CN1806104A - 流体冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种作为组合部件的包括驱动电动机(10)的流体冷却装置，驱动电动机(10)驱动一在风扇壳体(28)中可旋转的风扇叶轮(12)，其中至少一种流体要从一贮存器(20)中输送给一液压的工作回路，该工作回路在操作中基本上加热该流体并且将流体导向一配属的热交换器(24)，经冷却的流体由热交换器返回贮存器(20)。由于贮存器(20)的一些部分至少部分地包围风扇叶轮(12)并优选由塑料构成这样构成风扇壳体(28)，风扇壳体构成为贮存器的一部分，这增大了贮存器容积和改进对风扇噪声的抑制。

Description

流体冷却装置

技术领域

本发明涉及一种作为组合部件包括驱动电动机的流动冷却装置，驱动电动机驱动一在风扇壳体中可旋转的风扇叶轮，其中至少一种流体可从一贮存器中输送给一液压的工作回路，其在操作中基本上加热该流体并导向一配属的热交换器，冷却的流体由热交换器返回贮存器。

背景技术

由EP 0 968 371 B1已知一种此类的流体冷却装置，其贮存器槽形地构成为一油箱的型式并且用深拉的槽边缘以半壳的方式部分地包围驱动电动机和配属的流体泵。在贮存器的深拉的槽边缘之间设置一由薄板材构成的壳体件，其容纳风扇叶轮并且构成一热交换器的通风道，通过该通风道引导流体。在已知的解决方案中在壳体件的延长部中在贮存器的下方设置一底脚件，其构成为一用于固定装置的靴的型式，其靴底面具有至少部分地超出靴底长度的固定板条。通过上述已知的解决方案产生一构成较大容积的贮存器作为油箱，其仍是设计成组合部件的流体冷却装置的以小型构造方式节省空间的部件，因为贮存器至少部分地节省空间地包围装置的各部分。此外从由槽边缘开放的结构空间出发为安装和维护目的确保对电动机与流体泵组合部件的很好的可接近性。此外由于所述的底脚件，整个的流体冷却装置在固定的构件和壳体壁上的可靠的节省空间的固定是可能的。

由金属薄板组成的壳体件，其构成用于借助驱动电动机可驱动的风扇叶轮的风扇壳体，一方面由于零件的多样性在制造中已是高成本的而另一方面在风扇叶轮操作过程中可能发生振动，其以不符合要求的共振效应传入薄板壳体件中。薄板壳体件也几乎不适用于抑制在操作过程中风扇的噪声，从而已知的流体冷却装置的运转声响是较大的。此外由于壳体件的薄板件结构造成在通风道内产生部分尖锐的过渡和台阶，从而由于紊流不利地影响在风扇叶轮的区域内自由的空气流动，这又不利地影响相应的热交换器的冷却能力。

发明内容

由该现有技术出发，本发明的目的在于，进一步改进已知的方案而保持其上述的优点，使得可在进一步降低制造和生产成本的同时降低噪声。该目的在其总体上由具有权利要求1特征的流体冷部装置来达到。

通过按照权利要求1特征部分的贮存器的部分至少部分地包围风扇叶轮并这样构成风扇壳体，其优选由塑料构成，风扇壳体构成为贮存器的一部分，从而在这方面取消了按照已知方案用于制造风扇壳体的耗费很大的薄板加工。不同于已知的金属薄板方案，优选由塑料构成的风扇壳体还可以改进对风扇噪声的抑制，这对于贮存器与风扇壳体一起相应地注满流体的情况尤其如此，这在此还进一步改进消音性能。由于风扇壳体由塑料构成，在通常的塑料制品的制造方法的范围内更宽地设立和增加造型可能性，其中可避免在通风道的区域内小的过渡，并且通过无台阶的连续的通风道避免紊流和流量损耗，这在能量方面是有利的并且利用本发明的流体冷却装置降低总生产成本。

在本发明的流体冷却装置的优选的实施形式中驱动电动机驱动至少一台流体泵，它与可旋转的风扇叶轮共同安装在一轴系上。和/或设有自身的驱动的相应流体泵是流体冷却装置在另一位置的部件。在前一可能性中因此相应的泵节省空间地结合于电动机-泵-风扇这个轴系中而在另一的实施形式中设置在流体冷却装置的另一位置，例如以一本身的驱动安装在贮存器上。此外在本发明的冷却系统的范围内还在于，将泵在适当的位置结合于所述的液压工作回路中，并且这样在流本冷却装置与液压的工作回路的其他的部件之间设置流体循环。

在本发明的流体冷却装置的一优选实施形式中，贮存器具有一底侧面的槽部分，一直立侧面的槽部分设置在其上并且与底侧面的槽部分连成一体，其中各槽部分构成一空心环，在其中可旋转地安装风扇叶轮。底侧面的槽部分在这里特别用于整个流体冷却装置在机器部分上可靠的和操作合理的固定，但这样也有可能将流体冷却装置自支承地直接安装在地面、机架等上，相反，直立侧面的槽部分构成对风扇叶轮的容纳可能性，风扇叶轮可以这样节省空间地结合于贮存器中并且从直立侧面的槽部分起为驱动电动机、风扇叶轮连同相应的流体泵和可配属的输入管道形成一固定可能性。在这种情况下还优选设定，空心环限定一第一开口横截面，其由相应的热交换器覆盖，并具有一第二开口横截面，其面向风扇叶轮的驱动电动机。

在本发明的流体冷却装置的一特别优选的实施形式中，将空心环的面向相应热交换器的开口横截面在横截面上选成大于面向驱动电动机的开口横截面之横截面，其中相关的横截面变化连续地特别借助于圆锥形延伸的空气导向表面来实现。借此在空心环与可驱动的风扇叶轮的流入口和流出口之间产生一无台阶的连续的横截面过渡，从而在相当大程度上达到无紊流定向的流动，这按能量对风扇叶轮操作是有利的并因而对流体冷却装置的总能量平衡产生有利的影响。所述的横截面可以由圆形的直径产生或由矩形的、特别是也由正方形的直径及分段地由圆形的直径部分和直线延伸的直径部分产生。

在本发明的流体冷却装置的另一优选的实施形式中，直立侧面的槽部分在一底侧面的槽部分的自由端区域内在其上垂直直立地设置，其中底侧面的槽部分的纵向延伸至少相当于相应的流体泵连同驱动电动机的安装长度。借此以特别高的程度确保所述整个冷却装置的稳定性，并且风扇叶轮、流体泵和驱动电动机的可驱动部件在这里是槽部分的并因而是贮存器的这样的部件，即其能可靠而无故障地控制在冷却装置操作过程中可能产生的振动并将其传入槽部分中。

在本发明的流体冷却装置的另一特别优选的实施形式中，贮存器具有至少两个至少部分地彼此分开的箱室，其中可分别贮存一可预定流体量的可配属的流体，其分别供给一液压的工作回路。在这种情况下优选还设定，为在贮存器中可经由各箱室分开的每一流体量设置一独立的热交换器和一独立的流体泵。这样，在贮存器中可以贮存至少二个相同或不同种类的流体量，经由一分别配属的自身的流体泵输入一液压的工作回路中，并且由一配属的热交换器在通过工作回路以后使之冷却。其中通常将液压油用作为流体，但也采用冷却和操作介质例如水-乙二醇混合物等。由此能够只用一个流体冷却装置贮存和冷却多种流体量。

其他有利的实施形式是从属权利要求的对象。

附图说明

以下借助一个按照附图的实施例更详细地说明本发明的流体冷却装置。其中示出原则性的和不按比例的视图：

图1流体冷却装置的后面区域的透视图；

图2贮存器的前透视图，如其应用于按图1的流体冷却装置中的那样。

具体实施方式

图1中作为总体示出的本发明的流体冷却装置设计成组合部件并可这样出售。特别是按图1的流体冷却装置可以结合于发动机或机床的现有的液压回路中，以便这样实现例如液压油的形式的操作介质的流体冷却。按图1的视图示出流体冷却装置的正规的安装位置，其在该安装位置可垂直安装在车间地板的部分等上，但其也可以经由机器和设备部分的一自由的侧表面固定在机器和设备部分上。

流体冷却装置具有一通用型式的电动机10，其驱动一具有各个风扇轮叶片的风扇叶轮12和两台流体泵14、16。各台流体泵14、16经由一抽取管道18从总体用20标记的贮存器中抽取一种可配属的流体，例如液压油、水-乙二醇等形式的流体，并将该流体经由接头22泵入一未更详细示出的液压工作回路的输入管道中，在其上例如连接一机床或可液压操作的工作装置，并且优选为每一流体泵14、16配置一独立的液压回路。于是在各个液压的工作回路中照例相应地加热该流体并且然后由流体冷却装置再冷却回到一可预定的温度值。为此一通用型式的热交换器24(冷却器)用于两回路中的每一个回路，由其经由连接点(未示出)供给的流体可通过输出管道26返回贮存器20中。风扇叶轮12与电动机10构成一轴向抽风机的型式，其中空气经由未更详细示出的热交换器24的各个片通过风扇叶轮被向电动机20的方向抽吸，电动机10这样沿其冷却筋通过空气流得到附加的冷却。因此朝图1的视向看空气流通过风扇叶轮12从右边向左边流动。但也存在这样的可能性，即通过风扇叶轮的变型以具有相反的流动顺序的轴向压气式通风机的型式操作图1中所示的流体冷却装置，只要其根据实际情况证明是合乎目的的即可。

不同于所述的实施形式也存在这样的可能性，即只利用一台流体泵或多于两台流体泵实现进出贮存器20的流体量循环。还存在这样的可能性，即利用一台或多台流体泵只输送一种介质，例如液压油；但也有可能以不同的回路形式输送不同的介质，其中除液压油外也输送例如水-乙二醇混合物等形式的冷却剂。关于所述的流体量的分离以下还要更详细地加以讨论。贮存器20由塑料、优选由聚乙烯塑料(LLDPE)构成并且优选用旋转成型法制成单体的。如按图1和2的视图所示，贮存器20的一些部分构成风扇壳体28，其因此不象现有技术所述由薄板件构成而由所述塑料材料构成，其中风扇壳体28作为贮存器20的部分构成一空心室，它在外圆周面以一可预定的径向间距包围风扇叶轮12并且还向外具有一箱形结构。

所述贮存器20具有一底侧面的槽部分30，在其上设置一直立侧面的槽部分32并且与底侧面的槽部分30连成一体。所述两槽部分30、32构成一空心环34的型式，在其中可旋转地安装风扇叶轮12。底侧面的槽部分30具有一正方形的底面36和按图1的视向面向观察者的后侧面38以及两个侧面的端接面40，其经由一空心室式的台阶42转入直立式槽部分32的侧面的边界面44。在所述两台阶42之间平行于底面36延伸一底侧面的槽部分30的上底板。这样为底侧面的槽部分30形成一空心板形的基本结构的型式，在该结构上在各边缘侧安置两台阶42如同直立侧面的槽部分32在底侧面的槽部分30的一自由端部那样，其对置于后侧面38。在上底板46中设有两个倾斜延伸的凹口48，其分别设有标记50，能够读出贮存器20内的最大的和最小的液位，而且从上面看去驱动电动机10在两凹口48之间上方延伸并因此并不妨碍可读性。如果为直立侧面的槽部分32提供流体，则建议在侧面设置液位标记50并且在两侧面的边界面44上在上部区域又可易于接近和读出。此外在上底板46中设有包括端接栓塞52的反向开口，其便于对贮存器或容器在其撤出后进行清理。

所述空心环34具有一第一开口横截面54，其由相应的热交换器24覆盖。在按图2的视图中为了更好的描述未再示出所述的热交换器24。所述的热交换器24在组装的状态下支承在贮存器20的端面或前面56上并且这样覆盖按空心环型式构成的风扇壳体28的第一开口横截面54。空心环24具有另一对置于第一开口横截面54的第二开口横截面58，其另外面向风扇叶轮12的驱动电动机10。在第二开口横截面58的区域内空心环构成为空心圆柱体的型式并且空心圆柱体的壁厚范围是这样的，即风扇叶轮12的叶片以一可预定的径向间距沿第二圆柱形的开口横截面形状借助于驱动电动机10驱动而旋转运动。空心环34的面向相应的热交换器24的那个开口横截面54的直径选成大于面向驱动电动机10的开口横截面58的直径。

所述的横截面变化(参见图2)连续地特别借助于圆锥形延伸的空气导向表面60来实现。由于这些空气导向表面60，实现从热交换器24的矩形的冷却器形状向风扇叶轮12的圆形形状的连续变化。因此一方面改善了空气流的定向并由此确保全部的空气流量也可流过热交换器24的角落和边缘区域。借此解决了现有技术中的问题，即由于风扇壳体28作为金属薄板壳体件的结构形式造成，风扇直径相当于矩形冷却器的内圆以及由此带来的热交换器24的角落区域的不足的表面通流量，而为此不必象在现有技术中也建议的那样，安装尺寸过大的具有相当于其他矩形冷却器的一假想外圆直径的风扇(风扇叶轮)。按照本发明的流体冷却装置的这样的优化导致一较小的具有较高功率密度的结构空间，同时可达到比在已知的方案中更轻便的结构形式。横截面变化不需要沿空心环34的全区域存在于流入方向的前部区域，而是在这里也可存在直线延伸的过渡，在侧面的边界面44的区域内尤其如此，但重要的是，在第一开口横截面54与第二开口横截面58之间达到几乎连续的空气导向。

由于按照本发明的方案贮存器20以其底侧面的槽部分30和其直立侧面的槽部分32构成风扇壳体28，大大抑制风扇叶轮12的声传播并从而明显地降低通常的风扇噪声。但如果贮存器20在直立侧面的槽部分32的区域内也注满流体，还可改进所述的消声效果。此外在第一开口横截面54与第二开口横截面58之间用空气导向表面60的空气导向的区域可以用作为冷却表面，因为它直接接触流体介质。通过所述的方案还明显增大该待贮存的箱容积，因为风扇壳体28现在可用作附加的箱容积。

直立侧面的槽部分32在底侧面的槽部分30的一自由端的区域内与其垂直地直立设置并且底侧面的槽部分30的纵向延伸设置为使其至少相当于相应流体泵14、16连同驱动电动机10的安装长度(参见图1)。为了后一部件的位置固定在第二开口横截面58的区域内采用一横向经由其延伸的固定板62，其固定连接于直立侧面的壁部分32的后面，例如通过螺钉连接，并且为了提高可靠性在固定板62与实际的风扇叶轮12之间设置一风扇格栅64，它虽然可通过空气，但另外确保在流体冷却装置运转时操作人员不会无意地嵌入高速旋转的风扇叶轮2内。电动机10与第一和第二流体泵14、16的纵轴线平行于底侧面的槽部分30的上底板46延伸并且风扇叶轮12的旋转支承同时结合于固定板62中。贮存器的所述角形结构包括自由伸出的电动机10在实际实验中已证明是很耐振的，并且在风扇叶轮12的轴向吸入空气操作中还允许电动机10的最好的冷却，在这方面，固定板62具有各相应的空隙66，以便尽可能少地妨碍经由开口横截面54、58的自由的空气流通。

在本发明的流体冷却装置的这种实施形式中，贮存器20经由一单隔壁或双隔壁68分成两个彼此分开的箱室70、72，其中隔壁在该实施例中只沿底侧面的槽部分30延伸。在两箱室70、72的每一个中分别有一可预定的流体量的可配属的流体，例如以液压介质形式的流体；但也有可能用一种例如液压介质形式的流体注满一个箱室而另一种流体、例如以包含水-乙二醇的乳液等形式的冷却剂注满另一箱室。按此有可能用两台流体泵14、16彼此分开输送同一种流体或两种不同的流体。根据两流体泵14、16的相应的泵功率还可以这样达到较快速的冷却循环并且同样通过对热交换器和其结构尺寸的适当选择可以调整冷却效率。因此利用该流体冷却装置在设备用一种流体如液压介质开动时可以在一个宽的范围内达到确定的冷却目的和在必要时也达到加热目的。

此外，箱室的数目(未示出)也可进一步增加，然后优选为一个或多个相互连接的箱室分别配置一台流体泵，并且在所属的回路中设置一相应的热交换器或冷却器24。如果直立侧面的槽部分32也要具有一相应分开的室容积，则在所述直立侧面的槽部分32中相应地实施所述的隔壁68。如果隔壁68构成为双室隔壁，则其在必要时向底侧面的槽部分3的底面36的方向构成一可充满环境空气的凹槽，这样可以达到特别好的绝热和达到两室70、72之间的可靠的介质分离。

空心环34作为风扇壳体28在其背离底侧面的槽部分30的侧面74上具有两个箱开口76，借其可将流体介质分别注入贮存器20内。注入开口76在流体冷却装置的上侧上的这种设置由于很好的可接近性很便于使用。因为风扇壳体28构成为箱式结构，产生所述的便于使用的结构。还已证明特别有利的是，为了使操作人员或维护人员能够进行视觉的液位显示检查而不要其他的措施(液位指示器)，采用乳白色无光泽的塑料。通过塑料的乳白色的阴暗还防止相应的流体介质的老化，例如由于外围光线。其中通过沿在底侧面的槽部分30的上底板46中的凹口48的标记50的可读性已证明是特别有利的。贮存器20可特别便宜地用旋转成型法由聚乙烯材料制造。

Claims (10)

1.一种作为组合部件的包括驱动电动机(10)的流体冷却装置，该驱动电动机(10)驱动一在风扇壳体(28)中可旋转的风扇叶轮(12)，其中至少一种流体可从一贮存器(20)中输送到一液压的工作回路中，该工作回路在操作中基本上加热该流体并且将流体导向一配属的热交换器(24)，经冷却的流体由热交换器返回贮存器(20)；其特征在于，贮存器(20)的一些部分至少部分地包围风扇叶轮(12)并由此构成风扇壳体(28)，该风扇壳体优选由塑料构成。

2.按照权利要求1所述的流体冷却装置，其特征在于，驱动电动机(10)驱动至少一台流体泵(14、16)，该流体泵与可旋转的风扇叶轮(12)共同安装在一轴系上，和/或设有自身的驱动装置的相应流体泵(14、16)是流体冷却装置在另一位置的部件。

3.按照权利要求1或2所述的流体冷却装置，其特征在于，贮存器(20)具有一底侧面的槽部分(30)，一直立侧面的槽部分(32)设置在该槽部分上并且与底侧面的槽部分(30)连成一体，而且所述的槽部分(30、32)构成一空心环(34)，在该空心环中可旋转地安装风扇叶轮(12)。

4.按照权利要求3所述的流体冷却装置，其特征在于，空心环(34)限定一由相应的热交换器(24)覆盖的第一开口横截面(54)，并且限定一面向风扇叶轮(12)的驱动电动机(10)的第二开口横截面(58)。

5.按照权利要求4所述的流体冷却装置，其特征在于，空心环(34)的面向相应的热交换器(24)的开口横截面(54)在自由横截面上选成大于面向驱动电动机(10)的开口横截面(58)之横截面，并且相关的横截面变化连续地特别是借助于圆锥形延伸的空气导向表面(60)来实现。

6.按照权利要求3至5之一项所述的流体冷却装置，其特征在于，直立侧面的槽部分(32)在底侧面的槽部分(30)的一自由端的区域内垂直直立地设置在该槽部分上，并且底侧面的槽部分(30)的纵向延伸至少相当于相应的流体泵(14、16)连同驱动电动机(10)的安装长度。

7.按照权利要求1至6之一项所述的流体冷却装置，其特征在于，贮存器(20)具有至少两个至少部分地彼此分开的箱室(70、72)，在所述箱室中可分别贮存一可预定流体量的可配属的流体，该流体分别供给一液压的工作回路。

8.按照权利要求7所述的流体冷却装置，其特征在于，为在贮存器(20)中可经由各箱室(70、72)分开的每一流体量设置一独立的热交换器(24)和一独立的流体泵(14、16)。

9.按照权利要求7或8所述的流体冷却装置，其特征在于，空心环(34)在其背离底侧面的槽部分(30)的侧面上具有箱开口(76)，用以将流体输入相应的箱室(70、72)内。

10.按照权利要求1至9之一项所述的流体冷却装置，其特征在于，贮存器(20)用旋转成型法由聚乙烯材料作为塑料制造。

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