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Die
Erfindung betrifft ein Flurförderzeug,
insbesondere Gabelstapler, mit einem Gegengewicht und zumindest
einem zu kühlenden
Bauelement, das zur Wärmeabgabe
mit dem Gegengewicht in Verbindung steht.
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Bei
gattungsgemäßen, als
Gabelstaplern ausgebildeten Flurförderzeugen ist ein zu kühlendes Bauelement
direkt an einer Fläche
des Gegengewichts befestigt, das in der Regel als Gusswerkstück ausgebildet
ist, um die im Bauelement entstehende Verlustwärme an das Gegengewicht abzugeben. Eine
derartige Anordnung ist aus der
DE-OS
2 327 196 bekannt.
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Die
Wärmeabgabe
von dem Bauelement an das Gegengewicht erfolgt hierbei durch Wärmeleitung.
Bei einer hohen Verlustwärme
des zu kühlenden
Bauteils kann es jedoch vorkommen, dass die Wärmeübertragungsleistung des Werkstoffs
Guss des Gegengewichts nicht mehr ausreichend ist, um die Verlustwärme des
Bauelements schnell aufzunehmen und aus dem zu kühlenden Bauelement abzuführen. Dies
kann im Betrieb des Flurförderzeugs zu
einem Ausfall des zu kühlenden
Bauelements durch Überhitzen
führen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flurförderzeug
der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, das mit geringem
Bauaufwand eine verbesserte Verlustwärmeabfuhr und somit eine verbesserte
Kühlung
des zu kühlenden
Bauteils aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass im Gegengewicht ein Kühlmedium enthaltender
Kühlmediumkreislauf
mit einer Schwerkraftumwälzung
des Kühlmediums
ausgebildet ist. Die Erfindung geht hierbei von der Erkenntnis aus, dass
der Wärmeleitwiderstand
durch eine Wand, der sich aus der Wandstärke, dem Wärmeleitfähigkeitskoeffizienz und der Übertragungsfläche berechnet, durch
eine Vergrößerung der Übertragungsfläche auf einfache
Weise in Richtung einer verbesserten Wärmeabgabe beeinflusst werden
kann. Die abzuführende
Verlustwärme
des zu kühlenden
Bauteils kann einer vergrößerten Übertragungsfläche des Gegengewichts
erfindungsgemäß auf einfache
Weise durch einen im Gegengewicht ausgebildeten Kühlmediumkreislauf
mit einer Schwerkraftumwälzung
des Kühlmediums
zugeführt
werden. Durch eine Schwerkraftumwälzung des Kühlmediums nach dem Thermosiphon-Prinzip
wird in dem Kühlmediumkreislauf
eine freie Kühlmediumströmung erzielt,
die zu einem verbesserten Wärmetransport
innerhalb des Gegengewichts führt,
wobei die Verlustwärme
des zu kühlenden
Bauelements schnell innerhalb des Gegengewichts verteilt und das
Gegengewichts als Energiespeicher genutzt wird. Gleichzeitig ergibt
sich durch das gleichmäßige Verteilen
der Verlustwärme
im Gegengewicht eine verbesserte Wärmeabgabe an die Umgebung,
da die gesamte Oberfläche
des Gegengewichts zur Wärmeabgabe
an die Umgebung genutzt werden kann. Die Kühlmediumströmung im Kühlmediumkreislauf erfolgt hierbei
automatisch ohne zusätzliche
Mittel zur Umwälzung
des Kühlmediums,
beispielsweise einer separaten Pumpe, und somit ohne mechanisch
bewegte Bauteile und ohne zusätzlichen
Energiebedarf. Hierdurch ergeben sich insbesondere bei einem batterie-elektrisch
betriebenen Flurförderzeug
besondere Vorteile, da eine verbesserte und schnelle Verlustwärmeabfuhr
des zu kühlenden
Bauteils durch eine automatisch und zuverlässig arbeitende sowie kostengünstig herzustellende
Kühlmediumströmung im
Kühlmeidumkreislauf ohne
zusätzlichen
Energiebedarf erzielt wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist der Kühlmediumkreislauf
von einem in dem Gegengewicht ausgebildeten Hohlraum gebildet, der
mindestens zwei voneinander beabstandete im wesentlichen vertikale
Kanalabschnitte aufweist, die mittels mindestens eines oberen Kanalabschnitts und
mindestens eines unteren Kanalabschnitts miteinander verbunden sind.
Durch die im wesentlichen vertikalen Kanalabschnitte des Kühlmediumkreislaufs
wird sichergestellt, dass sich bei einer Erwärmung des Kühlmediums durch die Verlustwärme des zu
kühlenden
Bauelements aufgrund des sich einstellenden Dichteunterschieds zwischen
erwärmten und
kalten Kühlmedium
eine freie Kühlmediumströmung und
somit eine Schwerkraftumwälzung
des Kühlmediums
einstellt. Ein derartiger, aus entsprechenden Kanalabschnitten bestehender
Hohlraum zur Vergrößerung der Übertragungsfläche des
Gegengewichts kann im Gegengewicht auf einfache und kostengünstige Weise
beim Gießvorgang
des Gegengewichts hergestellt werden.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung sind die im wesentlichen
vertikalen Kanalabschnitte seitlich beabstandet. Durch derartige, in
Querrichtung des Gegengewichts seitlich beabstandete Kanalabschnitte
wird ein Kühlmediumkreislauf
erzielt, der sich über
eine Seite des Gegengewichts erstreckt, wodurch auf einfache Weise
eine vergrößerte Übertragungsfläche des
Gegengewichts zur Verlustwärmeabfuhr
erzielt werden kann.
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Hierbei
kann ein im wesentlichen vertikaler Kanalabschnitt im Bereich der
Längsmittelebene
des Gegengewichts angeordnet und zumindest ein seitlich beabstandeter
weiterer im wesentlichen vertikaler Kanalabschnitt vorgesehen werden.
Hierdurch kann eine große Übertragungsfläche des
Gegengewichts erzielt werden, da bezüglich der Längsmittelebene zu beiden Seiten
des Gegengewichts weitere im wesentlichen vertikale Kanalabschnitte
angeordnet werden können
und somit ein Kühlmittelkreislauf an
der Vorderseite bzw. der Rückseite
des Gegengewichts erzielt werden kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der Erfindung können
die im wesentlichen vertikalen Kanalabschnitte in Längsrichtung
des Gegengewichts voneinander beabstandet sind. Hierdurch kann ein zwischen
der Vorderseite und der Rückseite
des Gegengewichts angeordneter Kühlmediumkreislauf
erzielt werden, der im Inneren des Gegengewichts ausgebildet ist
und eine schnelle und hohe Verlustwärmeabfuhr des zu kühlenden
Bauteils durch eine Verteilung der Verlustwärme innerhalb des Gegengewichts
ermöglicht.
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Der
obere Kanalabschnitt und/oder der untere Kanalabschnitt können im
wesentlichen horizontal angeordnet sein. Sofern der obere Kanalabschnitt und/oder
der untere Kanalabschnitt bezüglich
einer Horizontalebene geneigt angeordnet sind, ergeben sich ansteigende
bzw. abfallende Kanalabschnitte, die die im wesentlichen vertikalen
Kanalabschnitte verbinden, wodurch eine verbesserte Schwerkraftumwälzung des
Kühlmediums
erzielt wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist der Hohlraum im
Bereich einer Umfangsfläche,
insbesondere der Vorderseite, des Gegengewichts angeordnet. Der
den Kühlmediumkreislauf
bildende Hohlraum kann beispielsweise im Bereich der Vorderseite
des Gegengewichts auf einfache Weise beim Gießen hergestellt werden.
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Der
Hohlraum ist hierbei zweckmäßigerweise
von einer flächigen,
insbesondere rechteckförmigen,
Ausnehmung der Umfangsfläche
des Gegengewichts gebildet, in der zumindest ein im wesentlichen vertikaler
Steg angeordnet ist. Mit einer einen vertikalen Steg aufweisenden
Ausnehmung kann auf einfache Weise ein den Kühlmediumkreislauf bildender Hohlraum
hergestellt werden, der von vertikalen Kanalschnitten und die vertikalen
Kanalabschnitte verbindenden horizontalen Kanalabschnitten gebildet ist.
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Die
Ausnehmung kann auf einfache Weise zur Bildung des den Kühlmediumkreislauf
darstellenden, abgeschlossenen Hohlraums mittels einer Dichtplatte
flüssigkeitsdicht
verschlossen werden.
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Das
zu kühlende
Bauelement kann hierbei direkt am Gegengewicht befestigt werden.
Eine einfache Befestigung des zu kühlenden Bauelements am Gegengewicht
lässt sich
erzielen, wenn das zu kühlende
Bauelement gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung an der den Hohlraum verschließenden Dichtplatte
angeordnet ist.
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Sofern
das zu kühlende
Bauelement im unteren Bereich eines im wesentlichen vertikalen Kanalabschnitts,
insbesondere des mittleren oder eines vorderen im wesentlichen vertikalen
Kanalabschnitts, angeordnet ist, kann auf einfache Weise die Schwerkraftumwälzung des
Kühlmediums
erzielt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das zu kühlende Bauelement
mit einem Kühlkörper in
Verbindung steht, der sich in einen im wesentlichen vertikalen Kanalabschnitt
erstreckt. Hierdurch kann eine verbesserte Verlustwärmeabgabe
an das Kühlmedium
und eine sichere Kühlung
bei hoher Verlustwärme
des zu kühlenden
Bauelements erzielt werden.
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Der
Kühlmediumkreislauf
kann mit geringem Aufwand mit Kühlmedium
befüllt
werden, wenn am oberen Kanalabschnitt eine Einfüllöffnung ausgebildet ist.
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Besondere
Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung der Kühlmediumkreislauf mit einer
Wärmetauschereinrichtung zur
Wärmeabfuhr
an die Umgebung versehen ist. Durch die Wärmetauschereinrichtung kann
eine zusätzliche Wärmeabgabe
an die Umgebung erfolgen, wodurch hohe Mengen von Verlustwärme über den Kühlmittelkreislauf
und das Gegengewicht abgeführt werden
können.
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Sofern
die Wärmetauschereinrichtung
mit einer Lüftereinrichtung
versehen ist, lässt
sich die Wärmeabgabe
an die Umgebung weiter erhöhen.
Die Lüftereinrichtung
ist hierbei mit besonderem Vorteil temperaturgesteuert, insbesondere
in Abhängigkeit von
der Temperatur des Kühlmediums
bzw. des Gegengewichts. Die Einschaltzeiten der Lüftereinrichtung
können
somit reduziert werden, wodurch sich insbesondere bei einem Flurförderzeug
mit einem batterie-elektrischen Antriebssystem ein geringer Energieverbrauch
erzielen lässt.
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Zweckmäßigerweise
ist die Wärmetauschereinrichtung
im oberen Bereich des Kühlmediumkreislaufs,
insbesondere im Bereich des oberen Kanalabschnitts, und somit im
Bereich des erwärmten
Kühlmediums
angeordnet.
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Besondere
Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung, bei der das Flurförderzeug mit einer Fahrerkabine
versehen ist, die Wärmetauschereinrichtung
als Heizeinrichtung der Fahrerkabine verwendbar ist. Die von der
Wärmetauschereinrichtung,
die mit der Lüftereinrichtung versehen
sein kann, an die Umgebung abgeführte Verlustwärme des
zu kühlenden
Bauelements kann somit auf einfache Weise zur Heizung der Fahrerkabine
des Flurförderzeugs
verwendet werden, wobei bei Flurförderzeugen mit einer Fahrerkabine
keine separate Heizeinrichtung erforderlich ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist das das zu kühlende Bauelement
als Leistungsmodul eines elektrischen Antriebssystems ausgebildet.
Die Leistungsmodule von Flurförderzeuge
mit einem batterie-elektrischen Antriebssystem, das zumindest einen
elektrischen Antriebsmotor, beispielsweise einen Fahrmotor und einen
eine Hydraulikpumpe zur Versorgung der Arbeitshydraulik antreibenden
Motor umfasst, wobei die Motoren beispielsweise als Gleichstrommotoren oder
Asynchronmotoren oder Synchronmotoren ausgebildet sein können, weisen
bei entsprechend hohen Leistungen des Fahrmotors bzw. des die Hydraulikpumpe
antreibenden Motors eine hohe Verlustwärme auf, die durch den erfindungsgemäßen Kühlmediumkreislauf
mit einer Schwerkraftumwälzung
des Kühlmediums
auf einfache Weise einer vergrößerten Übertragungsfläche des
Gegengewichts zugeführt werden
kann, wodurch eine verbesserte Kühlung
der Leistungsmodule ermöglicht
wird.
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Das
zu kühlende
Bauelement kann gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung als Wärmetauscher für das Druckmittel
eines Hydraulikreislaufs, insbesondere zur Versorgung der Arbeitshydraulik,
ausgebildet sein. Hierdurch kann zusätzlich zu den Leistungsmodulen
mit dem erfindungsgemäßen Kühlmediumkreislauf
eine Kühlung
des Druckmittels der Arbeitshydraulik erzielt werden.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den
schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei
zeigt
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1 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Gabelstaplers,
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2 eine
Vorderansicht des Gegengewichts eines Gabelstaplers mit einer ersten
Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kühlmediumkreislaufs,
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3 einen
Schnitt entlang der Linie A-A der 2 und
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4 einen
Querschnitt durch das Gegengewichts eines Gabelstaplers mit einer
zweiten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kühlmediumkreislaufs.
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In
der 1 ist ein als Gabelstapler ausgebildetes Flurförderzeug 1 dargestellt,
an dessen Rahmen 2 ein Hubgerüst 3 und ein Gegenwicht 4 befestigt
ist. Das Flurförderzeug 1 ist
mit einem batterie-elektrischen Antriebssystem ausgerüstet, das eine
im Rahmen 2 angeordnete Batterie 5 umfasst, die
zur Versorgung nicht mehr gezeigter elektrischer Motoren, beispielsweise
von einem oder mehreren beispielsweise als Asynchronmotoren ausgebildeten Fahrmotoren
und einem Motor zum Antrieb einer Hydraulikpumpe zur Versorgung
der Arbeitshydraulik vorgesehen ist.
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An
der Vorderseite 6 des Gegengewichts 4 ist ein
zu kühlendes
Bauelement 7 angeordnet, das beispielsweise von den Leistungsmodulen
zur Steuerung der elektrischen Motoren und/oder einem Wärmetaucher
für das
Druckmittel der Arbeitshydraulik ausgebildet sein kann.
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In
der 2 ist Vorderansicht auf die Vorderseite 6 des
Gegengewichts 4 eines Gabelstaplers mit einer ersten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kühlmediumkreislaufs
dargestellt. Die 3 zeigt das Gegengewicht in
einem Querschnitt entlang der Linie A-A der 2.
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An
der Vorderseite 6 des Gegengewichts 4 ist eine
im wesentlichen rechteckförmige
Ausnehmung 10 ausgebildet, die mit zwei symmetrisch zu
einer Längsmittelebene 11 des
Gegengewichts 4 angeordneten, vertikalen Stegen 12a, 12b versehen
ist. Die Ausnehmung 10 ist mittels einer Dichtplatte 13, die
am Gegengewicht 4 beispielsweise mittels am Umfang der
Ausnehmung 10 angeordneten Schraubverbindungen befestigt
ist, flüssigkeitsdicht
abgeschlossen, so dass von der Ausnehmung 10 und den Stegen 12a, 12b ein
abgeschlossener Hohlraum 15 gebildet ist, der einen mit
Kühlmedium
gefüllten
Kühlmediumkreislauf 16 bildet.
Die Stege 12a 12b können hierbei in der Ausnehmung
direkt ausgebildet werden. Zudem ist es möglich, die Stege 12a, 12b an der
Ausnehmung 10 bzw. dem Dichtplatte 13 zu befestigten,
beispielsweise mittels einer Schraubverbindung.
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Die
Stege 12a, 12b unterteilen die Ausnehmung 10 und
somit den den Kühlmediumkreislauf 16 bildenden
Hohlraum 15 in einen mittigen, vertikalen Kanalabschnitt 17a und
jeweils einem jeder Seitenfläche
des Gegengewichts 4 zugewandten vertikalen Kanalabschnitten 17b, 17c.
Die Stege 12a, 12b sind im oberen und unteren
Bereich von der Ausnehmung 10 beabstandet, so dass im oberen
Bereich obere Kanalabschnitte 18a, 18b und im
unteren Bereich untere Kanalabschnitte 19a, 19b ausgebildet
sind, die den mittleren vertikalen Kanalabschnitt 17a mit
den seitlichen Kanalabschnitten 17b, 17c verbinden.
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An
der Dichtplatte 13 ist im unteren Bereich des mittleren
Kanalabschnitts 17a das zu kühlende Bauelement 7 befestigt.
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Aufgrund
der von dem zu kühlenden
Bauelement 7 in das Kühlmedium
abgegebenen Verlustwärme
erwärmt
sich das Kühlmedium
im unteren Bereich des mittleren vertikalen Kanalabschnitts 17a.
Bedingt durch den Dichteunterschied zwischen erwärmten und kalten Kühlmedium
stellt sich eine durch die Pfeile in 2 und 3 dargestellte
freie Kühlmediumströmung ein,
die von dem mittleren vertikalen Kanalabschnitt 17a über die
oberen Kanalabschnitte 18a, 18b zu den seitlichen
vertikalen Kanalabschnitten 17a, 17c und über die
unteren Kanalabschnitte 19a, 19b zurück in den
mittleren Kanalabschnitt 17a geführt ist. Durch diese Schwerkraftumwälzung des Kühlmediums
in dem Kühlmediumkreislauf 16 kann die
Vorderseite 6 des Gegengewichts 4 als vergrößerte Übertragungsfläche zur
Verlustwärmeabfuhr des
Bauelements 7 genutzt werden und somit eine hohe Verlustwärmemenge
des zu kühlenden
Bauteils 7 an das Gegengewicht 4 abgegeben werden.
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In
der 4, die einen Querschnitt durch das Gegengewicht 4 zeigt,
ist eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Kühlmediumkreislaufs
dargestellt.
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Der
den Kühlmediumkreislauf 16 bildende, mit
Kühlmedium
gefüllte
und abgeschlossene Hohlraum 15 besteht aus zwei vertikalen
Abschnitten 17d, 17e, die in Längsrichtung des Gegengewichts 4 beabstandet
sind. Der im Bereich der Vorderseite 6 des Gegengewichts 4 ausgebildete
vertikale Kanalabschnitt 17e und der im Bereich der Hinterseite
des Gegengewichts 4 ausgebildete vertikale Kanalabschnitt 17e stehen über einen
oberen Kanalabschnitt 18c und einen unteren Kanalabschnitt 19c miteinander
in Verbindung. Der obere Kanalabschnitt 18c ist hierbei
vom vorderen Kanalabschnitt 17d zum hinteren Kanalabschnitt 17e ansteigend
ausgebildet. Der untere Kanalabschnitt 19c ist vom hinteren
Kanalabschnitt 17e zum vorderen Kanalabschnitt 17d abfallend
angeordnet.
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Das
zu kühlende
Bauelement 7 ist an der Vorderseite 6 des Gegengewichts 4 im
unteren Bereich des vertikalen Kanalabschnittes 17d angeordnet
und mit einem Kühlkörper 20 versehen,
der sich durch eine Öffnung 21 in
den vertikalen Kanalabschnitt 17d erstreckt. Der Kühlkörper 20 kann
beispielswiese von einer oder mehreren Kühlrippen gebildet sein.
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An
dem oberen Kanalabschnitt 18c ist eine beispielsweise als
Füllschraube
ausgebildete Einfüllöffnung 22 ausgebildet,
mittels der der Hohlraum 15 mit Kühlmedium befüllt werden
kann.
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Der
Kühlmediumkreislauf 16 ist
weiterhin mit einer Wärmetauchereinrichtung 23 zur
Wärmeabgabe
an die Umgebung versehen, die am oberen Kanalabschnitt 18c angeordnet
ist. Die Wärmetauschereinrichtung 23 kann
als ein von einer oder mehreren Kühlrippen gebildeter Kühlkörper ausgebildet
sein und mit einer Lüftereinrichtung 24 versehen
werden.
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Durch
die von dem Bauelement 7 über den Kühlkörper 20 an das Kühlmedium
abgegebenen Verlustwärme
und die dadurch hervorgerufene Erwärmung des Kühlmediums stellt sich die durch
die Pfeile in der 4 dargestellte freie Kühlmediumströmung durch
Schwerkraftumwälzung
ein, die ausgehend von dem vorderen, vertikalen Kanalabschnitt 17d über den
oberen Kanalabschnitt 18c und den hinteren, vertikalen
Kanalabschnitt 17c sowie den unteren Kanalabschnitt 19c in
den vorderen, vertikalen Kanalabschnitt 17d zurück führt. Hierdurch
wird die Verlustwärme
des Bauelements 7 dem gesamten Gegengewicht als Übertragungsfläche zugeführt, wodurch
eine hohe Verlustwärmemenge
vom Gegengewicht 4 aufgenommen und an die Umgebung abgeführt werden
kann.
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Über die
Wärmetauschereinrichtung 23 und gegebenenfalls
die Lüftereinrichtung 24 hierbei
kann zusätzlich
Wärme aus
dem Kühlmedium
an die Umgebung abgeführt
werden.
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Mit
dem erfindungsgemäßen, in
das Gegengewicht 4 des Flurförderzeugs integrierten Kühlmediumkreislauf 16,
der von einem auf einfache Weise im Gegengewicht 4 herzustellenden
Hohlraum 15 gebildet ist und zur Umwälzung des Kühlmediums mit einer Schwerkraftumlaufkühlung des
Kühlmediums versehen
ist, kann die Übertragungsfläche zur
Abgabe der Verlustwärme
des zu kühlenden
Bauelements 7 an das Gegengewicht 4 auf einfache
Weise vergrößert werden.
Die Verlustwärme
wird hierbei schnell im gesamten Gegengewicht 4 verteilt,
wobei das Gegengewicht 4 mit seiner Masse als Energiespeicher verwendet
wird. Hierdurch können
die Leistungsmodule eines batterie-elektrisch betriebenen Gabelstaplers
und gegebenenfalls zusätzlich
das Druckmittel der Arbeitshydraulik wirksam gekühlt werden. Die freie Kühlmediumsströmung und
somit die Schwerkraftumwälzung
des Kühlmediums
arbeitet bei einer Erwärmung
des Kühlmediums
automatisch ohne zusätzlichen
Energiebedarf, da keine zusätzliche
Pumpe und somit keine mechanisch bewegten Bauteile zur Umwälzung des
Kühlmediums
erforderlich sind. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kühlkreislaufs 16 mit
einer Schwerkraftumwälzung
des Kühlmediums
besteht darin, dass der Kühlmediumkreislauf 16 auch
bei abgestelltem Flurförderzeug eine
Kühlung
ermöglicht,
wodurch ein Nachheizen des zu kühlenden
Bauelements 7 vermieden wird.