Hochdruckleitung 7 zweigt vor dem Erreichen der Spritzpistole 8 eine Bypassleitung 10 ab, die zur Saugleitung 6 zurückführt. In die Bypassleitung 10 ist ein in der Zeichnung nur schematisch dargestelltes Überströmventil 9 eingeschaltet. Durch geeignete Maßnahmen, beispielsweise durch eine direkte Steue-K) rung oder durch eine druckabhängige Steuerung, läßt sich durch dosiertes Verschließen des Überströmventils 9 die Menge der über die Spritzpistole 8 abgegebenen Reinigungsflüssigkeit variieren. Die überschüssige Flüssigkeitsmenge wird über die Bypassleitung zur Saugleitung zurückgeführt.

In dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Saugleitung 6 vor dem Eintritt in das Pumpengehäuse 5 in der verdickten Wand 11 des Motorgehäuses 1 schraubenförmig um den Stator 2 herumgeführt, so daß die geförderte Flüssigkeitsmenge vor dem Eintritt in die Pumpe durch die Wand 11 hindurchfließt und diese kühlt.

Der Strömungsweg der Reinigungsflüssigkeit im Inneren der Wand 11 wird dabei in dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein Stahlrohr 12 gebildet, welches vorzugsweise einen ovalen Querschnitt hat. Dieses schraubenförmig gewundene Stahlrohr 12 wird in die Wand 11 eingebettet, wobei vorzugsweise die Wand als Aluminiumdruckgußteil ausgebildet ist 3d (Fig.2). Dadurch ist gewährleistet, daß die unter Umständen agressive Reinigungsflüssigkeit die Wand des Gehäuses im Betrieb nicht in Mitleidenschaft ziehen kann, da diese Flüssigkeit ausschließlich mit der Wand des Stahlrohres in Berührung kommt, die gegen die unter Umständen aggressive Chemikalien enthaltende Reinigungsflüssigkeit wesentlich widerstandsfähiger ist. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind Windungen für die Reinigungsflüssigkeit nur in dem der Pumpenseite des Motors benachbarten Bereich des 4(i Motorgehäuses angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Motorgehäuses ist die Wand weniger stark ausgebildet; hier befinden sich keine den Stator umgebenden Leitungen für die Reinigungsflüssigkeit im Innern der Wand.

Aus der der Pumpe gegenüberliegenden Seite ragt die Motorwelle 4 aus dem Motorgehäuse 1 heraus und trägt in diesem Bereich ein Lüfterrad 13. Dieses wird von einer Lüfterkappe 14 überfangen, die am Motorgehäuse 1 befestigt ist. Das Lüfterrad erzeugt eine Luftströmung, die an der Außenseite des Motorgehäuses in dessen Längsrichtung verläuft und zu einer Kühlung des Motorgehäuses führt. Zur Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen dem Luftstrom und dem Motorgehäuse trägt das Motorgehäuse radial nach außen abstehende Kühlrippen 15.

Im Betrieb der erfindungsgemäßen Motorpumpeneinheit wird durch das Lüfterrad in jedem Falle eine Kühlluftströmung erzeugt und somit eine gewisse Kühlung des Motors bewirkt. Bei geöffneter Handbo spritzpistole und verschlossenem Überströmventil fließt die geförderte Reinigungsflüssigkeit vor dem Eintritt in die Hochdruckpumpe durch die Windungen im Innern der Wand des Motorgehäuses und kühlt dadurch das Motorgehäuse und insbesondere den benachbarten b5 Stator, in dem der größte Teil der Verlustwärme des Motors erzeugt wird. Diese Wärme wird dann über die Handspritzpistole abgeführt.
Durch die kombinierte Luft- Wasser- Kühlung wird

eine sehr effektive Kühlung der Motorpumpeneinheit erreicht.

Wenn die Förderung der Reinigungsflüssigkeit ausbleibt, beispielsweise bei unterbrochener Reinigungsflüssigkeitszufuhr, entfällt jedoch die Kühlung des :< Motors durch die Reinigungsflüssigkeit. In diesem Falle wird die gesamte Kühlung des Motors allein durch den vom Lüfterrad erzeugten Kühlluftstrom übernommen. Diese Kühlung reicht für diesen Fall aus, denn bei fehlender Flüssigkeitsförderung ist die Verlustleistung n> des Motors wesentlich geringer als beim normalen Betrieb.

In ähnlicher Weise sinkt die Kühlleistung der Reinigungsflüssigkeit dann, wenn ein Teil oder die gesamte Reinigungsflüssigkeit über die Bypassleitung r> im Kreislauf geführt wird. Da bei dieser Betriebsweise die Hochdruckpumpe nur eine geringe Leistung zu erbringen hat, ist in diesem Fall auch die Verlustleistung des Motors gering, so daß auch in diesem Falle die Luftkühlung durch das Lüfterrad ausreicht. -¹"

Insgesamt wird es durch die Kombination einer Luftkühlung und einer Flüssigkeitskühlung möglich, in allen Betriebszuständen eine optimale Kühlung des Motors zu erreichen, ohne Sicherheitsmaßnahmen für den Fall einer ungenügenden Flüssigkeitskühlung 2-> vorsehen zu müssen. Dadurch vereinfacht sich der Gesamtaufbau der Motorpumpeneinheit erheblich. Weiterhin wird es möglich, durch die Kombination einer Luftkühlung und einer Flüssigkeitskühlung auch die Luftkühlung geringer zu dimensionieren als bei Verwendung einer Luftkühlung allein; dies führt insgesamt zu einem wesentlich kompakteren Aufbau der Motorpumpeneinheit.

Das in F i g. 3 dargestellte Ausführungsbeipiel ist im wesentlichen ähnlich aufgebaut wie das der F i g. 1; gleiche Teile tragen daher dieselben Bezugszeichen.

Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der F i g. 1 durchströmt die Reinigungsflüssigkeit hier die Wand des Motorgehäuses nicht in einer schraubenförmigen Leitung, sondern in einem Ringspalt 20, der sich über einen Teil der Motorgehäuselänge im Innern der Wand erstreckt.

Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeipiel der Innenraum des Motorgehäuses 1 mit einem Öl 21 gefüllt, welches die im Rotor und im Stator sowie in den Lagerwellen entstehende Wärme der Wand des Motorgehäuses 1 zuführt, von wo sie einerseits durch die Luftkühlung und andererseits durch die Flüssigkeitskühlung abgeführt wird.

Eine Ölfüllung dieser Art kann im übrigen auch beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 zur Anwendung gelangen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Motorpumpeneinheit für ein Hockdruckreinigungsgerät, bei welchem die von der Hochdruckpumpe geförderte Reinigungsflüssigkeit zur Kühlung des Motors durch den Gehäusemantel des Motors geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der der Pumpe gegenüberliegenden Seite des Motors ein von diesem angetriebenes Lüfterrad (13) angeordnet ist, welches einen Kühlluftstrom über den Gehäusemantel (11) lenkt, und daß das Lüfterrad (13) und die Kühlflächen des Motors derart dimensioniert sind, daß allein durch die Lüfterkühlung eine ausreichende Motorkühlung erreichbar ist, wenn die Pumpe keine Reinigungsflüssigkeit fördert oder die Reinigungsflüssigkeit nur im Kreislauf pumpt.

2. Motorpumpeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reinigungsflüssigkeit nur in dem dem Lüfterrad (13) abgewandten Teil des Gehäusemantels (11) durch diesen geführt ist.

3. Motorpumpeneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung der Reinigungsflüssigkeit eine schraubenförmig den Stator (2) des Motors umgebende Leitung (6) in dem Gehäusemantel (11) vorgesehen ist.

4. Motorpumpeneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung durch ein Stahlrohr (12) gebildet ist, welches in den Gehäusemantel (11) eingebettet ist.

5. Motorpumpeneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusemantel (11) als Aluminiumdruckgußteil ausgebildet ist.

6. Motorpumpeneinheit nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Motors mit Öl (21) gefüllt ist.

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