DE4430591C2 - Hochdruckreinigungsgerät mit geringem Anlaufstrom - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruckreinigungseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1. Die Konzeption der Erfindung ist allerdings auch bei anderen vergleichbaren Aggregaten, beispielsweise Handsägen mit einem Sägeag­ gregat, Wasserpumpenaggregaten, Zerkleinerungsvorrichtungen und Saugvorrich­ tungen, anwendbar. Folglich ist die Erfindung nicht auf eine Hochdruckreinigungs­ einrichtung beschränkt, obwohl sie bei einer Hochdruckreinigungseinrichtung in ganz besonderem Maße vorteilhaft und zweckmäßig realisierbar ist.

Derartige Hochdruckreinigungseinrichtungen, die umgangssprachlich oftmals auch einfach als Hochdruckreiniger bezeichnet werden, sind für Reinigungszwecke uni­ versell einsetzbar, wobei im Hinblick auf eine optimale Reinigungswirkung eine große Leistungsfähigkeit und damit eine große Antriebsleistung bei verhältnismäßig gerin­ gem Gewicht und niedrigem Anschaffungspreis wünschenswert sind.

Bei elektromotorischen Antriebseinrichtungen besteht generell das Problem, daß der Anlaufstrom viel größer als der Strom im Dauerbetrieb ist. Dies hat zur Folge, daß die Leistung der Antriebseinrichtung so niedrig gewählt werden muß, daß der Anlauf­ strom den zulässigen, abgesicherten Höchstwert eines die Antriebseinrichtung ver­ sorgenden Stromnetzes nicht überschreitet.

Vor diesem Hintergrund liegt der Lehre der vorliegenden Patentanmeldung die Auf­ gabe zugrunde, ausgehend von der eingangs genannten eine leistungsfähige Hoch­ druckreinigungseinrichtung anzugeben, die preisgünstig herstellbar und universell einsetzbar ist, sowie entsprechend verbesserte Antriebseinrichtungen für eine Hand­ säge, ein Wasserpumpenaggregat, eine Zerkleinerungseinrichtung und eine Saugvor­ richtung anzugeben.

Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einer Hochdruckreinigungseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnen­ den Teils von Anspruch 1 gelöst.

Durch den Einsatz mehrerer Elektromotoren können die einzelnen Motoren bei glei­ cher Leistungsfähigkeit der Hochdruckreinigungseinrichtung leistungsschwächer ausgebildet sein, so daß in großen Stückzahlen hergestellte und dementsprechend preisgünstige Elektromotoren einsetzbar sind, die zudem ein sehr gutes Verhältnis von Leistung zu Raumbedarf aufweisen.

Die vorgesehene Anlaufsteuerung ist sehr einfach und dadurch auch sehr preisgün­ stig realisierbar, so daß insgesamt geringe Gestehungskosten für eine gemäß der Lehre der vorliegenden Patentanmeldung ausgebildete Hochdruckreinigungseinrichtung erforderlich sind.

Ein erheblicher Vorteil liegt darin, daß durch das sequentielle Einschalten der Elek­ tromotoren lediglich der Anlaufstrom des zuerst eingeschalteten Elektromotors beim Einschalten der Hochdruckreinigungseinrichtung auftritt. Bei dem anschließenden Hinzuschalten der weiteren, bereits in Bewegung gesetzten Elektromotoren treten allenfalls noch vernachlässigbare Anlaufstromspitzen auf, so daß unter Berücksichti­ gung eines von einem Stromversorgungsnetz vorgegebenen maximalen Stromwertes eine insgesamt sehr leistungsfähige Antriebseinrichtung gebildet werden kann, die im Dauerbetrieb den abgesicherten Höchstwert des Stromnetzes optimal ausnutzt. So gestattet die vorgesehene Anlaufsteuerung auf sehr einfache Weise, eine sehr lei­ stungsfähigen Antriebseinrichtung und damit eine sehr leistungsfähige Hochdruck­ reinigungseinrichtung zu realisieren.

Entsprechende Vorteile ergeben sich bei der Kombination der vorgenannten An­ triebseinrichtung mit elektromotorisch angetriebenen Vorrichtungen wie in den Pa­ tentansprüchen 10 bis 13 niedergelegt.

Die einfachste Konzeption ist es, die Antriebswellen der Elektromotoren direkt mit­ einander zu kuppeln, die Elektromotoren also in Reihe hintereinander zu schalten. Damit arbeiten alle Elektromotoren über die Antriebswelle des vordersten Elektromo­ tors bzw. praktisch durch eine wirksame Antriebswelle auf die Hochdruckpumpe, ge­ gebenenfalls unter Zwischenschaltung des Untersetzungsgetriebes.

Ähnlich kann man auch arbeiten, wenn man zwar ein Getriebe vorsieht, gleichwohl aber nur eine Antriebswelle eines Elektromotors zur Kraftübertragung an die Hoch­ druckpumpe nutzt.

Besonders interessant ist die Konstruktion bei Einsatz eines gemeinsamen Getriebes. Dabei kann man beispielsweise auch eine symmetrische Zusammenführung der An­ triebskräfte aller Elektromotoren über ein Zentralgetriebe erreichen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Un­ teransprüche. Besondere Bedeutung kommt jedoch dem Anspruch 8 zu. Die Ausfüh­ rung der Elektromotoren als Universalmotoren (Kollektormotoren bzw. Reihen­ schluß-Kommutatormotoren für Gleich- oder Wechselstrom) optimiert das erfin­ dungsgemäße Konzept in ganz überraschender Weise. Nicht nur erreicht man hier das optimale Preis-Leistungs-Verhältnis, auch Gewicht und Baugröße sind günstig. Hinzu kommt, daß man mit Universalmotoren mit unterschiedlichen Betriebsströmen arbeiten kann, da sich eine sehr einfache Drehzahl-Regelung erreichen läßt. Von großer Be­ deutung ist auch, daß bei Universalmotoren die Frequenz des Wechselstromnetzes (50 Hz, 60 Hz) keine Rolle spielt. Von besonderer Bedeutung ist also die Kombina­ tion der Mehrmotoren-Konzeption der Erfindung mit der Verwendung von Univer­ salmotoren.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele dar­ stellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 in einer Übersichtsdarstellung als primäres Anwendungsbeispiel der Er­ findung eine Hochdruckreinigungseinrichtung,

Fig. 2 in perspektivischer Ansicht das "Innenleben" einer erfindungsgemäßen Hochdruckreinigungseinrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 die Anordnung aus Fig. 2 in einer Ansicht aus "X" und

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung.

Die in Fig. 1 in einer schematischen Darstellung gemäß üblicher Darstellungsweise gezeigte Hochdruckreinigungseinrichtung weist zunächst ein Gehäuse 1 auf, von dem ein Hochdruckschlauch 2 zu einer Hochdrucklanze 3 führt. Die Wasserstrahl- Steuerung erfolgt mittels einer üblichen Ventilpistole 4. Solche Hochdruckreini­ gungseinrichtungen - umgangssprachlich meist Hochdruckreiniger genannt - werden umfangreich gewerblich und privat eingesetzt. Man verwendet solche Hochdruckrei­ niger für die Reinigung von Kraftfahrzeugen, Bodenplatten, Verkleidungen, sogar mit entsprechenden Zusatzgeräten zum Sandstrahlen.

Das in Fig. 1 dargestellte Gehäuse 1 weist einen Handgriff 5 auf, mit dessen Hilfe es tragbar ist.

Fig. 2 zeigt das im Grundsatz einfache Konzept der Erfindung. Man erkennt zu­ nächst eine Hochdruckpumpe 6 mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung 7. Diese elektromotorische Antriebseinrichtung 7 weist einen Antriebs-Elektromotor 8 mit einer Antriebswelle 9 zur Hochdruckpumpe 6 und mit einem an der Antriebswelle 9 angekuppelten Getriebe 10 auf. Wesentlich ist nun, daß die Antriebseinrichtung 7 mindestens einen zweiten Antriebs-Elektromotor 11 aufweist. Im dargestellten Aus­ führungsbeispiel weist, wie Ansicht "X" in Fig. 3 zeigt, diese Antriebseinrichtung zwei weitere Antriebs-Elektromotoren 11, 12 auf, insgesamt existieren also drei Elek­ tromotoren 8, 11, 12. Von erheblicher Bedeutung ist aber auch die Ausführung mit lediglich zwei Antriebs-Elektromotoren 8, 11, also eine Ausführungsform mit einem Tandem-Elektroantrieb. Diese ist allerdings hier nicht dargestellt, sie läßt sich ohne weiteres nachvollziehen.

Von wesentlicher Bedeutung ist nun, daß alle Elektromotoren 8, 11, 12 der Antriebs­ einrichtung 7 miteinander gekuppelt sind und die Hochdruckpumpe 6 gemeinsam an­ treiben. Das ist am einfachsten dadurch realisierbar, daß die Elektromotoren 8, 11, 12 hintereinander geschaltet sind, so daß die Antriebswellen 9 direkt hintereinander lie­ gen und unmittelbar miteinander verbunden sein können. Sie realisieren so praktisch eine einzige, durchgehende Antriebswelle 9. Dabei kann dort ein Getriebe 10 als Un­ tersetzungsgetriebe zwischen der Antriebswelle 9 des vordersten Elektromotors 8 und der Hochdruckpumpe 6 in an sich bekannter Weise angeordnet sein.

Die Elektromotoren 8, 11, 12 können aber auch über ein Getriebe 10 miteinander ge­ kuppelt sein und die Hochdruckpumpe 6 gemeinsam antreiben. Im dargestellten Aus­ führungsbeispiel ist das dadurch realisiert, daß die Antriebswellen 9 der Elektromoto­ ren 8, 11, 12 über das Getriebe 10 miteinander gekuppelt sind und nur eine Antriebs­ welle 9 mit der Hochdruckpumpe 6 gekuppelt ist. Das geschieht im dargestellten Ausführungsbeispiel - siehe Fig. 3 - dadurch, daß das Getriebe 10 als Zahnriemen-Ge­ triebe ausgeführt ist. Man erkennt in Fig. 3 gut den umlaufenden Zahnriemen, der alle drei Antriebswellen 9 miteinander verbindet. Nur die Antriebswelle 9 des oberen An­ triebs-Elektromotors 8 jedoch ist mit der Hochdruckpumpe 6 gekuppelt. Die beiden anderen Antriebswellen 9 sind über das Getriebe - Zahnriemen - mit der Antriebswel­ le 9 des ersten Antriebs-Elektromotors gekuppelt und übertragen ihre Kraft mittels des Zahnriemens auf diese Antriebswelle 9 und damit auf die Hochdruckpumpe 6.

Eine Alternative, die beispielsweise beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 eher in Frage käme, liegt darin, daß die Antriebswellen 9 der Elektromotoren 8, 11, 12 über das Getriebe 10 - insbesondere ein Zahnradgetriebe, vorzugsweise ein Planetengetrie­ be - miteinander und mit der Hochdruckpumpe 6 gekuppelt sind. Ein Planetengetrie­ be eignet sich gerade für eine solche Konzeption besonders gut.

Das in Fig. 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich weiter dadurch aus, daß hier eine besondere Flexibilität realisiert ist. Man kann nämlich an eine Hochdruck­ pumpe 6 je nach Anwendungsfall einen, zwei oder drei Antriebs-Elektromotoren 8, 11, 12 ankuppeln. Dazu ist hier vorgesehen, daß das Getriebe 10 eine Trägerplatte 13 mit Befestigungspunkten 14 für die Elektromotoren 8, 11, 12 aufweist und jeder Elek­ tromotor 8, 11, 12 an der Trägerplatte 13 befestigbar und damit antriebstechnisch an das Getriebe 10 ankuppelbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist weiter vor­ gesehen, daß die Befestigungspunkte 14 als Bajonett-Kalotten ausgeführt sind, in die Bajonett-Nasen 15 an den Elektromotoren 8, 11, 12 eingreifen. Durch den geraden Pfeil ist angedeutet, wie der Antriebs-Elektromotor 8 an die Trägerplatte 13 an den Befestigungspunkten 14 angesteckt wird, wobei dann das als Zahnrad ausgebildete Ende der Antriebswelle 9 des Antriebs-Elektromotors 8 automatisch mit dem Getriebe 10 gekuppelt wird. Durch Drehung im Sinne des gebogenen Pfeils wird der Elektro­ motor 8 an der Trägerplatte 13 befestigt und gleichzeitig ist die antriebstechnische Kupplung realisiert.

Besondere Bedeutung gewinnt die Lehre der Erfindung durch den weiteren Schritt, die Elektromotoren 8, 11, 12 als Universalmotoren (Kollektormotoren) auszuführen. Tatsächlich ist es so, daß zwei Universalmotoren halber Leistung zusammen halbso­ viel kosten, wie ein doppelt leistungsfähiger Universalmotor. So ist eine drastische Kostenminderung erreichbar. Das liegt einerseits daran, daß kleine Universalmotoren besonders kostengünstig herstellbar sind, andererseits daran, daß Universalmotoren bestimmter Leistung in besonders hohen Stückzahlen gefertigt werden, die dann na­ türlich geringe Kosten verursachen. Mit dem erfindungsgemäßen Konzept kann man durch entsprechende Aufteilung der notwendigen Antriebsleitung zu genau der Mo­ toren-Leistung vordringen, bei der die einzusetzenden Universalmotoren besonders kostengünstig sind.

Universalmotoren haben ferner die weiter oben beschriebenen Vorteile, wirklich uni­ versell einsetzbar zu sein und eine besonders einfache Drehzahlregelung zu ermögli­ chen, nämlich dadurch, daß die Drehzahlregelung der Elektromotoren 8, 11, 12 über eine Phasenanschnittsschaltung erfolgt.

Von wesentlicher Bedeutung ist nun, daß eine Anlaufsteuerung für die Elektromoto­ ren 8, 11, 12 vorgesehen ist und die Elektromotoren 8, 11, 12 beim Einschalten der Hochdruckreinigungseinrichtung durch die Anlaufsteuerung mit passender zeitlicher Verzögerung nacheinander anzulaufen beginnen.

Durch eine so gestaltete Anlaufsteuerung kann man die Stromspitzen beim Anlaufen so reduzieren, daß die volle Stromversorgung des Netzes genutzt werden kann, weil der Anlaufstrom immer nur für einen der Elektromotoren 8, 11, 12 realisiert werden muß. Der Anlaufstrom des zweiten und dritten Elektromotors fällt dabei kaum mehr ins Gewicht, da diese dann ja schon vom ersten Elektromotor 8 mitgeschleppt wer­ den.

Das bedeutet, daß man letztlich praktisch die volle Nennstrom-Absicherung des Net­ zes ausnutzen kann, was einen ganz erheblichen Vorteil gegenüber bisherigen Hoch­ druckreinigungseinrichtungen darstellt. Auch hier sind Universalmotoren wieder op­ timal.

Nach der zuvor gegebenen Erklärung des Gesamtkonzepts der Erfindung ist noch darauf hinzuweisen, daß man nach dem gleichen System auch Handsägen, Wasser­ pumpen, Zerkleinerer (Shredder) und Sauger (Naß/Trocken-Sauger, Laubsauger) und diverse andere im Haushalt und im gewerblichen Bereich zweckmäßig verwendbare Aggregate optimieren kann.

Claims (13)

1. Hochdruckreinigungseinrichtung mit einem vorzugsweise tragbar ausgebildeten Gehäuse (1) mit einer Hochdruckpumpe (6) und mit einer elektromotorischen Antriebseinrichtung (7) für die Hochdruckpumpe (6) mit einem Antriebs-Elek­ tromotor (8) mit einer Antriebswelle (9) zur Hochdruckpumpe (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (7) mindestens einen zweiten Antriebs-Elektromo­ tor (11) aufweist, daß alle Elektromotoren (8, 11, 12) der Antriebseinrichtung (7) miteinander gekuppelt sind und die Hochdruckpumpe (6) gemeinsam antreiben und daß eine Anlaufsteuerung für die Elektromotoren (8, 11, 12) zum sequentiel­ len Einschalten derselben vorgesehen ist.

2. Hochdruckreinigungseinrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren (8, 11, 12) direkt hintereinander gekuppelt sind und nur die Antriebswelle (9) des vordersten Elektromotors (8) mit der Hochdruckpumpe (6) - gegebenenfalls über ein an sich bekanntes Un­ tersetzungsgetriebe - gekuppelt ist.

3. Hochdruckreinigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswellen (9) der Elektromotoren (8, 11, 12) über ein Getriebe (10) miteinan­ der gekuppelt sind.

4. Hochdruckreinigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswellen (9) der Elektromotoren (8, 11, 12) über das Getriebe (10) ein Zahnriemen-Getriebe ist und nur eine Antriebswelle (9) mit der Hochdruckpumpe (6) - gegebenenfalls über ein an sich bekanntes Untersetzungsgetriebe - gekuppelt ist.

5. Hochdruckreinigungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (10) ein Zahnradgetriebe, vorzugsweise ein Planetengetriebe ist und die Antriebswellen (9) miteinander und mit der Hochdruckpumpe (6) kuppelt.

6. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (10) eine Trägerplatte (13) mit Befe­ stigungspunkten (14) für die Elektromotoren (8, 11, 12) aufweist und jeder Elek­ tromotor (8, 11, 12) an der Trägerplatte (13) befestigbar und damit antriebstech­ nisch an das Getriebe (10) ankuppelbar ist.

7. Hochdruckreinigungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungspunkte (14) als Bajonett-Kalot­ ten ausgeführt sind, in die Bajonett-Nasen (15) an den Elektromotoren (8, 11, 12) eingreifen.

8. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren (8, 11, 12) als Universalmoto­ ren (Kollektormotoren) ausgeführt sind.

9. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahlregelung der Elektromotoren (8, 11, 12) über eine Phasenanschnittschaltung erfolgt.

10. Handsäge mit einem Sägeaggregat und einer elektromotorischen Antriebsein­ richtung mit einem Antriebs-Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ triebseinrichtung (7) mindestens einen zweiten Antriebs-Elektromotor (11) auf­ weist, daß alle Elektromotoren (8, 11, 12) der Antriebseinrichtung (7) miteinander gekuppelt sind und daß eine Anlaufsteuerung für die Elektromotoren (8, 11, 12) zum sequentiellen Einschalten derselben vorgesehen ist.

11. Wasserpumpenaggregat mit einer Förderpumpe und einer elektromotorischen Antriebseinrichtung mit einem Antriebs-Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (7) mindestens einen zweiten Antriebs-Elektromo­ tor (11) aufweist, daß alle Elektromotoren (8, 11, 12) der Antriebseinrichtung (7) miteinander gekuppelt sind und daß eine Anlaufsteuerung für die Elektromoto­ ren (8, 11, 12) zum sequentiellen Einschalten derselben vorgesehen ist.

12. Zerkleinerungseinrichtung mit einem Zerkleinerungsaggregat und einer elektro­ motorischen Antriebseinrichtung mit einem Antriebs-Elektromotor, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (7) mindestens einen zweiten An­ triebs-Elektromotor (11) aufweist, daß alle Elektromotoren (8, 11, 12) der An­ triebseinrichtung (7) miteinander gekuppelt sind und daß eine Anlaufsteuerung für die Elektromotoren (8, 11, 12) zum sequentiellen Einschalten derselben vor­ gesehen ist.

13. Saugvorrichtung mit einem Sauggebläseaggregat und einer elektromotorischen Antriebseinrichtung mit einem Antriebs-Elektromotor, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (7) mindestens einen zweiten Antriebs-Elektromo­ tor (11) aufweist, daß alle Elektromotoren (8, 11, 12) der Antriebseinrichtung (7) miteinander gekuppelt sind und daß eine Anlaufsteuerung für die Elektromoto­ ren (8, 11, 12) zum sequentiellen Einschalten derselben vorgesehen ist.