DE9017901U1 - Handgeführter Hochdruckreiniger - Google Patents
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Description
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D-2000 HAMBURG 52 DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE
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OR. ALLARD von KAMEKE
DIPL.-BIOL. INGESORG VOELKER DR. PETER FRANCK
DR. GEORG BOTH
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DR. GEORG BOTH
Black & Decker Inc.
Drummond Plaza Office Park
1423 Kirkwood Highway
Newark, Delaware 19711
V.St.A.
G 34435
August 1992
August 1992
Die Erfindung bezieht sich auf einen handgeführten Hochdruckreiniger
mit einem in einem Gerätegehäuse vorgesehenen, auf seiner Ankerwelle ein Lüfterrad tragenden Elektromotor zum
Antrieb einer Pumpe, deren Eingang mit einer Quelle für Reinigungsflüssigkeit,
vorzugsweise Wasser verbindbar ist und deren Ausgang mit einer Abgabedüse verbunden bzw. verbindbar ist, und
mit mindestens einem Griffbereich zum Halten des Hochdruckreinigers im Betrieb.
Ein bekannter Hochdruckreiniger dieser Art (DE-GM 87 13 954) hat ein Gerätegehäuse mit einem Pistolenhandgriff, und der Elektromotor,
der eine im Gerätegehäuse angeordnete Axialkolbenpumpe antreibt, ist in einem nach hinten vorstehenden Bereich des
Gerätegehäuses angeordnet.
Ein Problem bei diesem bekannten handgeführten Hochdruckreiniger
besteht darin, daß der Elektromotor wasserdicht gekapselt sein muß, da mit dem handgeführten Hochdruckreiniger in feuchter
Umgebung gearbeitet wird und insbesondere nicht auszuschließen ist, daß der Benutzer das Handgerät entweder auf einer nassen
Oberfläche ablegt bzw. es in einen nassen Bereich fallen läßt oder aber in einer Umgebung gearbeitet wird, in der Reinigungs-
flüssigkeit auch in dem Bereich des hinteren Teils des Gerätegehäuses
versprüht wird. Wenn der Elektromotor wasserdicht gekapselt wird, ist es jedoch schwierig, ihn im Betrieb ausreichend
zu kühlen.
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Es ist zwar bei stationär zu betreibenden Hochdruckreinigern bereits bekannt (EP-OS 0 177 925), das Motorgehäuse doppelwandig
auszubilden und durch den so erhaltenen Ringraum, der gegebenenfalls durch eine wendeiförmige Trennwand unterteilt ist, kaltes
Reinigungsfluid zu führen, um auf diese Weise eine Kühlung des Elektromotors zu bewirken. Mit dieser Kühlung läßt sich jedoch
nur verhältnismäßig wenig Wärme abführen, weil lediglich die Innenfläche des Motorgehäuses zum Wärmeübergang zur Verfügung
steht, an der jedoch über einen großen axialen Bereich die Statorbleche des Motors anliegen, während die sich erwärmenden
Wicklungen sich in deutlichem Abstand von der Gehäusewandung befinden. Aus diesem Grund ist eine derartige Kühlung nur für
solche Elektromotoren geeignet, die im Verhältnis zu ihren Abmessungen wenig Wärme erzeugen, etwa Induktionsmotoren, d.h.
Elektromotoren, die bezogen auf die von ihnen erzeugte Leistung verhältnismäßig groß sind. Solche Motoren sind jedoch für den
Einsatz in handgeführten Hochdruckreinigern ungeeignet, da sich zu große Abmessungen und ein zu hohes Gewicht ergeben würde.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen handgeführten Hochdruckreiniger
zu schaffen, der einen kompakten und leichten Aufbau hat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein handgeführter Hochdruckreiniger
mit einem in einem Gerätegehäuse vorgesehenen, auf seiner Ankerwelle ein Lüfterrad tragenden Elektromotor zum
Antrieb einer Pumpe, deren Eingang mit einer Quelle für Reinigungsflüssigkeit,
vorzugsweise Wasser verbindbar ist und deren Ausgang mit einer Spritzdüse verbunden bzw. verbindbar ist, und
mit mindestens einem Griffbereich zum Halten des Hochdruckreinigers im Betrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Elek-
tromotor ein Universalmotor ist, der zusammen mit dem Lüfterrad in einer luft- und wasserdicht abgedichteten Motorkammer des
Gerätegehäuses sitzt, und daß in der Motorkammer ein von Reinigungsflüssigkeit zu durchströmender Kühler zum Kühlen der
vom Lüfterrad umgewälzten Luft vorgesehen ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird daher ein Hochdruckreiniger der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß derart ausgestaltet, daß
der Elektromotor ein Universalmotor ist, der zusammen mit dem Lüfterrad in einer luft- und wasserdicht abgedichteten Motorkammer
des Gerätegehäuses sitzt, und daß in der Motorkammer ein von Reinigungsflüssigkeit zu durchströmender Kühler zum Kühlen der
vom Lüfterrad umgewälzten Luft vorgesehen ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Hochdruckreiniger wird ein Universalmotor
eingesetzt, der bekanntlich bei kompaktem Aufbau eine hohe Antriebsleistung erzeugt, jedoch infolge dessen auch stark
erwärmt wird und somit eine wirksame Kühlung benötigt. Dieser Universalmotor ist einschließlich des auf seiner Ankerwelle
sitzenden Lüfterrades zusammen mit einem von Reinigungsflüssigkeit
durchströmten Kühler luft- und wasserdicht im Gerätegehäuse untergebracht, so daß der Hochdruckreiniger in feuchter Umgebung
eingesetzt werden kann, ohne daß sich Gefahren für den Benutzer ergeben oder Schäden am Motor infolge der feuchten Umgebung zu
befürchten wären.
Wie bereits erwähnt, ergibt sich im Betrieb des Universalmotors eine erhebliche Wärmeentwicklung, und die Wärme wird in üblicher
Weise durch einen vom Lüfterrad umgewälzten, durch den Motor und direkt üer die erwärmten Wicklungen geleiteten Luftstrom vom
Motor abgeführt, verbleibt jedoch in der abgedichteten Motorkammer und wird in dieser über den von Reinigungsflüssigkeit
durchströmten Kühler geführt, so daß sich ein wirksamer Wärmeübergang auf die Reinigungsflüssigkeit und damit eine wirksame
Abkühlung der umgewälzten Luft ergibt.
Vorzugsweise ist der Kühler die einzige Verbindung zwischen der Quelle für Reinigungsflüssigkeit und dem Eingang der Pumpe, so
daß die gesamte durch die Abgabedüse unter hohen Druck auszutragende Reinigungsflüssigkeit durch den Kühler strömt, wodurch
der Wärmeübergang von der umgewälzten Luft auf den Kühler verbessert wird.
Der Kühler liegt vorzugsweise im Störmungsweg der umgewälzten Luft zwischen Lüfterrad und dem dem Lüfterrad abgewandten Ende
des Elektromotors, so daß die vom Lüfterrad angesaugte Luft über den Kühler geführt wird und dann am dem Lüfterrad gegenüberliegenden
Ende des Elektromotors wieder in diesen eingesaugt wird.
Um die Wirkung des Kühlers weiter zu verbessern, kann dieser mit Kühlrippen versehen sein, die zusammen mit Wandabschnitten der
Motorkammer Strömungswege für die umgewälzte Luft bilden. Dadurch wird die Luft über einen langen Strömungsweg in Berührung mit der
Oberfläche des Kühlers gehalten, um dann gut gekühlt wieder in den Universalmotor einzutreten.
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Damit der Benutzer den Hochdruckreiniger im Betrieb leicht halten und ausrichten kann, kann am hinteren Ende des Gerätegehäuses ein
als Griffbereich dienender Spatengriff ausgebildet sein.
Das Pumpengehäuse kann klemmend sowie axial unverlagerbar und unverdrehbar in einem Ende des Gerätegehäuses gehalten sein, so
daß es teilweise aus dem Gerätegehäuse vorsteht und an ihm die Abgabedüse befestigt werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Figur 1 zeigt in perspektivischer Darstellung einen handgeführten Hochdruckreiniger.
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Figur 2 zeigt in einer Explosionsdarstellung wesentliche Teile des Hochdruckreinigers aus Figur 1, wobei die Abgabedüse
und ihre Verbindungseinrichtungen weggelassen sind.
Figur 3 zeigt in perspektivischer Darstellung die in Figur 2
zwischen den beiden Gehäusehalbschalen liegenden
Bauteile im in die eine Gehäuseschale eingesetzten Zustand.
Figur 4 zeigt eine Prinzipdarstellung eines handgeführten Hochdruckreinigers zur Erläuterung von dessen Funktionsweise.
Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte handgeführte Hochdruckreiniger
ist, wie Figur 1 zu entnehmen ist, ein vom Benutzer im Betrieb zu haltendes Gerät, das entsprechend einem tragbaren
Elektrowerkzeug, etwa einem Bohrhammer vom Benutzer gehandhabt und in die Arbeitsstellung gebracht wird.
Der Hochdruckreiniger hat einen aus zwei entlang einer Mittelebene
getrennten Halbschalen 40, 41 bestehendes Gerätegehäuse in dem in noch zu beschreibender Weise ein Universalmotor und ein
Kühler untergebracht sind. Im Gerätegehäuse ist eine Motorkammer 44 gebildet, die in der Halbschale 41 durch Wände 45, 46, 47 und
48 und in der Halbschale 40 durch entsprechende, nicht dargestellte Wände begrenzt wird und die gegebenenfalls durch
Zwischenschaltung einer umlaufenden Dichtung im montierten Zustand, d.h. wenn die beiden Halbschalen 40 und 41 in üblicher
Weise mittels Schrauben miteinander verbunden sind, luft- und wasserdicht gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.
Im hinteren Bereich des Gerätegehäuses sind in den Halbschalen 40, 41 GriffÖffnungen 42, 43 ausgebildet, die im montierten
Zustand der Gehäusehälften 40, 41 einen sogenannten Spatengriff bilden. In die Öffnung des Spatengriffes erstreckt sich das auf
einem Zapfen 12 schwenkbar gelagerte und gegen den Druck einer
Feder 13 in den Griffbereich des Gerätegehäuses hindrückbare
Betätigungselement 11 infolge Federdrucks für einen Ein/Aus-Schalter 9, der vom Betätigungselement 11 über einen axial
verlagerbaren Stößel 15 in den eingeschalteten Zustand gebracht werden kann und der bei Freigabe des Betätigungselementes 11
selbstätig in den ausgeschalteten Zustand gelangt. Der Schalter 9 ist über ein nach außen geführtes Kabel 10 an eine übliche
Steckdose anschließbar.
Der Schalter 9 ist ferner über Anschlußleitungen 8 mit dem Universalmotor 1 verbunden, der ein den Stator teilweise
umgebendes Motorgehäuse 2 aufweist, in dem in üblicher Weise ein Anker gelagert ist, der an dem in den Figuren 2 und 3 rechten
Endbereich 3 einen Komutator trägt, der mit nicht dargestellten Kohlebürsten in Eingriff steht. Am dem Ende 3 abgewandten Ende
sitzt auf der Ankerwelle 4 ein ebenfalls übliches Lüfterrad 5.
Auf dem dem Lüfterrad 5 benachbarten Ende der Ankerwelle 4 ist ein Zahnrad 7 unverdrehbar befestigt, das mittels einer Mutter
6 axial unverlagerbar auf der Ankerwelle 4 gehalten ist.
Das Zahnrad 7 steht über einem Zahnriemen 16 in Eingriff mit einem Zahnrad 17, dessen Durchmesser deutlich größer ist als der
Durchmesser des Zahnrades 7 und das unverdrehbar auf der Pumpenwelle 24 eine Axialkolbenpumpe 20 sitzt, wie sie beispielsweise
in der EP-OS 0 177 925 gezeigt ist. Die Pumpe 20 hat einen ringförmigen Gehäuseabschnitt 21, an den sich nach vorn ein
zylinderförmiger Abschnitt 22 kleineren Durchmessers anschließt, während zwischen dem freien Ende der Pumpenwelle 24 und dem
ringförmigen Abschnitt 21 der Pumpeneingang 23 vorgesehen ist.
Koaxial zur Pumpenwelle 24 erstreckt sich nach vorn aus dem Gehäuseabschnitt 22 ein den Pumpenausgang bildender, rohrförmiger
Stutzen 25 mit Außengewinde, auf dem mittels einer Überwurfmutter 61 eine Spritz lanze in Form eines Rohres 60 mit am vorderen Ende
vorgesehener Spritzdüse 62 befestigt werden kann.
An den Pumpeneingang 23 ist in üblicher Weise ein Rohr 32 angeschlossen, das mit einem Kühler 30 verbunden ist. An dem dem
Anschluß für das Rohr 32 angewandten Ende des Kühlers 30 ist ein Rohrstutzen 31 befestigt, an dessen freiem Ende über eine
schematisch angedeutete Kupplung, etwa eine Bajonettkupplung eine Quelle für Reinigungsflüssigkeit angeschlossen werden kann, wobei
als Reinigungsflüssigkeit üblicherweise Wasser eingesetzt wird.
Wie insbesondere in Figur 3 zu erkennen ist, sind der Universalmotor
1 und der Kühler 30 beide in die Motorkammer 44 eingesetzt. Der Universalmotor 1 wird durch halbkreisförmige Ausschnitte 49
aufweisende Wandabschnitte der Halbschalen in der Motorkammer 44 in seiner Lage positioniert, und seine Ankerwelle 4 stützt sich
mit einem nicht dargestellten Lager in einer Aussparung 50 in der Wand 47 der Motorkammer 44 ausgebildeten Öffnung ab, die nach
außen mittels eines O-Ringes 51 abgedichtet ist. Die Verbindungsleitungen
8 zwischen Schalter 9 und Univesalmotor 1 sind durch die Wand 46 der Motorkammer 44 geführt, und der Schalter
9 befindet sich in einer oberhalb der Motorkammer 44 im aus den Halbschalen 40 und 41 bestehenden Gerätegehäuse ausgebildeten
Schalterkammer, deren untere Wand die Wand 46 ist. Aus dieser Schalterkammer sind abgedichtet der Betätigungsstößel 15 und das
Anschlußkabel 10 herausgeführt.
Unterhalb des Universalmotors 1 befindet sich in der Motorkammer 44 der Kühler 30. Dabei ist der Kühler 30 so groß gewählt, daß
er zusammen mit den an ihm ausgebildeten Kühlrippen 33 im wesentlichen den gesamten freien Raum der Motorkammer 44
unterhalb des Universalmotors 1 ausfüllt und zwischen den Kühlrippen 33 seitlich durch die Wandungen der Halbschalen 40,
41 begrenzte Luftführkanäle gebildet sind. Die Eingangsleitung 31 des Kühlers 30 ist durch eine Öffnung 52 in der Wand 45 der
Motorkammer 44 herausgeführt und mittels eines O-Ringes 53 gegenüber der Motorkammerwand abgedichtet. Die am freien Ende
dieser Eingangsleitung 31 ausgebildete Kupplung zur Verbindung mit einem Wasserschlauch o.a. befindet sich in einer vom
Gerätegehäuse ausgebildeten, nach unten offenen Aussparung und ist daher für den Benutzer zugänglich.
Die Ausgangsleitung 32 des Kühlers 30 ist durch eine Aussparung 54 in der Wand 47 der Motorkammer 44 geführt und gegenüber der
Motorkammerwandung mittels eines O-Ringes 55 abgedichtet.
Auf diese Weise führen zwar in die Motorkammer 44 elektrische Verbindungsleitungen 8 und die Eingangsleitung 31 des Kühlers 30
hinein und aus ihr erstreckt sich die Ankerwelle 40 des Universalmotors 1 und die Ausgangsleitung 32 des Kühlers 30 heraus.
Trotzdem ist die Motorkammer 44 hermetisch gegen die Umgebung abgedichtet, also luft- und wasserdicht verschlossen.
In dem montierten Zustand gemäß Figur 3 befindet sich das auf der
Ankerwelle 4 sitzende Zahnrad 7 außerhalb der Motorkammer 44 in einer vorderen Kammer des aus den Halbschalen 40 und 41 gebildeten
Gerätegehäuses, die als Getriebekammer bezeichnet werden kann. In diese Getriebekammer erstreckt sich das hintere Ende der
Pumpe 20, die durch zwei halbschalenförmige Abschnitte 56, 57 in den Gehäusehalbschalen 40 und 41, die den zylindrischen Gehäusebereich
22 der Pumpe 20 umgreifen, klemmend im Getriebegehäuse gehalten wird. Der ringförmige Abschnitt 21 des Pumpengehäuses
und die sich von ihm nach vorn erstreckenden Rippen liegen zwischen den inneren Enden der halbschalenförmigen Abschnitte 56
und 57 und Stützvorsprüngen 58, so daß die Pumpe 20 gegen axiale Verlagerungen gesichert ist. Im übrigen ruht das Pumpengehäuse
mit seinem inneren Ende in einer von Gehäusevorsprüngen 59 gebildeten Aussparung, und zwischen den Gehäusevorsprüngen 58 und
59 gebildete, nicht bezeichnete Ansätze in den Gehäusehalbschalen sichern das Pumpengehäuse durch Eingriff mit entsprechenden
axparallel verlaufenden Vorsprüngen am Pumpengehäuse gegen Verdrehung.
In diesem montierten Zustand der Pumpe 20 verläuft die Pumpenwelle
24 parallel zur Ankerwelle 4, und das auf der Pumpenwelle
24 sitzende Zahnrad 17 befindet sich in fluchtender Lage mit dem Zahnrad 7 der Ankerwelle 4 oberhalb von diesem. Die beiden
Zahnräder sind, wie in Figur 3 zu erkennen ist, durch einen endlosen Zahnriemen 16 gekoppelt, so daß die Pumpe 20 bei Drehung
der Ankerwelle 4 entsprechend angetrieben wird.
Die Funktionsweise des vorstehend beschriebenen handgeführten Hochdruckreinigers wird zur Vereinfachung anhand der schematischen
Darstellung gemäß Figur 4 beschrieben, in der für gleiche oder entsprechende Teile wie in den Figuren 1 bis 3 gleiche,
jedoch zusätzlich mit ' gekennzeichnete Bezugszeichen verwendet sind. Diese Teile werden nicht noch einmal beschrieben.
Zur Inbetriebnahme wird die Eingangsleitung 31' des Kühlers 30'
mit einem Wasseranschluß o.a. verbunden und der am freien Ende des Anschlußkabels 10' sitzende Stecker in die Steckdose des
normalen Stromnetzes gesteckt. Wird in dieser betriebsbereiten Stellung das Schalterbetätigungselement 11' verschwenkt und so
der Schalter 9' in die Ein-Stellung gebracht, so wird der Universalmotor an Spannung gelegt und sein Anker dreht sich. Die
sich dadurch drehende Ankerwelle 4', die mit dem auf der Pumpenwelle 24' sitzenden Zahnrad 17' in Antriebsverbindung
steht, bewirkt einen Antrieb der Pumpe 20', so daß von der Anschlußleitung 31' über den Kühler 30' und die Leitung 32' am
Pumpeneingang 23' anstehendes Wasser unter hohem Druck, etwa einem Druck von 7 0 bar bis 100 bar aus dem Pumpenausgang 25
herausgepreßt und damit aus der Spritzdüse 62 gemäß Figur 1 ausgetragen wird.
Bei Drehung der Ankerwelle 4' dreht sich auch das in der Motorkammer 44' befindliche Lüfterrad 5' des Universalmotors und
wälzt in der angedeuteten Weise Luft um, wobei das Lüfterrad 5' in diesem Fall Luft von rechts nach links (Figur 4) durch den
Universalmotor saugt, die die Betriebswärme des Universalmotors durch direkte Berührung mit den Wicklungen abführt. Die so
erwärmte, durch dunkle Pfeile gekennzeichnete Luft wird über den
Lüfter 30' und dessen in Figur 4 nicht dargestellte Kühlrippen 33 geleitet. Da durch den Kühler 30' die gesamte Reinigungsflüssigkeit
von der Quelle für Reinigungsflüssigkeit zur Pumpe 20' strömt und diese Reinigungsflüssigkeit, verglichen zu der vom
Universalmotor erwärmten Luft kalt ist, gibt die Luft in erheblichem Umfang Wärme an den Kühler 30' ab, und diese Wärme
wird durch die Reinigungsflüssigkeit abgeführt. Die dadurch abgekühlte Luft, die durch Pfeile ohne Schwärzung gekennzeichnet
ist, wird in der dargestellten Weise vom Lüfter 5' wieder durch den Universalmotor gesaugt und so zur Kühlung verwendet.
Wie zu erkennen ist, ergibt sich in der hermetisch abgeschlossenen
Motorkammer 44' eine Luftumwälzung, so daß Luft, die Wärme
aus dem Universalmotor abgeführt hat, über den Kühler 30' strömt und dort ihre Wärme an die durchströmende Reinigungsflüssigkeit
abgibt, so daß sie wiederum zu Kühlzwecken zur Verfügung steht. Dabei erfolgt, wie insbesondere Figur 3 zu entnehmen ist, durch
die Kühlrippen 33 des Kühlers 30 eine solche Luftführung, daß die vom Lüfterrad 5 geförderte Warmluft am dem Lüfterrad 5 benachbarten
Ende des Kühlers 30 zwischen die Kühlrippen 33 eintritt und dann entlang einer durch die Kühlrippen 33 festgelegten Bahn in
Richtung auf das andere Ende des Kühlers 30 strömt. An diesem Ende tritt die nunmehr abgekühlte Luft aus und befindet sich am
dem Lüfterrad 3 gegenüberliegenden Ende des Universalmotors 1, so daß sie dort infolge der Saugwirkung des Lüfters 5 wieder in
den Universalmotor 1 eintritt.
Claims (6)
1. Handgeführter Hochdruckreiniger mit einem in einem Gerätegehäuse
(40, 41) vorgesehenen, auf seiner Ankerwelle (44) ein Lüfterrad (5) tragenden Elektromotor (1) zum Antrieb einer
Pumpe (20), deren Eingang (23) mit einer Quelle für Reinigungsflüssigkeit,
vorzugsweise Wasser verbindbar ist und deren Ausgang (25) mit einer Spritzdüse (62) verbunden bzw.
verbindbar ist, und mit mindestens einem Griffbereich (42,
43) zum Halten des Hochdruckreinigers im Betrieb, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor ein Universalmotor (1)
ist, der zusammen mit dem Lüfterrad (5) in einer luft- und wasserdicht abgedichteten Motorkammer (44) des Gerätegehäuses
(40, 41) sitzt, und daß in der Motorkammer (44) ein von Reinigungsflüssigkeit zu durchströmender Kühler (30) zum
Kühlen der vom Lüfterrad (5) umgewälzten Luft vorgesehen ist.
2. Hochdruckreiniger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (30) die einzige Verbindung zwischen der
Quelle für Reinigungsflüssigkeit und dem Eingang (23) der Pumpe ist.
3. Hochdruckreiniger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kühler (30) im Strömungsweg der umgewälzten Luft zwischen Lüfterrad (5) und dem dem Lüfterrad
(5) abgewandten Ende (3) des Universalmotor (1) liegt.
4. Hochdruckreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühler (30) Kühlrippen (33) aufweist,
die zusammen mit Wandabschnitten der Motorkammer (44) Strömungswege für die umgewälzte Luft bilden.
5. Hochdruckreiniger nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Griffbereich von einem am hinteren Ende des Gerätegehäuses (40, 41) vorgesehenen Spatengriff
gebildet ist.
6. Hochdruckreiniger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (21, 22) klemmend sowie axial unverlagerbar und unverdrehbar in einem Ende des
Gerätegehäuses (40, 41) gehalten ist.
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