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Die Erfindung betrifft einen Wechselfräswalzenkasten für eine Bodenfräsmaschine, insbesondere für eine Straßenfräse, einen Recycler, einen Stabilisierer oder einen Surface-Miner, mit einer im Wechselfräswalzenkasten rotierbar gelagerten Fräswalze und einem Getriebe, über das die Fräswalze antreibbar ist, wobei das Getriebe eine Schmiereinrichtung mit einem Schmiermittel aufweist. Die Erfindung betrifft ebenfalls eine Bodenfräsmaschine mit einem derartigen Wechselfräswalzenkasten. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Kühlen und/oder Aufheizen von Schmiermittel eines Getriebes einer in einem Wechselfräswalzenkasten rotierbar gelagerten Fräswalze einer Bodenfräsmaschine.
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Gattungsgemäße Bodenfräsmaschinen, wie Straßenfräsen, Recycler, Stabilisierer und Surface-Miner, werden im Straßen- und Wegebau bzw. im Tagebau von Bodenschätzen eingesetzt. Das Arbeitswerkzeug dieser Maschinen ist eine in einem Fräswalzenkasten rotierbar gelagerte Fräswalze, die vom Antriebsaggregat der Bodenfräsmaschine über ein Getriebe antreibbar ist. Im Arbeitsbetrieb der Bodenfräsmaschine wird diese mittels Fahrwerken über den Boden bewegt, während die rotierende Fräswalze Bodenmaterial abfräst. Der Fräswalzenkasten umgibt die Fräswalze wie eine zum Boden hin geöffnete Haube und verhindert zum einen, dass gelöstes Fräsgut aus dem Fräswalzkasten herausgeschleudert wird, und leitet das Fräsgut zum anderen entweder auf ein Abwurfband, von dem aus das Fräsgut auf ein Transportfahrzeug übergeben und abtransportiert werden kann oder sorgt für eine definierte Ablage des Fräsgutes auf dem Bodenuntergrund.
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Die Form des Fräswalzenkastens ist an die Fräswalze angepasst. Um mit ein und derselben Bodenfräsmaschine beispielsweise unterschiedlich breite und/oder bestückte Fräswalzen einsetzen zu können, die an die jeweilige Arbeitssituation angepasst sind, ist es bekannt, den gesamten Fräswalzenkasten von der Bodenfräsmaschine abzumontieren und durch einen anderen Fräswalzenkasten, der mit der für die jeweilige Situation passenden Fräswalze bestückt ist, an der Bodenfräsmaschine zu montieren. Da es sich bei den Fräswalzenkästen mit den jeweiligen Fräswalzen um große und sehr schwere Maschinenteile handelt, ist deren An- und Abbau an der Bodenfräsmaschine ein komplizierter und teilweise auch langwieriger Vorgang. Es wurden daher spezielle Wechselfräswalzenkästen entwickelt, die eine besonders schnelle und einfache Demontage und Montage an den Bodenfräsmaschinen erlauben. Derartige, gattungsgemäße Bodenfräsmaschinen mit speziellen Wechselfräswalzenkästen werden beispielsweise in den weiteren Anmeldungen
DE 10 2014 011 856 A1 ,
DE 10 2015 016 620 A1 ,
DE 2015 016 671 A1 ,
DE 2015 016 672 A1 ,
DE 2015 016 678 A1 und
DE 2015 016 679 A1 beschrieben. Um den modulartigen Aufbau einer Bodenfräsmaschine mit einem Wechselfräswalzenkasten zu verdeutlichen, wird nachstehend auch von einem Maschinenteil der Bodenfräsmaschine und dem Wechselfräswalzenkasten gesprochen. Der Maschinenteil der Bodenfräsmaschine bezeichnet dabei sämtliche Anteile der Bodenfräsmaschine, die nicht zum Wechselfräswalzenkasten gehören und die nach der Demontage des Wechselfräswalzenkastens an der Bodenfräsmaschine verbleiben.
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Der Wechselfräswalzenkasten umfasst neben den Fräswalzenkastenbestandteilen somit in der Regel eine Fräswalze an sich und Teile der Antriebsstrangs. So ist vom Wechselfräswalzenkasten häufig ein Getriebe, in der Regel in Form eines Planetengetriebes, mit umfasst, dass antriebsseitig an einen Antriebsstrang der Bodenfräsmaschine anschließbar ist, beispielsweise über ein Riemen- oder Kettengetriebe oder einen Hydraulikanschluss, und abtriebsseitig die Fräswalze an sich antreibt. Dieses Getriebe weist üblicherweise eine Schmiereinrichtung auf, deren Aufgabe es sich, das Getriebe mit Schmiermittel zu versorgen. Da sich das Schmiermittel in Betrieb der Bodenfräsmaschine aufheizt, muss dieses gekühlt werden. Üblicherweise wird das Schmiermittel hierzu aus dem Fräswalzenkasten heraus und zu einem Wärmetauscher/Kühler am Maschinenteil der Bodenfräsmaschine transportiert. Dieser Wärmetauscher/Kühler ist beispielsweise mit einem Hydraulikflüssigkeitskühlkreis oder einem Kühlwasserkreislauf des Maschinenteils der Bodenfräsmaschine verbunden oder wird an einer Kühlgebläseströmung vorbeigeführt. Neben einer Kühlung des Schmiermittels kann dieses nach einem Kaltstart der Maschine über den Wärmetauscher vorteilhafterweise auch aufgeheizt werden, wodurch sich die Viskosität des Schmiermittels nach dem Start der Bodenfräsmaschine schneller verringert und dadurch weniger Verschleiß an den Getriebeteilen und beispielsweise an einer Schmiermittelpumpe entsteht. Problematisch an einer derartigen Ausbildung der Schmiermittelkühlung und/oder -aufheizung beim Einsatz von Wechselfräswalzenkästen ist es, dass relativ viel Schmiermittel in denjenigen Teilen des Schmiermittelkreislaufes, die am Maschinenteil der Bodenfräsmaschine angeordnet sind, vorhanden ist. Wird die Bodenfräsmaschine abgeschaltet, so läuft ein Teil dieses Schmiermittels vom Maschinenteil zurück in das Getriebe der Fräswalze bzw. in den Wechselfräswalzenkasten. Das Schmiermittel teilt sich somit zwischen dem Maschinenteil und dem Wechselfräswalzenkasten auf. Die Menge an Schmiermittel, die mit einem Wechselfräswalzenkasten von der Bodenfräsmaschine demontiert wird, variiert somit je nachdem, wie lange die Bodenfräsmaschine vor der Demontage schon abgeschaltet war und das Schmiermittel damit Zeit hatte, in das Getriebe zurückzufließen. Insbesondere bei Verwendung von mehreren Wechselfräswalzenkästen kann der Bodenfräsmaschine auf diese Art schrittweise entweder übermäßig viel Schmiermittel entzogen oder zugeführt werden, was zu Problemen mit dem Schmiermittelhaushalt führt. Die gegenwärtigen Entwicklungen von Wechselfräswalzenkästen führen daher zu den beschriebenen neuen Herausforderungen für den Schmiermittelhaushalt der Bodenfräsmaschine.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die beschriebenen Probleme des Schmiermittelhaushaltes, insbesondere bei Bodenfräsmaschinen mit Wechselfräswalzenkästen, zu beheben.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt mit dem Wechselfräswalzenkasten, der Bodenfräsmaschine und dem Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Konkret gelingt die Lösung also mit einem eingangs genannten Wechselfräswalzenkasten, der eine Kühl- und/oder Heizeinrichtung für Schmiermittel aufweist. Das Schmiermittel ist beispielsweise Schmieröl. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist die Kühl- und/oder Heizeinrichtung erfindungsgemäß also am Wechselfräswalzenkasten selbst angeordnet und wird mit diesem vom Maschinenteil der Bodenfräsmaschine bei einem Wechselvorgang entfernt. Die Kühl- und/oder Heizeinrichtung für das Schmiermittel ist erfindungsgemäß nicht am Maschinenteil der Bodenfräsmaschine angeordnet. Die Kühl- und/oder Heizeinrichtung für das Schmiermittel zeichnet sich vorliegend dadurch aus, dass es diejenige Einrichtung bezeichnet, mit der dem Schmiermittel thermische Energie zugeführt (Heizeinrichtung) oder entzogen (Kühleinrichtung) wird. Durch die Anordnung der Kühl- und/oder Heizeinrichtung am Wechselfräswalzenkasten ist es möglich, dass der Wechselfräswalzenkasten einen in sich geschlossenen Schmiermittelkreislauf für das Getriebe der Fräswalze aufweist. Dieser Schmiermittelkreislauf ist ausschließlich am Wechselfräswalzenkasten angeordnet. Es muss also kein Schmiermittel vom Wechselfräswalzenkasten zum Maschinenteil der Bodenfräsmaschine gepumpt werden und umgekehrt. Das Schmiermittel für den Wechselfräswalzenkasten zirkuliert somit ausschließlich innerhalb des Wechselfräswalzenkastens. Dadurch ergeben sich wesentlich kürzere Leitungswege für das Schmiermittel, wodurch deutlich weniger Schmiermittel als im Stand der Technik benötigt wird. Durch die verringerte Schmiermittelmenge wird zudem vermieden, dass das Getriebe bei abgeschalteter Bodenfräsmaschine vollständig mit Schmiermittel vollläuft. Darüber hinaus führt die insgesamt reduzierte Schmiermittelmenge dazu, dass das Schmiermittel beim Kaltstart der Bodenfräsmaschine erheblich schneller die gewünschte Betriebstemperatur erreicht und weniger Verschleiß am Getriebe und dem weiteren Schmiermittelkreislauf durch die beim Kaltstart vorliegende erhöhte Viskosität des Schmiermittels entsteht. Dadurch, dass das gesamte Schmiermittel am Wechselfräswalzenkasten verbleibt, entfällt die bisher im Stand der Technik bestehende Problematik, dass beim Austausch der Wechselfräswalzenkästen die Gesamtmenge an Schmiermittel im System der Bodenfräsmaschine erhöht oder verringert wird.
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Die Kühl- und/oder Heizeinrichtung kann beispielsweise eine elektrische Heizung oder ein Kühlaggregat umfassen, mit der dem Schmiermittel Wärme zugeführt oder entzogen werden kann. In diesem Fall wird in der Heizung Energie, beispielsweise elektrische Energie, in thermische Energie umgewandelt, und diese dazu eingesetzt das Schmiermittel aufzuheizen. In einem Kühlaggregat wird Energie, beispielsweise elektrische Energie, genutzt, um einem weiteren Medium thermische Energie zu entziehen, wobei das weitere Medium dann genutzt werden kann, um das Schmiermittel zu kühlen. Um eine einfache Konstruktion und einen effizienten Betrieb zu ermöglichen, ist es allerdings bevorzugt, dass die Kühl- und/oder Heizeinrichtung einen Wärmetauscher umfasst. Der Wärmetauscher ist dabei derart ausgelegt, dass er eine große Kontaktfläche mit dem Schmiermittel aufweist und damit effizient thermische Energie vom Schmiermittel, beispielsweise an die Umgebungsluft oder an ein weiteres mit dem Wärmetauscher in Kontakt stehendes Medium, abgeben oder Wärme von diesem Medium auf das Schmiermittel übertragen kann. Insbesondere kommen Plattenwärmetauscher oder Rohrbündelwärmetauscher infrage. Bei dem Wärmetauschermedium kann es sich insbesondere um Kühlwasser oder Hydrauliköl handeln.
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Durch den Einsatz eines Wärmetauschers wird es ermöglicht, bereits auf der Bodenfräsmaschine vorhandene Kühl- und/oder Heizmedien, die auch als Wärmetauschermedien bezeichnet werden, ebenfalls zum Kühlen und/oder Aufheizen des Schmiermittels des Wechselfräswalzenkastens zu verwenden. Dadurch werden Bauteile eingespart und eine einfache Konstruktion ermöglicht. Es ist daher bevorzugt, dass am Wechselfräswalzenkasten Anschlüsse vorhanden sind, insbesondere ein Zulauf und ein Ablauf, die derart mit dem Wärmetauscher verbunden sind, dass über die Anschlüsse ein Wärmetauschermedium zum Wärmetauscher des Wechselfräswalzenkastens hin und von diesem abgeführt werden kann. Es wird also vom Maschinenteil der Bodenfräsmaschine ein vom Schmiermittel separates Wärmetauschermedium in den Wechselfräswalzenkasten eingeleitet, sodass das Wärmetauschermedium über den Wärmetauscher thermisch mit dem Schmiermittel in Kontakt steht. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird also nicht das Schmiermittel vom Wechselfräswalzenkasten auf den Maschinenteil der Bodenfräsmaschine übertragen, sondern es wird ein vom Schmiermittel zu unterscheidendes Wärmetauschermedium zum ausschließlich wechselfräswalzenkastenseitig vorgesehenen Schmiermittel transportiert. Auf diese Weise wird eine effiziente Kühlung und/oder Aufheizung des Schmiermittels ermöglicht, wobei gleichzeitig die schon beschriebenen Vorteile der Erfindung eintreten.
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Durch aktuelle Weiterentwicklungen der Wechselfräswalzenkastentechnik wurde die zur Demontage bzw. Montage von Wechselfräswalzenkästen an den Bodenfräsmaschinen benötige Zeit signifikant verringert. Um auch bei der Verbindung der Leitungen, die das Wärmetauschermedium vom Maschinenteil der Bodenfräsmaschinen auf den Wechselfräswalzenkasten übertragen sollen, möglichst viel Zeit einzusparen, ist es daher bevorzugt, wenn die Anschlüsse jeweils einen Teil einer Schnellkupplung, insbesondere Steckkupplung, aufweisen und/oder als Teil einer Multischnellkupplung, insbesondere Multisteckkupplung, ausgebildet sind. Derartige Kupplungen sind im Stand der Technik bekannt und bestehen beispielsweise aus zwei Bauteilen, der Kupplung und dem Nippel. Je nach Aufbau der Schnellkupplungen können die Anschlüsse also entweder Kupplungen und/oder Nippel umfassen. Durch den Einsatz von Schnellkupplungen und insbesondere Multischnellkupplungen können die Leitungen im Wechselfräswalzenkasten, die das Wärmetauschermedium zum Wärmetauscher und von diesem wegführen, besonders schnell und einfach mit den Leitungen des Maschinenteils der Bodenfräsmaschine verbunden werden, die das entsprechende Wärmetauschermedium führen. Besonders bevorzugt ist die Ausbildung als Mehrfachstecker bzw. Mehrfachbuchse, mit dem/der sämtliche Leitungen der Kühl- und/oder Heizeinrichtung und gegebenenfalls weitere Leitungen vom Wechselfräswalzenkasten mit den entsprechenden Gegenstücken am Maschinenteil der Bodenfräsmaschine verbindbar sind, beispielsweise Hydraulikfluidleitungen für den Antrieb etc. Um ein Auslaufen von Wärmetauschermedium aus den Leitungen zu vermeiden, ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Anschlüsse einen Auslaufstopp umfassen, beispielsweise ein Trockenventil oder ein leckarmes Ventil, das automatisch schließt, wenn die Verbindung zwischen dem Maschinenteil der Bodenfräsmaschine und dem Wechselfräswalzenkasten unterbrochen wird. Ergänzend oder alternativ ist es bevorzugt, wenn die Schnellkupplung manuell und werkzeuglos schließ- und/oder lösbar ist.
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Der Effekt der vorliegenden Erfindung ist umso größer, desto mehr Schmiermittel durch den kompakten Aufbau der Kühl- und/oder Heizeinrichtung für Schmiermittel im Wechselfräswalzenkasten eingespart werden kann. Die größte Schmiermittelreduktion wird erreicht, wenn das Getriebe mit einer Tauchschmierung ausgebildet und der Wärmetauscher im Sumpf des Getriebes angeordnet ist, oder wenn das Getriebe mit einer Umlaufschmierung ausgebildet ist und der Wärmetauscher im Umlaufkreislauf des Getriebes angeordnet ist. Die genaue Lage des Wärmetauschers kann selbstverständlich je nach den genauen baulichen Besonderheiten des Wechselfräswalzenkastens angepasst werden. Darüber hinaus ist es bevorzugt, wenn der Wärmetauscher entweder in einer horizontalen Ebene mit dem Getriebe oder unter der horizontalen Ebene, in der sich das Getriebe des Wechselfräswalzenkastens befindet, liegt, derart, dass im Wesentlichen kein oder nur wenig Schmiermittel bei abgeschalteter Maschine aus dem Wärmetauscher in das Getriebe zurückfließt. Auf diese Weise wird der Verschleiß des Getriebes beim Kaltstart weiter reduziert. Die horizontale Ebene bezieht sich auf die im Arbeitsbetrieb auf dem Boden stehende Bodenfräsmaschine und ist insbesondere im Wesentlichen parallel zum Boden. ”Unter” dieser Ebene bedeutet vorliegend auf der Seite des Bodens.
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Um das verwendete Schmiermittel von Verschmutzungen zu reinigen, ist es bevorzugt, dass ferner ein Schmiermittelfilter am Wechselfräswalzenkasten vorgesehen ist, durch den das Schmiermittel geleitet wird. Auf diese Weise verringert sich der Verschleiß sämtlicher Komponenten, die mit dem Schmiermittel in Kontakt kommen noch weiter. Der Schmiermittelfilter wird bevorzugt ebenfalls wie der Wärmetauscher in oder unter der horizontalen Ebene angeordnet, in der das Getriebe des Wechselfräswalzenkastens liegt.
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Grundsätzlich ist es bevorzugt, wenn der Wärmetauscher nicht zu bodennah auf den Wechselfräswalzenkasten montiert sein. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist daher bevorzugt, dass der Wärmetauscher auf einer Montageseite des Wechselfräswalzenkastens angeordnet ist, an der der Wechselfräswalzenkasten an eine Bodenfräsmaschine montierbar ausgebildet ist. Im montierten Zustand ist der Wärmetauscher also auf der dem Maschinenteil der Bodenfräsmaschine zugewandten Seite (Montageseite) des Wechselfräswalzenkastens angeordnet. Diese Montageseite ist üblicherweise die Oberseite des Fräswalzenkastens, die im Betrieb vom Boden weg gerichtet ist. Auf diese Weise ist der Wärmetauscher von negativen Einwirkungen, beispielsweise von herumfliegendem Fräsgut, geschützt. Auch der Schmiermittelfilter ist in dieser Ausführungsform bevorzugt auf dieser Seite des Wechselfräswalzenkastens angeordnet, so dass der Schmiermittelfilter und der Wärmetauscher bei demontiertem Wechselfräswalzenkasten gut für Wartungsarbeiten zu erreichen sind.
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Nach unten und/oder zu den Seiten sind der Wärmetauscher und/der der Schmiermittelfilter bevorzugt durch Wandelemente des Fräswalzenkastens, seien es Außenwände oder Abschirmungen zum Fräswalzenraum des Fräswalzenkastens, abgeschirmt. Um den Schutz des Wärmetauschers und/oder des Schmiermittelfilters weiter zu verstärken, insbesondere in Vertikalrichtung nach oben bzw. zur Montageseite hin, kann eine Schutzabdeckung für den Wärmetauscher und/oder den Schmiermittelfilter vorhanden sein. Die Schutzabdeckung deckt den Wärmetauscher und/oder den Schmiermittelfilter zur Außenseite hin ab und kann dabei insbesondere zwischen einer Schutzposition und einer geöffneten Position verstellt werden. Die Schutzabdeckung ist derart ausgebildet, dass sie in der Schutzposition mechanische Einwirkungen von außen auf den Wärmetauscher verhindert und ist beispielsweise als Blech, Klappe oder Wartungsklappe ausgebildet. Bei der Verwendung einer Wartungsklappe ist bevorzugt durch die Klappe hindurch sowohl der Wärmetauscher als auch der Schmiermittelfilter für Wartungsarbeiten erreichbar.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt ferner mit einer Bodenfräsmaschine, insbesondere einer Straßenfräse, einem Recycler, einem Stabilisierer oder einem Surface-Miner, mit einem erfindungsgemäßen Wechselfräswalzenkasten. Sämtliche genannten Vorteile und Wirkungen des Wechselfräswalzenkastens ergeben sich insbesondere auch für die Bodenfräsmaschine mit einem solchen Wechselfräswalzenkasten.
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Die Bodenfräsmaschine ist vorteilhafterweise derart ausgebildet, dass sie Wärmetauschermedium auf den Wechselfräswalzenkasten und zurück übertragen kann. Hierzu ist es vorzugsweise vorgesehen, dass wenigstens eine Schnittstelle an der Bodenfräsmaschine angeordnet ist, die zur Verbindung eines Kühlkreislaufes der Bodenfräsmaschine mit den Anschlüssen des Wechselfräswalzenkastens ausgebildet ist, derart, dass der Wärmetauscher des Wechselfräswalzenkastens mit Wärmetauschermedium des Kühlkreislaufes der Bodenfräsmaschine versorgt wird. Die Schnittstelle und der Kühlkreislauf befinden sich auf dem Maschinenteil der Bodenfräsmaschine. Die Schnittstelle ermöglicht den Transport von Wärmetauschermedium aus dem Kühlkreislauf des Maschinenteils der Bodenfräsmaschine zum Wärmetauscher des Wechselfräswalzenkastens und von diesem zurück zum Kühlkreislauf des Maschinenteils. Wie schon zuvor beschrieben, wird also im Gegensatz zum Stand der Technik lediglich die thermische Energie, die dem Schmiermittel über den Wärmetauscher zugeführt oder von diesem abgeführt werden soll, über das Wärmetauschermedium in den Wechselfräswalzenkasten hineingeleitet oder aus diesem herausgeleitet, während das Schmiermittel ausschließlich am Wechselfräswalzenkasten verbleibt.
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Auf diese Weise wird ermöglicht, dass die bereits auf dem Maschinenteil der Bodenfräsmaschine vorhandenen Kühl- und/oder Heizmedien zum Kühlen und/oder Aufheizen des Schmiermittels des Wechselfräswalzkastens verwenden werden. So ist es beispielsweise bevorzugt, dass der Kühlkreislauf der Bodenfräsmaschine einen Kühlwasserkreislauf eines Antriebsaggregates oder einen Hydraulikflüssigkeits-Kühlkreislauf umfasst. In diesen Fällen wird also entweder Wasser oder Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl, zu Kühlzwecken vom Maschinenteil der Bodenfräsmaschine in den Wechselfräswalzenkasten bzw. zum Wärmetauscher des Wechselfräswalzenkastens geleitet und wieder von diesem abtransportiert. Üblicherweise sind an der Bodenfräsmaschine bereits Wärmetauscher vorhanden, mit denen beispielsweise Kühlwasser des Antriebsaggregates abgekühlt wird. Selbiges gilt für die Hydraulikflüssigkeit des Hydrauliksystems der Bodenfräsmaschine. Diese Kreisläufe können nun genutzt werden, um ebenfalls das Schmiermittel des Wechselfräswalzenkastens aufzuheizen oder abzukühlen. Zur Kühlung des Schmiermittels im Wechselfräswalzenkasten wird somit das bestehende Kühlsystem der Bodenfräsmaschine bzw. des Maschinenteils der Bodenfräsmaschine angezapft. Bei einem Kaltstart der Maschine, wenn das Schmiermittel noch kalt und zähflüssig ist, kann so Wärmeenergie vom Kühlwasserkreislauf des sich schnell erhitzenden Antriebsaggregates oder des Hydrauliksystems zum Aufheizen des Schmiermittels eingesetzt werden. Nach längerem Arbeitsbetrieb, wenn das Schmiermittel des Wechselfräswalzenkastens hohe Temperaturen erreicht, kann das Schmiermittel durch den Wärmetausch mit den Flüssigkeitskreisläufen des Maschinenteils der Bodenfräsmaschine über die dort schon vorhandenen Wärmetauscher abgekühlt werden. Auf diese Weise wird ein effizienter Betrieb der Bodenfräsmaschine ermöglicht. Es ist natürlich auch möglich, wenn auch weniger bevorzugt, das vom Maschinenteil abgezweigte Medium nur zu Kühl- oder nur zu Wärmezwecken zu nutzen.
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Um eine möglichst schnelle Montage bzw. Demontage des Wechselfräswalzenkastens am Maschinenteil der Bodenfräsmaschine zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die Schnittstelle und die Anschlüsse Teil einer Schnellkupplung, insbesondere Steckkupplung, sind und/oder als Teil einer Multischnellkupplung, insbesondere Multisteckkupplung, ausgebildet sind. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Schnittstelle und die Anschlüsse jeweils als Mehrfachstecker oder Mehrfachbuchse ausgebildet sind, wodurch das Verbinden oder das Trennen der Leitungen zwischen dem Maschinenteil der Bodenfräsmaschine und dem Wechselfräswalzenkasten in kürzester Zeit ermöglicht wird. Der Mehrfachstecker und die Mehrfachbuchse umfassen bevorzugt Verbindungen für sämtliche Leitungen zwischen dem Maschinenteil der Bodenfräsmaschine und dem Wechselfräswalzenkasten. In diesem Fall muss lediglich der Mehrfachstecker von der Mehrfachbuchse getrennt oder mit dieser verbunden werden, um sämtliche Leitungen zwischen dem Wechselfräswalzenkasten und dem Maschinenteil der Bodenfräsmaschine zu trennen oder zu verbinden, wodurch Zeit gespart werden kann.
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Um dem Bediener der Bodenfräsmaschine jederzeit einen umfassenden Überblick über den Betrieb der Maschine zu bieten, ist es weiterhin vorteilhaft, wenn eine Steuereinheit vorhanden ist, die die Temperatur des Schmiermittels des Getriebes des Wechselfräswalzenkastens erfasst und überwacht und/oder dem Bediener der Bodenfräsmaschine anzeigt. Die Steuereinheit kann dabei auch zur Regulierung der Temperatur des Schmiermittels ausgebildet sein und/oder den Wärmeaustausch zwischen dem Wärmetauschermedium und dem Schmiermittel gegebenenfalls durch die Ansteuerung entsprechender Ventile verstärken und/oder abschwächen. Die Steuereinheit kann ebenfalls dazu ausgebildet sein, dem Bediener der Bodenfräsmaschine ein optisches und/oder akustisches Warnsignal auszugeben, falls die Temperatur des Schmiermittels des Getriebes des Wechselfräswalzenkastens außerhalb eines vorgegebenen Bereiches liegt, einen vorgegebenen Bereich verlässt und/oder einen festgelegten Schwellenwerte über- oder unterschreitet.
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Üblicherweise wird die Fräswalze hydraulisch angetrieben. Alternativ kann die Fräswalze auch von Elektromotoren angetrieben werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich, wenn die Fräswalze von Elektromotoren angetrieben wird, die insbesondere innerhalb beziehungsweise im Inneren der Fräswalze angeordnet sind. Derartige Elektromotoren müssen im Betrieb ebenfalls gekühlt werden. Im Stand der Technik kommen hierfür beispielsweise Luftkühler zum Einsatz, in denen Ventilatoren einen Luftstrom durch die Elektromotoren und/oder an deren Flüssigkeitskühlkreislauf vorbei leiten. Diese Systeme weisen allerdings eine im Vergleich zur Kühl- und/oder Heizeinrichtung der Erfindung geringe Leistungsdichte auf. Es ist daher bevorzugt, wenn die zum Antrieb der Fräswalze dienenden Elektromotoren ebenfalls von der erfindungsgemäßen Kühl- und/oder Heizeinrichtung auf die beschriebene Weise gekühlt werden. Es wird dadurch keine Luftführung im schmutz- und staubanfälligen Bereich der Fräswalze mehr benötigt. Darüber hinaus ergibt sich durch die höhere Leistungsdichte ein geringerer Platzbedarf.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung liegt schließlich in einem Verfahren. Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es, das Schmiermittel des Getriebes des Wechselfräswalzenkastens nicht mehr aus dem Wechselfräswalzenkasten zu entfernen und zum Maschinenteil der Bodenfräsmaschine zu leiten, sondern das Schmiermittel innerhalb des Wechselfräswalzenkastens durch ein Kühl- und/oder Heizmedium abzukühlen bzw. aufzuheizen, das vom Maschinenteil der Bodenfräsmaschine zum Wechselfräswalzenkasten geleitet wird. Dementsprechend gelingt die Lösung der eingangs genannten Aufgabe der Erfindung mit einem Verfahren zum Kühlen- und/oder Aufheizen von Schmiermittel eines Getriebes einer in einem Wechselfräswalzenkasten rotierbar gelagerten Fräswalze einer Bodenfräsmaschine mit den Schritten: Zuleiten von Kühl- und/oder Heizmedium von der Bodenfräsmaschine an das in einer am Wechselfräswalzenkasten angeordneten Schmiereinrichtung befindliche Schmiermittel; Kühlen und/oder Aufheizen des Schmiermittels durch Wärmeübertragung zwischen dem Kühl- und/oder Heizmedium und dem Schmiermittel; und Ableiten des Kühl- und/oder Heizmediums vom Wechselfräswalzenkasten zur Bodenfräsmaschine bzw. zum Maschinenteil der Bodenfräsmaschine. Durch dieses Verfahren lassen sich die vorstehend schon genannten Vorteile und Wirkungen der Erfindung erzielen. Erfindungsgemäß wird also das Kühl- und/oder Heizmedium vom Maschinenteil der Bodenfräsmaschine zum Schmiermittel des Wechselfräswalzenkastens geleitet und nicht wie bisher das Schmiermittel des Wechselfräswalzenkastens selbst zu Kühl- und/oder Heizzwecken mit dem Maschinenteil ausgetauscht. Das Kühl- und/oder Heizmedium ist dabei ein vom Schmiermittel getrenntes, wärmeleitendes Medium der Bodenfräsmaschine und wird auch als Wärmetauschermedium bezeichnet. Es handelt sich hierbei nicht um das Schmiermittel selbst, das ausschließlich im Wechselfräswalzenkasten angeordnet ist.
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Das Kühl- und/oder Heizmedium wird also, je nach Betriebssituation, entweder vom Schmiermittel aufgeheizt oder abgekühlt. Mit anderen Worten transportiert das Kühl- und/oder Heizmedium also Wärme entweder zum Schmiermittel hin oder von diesem ab. Um diesen Kreislauf aufrechtzuerhalten, ist es vorteilhaft, wenn das Kühlen und/oder Aufheizen des Kühl- und/oder Heizmediums auf der Bodenfräsmaschine, genauer auf dem Maschinenteil, außerhalb des Wechselfräswalzenkastens, durchgeführt wird. Auf diese Weise lässt sich dem Schmiermittel im Wechselfräswalzenkasten kontinuierlich Wärme zuführen oder entziehen.
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Wie vorstehend ebenfalls bereits beschrieben, kann Kühlwasser und/oder Hydraulikflüssigkeit eines Kühlkreislaufes der Bodenfräsmaschine als Kühl- und/oder Heizmedium eingesetzt werden. Der Einsatz dieser schon vorhandenen Kühlkreisläufe reduziert die notwendigen Umbaumaßnahmen und damit die Kosten der vorliegenden Erfindung.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele weiter erläutert. Es zeigen schematisch:
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1: Eine Seitenansicht einer Bodenfräsmaschine;
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2: ein Ablaufdiagramm des Verfahrens;
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3: einen Ausschnitt des Maschinenteils der Bodenfräsmaschine und einen ausgebauten Wechselfräswalzenkasten;
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4: ein Ausführungsbeispiel der Anordnung einer Kühl- und/oder Heizeinrichtung auf der Bodenfräsmaschine; und
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5: ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anordnung einer Kühl- und/oder Heizeinrichtung auf der Bodenfräsmaschine.
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Gleiche Bauteile werden in sämtlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Sich wiederholende Bauteile sind gegebenenfalls nicht in jeder Figur gesondert bezeichnet.
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1 zeigt eine gattungsgemäße Bodenfräsmaschine 1, hier eine Straßenfräse vom Typ Großfräse bzw. Mittelrotorfräse. Die Bodenfräsmaschine 1 weist einen Fahrerstand 2 und einen Maschinenrahmen 3 auf. Zwischen den beiden jeweils paarweise vorhandenen Fahrwerken 6, in der im Arbeitsrichtung gesehen Mitte der Maschine, befindet sich ein Wechselfräswalzenkasten 7, in dem eine Fräswalze 9 um die Rotationsachse 10 rotierbar gelagert ist. Sämtliche Komponenten der Bodenfräsmaschine 1 werden von einem Antriebsaggregat 4, das üblicherweise einen Dieselverbrennungsmotor umfasst, mit Energie versorgt bzw. angetrieben. Im Arbeitsbetrieb der Bodenfräsmaschine 1 bewegt sich diese in Arbeitsrichtung a über den Boden 8, während die rotierende Fräswalze 9 kontinuierlich Bodenmaterial abträgt und das gelöste Fräsgut über das Abwurfband 5 auf ein nicht dargestelltes Transportfahrzeug überträgt, von dem das Fräsgut abtransportiert wird. Im Fahrerstand 2 befindet sich ebenfalls die Steuereinrichtung 31, von der die Funktionen der Bodenfräsmaschine 1 koordiniert werden, so auch das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Funktionen des erfindungsgemäßen Wechselfräswalzenkastens 7 und der Kühl- und/oder Heizeinrichtung (s. 4 und 5).
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Der Fräswalzenkasten der Bodenfräsmaschine 1 ist als sogenannter Wechselfräswalzenkasten 7 ausgebildet, was durch 3 verdeutlicht wird. 3 zeigt die Bodenfräsmaschine 1 der 1 ausschnittsweise in einer Ansicht von vorne. Dargestellt sind beispielhaft die beiden vorderen Fahrwerke 6, deren Hubsäulen 11 zur Montage beziehungsweise Demontage des Wechselfräswalzenkastens 7 stark ausgefahren sind. Auf dem Abroll-Ladeboden 12 befindet sich der Wechselfräswalzenkasten 7 in demontiertem Zustand. Um den Wechselfräswalzenkasten 7 am Maschinenteil der Bodenfräsmaschine 1 zu montieren, muss dieser mit dem Abroll-Ladeboden 12 in Einschubrichtung b unter den dargestellten Maschinenteil der Bodenfräsmaschine 1 gefahren werden. Sodann kann der Wechselfräswalzenkasten 7, wie in den eingangs genannten Druckschriften beschrieben, an der Bodenfräsmaschine 1 befestigt werden. Im Zuge dessen können auch die am Wechselfräswalzenkasten 7 angeordneten Anschlüsse 21 mit der Schnittstelle 28 am Maschinenteil der Bodenfräsmaschine 1 verbunden werden, um die nachstehend noch beschriebene Leitung von Wärmetauschermedium zwischen dem Maschinenteil der Bodenfräsmaschine 1 und dem Wechselfräswalzenkasten 7 zu ermöglichen. Die Schnittstelle 28 und die Anschlüsse 21 sind vorliegend als Mehrfachstecker und Mehrfachbuchse im Sinne einer Multisteckkupplung ausgebildet.
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2 zeigt den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens 35. In einem ersten Schritt 36 wird ein Kühl- und/oder Heizmedium von der Bodenfräsmaschine 1 bzw. vom Maschinenteil der Bodenfräsmaschine 1 zum Schmiermittel am Wechselfräswalzenkasten 7 transportiert. Im weiteren Schritt 37 wird das Schmiermittel vom Kühl- und/oder Heizmedium entweder aufgeheizt oder abgekühlt, je nach Betriebssituation der Bodenfräsmaschine 1. So wird das Schmiermittel, insbesondere kurz nach dem Kaltstart der Bodenfräsmaschine 1, durch das Kühl- und/oder Heizmedium aufgeheizt und anschließend, während des dauerhaften Betriebes der Bodenfräsmaschine 1, gekühlt. Danach wird das Kühl- und/oder Heizmedium vom Wechselfräswalzenkasten 7 zurück zur Bodenfräsmaschine 1, bzw. zum Maschinenteil der Bodenfräsmaschine 1, transportiert. Je nachdem, welche Betriebssituation der Bodenfräsmaschine 1 vorliegt, ist das Kühl- und/oder Heizmedium in diesem Schritt kühler oder wärmer als im Schritt 36. Deshalb wird das Kühl- und/oder Heizmedium in einem weiteren Verfahrensschritt 39 in der Bodenfräsmaschine 1 bzw. im Maschinenteil der Bodenfräsmaschine 1 abgekühlt oder aufgeheizt. Dieses Abkühlen und/oder Aufheizen erfolgt vorzugsweise in einem an der Bodenfräsmaschine 1 bereits vorhandenen Kühlkreislauf, wie nachstehend noch ausführlicher erläutert werden wird.
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4 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung. Wie durch die gestrichelten Kästen angedeutet ist, befinden sich sämtliche auf der linken Seite der Figur gezeigten Elemente im Maschinenkompartiment 23 bzw. Maschinenteil 23, sprich sie sind am Maschinenteil der Bodenfräsmaschine 1 angeordnet, während sich die in 4 rechts dargestellten Elemente im Wechselfräswalzenkasten-Kompartiment 24 befinden, also am Wechselfräswalzenkasten 7 angeordnet sind. Die im Wechselfräswalzenkasten-Kompartiment 24 dargestellten Bauteile werden also zusammen mit dem Wechselfräswalzenkasten 7 vom Maschinenteil der Bodenfräsmaschine 1 entfernt, wenn der Wechselfräswalzenkasten 7 von der Bodenfräsmaschine 1 demontiert wird.
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Im in
4 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst der Wechselfräswalzenkasten
7 ein Getriebe
13 mit Tauchschmierung und eine Kühl- und/oder Heizeinrichtung
29. Die Schmiereinrichtung
33 des Getriebes
13 umfasst einen Sumpf
15 für Schmiermittel. Auf der Maschinenseite der Bodenfräsmaschine
1, im Maschinenkompartiment
23, befindet sich ein Motor
17, beispielsweise ein Dieselverbrennungsmotor als Teil des Antriebsaggregates
4. Der Motor
17 weist einen Kühlkreislauf
27 auf, der beispielsweise mit Kühlwasser gefüllt ist, und der weitere Komponenten der Bodenfräsmaschine
1, insbesondere des Maschinenteils der Bodenfräsmaschine
1, wie auch den Motor
17 selbst, kühlt. Alternativ könnte der Kühlkreislauf
27 auch ein Hydraulikflüssigkeits-Kühlkreislauf sein, in dem Hydraulikflüssigkeit des Hydrauliksystems der Bodenfräsmaschine
1 gekühlt wird. Sowohl Hydraulikflüssigkeit als auch Kühlwasser wird nachstehend zusammenfassend als Wärmetauschermedium oder als Kühl- und/oder Heizmedium bezeichnet. Dass noch weitere Komponenten im Kühlkreislauf
27 angeordneten sein können, ist durch die gestrichelten Leitungen in der Figur angedeutet. Wie die Kühlung des Kühlkreislaufes
27 ausgebildet sein kann, ist beispielsweise in der
DE 10 2014 008 749 A1 beschrieben. Der Motor
17 betreibt eine Pumpe
18, von der das Wärmetauschermedium im Kühlkreislauf
27 umgewälzt wird. So passiert das Wärmetauschermedium im Kühlkreislauf
27 einen ersten Wärmetauscher
19, der beispielsweise als Öl/Luft oder als Wasser/Luft-Wärmetauscher ausgebildet ist und der überschüssige Wärme aus dem Wärmetauschermedium in die Umgebungsluft abgibt.
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Die Anschlüsse 21 umfassen einen Anschluss für eine Zuleitung und einen Anschluss für eine Ableitung von Wärmetauschermedium. Über die Schnittstelle 28 des Maschinenteils der Bodenfräsmaschine 1 und die Anschlüsse 21 des Wechselfräswalzenkastens 7, die vorliegend in einer Multischnellkupplung 32 zusammengefasst sind, wird Wärmetauschermedium des Kühlkreislaufs 27 vom Maschinenkompartiment 23 in das Wechselfräswalzenkasten-Kompartiment 24 und dort über die Leitungen 26 zu einem zweiten Wärmetauscher 20 geleitet, der sich im Sumpf 15 der Schmiereinrichtung 33 befindet. Der zweite Wärmetauscher 20 ermöglicht den Wärmeaustausch zwischen dem in der Schmiereinrichtung 33 befindlichen Schmiermittel und dem Wärmetauschermedium des Kühlkreislaufes 27. Insgesamt wird also Wärmetauschermedium vom Maschinenteil der Bodenfräsmaschine 1 aus dem Kühlkreislauf 27 über die Schnittstelle 28 und Anschlüsse 21 zur Schmiereinrichtung 33 des Wechselfräswalzenkastens 7 geleitet, wo das Wärmetauschermedium den zweiten Wärmetauscher 20 passiert und dann zurück über Anschlüsse 21 und die Schnittstelle 28 in den Kühlkreislauf 27 geleitet wird. Auf diese Weise verbleibt das Schmiermittel der Schmiereinrichtung 33 ausschließlich im Wechselfräswalzenkasten-Kompartiment 24, wodurch keine Leitungen benötigt werden, die das Schmiermittel, wie im Stand der Technik üblich, aus dem Wechselfräswalzenkasten 7 zum Maschinenteil der Bodenfräsmaschine 1 transportieren. Dadurch kommt die erfindungsgemäße Schmiereinrichtung 33 mit signifikant weniger Schmiermittel aus, wodurch die erfindungsgemäßen Vorteile eintreten.
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5 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die ebenfalls in ein Maschinenkompartiment 23 und ein Wechselfräswalzenkasten-Kompartiment 24 eingeteilt ist. Es wird nachstehend hauptsächlich auf die Unterschiede zur in 4 gezeigten Ausführungsform eingegangen. Die Ausführungsform der 5 umfasst ein Getriebe 14 mit Umlaufschmierung, die von der Schmiereinrichtung 33 realisiert wird. Die Schmiereinrichtung 33 umfasst im Ausführungsbeispiel der 5 einen Sumpf 15 für Schmiermittel, aus dem Schmiermittel über die Pumpe 16 in einem Umlaufkreislauf 30 gepumpt wird. Im Umlaufkreislauf 30 passiert das Schmiermittel den zweiten Wärmetauscher 20 und einen Schmiermittelfilter 22. Auch in der Ausführungsform der 5 befinden sich sämtliche Komponenten der Schmiereinrichtung 33 am Wechselfräswalzenkasten 7 bzw. im Wechselfräswalzenkasten-Kompartiment 24. Auch hier wird über die vom Motor 17 getriebene Pumpe 18 Wärmetauschermedium des Kühlkreislaufes 27 über die Schnittstelle 28 und die Anschlüsse 21 zum zweiten Wärmetauscher 20 transportiert und dort in thermischen Kontakt mit dem Schmiermittel der Schmiereinrichtung 33 gebracht.
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Durch die Ausbildung der Schmiereinrichtung 33 als Umlaufschmierung ist die Anordnung des zweiten Wärmetauschers 20 am Wechselfräswalzenkasten 7 relativ flexibel. So kann der zweite Wärmetauscher 20 und ebenfalls der Schmiermittelfilter 22 beispielsweise in einer Vertiefung 25 auf der Montageseite 34 (s. 3) des Wechselfräswalzenkastens 7 angeordnet sind. Diese Vertiefung 25 ist üblicherweise für Zusatzgewichte gedacht, um ein Gegengewicht für die Arbeit der Fräswalze 9 darzustellen. Erfindungsgemäß kann ein Teil dieser Zusatzgewichte durch den zweiten Wärmetauscher 20 und/oder den Schmiermittelfilter 22 ersetzt werden. Auch bei der Ausführungsform gemäß 5 befindet sich die Schmiereinrichtung 33 ausschließlich am Wechselfräswalzenkasten 7 bzw. im Wechselfräswalzenkasten-Kompartiment 24. Auch hier wird eine erhebliche Menge an Schmiermittel eingespart, was zu den erfindungsgemäßen Vorteilen führt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014011856 A1 [0003]
- DE 102015016620 A1 [0003]
- DE 2015016671 A1 [0003]
- DE 2015016672 A1 [0003]
- DE 2015016678 A1 [0003]
- DE 2015016679 A1 [0003]
- DE 102014008749 A1 [0035]
