DE102014018299A1

DE102014018299A1 - Arbeitsmaschine mit Kabine

Info

Publication number: DE102014018299A1
Application number: DE102014018299.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Struber
Original assignee: Liebherr Werk Bischofshofen GmbH
Current assignee: Liebherr Werk Bischofshofen GmbH
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2016-06-16
Anticipated expiration: 2034-12-11
Also published as: DE102014018299B4

Abstract

Arbeitsmaschine, insbesondere Radlader, mit einer Kabine, die eine Außenhaut sowie einen von der Außenhaut begrenzten Innenraum für den Führer der Arbeitsmaschine aufweist und die mit einem Frischluftzugang und einem Abluftausgang ausgeführt ist, wobei des Weiteren ein Lüfter vorgesehen ist, der Frischluft von der Umgebung der Kabine durch den Frischluftzugang in den Innenraum derart fördert, dass sich im Betrieb des Lüfters bei geschlossener Kabine in dem Innenraum ein Überdruck einstellt, wobei im Boden oder in der Außenhaut der Kabine ein Ventil vorgesehen ist, das den Innenraum mit der Umgebung der Kabine verbindet und dessen Strömungswiderstand zur Einstellung eines definierten Überdrucks in dem Innenraum verstellbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine, insbesondere einen Radlader, mit wenigstens einer Kabine, die zumindest eine Außenhaut sowie zumindest einen von der Außenhaut begrenzten Innenraum für den Führer der Arbeitsmaschine aufweist. Die Kabine weist zumindest einen Frischluftzugang und zumindest einen Abluftausgang auf. Des Weiteren ist wenigstens ein Lüfter vorgesehen, der Frischluft von der Umgebung der Kabine durch den Frischluftzugang in den Innenraum derart fördert, dass sich im Betrieb des Lüfters bei geschlossener Kabine in dem Innenraum ein Überdruck einstellt. Der Begriff „Lüfter” umfasst im Rahmen der vorliegenden Erfindung jeden beliebigen Lüfter sowie bspw. auch eine Klimaanlage oder ein sonstiges Gebläse.
Fahrerkabinen für Arbeitsmaschinen unterliegen den Anforderungen der Norm ISO10263-4, die im Folgenden auch als „normative Vorgaben” bezeichnet werden. In dieser Norm ist u. a. ein definierter Mindest-Frischluftanteil sowie Überdruckverhältnisse innerhalb eines Minimal- und Maximalbereiches definiert, die im Folgenden als Zielwert bzw. Zielwertbereich bezeichnet werden.
Die Erzeugung eines Überdruckes im Innenraum der Kabine erfolgt durch den wenigstens einen genannten Lüfter, worunter – wie ausgeführt – auch eine Klimaanlage und insbesondere eine kompakte Klimaanlage zu verstehen ist. Klimaanlagen dienen nicht nur der Frischluftzufuhr in den Innenraum der Kabine, sondern auch zur Einstellung der gewünschten Temperatur und/oder Luftfeuchtigkeit in dem Innenraum der Kabine.
Grundsätzlich bestehen zumindest zwei Luftströme, nämlich ein Frischluftstrom von außerhalb der Kabine sowie ein Abuftstrom aus der Kabine heraus. Zusätzlich kann sich innerhalb der Kabine, d. h. in deren Innenraum, ein Umluftstrom ausbilden.
Zur Ausführung von Klimaanlagen bzw. Lüftern zur Einstellung eines Überdruckes im Innenraum der Kabine wird auf den Stand der Technik verwiesen.
Üblicherweise werden der oder die Lüfter bzw. Klimaanlagen zentral geregelt und zeichnen sich durch eine automatische Regelung der Luftmengen bzw. der Temperatur im Innenraum oder durch eine manuelle stufig abgestimmte Verstellmöglichkeit, die vom Maschinenführer bedient wird, aus. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass die betreffenden Luftwege und -düsen, die zur Verteilung der zugeführten Frischluft dienen, vom Maschinenführer in Richtung und auch im Hinblick auf die Durchflussmenge individuell eingestellt werden können. Im Hinblick auf die etwaige Regelung des oder der Lüfter bzw. der gesamten Klimaanlage betreffend die Temperatur und den Frischluftanteil wird auf den Stand der Technik verwiesen.
Kabinen von Arbeitsmaschinen, in denen sich im Betrieb des Lüfters ein Überdruck einstellt, werden im Folgenden auch als Überdruckkabinen bezeichnet. Bis auf den Sonderfall einer quasi druckdichten Kabine sind Überdruckkabinen leckluftbehaftet und geben im Allgemeinen ein undefiniertes Luftvolumen nach außen ab. Dies kann bspw. durch die Türdichtung, Fensterdichtungen, Schlauchdurchführungen für elektrische oder hydraulische Verbindungsleitungen in die bzw. aus der Kabine, bspw. zur Lenkservostaten, zum Motor, Getriebe, Abgasreinigung, Kühler sowie deren periphere Sensoren, erfolgen. All diese Öffnungen werden mit dem Begriff „Abluftausgang” zusammengefasst.
Bei einer druckdichten Kabine wird die Kabine durch aufwendige Abdichtungsmaßnahmen quasi druckdicht bzw. als quasi druckdicht bezeichnet. Dies bedeutet, dass nur ein Minimum bzw. quasi keine Leckströme als Abluft vorliegen. Der notwendige Luftaustausch erfolgt in diesem Fall über gesteuerte Einlass- sowie Überdruckventile, die den Sauerstoff bedarfsorientiert in die Kabine einleiten und die Abluft über Überdruck-Schwellwertventile von innen nach außen kontrolliert abgeben.
Kabinen bzw. Fahrerkabinen von Arbeitsmaschinen müssen im Hinblick auf die Sicherheit, Ergonomie und den maximierten Sichtbereich hohen Anforderungen genügen. Diese sind normative Rahmenbedingungen, sowie auch subjektive Rahmenbedingungen des Maschinenführers bzw. dessen Umfeld.
Hinzu kommt, dass die Komplexität von Kabineneinbauten ständig zunimmt. Üblicherweise befindet sich in der Kabine eine Fahrzeugsteuerung, mit der die Funktions- und Sensortechnik vom und zum Motor sowie Sensoren zur Abgasnachbehandlung gekoppelt werden. Dadurch sowie auch z. B. durch erhöhte Anforderungen an Klimaanlagen, Lenkeinbauten etc. sind vergleichsweise viele Durchführung in die und aus der Kabine z. B. durch den Bodenbereich der Außenhaut in verschiedenen Durchmessern notwendig. Will man Leckageverluste möglichst vermeiden, besteht die Notwendigkeit, diese Leckagen bzw. Abluftausgänge zu verschließen. Dies kann bspw. durch das Abdichten der Durchführungen geschehen. Auch ist es möglich, zusätzliche Leckagen herzustellen bzw. zu öffnen, wie bspw. durch das Anbohren der Außenhaut.
All diese Verfahren zum Einstellen eines bestimmten Druckwertes bzw. bestimmter Volumenströme der Abluft erfordern einen beträchtlichen Personalaufwand und sind bei aufgesetzter Kabine oft nur sehr schwer von einem Bereich unterhalb der Arbeitsmaschine durchführbar. Abgesehen davon lassen sich mit diesen Maßnahmen keine konstanten bzw. standardisierten Überdruckwerte im Innenraum der Kabine bei verschiedenen Kabinenaufbauten einstellen. Unter Kabinenaufbauten versteht man verschiedene Kabinentypen für verschiedene Größen von Arbeitsmaschinen, die sich beispielsweise in Abmaßen sowie in Innenraumvolumen und Glasflächen unterscheiden.
Aufgrund der verschiedenen Ausführungsformen und Öffnungen der Kabine, die teilweise konstruktiv notwendig sind, wie bspw. durch Fertigungsverfahren, für die Tauchlakierung der Stahlteile bzw. vorzusehende Öffnungen für elektrische und hydraulische Leitungen, die in die und aus der Kabine verlegt werden, schwanken die Leckagen von Kabine zu Kabine. Ein weiterer Grund für das Schwanken der Größe der Leckagen sind Fertigungstoleranzen.
Erhöhte Überdrücke in der Kabine können zu einem ansteigenden Klimaanlagengeräuschen sowie zu zusätzlichen Geräuschen, die aus Undichtigkeiten bzw. Leckagen hervorgehen, führen. Diese Leckagen können bspw. durch Türdichtungen gebildet werden. Zusätzlich können sich durch ungenügend dichtende Tür- und Fensterdichtungen schwankende Innendrücke im Innenraum der Kabine ergeben, wodurch die Regelgenauigkeit der Klimaanlage eingeschränkt ist. Dies hat Nachteile im Hinblick auf die Energieeffinzienz und kann zu einem erhöhten Treibstoffverbrauch führen.
Bei zu dichten Kabinen ist es theoretisch möglich, dass durch verminderte Leckluftmengen die normativ geforderten Frischluftmengen bei den gegebenen Überdruckverhältnissen nicht erreicht werden.
Bei vergleichsweise dichten Kabinen können erhöhte Überdrücke dadurch entstehen, dass z. B. die Tür der Kabine schnell zugezogen oder zugeschlagen wird, wobei die damit einhergehenden Druckspitzen unter Umständen vom Fahrer als unangenehm empfunden werden. Dabei ist es auch möglich, dass durch das schnelle Schließen der Türe und dem damit einhergehenden Aufbau eines Gegendruckes im Innenraum der Kabine, das Schließen der Türe nur teilweise gelingt, da das Türschloss nicht vollständig geschlossen wird, da Tür und Türdichtung nicht vollständig in Kontakt stehen. Wird dies vom Fahrer erst vergleichsweise spät bemerkt, kommt es zu zusätzlichen und dadurch auch zu schwankenden Leckagemengen.
Wird der Überdruck in der Kabine zu gering eingestellt, d. h. unterhalb von den Werten, die in der ISO 10263-4 angegeben sind, kann nicht mehr gewährleistet werden, dass unter allen Fahrbedingungen keine ungefilterte Luft durch Öffnungen in die Kabine eindringen kann. Bei ordnungsgemäß eingestellten Druckverhältnissen kann die Frischluft von außen nur über einen Lüfter bzw. über eine Klimaanlage und in den meisten Fällen über einen vorgelagerten Luftfilter in die Kabine gelangen.
Die JP 2012-144928 A1 offenbart eine Klimaanlage für eine Kabine eines Fahrzeuges. Übersteigt der Kabineninnendruck einen Grenzwert, wird ein Ventil kurzzeitig geöffnet. Die DE 10 2005 010 179 A1 offenbart eine Fahrzeugkabine mit Luftaustrittsöffnungen und einer schwenkbaren Klappe, die sich bei Übersteigen eines gewissen Druckes öffnet und so kurzfristig für Druckentlastung sorgt. Die DE 20 2007 002 768 A1 offenbart eine Kabine, die zum Arbeiten in vergleichsweise großen Meereshöhen vorgesehen ist. Dies wird durch die Erzeugung eines bestimmten Überdruckes durch eine Klimaanlage und eine Sauerstoffanlage ermöglicht. Die DE 295 04 132 A1 zeigt eine Klimaanlage für eine Arbeitsmaschine, die in einem Ansaugbereich zwischen Umluft und Frischluft mit einem Filter ausgestattet ist, wobei mit einer Klappe das Frischluft zu Umluft Verhältnis geändert werden kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Arbeitsmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass individuell ein Überdruck im Innenraum der Kabine einstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass im Boden oder in einem sonstigen Teil der Außenhaut der Kabine wenigstens ein Ventil vorgesehen ist, dass den Innenraum mit der Außenumgebung der Kabine verbindet und dessen Strömungswiderstand zur Einstellung eines definierten Überdrucks in dem Innenraum verstellbar ist. Durch dieses wenigstens eine Ventil können kabinenindividuell bestimmte Überdruckverhältnisse in allen Anwendungsfällen und insbesondere bei kurzfristigen wie auch bei langfristigen Druckschwankungen eingehalten werden.
Nach der Verstellung des Ventils wird dieses vorzugsweise durch Fixierungsmittel oder durch ein oder mehrere Befestigungselemente in einer bestimmten Position fixiert, in der sich ein bestimmter Strömungswiderstand ergibt. Diese Fixerungsmittel oder Befestigungselemente können durch einzelne Bauteile gebildet werden oder beispielsweise dadurch, dass die genannte Abdeckung nur mit einer bestimmten Kraft verstellbar ist, so dass die Fixierungsmittel durch die Reibung zwischen der Abdeckung und einem Gegenstück, wie beispielsweise dem Bodenblech der Kabine gebildet werden.
Wie oben ausgeführt, ist vorzugsweise vorgesehen, dass sich die Verstellbarkeit des Ventils somit nicht auf den Betrieb der Arbeitsmaschine, sondern nur auf den Zeitpunkt der Fertigung oder der Wartung der Arbeitsmaschine bezieht. Nach der Einstellung des Ventils wird dieses vorzugsweise fixiert, so dass dann die Verstellbarkeit nicht mehr oder nicht mehr ohne weiteres, z. B. nur noch mit Werkzeugen möglich ist. Damit ist ein bestimmter Strömungswiderstand eingestellt. Es wird jedoch angemerkt, dass eine befugte Person beispielsweise ein Servicemonteur, auf Grund von geänderten Leckluftverhältnissen an der Maschine vor Ort eine Adaptierung des Ventils durchführen kann. Die Vorgehensweise dazu wird in den weiteren Ausführungen beschrieben.
Unter dem Begriff „Ventil” ist im Rahmen der Erfindung jede Einrichtung mit wenigstens einer Öffnung zu verstehen, die den Innenraum der Kabine mit der Außenumgebung verbindet und deren Strömungswiderstand, die der von dem Innenraum in die Außenumgebung strömenden Luft entgegengebracht wird, wenigstens zeitweise veränderbar ist.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Ventil um ein ausschließlich mechanisch verstellbares Bauteil ohne elektrische oder elektronische Bauelemente. Vorzugsweise weist das Ventil keine Feder bzw. Rückstellfeder auf.
Eine vergleichsweise einfach aufgebaute Ausführungsform besteht darin, dass das Ventil eine oder mehrere Öffnungen in der Außenhaut sowie eine oder mehrere Abdeckungen aufweist, die die Öffnung je nach Position der Abdeckung mehr oder weniger weit verschließen. Durch das Ventil gemäß der Erfindung kann eine definierte Öffnung bereitgestellt werden, die für einen im Wesentlichen konstanten Überdruck in der Kabine und für eine definierte Leckageluft sorgt. Kurzfristige wie auch langfristig, normativ nicht tolerierbare Übderdrücke werden in der Kabine somit verhindert. Das Ventil bzw. der Überdruck mittels des Ventils ist unabhängig von anderen undefinierten Leckageverlusten der Kabine individuell einstellbar.
Das Ventil bildet zusammen mit den weiteren Leckagen den Abluftausgang.
Die Kabine weist vorzugsweise einen Dachbereich, vier Seitenbereiche und einen Bodenbereich auf, wobei wenigstens einer dieser Bereiche aus durchsichtigem Material besteht und wobei wenigstens einer dieser Bereiche aus einem öffenbaren Teil besteht, insbesondere aus einem oder mehreren Fenstern oder Türen.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zumindest eine Führung vorgesehen ist, entlang derer die Abdeckung bewegbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass zumindest ein Anschlagelement vorgesehen ist, durch das die Bewegung der wenigstens einen Abdeckung begrenzt wird.
Die Kabinenaußenhaut kann zumindest einen Bodenbereich aufweisen, wobei sich das Ventil in dem Bodenbereich bzw. im Boden der Kabine befindet.
Denkbar ist es weiterhin, dass eine Kabineninnenverkleidung vorgesehen ist, die auf der Innenseite der Kabinenaußenhaut angeordnet ist, wobei sich das Ventil zwischen der Kabinenaußenhaut und der Innenverkleidung befindet. So ist es möglich, dass das Ventil durch die Innenverkleidung, die z. B. als Wand ausgeführt sein kann, von dem eigentlich nutzbaren Innenraum der Kabine getrennt ist und nicht direkt erreichbar ist. Der Wandbereich bzw. die Innenverkleidung kann Durchtrittsöffnungen aufweisen oder mit Spalten z. B. zum Boden hin, angeordnet sein, die es ermöglichen, dass in weiterer Folge der Überdruckabbau über das Ventil nach außen hin erfolgen kann. Aufgrund der Anordnung des Ventils zwischen der Innenverkleidung und der Kabinenaußenhaut kann verhindert werden, dass das Ventil mit direkten Schmutz- und Staubeintrag aus dem Kabineninnenbereich beaufschlagt wird.
Weiterhin ist es denkbar, dass zumindest ein Schutzelement vorgesehen ist, das relativ zu dem Ventil so angeordnet ist, dass das Schutzelement das Ventil vor Schmutz- und Staubeintrag von außen, d. h. von der Umgebung der Arbeitsmaschine schützt. Bei diesem Schutzelement kann es sich bspw. um eine Trägerkonstruktion der Kabine oder auch eigens dafür vorgesehene Elemente wie bspw. Gitter, Bleche, Filter etc. handeln.
Vorzugsweise besteht das Ventil aus einem ersten Element in Form wenigstens einer Öffnung, einem zweiten Element in Form von wenigstens einer Abdeckung, ggf. einem Führungselement entlang derer die Abdeckung geführt wird, und wenigstens einem Befestigungselement oder sonstigen Fixierungsmittel, das zur Fixierung der Abdeckung in einer bestimmten Position dient. Die Bewegung der Abdeckung relativ zu der Öffnung ist beliebig. Denkbar ist eine lineare oder radiale Verschiebbarkeit.
Die freie Fläche der wenigstens einen Öffnung kann im Bereich von > 0 bis 5.000 mm² liegen.
Denkbar ist es, dass das Ventil zumindest zwei Öffnungen aufweist, die voneinander beabstandet sind. Zwischen diesen beiden Öffnungen kann ein Befestigungssteg vorgesehen sein. An diesem Steg kann das Befestigungselement für die Abdeckung, das auch als Fixierungsmittel bezeichnet wird, angeordnet sein.
Denkbar ist es, dass das Führungselement die Abdeckung an zumindest einer Seite begrenzt und sich außerhalb bzw. neben der Abdeckung befindet. Das Führungselement kann beliebig mit z. B. dem Bodenblech der Außenhaut verbunden sein, wie bspw. durch eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung, z. B. durch Verschweißen. Das Befestigungs- bzw. Fixierungselement für die Abdeckung kann zumindest bereichsweise innerhalb der Abdeckung angeordnet sein. Denkbar ist es bspw., dass die Abdeckung eine Ausnehmung bzw. eine längliche Nut oder eine sonstige Ausnehmung aufweist, durch die sich das Befestigungselement erstreckt. Wird die Abdeckung bewegt, erfolgt eine Relativbewegung zwischen der Abdeckung dem wenigstens einen Befestigungselement. Das Befestigungselement kann kraftschlüssig mit der Öffnung über die Abdeckung verbunden sein.
Das Befestigungselement kann zusätzlich als Anschlagmittel dienen, das den Verfahr- bzw. Bewegungsweg der Abdeckung begrenzt. Grundsätzlich ist jedoch auch eine gesonderte Schaffung eines Anschlagelementes denkbar.
Das Befestigungselement bzw. Fixierungsmittel dient dazu, die Abdeckung bzw. das Ventil in der gewünschten Position zu fixieren, so dass entsprechend der von der Abdeckung freigelassenen Öffnung ein bestimmter Strömungswiderstand eingestellt ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Einstellung eines Ventils im Montagefall bzw. im Servicefall bzw. im Rahmen der Herstellung zur Einstellung eines geforderten Innendrucks in der Kabine einer Arbeitsmaschine gemäß einer der Ansprüche 1 bis 10.
Das Verfahren umfasst die Schritte: Schließen der Kabine der Arbeitsmaschine, Öffnen des Ventils, Einschalten des Lüfters bzw. der Klimaanlage zur Erzeugung eines Überdrucks in dem Innenraum der Kabine, Messen des Druckes, Prüfung, ob der gemessene Druck einem Zielwert entspricht oder in einem Zielwertbereich liegt und falls nicht, Einstellung des Strömungswiderstandes des Ventils derart, dass der gemessene Druck dem Zielwert entspricht oder in dem Zielwertbereich liegt. Ist dies der Fall, erfolgt die Fixierung des Ventils so, dass dessen Strömungswiderstand fixiert ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in Schritt b) das Ventil zunächst vollständig geöffnet wird und dann so lange in Richtung der Schließposition bewegt bzw. gedrosselt wird, bis der gemessene Druck dem Zielwert entspricht oder in dem Zielwertbereich liegt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass vor dem Öffnen des Ventils in dem Innenraum der Kabine zunächst Umgebungsdruck hergestellt wird. Die Schritte e) und f), d. h. der Vergleich des gemessenen Druckes mit dem Zielwert oder Zielwertbereich und die Verstellung des Ventils werden vorzugsweise so oft iterativ wiederholt, bis der gemessene Druck in dem Zielwertbereich liegt oder dem Zielwert entspricht.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1: Eine schematische Seitenansicht eines Radladers gemäß der Erfindung,
2: Eine Ansicht auf den Kabinenboden von der Unterseite der Arbeitsmaschine,
3: Eine Ansicht des Ventils ohne Abdeckung vom Kabineninnenraum,
4: Eine Ansicht des Ventils mit Abdeckung vom Kabineninnenraum,
5: Ein Ablaufschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
6: Eine schematische Darstellung der Druckeinstellung für unterschiedliche Kabinen.
1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen Radlader 1 mit einem Vorderwagen 7 und mit einem Hinterwagen 6. Im vorderen Bereich befindet sich das Hubgerüst mit dem Arbeitswerkzeug 8. Oberhalb des Hinterwagens 7 befindet sich die Kabine 2 mit der Kabinentüre 3. Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet den Kabinenboden, der einen Teil der Außenhaut der Kabine 2 darstellt. Das Bezugszeichen 5 kennzeichnet den Bereich, in dem das erfindungsgemäße Ventil angeordnet ist, das hier schematisch durch ein Rechteck dargestellt ist.
2 zeigt eine Ansicht von unten auf den Kabinenboden 10. Wie dies aus 2 hervorgeht, wird die Form des Kabinenbodens durch zwei Bodenbleche 15 und 16 definiert, wobei in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel das Bodenblech 15 rechteckig und das Bodenblech 16 im Wesentlichen halbkreisförmig ausgebildet ist. Die Bezugszeichen 11, 12 und 13 kennzeichnen Trägerelemente bzw. eine Trägerstruktur, die die Bodenbleche nach unten abschließt und die miteinander verbunden sind, um die erforderliche Stabilität der Kabine 2 zu gewährleisten.
Grundsätzlich ist auch jede beliebige andere Trägerstruktur, Form des Bodens und Kabinenform denkbar und von der Erfindung mit umfasst. Auch sind bspw. Trägerstrukturen denkbar, die erhöht oder vertieft zum Bodenblech 15, 16 verlaufen oder auch in diese eingearbeitet sind.
Des Weiteren können Kabelkanäle, Kabeltrassen etc. in jedem Bereich z. B. des Bodens der Kabine verlegt werden.
Die Träger 11, 12 und 13 können jedes beliebige Profil darstellen, bspw. ein I-, U- oder T-förmiges Profil, sie können als Rechteck- oder Quadratprofil ausgeführt sein etc.
Das Ventil gemäß der vorliegenden Erfindung wird gemäß 2 in einer Ansicht von unten, d. h. von unterhalb der Arbeitsmaschine durch die zwei Öffnungen 17 und 18 gebildet, die in das Bodenblech 15 oder 16 eingearbeitet sind. Das Bezugszeichen 19 kennzeichnet eine Bohrung bspw. eine Gewindebohrung, die bspw. zur Fixierung eines Befestigungselementes bzw. Fixierungsmittels und/oder eines Anschlages für die Bewegung der Abdeckung des Ventils dienen kann. Die Bohrungen 19 können zwischen den Öffnungen 17, 18 oder auch in einem Bereich neben diesen angeordnet sein.
Wie dies aus 2 hervorgeht, werden die Öffnungen vorzugsweise nahe der nach unten überstehenden Profile 11, 12 angeordnet. Da die Profile nach unten vom Bodenblech 15 bzw. 16 abstehen, erfüllen diese neben einer Stabilisierungsfunktion der Kabine die weitere Aufgabe, das Ventil bzw. die Öffnungen 17, 18 vor indirektem Schmutz- bzw. Wasserbeaufschlagungen von außen zu beschützen, die bspw. im Betrieb aus Richtung der Räder 9 sowie auch bei Reinigungsarbeiten der Arbeitsmaschine durch Punktstrahlquellen gebildet werden können.
Das Bezugszeichen 14 gemäß 2 steht stellvertretend für vielfältige Öffnungen bzw. Abluftausgänge, durch die Luft von dem Kabineninnenraum nach außen dringt. In der Praxis bestehen vielfältige derartige Öffnungen in allen denkbaren Formen und Anzahl unter verschiedenen Positionen.
Die Bodenbleche 15 und 16 sind hier als eben dargestellt, können jedoch auch in einer Kompartimentierung gebildet werden, die in die Trägerstruktur eingearbeitet ist. Auch ist es möglich, dass durch die Trägeranordnung und Ausführung von mehreren Teilbodenbereichen ein Höhenversatz zwischen den einzelnen Bodenblechen besteht.
Die Verbindung von Bodenblech 15 bzw. 16 und dem oder den Trägern kann bspw. kraft- oder formschlüssig sein. Hierzu wird auf den Stand der Technik verwiesen.
Die Öffnungen 17, 18 können zumindest teilweise durch ein Gitter, eine Abdeckung in einer beliebigen Ausführungsform oder auch durch ein Filterelement verdeckt sein, um ein Eindringen von bestimmten Körpern bzw. Verschmutzungen von außen in den Innenraum oder von Geräuschen, bespielsweise hervorgerufen durch den Lüfterbetrieb nach Außen, zu verhindern. Das Bezugszeichen D in 2 kennzeichnet die Kabinenbreite als lotrechten Abstand zwischen beiden B-Säulen.
Die 3 und 4 zeigen Draufsichten auf das erfindungsgemäße Ventil ohne und mit Abdeckung von dem Innenraum der Kabine 2.
Wie dies aus 3 hervorgeht sind gemäß 2 zwei Öffnungen 17, 18 vorgesehen, zwischen denen sich ein Steg befindet. In diesem Steg befinden sich Gewindelöcher 24, 25, die zur Befestigung eines oder mehrerer Befestigungselemente dienen. Das Führungselement 21 ist bspw. ein Rechteck- oder Quadratprofil, das sich in Längsrichtung der Verschiebungsrichtung der Abdeckung 27 gemäß 4 erstreckt. Das Führungselement 21 ist an dem Bodenblech fixiert und vorzugweise daran angeschweißt.
Die Gewindelöcher 24 und 25 bilden Befestigungspunkte bzw. Einschraubpunkte für Befestigungselemente und/oder Anschlagelemente, die sich durch die Öffnung 26 der Abdeckung 27 erstrecken. Die Öffnung bzw. Ausnehmung 26 erstreckt sich in Bewegungsrichtung der Abdeckung, d. h. parallel zu dem Führungselement 21.
Anstelle einer Einschraubung ist auch jedes beliebige andere Mittel zur Fixierung der Befestigungselemente denkbar. Wie dies aus 4 hervorgeht, weist die im Wesentlichen rechteckig ausgestaltete Abdeckung 27 eine mittige, vorzugsweise ebenfalls rechteckige Nut bzw. Ausnehmung 26 auf. Diese kann mittig oder auch versetzt zur Mitte in der Abdeckung 27 angeordnet sein. Die Ausnehmung 26 wird mit der Abdeckung entlang des Führungselementes 21 bewegt. Ein Befestigungselement wie bspw. eine nicht dargestellte Schraube wird über die Ausnehmung 26 angeschraubt, um die Abdeckung in der gewünschten Position zu fixieren. Diese Fixierung kann bspw. durch Kraftschluss bzw. durch Klemmen erfolgen.
Die Abdeckung 27 ist in Richtung der Führung 21 verschiebbar und wird durch das Führungselement 21 richtungsweisend geleitet.
Ist das Ventil vollständig geöffnet bedeutet dies, dass die Öffnungen 17, 18 durch die Abdeckung 27 nicht oder in einem Mindestwert verdeckt werden. Die Begrenzung der Bewegung erfolgt durch das nicht dargestellte Befestigungselement in der Bohrung 25, das an dem Anschlag 32 der Ausnehmung 26 anschlägt.
Im teilweise geschlossenen Bereich des Ventils bzw. der Öffnungen 17, 18 durch die Abdeckung 27 wird die Abdeckung 27 über ein oder mehrere Befestigungselemente fixiert, die in den Bohrungen 24 und/oder 25 fixiert werden können.
Der vollkommen geschlossene Zustand des Ventils bedeutet, dass die betreffenden Öffnungen des Ventils durch die Abdeckung 27 weitgehend oder vollkommen verschlossen sind. Diese Endlage wird durch den Anschlag 33 der Ausnehmung 26 und durch ein Befestigungselement definiert.
Anstelle der Rechteckausnehmung 26 der Abdeckung 27 ist auch jede andere Form der Erfindung mit umfasst. So können bspw. auch die dargestellten Ecken bzw. Kanten als Radien ausgeführt sein.
Das Bezugszeichen 29 in 4 kennzeichnet die Kabineninnenverkleidung, die bspw. aus Kunststoff besteht. Die Linie 30 kennzeichnet die Kabinenaußenhaut, die vorzugsweise aus Metall besteht.
Zwischen den Linien 29 und 30, d. h. in dem Zwischenbereich 31 werden vorzugsweise Verschlauchungen und die Verkabelung geführt, so dass diese unsichtbar vom Innenraum verlegt werden.
Der Zwischenbereich 31 kann zusätzlich mindestens eine Abdeckung nach oben hin aufweisen, so dass ein Abschluss gegenüber dem Kabineninnenraum entsteht.
Wie dies aus 4 ersichtlich ist, befindet sich das Ventil 34 in dem genannten Zwischenbereich, ist also von dem eigentlichen, nutzbaren Kabinenbereich abgetrennt, was im Hinblick auf die Verschmutzung durch Staub und Schmutz vorteilhaft ist. Eine Strömungsverbindung der Luft zwischen dem eigentlichen Kabineninnenbereich vor der Wandung 29 und den Öffnungen 17 und 18 kann z. B. durch definierte Spaltmaße z. B. zwischen der Verkleidung 29, die als vertikale Wandung ausgeführt sein kann, und dem Bodenblech 20 hin gebildet werden. Diese Spaltmaße können mit einer adäquaten Fläche in direkter Abhängigkeit zur Maximalöffnungsfläche der Öffnungen 17 und 18 hergestellt werden.
Der Bodenbereich des Kabineninnenraums ist durch den Maschinenführer begehbar und wegen des vorherrschenden rutschfesten Bodenbelages oder Bodenmatten nahezu luftdicht. Dieser Bereich ist auch wegen des Schmutzeintrages zum Verbau für das Ventil weniger geeignet.
Der Einbau des Ventils in die Seitenwände der Kabine ist wegen eines möglichen Wassereintritts von außen vergleichsweise aufwendig.
Vorzugsweise befindet sich das Ventil somit im Boden der Kabine und besonders bevorzugt auf der der Tür gegenüberliegenden Seite der Kabine, so dass kein störender Türeinbau mit Türöffnung beachtet werden muss.
5 zeigt exemplarisch ein Verfahren zum Einstellen des Innendrucks einer Kabine einer erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine.
Zunächst wird nach dem Start 200 im Schritt 201 der Umgebungsdruck über eine oder mehrere Leitung durch die Türdichtung in den Kabineninnenraum geführt und es werden Kabinen-Innendrucksensoren positioniert, das Messgerät (Differenzdruckmeßgerät) kalibriert und dann die Fahrertüre und Fenster geschlossen, so dass die Kabine insgesamt geschlossen ist (Schritt 201).
Anschließend wird das Ventil in Schritt 202 bis zum Anschlag, d. h. maximal, geöffnet, in dem die Abdeckung 27 soweit wie möglich verschoben wird und die Öffnungen soweit wie möglich freigegeben werden. Sodann wird der Lüfter bzw. die Klimaanlage in Schritt 203 eingeschaltet und in Schritt 204 der sich einstellende Kabineninnendruck gemessen. Liegt der sich einstellende Kabinendruck nicht innerhalb eines Zielwertbereiches oder entspricht dieser nicht dem Zielwert, wird das Ventil ausgehend von der vollständig geöffnet Position in Schritt 205 bei Bedarf ein Stück weit geschlossen und erneut geprüft (Schritt 206), ob nun der Zielwert oder Zielwertbereich für den Innendruck erreicht wird. Diese Schritte werden so oft wiederholt, bis der gemessene Druck, d. h. der Istwert dem Sollwert entspricht oder in einem Sollwertbereich liegt.
Anschließend wird das Ventil fixiert, d. h. über das oder die Befestigungsmittel bzw. Fixierungsmittel die Abdeckung 27 in einer bestimmten Position festgelegt, so dass der verbleibende Öffnungsquerschnitt der Öffnungen 17, 18 ebenfalls festgelegt ist. Dies ist in Schritt 207 dargestellt. Zusätzlich kann eine Sicherung gegen Manipulation z. B. durch eine Lackanbringung erfolgen.
Anschließend wird der Lüfter bzw. die Klimaanlage ausgeschaltet (Schritt 208).
Auf diese Weise ist es möglich, kabinenindividuell mittels des erfindungsgemäßen Ventils einen bestimmten Überdruck oder einen Überdruck in einem bestimmten Zielwertbereich einzustellen. Ist diese Einstellung erfolgt, kann das Ventil in seiner Position fixiert werden und der Einstellvorgang ist beendet. Im Betrieb der Arbeitsmaschine ergibt sich dann bei laufendem Lüfter/Klimaanlage und geschlossenen Fenster und Tür stets der gewünschte Überdruck.
6 zeigt auf der Ordinate den sich einstellenden Kabinenüberdruck und auf der Abszisse die Druckeinstellung für unterschiedliche Kabinen.
Die Überdrücke p1, p2 und p3 werden als Relativdrücke gegenüber dem örtlich vorherrschenden Luftdruck angegeben. Dies bedeutet, dass bei dem Wert p = 0 Umgebungsdruck herrscht. In dem Beispielfall A wird bei vollständig geöffnetem Ventil gemäß dem Verfahren in 5 der stationäre Druckwert p1 erreicht. Durch die undefinierten Leckagen und das vollständig geöffnete Ventil ergibt sich ein bestimmter Kabineninnendruck gemäß Schritt 204, der mit p1 bzw. für die Kabine D mit p3 bezeichnet ist. Durch sukzessives Schließen der Öffnungen 17, 18 des erfindungsgemäßen Ventils wird bei der Ausführungsform gemäß Figur A eine Druckerhöhung der Höhe B auf den Zielwert p2 erreicht.
Der Bezugswert C kennzeichnet den Relativdruck p2, d. h. den Überdruck, der in dem Kabineninnenraum eingestellt werden soll. Dieser Druck p2 entspricht einem Zielwert, d. h. einem Sollwert.
Der Vergleich der Kabinen A und D zeigt, dass bei jeweils vollständig geöffnetem Ventil unterschiedliche Drücke p1 und p3 erreicht werden, was darauf zurückzuführen ist, dass die Kabinen A und D unterschiedliche Abluftausgänge bzw. Strömungsquerschnitte für die Abluft aufweisen, so dass sich unterschiedliche Drücke einstellen.
Ausgehend von dem Druckwert p1 ist eine relativ weitergehende Schließung des Ventils (Bezugszeichen B) und ausgehend von dem Druck p3 eine vergleichsweise geringe Schließung des Ventils (Bezugszeichen E) erforderlich um zu dem Zielwert p2 zu gelangen.
In der Grafik ist der Überdruck p2 als Zielwert dargestellt und laut normativen Vorgaben individuell in einem bestimmten Bereich wählbar.
Der Vollständigkeit halber wird hierzu erwähnt, dass das Ventil so konstruiert ist, dass es im vollständig geöffnetem Zustand, unter Voraussetzungen des eingeschalteten Lüfters, der vollständig geschlossenen Türen und Fenster sich für jeden Kabinenaufbau ein Relativdruck unterhalb des Zielwertes p2 einstellt und sich dieser innerhalb der normativen Vorgaben befindet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2012-144928 A1 [0017]
DE 102005010179 A1 [0017]
DE 202007002768 A1 [0017]
DE 29504132 A1 [0017]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Norm ISO10263-4 [0002]
ISO 10263-4 [0016]

Claims

Arbeitsmaschine, insbesondere Radlader, mit einer Kabine, die eine Außenhaut sowie einen von der Außenhaut begrenzten Innenraum für den Führer der Arbeitsmaschine aufweist und die mit einem Frischluftzugang und einem Abluftausgang ausgeführt ist, wobei des Weiteren ein Lüfter vorgesehen ist, der Frischluft von der Umgebung der Kabine durch den Frischluftzugang in den Innenraum derart fördert, dass sich im Betrieb des Lüfters bei geschlossener Kabine in dem Innenraum ein Überdruck einstellt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenhaut der Kabine ein Ventil vorgesehen ist, das den Innenraum mit der Umgebung der Kabine verbindet und dessen Strömungswiderstand zur Einstellung eines definierten Überdrucks in dem Innenraum verstellbar ist.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil eine oder mehrere Öffnungen aufweist, die durch eine in ihrer Position und/oder Größe veränderbare Abdeckung in ihrer Größe veränderbar sind.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Führung vorgesehen ist, entlang derer die Abdeckung bewegbar ist und/oder dass ein Anschlagelement vorgesehen ist, durch das die Bewegung der Abdeckung begrenzt wird.
Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabinenaußenhaut einen Boden aufweist und dass das Ventil in dem Boden angeordnet ist.
Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Innenverkleidung vorgesehen ist, die auf der Innenseite der Kabinenaußenhaut angeordnet ist und dass sich das Ventil zwischen der Kabinenaußenhaut und der Innenverkleidung befindet.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innnenverkleidung eine oder mehrere Durchtrittsöffnungen oder Spalte aufweist oder begrenzt, durch die die Luft aus dem Innenraum zu dem Ventil gelangt und/oder dass das Ventil durch die Innenverkleidung derart verdeckt ist, dass ein Zugriff auf das Ventil per Hand nicht möglich ist.
Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schutzelement vorgesehen ist, das relativ zu dem Ventil derart angeordnet ist, dass das Schutzelement das Ventil vor Schmutz- und Staubeintrag von der Umgebung der Arbeitsmaschine schützt.
Arbeitsmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Schutzelement um einen Träger der Kabine und/oder um ein zusätzliches Schutzelement, vorzugsweise um ein Gitter oder Filterelement handelt.
Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fixierungsmittel vorgesehen ist, das das Ventil und somit den eingestellten Strömungswiderstand in einer bestimmten Position fixiert.
Arbeitsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabine eine Tür aufweist und dass das Ventil auf der der Tür gegenüberliegenden Seite der Kabine angeordnet ist.
Verfahren zur Einstellung eines Ventils einer Arbeitsmaschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Schließen der Kabine der Arbeitsmaschine, b) Öffnen des Ventils, c) Einschalten des Lüfters zur Erzeugung eines Überdrucks in dem Innenraum der Kabine, d) Messung des sich einstellenden Druckes in dem Innenraum der Kabine, e) Prüfung, ob der Zielwert oder Zielwertbereich für den Druck in dem Innenraum der Kabine erreicht ist, f) optional Einstellung des Strömungswiderstandes des Ventils, bis der gemessene Druck dem Zielwert entspricht oder in dem Zielwertbereich liegt und g) Fixierung des Ventils derart, dass der Strömungswiderstand des Ventils festgelegt ist.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) das Ventil vollständig geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dass vor dem Öffnen des Ventils gemäß Schritt b) in dem Innenraum der Kabine Umgebungsdruck hergestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schritte e) und f) iterativ wiederholt werden, bis der gemessene Druck in dem Innenraum der Kabine dem Zielwert entspricht oder in einem Zielwertbereich liegt.