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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet der
Landwirtschaft und der Verarbeitung von Ernteerzeugnissen. Hierzu
werden Fahrzeuge, insbesondere selbstfahrende Landmaschinen, welche
zur Aufnahme der Ernte und zur Verarbeitung des Gutes dienen, eingesetzt.
Bei den selbstfahrenden Landmaschinen handelt es sich in der Regel
um Dreschmaschinen, insbesondere Mähdrescher, die mit Antriebseinrichtungen
für den
Fahrbetrieb und das Erntegut verarbeitenden Aggregaten ausgestattet
sind.
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Verarbeitende
Aggregate sind beispielsweise die im abgabeseitigen Bereich des
Mähdreschers angeordneten
Verarbeitungseinrichtungen mit nachgeschalteten Maschinenteilen
für Spreu
und Stroh, wobei diese Aggregate mit Antriebseinrichtungen versehen
sind. Bei einer Verarbeitungseinrichtung handelt es sich vorzugsweise
um eine Häckslereinrichtung
und bei einem Maschinenteil vorzugsweise um ein Verteilgebläse, wobei
auch andere Verarbeitungseinrichtungen und Maschinenteile mit Antriebseinrichtungen
als Aggregat in Betracht kommen.
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Strohhäcksler mit
nachgeschalteten Verteilgebläsen
für Spreu
und Stroh sind den einschlägigen Produktkatalogen,
beispielsweise „Produktberater LEXION" 04/04 (DC)
deutsch 20/190347.5 der
Firma Claas zu entnehmen. Dessen erfindungsgemäße Entwicklung ist in der
DE 101 33 965 A1 offenbart. Die
DE 101 33 965 A1 beschreibt
einen Mähdrescher mit
einem Häcksler
und daran angeschlossenen Wurfgebläsen, wobei Teilummantelungsbereiche
der Wurfgebläse
zwecks Verteilung des Gutstroms auf dem Boden zyklisch verschwenkt
werden können. Über den
Antrieb der Wurfgebläse,
ist der Beschreibung aber nichts zu entnehmen.
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Aus
dem Stand der Technik ist eine Vorrichtung zur Übertragung von Drehbewegungen
bzw. zum Antreiben eines Aggregates bekannt, insbesondere eines
Verteilgebläses
für selbstfahrende
Landmaschinen, wie aus der
DE
43 21 905 A1 ersichtlich. Das Verteilgebläse besteht
im Prinzip aus einem Gebläsegehäuse und
einem darin enthaltenen Rotor, wobei der Rotor über seine Drehachse mittels
Umschlingungstrieb von einem am Anbaugehäuse des Häckslers gelagerten Antriebsmotor
angetrieben wird. In einer weiteren Ausführung wird die Antriebseinrichtung
für das
Verteilgebläse
durch ein Winkelgetriebe gebildet. Das Winkelgetriebe entspricht
den hohen Anforderungen, die beim Drusch an die Erntemaschine gestellt
werden. Beim Drusch ist das Winkelgetriebe daher extrem hohen Belastungen
ausgesetzt.
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Die
aus dem Stand der Technik bekannte Antriebseinrichtung für Verarbeitungseinrichtungen
des Erntegutes an selbstfahrende Landmaschinen hat den Nachteil,
dass die Antriebseinrichtung aufgrund der ortsabhängigen Lage
auch einer sehr hohen thermischen Belastung ausgesetzt ist. Die
thermische Belastung reduziert die Lebensdauer der Antriebseinheit
und kann Schäden
an Lagern und Dichtungen verursachen.
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Zur
Vermeidung von thermischer Überlastung
schlägt
die Offenlegungsschrift
DE 10 2004 018 225 A1 ein System zur Kühlung eines
Getriebes vor, welches ohne die Notwendigkeit eines Anschlusses an
das Kühlsystem
des Fahrzeuges, eine effektive Kühlung
gewährleistet.
Das System umfasst einen Lüfter,
einen Luft-Öl-Wärmetauscher und eine Pumpe
zur Versorgung des Luft-Öl-Wärmetauschers,
wobei die Pumpe und der Lüfter
an einer drehenden Welle des Getriebes zum Antrieb angeflanscht
sein müssen.
Dieses System ist aufwendig und durch die Vielzahl der benötigten Komponenten
sehr teuer.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung in
Form einer Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche
die genannten Nachteile der bekannten Anordnungen aus dem Stand
der Technik vermeidet und eine technische Lösung anzugeben, die es ermöglicht,
ein mit einfachem Kühlsystem ausgestattete
Vorrichtung herzustellen, welche eine thermische Überlastung
der Antriebseinrichtung vermeidet und zum Antrieb von Aggregaten
geeignet ist.
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Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1
gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den nachstehenden Unteransprüchen und den nachfolgenden
Beschreibungen.
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Um
eine mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung ausgestattete
Vorrichtung zum Übertragen
von Drehbewegungen bzw. zum Antreiben von Aggregaten für selbstfahrende
Landmaschinen, insbesondere Mähdrescher,
zu schaffen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
die Vorrichtung mit einem System zum Kühlen auszustatten, wobei die Vorrichtung
aus einer Antriebseinrichtung für
die das Erntegut verarbeitenden Aggregate besteht, die zwischen
dem Antriebsaggregat und den das Erntegut verarbeiteten Aggregaten
angeordnet ist und welche die Drehbewegungen des Antriebsaggregates
auf die Verarbeitungseinrichtungen und/oder Maschinenteile überträgt.
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Als
Antriebseinrichtungen kommen verschiedene Getriebe zur Übertragung
und Umformung von Bewegungen, Energie und Kraft in Betracht. Aufgrund
der Anforderungen einer selbstfahrenden Landmaschine werden bezüglich der
Bauart Riemengetriebe und mechanische Getriebe für die Antriebseinrichtungen
eingesetzt. Bei den mechanischen Getrieben handelt es sich um formschlüssige Getriebe wie
beispielsweise Stirnradgetriebe, Kegelradgetriebe, Schneckengetriebe
usw., nur um einige zu nennen, die mit Getriebeelementen ausgestattet
sind. Die Getriebeelemente bestehen aus Zahnrädern, beispielsweise Stirnrädern, Kegelräder, Schneckenrädern und
Wälzlagern,
sowie Gleitlagern. Den Getrieben gemeinsam ist, dass diese eine
geschlossene Gehäuseform
besitzen. Bei geschlossenen Getrieben sind die Gehäuse zum
Teil mit Schmiermittel, dem wichtigsten technischen Schmierstoff
gefüllt, wobei
der Schmierstoff verschiedenen Einflüssen unterliegt. Verschiedene
Einflüsse
entstehen beispielsweise durch mechanische-, thermische- und/oder chemische
Wechselwirkungen. Das Schmiermittel dient daher der Verringerung
der Reibung, der Geräuschentwicklung
und besonders der Reduzierung des Materialverschleißes zwischen
den sich drehenden Zahnrädern
und Wälzlagern
und übernimmt
oft umfangreiche Kühlaufgaben.
Bei Getrieben, bestehend aus Zahnrädern und Wälzlagern, entsteht durch das
Schmiermittel eine hydrodynamische bzw. elastohydrodynamische Schmierung,
wobei das Schmiermittel, vorzugsweise ein Öl, als Schmierstoff durch die
Relativbewegung der Kontaktflächen
zueinander in den sich verengenden Schmierspalt befördert wird.
Bei der Förderung
des Öles
erhöht
sich der Druck auf das Öl
und es entsteht durch die Drehbewegung der Zahnräder und Wälzlager ein Ölstrom. Diese
Eigenschaften des im Getriebe erzeugten Ölstromes und Öldruckes
werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
ausgestattet mit einem Kühlsystem
zum Übertragen
von Drehbewegungen an selbstfahrenden Landmaschinen, insbesondere Mähdreschern,
dadurch genutzt, dass mindestens durch die Drehbewegung eines Getriebeelementes ein
erzeugter Öldruck
und/oder Ölstrom
einem Wärmeübertrager
zugeführt
wird. Durch einen Wärmeübertrager
kann das Medium (hier das Schmiermittel) an ein anderes Medium (hier
die Luft) Wärme übertragen
werden, ohne dass die Medien in direkten Kontakt miteinander kommen.
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Vorteilhafterweise
ist der Wärmeübertrager außerhalb
der Vorrichtung angeordnet und als Öl-Luft-Wärmetauscher ausgebildet und
kann mit Kühlkörpern versehen
sein. Von Wärmeübertragern spricht
man vor allem dann, wenn die Medien flüssig oder gasförmig sind.
Dem Wärmeübertrager
kommt die Aufgabe zu, das erwärmte
Schmiermittel abzukühlen.
Die Kühlung
ist dabei ein Vorgang, bei dem der Vorrichtung Wärme bzw. thermische Energie durch
den Wärmeübertrager
entzogen wird. Dieser Entzug der thermischen Energie ist notwendig,
um die Vorrichtung vor Überhitzung
zu schützen
und um bestimmte temperaturabhängige
Eigenschaften zu erreichen und zu erhalten. Wärmeübertrager bestehen meistens
aus Metall, insbesondere Stahl, vorzugsweise Edelstahl, um die Beständigkeit
der Materialien im Einsatz zu gewährleisten. Das Material, das die
Medien Öl/Luft
trennt, soll eine gute Wärmeleitung
und vorteilhafterweise eine große
Oberfläche aufweisen.
Weiterhin soll der Wärmeübergang
zwischen der Oberfläche
und dem strömenden
Medium möglichst
gut sein. Dafür
ist eine turbulente Strömung
günstig,
die bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten
stattfindet. Ein großer Öldruck,
sowie hohe Strömungsgeschwindigkeiten
entstehen beispielsweise im unmittelbaren Bereich der drehenden
Getriebeelemente. Daher wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, im Getriebegehäuse Öffnungen
für den Anschluss
eines Wärmetauschers
vorzusehen, wobei die Öffnungen,
die im Bereich eines Getriebeelementes angeordnet sind, Austrittsöffnungen
für das Schmiermittel
darstellen. D.h., das mindestens eine Öffnung im Bereich eines Getriebeelements
angeordnet ist und eine Austrittsöffnung darstellt.
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Die
Austrittsöffnungen
sind erfindungsgemäß unterhalb
des Schmiermittelspiegels angeordnet.
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Vorteilhafterweise
befindet sich eine Austrittsöffnung
in der Vorrichtung des Getriebegehäuses an der Stelle des größten Öldruckes
und an der tiefsten Stelle, im so genannten Ölsumpf.
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Damit
für das
Schmiermittel ein Kreislauf durch die Vorrichtung und den Wärmeübertrager
entsteht, ist eine weitere Öffnung
im Getriebegehäuse angeordnet.
Die Öffnung
stellt eine Einlassöffnung für das Schmiermittel
aus dem Wärmeübertrager
dar. Der Wärmeübertrager
ist an diese Einlassöffnung
angeschlossen.
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Die
Einlassöffnung
ist erfindungsgemäß oberhalb
des Schmiermittelspiegels angeordnet. Das Schmiermittel kann somit
durch eine der Austrittsöffnungen
im Getriebegehäuse
in dem Wärmeübertrager
und vom Wärmeübertrager,
nach dem Abkühlen, durch
die Einlassöffnung
im Getriebegehäuse
zurück in
die Vorrichtung strömen.
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Als
Wärmeübertrager
können
verschiedene Ausführungen
von Wärmeübertragern
eingesetzt werden, vorteilhafterweise besteht der Wärmeübertrager
aus einem Rohrwärmeübertrager.
Der Rohrwärmeübertrager
ist als Rohrleitung ausgebildet. Die Rohrleitung kann vorteilhafterweise
mit Kühlkörpern ausgestattet
sein, wobei der Rückkühlungsgrad
auch über
die Länge
der Rohrleitung eingestellt werden kann.
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt
und wird nachfolgend näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Rückansicht
einer selbstfahrenden Landmaschine mit einer im abgabeseitigem Bereich
angeordneten Verarbeitungseinrichtung und nachgeschaltetem Maschinenteil
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2 eine
Rückansicht
des abgabeseitigen Bereiches im Schnitt durch die Verarbeitungseinrichtung
und den nachgeschalteten Maschinenteilen, sowie die Antriebseinrichtungen
der Maschinenteile
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3 im
Querschnitt eine Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Kühlsystem.
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Gemäß der 1 bezieht
sich die Erfindung auf eine selbstfahrende Landmaschine 1,
insbesondere Mähdrescher 2,
der im abgabeseitigen Bereich 3 mit einer Verarbeitungseinrichtung 4 für das Erntegut 5,
an die sich ein Maschinenteil 6 anschließt, ausgestattet
ist. Zwischen dem Antriebsaggregat (nicht dargestellt) und dem anzutreibenden
Maschinenteil 6 befindet sich, befestigt am Gehäuse 7 der
Verarbeitungseinrichtung 4, eine erfindungsgemäße Vorrichtung 8.
Die Vorrichtung 8 besteht aus einer Antriebseinrichtung 9,
die mit einem Riementrieb 10, 11 vom Antriebsaggregat
zur Antriebseinrichtung 9 und zum Antrieb des Maschinenteils 6 ausgestattet
ist. Die Übertragung
der Bewegungsenergie vom Antriebsaggregat auf die Vorrichtung 8 und
von dieser auf das Maschinenteil 6 erfolgt mit Hilfe des
Riementriebes 10, 11 mittels Umschlingungstrieb.
Weitere Details sind der schematischen Rückansicht des abgabeseitigen
Bereiches 3 der 2 zu entnehmen, wobei die Verarbeitungseinrichtung 4 und
die nachgeschalteten Maschinenteile 6 im Schnitt dargestellt
werden. Die Maschinenteile 6 sind jeweils mit separaten
Antriebseinrichtungen 9 versehen.
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Die 2 zeigt
somit im abgabeseitigen Bereich 3 einer als Mähdrescher 2 ausgeführten selbstfahrenden
Landmaschine 1 eine als sogenannter Strohhäcksler 47 ausgeführte Verarbeitungseinrichtung 4 mit
nachgeschalteten Maschinenteilen 6, vorzugsweise zwei zueinander
benachbart angeordneten Maschinenteilen 6, 6', wobei jedes
Maschinenteil 6, 6' aus
einem Verteilgebläse 12, 12', einem Rotor 13, 13' mit seiner
Drehachse 14, 14' und
daran angeordnetem Riementrieb 11, 11', bestehend
aus einer Riemenscheibe 15, 15' und einem Antriebsriemen 16, 16', gebildet wird.
Der Rotor 13, 13' jedes
Verteilgebläses 12, 12' wird über seine
Drehachse 14, 14' mittels
Umschlingungstrieb 11, 11' von einer am Gehäuse 7 der
Verarbeitungseinrichtung 4 befestigten Antriebseinrichtung 9, 9' angetrieben.
Bei den Antriebseinrichtungen 9, 9' handelt es sich um Getriebe mit
festem Drehzahlverhältnis,
welches das Drehmoment und die Drehzahl mit Hilfe von Zahnrädern überträgt. Die
Zahnräder
sind wie in 3 näher beschrieben im dargestellten
Ausführungsbeispiel
als Kegelräder 40, 42 ausgebildet,
aber nicht darauf beschränkt,
und bilden ein Winkel- bzw. Kegelradgetriebe 17. Mithin
werden die Antriebseinrichtungen 9, 9' aus einem Kegelradgetriebe 17, 17', einer auf
einer Antriebswelle 18, 18' sitzenden Riemenscheibe 19, 19' und einer auf
der Abtriebswelle 20, 20' sitzenden weiteren Riemenscheibe 21, 21' gebildet. Das
Kegelradgetriebe 17, 17' ist einerseits über den
Riementrieb 10, 10',
bestehend aus der Riemenscheibe 19, 19' und einem Antriebsriemen 22, 22' mit dem Antriebsaggregat
und andererseits über
den Riementrieb 11, 11', bestehend aus der Riemenscheibe 15, 15', der Riemenscheibe 21, 21'und einem Riemen 16, 16' mit dem Verteilgebläse 12, 12' verbunden. Das
Kegelradgetriebe 17, 17' ist erfindungsgemäß mit einem
Kühlsystem 23 (näheres siehe 3)
ausgestattet, welches einen externen Wärmeübertrager 24 aufweist.
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Die 3 zeigt
in schematischer Darstellung die Vorrichtung 8, wobei die
Vorrichtung 8, wie bereits beschrieben, aus einer das Getriebe 17 zum
Antrieb der Verteilgebläse 12 umfassenden
Antriebseinrichtung 9 besteht. In der Querschnittsdarstellung
ist das Getriebe 17 mit dem erfindungsgemäßen externen Kühlsystem 23 abgebildet.
Bei dem dargestellten Kegelradgetriebe 17 sind die Antriebswelle 18,
sowie die Abtriebswelle 20 jeweils über Wälzlager 25, 26, 27, 28,
vorzugsweise Radiallager, drehbar im Kegelradgetriebe 17 gelagert.
Die drehenden Wellen 18, 20 sind auf der der Außenseite
zugewandten Seite der Wälzlager 25, 26, 27, 28 mit
Dichtringen 29, 30, 31 gegenüber dem
Gehäuse 32 der
Antriebseinrichtung 9 abgedichtet, um insbesondere das
Austreten von Schmiermittel 36, welches aus einem Schmieröl bestehen
kann, aus dem Gehäuse 32 zu
verhindern. Zwischen dem Wälzlager 28 und
dem Dichtring 31 ist erfindungsgemäß eine Auslassöffnung 33 im
Gehäuse 32 der
Antriebseinrichtung 9 angeordnet, an die ein externer Wärmeübertrager 24 angeschlossen
ist. Der Wärmeübertrager 24 kann
aus einem Rohrwärmeübertrager
bzw. Rohrbündelwärmeübertrager,
einem Plattenwärmeübertrager
oder Spiralwärmeübertrager,
vorzugsweise aus einem Rohrwärmeübertrager,
bestehen. Der Rohrwärmeübertrager 24 ist
vorzugsweise aus einem Metallrohr 34 gebildet und dient
dem Schmiermittel 36 als Rohrleitung, wobei das Metallrohr 34 mit
zumindest einem Kühlkörper 46 versehen
sein kann. Über
dieses Metallrohr 34 gelangt ein mit den abrollenden Wälzkörpern 35,
bei Radiallagern vorzugsweise bestehend aus Kugeln oder Rollen,
des Wälzlagers 28 gefördertes
Schmieröl 36 aus
dem Gehäuse 32 in
das Metallrohr 34 des Rohrwärmeübertragers 24. Das
Metallrohr 34 des Rohrwärmeübertragers 24 dient
als luftgekühlter Wärmeübertrager 24.
Durch den Wärmeübertrager 24 kann
das Schmieröl 36 seine
thermische Energie an die umgebende Luft, außerhalb der Antriebseinrichtung 9, übertragen.
Das Metallrohr 34 des Rohrwärmeübertragers 24 mündet in
einer Einlassöffnung 37 des
Gehäuses 32,
wobei die Einlassöffnung 37 in der
Nähe der Öleinfüllöffnung 39 und
oberhalb des Schmierölspiegels 38 angeordnet
ist. Das an der tiefsten Stelle der Antriebseinrichtung 9 aus
der Auslassöffnung 33 des
Gehäuses 32 geförderte Schmieröl 36 wird
beim Transport durch das Metallrohr 34 des Rohrwärmeübertragers 24 abgekühlt und durch
die Einlassöffnung 37 der
Antriebseinrichtung 9 wieder zugeführt. Über das über die Antriebswelle 18 angetriebene
Kegelrad 40 und aufgrund der Schwerkraft gelangt das Schmieröl 36 zu
den Wälzlagern 27, 28 die
das Schmieröl 36 mit
Hilfe der Wälzkörper 35 in
den Raum 41 zwischen dem Wälzlager 28 und der
Dichtung 31 drücken.
Im Raum 41 entsteht ein Öldruck, weshalb die Auslassöffnung 33 in diesem
Bereich angeordnet ist. Der Querschnitt des Metallrohres 34 ist
derart an den erzeugten Öldruck im
Kegelradgetriebe 17 angepasst, dass das Schmieröl 36 durch
den Druck durch das Metallrohr 34 des Wärmeübertragers 24 fließt. Alternativ
kann die Austrittsöffnung 44, 45 im
Gehäuse 32 des
Kegelradgetriebes 17 im Bereich der Kegelräder 40, 42 angeordnet
sein. Unter dem Bereich sind die Areale der inneren Gehäusewand
zu verstehen, in denen die durch die rotierenden Kegelräder 40, 42 erzeugten Schmiermittelströme 36 am
intensivsten auftreten. D.h., im Bereich der sich drehenden Kegelräder 40, 42 und/oder
Wälzkörper 43 weist
das Schmiermittel 36 einen Schmiermittelstrom auf, der
zum Anschluss eines Wärmeübertragers 24 an
die Austrittsöffnungen 44, 45 geeignet
ist. Zudem liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die Länge der
Rohrleitung (34) an die erforderliche Intensität des Wärmeaustauschs anpassbar
ist.
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- 1
- selbstfahrende
Landmaschine
- 2
- Mähdrescher
- 3
- abgabeseitiger
Bereich
- 4
- Verarbeitungseinrichtung
- 5
- Erntegut
- 6
- Maschinenteil
- 7
- Gehäuse
- 8
- Vorrichtung
- 9
- Antriebseinrichtung
- 10
- Riementrieb
- 11
- Riementrieb
- 12
- Verteilgebläse
- 13
- Rotor
- 14
- Drehachse
- 15
- Riemenscheibe
- 16
- Antriebsriemen
- 17
- Getriebe
- 18
- Antriebswelle
- 19
- Riemenscheibe
- 20
- Abtriebswelle
- 21
- Riemenscheibe
- 22
- Riemen
- 23
- Kühlsystem
- 24
- Wärmeübertrager
- 25
- Wälzlager
- 26
- Wälzlager
- 27
- Wälzlager
- 28
- Wälzlager
- 29
- Dichtring
- 30
- Dichtring
- 31
- Dichtring
- 32
- Gehäuse
- 33
- Auslassöffnung
- 34
- Metallrohr
- 35
- Wälzkörper
- 36
- Schmiermittel
- 37
- Einlassöffnung
- 38
- Schmierölspiegel
- 39
- Öleinfüllöffnung
- 40
- Kegelrad
- 41
- Raum
- 42
- Kegelrad
- 43
- Wälzkörper
- 44
- Austrittsöffnung
- 45
- Austrittsöffnung
- 46
- Kühlkörper
- 47
- Strohhäcksler