Title:
Pump for attachment to motor driven power tool e.g. core drill, has a rotor shaft and a female housing connected to a suction conduit, in which the shaft has a restrictor structure which is arranged eccentric to the axis of rotation
Kind Code:
A1


Abstract:
The pump (8) comprises a rotor shaft (14) and a female housing (10) connected to a suction conduit, in which the rotor shaft comprises a restrictor structure (38) which is arranged eccentric to the rotation axis (18). The housing of pump comprises extended deformable wall portions (34), which limit the chambers from the radially outward and inward directions. The volume of chamber increases or decreases cyclically such that the liquid is sucked-in and discharged. The restrictor structure extends cyclically and communicates with the chambers. An independent claim is included for a motor driven power tool such as electric hand tool.



Inventors:
Pietzsch, Martin (72636, Frickenhausen, DE)
Application Number:
DE102012211644A
Publication Date:
05/22/2014
Filing Date:
07/04/2012
Assignee:
Metabowerke GmbH, 72622 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE19618540A1N/A1997-01-02
DE1553083A1N/A1970-03-19



Attorney, Agent or Firm:
Lorenz & Kollegen Patentanwälte Partnerschaftsgesellschaft, 89522, Heidenheim, DE
Claims:
1. Pumpe (8), insbesondere zum Anbau an ein Werkzeuggerät, mit einem eine Rotorwelle (14) drehend aufnehmenden Gehäuse (10), welches eine Ansaug- und Verdrängerseite der Pumpe aufnimmt und mit einem ansaugseitigen Leitungsmittel verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (14) exzentrisch zu ihrer Rotationsachse (18) einen Verdrängerkörper (38) aufweist oder trägt.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (10) der Pumpe von radial außen nach innen erstreckte verformbare Wandungsabschnitte (34) aufweist, die Kammern (44) begrenzen und die mit einem Verdrängerkörper (38) dahingehend zusammenwirken, dass sich das Volumen der Kammern (44) zyklisch vergrößert und dabei Flüssigkeit eingesaugt wird und verkleinert und dabei Flüssigkeit verdrängt und gefördert wird.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (14) ein mit ihr rotierendes insbesondere kreisscheibensegmentförmiges Mittel (46) aufweist, welches die Kammern (44) von der Ansaugseite trennt.

4. Pumpe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (14) ein förderseitiges Leitungsmittel (22) bildet und über eine im Wesentlichen radial erstreckte Öffnung (40), die sich insbesondere durch einen Verdrängerkörper (38) hindurch erstreckt, zyklisch mit denjenigen Kammern (44) kommuniziert, deren Volumen gerade verkleinert wird.

5. Pumpe nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ansaugseitige Leitungsmittel einen vom Gehäuse (10), insbesondere radial abstehenden Anschlussstutzen (20) aufweist.

6. Pumpe (8) für ein Werkzeuggerät (4) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rotierend antreibbare Rotorwelle (14) so ausgebildet ist, dass sie mit einem Antriebsstrang (28) des Werkzeuggeräts (4) in rotierende Antriebsverbindung bringbar ist und dann einen Bestandteil des Antriebsstrangs (28) bildet und dabei sowohl die Pumpe (8) als auch das Werkzeug (24) antreibt.

7. Motorisch angetriebenes Werkzeuggerät (4), insbesondere Elektrohandwerkzeuggerät, mit einem Antriebsstrang (28) für ein Werkzeug (24), welches rotierend, exzentrisch drehend oder hin- und hergehend antreibbar ist, und mit einer dem Werkzeug (24) oder einer Werkzeugansetzstelle zugeordneten Flüssigkeitszuführeinrichtung (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitszuführeinrichtung (6) eine Pumpe (8) mit einer rotierend antreibbaren Rotorwelle (14) umfasst, die einen Bestandteil des Antriebsstrangs (28) bildet und sowohl die Pumpe (8) als auch das Werkzeug (24) antreibt.

8. Werkzeuggerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (14) an ihrem freien Ende eine Kopplungseinrichtung zur Montage des Werkzeugs (24) oder eines Werkzeugfutters aufweist.

9. Werkzeuggerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (14) in einen Futterkörper (2) des Werkzeuggeräts einsteckbar und darin einspannbar ist.

10. Werkzeuggerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (8) durch die Antriebskopplung der Rotorwelle (14) mit dem Antriebsstrang (28) am Werkzeuggerät (4) gehalten ist.

11. Werkzeuggerät nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (14) zugleich ein förderseitiges Leitungsmittel (22) der Pumpe (22) für die Flüssigkeitszufuhr zum Werkzeug (24) bildet.

Description:

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, welche insbesondere als eine einem Werkzeug oder einer Werkzeugansetzstelle zugeordnete Flüssigkeitszuführeinrichtung ausgebildet sein kann, insbesondere für ein motorisch angetriebenes Werkzeuggerät, beispielsweise für ein Elektrohandwerkzeuggerät, mit einem Antriebsstrang für ein Werkzeug, welches rotierend, exzentrisch drehend oder hin- und hergehend antreibbar ist.

Bei verschiedenen Werkzeuggeräten erweist sich die Zuführung von Flüssigkeit zum Werkzeug bzw. zur Werkzeugansetzstelle als vorteilhaft, um eine übermäßige Staubbildung zu verringern und bei der Bearbeitung entstehende Späne, Partikel und Staub gezielter abführen zu können oder auch um das Werkzeug zu kühlen. Derartige Forderungen ergeben sich insbesondere bei der Ausführung von Bohrarbeiten, insbesondere Kernbohrarbeiten, insbesondere in Stein- und Mauerwerk, aber auch grundsätzlich bei Säge-, und Schleif- und Trennschleifwerkzeugen. Hierbei ist es denkbar, dass Flüssigkeitszuführeinrichtungen als zusätzliche und prinzipiell von dem Werkzeuggerät und dessen Antrieb unabhängige Komponenten vorgesehen werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe und ein Werkzeuggerät zu schaffen, bei dem die Flüssigkeitszufuhr in kompakter Weise realisiert ist.

Diese Aufgabe wird durch die Pumpe und das Werkzeuggerät mit den in Anspruch 1 bzw. Anspruch 7 vorgeschlagenen Merkmalen gelöst.

Die erfindungsgemäße Pumpe weist ein eine Rotorwelle drehend aufnehmendes Gehäuse auf, welches eine Ansaug- und Verdrängerseite der Pumpe aufnimmt und mit einem ansaugseitigen Leitungsmittel verbunden ist. Dabei weist die Rotorwelle der Pumpe exzentrisch zu ihrer Rotationsachse einen Verdrängerkörper auf oder trägt diesen. Der Verdrängerkörper kann beispielsweise Säulenform, insbesondere Zylinderform, aufweisen und bezüglich der Rotationsachse exzentrisch angeordnet sein. Er kann drehfest mit der Rotorwelle verbunden oder einstückig mit der Rotorwelle ausgebildet sein. Im Fall der Verwendung der Pumpe mit einem Werkzeuggerät kann das Gehäuse derart ausgebildet sein, dass es sich im Betrieb nicht gegenüber dem Werkzeuggerät dreht.

Durch die Anordnung des Verdrängerkörpers auf der Rotorwelle wird eine neue Bauform der Pumpe möglich, die dazu führt, dass die Pumpe in besonderer Weise für den Einsatz im Antriebsbereich von Werkzeuggeräten geeignet ist, wie nachfolgend noch erläutert werden wird.

Insbesondere erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Gehäuse der Pumpe von radial außen nach innen erstreckte verformbare Wandungsabschnitte aufweist, die Kammern begrenzen und die mit einem Verdrängerkörper dahingehend zusammenwirken, dass sich das Volumen der Kammern zyklisch vergrößert und dabei Flüssigkeit eingesaugt wird und zyklisch verkleinert und dabei Flüssigkeit verdrängt und beispielsweise zu einem Werkzeug bzw. zu einer Werkzeugansetzstelle gefördert wird. Die erwähnten Wandungsabschnitte können dabei insbesondere aus einem biegsamen Elastomermaterial gebildet sein. Sie können insbesondere zusammen mit einer Umfangswandung, die ebenfalls die Kammern begrenzt, einstückig, insbesondere als Extrusionsteil, ausgebildet sein. Dieses die Kammern begrenzende Teil kann in Weiterbildung der Erfindung ein Einsatzteil eines mehrschaligen oder mehrteiligen Gehäuses der Pumpe bilden. Zusätzlich oder alternativ können die Wandungsabschnitte auch verschiebbar bzw. zusammenschiebbar ausgebildet sein. Ferner kann die Rotorwelle ein mit ihr rotierendes, insbesondere kreisscheibensegmentförmiges Mittel aufweisen, welches die Kammern zyklisch von der Ansaugseite trennt. Auch hierdurch werden die Kammern in Abhängigkeit von der Drehstellung der Rotorwelle zyklisch mit der Ansaugseite verbunden und von der Ansaugseite getrennt, dahingehend, dass eine Verbindung gewährleistet ist, während die Kammern ihr Volumen vergrößern (Ansaugung), bzw. eine Trennung vorgesehen ist, während die Kammern ihr Volumen verringern (Verdrängung, Förderung).

Dadurch, dass die Rotorwelle zumindest in einem förderseitigen Bereich als Hohlwelle ausgebildet ist, kann diese zugleich ein förderseitiges Leitungsmittel der Pumpe für die Flüssigkeitszufuhr zum Werkzeug bilden. Grundsätzlich kann die Rotorwelle in der gesamten Längserstreckung einstückig durchgehend ausgebildet sein. Es wäre aber auch denkbar, dass die Rotorwelle drehfest miteinander verbundene Abschnitte umfasst.

Insbesondere in diesem Fall erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Rotorwelle über eine im Wesentlichen radial und vorzugsweise auch in Umfangsrichtung erstreckte Öffnung zyklisch mit denjenigen Kammern der Pumpe kommuniziert, deren Volumen gerade verkleinert wird. Hierbei kann sich die radial erstreckte Öffnung zugleich durch einen Verdrängerkörper hindurch erstrecken, der mit der Rotorwelle drehfest ist bzw. einen Teil der Rotorwelle bildet. Auf diese Weise werden die Kammern entsprechend der Drehstellung der Rotorwelle zyklisch mit dem förderseitigen Leitungsmittel verbunden, ohne dass weitere Maßnahmen komplexerer Art getroffen werden müssten.

Das ansaugseitige Leitungsmittel kann in vorteilhafter Weise eine Öffnung in das Gehäuse oder insbesondere einen radial abstehenden Anschlussstutzen umfassen, an den bei Handgeräten oder halbstationären Geräten eine flexible Schlauchleitung für die Flüssigkeitszufuhr zur Pumpe (Ansaugseite) anschließbar ist.

Damit unterscheidet sich die vorstehend beschriebene Pumpe von grundsätzlich bekannten Impellerpumpen dadurch, dass die biegsamen die Kammern begrenzenden Wandungsabschnitte nicht am Rotor, sondern am Statorteil der Pumpe ausgebildet sind und ferner dadurch, dass bei der bevorzugten Ausführungsform der Rotor zugleich ein förderseitiges Leitungsmittel bildet, welches axial ausgerichtet ist, während bei herkömmlichen Impellerpumpen das förderseitige Leitungsmittel radial oder tangential zur Rotorachse ausmündet.

Eine zur Flüssigkeitszuführung eines Werkzeuggerätes verwandte Pumpe, insbesondere die vorstehend beschriebene Pumpe, kann vorteilhaft in den Antriebsstrang des Werkzeuggeräts integriert werden, indem die Rotorwelle der Pumpe mit dem Antriebsstrang des Elektrohandwerkzeuggeräts gekoppelt wird und somit einen Bestandteil des Antriebsstrangs des Werkzeuggeräts bildet. Die Rotorwelle der Pumpe treibt dann sowohl die Pumpe als auch das Werkzeug an. Hierfür kommen neben der vorstehend beschriebenen Pumpe auch abweichend gestaltete Pumpen in Frage.

Bei dem Werkzeug kann es sich wie vorausgehend beschrieben beispielsweise um einen Bohrer, insbesondere einen Kernbohrer oder aber um ein sonstiges, insbesondere spanabhebendes oder schleifendes Werkzeug, Schleifteller oder Schleifmittelträger handeln.

In Weiterführung dieses Erfindungsgedankens umfasst die Rotorwelle an ihrem freien Ende eine Kopplungseinrichtung zur insbesondere drehfesten Montage des Werkzeugs oder eines Werkzeugfutters. Die Rotorwelle könnte hierfür beispielsweise einen Außen- oder Innengewindeabschnitt aufweisen, auf den das Werkzeug oder ein Werkzeugfutter auf- bzw. einschraubbar ist; jedoch sind Kopplungseinrichtungen im weitesten Sinne erfasst, welche dazu dienen, das Werkzeug oder das Werkzeugfutter in Antriebsverbindung mit der Rotorwelle der Pumpe zu bringen, wobei das Werkzeug oder das Werkzeugfutter hierbei durch die Rotorwelle zugleich tragend gehalten wird.

Zur Kopplung der Rotorwelle der Pumpe mit dem Antriebsstrang des Werkzeuggeräts erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Rotorwelle in einen Futterkörper des Werkzeuggeräts einsteckbar und darin einspannbar ist. Die Antriebskopplung könnte aber auch durch an sich beliebige klemmschlüssige oder vorzugsweise formschlüssig wirkende Mittel zwischen der Rotorwelle der Pumpe und Antriebsstrangkomponenten des Werkzeuggeräts erfolgen, insbesondere durch eine polygonale und damit formschlüssig wirkende Antriebskopplung. Auch eine Verschraubung oder eine einstückige Ausbildung mit einer Antriebswelle ist hier denkbar. Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn die Pumpe durch die Antriebskopplung der Rotorwelle mit dem Antriebsstrang zugleich am Werkzeuggerät gehalten ist, also keine weitergehenden Montage- oder Haltemittel für die Pumpe speziell vorgesehen werden müssen.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und aus der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.

In der Zeichnung zeigt:

1 eine perspektivische Ansicht eines Futterkörpers eines im Übrigen nicht dargestellten motorisch angetriebenen Werkzeuggeräts, an den eine Flüssigkeitszuführeinrichtung in Form einer Pumpe gekoppelt ist;

2 eine perspektivische Ansicht der in 1 dargestellten Pumpe;

3 eine perspektivische Ansicht mit Blick in das Innere der Pumpe nach 2;

4 eine perspektivische Ansicht einer Rotorwelle der Pumpe nach 2;

5 eine Seitenansicht der Pumpe nach 2;

6 eine Schnittansicht mit Schnittebene A-A in 5;

7 eine Schnittansicht mit Schnittebene B-B in 5;

8 eine Schnittansicht mit Schnittebene C-C in 5 und

9 eine weitere Ansicht in das Innere der Pumpe in axialer Richtung betrachtet.

In 1 ist lediglich ein Futterkörper 2 eines im Übrigen nur schematisch angedeuteten Werkzeuggeräts 4, insbesondere Elektrohandwerkzeuggeräts 4, dargestellt. In eine Werkzeugaufnahme des Futterkörpers 2 ist eine Flüssigkeitszuführeinrichtung 6 in Form einer Pumpe 8 eingesteckt und durch den Futterkörper 2 gehalten. Die Pumpe 8 ist in verschiedenen Ansichten und Schnittansichten in den 2 bis 9 dargestellt. Sie umfasst ein ungefähr topfförmiges Gehäuse 10, das einenends axial durch einen Deckel 12 verschließbar ist, sowie eine durch das Gehäuse 10 hindurchgehende Rotorwelle 14. Die Rotorwelle 14 umfasst auf ihrer dem Futterkörper 2 zugewandten Seite einen polygonalen Einsteckabschnitt 16, mit dem die Rotorwelle drehfest mit dem rotierend antreibbaren Futterkörper 2 lösbar verbunden ist. In dem in 1 dargestellten montierten Zustand der Pumpe 8 an dem Futterkörper 2 des Werkzeuggeräts 4 dreht somit der Futterkörper 2 zusammen mit der Rotorwelle 14, während das Gehäuse 10 nicht dreht, weil es die Rotorwelle 14 um die axiale Richtung 18 selbst drehbar lagert. Wie aus 1 weiter zu ersehen ist, umfasst das Gehäuse 10 der Pumpe 8 einen im Wesentlichen in radialer Richtung abstehenden Anschlussstutzen 20, an den beispielsweise eine flüssigkeitszuführende flexible Schlauchleitung (nicht dargestellt) anschließbar ist. Auf nachfolgend noch im Einzelnen zu beschreibende Weise bildet die Rotorwelle 14 zugleich ein förderseitiges Leitungsmittel 22, über welches die Pumpe 8 Flüssigkeit in Richtung auf ein Werkzeug oder eine Werkzeugansetzstelle fördert. 1 zeigt ein solches Werkzeug 24, bei dem es sich um einen Kernbohrer handelt. Das Werkzeug 24 ist mittels einer Überwurfmutter 26 auf einen Außengewindeabschnitt 28 des förderseitigen Leitungsmittels 22 drehfest und flüssigkeitsdicht aufgeschraubt. Es versteht sich jedoch, dass auch eine hiervon abweichende Befestigung eines Werkzeugs 24 an dem förderseitigen Leitungsmittel 22 denkbar und vorteilhaft sein könnte. Beispielsweise könnte das förderseitige Leitungsmittel 22 innen und/oder außen polygonal ausgebildet sein. Somit fördert die Pumpe 8 über das förderseitige Leitungsmittel 22, welches von der Rotorwelle 14 der Pumpe 8 selbst gebildet ist, Flüssigkeit im beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiel durch das Werkzeug 24 hindurch direkt zu der Werkzeugansetzstelle. Es müssen daher keine separaten Leitungsmittel im Bereich des Werkzeugs und der Werkzeugansetzstelle vorgesehen werden, die bei der Bearbeitung hinderlich wären.

Erfindungsgemäß wurde die Pumpe 8 bzw. deren Rotorwelle 14 in einen nur schematisch angedeuteten Antriebsstrang 28 (1) des Werkzeuggeräts 4 integriert, indem die Rotorwelle 14 drehfest mit Komponenten des Antriebsstrangs 28, insbesondere mit einem Futterkörper 2 des Werkzeuggeräts 4, gekoppelt wird.

Nach dem drehfesten Verbinden der Rotorwelle 14 der Pumpe 8 mit dem Futterkörper 2 bildet die Rotorwelle 14 also einen Teil des Antriebsstrangs 28 zum Werkzeug 24 und treibt auf noch näher zu beschreibende Weise sowohl die Pumpe 8 als auch das Werkzeug 24 an.

Wie sich den Figuren entnehmen lässt, ist das Gehäuse 10 in axialer Richtung 18 abgesetzt ausgebildet, wobei jeweils eine im Wesentlichen zylindrische Grundkontur konzentrisch um die axiale Richtung 18 ausgebildet ist. Wie aus den Figuren, insbesondere aus 3, weiter ersichtlich ist, umfasst das Gehäuse 10 eine Außenschale 29 und eine Innenschale 30 in Form eines Einsatzteils 32. Bei dem Einsatzteil 32 kann es sich um den Abschnitt eines extrudierten Elastomerteils handeln. Das Einsatzteil 32 bzw. die Innenschale 30 des Gehäuses 10 ist dabei so ausgebildet, dass von radial außen nach innen erstreckte biegsame Wandungsabschnitte 34 vorgesehen sind, die im beispielhaft dargestellten Fall radial innen eine Verdickung 36 aufweisen, mittels derer sie im Wesentlichen dichtend gegen einen exzentrisch angeordneten jedoch im Übrigen im Wesentlichen zylindrischen Verdrängerkörper 38 anliegen (s. am besten 3 und 6). Der Verdrängerkörper 38 ist im beispielhaft dargestellten Fall einstückig mit der Rotorwelle 14 ausgebildet, was aber nicht zwingend erforderlich ist. Er umfasst eine im Wesentlichen nach radial innen erstreckte Öffnung 40, die zudem in Umfangsrichtung 42 erstreckt ist, so dass sich die Öffnung 40 in Umfangsrichtung 42 über mehrere Wandungsabschnitte 34 erstreckt. Die vorerwähnte radiale Öffnung 40 mündet bzw. kommuniziert mit dem Inneren des förderseitigen Leitungsmittels 22.

Die vorerwähnten nach radial innen erstreckten Wandungsabschnitte 34 begrenzen eine Anzahl von volumenveränderbaren Kammern 44. Bei rotierendem Antrieb der Rotorwelle 14 um die axiale Richtung 18 lauft der Verdrängerkörper 38 entsprechend um und verformt dabei die biegsamen Wandungsabschnitte 34, so dass das Volumen der Kammern 44 zyklisch vergrößert und verkleinert wird. Die Rotorwelle 14 verfügt des Weiteren über ein im beispielhaft dargestellten Fall kreissegmentförmiges Trennmittel 46, welches einen Verdrängerraum 48, in dem die volumenveränderbaren Kammern 44 vorgesehen sind, von einem Ansaugraum 50 (s. 4, 7, 8) zyklisch trennt bzw. verbindet, indem es eine in axialer Richtung 18 und in Umfangsrichtung 42 erstreckte Freischneidung 52 begrenzt (4, 7). Die Anordnung der radialen Öffnung 40 und ihre Erstreckung in Umfangsrichtung 42 ist derart, dass die radiale Öffnung 40 mit denjenigen Kammern 44 kommuniziert, deren Volumen infolge des drehenden Verdrängerkörpers 38 gerade verringert wird; und die Anordnung des Trennmittels 46 bzw. der Freischneidung 52 und ihre Erstreckung in Umfangsrichtung 42 ist derart, dass der Ansaugraum 50 mit denjenigen Kammern 44 kommuniziert, deren Volumen infolge der Drehung des Verdrängerkörpers 38 gerade vergrößert wird.

Im Betrieb der Pumpe 8 wird also durch rotierenden Antrieb der Rotorwelle 14 Flüssigkeit über den Anschlussstutzen 20 in den Ansaugraum 50 und von dort durch die Freischneidung 52 hindurch in die sich gerade vergrößernden Kammern 44 gesaugt (s. Pfeil 54 in 8). Gleichzeitig wird Flüssigkeit aus denjenigen Kammern 44, deren Volumen infolge der exzentrischen Drehung des Verdrängerkörpers 38 gerade verkleinert wird, durch die radiale Öffnung 40 hindurch in das förderseitige Leitungsmittel 22 verdrängt (Pfeil 5b) und in Richtung auf das Werkzeug 24 bzw. eine Werkzeugansetzstelle gefördert.

Durch die Erfindung wird eine separat vom Werkzeuggerät 4 angeordnete Flüssigkeitsfördereinrichtung entbehrlich gemacht; durch Vereinigung der Pumpe 8 mit dem Antriebsstrang 28 des Werkzeuggeräts wird eine Kompaktheit des Werkzeuggeräts 4 nebst Flüssigkeitszuführung insgesamt erreicht. Durch die Wasserführung durch das rotierende Bauteil, also das förderseitige Leitungsmittel 22 hindurch, entfällt ein weiteres Leitungsmittel im Bereich des Werkzeugs und der Werkzeugansetzstelle, was die Handhabung beträchtlich erleichtert.