DE8111792U1 - "motorpumpeneinheit fuer ein hochdruckreinigungsgeraet" - Google Patents

Description

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A 44 615 u Anmelder: Alfred Kärcher GmbH & Co.

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27. März 1981 7057 Winnenden

Beschreibung

Motorpumpeneinheit für ein Hochdruckreinigungsgerät

Die Neuerung , 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. 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 Motorw.ärme 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 die Kühlung aus.

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Eine ausreichende Kühlung ist auch dann nicht gewährleistet, wenn das von der Pumpe geförderte Reinigungsmediuni 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. 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 Temperaturgrenzwertes zur Abschaltung der Motorpumpeneinheit führen. Derartige Steuermittel sind jedoch aufwendig und verlangen insbesondere entsprechende Schaltmittel. Bei einfachen, robusten Hochdruckreinigungsgeräte 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 vorbeiegelenkt 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 Luft-

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kühlung nicht mit Erfolg einsetzen.

J Es ist Aufgabe der feuerung eine Motorpumpeneinheit

für ein Hochdruckreinigungsgerät derart auszubilden, daß in allen Betriebszuständen eine ausreichende Kühlung gewährleistet ist, ohne daß zusätzliche Temperatur-

^; Überwachungsmittel notwendig werden; dabei soll eine

sichere Beherrschung der Temperaturverhältnisse der Mo- - . · torpumpeneinheit insbesondere auch bei sehr kompakt gebauten Motorpumpeneinheiten erreicht werden.

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

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

Durch die ne^erung^gemäß vorgesehene Dimensionierung wird erreicht, daß der Motor im Arbeitszustand, also bei Förderung der Reinigungsflüssigkeit zur Handspritzpistole, im wesentlichen durch die die Gehäusewandung 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 _t erfolgt die Kühlung jedoch wirksam durch den vom Lüfterrad erzeugten Kühlluftstrom. Da der Motor bei dieser Betriebsweise entweder gar -

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nicht fördert oder mit sehr geringem Strömungswiderstand im Kreislauf, ist die Verlustwärme bei dieser Betriebsweise gering, so daß die Luftkühlung vollständig ausreicht, den Motor Draktisch ohne Unterstützung durch die Flüssigkeitkühlung- 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.

Vorteilhaft ist es, wenn die Reinigungsflüssigkeit nur in dem dem Lüfterrad abgewandten Teil des Motorgehäuses durch dieses geführt ist. Der dem Lüfterrad zugewandte Teil des Motorgehäuses kann durch den Kühlluftstrom in effektiver Weise auch dann gekühlt werden, wenn der Motor mit voller Leistung Reinigungsflüssigkeit fördert.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Neuerung. _; ist zur Führung der Reinigungsflüssigkeit durch das Motorgehäuse eine schraubenförmig den Stator des Motors umgebende Leitung in der Gehäusewand vorgesehen, die vorzugsweise durch ein Stahlrohr gebildet ist, welches in die Gehäusewandung eingebettet ist. Dabei ist die Gehäusewandung vorzugsweise als Aluminiumdruckgußteil ausgebildet.

Eine verbesserte übertragung der im Motor entstehenden Wärme auf den Kühlluftstrom und/oder die die Gehäusewandung durchfließende Reinigungsflüssigkeit erreicht man dadurch, daß der Innenraum des Motors mit öl gefüllt ist.

Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

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der feuerung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen:

Figur 1 eine schematische Langsschnittansicht

einer neuerungsgemäßen Motorpumpeneinheit in einem Hochdruckreinigungsgerät;

Figur 2 eine vergrößerte Teilansicht entsprechend dem Ausschnitt A in Figur 1 und

Figur 3 eine Ansicht ähnlich Figur 1 eines abgewandelten Ausführungsbeispiels einer neuerungsgemäßen Motorpumpeneinheit.

Die in Figur 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

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nur schematisch dargestelltes Überströmventil 9 eingeschaltet. Durch geeignete Maßnahmen/ beispielsweise durch eine direkte Steuerung oder durch eine druckabhängige Steuerung„läßt sich durch dosiertes Verschließen des Überströmventils 9 die Mänge der über die Spritzpistole 8 abgegebenen Reinigungsflüssigkeit variieren. Die überschüssige Flüssigkeitsmenge wird über die Bypassleitung zur Saugleitung zurückgeführt.

In dem in Figur 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 Muminiumdruckgußteil ausgebildet ist (Figur 2). Dadurch ist gewährleistet, daß die unter Umständen aggressive 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 Motorgehäuseses ange-

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ordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite des Motorgehäuses ist die Wand weniger stark ausgebildet; hier be finden sich keine den Stator umgebenden Leitungen für die Reinigungsflüssigkeit im Innern der Wand.

Auf 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 Längsrich

tung 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 neuerungsgemäßen Motorpumpeneinheit wird durch das Lüfterrad in jedem Falle eine Kühlluftströmung erzeugt und somit eine gewisse Kühlung des Motors bewirkt. Bei geöffneter Handspritzpistole 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 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 Reinigungsflüssigkeits-

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zufuhr, 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 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 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.

Insgesamt wird es durch die Kombination einer Luftkühlung und einer Flüssigkeitskühlung möglich, in allen Betriebszuständen eint optimale Kühlung des Motors zu erreichen, ohne Sicherheitsmaßnahmen für den Fall einer ungenügenden Flüssigkeitskühlung 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 Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ist im wesentlichen ähnlich aufgebaut wie das der Figur 1; gleiche Teile tragen daher dieselben Bezugszeichen.

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Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Figur 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 Ausführungsbeispiel 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 Figur 1 zur Anwendung gelangen.

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Zusammenfassung

Bei einer Motorpumpeneinheit für ein Hochdruckreinigungsgerät, bei welchem die von der Hochdruckpumpe geführte Reinigungsflüssigkeit zur Kühlung des Motors durch das Gehäuse des Motors geführt ist, wird zur Verbesserung der Kühleigenschaften und zur Verkleinerung der Abmessungen der Motorpumpeneinheit vorgeschlagen, daß auf der der Pumpe gegenüberliegenden Seite des Motors ein von diesem angetriebenes Lüfterrad angeordnet ist, welches einen Kühlluftstrom gegen das Motorgehäuse lenkt, und daß das Lüfterrad und die Kühlflächen des Motors derart dimensioniert sind, daß allein durch die Luftkühlung eine ausreichende Motorkühlung erreichbar ist, wenn die Pumpe keine Reinigungsflüssigkeit fördert oder die Reinigungsflüssigkeit nur im Kreislauf pumpt.

Wichtige Figur: Figur 1

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1. Motorpumpeneinheit für ein Hochdruckreinigungsgerät, bei welchem die von der Hochdruckpumpe geförderte Reinigungsflüssigkeit zur Kühlung des Motors durch das Gehäuse 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 gegen das Motorgehäuse (1) 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 Motorgehäuses (1) durch dieses geführt ist.

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

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

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eingebettet ist.

5. Motorpumpeneinheit nach Anspruch 4, dadurch g e • kennzeichnet, daß die Gehäusewandung (11) als Aluminiumdruckgußteil ausgebildet ist.

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