DE102015219078A1

DE102015219078A1 - Hydrostatisches Kompaktaggregat mit Kühlung

Info

Publication number: DE102015219078A1
Application number: DE102015219078.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Guender; Sorn Stoll
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2017-04-06
Also published as: KR102673914B1; TW201725835A; CN108475967A; JP2018532365A; JP6639655B2; WO2017055137A1; TWI720027B; CN108475967B; KR20180063099A

Abstract

Offenbart ist ein elektrohydraulisches Kompaktaggregat, dessen in einen Tank zurückströmendes Druckmittel und dessen eine Pumpe antreibender Elektromotor über eine gemeinsame Kühlvorrichtung gekühlt werden. Gemäß einer ersten Variante ist eine Kühlmittelleitung vorgesehen, und gemäß einer zweiten Variante sind Heatpipes vorgesehen, die die Wärme von dem Druckmittel bzw. vom Elektromotor zu einer Kühlplatte transportieren.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kompaktaggregat mit Kühlung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik sind Aggregate bekannt, die Hydrauliköl mittels einer aus einem Elektromotor und einer Pumpe gebildeten Antriebseinheit aus einem Tank zu einem hydraulischen System fördern. Das von dem Aggregat versorgte hydraulische System weist einen Verbraucher, z.B. einen Hydraulikzylinder einer Werkzeugmaschine, und Steuerventile auf.
Derartige Aggregate müssen auf Grund der hohen Leistungsdichte und ihres Wirkungsgrades gekühlt werden. Weitere Gründe für die Kühlung sind, dass verschiedene hydraulische Komponenten eine maximal zulässige Temperatur von ca. 60–80°C haben, und dass die Alterung des Hydrauliköls mit zunehmender Temperatur steigt.
Dabei ist es bekannt, die Kühlung mit einem Öl-Luft-Wärmetauscher in der Rückleitung vom hydraulischen System zum Tank zu realisieren. Nachteilig daran ist, dass durch den hohen Wärmewiderstand (bestimmt vor allem durch die geringe Wärmekapazität und Wärmeleitfähigkeit von Luft) vom Öl-Luft-Wärmetauscher zur Umgebung sowie durch die Einschränkung der maximalen Temperaturdifferenz durch die Maximaltemperatur des Hydrauliköls die Kühlleistung des Öl-Luft-Wärmetauschers lediglich bei geringen Kühlleistungen (< 10kW) wirtschaftlich ist, da ansonsten die Kühlfläche des Öl-Luft-Wärmetauschers sehr groß gestaltet werden muss.
Aus dem Stand der Technik ist es diesbezüglich z.B. bekannt, dass Druckmittel aus dem Tank über eine Außenzahnradpumpe, gefördert wird, die von einem drehzahlvariablen Elektromotor angetrieben wird. Ausgangsseitig der Pumpe kann Druckmittel über eine Drossel abgezweigt werden, die auch dazu dienen kann, eine Minimaldrehzahl der Pumpe einzustellen. Über die Drossel abgezweigtes Druckmittel gibt über den Öl-Luft-Wärmetauscher, der von Luft eines Lüfters zusätzlich gekühlt ist, Wärme an die Umgebung ab. Zusätzlich kann Leckage der Pumpe dem Öl-Luft-Wärmetauscher zugeführt werden. Nachteilig hierbei ist, dass die Drossel zu hydraulischen Verlusten führt, die wiederum zu einer Abwärme führen. Der Volumenstrom durch den Öl-Luft-Wärmetauscher ist des Weiteren nachteilig abhängig von einem Systemdruck ausgangsseitig der Pumpe, so dass keine konstante Kühlung des Druckmittels vorliegt. Außerdem ist eine derartige Kühlung des Druckmittels nur während des Betriebs der Pumpe möglich.
Des Weiteren ist aus dem Stand der Technik bekannt, Druckmittel aus dem Tank über zwei Pumpen (Doppelpumpe) zu fördern, die gemeinsam von einem drehzahlvariablen Elektromotor angetrieben werden. Eine der Pumpen kann hierbei einen Volumenstrom für einen Kühlkreislauf fördern. Nachteilig hierbei ist, dass für die Kühlung somit eine zusätzliche Pumpe erforderlich ist, was zu einem höheren vorrichtungstechnischen Aufwand führt. Auch der Verrohrungsaufwand ist hoch, wodurch außerdem die Gefahr einer Leckage steigt. Des Weiteren kann die Ausfallwahrscheinlichkeit durch den Einsatz der Doppelpumpe steigen, da erfahrungsgemäß die Pumpe ein stark von Verschleiß betroffenes Bauteil in einem Aggregat bzw. hydraulischen System ist. Zudem führt die zusätzliche Pumpe zu hydraulischen Verlusten und somit zu einer zusätzlichen Wärmebelastung. Da die Pumpen miteinander gekoppelt sind, ist der Volumenstrom des Kühlkreislaufs abhängig vom Volumenstrom eines Primärkreislaufs der ersten Pumpe. Außerdem erfolgt die Kühlung ebenfalls nachteilig nur während des Betriebs der Pumpen.
Abweichend ist die Verwendung eines Öl-Wasser-Wärmetauschers anstatt eines Öl-Luft-Wärmetauschers bekannt. Dieses Kühlkonzept hat auf Grund des geringen Wärmewiderstandes eine hohe Kühlleistung. Nachteilig daran ist, dass unter Umständen ein aufwändiger Wasserkühlkreislauf eingerichtet werden muss, bei dem die maximale Kühlleistung ebenfalls durch maximale Temperatur des Öls eingeschränkt wird. Außerdem muss zusätzlich die vom hydraulischen System aufgenommene Wärmeenergie oftmals mittels Wasser-Luft-Wärmetauscher an die Umgebung abgegeben werden.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Kompaktaggregat zu schaffen, bei dem mit vorrichtungstechnisch minimalem Aufwand eine effektive Kühlung ermöglicht ist, die unabhängig von dem Betriebszustand der Pumpe ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kompaktaggregat mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Das beanspruchte elektrohydraulische Kompaktaggregat hat eine Antriebseinheit, die einen Elektromotor und eine hydrostatische Pumpe aufweist, wobei über die Pumpe Druckmittel aus einem Tank des Kompaktaggregats angesaugt wird. Erfindungsgemäß ist zur Kühlung des Druckmittels eine Kühlvorrichtung vorgesehen, die sich zumindest abschnittsweise in einen Innenraum des Tanks erstreckt, um dort das zurück strömende oder zurück geströmte Druckmittel zu kühlen. Unter Innenraum des Tanks ist der Raum zu verstehen, der das Fluid enthält.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Die Kühlvorrichtung dient bevorzugt auch zur Kühlung des Elektromotors und ist dazu auch in Wärme leitender Verbindung mit dem Elektromotor.
Bei einer ersten prinzipiellen Variante weist die Kühlvorrichtung eine Kühlmittelleitung, insbesondere einen Schlauch oder ein gebogenes Rohr auf, die abschnittsweise im Innenraum des Tanks angeordnet ist, um dort Abwärme des Druckmittels aufzunehmen. Weiterhin ist die Kühlmittelleitung abschnittsweise auch in Wärme leitender Verbindung mit dem Elektromotor.
Dabei wird es bevorzugt, wenn der Tank von einem Deckel verschlossen ist, an dem die Antriebeinheit befestigt ist. Dann können die Antriebseinheit und der Tank an einer gleichen ersten Seite, insbesondere Unterseite, des Deckels angeordnet sein, so dass der Tank die Antriebseinheit umgibt und deren Schallemission verringert.
An einer vom Tank abgewandten zweiten Seite, insbesondere Oberseite, des Deckels ist bei einer Weiterbildung ein Kühlkörper angeordnet, an dem ein Frequenzumrichter für den Elektromotor Wärme leitend befestigt ist, wobei der Kühlkörper mit der Kühlmittelleitung in Wärme leitender Verbindung ist. Vorzugsweise durchdringt die Kühlmittelleitung dabei den Kühlkörper.
Bei einer besonders effektiven Ausgestaltung der ersten prinzipiellen Variante ist die Kühlmittelleitung derart angeordnet, dass das durch sie strömende Kühlmittel zunächst das Druckmittel, dann den Elektromotor und schließlich den Kühlkörper und damit der Frequenzumrichter kühlt.
Bei einer zweiten prinzipiellen Variante weist die die Kühlvorrichtung eine Kühlplatte auf, von der der Tank verschlossen ist, und an der die Antriebeinheit befestigt ist. Vorzugsweise sind die Antriebseinheit und der Tank an einer ersten Seite, insbesondere Unterseite, der Kühlplatte angeordnet. Dann kann der Tank die Antriebseinheit umgeben und deren Schallemission verringern. Weiterhin weist die Kühlvorrichtung gemäß der zweiten prinzipiellen Variante zumindest eine so genannte Druckmittel-Heatpipe auf, die zur Kühlung des Druckmittels dient, und die sich vom Innenraum des Tanks zur Kühlplatte erstreckt. Die Druckmittel-Heatpipe ist an der Kühlplatte Wärme leitend befestigt, um ihre Wärme an diese zu übertragen, oder sie durchdringen die Kühlplatte, z.B. um ihre Wärme auch an eine weitere Vorrichtung abzugeben, die an einer zweite Seite, insbesondere Oberseite, der Kühlplatte angeordnet ist.
Um die Wärmeübertragung vom Druckmittel zur Druckmittel-Heatpipe zu verbessern, wird es besonders bevorzugt, wenn in dem Tank zumindest ein Lamellenpaket vorgesehen ist, das an der Druckmittel-Heatpipe Wärme leitend befestigt ist. Das Druckmittel wird über das Lamellenpaket in den Tank rückgeführt.
Bei einer Weiterbildung ist eine Luftkühlung für das Druckmittel vorgesehen, gemäß der die Druckmittel-Heatpipe die Kühlplatte durchdringt und mit einem weiteren Lamellenpaket Wärme leitend verbunden ist, das an der vom Tank abgewandten zweiten Seite, insbesondere Oberseite, der Kühlplatte angeordnet ist.
Bevorzugt weist die Kühlvorrichtung auch zumindest eine so genannte Motor-Heatpipe auf, die zur Kühlung des Elektromotors dient, und die sich vom Elektromotor in Richtung zur Kühlplatte erstreckt. Auch die Motor-Heatpipe ist an der Kühlplatte Wärme leitend befestigt, um ihre Wärme an diese zu übertragen, oder sie durchdringen die Kühlplatte, z.B. um ihre Wärme auch an eine weitere Vorrichtung abzugeben, die an der zweiten Seite, insbesondere Oberseite, der Kühlplatte angeordnet ist.
Um den Wärmeübergangs des Elektromotors an die Motor-Heatpipe zu optimieren kann diese in ein Gehäuse des Elektromotors Wärme leitend eingesetzt sein.
Bei einer Weiterbildung ist eine Luftkühlung für den Elektromotor vorgesehen, gemäß der die Motor-Heatpipe die Kühlplatte durchdringt und mit einem weiteren Lamellenpaket Wärme leitend verbunden ist, das an der vom Tank abgewandten zweiten Seite, insbesondere Oberseite, der Kühlplatte angeordnet ist.
Wenn benachbart zu oder an einem (unteren) von der Kühlplatte abgewandten Bereich des Tanks zumindest eine Aufstandsfläche oder zumindest eine Aufstandsvorrichtung (z.B. Füße) angeordnet ist (oder sind), die eine Aufstandsebene des Kompaktaggregats definiert, wird es besonders bevorzugt, wenn die Heatpipes dazu etwa senkrecht angeordnet sind. Mit einer senkrechten Anordnung ist die Wärmetransportfähigkeit der Heatpipes optimiert.
Wenn der Elektromotor über einen Frequenzumrichter elektrisch versorgt und gesteuert ist, wird es bei der zweiten prinzipiellen Variante besonders bevorzugt, wenn dieser an der vom Tank abgewandten zweiten Seite, insbesondere Oberseite, der Kühlplatte an dieser Wärme leitend befestigt ist.
Bei einer Weiterbildung ist eine Flüssigkeitskühlung für das Druckmittel und den Elektromotor und gegebenenfalls den Frequenzumrichter vorgesehen, gemäß der in der Kühlplatte ein Kühlkanal vorgesehen ist.
Bei einer Weiterbildung der Flüssigkeitskühlung erstreckt sich der Kühlkanal entlang eines Berührbereiches zwischen dem Frequenzumrichter und der Kühlplatte und bildet einen Abschnitt einer Rückleitung des Druckmittels.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Wasserkühlung hat diese einen Eingangsanschluss, von dem aus sich ein erster Abschnitt des Kühlkanals in einem äußeren Bereich der Kühlplatte erstreckt, insbesondere entlang einem Außenumfang der Kühlplatte, und mit einem daran angeschlossenen zweiten Abschnitt des Kühlkanals, der in einem inneren Bereich der Kühlplatte angeordnet ist. Die beiden Abschnitte können bogenförmig, insbesondere etwa kreisbogenförmig und konzentrisch zueinander sein.
Um zunächst mit dem kühleren Kühlmittel die kühlere Heatpipe und danach mit dem wärmeren Kühlmittel die wärmere Heatpipe zu kühlen, wird es bevorzugt, wenn die Druckmittel-Heatpipe im äußeren Bereich der Kühlplatte an dieser befestigt ist oder diese durchdringt, und wenn die Motor-Heatpipe im inneren Bereich der Kühlplatte an dieser befestigt ist oder diese durchdringt.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Kompaktaggregats sind eine Innenwandung und eine Außenwandung des Tanks im Wesentlichen kreiszylindrisch, während ein Boden kreisringförmig ist, und während der Deckel oder die Kühlplatte kreisringförmig oder kreisscheibenförmig ist. Die beiden Wandungen, der Boden, der Deckel bzw. die Kühlplatte und eine Mittelachse des Elektromotors oder der Antriebseinheit sind konzentrisch zueinander und die Mittelachse ist etwa senkrecht zur Aufstandsfläche.
Bei einer besonders bevorzugen Ausgestaltung sind mehrere Druckmittel-Heatpipes gleichmäßig am Umfang des kreisringförmigen Tanks verteilt.
Bei einer besonders bevorzugen Ausgestaltung sind mehrere Motor-Heatpipes gleichmäßig am Umfang der kreisringförmigen oder kreisscheibenförmigen Kühlplatte verteilt.
Generell können statt der genannten Heatpipes auch Wärmesiphons verwendet werden, da die Wärme bevorzugt stets gegen die Schwerkraft transportiert wird.
Mehrere Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Kompaktaggregats sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert. Es zeigen
1 in einer perspektivischen Explosionszeichnung ein erfindungsgemäßes Kompaktaggregat gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 in einer perspektivischen Ansicht wesentliche Teile eines erfindungsgemäßen Kompaktaggregats gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,
3 in einem Querschnitt eine Kühlplatte des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 2,
4 in einem perspektivischen Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Kompaktaggregat ohne Tank gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
5 in einem perspektivischen Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Kompaktaggregat ohne Tank gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel,
6 in einer perspektivischen Ansicht ein erfindungsgemäßes Kompaktaggregat ohne Tank und Gehäuse gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel,
7 in einem Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Kompaktaggregat gemäß 6 und
8 in einem schematischen Längsschnitt ein erfindungsgemäßes Kompaktaggregat gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel.
Alle in den 1 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kompaktaggregats haben einen kreisringförmigen becherartigen Tank T aus Kunststoff, der eine kreiszylindrische Innenwandung 46, eine kreiszylindrische Außenwandung 48 und einen kreisringförmigen Boden 42 aufweist. Der Tank T umschließt eine Antriebseinheit, die von einen oberen Elektromotor M und eine unteren Pumpe 1 gebildet ist. Der Elektromotor M ist konzentrisch zum Tank T angeordnet.
Die Pumpe saugt Druckmittel, z.B. Hydrauliköl, über eine (nicht gezeigte) Saugleitung aus dem Tank T an und fördert es über eine Zuleitung 12 zu einem hochdruckseitigen Verbraucheranschluss 14 (vgl. 2). Das Druckmittel strömt über ein Ventil zu einem Verbraucher (beide nicht gezeigt) und über eine Rückleitung 20 des Kompaktaggregats zurück in den Tank T. Dabei sind verschiedene Kühlvorrichtungen für das zurück strömende Druckmittel vorgesehen.
Im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist eine Wasserkühlung für das Druckmittel realisiert. Sie hat zwei im Innern des Tanks T angeordnete Lamellenpakete 144, deren Lamellen etwa halbkreisförmig sind und auf Druckmittel-Heatpipes 146 aufgelötet sind, welche sich ebenfalls weitgehend im Innern des ringförmigen Tanks T befinden. An der Oberseite sind die Druckmittel-Heatpipes 146 in Bohrungen einer kreisscheibenförmigen Kühlplatte 24 gesteckt und mittels Wärmeleitpaste gut wärmeleitend verbunden und über eine Presspassung fixiert.
Die Kühlplatte 24 dient als Deckel für den Tank T. Weiterhin ist an einem mittleren Bereich der unteren Seite der Kühlplatte 24 die Antriebseinheit über ihren Elektromotor M aufgehängt. Die Kühlplatte 24 ist mit einem Kühlkanal 19 (vgl. 3) für ein Kühlmedium, vorzugsweise Kühlwasser ausgestattet, wobei in 1 nur Anschlüsse 154 des Kühlkanals 19 zu erkennen sind. Die Wärmeenergie des Druckmittels wird somit über das Lamellenpaket 144 aufgenommen, über die Druckmittel-Heatpipes 146 in die Kühlplatte 24 geführt und dort vom Kühlmedium aufgenommen und abtransportiert.
Die Rückleitung 20 des Druckmittels ist in der Kühlplatte 24, und die Saugleitung der Pumpe 1 im unteren Bereich des Tanks T. Die Lamellen des Lamellenpaketes 144 sind leicht schräg gestellt und durchsetzen jeweils nahezu die halbe Querschnittsfläche des ringförmigen Tanks T. Hierdurch wird die Strömung des zurückgeführten Druckmittels im Betrieb spiralförmig umlaufend nach unten geführt. Vorteile sind, dass das Volumen komplett ausgenutzt wird, und sich kein Strömungskurzschluss zwischen der Rückleitung 20 und der Saugleitung einstellen kann. Des Weiteren wird durch die gezielte Umströmung der Lamellen der beiden Lamellenpakete 144 der Wärmewiderstand zwischen dem Druckmittel und den Lamellen verringert und die Kühlleistung erhöht. Zusätzlich wird die Luftabscheidung aus dem Druckmittel gefördert unter Nutzung des Dichteunterschiedes von Luft und dem Druckmittel.
Die beiden in 1 gezeigten Lamellenpakete 144 werden nicht benötigt, wenn der Wärmeübergang vom Druckmittel in die Druckmittel-Heatpipes 146 gut genug ist. Bei einem derartigen (nicht gezeigten) Ausführungsbeispiel kann die spiralförmige Strömung z.B. durch Lamellen oder Geometrien, welche sich im Innenraum des ringförmigen Tanks T befinden, hergestellt werden.
2 zeigt die beiden Lamellenpakete 144 und die dazwischen aufgenommene Antriebseinheit eines zweiten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kompaktaggregats. Der Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel ist darin zu sehen, dass auch der Elektromotor M über Motor-Heatpipes 147 gekühlt ist. Dazu sind die Motor-Heatpipes 147 in ein Gehäuse des Elektromotors M eingesetzt. Da die Kühlplatte in 2 nicht gezeigt ist, sind die jeweiligen oberen Endabschnitte von vier Druckmittel-Heatpipes 146 des einen Lamellenpaketes 144, von vier Druckmittel-Heatpipes 146 des anderen Lamellenpaketes 144 und von vier Motor-Heatpipes 147 des Elektromotors M zu sehen. Alle Heatpipes 146, 147 durchdringen die (in 2 nicht gezeigte) Kühlplatte 24 und enden an deren Oberseite.
Da im unteren Bereich des (in 2 nicht gezeigten) becherartigen Tanks T durch dessen Boden 42 eine Aufstandsebene definiert ist, sind die Durchmittel-Heatpipes 146 und die Motor-Heatpipes 147 senkrecht zu dieser ausgerichtet, so dass die Heatpipes 146, 147 im Betrieb der Kompaktaggregats stets senkrecht zu Schwerkraft der Erde angeordnet sind und optimal die Wärme von unten nach oben zur Kühlplatte 24 transportieren können.
Weiterhin ist eine elektrische Leitung 6 zu sehen, über die der Elektromotor M mit Strom versorgt wird. Die elektrische Leitung 6 durchdringt die Kühlplatte 24.
3 zeigt die Kühlplatte 24 des zweiten Ausführungsbeispiels gemäß 2 in einem Querschnitt (von unten betrachtet). Die Kühlplatte 24 ist aus einem wärmeleitfähigen Material wie z.B. Aluminium und mittels Druckgussverfahren hergestellt. In die Druckgussform wird ein vorher geformtes gebogenes Rohr aus z.B. Stahl eingelegt, so dass sich dieses anschließend innerhalb der Kühlplatte 24 befindet und mit eingegossen ist. Dadurch ist der Kühlkanal 19 gebildet.
Vorzugsweise ist das den Kühlkanal 19 bildende Rohr so geformt und in die Form eingelegt, dass es direkt neben den oberen Endabschnitten der Heatpipes 146, 147 verläuft. Somit wird der Wärmewiderstand beim Übergang von den Heatpipes 146, 147 zum Kühlmedium, vorzugsweise Kühlwasser, verringert.
Vorzugsweise verläuft der Kühlkanal 19 so, dass das Kühlmedium zuerst die Druckmittel-Heatpipes 146 kühlt, da das Druckmittel auf ca. 50°C temperiert werden muss, und anschließend die Motor-Heatpipes 147 kühlt, da der Elektromotor M auf ca. 100°C gekühlt werden muss. Dazu hat der Kühlkanal 19 eine – in Strömungsrichtung des Kühlmediums betrachtet – ersten äußeren bogenförmigen Abschnitt und eine zweiten bogenförmigen inneren Abschnitt. Durch eine Wendebiegung des Kühlkanals 19 ist es möglich, dass die radialen Anschlüsse 154 des Kühlkanals 19 nebeneinander liegen.
In dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 4 wird mit dem Kühlmedium, vorzugsweise Kühlwasser, zusätzlich zum Druckmittel und dem Elektromotor M ein Frequenzumrichter 2 des Elektromotors M gekühlt, in dem der Kühlkanal 19 (das eingelegte Rohr oder Bohrungen) der Kühlplatte 24 auch unterhalb des Frequenzumrichters 2 an diesem vorbei läuft. Der Frequenzumrichter 2 ist vorzugsweise mit einer Wärmeleitpaste wärmeleitend an die vom Tank T und von der Antriebseinheit abgewandten Oberseite der Kühlplatte 24 angebunden.
Im vierten Ausführungsbeispiel gemäß 5 wird der Frequenzumrichter 2 mit dem zurück strömenden Druckmittel gekühlt. Genauer gesagt ist die Rückleitung 20 über einen im Innern der Kühlplatte 24 direkt unterhalb des Frequenzumrichters 2 angeordneten Kanal 22 mit dem Tank T verbunden. Die vom Druckmittel aufgenommen Wärme des Frequenzumrichters 2 wird dann später über die beiden Lamellenpakete 144 und die Druckmittel-Heatpipes 146 abgeführt.
Beim fünften Ausführungsbeispiel gemäß 6 ist eine Luftkühlung realisiert, die statt der vorbeschriebenen Kühlung mit Kühlmedium vorgesehen werden kann. Zur Reduzierung der Teilevielfalt können auch bei der Kühlplatte 24 des fünften Ausführungsbeispiels die Anschlüsse 154 und der entsprechende Kühlkanal 19 vorgesehen sein. Gegenüber den vorbeschrieben Ausführungsbeispielen sind hier die Heatpipes 146, 147 länger, durchstoßen die Oberseite der Kühlplatte 24 und werden an deren Oberseite mit weiteren Lamellenpaketen 148, 150 Wärme leitend verbunden, z.B. verlötet.
Vorzugsweise sind die weiteren Lamellenpakete 148 des Druckmittels und die weiteren Lamellenpakete 150 des Elektromotors M nicht miteinander Wärme leitend verbunden, da die Lamellenpakete 150 des Elektromotors M wärmer werden dürfen als die Lamellenpakete 148 des Druckmittels. Dazu sind vier etwa viertelkreisförmige weitere Lamellenpakete 148 für das Druckmittel am äußeren Bereich der Kühlplatte 24 und vier etwa säulenförmige kleinere Lamellenpakete 150 für den Elektromotor M im inneren Bereich der Oberseite der Kühlplatte 24 angeordnet.
Durch die insgesamt acht weiteren Lamellenpakete 148, 150 sind vier etwa viertelkreisförmige Bereich an der Oberseite der Kühlplatte 24 mit Lamellenpaketen besetzt.
Zwischen jeweils zwei viertelkreisförmigen Bereichen ist zur Erhöhung der Kühlleistung jeweils ein Lüfter 152 angebracht.
In dem – in 6 frei dargestellten – Bereich zwischen den Lamellenpaketen und den Lüftern 152 ist der Frequenzumrichter 2 angeordnet.
7 zeigt das weitgehend komplette fünfte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kompaktaggregats gemäß 6 in einem perspektivischen Längsschnitt. Es ist zu erkennen, dass die weiteren Lamellenpakete 148, 150, die Lüfter 152 und der Frequenzumrichter 2 von einem Gehäuse 26 abgedeckt sind, dessen Außendurchmesser demjenigen der Außenwandung 48 des Tanks T und demjenigen der Kühlplatte 24 etwa entspricht. Damit ist das gesamte Kompaktaggregat kreiszylindrisch. In dem Gehäuse 26 sind Lüftungsschlitze 164. Von dem Frequenzumrichter 2 zum Elektromotor M durch die Kühlplatte 24 verläuft die elektrische Leitung 6.
Der Elektromotor M ist über eine Dämpfungselement 40 an der Unterseite der Kühlplatte 24 angebracht.
Der Frequenzumrichter hat eine (nicht näher gezeigte) Leistungselektronik, die direkt auf der Oberseite der Kühlplatte 24 positioniert ist.
Beim sechsten Ausführungsbeispiel gemäß 8 ist der Tank T mit einem Deckel 44 abgedeckt, an dem der Elektromotor M befestigt ist. Dabei ist ein alternatives Kühlvorrichtung gezeigt. Das Druckmittel und/oder der Elektromotor M und/oder der Frequenzumrichter 2 werden direkt mittels Kühlwasser gekühlt, das durch eine Kühlmittelleitung 167 strömt. Genauer gesagt ist die Kühlmittelleitung 167 von einem Schlauch oder einem Rohr gebildet, das durch den Innenraum des Tanks T und/oder durch oder um den Elektromotor M und/oder durch einen Kühlkörper 166 des Frequenzumrichters 2 führt. Dabei hat die Kühlmittelleitung 167 eine große Oberfläche z.B. durch eine Rippenstruktur, verläuft spiralförmig um einer große Länge zu haben, besteht aus einem gut wärmeleitfähigen Material wie z.B. Kupfer oder Aluminium und ist sehr dünnwandig.
Die Strömungsrichtung des Kühlwassers in der Kühlmittelleitung 167 ist – gemäß den beiden Pfeilen – derart gewählt, dass das es zunächst die am kühlsten zu temperierende Komponente hier das Druckmittel, z.B. Öl, dann den Elektromotor M und abschließend die wärmste Komponente, den Kühlköper 166 des Frequenzumrichters 2, durchläuft.
Offenbart ist ein elektrohydraulisches Kompaktaggregat, dessen in einen Tank zurückströmendes Druckmittel und dessen eine Pumpe antreibender Elektromotor über eine gemeinsame Kühlvorrichtung gekühlt werden. Gemäß einer ersten Variante ist eine Kühlmittelleitung vorgesehen, und gemäß einer zweiten Variante sind Heatpipes vorgesehen, die die Wärme von dem Druckmittel bzw. vom Elektromotor zu einer Kühlplatte transportieren.
Bezugszeichenliste

1: Pumpe
2: Frequenzumrichter
4: elektrische Leistungsversorgung
6: elektrische Leitung
12: Zuleitung
14: hochdruckseitiger Verbraucheranschluss
19: Kühlkanal
20: Rückleitung
22: Kanal
24: Kühlplatte
26: Gehäuse
40: Dämpfungselement
42: Boden
44: Deckel
46: Innenwandung
48: Außenwandung
144: Lamellenpaket
146: Druckmittel-Heatpipe
147: Motor-Heatpipe
148: weiteres Lamellenpaket
150: weiteres Lamellenpaket
152: Lüfter
154: Anschlüsse
164: Lüftungsschlitz
166: Kühlkörper
167: Kühlmittelleitung
M: Motor
T: Tank

Claims

Elektrohydraulisches Kompaktaggregat mit einer Antriebseinheit, die einen Elektromotor (M) und eine hydrostatische Pumpe (1) aufweist, wobei über die Pumpe (1) Druckmittel aus einem Tank (T) des Kompaktaggregats ansaugbar ist, gekennzeichnet durch eine Kühlvorrichtung, die sich in einen Innenraum des Tanks (T) erstreckt.
Kompaktaggregat nach Anspruch 1, wobei die Kühlvorrichtung zur Kühlung des Elektromotors (M) ausgestaltet ist und mit diesem in Wärme leitender Verbindung ist.
Kompaktaggregat nach Anspruch 2, wobei die Kühlvorrichtung eine Kühlmittelleitung (167) aufweist, die abschnittsweise im Innenraum des Tanks (T) angeordnet ist, und die in Wärme leitender Verbindung mit dem Elektromotor (M) ist.
Kompaktaggregat nach Anspruch 3, wobei der Tank (T) von einem Deckel (44) verschlossen ist, an dem die Antriebeinheit befestigt ist.
Kompaktaggregat nach Anspruch 4, wobei an einer vom Tank (T) abgewandten Seite des Deckels (44) ein Kühlkörper (166) angeordnet ist, an dem ein Frequenzumrichter (2) für den Elektromotor (M) Wärme leitend befestigt ist, und wobei der Kühlkörper (166) mit der Kühlmittelleitung (167) in Wärme leitender Verbindung ist.
Kompaktaggregat nach Anspruch 5, wobei über die Kühlmittelleitung (167) zunächst das Druckmittel, dann der Elektromotor (M) und schließlich der Kühlkörper (166) kühlbar sind.
Kompaktaggregat nach Anspruch 1, wobei die Kühlvorrichtung eine Kühlplatte (24) aufweist, von der der Tank (T) verschlossen ist, und an der die Antriebeinheit befestigt ist, und wobei die Kühlvorrichtung zumindest eine Druckmittel-Heatpipe (146) aufweist, die sich vom Innenraum des Tanks (T) zur Kühlplatte (24) erstreckt, und die an der Kühlplatte (24) Wärme leitend befestigt ist oder diese durchdringt.
Kompaktaggregat nach Anspruch 7, wobei in dem Tank (T) zumindest ein Lamellenpaket (144) vorgesehen ist, das an der Druckmittel-Heatpipe (146) Wärme leitend befestigt ist, und wobei das Druckmittel über das Lamellenpaket (144) innnerhalb des Tanks (T) geführt ist.
Kompaktaggregat nach einem der Anspruch 7 oder 8, wobei die Druckmittel-Heatpipe (146) die Kühlplatte (24) durchdringt und mit einem weiteren Lamellenpaket (148) Wärme leitend verbunden ist, das an einer vom Tank (T) abgewandten Seite der Kühlplatte (24) angeordnet ist.
Kompaktaggregat nach den Anspruch 2, wobei die Kühlvorrichtung eine Kühlplatte (24) aufweist, von der der Tank (T) verschlossen ist, und an der die Antriebeinheit befestigt ist, und wobei die Kühlvorrichtung zumindest eine Druckmittel-Heatpipe (146) aufweist, die sich vom Innenraum des Tanks (T) zur Kühlplatte (24) erstreckt, und wobei die Kühlvorrichtung zumindest eine Motor-Heatpipe (147) aufweist, die sich vom Elektromotor (M) in Richtung zur Kühlplatte (24) erstreckt, und wobei die Heatpipes (146, 147) an der Kühlplatte (24) Wärme leitend befestigt sind oder diese durchdringen.
Kompaktaggregat nach Anspruch 10, wobei die Motor-Heatpipe (147) in ein Gehäuse des Elektromotors (M) Wärme leitend eingesetzt ist.
Kompaktaggregat nach Anspruch 10 oder 11, wobei die Motor-Heatpipe (147) die Kühlplatte (24) durchdringt, und mit einem weiteren Lamellenpaket (150) Wärme leitend verbunden ist, das an einer vom Tank (T) abgewandten Seite der Kühlplatte (24) angeordnet ist.
Kompaktaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei benachbart zu oder an einem von der Kühlplatte (24) abgewandten Bereich des Tanks (T) zumindest eine Aufstandsfläche oder zumindest eine Aufstandsvorrichtung angeordnet ist, die eine Aufstandsebene des Kompaktaggregats definiert, zu der die Heatpipes (146, 147) etwa senkrecht angeordnet sind.
Kompaktaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei der Elektromotor (M) über einen Frequenzumrichter (2) elektrisch versorgbar ist, der an einer vom Tank (T) abgewandten Seite der Kühlplatte (24) an dieser Wärme leitend befestigt ist.
Kompaktaggregat nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei in der Kühlplatte (24) ein Kühlkanal (19; 22) vorgesehen ist.
Kompaktaggregat nach Anspruch 15, wobei der Kühlkanal (19; 22) durch Einlegen eines Rohres in eine Aluminium-Druckgussform der Kühlplatte (24) gefertigt ist.
Kompaktaggregat nach den Ansprüchen 14 und 15, wobei sich der Kühlkanal (22) entlang eines Berührbereiches zwischen dem Frequenzumrichter (2) und der Kühlplatte (24) erstreckt und einen Abschnitt einer Rückleitung (20) des Druckmittels bildet.
Kompaktaggregat nach Anspruch 15 mit einem Eingangsanschluss (154), von dem aus sich ein erster Abschnitt des Kühlkanals (19) in einem äußeren Bereich der Kühlplatte (24) erstreckt, und mit einem daran angeschlossenen zweiten Abschnitt des Kühlkanals (19), der in einem inneren Bereich der Kühlplatte (24) angeordnet ist.
Kompaktaggregat nach den Ansprüchen 2 und 18, wobei die zumindest eine Druckmittel-Heatpipe (146) im äußeren Bereich der Kühlplatte (24) an dieser befestigt ist oder diese durchdringt, und wobei die zumindest eine Motor-Heatpipe (147) im inneren Bereich der Kühlplatte (24) an dieser befestigt ist oder diese durchdringt.