-
Die vorliegende Erfindung befaßt sich
mit einem tragbaren Motorwerkzeug mit einem Gehäuse, das zum manuellen Halten
des Werkzeuges dient und mit einer inneren Fläche ausgebildet ist, und einem
Motor, der in dem Gehäuse
angeordnet ist und einen Stator aufweist, der durch die Innenfläche des Gehäuses umgeben
ist.
-
Das durch die Erfindung zu lösende Hauptproblem
ist in zwei unterschiedliche, aber dennoch ähnliche Probleme unterteilbar,
nämlich
Wärmeüberschuß und Wärmedefizit
in dem Werkzeuggehäuse. Abhängig von
der Art des Motors, elektrisch oder pneumatisch, wird die Temperatur
des Werkzeuggehäuses
auf Niveaus angehoben oder abgesenkt, die für den Werkzeugbetreiber unangenehm
sind, wenn er in physischen Kontakt mit dem Werkzeuggehäuse gelangt
oder dieses als das Werkzeug haltenden Griff nutzt.
-
Im Falle eines Luftmotors besitzt
die den Motor verlassende Abluft eine sehr niedrige Temperatur, und
weil die Abluft normalerweise auf die Außenseite des Motorzylinders
oder -stators gerichtet
und um diesen herumgeleitet wird, wird die niedrige Temperatur der
Abluft auf das umgebende Gehäuse übertragen.
Um den Bediener vor dieser Kälte
zu schützen,
sind viele Werkzeuge dieser Art mit einer äußeren Verkleidung aus einem
wärmeisolierenden Kunststoffmaterial
versehen worden, was sich jedoch in vielen Fällen als unzureichend erwiesen
hat, um eine angenehme Temperatur an der Außenseite des Werkzeuggehäuses zu
erhalten.
-
Im Falle eines Elektromotors entwickelt
sich während
des Betriebes Wärme
in dem Motorstator und gewöhnlich
ist ein Kühllüfter vorgesehen,
um einen kühlenden
Luftstrom um den Stator zu leiten und Wärme aus dem Werkzeuggehäuse zu transportieren.
Dies ist in Verbindung mit einer wärmeisolierenden äußeren Verkleidung
auf dem Gehäuse
gelegentlich nicht ausreichend, um die Gehäusetemperatur daran zu hindern,
unangenehm hoch zu sein.
-
In dem US-Patent Nr. 4,643,263 ist
ein Wärmeisolationsproblem ähnlich dem
zuvor beschriebenen Problem erörtert,
ebenso wie eine Lösung
zu diesem Problem.
-
In diesem Stand der Technik ist ein
tragbarer pneumatischer Schleifer beschrieben, der einen sich durch
einen röhrenförmigen Griff
erstreckenden Abluftkanal besitzt. Der Griff ist mit einer inneren
Röhre aus
einem wärmeisolierenden
Material, wie z. B. Kunstharz, versehen. Diese innere Röhre ist
mit einem Umfangsluftspalt mit Bezug auf die Innenfläche der
Griffröhre
ausgebildet, um dadurch die Wärmeisolationswirkung
zu verbessern.
-
Abweichend von der Erfindung befaßt sich diese
bekannte Vorrichtung mit einem Problem, wo der verfügbare Raum
nicht kritisch für
die Anordnung einer die Wärmeübertragung
verzögernden
Vorrichtung ist. Entsprechend wäre
die beschriebene wärmeisolierende
Röhre aus
Kunststoff zu raumgreifend zur Verwendung bei einer Wärmeabschirmvorrichtung
in einem von Hand gehaltenen Motorgehäuse eines Motorwerkzeuges.
-
In der GB 1437304 ist eine weitere
Gestaltung eines Motorwerkzeuges beschrieben, bei welcher der Motor
durch einen Tragrahmen umgeben ist, der seinerseits durch ein Außengehäuse umgeben ist.
Dieser Tragrahmen bildet. faktisch den Motorstator, weil beispielsweise
die Motorlager und -bürsten
in ihm montiert sind und das Außengehäuse hat
eher die Form einer Schutzhülle
einschließlich
eines Griffes für
den Bediener. Zwischen dem Tragrahmen und dem Außengehäuse sind schallisolierende
Brücken vorgesehen,
um zu verhindern, daß sich
Lärm von dem
Motor auf das Außengehäuse ausbreitet.
Diese Anordnung mit einem von dem Gehäuse getrennten Tragrahmen ist
nicht zur Abschirmung von Wärmeübertragung
gedacht, könnte
aber eine wärmeabschirmende
Wirkung haben. Jedoch ist diese Anordnung sehr raumgreifend und
wäre bei
kleineren Motorwerkzeugen nicht anwendbar, bei welchen das Gehäuse selbst
als Griff verwendet wird.
-
In der
US
2,789,652 ist noch ein weiteres Motorwerkzeug beschrieben,
in welchem ein ein Schalldämmgehäuse oder
eine Hülse
einen Luftmotor umgibt und einen Raum mit Bezug auf das äußere Werkzeuggehäuse bildet.
Da diese Schalldämmhülse radial
ausgerichtete Auslaßkanäle für Abluft
aufweist, erreicht die kalte Abluft von dem Motor nach wie vor das äußere Werkzeuggehäuse. Entsprechend
ist dies keine funktionierende Wärmeabschirmvorrichtung.
-
Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht kann,
ein tragbares Motorwerkzeug der eingangs beschriebenen Art zu schaffen,
bei welchem eine Übertragung
von Wärme
zwischen dem Motor und dem Gehäuse
wirksam reduziert ist, ohne die Außenabmessung des Gehäuses zu
vergrößern, und
diese wird durch Vorsehen wenigstens einer röhrenförmigen, wärmeabschirmenden Hülle aus
Blech in einem röhrenförmigen Raum
zwischen dem Motorstator und dem Gehäuse gelöst.
-
Weitere Zielsetzungen und Vorzüge der Erfindung
werden aus der folgenden Beschreibung und Ansprüchen deutlich.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
im Detail beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine
teilgeschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen pneumatischen
Winkelschleifers;
-
2 einen
Querschnitt entlang der Linie II-II
in 1;
-
3 in
größerem Maßstab einen
Ausbruch des Motorwerkzeuges aus 1;
-
4 in
größerem Maßstab einen
Ausbruch des in 2 gezeigten
Motorwerkzeuges;
-
5 eine 4 ähnliche Ansicht, die aber eine
alternative Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
6 eine
Teilansicht einer Wärmeabschirmhülle.
-
Das in den Abbildungen dargestellte
Motorwerkzeug ist ein pneumatischer Winkelschleifer, der wahlweise
für eine
einhändige
oder zweihändige
Bedienung gedacht ist. In beiden Fällen muß das Werkzeuggehäuse von
dem Benutzer zum Abstützen
des Werkzeuges gegriffen werden. Bei der zweihändigen Alternative greift der
Benutzer auch einen sich seitlich erstreckenden Griff. Dies bedeutet
jedoch, daß in jedem
Fall der Benutzer in physischem Kontakt mit dem Werkzeuggehäuse ist.
-
Das in 1 gezeigte
Motorwerkzeug besitzt ein Gehäuse 10,
in welchem ein Flügelzellen-Luftmotor 11,
ein Drucklufteinlaß 12,
ein Drosselventil 13, das durch einen Hebel 14 betätigt wird,
und ein rückwärtiger Abluftauslaß 15 angeordnet
sind. Am vorderen Ende des Gehäuses 10 ist
ein Winkelkopf 16 vorgesehen, der mit Befestigungsmitteln 17 zum
Anbringen eines Hilfsgriffes ausgebildet ist und der einen Winkeltrieb
einschließt,
durch welchen der Motor 11 mit einer Abtriebswelle (nicht
gezeigt) verbunden ist. Die Abtriebswelle trägt eine Schleifscheibe, und
ein Sicherheitsschutz 19, der die Schleifscheibe 18 teilweise
umgibt, ist an dem Gehäuse 10 mittels
einer Klemmvorrichtung 20 einstellbar befestigt. Auf seiner
Außenseite
ist das Gehäuse 10 mit
einer wärmeisolierenden
Kunststoffverkleidung 21 versehen.
-
Wie am besten aus 1 und 2 zu
ersehen ist, besitzt der Motor 11 einen Zylinder oder Stator 22, der
mit einer zylindrischen Kammer 23, zwei axial ausgerichteten
Drucklufteinlaßöffnungen 24 und
einer seitlich ausgerichteten Abluftauslaßöffnung 25 ausgebildet
ist.
-
Innerhalb der Zylinderkammer 23 ist
ein Rotor 26 drehbar gelagert, der radial bewegliche Flügel 27 trägt.
-
Das Gehäuse 10 besitzt eine
zylindrische Wandung 28 mit einer zylindrischen inneren
Fläche 29 (siehe 1, 2 und 4).
Zwischen der Fläche 29 und
dem Motorstator 22 ist ein im wesent lichen röhrenförmiger Raum 30 ausgebildet.
Innerhalb des röhrenförmigen Raumes 30 ist
ein Wärmeschild
in der Form einer röhrenförmigen Blechhülle 32 angeordnet.
Obgleich andere Arten von Material, wie z. B. Kunststoffe, eingesetzt
werden können,
ist Blech überlegen,
weil es es ermöglicht,
die Stärke der
Hülle 32 auf
einige wenige Zehntel Millimeter klein zu halten und dadurch den
Außenquerdurchmesser
des Werkzeuggehäuses
für eine
bestimmte Motorgröße niedrig
zu halten.
-
Die wärmeabschirmende Wirkung der
Hülle 32 basiert
auf dem zwischen einem gasförmigen
Medium und einem festen Material vorherrschenden niedrigen Wärmeübergangskoeffizienten,
und durch das Einfügen
einer wärmeabschirmenden
Hülle 32 zwischen
den Motorstator 22 und das Gehäuse 10 werden zwei
zusätzliche
Luft-/Metall-Wärmeübergänge geschaffen,
die den Wärmeübergang
zwischen dem Motor und dem Gehäuse
wirksam verzögern.
-
Entsprechend ist zwischen der Hülle 32 und der
Innenfläche 29 des
Gehäuses 10 ein
erster Luftspalt 33 und zwischen der Hülle 32 und dem Stator 22 ein
zweiter Luftspalt 34 ausgebildet. Der zweite Luftspalt 34 ist
jedoch um ein Mehrfaches breiter als der erste Luftspalt 33 und
ist so gestaltet, daß er
einen Teil des Luftauslaßkanals
zum Leiten von. Abluft von der Motorauslaßöffnung 25 zu dem rückwärtigen Ende
des Gehäuses 10 und
dem Auslaß 15 bildet.
-
Wie in den Abbildungen gezeigt ist,
ist der erste Luftspalt 33 zwischen der Hülle 32 und
der inneren Fläche 29 des
Gehäuses
sehr eng und es ist anzumerken, daß der zum Erhalt eines niedrigen Wärmeübergangskoeffizienten
notwendige Luftspalt sehr klein sein könnte, bis zu Molekulargröße. Dies bedeutet,
daß faktisch
kein Bedarf an weiteren Mitteln besteht, um die Größe des Luftspaltes
aufrechtzuerhalten. In einigen Fällen
kann es dennoch nützlich
sein, die Hülle 32 mit
einer Art von Abstand haltenden Mitteln zu versehen. Ein Beispiel
hierfür
ist in 6 dargestellt,
die einen Teil einer wärmeabschirmenden
Hülle 52 zeigt,
die mit ausgestanzten Ausbeulungen 53 auf der Außenseite
der Hülle 52 ausgebildet
ist. Durch Verteilen einer Anzahl solcher Vorsprünge 53 über die
Hülle 52 wird
eine bestimmte Weite des Luftspaltes 33 relativ zu der
Fläche 29 nachdrücklich beibehalten.
-
Es ist anzumerken, daß das Wärmeabschirmkonzept
der Erfindung auf dem niedrigen Wärmeübergangskoeffizienten von gasförmigem auf
festes Material basiert und in keiner Weise auf den wärmeisolierenden
Eigenschaften des für
die Wärmeabschirmhüllen gerade
verwendeten Materials. Dies bedeutet, daß die Wärmeabschirmhüllen selbst
im wesentlichen keine wärmeisolierenden
Eigenschaften besitzen. Sollten die Wärmeabschirmhüllen entsprechend
aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein, das recht gute wärmeisolierende
Eigenschaften besitzt, sind die Hüllen dünn genug, um selbst keine Wärmeisolierung
bereitzuhalten. Folglich haben die Hüllen selbst, unabhängig davon,
welches Material für
die Wärmeabschirmhüllen verwendet
wird, im wesentlichen keine wärmeisolierenden
Eigenschaften.
-
Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen sind nicht auf
Wärmeabschirmvorrichtungen
beschränkt,
die nur eine Wärmeabschirmhülle besitzen. In 5 ist einer Ausführungsform
der Erfindung dargestellt, die zwei röhrenförmige Hüllen 32a, 32b umfaßt, die
koaxial zueinander angeordnet sind, wobei sich eine von ihnen in
der anderen befindet und einen Luftspalt 36 zwischen ihnen
läßt. Diese
Anordnung bedeutet, daß der
Wärmeübergang
zwischen dem Motor und dem Gehäuse
weiter verzögert wird,
weil der Einsatz von zwei Wärmeabschirmhüllen vier
in Reihe befindliche Gas-auf-Metall-Wärmeübergänge bedeutet, von denen jeder
einen niedrigen Wärmeübergangskoeffizienten
hat.
-
Während
des Betriebs des zuvor beschriebenen pneumatischen Motorwerkzeuges
wird Druckluft durch den Einlaßkanal 12 gefördert und
dem Motor 11 über
das Drosselventil 13 und die Lufteinlaßöffnungen 24 zugeführt. Wenn
die Druckluft in die Zylinderkammer 23 eintritt, beginnt
sie damit, auf die Rotorflügel 27 zu
wirken und dadurch den Rotor 26 zu drehen. Wenn sie die
Zylinderkammer 23 passiert hat, wird die Luft durch die
Auslaßöffnung 25 in
den röhrenförmigen Raum 30 zwischen
dem Stator und der Innenfläche
des Gehäuses 10,
genauer gesagt in den Luftspalt zwischen dem Stator 22 und
der Wärmeabschirmhülle 32 ausgeleitet.
-
Wenn die Luft durch die Zylinderkammer 23 strömt und unter
Expansion Arbeit verrichtet, verliert sie eine Menge an Wärme, und
wenn die Luft den Motor durch die Auslaßöffnung 25 verläßt, ist
ihre Temperatur erheblich gesunken. In vielen Fällen liegt die Temperatur der
Abluft unter Null Grad Celsius. Der Bediener ist von dieser niedrigen
Temperatur dadurch geschützt,
daß die
relative Wärme
zu der Händen
des Benutzers folgendes passieren muß:
- I)
die äußere isolierende
Kunststoffverkleidung 21 und die Gehäusewand 28,
- II) von der inneren Fläche 29 der
Gehäusewandung 28 zu
der Luft in dem ersten Luftspalt 33,
- III) von der Luft in dem Luftspalt 33 zu der Hülle 32,
- IV) von der Hülle 32 zu
der Luft in dem zweiten Luftspalt 34 und
- V) von der Luft in dem zweiten Luftspalt 34 zum Stator 22.
-
In allen vier Wärmeübergängen von Gas auf Metall besteht
ein niedriger Wärmeübergangskoeffizient,
d. h. der gesamte Wärmeübergang
ist sehr langsam. Dies bedeutet wiederum, daß der Bediener nicht der unangenehmen,
in dem Motor entwickelten Kälte
ausgesetzt ist.
-
Im Falle eines Einsetzens von zwei
oder mehr Wärmeabschirmhüllen, wie
z. B. 23a, 23b gemäß 5, wird der Wärmeübergang weiter verzögert und
die Außentemperatur
des Werkzeuggehäuses 10 ist
für den
Bediener noch angenehmer.
-
Obgleich nicht im Besonderen anhand
eines Beispieles beschrieben, ist die Erfindung in gleicher Weise
bei einem elektrischen Motorwerkzeug anwendbar, wo der Wärmeschild
dazu gedacht ist, in entgegengesetzter Weise zu arbeiten, nämlich die Wärmeübertragung
von dem Motor auf das Gehäuse zu
reduzieren. Bei solchen Anwendungen der Erfindung muß die in
dem Elektromotor entwickelte Wärme
wenigstens vier Wärmeübergangsschritte
zwischen gasförmigen
Medien und Metallflächen
passieren, bevor sie die Hände
des Bedieners erreicht.