DE4430591A1 - Hochdruckreinigungseinrichtung mit besonders geringem Gewicht - 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.

Bei Hochdruckreinigungseinrichtungen der in Rede stehenden Art, sogenannten Hochdruckreinigern, entsteht immer das Problem, daß man eine hohe Förderleistung und einen hohen Pumpendruck mit einem möglichst geringen Gewicht erreichen möchte. Derzeit gilt als unanfechtbar, daß ein Hochdruckreiniger mit einem Druck von 150 bar und einer Förderleistung von 10 l/min etwa 20 kg wiegt. Während es durch Verbesserung der Pumpentechnik und eine optimierte Kanalführung sowie durch Verwendung moderner Kunststoff-Verbundmaterialen gelungen ist, bei Hoch­ druckreinigern niedrigerer Druckbereiche bis etwa 90 bar geringerer Fördervolumina Gewichte unter 10 kg zu realisieren, sind derart starke Hochdruckreiniger nach wie vor sehr schwere Geräte. Man versucht dem damit zu entsprechen, daß man derartige Hochdruckreiniger fahrbar ausgestaltet, teilweise mit im Gehäuse integrierten Laufachsen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Hochdruckreinigungseinrich­ tung mit hoher Leistung anzugeben, die gleichwohl ein geringes Gewicht aufweist. Damit wird gleichzeitig angestrebt, eine möglichst geringe Baugröße, einen möglichst günstigen Preis und eine universelle Einsetzbarkeit zu realisieren.

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

Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß bei einem Aggregat, bei dem eine derart hohe Antriebskraft erforderlich ist, wie bei einer Hochdruckpumpe, ein Tandem-Elek­ tromotor oder ein Trio-Elektromotor bei gleicher Pumpenleistung einen Bruchteil des Gewichts und wesentlich niedrigere Kosten erbringt. Natürlich kann man die Anzahl der miteinander zu kuppelnden Motoren nicht beliebig erhöhen, dann geht der Vor­ teil des erfindungsgemäßen Konzepts verloren. Optimal scheinen nach derzeitiger Er­ kenntnis zwei, maximal drei Motoren zu sein. Drei Elektromotoren haben überdies den besonderen Vorteil, daß sie bei einer Drehstromversorgung mit 380 V im Stern oder Dreieck geschaltet jeweils mit 220 V betrieben werden können. Möglicherweise ist aber das Optimum hinsichtlich Gewicht und Kosten bei einer Tandem-Anordnung erreicht.

Es hängt natürlich sehr von der Bauart der Motoren ab, welche antriebstechnische Konzeption man verwendet.

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, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung des Untersetzungsgetriebes.

Ähnlich kann man auch arbeiten, wenn man gemäß Anspruch 4 zwar ein Getriebe vorsieht, gleichwohl aber nur eine Antriebswelle eines Elektromotors zur Kraftüber­ tragung an die Hochdruckpumpe nutzt.

Besonders interessant ist die Konstruktion bei Einsatz eines gemeinsamen Getriebes. Dabei kann man beispielsweise gemäß Anspruch 5 auch eine symmetrische Zusam­ menführung der Antriebskräfte aller Elektromotoren über ein Zentralgetriebe errei­ chen.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der An­ sprüche 6 und 7 sowie 9 und 10. Besondere Bedeutung kommt jedoch dem An­ spruch 8 zu. Die Ausführung der Elektromotoren als Universalmotoren (Kollektormotoren bzw. Reihenschluß-Kommutatormotoren für Gleich- oder Wech­ selstrom) optimiert das erfindungsgemäße Konzept in ganz überraschender Weise. Nicht nur erreicht man hier das optimale Preis-Leistungs-Verhältnis, auch Gewicht und Baugröße sind optimiert. Hinzu kommt, daß man mit Universalmotoren mit unter­ schiedlichen Betriebsströmen arbeiten kann, da sich eine sehr einfache Drehzahl-Re­ gelung erreichen läßt. Von großer Bedeutung ist auch, daß bei Universalmotoren die Frequenz des Wechselstromnetzes (50 Hz, 60 Hz) keine Rolle spielt. Von besonderer Bedeutung ist also die Kombination der Mehrmotoren-Konzeption der Erfindung mit der Verwendung von Universalmotoren.

Die weiteren Ansprüche betreffen steuerungstechnische Besonderheiten der Anlauf­ steuerung und besondere Einsatzfälle, für die das erfindungsgemäße Konzept neben dem Einsatz bei einer Hochdruckreinigungseinrichtung auch noch in besonderem Maße geeignet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden 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 Hochdruck­ reiniger 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. Mit dem Gewicht einer solchen Hochdruckreinigungseinrichtung befaßt sich die Lehre der Erfindung. Das Gewicht der Hochdruckreinigungseinrichtung darf natürlich nicht zu groß werden, sonst ist die Tragbarkeit eine theoretische Angabe. Ein möglichst geringes Gewicht bei einer möglichst hohen Leistung, also einem mög­ lichst hohen Pumpendruck und einer vergleichsweise hohen Förderleistung werden angestrebt. Mit der Lehre der Erfindung ist es möglich, einen Hochdruckreiniger mit einer Pumpenleistung von 150 bar und einer Förderleistung von ca. 10 l/min mit ei­ nem Gewicht unter 10 kg zu realisieren. Das alles ist auch noch mit einem Preis mög­ lich, der mindestens 30 bis 40% unter dem heutigen Preis vergleichbarer Geräte liegt.

Fig. 2 zeigt das im Grundsatz extrem einfache Konzept der Erfindung. Man erkennt zunächst eine Hochdruckpumpe 6 mit einer elektromotorischen Antriebseinrich­ tung 7. Diese elektromotorische Antriebseinrichtung 7 weist einen Antriebs-Elektro­ motor 8 mit einer Antriebswelle 9 zur Hochdruckpumpe 6 und mit einem an der An­ triebswelle 9 angekuppelten Getriebe 10 auf. Wesentlich ist nun, daß die Antriebsein­ richtung 7 mindestens einen zweiten Antriebs-Elektromotor 11 aufweist. Im darge­ stellten Ausführungsbeispiel weist, wie Ansicht "X" in Fig. 3 zeigt, diese Antriebsein­ richtung zwei weitere Antriebs-Elektromotoren 11, 12 auf, insgesamt existieren also drei Elektromotoren 8, 11, 12. Von erheblicher Bedeutung ist aber auch die Ausfüh­ rung 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 Aus­ führungsbeispiel - 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 Antriebswelle 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 Planetenge­ triebe - miteinander und mit der Hochdruckpumpe 6 gekuppelt sind. Ein Planetenge­ triebe 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 3 an den Be­ festigungspunkten 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. Man bekommt nicht nur eine erhebliche Gewichtsreduktion und Reduktion der Baugröße, sondern auch eine drastische Kostenminderung. 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 Antriebsleistung zu genau der Motoren-Leistung vordringen, bei der die einzusetzenden Universalmotoren beson­ ders kostengünstig sind.

Universalmotoren haben ferner die weiter oben schon beschriebenen Vorteile, wirk­ lich universell einsetzbar zu sein und eine besonders einfache Drehzahlregelung zu ermöglichen.

Von besonderer Bedeutung ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, die da­ durch gekennzeichnet ist, daß eine Anlaufsteuerung für die Elektromotoren 8, 11, 12 vorgesehen ist und die Elektromotoren 8, 11, 12 beim Einschalten der Hochdruckrei­ nigungseinrichtung 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 Elek­ tromotoren 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 werden. Das bedeutet, daß man letztlich praktisch die volle Nennstrom-Absicherung des Netzes ausnutzen kann, was einen ganz erhebli­ chen Vorteil gegenüber bisherigen Hochdruckreinigungseinrichtungen darstellt. Auch hier sind Universalmotoren wieder optimal.

Vorteilhaft ist es bei Universalmotoren auch, daß man eine sehr einfache Drehzahlre­ gelung realisieren kann, nämlich dadurch, daß die Drehzahlregelung der Elektromoto­ ren 8, 11, 12 über eine Phasenanschnittschaltung erfolgt.

Nach der zuvor gegebenen Erläuterung 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 (14)

1. Hochdruckreinigungseinrichtung mit einem vorzugsweise tragbar ausgebildeten Gehäuse (1) mit einer Hochdruckpumpe (6) und mit einer elektromotorischen An­ triebseinrichtung (7) für die Hochdruckpumpe (6) mit einem Antriebs-Elektromotor (8) mit einer Antriebswelle (9) zur Hochdruckpumpe (6), dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (7) mindestens einen zweiten Antriebs-Elektromotor (11) aufweist und daß alle Elektromotoren (8, 11, 12) der Antriebseinrichtung (7) mitein­ ander gekuppelt sind und die Hochdruckpumpe (6) gemeinsam antreiben.

2. Hochdruckreinigungseinrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren (8, 11, 12) direkt hintereinander gekuppelt sind und nur die Antriebswelle (9) des vordersten Elektromotors (8) mit der Hoch­ druckpumpe (6) - gegebenenfalls über ein an sich bekanntes Untersetzungsgetriebe - gekuppelt ist.

3. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß an der Antriebswelle (9) ein Getriebe (10) angekuppelt ist und alle Elektromotoren (8, 11, 12) über das Getriebe (10) miteinander gekuppelt sind.

4. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, die Antriebswellen (9) der Elektromotoren (8, 11, 12) über das Getriebe (10) - insbesondere ein Zahnriemen-Getriebe - miteinander gekuppelt sind und nur eine Antriebswelle (9) mit der Hochdruckpumpe (6) - gegebenenfalls über ein an sich bekanntes Untersetzungsgetriebe - gekuppelt ist.

5. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Antriebswellen (9) der Elektromotoren (8, 11, 12) über das Getriebe (10) - insbesondere ein Zahnradgetriebe, vorzugsweise ein Planetenge­ triebe - miteinander und mit der Hochdruckpumpe (6) gekuppelt sind.

6. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Getriebe (10) eine Trägerplatte (13) mit Befestigungs­ punkten (14) für die Elektromotoren (8, 11, 12) aufweist und jeder Elektromotor (8, 11, 12) an der Trägerplatte (13) befestigbar und damit antriebstechnisch an das Getriebe (10) ankuppelbar ist.

7. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Befestigungspunkte (14) als Bajonett-Kalotten ausge­ führt sind, in die Bajonett-Nasen (15) an den Elektromotoren (8, 11, 12) eingreifen.

8. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren (8, 11, 12) als Universalmotoren (Kollektormotoren) ausgeführt sind.

9. Hochdruckreinigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Anlaufsteuerung für die Elektromotoren (8, 11, 12) vorgesehen ist und die Elektromotoren (8, 11, 12) beim Einschalten der Hochdruck­ reinigungseinrichtung durch die Anlaufsteuerung mit passender zeitlicher Verzöge­ rung nacheinander anzulaufen beginnen.

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

11. Handsäge mit einem Sägeaggregat, gekennzeichnet durch die Merkmale eines oder mehrerer Ansprüche 1 bis 10.

12. Wasserpumpenaggregat mit einer Förderpumpe, gekennzeichnet durch die Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 10.

13. Zerkleinerungseinrichtung mit einem Zerkleinerungsaggregat, gekennzeichnet durch die Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 10.

14. Saugvorrichtung mit einem Sauggebläseaggregat, gekennzeichnet durch die Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 10.