DE8204826U1 - Vorrichtung zum Fördern und Kühlen von fließfähigen Druckmedien zum Antrieb von Maschinen und Geräten - Google Patents

Description

DipL-Phye. Heinrich Seids. Patentanwalt . Blerstadter Höhe IS ■ Postfach 5105 · 6200 Wiesbaden 1 ■ 5? (06121) 56 2022

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Fördern und Kühlen von fließfähigen Druckmedien zum Antrieb von Maschinen und Geräten, insbesondere schnelldrehenden Ma- j schinen und Geräten,, beispielsweise Spanngeräten, Drehmoment· messern u.dgl, bei der in dem von einer im wesentlichen

zylindrisch angeordneten Kühlschlange umschlossenen Rauir.

I ein axial fördernder Gebläserotor angeordnet ist. '

In ölhydraulischen Anlagen soll die Betriebstemperatur eine bestimmte Temperatur, z.B. 50° C, nicht überschreiten, da höhere Öltemperaturen größere innere und äußere Leckverluste, geringe Lebensdauer von Dichtelementen und schnellere Alterung der Hydroflüssigkeit bedeuten. Bei Werkzeugmaschinen können höhere Temperaturen zu verstärkter

Wärmeausdehnung und damit zu lingenauigkeiten führen.

Die Forderung einer hohen Kühlleistung bei gedrängter Bau-[ form machten eine kompakte Bauweise aller für die Kühlung '

notwendigen Bauelemente notwendig. In der ATZ 82 (1980) 7/8, Seite 394, wird eine Kühlanlage eines Triebwerkes bej schrieben, die in Form einer Ringkühlanlage ausgebildet

ist. Diese Ringkühlanlage ist auf dem Getriebe aufgebaut, wobei der Radialdrucklüfter über eine Lüfterkupplung mit der Antriebswelle des Getriebes verbunden ist. Das in dem Ringkühler des Motors eingesetzte Lüfterrad saugt über ein Ansauggräting von außen Luft an und lenkt diese radial auf

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den Ringkühler, um das Kühlernetz zu überstreichen und § somit abzukühlen, wie dies inbesondere aus dem Bild 4

zu ersehen ist.

Die für das durch Rinqkühler zu fördernde Kühlmedium nofcwendige Förderpumpe muß in diesem dargestellten Beispiel

außerhalb der Ringkühlanlage am Triebwerksblock angebracht werden.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ei-

J ne Vorrichtung zum Fördern und Kühlen von fließfähigen

Druckmedien zu schaffen, bei der die Einrichtungen zum

Kühlen und zum Fördern von fließfähigen Druckmedien zu

ι einer kompakten Einheit vereinigt sind, die optimale

!, Kühlverhältnisse bei hoher Förderleistung bietet, wobei

durch die Integration Von Kühleinrichtungen und Förderein-15 richtungen eine raumsparende Bauweise bei leichter und übersichtlicher Handhabung durch den Benutzer ert-iieht werden soll.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß

a) die Kühlschlange in unmittelbarer Reihenanordnung an die Förderpumpe für das Druckmedium angeschlossen ist;

b) die mit radialem Luftdurchlaß zwischen ihren Windungen ausgebildete Kühlschlange einen Innenraum umgibt, in welchen die Förderpumpe für das Kühlmedium angeschlossen

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ist;

b) die mit radialem Luftdurchlaß zwischen ihren Windungen
ausgebildete Kühlschlange einen Innenraum umgibt, in
welchen die Förderpumpe für das Kühlmedium angeschlossen

ist;

c) der Gebläserotor im axialen Durchlaß an dem einen stirn-·
seitigen Ende der Kühlschlangen-Anordnung angeordnet

ist und mit der Förderpumpe auf einem gemeinsamen An- f

I trieb sitzt, während der axiale Durchlaß am zweiten | stirnseitigen Ende der Kühlschlangen-Anordnung im we- f sentlichen verschlossen ist; und

d) die im Innenraum der Kühlschlangen-Anordnung angeordnete
Förderpumpe und deren Antriebsteile in ihrer äußeren | Formgebung einer Luftstrom-Ablenkeinheit von axialer

zur radialer Strömung und bzw. oder umgekehrt ausgebildet _: sind. I

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann in vorteilhaf- |

ter Weise eine raumsparende Bauform der Vorrichtung er- '; reicht werden, da die Druckmittelpumpe, Gebläserot.or und |

der ihnen gemeinsame Antriebsmotor als eine Baugruppe ausgebildet ist, die sich in einem von der Kühlschlangen-Anordnung gebildeten Innenraum befindet. In einer weiteren
vorteilhaften Weise kann zur Unterbringung der Ventile und
Schalteinrichtungen ein sich axial der Kühlschlangen-

Anordnung entlang erstreckendes Gehäuse angeordnet sein.

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Der für das hydraulische Druckmedium vorgesehene Sanvnelbe- ; hälter kann an einem oberen bzw. unteren stirnseitigen Ende j der zylindrischen Kühlschlangen-Anordnung angeordnet sein, um mit der Kühleinrichtung, Antriebseinrichtung und Schalteinrichtung eine kompakte Funktionseinheit zu bilden.

Vorteilhaft kann der gemeinsame Antriebsmotor für die Druck— mittelpumpe und den Gebläserotor für wesentlich kleinere Leistung ausgelegt sein, als die Kühlleistung der Kühlschlange in Verbindung mit dem Gebläserotor trägt. Dabei kann die Kühlleistung der Kühlschlange in Verbindung mit dem Gebläserotor etwa das Doppelte bis Dreifache der Antriebsleistung sein. Dadurch ist es möglich, die installierte Motorleistung relativ klein zu halten bei vorhandenen großen Temperaturdifferenzen von z.B. 30°C.

Die Erfindung bietet·ferner die Möglichkeit, den Gebläserotor über eine aufgrund der Temperatur des Druckmedium gesteuerten Thermostatkupplung an den gemeinsamen Antrieb derart anzuschließen, daß der Gebläserotor bei Unterschreiten einer vorher festgelegten oder einstellbaren Temperatur im Druckmedium vom Antrieb abgekuppelt wird. Dadurch wird eine Temperaturreglung für die günstigste Betriebstemperatur der Hyäraulikflüssi.gkeit geschaffen. Durch diese Thermostat-

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kupplung wird ein schädliches Herunterkühlen der Hydrau- !

likflüssigkeit vermieden, da kaltes Hydrauliköl eine erhöhte Viskosität aufweist, die höhere Flüssigkeits-Reibungsverluste verursacht. An Kraftübertragungselementen und an Drosssistellen auftretender Druckabfall ist somit während des Betriebes praktisch gleichbleibend. Das Arbeitsverhalten empfindlicher Maschinen, z.B. Spanngeräte, Drehmomentenmesser u.dgl. ändert sich daher praktisch nicht

J mehr aufgrund von Temperaturschwankungen des Hydrostroms.

Durch die Thermostatkupplung wird die Voraussetzung geschaffen für εΊη genaues, gleichmäßiges Arbeiten über den ganzen Betriebsraum hinweg unter Einhaltung nur geringer Temper at. urd if f erenzen.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der

* 15 Gebläserotor dazu ausgebildet und in solchem Sinne angetrieben sein, Luft axial von außen anzusaugen und axial auf die Förderpumpe und deren Antriebsteile zu führen, wo die axiale Luftströmung umgelenkt und zwischen den Windungen

der Kühlschlangen-Anordnung hindurch radial nach außen B
η 20 gedrückt wird. Dieser so von außen angesaugte Luftstrom ■·.

streicht dabei über den Antriebsmotor und die Förderpumpe und führt bereits schon dort mittels Konvektioin Wärme ab. Dabei sind der Antriebsmotor und die Förderpumpe mit einer äußeren Formgebung versehen, die den so von außen angesaugten axialen Luftstrom in radiale Richtung umlenken, um ■;

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ihn somit durch die Kühlschlangen-Anordnung zu drücken.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Gebläserotor dazu ausgebildet und in solchem Sinn angetrieben sein, Luft axial aus dem von der Kühlschlange umgebenen Innenraum anzusaugen, wobei die radial zwischen den Windungen der Kühlschlangen-Anordnung hindurch von außen angesaugte Li^Tft an der Förderpumpe und deren Antriebsteilen in einem axialen, auf den Gebläserotor gerichteten Luftstrom umgelenkt werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die äußere Formgebung der Förderpumpe und des Antriebsmotors ebenfalls entsprechend ausgebildet, um radial eintretende Luft in axiale Richtung umzulenken und zu einem Luftstrom zu bündeln.

In besonders vorteilhafter Weise kann die Kühlschlange drei sich jeweils umgebende Windungslagen aufweisen, wobei die Kühlschlange in besonders vorteilhafter Weise unmittelbar an die Druckseite der Förderpumpe angeschlossen sein kann. Dabei wird ein Saug- oder Rücklaufdruckabfall vermieden. In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann - wenn es die Betriebsverhältnisse verlangen - die Kühlschlange unmittelbar an die Ansaugseite der Förderpumpe angeschlossen sein.

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Die für die Steuerung notwendigen Ventile und Schaltein- |

■ i richtungen können in vorteilhafter Weise in einem Gehäuse f.

untergebracht sein, das an der Außenseite der zylindrischen' Kühlschlangen-Anordnung sich axial entlang dieser erstreckend angeordnet ist. Da alle Ventile und Schalteinrichtungen für den Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Gehäuse untergebracht sind, ist eine leichte Installation gegeben. Da dieses Gehäuse alle Schaltelemente aufnimmt, sind keine vorstehenden Teile vorhanden, die während dem Betrieb beschädigt werden könnten. In vorteilhafter Weise kann die Breite des Gehäuses für Ventile und Schalteinrichtungen nur einen Bruchteil, beispielsweise ein viertel des Äußendurchmessers der Kühlschlangen-Anordnung betragen* Dadurch wird der Austritts- bzw. Durchtrittsquerschnitt für die Kühlluft innerhalb der Kühlschlangen-Anordnung nur unwesentlich verkleinert.

In vorteilhafter Weise kann der gemeinsame Antrieb einen im mittleren Bereich des von der Kühlschlangen-Anordnung umgebenen Innenraumes angebrachten Antriebs-Elektromotor aufweisen, an dessen einen Seite der Gebläserotor und anderen Seite die Förderpumpe angeordnet ist. Diese aus dem Elektromotor, dem Gebläserotor und der Förderpumpe bestehende Baueinheit kann leicht und mühelos aus dem Innenraum der Kühlschlangen-Anordnung demontiert werden bzw. in den Innenraum montiert werden. So ist eine leichte

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Auswechselbarkeit dieser Einrichtungen gegeben, was zu !

kurzen Umrüstzeiten z.B. durch Einbau eines anderen Motors bzw. Gebläserotors führt.

Beispielsweise kann der für hydraulische Druckmedien vorgesehene Sammelbehälter ringförmig ausgebildet und an dem einen stirnseitigen Ende der zylindrischen Kühlschlangen-Anordnung angeordnet sein. Dabei kann dieser ringförmige Sammelbehälter so über der Kühlschlangen-Anordnung angeordnet sein, daß er sich im wesentlichen auf der Hohe. des Gebläserotors befindet. Dadurch wird die Wandung des Sammelbehälters direkt durch die eintretende angesaugte Luft gekühlt.

Man kann die Förderpumpe im Bereich des geschlossenen stirnseitigen Endes der Kühlschlangen-Anordnung anordnen, wobei der für hydraulische Druckmedien vorgesehene Sammelbehälter dann zweckmäßig unter der Förderpumpe am stirnseitigen Boden der Kühlschlangen-Anordnung angeordnet sein kann. Durch dieses geschlossene stirnseitige Ende der Kühlschlangen-Anordnung wird erreicht, daß der in den Innenraum eintretende Luftstrom im Bereich des Bodens in hohem Maße verwirbelt wird, was somit zu einer besseren Wärmeübertragung durch Konvektion führt. Dadurch werden gleichzeitig die Förderpumpe und der unterhalb dieser Förderpumpe angeordnete Sammelbehälter gekühlt.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 erfindungsgemäße Vorrichtung im Halbschnitt;

und

Fig. 2 Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß der

Figur 1.

Die in den Figuren 1 gezeigte Vorrichtung zum Fördern und Kühlen von fließfähigen Druckmedien weist eine ringförmige Kühlschlangen-Anordnung 13 auf, bei der die Kühlschlange 14 drei sich jeweils umgebende Windungslagen 14' aufweist. Diese WinäüngSiägen 14^! werden durch gleichmäßig am umfang verteilte Abstandstreifen 22 und Distanzstreifen 23 in gegenseitigem Abstand gehalten. In dem von der Kühlschlangen-Anordnung 13 gebildeten Innenraum 15 befindet sich der Gebläserotor 11 und die Druckmittelpumpe 12, die über ihren gemeinsamen Antrieb einem Elektromotor 10 miteinander verbunden sind. Die Kühlschlange 14 ist unmittelbar an der Druckseite bei 24 der Förderpumpe 12 angeschlossen und in analoger Weise ist die Ansaugseite der Förderpumpe 12 mit dem für das hydraulische Druckmedium vorgesehenen ringförmigen Sammelbehälter 18 verbunden, wobei diese ringförmige Sammelbehälter 18 an dem einen stirnseitigen Ende der zylindrischen Kühlschlangen-Anordnung 13 sich befindet. Die Kühlschlange 14 wird, wie insbesondere

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aus Figur 2 zu ersehen ist, in das Gehäuse 16 geführt, um dort mit den in diesem Gehäuse 16 befindlichen Ventilen und Schalteinrichtungen verbunden zu werden. Beispielsweise kann die Schaltung für eine Drehmomentenmessung derart sein, daß diese Kühlschlange 14 über ein Druckbegrenzungsventil 20 und einem diesem Ventil nachgeschalteten Filter 26 und Manometer 25 und einem diesem Manometer nachgeschalteten Druckschalter 21 über den Anschluß 30 mit einem Drehmomentenmesser verbunden ist. Der Rücklauf des aus dem Drehmomentenmesser kommenden Druckmedium in den Sammelbehälter 18 erfolgt durch den Druckmedium-Rücklaufanschluß 29. Ein Niveau-Anzeiger 27 ist am Sammelbehälter 18 seitlich angebracht zur visuellen Prüfung des Füllstandes. Das durch Leckverluste notwendige Nachfüllen des Druckmediums in den Sammelbehälter 18 wird durch den abschraubbaren Einfüllbelüfter 28 erreicht.

Der Gebläserotor 11 ist über eine Thermostatkupplung 31 mit dem Antriebsmotor 10 verbunden. Die durch die Temperatur des Druckmediums gesteuerte Thermostatkupplung 31 kuppe] t.

bei Unterschreiten einer vorher festgelegten Betriebstemperatur des Druckmedium den Gebläserotor 11 von dem Antrieb 10 ab, um somit die eingestellte günstigste Betriebstemperatur des Druckmediums im wesentlichen konstant zu halten. Die eintretende Kühlluft 34 tritt axial von außen durch eine Siebplatte 32 auf den Antriebsmotor 10

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und die Förderpumpe 12 und wird durch eine besondere Form- _;
gebung des Antriebes 10 und der Förderpumps 12 umgelenkt, <
um radial durch die Kühlschlangen-Anordnung 13 nach außen
gedrückt zu werden. Die Siebplatte 32 wird mittels eines
ringförmigen Halters 33 auf der Stirnseite des ringförmigen

Sammelbehälters 18 befestigt. Eine Anzahl, vorzugsweise | vier,, gleichmäßig am Umfang des Innenraumes 15 angeordnete I Stützen 36 weisen Halteelemente 35 zur Motoraufhängung des | Antriebsmotores 10 auf. Am unteren Ende dieser Stützen 36 I sind Schwingungsdämpfer 3 7 zur schwingungsfreien Lagerung der| Vorrichtung angebracht. i

Das untere stirnseitige Ende der Kühlschlangen-Anordnung 13 j

ist durch ein Bodenblech 19 im wesentlichen verschlossen, I

um die am oberen Ende eintretende Kühlluft 34 am axialen §;

Austritt am stirnseitigen Ende zu hindern. Dadurch wird ein §

Staudruck im unteren Bereich der Kühlschlangen-Anordnung Ij

erreicht, der zur Erhöhung der Kühlleistung führt. :

Ein spezielles, entsprechend dem obigen Ausführungsbeispiel ausgeführtes Gerät kann beispielsweise bei einer
maximalen Betriebstemperatur von 8O⁰C folgende Fördermengen und Drucke erbringen:

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- 18 -

Ölströme (l/min) Druck (bar)

1.6 2,5 3,3 4,2 5,0 5,8 6,7 7,5 9,2

bei 1.1 kW-Motor 150 150 150 120 100

85

75

60

45

bei 1.5 kW-M3tor 150 150 150 150 135 115 100

70

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6200 Wiesbaden α · Bierstadter Höhe 15 - Postfach 5105 · Telefon (o 6121) 56 20 22 Postscheck Frankfurt/Main 1810 08 - 602 · Bank Deutsche Bank 306 57X · Nass. Sparkasse 020 040 995

Wiesbaden, den 18. Februar 19 82 G 522 VNR: 107565 S/ha

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6200 Wiesbaden

Vorrichtung zum Fördern und Kühlen von fließfähigen Druckmedien zum Antrieb von Maschinen und Geräten

Schutzansprüche

1) Vorrichtung zum Fördern und Kühlen von fließfähigen Druck medien zum Antrieb von Maschinen und Geräten, insbesondere schnelldrehenden Maschinen und Geräten, beispielsweise Spanngeräten, Drehmomentmessern u.dgl., bei der in dem von einer im wesentlichen zylindrisch angeordneten Kühlschlange umschlossenen Raum ein axial fördernder Gebläserotor angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Kühlschlange (14) in unmittelbarer Reihenanordnung an die Förderpumpe (12) für das Druckmedium angeschlossen ist;

b) die mit radialem Luftdurchlaß zwischen ihren Windungen

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ausgebildete Kühlschlange (14) einen Innenraum (15) umgibt, in welchen die Förderpumpe (12) für das Kühlmedium angeschlossen ist;

c) der Gebläserotor (11) im axialen Durchlaß an dem einen stirnseitigen Ende der Kühlschlangen-Anordnung (13) angeordnet ist und mit der Förderpumpe (12) auf einem gemeinsamen Antrieb sitzt, während der axiale Durchlaß am zweiten stirnseitigen Ende der Kühlschlangen-Anordnung {13) im wesentlichen verschlossen ist; und d) die im Innenraum (15) der Kühlschlangen-Anordnung (13) angeordnete Förderpumpe (12) und deren Antriebsteile in ihrer äußeren Formgebung einer Luftstrom-Ablenkeinheit von axialer zur radialer Strömung und bzw. oder umgekehrt ausgebildet sind.

5 2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlange (14) drei sich jeweils umgebende Windungslagen aufweist.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlange (14) unmittelbar an der Druckseite der Förderpumpe (12) angeschlossen ist.

4.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlschlange (14) unmittelbar an der Ansaugseite der Förderpumpe (12) angeschlossen ist.

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5.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ventile (20) und Schalteinrichtungen (21) in einem Gehäuse (16) untergebracht sind, das an der Außenseite der zylindrischen Kühlschlangen-Anordnung (13) sich axial entlang dieser erstreckend angeordnet ist.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß \,

f die Breite des Gehäuses (16) für Ventile (20) und Schalt- § einrichtungen (21) nur einen Bruchteil, beispielsweise ein Viertel des Außendurchmessers (17) der Kühlschlangen-Anordnung (13) beträgt.

7.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der gemeinsame Antrieb einen im mittleren Bereich des von der Kühlschlangen-Anordnung (13) umgebenen Innenraumes (15) angebrachten Antriebs-Elektromotor (10) aufweist, an dessen einen Seite der Gebläserotor (11) und anderen Seite die Förderpumpe (12) angeordnet sind.

8.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der für hydraulische Druckmedien vorgesehene Sammelbehälter (18) ringförmig ausgebildet und an dem einen stirnseitigen Ende der zylindrischen Kühlschlangen-Anordnung (13) angeordnet ist.

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9.) Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Sammelbehälter (18) an dem offenen, den Gebläserotor (11) aufnehmenden, stirnseitigen Ende der Kühlschlangen-Anordnung (13) angeordnet ist.

10.) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (12) im Bereich des geschlossenen stirnseitigen Endes der Kühlschlangen-Anordnung (13) angeordnet ist und der für hydraulische Druckmedien vorgesehene Sammelbehälter (18) unter der Förderpumpe am stirnseitigen Boden (19) der Kühlschlangen-Anordnung (13) angeordnet ist.