EP0728263B1

EP0728263B1 - Ölkühlung im arbeitskreislauf einer baumaschine, insbesondere eines hydraulikbaggers

Info

Publication number: EP0728263B1
Application number: EP94901819A
Authority: EP
Inventors: Rainer Herbig
Original assignee: O and K Mining GmbH
Current assignee: O and K Mining GmbH
Priority date: 1993-11-19
Filing date: 1993-11-19
Publication date: 1998-04-29
Anticipated expiration: 2013-11-19
Also published as: DE59308483D1; JPH09505131A; EP0728263A1; US5709085A; WO1995014175A1; DE4232542C1

Abstract

Vorgeschlagen werden ein Verfahren sowie eine danach arbeitende Einrichtung zur Kühlung des im Arbeitskreislauf einer Baumaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers, vorhandenen Hydrauliköles, wobei das aus den Bereichen der Arbeitshydraulik, insbesondere der Arbeitszylinder (2, 3, 4, 5), zurückfließende, mit einem hohen Temperaturniveau versehene Hydrauliköl vor seinem Eintreten in den Hydraulikölbehälter (16) zwischengespeichert, d.h. von dem restlichen Öl im Hydraulikölbehälter (16) räumlich getrennt und von hier über eine Pumpe (22) angesaugt wird, die das mit der höchsten Temperatur versehene Hydrauliköl dem Ölkühler (24) zuführt, ehe es mit entsprechend geringerer Temperatur in den Hydraulikölbehälter (16) zuruckfließt und dort mit dem vorhandenen, ein anderes Temperaturniveau aufweisenden Hydrauliköl gemischt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kühlung des im Arbeitskreislauf einer Baumaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers, vorhandenen Hydrauliköles, indem das Hydrauliköl zumindest teilweise über einen Ölkühler geführt wird und danach in einen Hydraulikölbehälter strömt.

Bei Baumaschinen, insbesondere Hydraulikbaggem, werden derzeit zwei Verfahren zur Kühlung des Hydrauliköles eingesetzt.

Zum einen fließen sämtliche Teilölströme in einen zentralen Behälter, in welchem sich anschließend eine entsprechende Mischtemperatur einstellt. Ein Teilbereich dieses Hydrauliköles wird durch eine Pumpe angesaugt und über einen mit einem Gebläsemotor zusammenwirkenden Ölkühler geführt, ehe es in den Behälter zurückfließt. Um eine entsprechende Arbeitstemperatur des Hydrauliköles im Behälter sicherzustellen, muß entweder eine sehr hohe Ölmenge daraus angesaugt oder aber der Ölkühler muß entsprechend groß ausgebildet werden.

Bei dem weiteren Verfahren werden gewisse Teilölströme unmittelbar dem Sammelbehälter zugeführt und das aus der Arbeitshydraulik (Arbeitszylindern) erhitzte Öl wird einem Ölkühler zugeführt, ehe es den Sammelbehälter erreicht. Die hierin begründeten Vorteile werden dann gesehen, daß aus thermodynamischen Gründen der heißeste Teil des Öls dem Kühler zugeführt wird, da somit eine höhere Kühlleistung herbeigeführt werden kann. Nachteile sind darin begründet, daß die Arbeitshydraulik (Arbeitszylinder) der Baumaschine nicht ständig im Einsatz sind und es somit geschehen kann, daß die im Sammelbehälter vorhandene Temperatur kritische Werte erreicht.

Die US-A 4,220,015 betrifft ein Kühlsystem für Hydrauliköl, bei welchem das gesamte heiße Öl über ein Kühlaggregat geführt wird, ehe es in den Sammelbehälter zurückfließt. Die Kühleinrichtung wird hierbei durch Rohrwickel gebildet, durch die das Kühlmittel strömt, wobei das heiße Öl über die Außenfläche des Rohrwickels geführt wird und sich somit abkühlt.

Der GB-A 1 396 778 ist ein Hydrauliksystem zu entnehmen, das einen Sammelbehälter, eine Pumpe und einen Wärmetauscher beinhaltet. Innerhalb des Sammelbehälters ist ein wesentlich kleinerer Behälter vorgesehen, der über Öffnungen mit dem Sammelbehälter in Verbindung steht. In Abhängigkeit von der Temperatur des Öls wird dieses entweder erst über einen außerhalb des Sammelbehälters vorgesehenen Kühler oder über einen Bypaß unmittelbar in den Bereich des Sammelbehälters bzw. des kleineren Behälters geführt. Der separate, wesentlich kleinere Behälter ist hierbei nicht als Teilbereich des Sammelbehälters zu sehen, da er lediglich am Boden mit diesem verbunden ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Kühlung von Hydrauliköl mit reduzierter Kühlfläche zu schaffen, bei denen verhindert wird, daß im Ölsammelbehälter kritische Temperaturen auftreten können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das von den Arbeitsbereichen zurückfließende, ein hohes Temperatumiveau aufweisende Hydrauliköl vor seinem Eintreten in den Hydraulikölbehälter, räumlich getrennt von dem im Hydraulikölbehälter befindlichen Öl, zwischengespeichert und von hier über eine Pumpe angesaugt wird, die das das hohe Temperatumiveau aufweisende Hydrauliköl dem Ölkühler zuführt, ehe es mit entsprechend geringerer Temperatur in den Hydraulikölbehälter zurückfließt und dort mit dem vorhandenen, ein anderes Temperatumiveau aufweisenden Hydrauliköl gemischt wird.

Vorzugsweise saugt die Pumpe, bei Bedarf im Bypaß, Hydrauliköl aus dem Hydraulikölbehälter an, sobald die im Zwischenspeicher vorhandene Ölmenge eine vorgegebene Füllmenge bzw. eine vorgegebene Füllhöhe unterschreitet. Durch diese Maßnahme wird das Ansaugen von Falschluft vermieden. In gleicher Weise saugt die Pumpe automatisch bei überschreiten der Füllmenge bzw. der Füllhöhe wieder das heißere Hydrauliköl aus dem Zwischenspeicher an.

Eine Einrichtung zur Kühlung des im Arbeitskreislauf einer Baumaschine vorhandenen Hydrauliköles zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher einen Teilbereich des Hydraulikölbehälters bildet, und daß eine separate, als Kühlölpumpe ausgebildete Ansaugpumpe für das im Zwischenspeicher und/oder im Hydraulikölbehälter vorhandene Hydrauliköl vorgesehen ist.

Aufgrund dieser räumlichen Anordnung werden separate und Bauraum benötigende Bauteile entbehrlich, zumal die Gesamtölmenge sich nicht ändert, sondem lediglich an verschiedenen Stellen des Hydraulikölbehälters vorgesehen wird. Die Ansaugpumpe saugt bei zu geringer Füllmenge bzw. Füllhöhe im Zwischenspeicher automatisch, bei Bedarf über einen Bypaß, Öl aus dem Hydraulikölbehälter an.

Bei Verwendung einer separaten Bypaßleitung ist vorzugsweise im Bereich des Zwischenspeichers mindestens eine Meßeinrichtung vorgesehen, die mit einer entsprechenden Schalteinrichtung zur Umlenkung der Ölströme aus dem Zwischenspeicher bzw. dem Hydraulikölbehälter zusammenwirkt.

Soll hingegen keine Bypaßleitung zum Einsatz gelangen, so kann das im Hydraulikölbehälter angeordnete Behältnis, das in das Öl des Hydraulikölbehälters hineinragt, bodenseitig mit mindestens einer Öffnung zum Raum des Hydraulikölbehälters versehen werden, durch welche die Ansaugpumpe bei zu geringem Heißölanteil im Zwischenspeicher kälteres Öl aus dem Hydraulikölbehälter ansaugen kann. Somit kann auf einfach Art und Weise das Ansaugen von Falschluft oder aber das Entstehen eines Vakuums im Zwischenspeicher verhindert werden.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme kann die Eingangstemperaturdifferenz des Ölkühlers um ca. 10 K größer sein als sie durch die bisherigen Maßnahmen erreicht werden konnte. Demzufolge kann die Kühlerfläche, je nach Bauart der Baumaschine, um bis zu 40 % reduziert werden, wodurch sich eine nicht unerhebliche Kostenerspamis durch verkleinerte Kühler sowie eine Einzelansaugungsanlage für Pumpen einstellt.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben.

Die einzige Figur zeigt als Prinzipskizze in der Draufsicht die Verfahrens- und gegenständlichen Merkmale der Erfindung. Dargestellt ist ein Teilbereich der Arbeitshydraulik 1, der in diesem Beispiel gebildet wird durch mehrere Arbeitszylinder 2,3,4,5. Das Hydrauliköl wird über die nur angedeuteten Zuführleitungen 6,7,8,9 in den Bereich der Arbeitszylinder 2,3,4,5 geführt und über die Abführleitungen 10,11,12,13 wieder abgeleitet. Die Abführleitungen 10,11,12,13 werden zu einer Sammelabführleitung 14 zusammengeführt und einem als Zwischenspeicher ausgebildeten Behältnis 15 zugeführt, das - in dieser Draufsicht nicht erkennbar - in das im Hydraulikölbehälter 16 vorhandene Öl hineintaucht. Der Zwischenspeicher 15 bildet einen Teilbereich eines zentralen Hydraulikölbehälters 16 und ist mit länglichen Filterpatronen 17,18 ausgerüstet. Weitere Rückführleitungen aus anderen Bereichen der Hydraulik (nicht weiter dargestellt) sind durch die Leitungen 19 und 20 angedeutet, die das jeweils zufließende Hydrauliköl jedoch nicht dem Zwischenspeicher 15 sondern unmittelbar über weitere Filterelemente 21 in den Sumpf des Hydraulikölbehälters 16 einbringen. Das aus der Arbeitshydraulik 1 in den Zwischenspeicher 15 gelangende Hydrauliköl wird über eine Kühlölpumpe 22 durch die Leitung 23 angesaugt und einem nachgeschalteten Ölkühler 24 zugeführt. Das hier gekühlte Öl wird über eine weitere Leitung 25 über die Filter 21 nunmehr dem Sumpf des Hydraulikölbehälters 16 zugeleitet. Sofem die vorgesehene Füllhöhe des heißen Hydrauliköles im Zwischenspeicher 15 nicht unterschritten wird, saugt die Kühlölpumpe 22 ständig gemäß ihrer Förderleistung Öl aus dem Zwischenspeicher 15 an und führt es über den Kühler 24 dem Sumpf des Hydraulikölbehälters 16 zu. Sofem durch nicht ständigen Einsatz der Arbeitshydraulik oder aber beim Starten der Baumaschine die vorgesehene Füllhöhe unterschritten werden sollte, wird beispielsweise durch im unteren Bereich des Zwischenspeichers 15 vorhandene Öffnungen (nicht dargestellt) Öl unmittelbar aus dem Sumpf des Hydraulikölbehälters 16 angesaugt. Somit kann die Kühlölpumpe 22 keine Falschluft ansaugen, sondem wird ständig mit Öl versorgt.

Altemativ besteht die Möglichkeit, über eine Bypaßleitung 26 sowie eine hier nicht dargestellte Meßeinrichtung die Füllhöhe im Zwischenspeicher 15 zu messen und automatisch eine Umschaltung zu einer Anzapfstelle 27 am Hydraulikölbehälter 16 herbeizuführen, wobei dann die Ansaugstelle 28 am Zwischenspeicher vorübergehend geschlossen wird und zwar so lange, bis die Füllhöhe im Zwischenspeicher 15 wieder ihren vorgegebenen Wert erreicht hat.

Darüber hinaus sind der Figur noch Ansaugleitungen 29,30,31,32 zu entnehmen, die einerseits zu Hauptarbeitspumpen 33,34 und andererseits zu einer Vorsteuerpumpe 35 sowie einer Schwenkpumpe 36 führen, die wiederum mit nicht dargestellten Verbrauchem zusammenwirken.

Claims

Verfahren zur Kühlung des im Arbeitskreislauf einer Baumaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers, vorhandenen Hydrauliköles, indem das Hydrauliköl zumindest teilweise über einen Ölkühler (24) geführt wird und danach in einen Hydraulikölbehälter (16) strömt, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Arbeitsbereichen (1) zurückfließende, ein hohes Temperatumiveau aufweisende Hydrauliköl vor seinem Eintreten in den Hydraulikölbehälter (16), räumlich getrennt von dem im Hydraulikölbehälter (16) befindlichen Öl, zwischengespeichert und von hier über eine Pumpe (22) angesaugt wird, die das das hohe Temperatumiveau aufweisende Hydrauliköl dem Ölkühler (24) zuführt, ehe es mit entsprechend geringerer Temperatur in den Hydraulikölbehälter (16) zurückfließt und dort mit dem vorhandenen, ein anderes Temperatumiveau aufweisenden Hydrauliköl gemischt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (22) Hydrauliköl aus dem Hydraulikölbehälter (16) ansaugt, sobald die im Zwischenspeicher (15) vorhandene Ölmenge eine vorgegebene Füllmenge oder eine vorgegebene Füllhöhe unterschreitet.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (22) bei Überschreiten der Füllmenge oder der Füllhöhe automatisch wieder das heißere Hydrauliköl aus dem Zwischenspeicher (15) ansaugt.
Einrichtung zur Kühlung des im Arbeitskreislauf einer Baumaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers, vorhandenen Hydrauliköles zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Ölkühler (24), einem Hydraulikölbehälter (16) sowie einem im Bereich des Hydraulikölbehälters (16) vorgesehenem weiteren Behältnis (15) in Form eines Zwischenspeichers, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenspeicher (15) einen Teilbereich des Hydraulikölbehälters (16) bildet, und daß eine separate, als Kühlölpumpe (22) ausgebildete Ansaugpumpe für das im Zwischenspeicher (15) und/oder im Hydraulikölbehälter (16) vorhandene Hydrauliköl vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Bypaß-Leitung (26) vom Hydraulikölbehälter (16) zur Ansaugleitung (23) der Kühlölpumpe (22).
Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, gekennzeichnet durch mindestens eine Meßeinrichtung für die Füllhöhe im Bereich des Zwischenspeichers (15), die mit einer Schalteinrichtung zum Verbinden einer Ansaugstelle (28) am Zwischenspeicher (15) oder einer Anzapfstelle (27) am Hydraulikölbehälter (16) mit der Kühlölpumpe (22) zusammenwirkt.