DE102020204117A1

DE102020204117A1 - Zweiphasen-ölkühlsystem

Info

Publication number: DE102020204117A1
Application number: DE102020204117.2A
Authority: DE
Inventors: Steven R. Whiteman; Reginald M. Bindl; Steven R. Sass; Zakir H. Farnquee; Eric R. Anderson
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2020-03-30
Publication date: 2020-10-01
Also published as: US20200309467A1; BR102020006222A2; CN111750609A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt ein Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug bereit. Das System beinhaltet einen Kondensator, einen Verdampfer, einen Kältemittelpfad und eine Pumpe. Der Kondensator kühlt ein Kältemittel von Dampfform in flüssige Form. Der Verdampfer tauscht Wärme zwischen einem ersten Fluid des Arbeitsfahrzeugs und dem Kältemittel aus und erwärmt das Kältemittel von flüssiger Form in Dampfform. Der Kältemittelpfad umfasst einen ersten Kältemittelpfad, der den Kondensator thermisch an den Verdampfer koppelt, und einen zweiten Kältemittelpfad, der den Verdampfer thermisch an den Kondensator koppelt. Das Kältemittel strömt durch den Kältemittelpfad. Die Pumpe ist im ersten Kältemittelpfad positioniert, um das Kältemittel vom Kondensator zum Verdampfer zu pumpen, so dass sich der Verdampfer nachgelagert zur Pumpe und der Kondensator nachgelagert zum Verdampfer befindet.

Description

Verwandte Anwendungen
NICHT ZUTREFFEND
Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf ein Kühlsystem, das auf ein Arbeitsfahrzeug angewendet wird.
Hintergrund der Offenbarung
Die Branche der geländegängigen Fahrzeuge verwendet eine Vielzahl von rotierenden Komponenten: Getriebe, Achsen, E-Maschinen, Hydraulikpumpen und - motoren usw. Diese Komponenten können Öl als Arbeitsfluid und/oder zum Schmieren und Kühlen verwenden. Eine rotierende Komponente eines Arbeitsfahrzeugs, wie etwa eine Achse oder ein Getriebe, erzeugt während des Betriebs Wärme. Üblicherweise wird die Wärme teilweise von einem Kühlsystem/-kreislauf abgeführt, einschließlich eines Kühlers, der an das Arbeitsfahrzeug gekoppelt ist, eines Kühlgebläses und eines Ölpfads. Heißes Kühlöl strömt von der rotierenden Komponente in den Kühler und wird durch den Kühler gekühlt, da das Kühlgebläse einen Luftstrom bereitstellt, der durch eine Reihe von Wärmeableitungskomponenten des Kühlers strömt. Das abgekühlte Kühlöl fließt später zur rotierenden Komponente zurück. Da das Öl jedoch typischerweise außerhalb der rotierenden Komponente zu dem entfernten einphasigen Öl-Luft-Wärmetauscher zur Kühlung gepumpt wird, ist dieser Kühlkreislauf anfällig für Leckagen, Verschmutzungen, Pumpverluste und hat einen niedrigen Wärmeübertragungskoeffizienten.
Zusammenfassung der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung beinhaltet ein Zweiphasen-Ölkühlsystem, das die Vorteile des zweiphasigen Kältemittels nutzt, das auf die Ölkühlung angewendet wird, die einen deutlich höheren Wärmeübertragungskoeffizienten aufweist. Darüber hinaus hat die vorliegende Offenbarung den Vorteil verteilter Wärmelasten von mehreren Komponenten und erfordert nicht, dass Öl zu einem entfernten Kühlsystem gepumpt wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug bereitgestellt. Das Zweiphasen-Ölkühlsystem beinhaltet einen Kondensator, einen Verdampfer, einen Kältemittelpfad und eine Pumpe. Der Kondensator kühlt ein Kältemittel von Dampfform in flüssige Form. Der Verdampfer tauscht Wärme zwischen einem ersten Fluid des Arbeitsfahrzeugs und dem Kältemittel aus, wodurch das Kältemittel von flüssiger Form zu Dampfform erwärmt wird. Der Kältemittelpfad umfasst einen ersten Kältemittelpfad, der den Kondensator thermisch an den Verdampfer koppelt, und einen zweiten Kältemittelpfad, der den Verdampfer thermisch an den Kondensator koppelt. Das Kältemittel strömt durch den Kältemittelpfad. Die Pumpe ist im ersten Kältemittelpfad positioniert, um das Kältemittel vom Kondensator zum Verdampfer zu pumpen, so dass sich der Verdampfer nachgelagert zur Pumpe und der Kondensator nachgelagert zum Verdampfer befindet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug bereitgestellt. Das Zweiphasen-Ölkühlsystem beinhaltet einen Kondensator, einen Verdampfer und einen Kältemittelpfad. Der Kondensator kühlt ein Kältemittel von Dampfform in flüssige Form. Der Verdampfer ist unter dem Kondensator positioniert und tauscht Wärme zwischen einem Öl einer rotierenden Komponente des Arbeitsfahrzeugs und dem Kältemittel aus, wodurch das Kältemittel von flüssiger Form zu Dampfform erwärmt wird. Der Kältemittelpfad koppelt den Kondensator thermisch an den Verdampfer. Das Kältemittel strömt in bidirektionalen Richtungen in dem Kältemittelpfad, angetrieben durch die Dichtheitsdifferenzen des Kältemittels als Reaktion auf Temperaturen des Kältemittels innerhalb des Kältemittelpfads, innerhalb des Kondensators und innerhalb des Verdampfers.
Die vorliegende Offenbarung stellt auch ein Verfahren zum Kühlen einer rotierenden Komponente bereit. Das Verfahren beinhaltet: Pumpen eines Kältemittels, das zumindest teilweise in flüssiger Form vorliegt, zu einem Verdampfer und Bewegen des Kältemittels, das zumindest teilweise in Dampfform vorliegt, zu einem Kondensator über das Pumpen, so dass ein Druck des Kältemittels, das in den Verdampfer strömt, höher ist als ein anderer Druck des Kältemittels, das in den Kondensator strömt; Absorbieren einer Wärme von einem Öl in der rotierenden Komponente durch den Verdampfer, um das Kältemittel von flüssiger Form zu Dampfform zu verdampfen; und Kühlen des Kältemittels, das zumindest teilweise in Dampfform vorliegt, über den Kondensator.
Weitere Merkmale und Aspekte werden unter Berücksichtigung der detaillierten Beschreibung sowie aus den dazugehörigen Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste
Die folgende ausführliche Beschreibung der Zeichnungen bezieht sich auf die beigefügten Figuren, in denen:

1 ein Blockdiagramm für ein herkömmliches Kühlsystem ist, das auf eine Klimaanlage angewendet wird;
2 ein vereinfachtes Blockdiagramm für ein Zweiphasen-Ölkühlsystem ist, das auf ein Arbeitsfahrzeug angewendet wird;
3 ein Blockdiagramm der ersten Ausführungsform aus 2 mit mehreren Verdampfern ist;
4 ein Blockdiagramm der zweiten Ausführungsform aus 2 mit einer Pumpen-Kondensatorlüfter-Steuerlogik ist;
5 ein Blockdiagramm der dritten Ausführungsform aus 2 mit einem Abscheider ist, der ein Kältemittel in Dampfform von dem Kältemittel in flüssiger Form trennt;
6 ein Blockdiagramm der vierten Ausführungsform aus 2 mit einem Abscheider ist, der ein Kältemittel in Dampfform von dem Kältemittel in flüssiger Form trennt, und das Kältemittel in Dampfform in einem Kompressor verarbeitet wird;
7 ein Blockdiagramm der fünften Ausführungsform aus 2 ist, das zeigt, dass ein Verdampfer innerhalb einer rotierenden Komponente positioniert ist;
8A ein Blockdiagramm der sechsten Ausführungsform aus 2 ist, das zeigt, dass ein Verdampfer außerhalb einer rotierenden Komponente positioniert ist;
8B eine perspektivische Ansicht des Verdampfers von 8A ist;
9A ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Zweiphasen-Ölkühlsystems ist, das Frostschutzmittel verwendet, das durch den Verdampfer und die Wärmetauscher strömt, die in den rotierenden Komponenten positioniert sind;
9B ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Zweiphasen-Ölkühlsystems ist, das Frostschutzmittel verwendet, das durch den Verdampfer und die Wärmetauscher strömt, die außerhalb rotierender Komponenten positioniert sind;
10 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Zweiphasen-Ölkühlsystems ist, wobei die rotierenden Komponenten teilweise parallel geschaltet sind;
11 ein Blockdiagramm der siebten Ausführungsform aus 2 ist, das den vom Kältemittel angetriebenen Ventilator zeigt; und
12 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform des Zweiphasen-Ölkühlsystems ist, das Auftrieb nutzt, um den Kältemittelstrom anzutreiben.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Unter Bezugnahme auf 1 beinhaltet ein herkömmliches Kühlsystem, das auf eine Klimaanlage angewendet wird, einen Verdampfer 14', einen Kompressor 24', einen Kondensator 12' und ein thermisches Expansionsventil (TEV), durch das Kältemittel in flüssiger und/oder in Dampfform mit unterschiedlichem Druck strömt. Die Klimaanlage ist normalerweise an einer Wand eines Hauses befestigt und einige Elemente der Klimaanlage befinden sich im Innen- und einige im Außenbereich. Im Allgemeinen sind der Kompressor 24' und der Kondensator 12' der Klimaanlage in der Außenumgebung positioniert; das thermische Expansionsventil (TEV) und der Verdampfer 14' sind in der Innenumgebung positioniert. Der Verdampfer 14' befindet sich auf der Niederdruckseite (Kompressoransaugseite) und der Kondensator 12' auf der Hochdruckseite. Das thermische Expansionsventil (TEV) wird zwischen dem Kondensator 12' und dem Verdampfer 14' verwendet, um den Druck zu reduzieren.
In einem Pfad (Ansaugleitung) zwischen dem Verdampfer 14' und dem Kompressor 24' hat das Kältemittel einen niedrigen Druck und eine niedrige Temperatur. Um den Kompressor 24' ordnungsgemäß zu betreiben, liegt das Kältemittel in Dampfform (Gas oder überhitztes Gas) vor. Wenn das Kältemittel den Kompressor 24' erreicht, verdichtet der Kompressor 24' das Kältemittel in Dampfform, so dass das Kältemittel in einem Pfad zwischen dem Kompressor 24' und dem Kondensator 12' einen hohen Druck (HD) und eine hohe Temperatur (kann überhitzt sein) aufweist. Wenn das Kältemittel den Kondensator 12' erreicht, kühlt der Kondensator 12' die Temperatur des Kältemittels ab und wandelt es über einen Lüfter (nicht gezeigt) in flüssige Form um. Der Lüfter stellt einen ersten Luftstrom LS₁' bereit, der durch ein Wärmeableitungselement des Kondensators 12' strömt, um die Wärme aus dem Kondensator 12' abzuführen. Das Kältemittel am Ausgang des Kondensators 12' muss gesättigte oder unterkühlte Flüssigkeit sein, damit das thermische Expansionsventil (TEV) reibungslos funktioniert. In einem Pfad zwischen dem Kondensator 12'und dem thermischen Expansionsventil (TEV) steht das Kältemittel immer noch unter hohem Druck.
Das thermische Expansionsventil (TEV) sammelt später das Kältemittel aus dem Kondensator 12'. In dem thermischen Expansionsventil (TEV) nimmt der Druck des Kältemittels drastisch ab. Die Temperatur des Kältemittels kann ebenfalls sinken. Daher steht das Kältemittel in einem Pfad zwischen dem thermischen Expansionsventil (TEV) und dem Verdampfer 14' unter einem niedrigen Druck (N_D ). Das Kältemittel mit niedrigem Druck strömt in den Verdampfer 14'. Ein weiterer Lüfter (nicht gezeigt) benachbart zum Verdampfer 14' stellt einen zweiten Luftstrom LS₂' (innen) bereit, der durch ein Wärmetauscherelement des Verdampfers 14' strömt. Die Wärme des zweiten Luftstroms LS₂' wird vom Kältemittel absorbiert, da Kältemittel in flüssiger Form, das in Dampfform übergeht, latente Wärme (Energiepotential) benötigt. Wiederum wird das Kältemittel vom Verdampfer 14' abgeführt und strömt in den Kompressor 24'.
2 stellt ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Zweiphasen-Ölkühlsystems 10 für ein Arbeitsfahrzeug dar. Insbesondere wird das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 auf mindestens eine rotierende Komponente des Arbeitsfahrzeugs aufgebracht, einschließlich Getriebe, Achsen, E-Maschinen, Hydraulikpumpen und Motoren. Das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 umfasst einen Kondensator 12, einen Verdampfer 14 und eine Pumpe 20. Der Kondensator 12 dient zur Kühlung eines Kältemittels von Dampfform in flüssige Form. Der Verdampfer 14 wird verwendet, um Wärme zwischen einem Öl einer rotierenden Komponente des Arbeitsfahrzeugs und dem Kältemittel auszutauschen. Das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 beinhaltet auch einen Kältemittelpfad 16, der einen ersten und einen zweiten Kältemittelpfad 162, 164 aufweist. Der erste Kältemittelpfad 162 koppelt den Kondensator 12 thermisch mit dem Verdampfer 14 und der zweite Kältemittelpfad 164 koppelt den Verdampfer 14 thermisch mit dem Kondensator 12. Das Kältemittel strömt durch den Kältemittelpfad 16. Die Pumpe 20 ist im ersten Kältemittelpfad 162 positioniert, um das Kältemittel vom Kondensator 12 zum Verdampfer 14 zu pumpen, so dass sich der Verdampfer 14 nachgelagert zu der Pumpe 20 und der Kondensator 12 nachgelagert zum dem Verdampfer 14 befindet. Mit anderen Worten ist der Druck des Kältemittels zwischen der Pumpe 20 und dem Verdampfer 14 des ersten Kältemittelpfads 162 Hochdruck H_D ; der Druck des Kältemittels im zweiten Kältemittelpfad 164 ist Niederdruck N_D . Der Verdampfer 14 liegt auf der Hochdruckseite und der Kondensator 12 auf der Niederdruckseite. Der Behälter, falls vorhanden, ist in 2 weggelassen.
Ein erster Luftstrom LS₁ wird durch einen Kondensatorlüfter 80 angetrieben, um den Kondensator 12 zu kühlen, so dass das Kältemittel in Dampfform, das aus dem zweiten Kältemittelpfad 164 strömt, in flüssige Form umgewandelt werden kann. Die Pumpe 20 pumpt das Kältemittel in den Verdampfer 14. Ein erster Ölstrom ÖS₁ , der von oder in der rotierenden Komponente strömt, überträgt die Wärme an das Kältemittel innerhalb des Verdampfers 14. Mit der Verdampfung des Kältemittels wird somit der erste Ölfluss ÖF₁ gekühlt. Das erwärmte Kältemittel tritt später aus dem Verdampfer 14 aus und tritt in den Kondensator 12 zur Verflüssigung ein.
Die folgenden Ausführungsformen beinhalten mehrere Variationsableitungen aus 2. Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können modifiziert und/oder mindestens miteinander kombiniert werden, um unterschiedliche Konfigurationen zu konstruieren. Die Variationen und die Kombinationen weichen nicht vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung ab. Beispielsweise kann die Pumpe 20 eine Zweiphasenströmungspumpe, eine Verdrängerflüssigkeitspumpe sein oder mit einem Kompressor kombiniert werden. Die Anzahl des Verdampfers 14 kann eins oder mehr als eins sein. Die mehreren Verdampfer 14 können auf eine oder mehrere rotierende Komponenten aufgebracht sein. Die Position des Verdampfers 14 kann sich innerhalb oder außerhalb der rotierenden Komponente zum Austausch der Wärme zwischen dem Kältemittel und dem Öl befinden.
Unter Bezugnahme auf 3 ist die Pumpe 20 in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung eine Zweiphasenströmungspumpe, die das Kältemittel sowohl in Dampfform als auch in flüssiger Form pumpen kann. Da die Pumpe 20 in dieser Ausführungsform mit den beiden Formen des Kältemittels kompatibel ist, kann sie die Kavitation vermeiden, die auftritt, wenn ein Teil des Kältemittels in Dampfform in einer Flüssigkeitspumpe vorliegt. Daher kann die Pumpe 20 auch dann, wenn der Kondensator 12 in dieser Ausführungsform das Kältemittel in Dampfform nicht vollständig in flüssige Form umwandeln kann, noch reibungslos arbeiten, um das Kältemittel in die Verdampfer 14 zu pumpen. Es gibt mehrere Verdampfer 14, von denen jeder an einem jeweiligen der rotierenden Komponente (in 3 nicht gezeigt) aufgebracht ist. Zusätzlich teilt der erste Kältemittelpfad 162 in dieser Ausführungsform eine Vielzahl von ersten Unter-Kältemittelpfaden 1622 und der zweite Kältemittelpfad 164 eine Vielzahl von zweiten Unter-Kältemittelpfaden 1642. Jeder der Verdampfer 14 ist mit einem der ersten Unter-Kältemittelpfade 1622 und mit einem der zweiten Unter-Kältemittelpfade 1642 gekoppelt. An jedem der ersten Unter-Kältemittelpfade 1622 ist ein Strömungssteuerventil 40 positioniert, um den Durchfluss in dem jeweiligen der Verdampfer 14 zu steuern. In dieser Hinsicht können die vier Verdampfer 14 unterschiedliche Ströme des Kältemittels aufweisen und daher ist der Wirkungsgrad des Wärmeaustauschs in den Verdampfern 14 unterschiedlich. Das Verwenden der Strömungssteuerventile 40 kann eine geeignete Menge an Kältemittel in den Verdampfern 14 verteilen. Die Steuerung der Strömungssteuerventile 40 bezieht sich auf das Ausmaß der Notwendigkeit für die rotierenden Komponenten, an denen die Verdampfer 14 gekoppelt sind. Wenn zum Beispiel eine der rotierenden Komponenten eine Vorderachse ist und eine andere der rotierenden Komponenten eine Hinterachse ist, und wenn es einen Moduswechsel in dem Arbeitsfahrzeug von einem Allradantrieb zu einem Vorderradantrieb gibt, erhöht das Strömungssteuerventil 40, das an der Vorderachse angewendet wird, den Durchfluss des Kältemittels, und das Strömungssteuerventil 40, das an der Hinterachse angewendet wird, verringert den Durchfluss des Kältemittels. Die Strömungssteuerventile 40 werden über den Befehl einer Steuerung (nicht dargestellt) betätigt, die die mehreren Strömungssteuerventile 40 auf Grundlage der Belastung der rotierenden Komponenten einstellt. Für ein anderes Beispiel, wenn die Temperatur einer rotierenden Komponente höher als die einer anderen ist, ermöglicht das Strömungssteuerventil 40 einen größeren Durchfluss des Kältemittels als ein anderes Strömungssteuerventil 40 einer anderen rotierenden Komponente. Dies kann durchgeführt werden, wenn die Strömungssteuerventile 40 Temperatursteuerventile sind oder die Strömungssteuerventile 40 mit Thermometern und/oder Strömungsdrucksensoren gekoppelt sind, in Verbindung mit einer Steuerung (nicht dargestellt), die den Durchfluss auf Grundlage von voreingestellten mehreren Kriterien steuert, einschließlich Temperatur, Durchflussdruck, Haltbarkeit der rotierenden Komponenten usw. Alternativ können die mehreren Verdampfer 14 auf eine einzelne rotierende Komponente aufgebracht werden, um verschiedene Abschnitte der rotierenden Komponente zu kühlen.
Unter Bezugnahme auf 4 ist es die zweite Ausführungsform von 2. Das Merkmal in dieser Ausführungsform ist ähnlich dem in 3, mit der Ausnahme, dass die Pumpe 20 eine Verdrängerflüssigkeitspumpe ist, und das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 auch eine Steuerung 70 beinhaltet, die eine Pumpen-Kondensatorlüfter-Steuerlogik 72 aufweist. Die Pumpen-Kondensatorlüfter-Steuerlogik 72 ist mit der Pumpe 20 und dem Kondensatorlüfter 80 verbunden. Um sicherzustellen, dass der größte Teil des aus dem Kondensator 12 austretenden Kältemittels in flüssige Form umgewandelt wurde, um zu verhindern, dass die Kavitation in der Pumpe 20 auftritt, regelt die Pumpen-Kondensatorlüfter-Steuerlogik 72 den Kondensator 12, um das Kältemittel zu kühlen, bevor die Pumpe 20 das Kältemittel pumpt. In dieser Hinsicht bewirkt der Kondensator 12, dass das Kältemittel unterkühlt oder gesättigt wird, bevor das Kältemittel die Pumpe 20 erreicht.
Unter Bezugnahme auf 5 ist es die dritte Ausführungsform von 2. Die Pumpe 20 in dieser Ausführungsform ist eine Flüssigkeitspumpe mit positiver Verdrängung. Das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 beinhaltet außerdem einen Abscheider 22, einen umgekehrten Kältemittelpfad 166 und ein Rückströmungssteuerventil 42, das in dem umgekehrten Kältemittelpfad 166 positioniert ist. Der Abscheider 22 ist in dem ersten Kältemittelpfad 162 zwischen dem Kondensator 12 und der Pumpe 20 positioniert und konfiguriert, um das Kältemittel in Dampfform von dem Kältemittel in flüssiger Form zu trennen, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel in flüssiger Form durch die Pumpe 20 strömt. Der verbleibende Teil des Kältemittels in Dampfform strömt durch den umgekehrten Kältemittelpfad 166 von dem Abscheider 22 zu dem zweiten Kältemittelpfad 164. Das Rückströmungssteuerventil 42, zum Beispiel ein Rückschlagventil, steuert den Durchfluss des Kältemittels in Dampfform in dem umgekehrten Kältemittelpfad 166. Das Rückströmungssteuerventil 42/Rückschlagventil kann verwendet werden, um den Druck im Abscheider 22 zu verringern, falls sich überschüssiges Kältemittel in Dampfform aufbaut. Das zum zweiten Kältemittelpfad 164 zurückgeführte Kältemittel wird im Kondensator 12 erneut gekühlt. Das Rückströmungssteuerventil 42 kann optional sein, wenn die Pumpen-Kondensatorlüfter-Steuerlogik 72 in der zweiten Ausführungsform auf diese Ausführungsform angewendet wird. Das Rückstromsteuerventil 42 kann optional sein, wenn die Größe des Kondensators 12 ausreichend ist.
Es ist anzumerken, dass die Merkmale in der zweiten und dritten Ausführungsform kombiniert werden können (unter Bezugnahme auf die 4 und 5). Die Pumpen-Kondensatorlüfter-Steuerlogik 72 ist mit der Pumpe 20 und dem Kondensatorlüfter 80 verbunden. Die Pumpen-Kondensatorlüfter-Steuerlogik 72 regelt den Kondensator 12, um das Kältemittel zu kühlen, bevor die Pumpe 20 das Kältemittel pumpt. In dieser Hinsicht kann der Kondensator 12 das Kältemittel kühlen, bevor das Kältemittel die Pumpe 20 erreicht. Selbst wenn nach dem Betrieb des Kondensators 12 noch ein Kältemittel in Dampfform vorhanden ist, wird das Kältemittel in Dampfform durch den Abscheider 22 abgeschieden und über den zweiten Kältemittelpfad 164 zurückgeführt, wie zuvor beschrieben. Die Kombination verhindert ferner eine Kavitation der Pumpe 20, wenn die Pumpe 20 eine Flüssigkeitspumpe ist.
Unter Bezugnahme auf 6 ist es die vierte Ausführungsform von 2. Die Pumpe 20 in dieser Ausführungsform ist eine Flüssigkeitspumpe mit positiver Verdrängung. Das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 beinhaltet außerdem einen Abscheider 22, einen Kompressorpfad 1624, der den Abscheider 22 mit dem ersten Kältemittelpfad 162 koppelt, und einen Kompressor 24, der in dem Kompressorpfad 1624 positioniert ist. Der Kompressor 24 komprimiert das Kältemittel in Dampfform, das von dem Abscheider 22 durch den Kompressorpfad 1624 zu den Verdampfern 14 strömt. Die Pumpe 20 pumpt das Kältemittel in flüssiger Form, das von dem Abscheider 22 durch den ersten Kältemittelpfad 162 zu den Verdampfern 14 strömt. In dieser Ausführungsform geht der Kompressorpfad 1624 später in den ersten Kältemittelpfad 162 über, wobei das Kältemittel in Dampf- und Flüssigkeitsform gemischt wird. Der Kompressorpfad 1624 verläuft parallel zum ersten Kältemittelpfad 162 vom Abscheider 22 zur Pumpe 20, so dass das durch den Abscheider 22 abgeschiedene Kältemittel in Dampfform nicht in die Pumpe 20 strömt, die eine Flüssigkeitspumpe ist. In dieser Hinsicht kann, selbst wenn die rotierende Komponente in einer hohen Wärmebelastung befindet und der Kondensator 12 nicht das gesamte Kältemittel in flüssiger Form mit der Energie kondensieren kann, die von einer anderen Komponente verbraucht wird (z. B. Energierückführungseinheit, die im nächsten Absatz eingeführt wird), das Kältemittel in Dampfform zu dem Kompressorpfad 1624 geleitet werden, ohne die Pumpe 20 zu beschädigen. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Kühlsystem, wie in 1 beschrieben, in dem das Kältemittel vom Verdampfer 14' durch den Kompressor 24' zum Kondensator 12' strömt, strömt das Kältemittel (in Dampfform) in dieser Ausführungsform in entgegengesetzter Richtung vom Kondensator 12 durch den Kompressor 24 zum Verdampfer 14.
Unter erneuter Bezugnahme auf 6 beinhaltet das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 eine Energierückführungseinheit 30, die in dem zweiten Kältemittelpfad 164 positioniert ist. In dieser Ausführungsform ist die Energierückführungseinheit 30 zwischen den Verdampfern 14 und dem Kondensator 12 installiert. Die Energierückführungseinheit 30 beinhaltet eine Turbine 32, die durch das Kältemittel angetrieben wird. Die Turbine 32 in dieser Ausführungsform ist eine Zweiphasen-Strömungsturbine, die kompatibel ist, um mit dem Kältemittel in Dampf- und Flüssigkeitsform zu arbeiten. Die Energierückführungseinheit 30 kann eine Sekundärpumpe 34 und/oder einen Generator 36, der mit der Turbine 32 gekoppelt ist, beinhalten. Die Turbine 32 absorbiert Teilenergie aus dem Kältemittel und treibt die Sekundärpumpe 34 und den Generator 36 an. In einem Aspekt kann die Turbine 32 das Energiepotenzial in dem Kältemittel, das in Dampfform ist, in Wellenleistung umwandeln. Die Wellenleistung wird verwendet, um die Sekundärpumpe 34 und den Generator 36 zu drehen. In einem weiteren Aspekt kann die Turbine 32 auch den Fluss des Kältemittels in flüssiger Form oder in Dampfform nutzen, der durch die Pumpe 20 verursacht wird, um die Wellenleistung zu erhöhen. Somit verwendet die Energierückführungseinheit 30 nicht nur überschüssige Energie des Kältemittels, sondern teilt auch die Aufgabe des Kondensators 12, da ein Teil der Energie entfernt wird. Daher wird ein höherer Prozentsatz des Kältemittels in Dampfform in flüssige Form umgewandelt. Im Gegensatz zu dem in 1 beschriebenen herkömmlichen Kühlsystem mit einem thermischen Expansionsventil (TEV), das die Kältemittelströmungsgeschwindigkeit verringern kann, muss der zweite Kältemittelpfad 164, der an den Kondensator 12 und die Verdampfer 14 gekoppelt ist, nicht das thermische Expansionsventil (TEV) aufweisen muss.
Wenn die Energierückführungseinheit 30 die Sekundärpumpe 34 beinhaltet, kann die Sekundärpumpe 34 eine andere Flüssigkeit pumpen, um zusätzliche Funktionen zu erhalten. Beispielsweise kann die Sekundärpumpe 34 eine Ölpumpe 66 sein, wie in 8A gezeigt. Die Sekundärpumpe 34/Ölpumpe 66 kann daher ein Öl aus der rotierenden Komponente 60 pumpen, was später näher erläutert wird. Unter Bezugnahme auf 6 kann der Generator 36 ferner mit einer Batterie oder anderen elektrischen Komponenten gekoppelt werden (nicht dargestellt), wenn die Energierückführungseinheit 30 den Generator 36 beinhaltet.
Es wird angemerkt, dass die Energierückführungseinheit 30 auch auf den zweiten Kältemittelpfad 164 in der Konfiguration aus den 3-5 oder anderen Variationen von 2 angewendet werden kann.
Unter Bezugnahme auf 7 ist es die fünfte Ausführungsform von 2 angewendet werden kann. Eine rotierende Komponente 60 wird zur Veranschaulichung in dieser Ausführungsform verwendet; das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 kann jedoch mehr als eine rotierende Komponente 60 aufweisen. Der Verdampfer 14 ist zumindest teilweise in das Öl 62 innerhalb der rotierenden Komponente 60 des Arbeitsfahrzeugs eingetaucht. Wenn die rotierende Komponente 60 arbeitet, wird das Öl 62 angetrieben, um entlang mindestens einer Oberfläche des Verdampfers 14 zu fließen, um die Wärmeaustauschrate zu erhöhen. Zum Beispiel ist die rotierende Komponente 60 eine Vorderachse, bei der sich ein Zahnradsatz, ein Differential, eine Welle usw. drehen und das Öl 62 antreiben, das schnell in der rotierenden Komponente 60 strömt, und daher verbessert eine solche Konfiguration den Wärmeaustausch zwischen dem Kältemittel im Verdampfer 14 und dem Öl 62 in der rotierenden Komponente 60. Die relative Position zwischen dem Verdampfer 14 und der rotierenden Komponente 60 kann auf andere Varianten aus 2 angewendet werden kann.
Unter Bezugnahme auf 8A ist es die sechste Ausführungsform von 2 angewendet werden kann. Eine rotierende Komponente 60 wird zur Veranschaulichung in dieser Ausführungsform verwendet; das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 kann jedoch mehr als eine rotierende Komponente 60 aufweisen. 8A zeigt lediglich einen Verdampfer 14, aber die Anzahl der Verdampfer 14 kann, je nach praktischer Auslegung, zahlreich auf einzelne oder mehrere rotierende Komponenten 60 angewendet werden. In dieser Ausführungsform ist der Verdampfer 14 außerhalb der rotierenden Komponente 60 positioniert. Das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 beinhaltet ferner die Ölpumpe 66, den ersten Ölpfad 642 und den zweiten Ölpfad 644. Das Öl (wird in 8B gezeigt) der rotierenden Komponente 60 steht in Fluidverbindung mit der rotierenden Komponente 60 und dem Verdampfer 14 über den ersten Ölpfad 642 und den zweiten Ölpfad 644, die die rotierende Komponente 60 an den Verdampfer 14 koppeln. Die Ölpumpe 66 ist im ersten Ölpfad 642 positioniert und die Ölpumpe 66 pumpt das Öl von der rotierenden Komponente 60 zum Verdampfer 14. Das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 kann ferner einen Ölfilter 68 beinhalten, der entweder in dem ersten Ölpfad 642 oder dem zweiten Ölpfad 644 positioniert sein kann. In dieser Ausführungsform ist der Ölfilter 68 in dem zweiten Ölpfad 644 positioniert. Bei dieser Konfiguration wird der Ölstrom nicht nur während des Wärmeaustausches im Verdampfer 14 gekühlt, sondern auch während der Filtration im Ölfilter 68 gereinigt. Daher ist das aus dem Verdampfer 14 austretende Öl mit Verunreinigungen heiß, aber wenn es zum Verdampfer 14 zurückfließt, wird es gekühlt und gereinigt.
Der Verdampfer 14 ist außerhalb der rotierenden Komponente 60 positioniert, wodurch er durch eine Bedienungsperson leicht gewartet werden kann. Der Filtrationsprozess verlängert auch die Lebensdauer der rotierenden Komponente 60. Die sechste Ausführungsform des Zweiphasen-Ölkühlsystems 10 kann in einem Arbeitsfahrzeug verwendet werden, das normalerweise eine schwere Arbeitsanwendung hat.
Unter Bezugnahme auf 8B ist eine perspektivische Ansicht des Verdampfers 14 veranschaulicht, wobei das Kältemittel mit 15 und das Öl mit 62 bezeichnet ist. Der Verdampfer 14 beinhaltet einen Kältemittelkanal 142, durch den das Kältemittel 15 strömt. Der Kältemittelkanal 142 koppelt den ersten Kältemittelpfad 162 thermisch an den zweiten Kältemittelpfad 164. Der Verdampfer 14 weist auch einen Ölkanal 144 auf, durch den das Öl 62 strömt. Der Ölkanal 144 koppelt den ersten Ölpfad 642 thermisch mit dem zweiten Ölpfad 644. Der Kältemittelkanal 142 und der Ölkanal 144 befinden sich mindestens in der Nähe oder stehen miteinander in Eingriff, um Wärme auszutauschen. Es wird auch angemerkt, dass in mindestens einem Abschnitt des Kältemittelkanals 142 und in mindestens einem Abschnitt des Ölkanals 144 das Kältemittel 15 und das Öl 62 in entgegengesetzten Richtungen fließen.
Unter Bezugnahme auf 9A wird eine andere Ausführungsform des Zweiphasen-Ölkühlsystems10 gezeigt. Anstatt das Kältemittel 15 um das Arbeitsfahrzeug zu zirkulieren und Wärme direkt mit Öl 62 am Verdampfer 14 auszutauschen, kann das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 ein oder mehrere Fluide (Kreisläufe) beinhalten, um Wärme aus dem Öl zu absorbieren und durch das Kältemittel 15 gekühlt zu werden. Der Kondensator 12, der Abscheider 22, die Pumpe 20, der Verdampfer 14 und das Kältemittel 15 können den in 8 gezeigten ähnlich sein. Die rotierende Komponente in dieser Ausführungsform beinhaltet eine erste rotierende Komponente 602, eine zweite rotierende Komponente 604 und eine dritte rotierende Komponente 606. Das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 beinhaltet einen ersten Wärmetauscher 902, einen zweiten Wärmetauscher 904 und einen dritten Wärmetauscher 906, die jeweils in das Öl der ersten rotierenden Komponente 602, der zweiten rotierenden Komponente 604 und der dritten rotierenden Komponente 606 eingetaucht sind. Das Zweiphasen-Ölkühlsystem kann auch einen Frostschutzmittelpfad 94 beinhalten, der den Verdampfer 14 an den ersten, zweiten und dritten Wärmetauscher 902, 904, 906 koppelt. Ein Frostschutzmittel 92 steht über den Frostschutzpfad 94 in Fluidverbindung mit dem Verdampfer 14 und dem ersten, zweiten und dritten Wärmetauscher 902, 904, 906. Zusätzlich ist eine Frostschutzmittelpumpe 96 in den Frostschutzmittelpfaden 94 positioniert und konfiguriert, um das Frostschutzmittel 92 zum Verdampfer 14 zu pumpen.
Das Frostschutzmittel 92 in dieser Ausführungsform ist Glykol. Das Frostschutzmittel 92 absorbiert Wärme in dem ersten, zweiten, dritten Wärmetauscher 902, 904, 906 von dem Öl der ersten, zweiten und dritten rotierenden Komponente 602, 604, 606. Das erwärmte Frostschutzmittel 92 strömt dann zu dem Verdampfer 14, um das Kältemittel von flüssiger Form in Dampfform zu erwärmen, so dass das gekühlte Frostschutzmittel 92 wieder zu den Wärmetauschern 902, 904, 906 strömen kann, um das Öl in der ersten, zweiten, dritten rotierenden Komponente 602, 604, 606 zu kühlen.
Alternativ, unter Bezugnahme auf 9B, sind der erste, zweite, dritte Wärmetauscher 902, 904, 906 außerhalb der ersten, zweiten, dritten rotierenden Komponente 602, 604, 606 positioniert. Das Öl steht in Fluidverbindung mit dem ersten, zweiten, dritten Wärmetauscher 902, 904, 906 und der ersten, zweiten, dritten rotierenden Komponente 602, 604, 606. In dieser Ausführungsform können Ölpumpen (nicht gezeigt) in Ölpfaden zwischen dem ersten, zweiten, dritten Wärmetauscher 902, 904, 906 und der ersten, zweiten, dritten rotierenden Komponente 602, 604, 606 positioniert sein. Die Ölpumpe kann das Öl aus der rotierenden Komponente pumpen. Das Öl wird in den Wärmetauschern 902, 904, 906 über das Frostschutzmittel 92 gekühlt.
In den 9A und 9B sind die rotierenden Komponenten 602, 604, 606 in Reihe geschaltet. Die Temperatur des Frostschutzmittels 92 erhöht sich, wenn es von der ersten rotierenden Komponente 602 zu der dritten rotierenden Komponente 606 strömt. Eine solche Anordnung kann auf Wärmeübertragungsanforderungen und den maximalen Öltemperaturanforderungen basieren. Beispielsweise kann es erforderlich sein, dass die erste rotierende Komponente 602 die Wärme schneller abführt als die zweite und die dritte rotierende Komponente 604, 606. Beispielsweise kann die dritte rotierende Komponente 606 das Kühlfluid (d. h. Frostschutzmittel) über einer bestimmten Temperatur erfordern, um sicherzustellen, dass die Temperatur des Öls über einer bestimmten Temperatur liegt. Alternativ können je nach Bedarf die rotierenden Komponenten 602, 604, 606 parallel oder teilweise parallel sein, wie in 10 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf 11 wird angemerkt, dass der Kondensatorlüfter 80 mit dem Kältemittelpfad 16 gekoppelt werden kann. Der Kondensatorlüfter 80 ist in dem zweiten Kältemittelpfad 164 positioniert. Anders ausgedrückt befindet sich der Kondensatorlüfter 80 nachgelagert zum Verdampfer 14, jedoch vorgelagert zum Kondensator 12. Da das Kältemittel, wie zuvor beschrieben, zumindest teilweise in Dampfform umgewandelt wird, kann die volumetrische Expansion des Kältemittels verwendet werden, um den Kondensatorlüfter 80 zu drehen. In dieser Hinsicht kann sich der Lüfter 80 ohne Leistung aus anderen Quellen oder mit relativ geringerer Leistung aus anderen Quellen drehen (nicht dargestellt). Diese Konfiguration kann auf verschiedene Ausführungsformen angewendet werden, die einen Pfad zwischen einem Verdampfer und einem Kondensator aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 12 wird eine weitere Ausführungsform des Zweiphasen-Ölkühlsystems 10 veranschaulicht, das Auftrieb nutzt, um Kältemittel anzutreiben. In dieser Ausführungsform ist keine Pumpe 20 erforderlich. Im Gegensatz zu vorherigen Ausführungsformen, die eine Pumpe 20 aufweisen und in denen die relativen Höhenpositionen zwischen dem Kondensator 12 und den Verdampfern 14 flexibel sind, ist in dieser Ausführungsform der Kondensator 12 höher als die Verdampfer 14 positioniert. In dieser Ausführungsform umfasst das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 den Kondensator 12, die Verdampfer 14, den Kältemittelpfad 16, die Steuerung 70 und den Kondensatorlüfter 80. Der Kältemittelpfad 16 koppelt den Kondensator 12 thermisch an die Verdampfer 14. Da die Temperatur des Kältemittels, das durch oder in der Nähe des Kondensators 12 strömt, niedriger ist als die des Kältemittels, das durch oder in der Nähe der Verdampfer 14 strömt, bewegt sich das Kältemittel, das durch den oder in der Nähe des Kondensators 12 strömt, nach unten und das Kältemittel, das durch die oder in der Nähe der Verdampfer 14 strömt, bewegt sich nach oben. In dieser Hinsicht kann das Kältemittel bidirektional im Kältemittelpfad 16 strömen. Das Kältemittel wird als Reaktion auf die Temperaturen des Kältemittels innerhalb des Kältemittelpfads 16, innerhalb des Kondensators 12 und innerhalb der Verdampfer 14 durch Dichteunterschiede des Kältemittels angetrieben.
Das Zweiphasen-Ölkühlsystem 10 beinhaltet ferner einen Temperatursensor 122, um die Temperatur des Kältemittels in mindestens einem von dem Kondensator 12, den Verdampfern 14 und dem Kältemittelpfad 16 zu messen. In der in 12 gezeigten Ausführungsform ist der Temperatursensor 122 im Kondensator 12 positioniert, um die Temperatur des Kältemittels zu messen und um elektrisch mit der Steuerung 70 verbunden zu sein. Die Steuerung 70 stellt auf Grundlage der Temperatur des Kältemittels in dem Kondensator 12 die Betriebsdrehzahl des Kondensatorlüfters 80 ein. Wenn die Temperatur des Kältemittels im Kondensator 12 relativ höher als sein normaler Betrieb ist, kann das aus den Verdampfern 14 austretende Kältemittel mehr Wärme bringen, und der Kondensatorlüfter 80 beschleunigt somit, um den stärkeren ersten Luftstrom LS₁ bereitzustellen, um sicherzustellen, dass zwischen dem Kondensator 12 und den Verdampfern 14 ein wesentlicher Unterschied in der Dichte des Kältemittels besteht. In dieser Hinsicht ist in dieser Ausführungsform auch ohne die in der vorherigen Ausführungsform gezeigte Pumpe die Zirkulation des Kältemittels gewährleistet.
Die vorliegende Offenbarung stellt außerdem ein Verfahren zum Kühlen einer rotierenden Komponente bereit:
Schritt 1: Pumpen eines Kältemittels, das zumindest teilweise in flüssiger Form vorliegt, über eine Pumpe zu einem Verdampfer und weiter zu einem Kondensator, so dass ein Druck des in den Verdampfer strömenden Kältemittels höher ist als ein anderer Druck des in den Kondensator strömenden Kältemittels.
Wenn die Pumpe eine Flüssigkeitspumpe ist, beinhaltet Schritt 1 auch das Trennen des Kältemittels in Dampfform von dem Kältemittel in flüssiger Form, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel in flüssiger Form durch die Pumpe strömt. Das Kältemittel in Dampfform wird auf zwei Wegen entsorgt:

(1) Ableiten des Kältemittels in Dampfform zurück zum Kondensator durch einen umgekehrten Kältemittelpfad; oder
(2) Komprimieren des Kältemittels in Dampfform über einen Kompressor zum Verdampfer.

Schritt 2: Absorbieren einer Wärme von einem Öl der rotierenden Komponente durch den Verdampfer, um das Kältemittel von flüssiger Form in Dampfform zu verdampfen.
Schritt 2 beinhaltet auch das Eintauchen des Verdampfers in das Öl innerhalb der rotierenden Komponente. Im Betrieb der rotierenden Komponente wird das Öl angetrieben, um entlang mindestens einer Oberfläche des Verdampfers zu strömen, um die Wärmeaustauschrate zu erhöhen.
Alternativ beinhaltet Schritt 2 das Pumpen des Öls durch eine Ölpumpe von der rotierenden Komponente zu dem Verdampfer, um die Wärme zwischen dem Öl und dem Kältemittel auszutauschen. Dieser Schritt beinhaltet auch das Filtern des Öls über einen Ölfilter unter Verwendung des von der Ölpumpe erzeugten Öldrucks.
Schritt 2 kann auch das Rückführen von Energie aus dem Kältemittel beinhalten, das aus dem Verdampfer austritt. Die Turbine wird vom Kältemittel angetrieben.
Schritt 3: Kühlung des Kältemittels zumindest teilweise in Dampfform über den Kondensator.
Die oben genannten Schritte werden wiederholt, um das Öl in der rotierenden Komponenten zu kühlen.
Ohne den Umfang, die Auslegung oder die Anwendung der nachstehend aufgeführten Ansprüche in irgendeiner Weise einzuschränken, besteht eine technische Wirkung einer oder mehrerer der hierin offenbarten beispielhaften Ausführungsformen darin, das Öl in der rotierenden Komponente mit einem Kältemittel mit höherem Wärmeübertragungskoeffizienten zu kühlen, um eine bessere Kühlleistung zu erreichen. Eine weitere technische Wirkung von einer oder mehreren der hierin offenbarten beispielhaften Ausführungsformen besteht darin, die Wärmelasten von einer oder mehreren rotierenden Komponenten zu verteilen, ohne dass das Öl über eine große Entfernung innerhalb des Arbeitsfahrzeugs gepumpt wird. Eine weitere technische Wirkung von einer oder mehreren der hierin offenbarten beispielhaften Ausführungsformen besteht darin, die Wahrscheinlichkeit einer Ölleckage zu verringern.
Wie hierin verwendet, bezeichnen Listen mit Elementen, die durch konjunktive Begriffe getrennt sind (z. B. „und“) und denen auch der Satz „mindestens eines von“ oder „eines oder mehrere von“ vorangestellt ist, Konfigurationen oder Anordnungen, die möglicherweise einzelne Elemente der Liste oder eine Kombination davon beinhalten. Zum Beispiel bezeichnet „mindestens eines von A, B und C“ oder „eines oder mehrere von A, B und C“ die Möglichkeiten von nur A, nur B, nur C oder einer beliebigen Kombination von zwei oder mehr von A, B und C (z. B. A und B; B und C; A und C; oder A, B und C)
Während das Obenstehende beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschreibt, dürfen diese Beschreibungen nicht in einem einschränkenden Sinne betrachtet werden. Vielmehr können andere Abweichungen und Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang und Geist der vorliegenden Offenbarung, wie in den beigefügten Ansprüchen festgelegt, abzuweichen.

Claims

Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug, umfassend: einen Kondensator, der konfiguriert ist, um ein Kältemittel von Dampfform in flüssige Form zu kühlen; einen Verdampfer, der konfiguriert ist, um Wärme zwischen einem ersten Fluid des Arbeitsfahrzeugs und dem Kältemittel auszutauschen, wodurch das Kältemittel von flüssiger Form in Dampfform erwärmt wird; einen Kältemittelpfad, umfassend einen ersten Kältemittelpfad, der den Kondensator thermisch mit dem Verdampfer koppelt, und einen zweiten Kältemittelpfad, der den Verdampfer thermisch mit dem Kondensator koppelt, wobei das Kältemittel konfiguriert ist, um durch den Kältemittelpfad zu strömen; und eine Pumpe, die in dem ersten Kältemittelpfad positioniert ist, um das Kältemittel von dem Kondensator zu dem Verdampfer zu pumpen, derart, dass der Verdampfer stromabwärts der Pumpe und der Kondensator stromabwärts des Verdampfers ist.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1, wobei das erste Fluid ein Öl einer rotierenden Komponente des Arbeitsfahrzeugs ist.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 2, wobei der Verdampfer mindestens teilweise in das Öl in der rotierenden Komponente des Arbeitsfahrzeugs eingetaucht ist.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Verdampfer außerhalb der rotierenden Komponente positioniert ist und das Öl der rotierenden Komponente über einen ersten Ölpfad und einen zweiten Ölpfad, die die rotierende Komponente mit dem Verdampfer koppeln, in Fluidverbindung mit der rotierenden Komponente und dem Verdampfer steht.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Pumpe eine Zweiphasenströmungspumpe ist, die das Kältemittel in flüssiger Form und in Dampfform pumpt.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend einen Abscheider, der in dem ersten Kältemittelpfad zwischen dem Kondensator und der Pumpe positioniert und konfiguriert ist, um das Kältemittel in Dampfform von dem Kältemittel in flüssiger Form zu trennen, um zu ermöglichen, dass das Kältemittel in flüssiger Form durch die Pumpe strömt.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 6, umfassend einen umgekehrten Kältemittelpfad, der den Separator mit dem zweiten Kältemittelpfad koppelt, wobei das Kältemittel in Dampfform durch den umgekehrten Kältemittelpfad von dem Abscheider zu dem zweiten Kältemittelpfad strömt.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, umfassend einen Kompressorpfad, der den Abscheider mit dem ersten Kältemittelpfad koppelt, und einen Kompressor, der in dem Kompressorpfad positioniert ist, wobei der Kompressor das Kältemittel komprimiert, das in Dampfform ist und von dem Abscheider durch den Kompressorpfad zu dem Verdampfer strömt, und die Pumpe das Kältemittel pumpt, das flüssig ist und von dem Abscheider durch den ersten Kältemittelpfad zu dem Kompressor strömt.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend eine Energierückführungseinheit, die in dem zweiten Kältemittelpfad positioniert ist, wobei die Energierückführungseinheit eine Turbine umfasst, die durch das Kältemittel angetrieben wird.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 4, umfassend ein Strömungssteuerventil, das in dem ersten Kühlmittelpfad zwischen der Pumpe und dem Verdampfer angeordnet ist, wobei das Strömungssteuerventil basierend auf einer Temperatur des Öls betätigt wird.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend einen Kondensatorlüfter, der konfiguriert ist, um den Kondensator zu kühlen, und eine Pumpen-Kondensatorlüfter-Steuerlogik, die mit der Pumpe und dem Kondensator gekoppelt ist, und die Pumpen-Kondensatorlüfter-Steuerlogik konfiguriert ist, um den Kondensator zu regulieren, um das Kühlmittel zu kühlen, bevor die Pumpe das Kühlmittel pumpt.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 1, umfassend einen Wärmetauscher, der konfiguriert ist, um Wärme zwischen dem ersten Fluid und einem Öl einer rotierenden Komponente des Arbeitsfahrzeugs auszutauschen.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach Anspruch 12, wobei das erste Fluid ein Frostschutzmittel ist, der Verdampfer außerhalb der rotierenden Komponente positioniert ist, das erste Fluid über einen Frostschutzmittelpfad, der den Verdampfer an den Wärmetauscher koppelt, in Fluidverbindung mit dem Verdampfer und dem Wärmetauscher steht.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 13, umfassend einen Kondensatorlüfter, der konfiguriert ist, um den Kondensator zu kühlen, wobei der Kondensatorlüfter nachgelagert zum Verdampfer und vorgelagert zum Kondensator positioniert ist, so dass der Kondensatorlüfter zumindest teilweise durch eine volumetrische Expansion des Kältemittels angetrieben wird.
Zweiphasen-Ölkühlsystem für ein Arbeitsfahrzeug, umfassend: einen Kondensator, der konfiguriert ist, um ein Kältemittel von Dampfform in flüssige Form zu kühlen; einen Verdampfer, der unter dem Kondensator positioniert und konfiguriert ist, um Wärme zwischen einem Öl einer rotierenden Komponente des Arbeitsfahrzeugs und dem Kältemittel auszutauschen, wodurch das Kältemittel von flüssiger Form zu Dampfform erwärmt wird; und einen Kältemittelpfad, der den Kondensator thermisch an den Verdampfer koppelt, wobei das Kältemittel konfiguriert ist, um in bidirektionalen Richtungen in dem Kältemittelpfad zu strömen, angetrieben durch die Dichtheitsdifferenzen des Kältemittels als Reaktion auf Temperaturen des Kältemittels innerhalb des Kältemittelpfads, innerhalb des Kondensators und innerhalb des Verdampfers.
Verfahren zum Kühlen einer rotierenden Komponente, umfassend: Pumpen eines Kältemittels, das zumindest teilweise in flüssiger Form vorliegt, zu einem Verdampfer und Bewegen des Kältemittels, das zumindest teilweise in Dampfform vorliegt, zu einem Kondensator über das Pumpen, so dass ein Druck des in den Verdampfer strömenden Kältemittels höher ist als ein anderer Druck des in den Kondensator strömenden Kältemittels.; Absorbieren einer Wärme von einem Öl in der rotierenden Komponente durch den Verdampfer, um das Kältemittel von flüssiger Form in Dampfform zu verdampfen; und Kühlen des Kältemittels zumindest teilweise in Dampfform über den Kondensator.