DE3126534A1

DE3126534A1 - Heizeinrichtung

Info

Publication number: DE3126534A1
Application number: DE19813126534
Authority: DE
Inventors: Friedrich B. Dr.-Ing. 5000 Köln Fischer; Gottfried 5060 Bergisch Gladbach Moser
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Current assignee: Kloeckner Humboldt Deutz AG
Priority date: 1980-10-18
Filing date: 1981-07-04
Publication date: 1982-05-27
Also published as: DE3126534C2

Description

Wöckner+Jumboldt-Oeutz AG Jj\ tf^lri Ü

5000 Köln 80; 'den OT. "Juli "19STi _ 4 - Unser Zeichen: D 81/32 AE-ZPB Neu/Bi

Heizeinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung, die insbesondere zur Beheizung einer Bedienungskabine, eines Fahrerhauses o. dergl. dient, und bei der die Förderung bzw. die Erwärmung des Heizmediums durch eine Hochdruckförderpumpe und ein Druckabbauelement erfolgt.

In der DE-OS 26 28 697 ist eine Heizeinrichtung beschrieben, welche eine mit einem Antriebsmotor verbundene Pumpe und eine Druckbegrenzungseinrichtung in der Pumpenabflußleitung zur Erzeugung der zu Heizzwecken benötigten Wärme aufweist. Die Pumpe ist eine Hydraulikpumpe, die auf ein von den· übrigen Systemen unabhängiges, das Druckabbauelement und den Öl-Luft-Wärme tauscher enthaltendes System arbeitet.

Die Erfindung bezweckt, eine Heizeinrichtung der eingangs beschriebenen Art dahin zu verbessern, daß eine kompaktere, material- und raumsparende Ausbildung von Systemkomponenten der Heizeinrichtung erreicht wird.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Maschine mit Schmierstoff- und/oder Arbeitsflüssigkeitssystem das Heizmedium Schmierstoff oder Arbeitsflüssigkeit ist und Schmierstellen bzw. Arbeitsflüssigkeits-Abnahmestellen an die Hochdruckförderpumpe angeschlossen sind.

Hierdurch kann in vorteilhafter Weise auf eine besondere Schmierölpumpe bzw. auf eine besondere Pumpe zur Förderung der Arbeitsflüssigkeit verzichtet werden, deren Aufgaben die zur Wärmeerzeugung eingesetzte Hochdruckförderpumpe voll übernimmt. Die Anordnung zur Erwärmung des Heizmediums, die bisher als zusätzliches, unabhängiges Umlaufsystern ausgelegt war,

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wird voll integriert, wobei auch entsprechende Leitungsteile eingespart werden können.

Die weitere Beschreibung und die Ausführungsbeispiele beziehen sich auf die Einbeziehung des Heizungssystems in das Schmierölsystem einer Brennkraftmaschine. Daneben ist jedoch, wenn auch .nicht weiter ausgeführt, die Vereinigung mit einem Hydrauliksystem mit eigener Arbeitsflüssigkeit möglich. Pur diesen Fall treten sinngemäß an die Stelle der erwähnten Schmierstellen der Brennkraftmaschine jeweils die Abnahmestellen für die Arbeitsflüssigkeit.

Im Hydrauliksystem ist ein relativ hohes Druckniveau zulässig bzw. erwünscht, wobei nur die Wärmetauscher entsprechend abgesichert werden müssen. Das mit der Auslegung des Schmierölsystems bisher unvereinbar erscheinende hohe Druckniveau der Hochdruckförderpumpe von etwa 150 bar wird dadurch angepaßt, daß erfindungsgemäß entweder das Druckabbauelement beaufschlagt wird, das den hohen Druck unter Wärmeerzeugung entsprechend reduziert, oder daß

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bei ausreichender Schmieröl temperatur die gesamte Fördermenge im Bypaß um das Druckabbauelement mit niedrigem Druck gefördert wird. Das für die Schmierstellen erforderliche Druckniveau wird vorzugsweise durch ein an sich bekanntes Druckhalteventil am Ende der Hauptölleitung eingestellt.

Zum Kühlen des Schmieröls und für bestimmte Heizaufgaben mit der Brennkraftmaschine verbundener und von ihr betriebener Aggregate sind in erfindungsgemäßer Weise Wärmetauscher bzw. Ölkühler in unterschiedlicher Weise in einem kombinierten Schmieröl- und Heizölsystem angeordnet.

In einfachster Anordnung für einen wassergekühlten Motor ist zwischen Druckabbauelement und Schmierstellen ein in den Kühlkreislauf des Motors einbesogener Wasser-Öl-Wärmetauscher in der Hauptleitung angeordnet, der zum einen über den sog. Rückkühler der Gesaratanlage überschüssige Wärme abführt und zum anderen über einen zusätzlich beaufschlagbaren Heizungswärmetauscher mit gegebenenfalls regelbarer Luftzufuhr Heizungszwecke in der Bedienungskabine eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs oder Gerätes erfüllen kann. Erfindungsgemäß ist zum Wasser-Ol-Wärmetauscher ein steuerbarer Bypaß vorgesehen, der z. B. bezüglich einer höchstzulässigen Schmieröltemperatur auch thermostatisch geregelt sein kann.

Analog zum vorher Beschriebenen kann bei einer luftgekühlten Maschine an gleicher Stelle im Schmieröl- und Heizungskreislauf ein Luft-Öl-Wärmetauscher ■ angeordnet sein, zu dem außerhalb des Motors entsprechende Vor- und Rücklauf leitungen innerhalb des Hauptölleitungsstranges vorgesehen sind. Damit dieser Luft-Öl—Wärmetauscher zugleich sur Ölrückkühlung und zu Heizungszwecken für die Bedienungskabine dienen kann, kann hierbei eine umsteuerbare Luftführung vorgesehen sein.

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In weiterer erfindungsgemäßer Ausgestaltung wird in der Hauptölleitung zur Ölkühlung ein Wasser- oder Luft-Öl-Wärmetauscher mit einem von einem Thermostat geregelten Bypaß vorgesehen, wodurch zwischen Ölkühlung und Heizzwecken eine Aufgabenteilung vorgenommen wird, die die Regulierbarkeit des Luft-Öl-Wärmetauschers in der Bedienungsmaschine erleichtert»

In abweichenden Ausführungen zu Vorstehendem wird in erfindungsgemäßer Weise nur ein Wasser= oder Luftwärmetauscher zur Ölkühlung in der Hauptölleitung vor den Schmierstellen angeordnet, während ein zu Heiszwecken dienender Luft-Öl-Wärmetauseher in"einem von der Hauptölleitung abgezweigten Nebenölleitungsstrang des Kreislaufes angeordnet ist= Die erforderliche Ölrnenge wird hierbei vorzugsweise durch eine Drossel vor dem Luft-Öl-Wärmetauscher eingestellt, zusätzlich ist ein Steuerelement zur Mengenregelung in dieser Nebenölleitung angeordnet» Austrittsseitig ist derLuft-.Ö!=Wärme±auscher erfindungsgemäß über einen Rücklauf direkt mit der Ölv/unne verbunden» Vorteil dieser Anordnung ist eine gleichmäßige, durch die geregelte Ölkühlung begrenzte Temperatur an den Schmierstellen ο

Zum Schutz der einzelnen Wärmetauscher und der Schmierstellen gegen Überdruck ist erfindungsgemäß hinter dem Druckabbauelement in einer Abzweigung ein Druckhalteventil von etwas höherem Druckniveau als das des Druckhalteventils am Ende der Hauptölleitung angeordnete

Das Steuerorgan im Byßaß zum Druckabbauelement ist vorzugsweise ein Magnetventil, das von verschiedenen Kenngrößen unabhängig voneinander angesteuert werden kann, wie s.B. einem Endschalter am Fahrhebel eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs, einem Druckschalter in einer Arbeitshydraulik, deren Pumpe von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, einem Temperaturschalter in der Ölwanne oder dergl« Hierdurch soll sichergestellt werden, daß im Bedarfsfall die volle Motorleistung durch Öffnen des Bypasses sur Verfügung steht und daß eine Auf-

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heizung des Schmieröls nur bis zu einer höchstzulässigen Temperatur stattfindet.

Beispiele des erfindunsgemäßen Heizungssystems sind schematisch in den Figuren dargestellt und im folgenden Beschrieben.

Fig. 1 zeigt das Grundschema der erfindungsgemäßen Anordnung zur Erwärmung des Ölinhalts,

Fig. 2 zeigt das Schema einer wassergekühlten Brennkraftmaschine, Fig. 3 zeigt das Schema einer luftgekühlten Brennkraftmaschine, Fig. 4 zeigt das Schema einer Brennkraftmaschine mit einem Schmierölkühler beliebiger Art und einem in der Hauptölleitung angeordneten Heizungswärmetauscher,

Fig. 5 zeigt ein Schema mit einem Ölkühler beliebiger Art und einem in einem Nebenstrang angeordneten Heizungswärmetauscher.

In Fig. 1 ist ein Motorgehäuse 10 mit einer Ölwanne 1 einer Brennkraftmaschine dargestellt, aus deren Inhalt eine Hochdruckförderpumpe 2 Öl ansaugt und über ein Druckabbauelement 3, das in der Hauptölleitung 4 angeordnet ist oder über ein mit einem Bypaß 5 gelegenen Steuerelement 6 die Schmierstellen 7 der Brennkraftmaschine beaufschlagt. Zwischen dem Druckabbauelement 3 und den Schinierstellen 7 weist die Hauptölleitung 4 eine Abzweigung auf, die von einem Druckhalteventil 8 verschlossen wird. Hinter den Schmierstellen 7 ist in der Hauptölleitung 4 ein weiteres Druckhalteventil 9 von niedrigerem Druckniveau als das erste angeordnet. Die Anordnung zur Erwärmung des Ölinhalts mit Hochdruckförderpumpe 2, Druckabbauelement 3, Steuerelemente bis einschließlich der Abzweigung zum ersten Druckhalteventil 8 ist in den weiteren Figuren mit der Darstellung in Fig. 1 identisch.

In Fig. 2 ist in der Hauptölleitung 4 zwischen der Abzweigung zum Druckhalteventil 8 und den Schmierstellen 7 der Brennkraftmaschine ein in den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine einbezogener Wasser-Öl-Wärmetauscher - 11 angeordnet. Das Kühlwasser wird

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Von einer Kühlwasserpumpe 13 umgewälzt und fließt über den Wasser-Öl-Wär.me tauscher 11 und die Vorlauf leitung 15 zu dem mit Kühlwasserräumen 14 versehenen Motorgehäuse 12. Über die Rücklaufleitung 16 gelangt es zum Rückkühler 17 und von dort wieder zur Kühlwasserpumpe 13. Der Rückkühler 17 weist eine von einem Thermostatventil 19 beherrschte .Bypaßleitung 18 auf. In einer weiteren Nebenleitung 20 ist ein Heizungswärmetauscher 21 angeordnet, der von einem Regulierventil 40 regelbar ist.

In Fig. 3 weist die Brennkraftmaschine ein luftgekühltes Motorgehäuse 22 auf. Die Hauptölleitung 4 verläuft hinter der Abzweigung zum Druckhalteventil 8 über einen Luft-Öl-Wärmetauscher ;23 au den Schmierstellen 7 der Brennkraftmaschine» Der Luft-Öl-Wärmetauscher 23 weist einen Bypaß 24 auf, der von einem Steuerorgan 25 beherrscht wird. Die über den Luft-Öl-Wärmetauscher 23 geströmte Luft ist mittels einer Luftreguliereinrichtung 26 zwischen einem Heizluftkanal 27 und einem Abluftkanal 28 umsteuerbar.

In Fig. 4 ist das Motorgehäuse 10 einer beliebigen Brennkraftmaschine dargestellt. In der Hauptölleitung 4 ist hinter der Abzweigung zum Druckhalteventil 8 ein Wasser- oder Luft- Öl-Wärme taurr scher 29 und zu Heizzwecken ein Luf fr-ÖL-Wäcmetauscher 30 angeordnet. Der Wasser- oder Luft-Öl-Wärme tauscher 29 ist von einem Bypaß 31 umgehbar, der von einem Steuerorgan 33 beherrscht wird. Parallel zum Luftölwärmetauscher 30 ist ein Bypaß 32 angeordnet, in dem ein Steuerorgan 34 zur Mengenregelung vorgesehen ist. Hinter diesem Steuerorgan 34 führt die Hauptölleitung 4 su den Schmierstellen 7 und dem Druckhalteventil 9 innerhalb des Motorgehäuses 10»

Pig* 5 unterscheidet sich/von Fig- 4 dadurch, daß hinter dem Steuerorgan 33 die Hauptölleitung 4 unmittelbar zu den Schmierstellen 7 der Brennkraftmaschine und dem Druckhalteventil 9 fortgeführt wird, während vor diesen eine Nebcnölleitung 35 über ein Drosselelement 36 einen Luf t-Öl-Wärmetauscher 39 beaufschlagt« In der Nebenölleitung 35 ist ein Steuerventil 37 ange-

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ordnet, das die über den Rücklauf 38 nahezu drucklos zurück in die Ölwanne 1 fließende Ölmenge'steuert. _# [

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Claims

Patentansprüche

1. Heizeinrichtung, insbesondere für eine Bedienungskabine oder ein Fahrerhaus, mit einer Hochdruckförderpumpe (2) und einem Druckabbauelement (3) zur Förderung bzw. Erwärmung des Heizmediums,

dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Maschine mit Schmierstoff- und/oder Arbeitsflüssigkeitssystem Schmierstellen (7) bzw. Arbeitsflüssigkeits-Abnahmestellen an die Hochdruckförderpumpe angeschlossen sind.

2» Heizeinrichtung nach Anspruch 1, "dadurch gekennzeichnet, daß das Druckabbauelement (3) und Schmierstellen (7) der Maschine und/oder Abnahmestellen für Arbeitsflüssigkeit hintereinander an die Hochdruckförderpumpe (2) angeschlossen sind.

3. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Druckabbauelement (3) ein von einem Steuerelement (6) beherrschter Bypaß (5) vorgesehen ist.

4« Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Hauptölleitung (4) einer Brennkraftmaschine hinter dem Druckabbauelement (4) und/oder dem Bypaß (5) zu diesem und vor den Schmierstellen (7) und/oder den Abnahmestellen ein Wasser-Öl-Wärmetauscher (29) angeordnet ist, der wasserseitig im Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine liegt und ölseitig einen von einem Steuerorgan (33) beherrschten Bypaß (31) aufweist.

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5. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Druckabbauelement (3) und/oder dem Bypaß (5) zu diesem und vor den Schmiersteilen (7) und/oder den Abnahmestellen ein Luft-Öl-Wärmetauscher (23,^v 30) angeordnet ist, der ölseitig einen von einem Steuerorgan (25, 33, 34) beherrschten Bypaß (24, 31, 32) aufweist.■

6. Heizeinrichtung nach Anspruch 5,

dadurch gekennzeichnet, daß der Luft-Öl-Wärmetauscher (23, 30) zu Heizzwecken in der Bedienungskabine angeordnet und ggfs. mit einer Luftreguliereinrichtung (26) versehen ist.

7. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Druckabbauelement (3) und/oder dem Bypaß (5) zu diesem und vor dem zu Heizzwecken dienenden Luft-Öl-Wärmetauscher (23, 30) zur Ölkühlung ein Luft-Öl- oder Wasser-Öl-Wärmetauscher (29) in der Hauptölleitung (4) angeordnet ist.

8. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Druckabbauelement (3) und/oder dem Bypaß (5) zu diesem parallel zur Hauptölleitung (4) im Bereich des Luft-Öl- oder Wasser-Öl-Wärmetauschers (29) bzw. dem Bypaß (3D und/ oder im Bereich der Schmierstellen (7) und/oder der Abnahmestellen eine Nebenölleitung (35) mit einem Steuerelement (37) und einem zu Heizzwecken in der Bedienung skabine angeordnetem Luft-Öl-Wärmetauscher (39) vorgesehen ist.

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9c, Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß in der Nebenölleitung (35) ein Drosselelement (36) und ein freier Rück« lauf (38) zur Ölwanne (1) vorgesehen ist«

10ο Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß das Druckabbauelement

(3) ein konstruktiv unveränderlich eingestelltes Druckhalteventil mit hohem Druckniveau ist„

llo Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet₉ daß in der Hauptölleitung

(4) unmittelbar hinter dem Druckabbauelement (3)

und dem Bypaß (5) zu diesem eine Abzweigung angeordnet ist, die von einem Rückhalteventil (8) für höchstzulässigen Schmierstellendruck verschlossen Ist»

12ο Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Hauptölleitung (4) hinter den Schmierstellen (7) und/oder den Abnahmestellen ein Druckhalteventil (9) für betriebsoptimalen Schmierstellendruck bzw. Abnahmestellendruck eingesetzt ist«.