EP1730464B1 - Kühlvorrichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung mit einer von einem zu kühlenden Fluid, insbesondere Hydrauliköl durchströmbaren Kühleinheit, die ein Vorrichtungsgehäuse aufweist und mit mindestens einer Filtereinheit für die Filtration des Fluids, wobei das Vorrichtungsgehäuse der Kühleinheit mindestens einen auskragenden Tragarm aufweist, über den die jeweilige Filtereinheit fluidführend mit der Kühleinheit verbunden ist. Hierbei ist die Filtereinheit mit dem Filterelement außerhalb des eigentlichen Vorrichtungsgehäuse der Kühleinheit angeordnet, und dennoch integrativ über den Tragarm mit derselben verbunden. Eine derartige Kühlvorrichtung ist beispielsweise in JP 11-316065 offenbart.
• Dahingehende Kühlvorrichtungen sind für eine Vielzahl von Anwendungsfällen einsetzbar und in den verschiedensten Ausführungsformen erhältlich. Die bisher auf dem Markt frei erhältlichen Kühlvorrichtungssysteme bestehen jedoch alle entweder aus einer an der Kühleinheit angeflanschten Filtereinheit, oder aus an Kühleinheiten angeschlossene Tankeinheiten, wobei die jeweilige Tankeinheit dann das Filterelement aufnimmt. Die bekannten Kühlvorrichtungen sind also in der Regel aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt, wobei die eigenständige Kühleinheit über eine entsprechende Verrohrung mit der eigenständigen Filtereinheit unter Herstellung der Kühlvorrichtung miteinander zu verbinden ist. Hierbei ist nicht auszuschließen, dass es bei der angesprochenen Verrohrung zu Fehlanschlüssen und mithin zu Fehlerquellen bei der Montage der bekannten Kühlvorrichtungen kommt. Ferner bauen die bekannten Kühlvorrichtungslösungen aufgrund ihrer Teilevielfalt konstruktiv groß auf, und sind entsprechend schwer, was insbesondere für eine mobile Verwendung nachteilig ist.
• Demgemäß ist bei einer bekannten Kühlvorrichtung nach der WO 01/65123 A1 bereits vorgeschlagen worden, die Kühleinheit und die Filtereinheit einstückig miteinander zu verbinden, wobei die Filtereinheit zusammen mit der Kühleinheit in einem Vorrichtungsgehäuse angeordnet ist, so dass dergestalt der mehrteilige Aufbau vermieden ist, und die bekannte Kühlvorrichtung kann bei gleicher Leistung erheblich kompakter und leichter aufbauen. Durch die Integration von Kühleinheit und Filtereinheit in einem Vorrichtungsgehäuse ist darüber hinaus, die übliche Verrohrung entfallen und Fehlerquellen sind derart ausgeschlossen. Nachteilig bei dieser bekannten Lösung ist jedoch, dass bei einem Austauschvorgang des verbrauchten Filterelementes gegen ein neues das Vorrichtungsgehäuse der Kühleinheit zu öffnen ist, was mit einem entsprechenden Zeitaufwand einher geht und beim Herausnehmen des verbrauchten Filterelementes aus dem Vorrichtungsgehäuse der Kühleinheit gelangen Fluidbestandteile mit nach außen, was zu Verschmutzungen mit entsprechenden Nachreinigungsvorgängen führen kann.
• Durch die CH 533 246 ist eine Vorrichtung zum Speichern, Filtrieren und Kühlen von flüssigem Medium, insbesondere für eine Hydraulikanlage bekannt, mit einem Flüssigkeitsbehälter, wobei in einer von dem mantelförmig ausgeführten Behälter umschlossenen vertikalen Durchgangsöffnung oberhalb eines Gebläses ein Umlenkgehäuse angeordnet ist, welches einen von oben nach unten durchströmten Filter aufnimmt, welches mit dem Behälter einen ringförmigen Kühlkanal bildet und welches von dem gefilterten Flüssigkeitsstrom von unten nach oben durchströmt wird. Ferner sind von seinem oberen Ende her ausgehende Verbindungsleitungen derart an den Behälter angeschlossen, dass der nunmehr abwärts gerichtete Flüssigkeitsstrom im Wirkungsbereich des Kühlkanals verbleibt. Die dahingehenden Verbindungsleitungen bilden zusammen mit einem Anschluß für den Ölrücklauf aus der Hydraulikanlage Arme aus, mit denen das Umlenkgehäuse auf der Behälteroberseite abgestützt und befestigt werden kann.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Kühlvorrichtungen unter Beibehalten ihrer Vorteile dahingehend weiter zu verbessern, dass diese kompakt und leicht in der Bauweise sind, dass aufwendige Verrohrungen zwischen Kühl- und Filtereinheit entfallen, und dass Verschmutzungen bei einem Austausch des jeweiligen Filterelementes vermeidbar sind. Eine dahingehende Aufgabe löst eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit.
• Gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 weist die Kühleinheit einen holmartigen Fluidsammelraum mit zwei Fluidführungen auf, an dem der Tragarm fluidführend angeschlossen ist, dient die eine Fluidführung einer Ableitung an filtriertem Fluid und die andere Fluidführung einer Zuführung von unfiltriertem Fluid aus der Kühleinheit kommend, und umfaßt die eine Fluidführung die andere oder ist seitlich neben dieser verlaufend angeordnet.
• Mit der erfindungsgemäßen Tragarm-Lösung ist es möglich, die Filtereinheit mit dem jeweiligen Filterelement von der Kühleinheit zu trennen, ohne hierbei das Vorrichtungsgehäuse der Kühleinheit öffnen zu müssen, und da die Kühleinheit vor Ort beispielsweise an einer Hydraulikmaschine verbleibt, kann die Filtereinheit mit dem jeweiligen Filterelement für einen Austauschvorgang an einen geeigneten Ort gebracht werden, wo die beim Auswechselvorgang des Filterelementes auftretenden Verschmutzungen keine Rolle spielen. Das unverbrauchte und neu eingesetzte Filterelement wird dann über die Filtereinheit zurück an den Tragarm gebracht und dort befestigt, und die erneute Inbetriebnahme der Kühlvorrichtung nebst Filterung kann veranlaßt werden.
• Da der Tragarm einstückiger Bestandteil der Kühleinheit mit ihrem Vorrichtungsgehäuse sein kann, entfällt eine aufwendige Verrohrung nebst den zugehörigen Dichtsystemen und insbesondere, können die Fluidwege kurz gehalten werden, was energiebilanztechnisch für die Gesamtkühlvorrichtung günstig ist. Obwohl das Filtergehäuse selbst nicht mehr unmittelbar integrativer Bestandteil des Vorrichtungsgehäuses der Kühleinheit ist, sondern über den Tragarm extern angeordnet ist, ist das Gesamtbaugewicht dennoch reduziert und neben einer kompakten Bauweise ist die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung auch kostengünstig in der Herstellung und wie bereits aufgezeigt kostengünstig in der Wartung, da aufwendige Nachreinigungsarbeiten wegen austretendem Hydraulikmedium an der Kühlvorrichtung in jedem Fall nicht notwendig sind.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung ist die Filtereinheit in Strömungsrichtung des Fluides, hinter der Kühleinheit angeordnet, so dass das Filterelement thermisch geschont ist. Vorzugsweise ist die Kühleinheit als plattenförmiger Lamellenkühler ausgebildet, so dass insbesondere bei flach gehaltenen Einbauräumen sich die dahingehende Plattenausgestaltung als vorteilhaft erweist. Vorzugsweise ist dabei das Vorrichtungsgehäuse aus Blechteilen zusammengesetzt und aufgrund des dahingehend modularen Aufbaus, lassen sich die Herstellkosten senken. Es besteht aber auch die Möglichkeit den Lamellenkühler als Gußteil auszugestalten, insbesondere als Aluminium-Druckgußteil.
• Durch Einsatz geeigneter Bypassventile läßt sich die Kühlvorrichtung an unterschiedlichste Volumenströme anpassen mit der Folge, dass die Kühlvorrichtung in einem weiten Anwendungsbereich mit unterschiedlichen Größenordnungen an Fluid-Volumenströmen einsetzbar ist, ohne dass konstruktive Änderungen notwendigen wären. Als besonders umweltfreundlich hat es sich darüber hinaus erwiesen, das jeweilige Filterelement aus Materialien aufzubauen, die vollständig veraschbar sind, so dass eine rückstandsfreie Entsorgung weitestgehend erreicht ist.
• Zur Verbesserung der Kühlleistung ist an die Kühleinheit, insbesondere an eine Stirnseite derselben eine Motor-Lüftereinheit angeschlossen, die den nötigen Luftdurchsatz im Lamellenkühler erhöht, und somit zu verbesserten Kühlergebnissen führt.
• Sofern im Bereich des Anschlußdeckels am Tragarm eine Verschmutzungsanzeige angebracht ist, läßt diese eine Aussage über den Verschmutzungsgrad des Filterelementes zu, dass im zugesetzten oder nahezu zugesetzten Zustand und mithin verschmutzt gegen ein neues entsprechend zu tauschen ist. Der dahingehende Austausch erfolgt montagefreundlich und rasch durch Lösen einer Schraubverbindung zwischen dem Filtergehäuse und dem am Tragarm fest angeordneten Deckelteil. Dergestalt läßt sich eine ortsfeste Montage der Kühlvorrichtung an einer Hydraulikeinrichtung auch im Mobilbereich erreichen, wobei der Austausch des jeweiligen Filtereiementes an anderer geeigneter Stelle erfolgen kann, wo austretende Fluidverschmutzungen keine Rolle spielen.
• Im folgenden wird die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung anhand eines Ausführungsbeispieles nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die

Fig. 1

eine perspektivische Ansicht auf eine Vorderseite der Kühlvorrichtung,

Fig. 2

eine perspektivische Ansicht auf eine Rückseite der Kühlvorrichtung,

Fig. 3 und 4

teilweise im Schnitt, teilweise in Ansicht die Fluidführung innerhalb des Filterelementes über den zuordenbaren Tragarm,

Fig. 5, 6 und 7

in perspektivischer Ansicht verschiedene Bypassventillösungen, soweit sie bei der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung verwendet werden,

Fig. 8

in der Art eines Hydraulikschaltplanes den grundsätzlich konstruktiven Aufbau der Gesamt-Kühlvorrichtung.

• Die Kühlvorrichtung weist eine von einem zu kühlenden Fluid, insbesondere Hydrauliköl durchströmbare Kühleinheit 10 auf, sowie eine Filtereinheit 12 für die Filtration des dahingehenden Fluids. Wie insbesondere die Fig. 1 bis 4 zeigen, sind die Kühleinheit 10 und die Filtereinheit 12 einstückig über einen Tragarm 14 mit interner Fluidführung 16 miteinander verbunden, wobei der Tragarm 14 vorzugsweise einstückiger Bestandteil des Vorrichtungsgehäuses 18 der Kühleinheit 10 ist. Gemäß der nach der Zeichnung dargestellten Ausführungsform, ist die Filtereinheit 12 in Strömungsrichtung des Fluids (Hydraulikmedium) hinter der Kühleinheit 10 angeordnet.
• Ferner ist gemäß der Darstellung nach der Fig. 2 die Kühleinheit 10 als plattenförmiger Lamellenkühler ausgeführt. Zur Kühlluftführung weist der Plattenkühler zick-zack-förmig aufgefaltete Lamellen 20 auf, die zwischen sich Fluidleitkanäle 22 begrenzen, die dem Transport des zu kühlenden Fluids dienen. Die Luftführungsrichtung durch die Kühleinheit 10 verläuft senkrecht zu der Bildebene der Fig. 1 und 2 und die eigentliche Fluid-Transportrichtung quer dazu, also in der Bildebene. Ferner münden die stapelweise übereinander angeordneten Fluid-Leitkanäle 22 beidseitig in Fluidsammelräume 24, 26. Die dahingehenden Sammelräume 24, 26 bilden fluidführende Längsräume aus, die entlang den beiden Längsseiten der Kühleinheit 10 sich erstrecken. Der Aufbau dahingehender Lamellenkühler ist allgemein üblich, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr detailliert eingegangen wird, sondern nur noch insoweit, als dies zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Lösungsaufbaus notwendig ist. Das Vorrichtungsgehäuse 18 selbst ist in der vorliegenden Ausführungsform aus Einzelblechteilen zusammengesetzt; es besteht aber auch die Möglichkeit dieses als Aluminiumgußteil herzustellen. Sofern das Vorrichtungsgehäuse 18 aus Blechteilen zusammengesetzt ist, wird dieses über entsprechende Schweißnahtverbindungen (nicht dargestellt) zusammengehalten.
• Die Filtereinheit 12 ist außenumfangseitig im wesentlichen zylindrisch ausgebildet, und der Fluidzulauf 28 erfolgt im oberen Randbereich des Filterelementes 30, dass in einem topfartigen Filtergehäuse 32 der Filtereinheit 12 aufgenommen ist. Die Durchströmungsrichtung des Filterelementes 30 mit verschmutztem Fluid erfolgt von außen nach innen, so dass die Fluidabfuhr oder Ableitung 34 über das Innere des Filterelementes 30 erfolgt. Das eigentliche Filterelement 30, das aus üblichen Filtrationsmaterialien bestehen kann, und beispielsweise als plissierte hohlzylindrische Filtermatte ein mittiges Stützrohr umgibt, ist in dem topfartigen Filtergehäuse 32 von oben her aufgenommen, und durch die Abfiltrierung von Verschmutzungen aus dem Fluid (Hydraulikmedium) über das Filterelement 30 ist sichergestellt, dass das abgereinigte Fluid nicht in den angeschlossenen Hydraulikeinrichtungen dort derart Ablagerungen bilden kann, dass der Betrieb der gesamten Hydraulikanlage gefährdet ist.
• Wie insbesondere die Fig. 3 und 4 zeigen, strömt in Blickrichtung auf die Fig. 3 und 4 gesehen von links nach rechts, gekühltes Fluidmedium in den holmartigen Fluidsammelraum 24, und von dort gesammelt über die interne Fluidführung 16 des Tragarmes 14 zur Filtereinheit 12. Die dahingehenden Zuströmverhältnisse sind in der Fig. 3 wiedergegeben. Durch das Filterelement 30 abgereinigtes Fluid wird über die Ableitung 34 und wiederum über die interne Fluidführung 16 des Tragarmes 14 in ein Sammelrohr 36 innerhalb des Sammelraumes 24 weitergeleitet, und insofern ist eine getrennt nebeneinander liegende Fluidführung von Zuführung 28 und Ableitung 34 erreicht. Wie sich des weiteren aus den genannten Figuren ergibt, weist das topfartige Filtergehäuse 32 an seinem oberen Ende ein Außengewinde 38 auf, dass über eine Innengewindestrecke 40 eines Deckelteiles 42 an diesem festlegbar ist. Das dahingehende Deckelteil 42, das von außen her den oberen Bereich des Filtergehäuses 32 übergreift, ist wiederum einstückiger Bestandteil des Tragarmes 14. Mittig ist das Deckelteil 42 von einer Verschmutzungsanzeige 44 durchgriffen, die eine Aussage über den Verschmutzungszustand des Filterelementes 30 zuläßt. Dahingehende Verschmutzungsanzeigen 44 sind auf dem Gebiet der Hydraulik üblich, so dass an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen wird. Des weiteren ist die Kühleinheit 10 auf ihrer einen Stirnseite mit einer Motor-Lüftereinheit 46 versehen, die den Luftdurchsatz zwischen den freien Zwischenräumen der Lamellen 20 der Kühleinheit 10 verbessert.
• Wie die Fig. 5 des weiteren zeigt, ist auf der Unterseite des Sammelrohres 36 ein kombiniertes Nachsaug- und Rückschlagventil 48 angeordnet, das federbelastet als Rückschlagventil in der einen Richtung die Fluidführung zum Tank zuläßt, und dergestalt eine Absicherung gegen Überdruck bildet, und in der anderen Richtung besteht in der Art eines Nachsaugventiles die Möglichkeit, das Fluid vom Tank kommend in das Sammelrohr 36 nachströmen kann. Für die dahingehende Nachsaugfunktion hebt ein Kopfteil 50 von einem Anlageteller 52 ab, der mittig eine Fluidführung aufweist, und im übrigen über die Druckfeder 54 in seiner in der Fig. 5 gezeigten Schließstellung gehalten ist.
• Im selben Bereich wie das kombinierte Nachsaug- und Rückschlagventil 48 angeordnet ist, ist ein weiteres federbelastetes Rückschlagventil 56 vorgesehen, dass in der Fluidzuführung 28 angeordnet in Fluidrichtung vor dem Filterelement 30 eine Absicherung des Fluidkühlkreislaufes zum Tank T hin vornimmt. Wie die Fig. 7 des weiteren zeigt, ist auf der gegenüberliegenden Seite der Kühleinheit 10 gleichfalls am unteren Ende nunmehr des Fluidsammelraumes 26 ein Thermobypassventil 58 angeordnet, das intern mit einem Dehnstoffelement 60 versehen ist. Dahingehende Thermobypassventile 58 sind handelsüblich, so dass detailliert über ihren Aufbau an dieser Stelle nichts weiter ausgeführt wird. Das Thermobypassventil 58 dient dazu bei niedrigen Fluidtemperaturen direkt die Fluidzuführung unter Umgehung der Kühleinheit 10 zur Filtereinheit 12 zu ermöglichen, und zwar über die Bypasskanäle 62, die parallel zu den Lamellen 20 verlaufen und unterhalb denselben angeordnet sind. Erwärmt sich nun das Fluid, bedingt durch den Betrieb der Hydraulikanlage (nicht dargestellt), dehnt sich das Dehnstoffelement 60 aus, und verschließt mit zunehmender Erwärmung die Bypasskanäle 62, so dass mit zunehmender Erwärmung des Fluides der überwiegende Teil über die Fluidleitkanäle 22 der Kühleinheit 10 gekühlt und dergestalt der Filtereinheit 12 dann zugeführt wird, in dem das dahingehend gekühlte Medium in den längsholmartigen Fluidsammelraum 24 strömt.
• Für eine sinnfällige Fluidführung weist darüber hinaus die Kühleinheit 10 in den Fluidsammelräumen 24 und 26 entsprechende Fluidanschlußstellen auf, wobei ferner Anschlußstellen für den Anschluß von Meßeinrichtungen, beispielsweise zur Temperaturerfassung des Hydraulikmediums vorgesehen sein können. In Blickrichtung auf die Fig. 1 gesehen, weist der holmartige Sammelraum 26 links oben mindestens eine Anschlußstelle für das verschmutzte und zu kühlende Fluid auf. Darunter liegend (siehe Fig. 2) ist eine Anschlußstelle 66 vorhanden, zum Anschluß einer nicht näher dargestellten Temperaturerfassungseinrichtung. Auf der gegenüberliegenden Seite weist der Längsholm 24 zwei Rücklaufleitungen 68 auf, die der Entnahme von gekühltem Fluid dienen und zwar vor Durchlaufen der Filtereinheit 12. Die dahingehenden Fluidmengen können für spezielle, nicht näher spezifizierte Aufgaben bei einer Hydraulikeinrichtung dienen. Die darunter liegenden Anschlußstellen 70 dienen dem Anschluß einer nicht näher dargestellten hydraulischen Saugpumpe, die dergestalt den hydraulischen Umlauf auch für die Kühleinheit 10, sowie die Filtereinheit 12 sicherstellt. Die dahingehenden Anschlußstellen 70 als Versorgung einer nicht näher dargestellten Saugpumpe sind in Fluidrichtung hinter dem Filterelement 12 im Sammelraum 24 angeordnet. Der in Fig. 8 dargestellte hydraulische Schaltplan gibt die vorstehend genannten Fluidführungen und Verschaltungen, sowie die wesentlichen Komponenten der Kühlvorrichtung sinnfällig wieder.

Claims (10)

1. Kühlvorrichtung mit einer von einem zu kühlenden Fluid, insbesondere Hydrauliköl, durchströmbaren Kühleinheit (10), die ein Vorrichtungsgehäuse (18) aufweist, und mit mindestens einer Filtereinheit (12) für die Filtration des Fluids, wobei das Vorrichtungsgehäuse (18) der Kühleinheit (10) mindestens einen auskragenden Tragarm (14) aufweist, über den die jeweilige Filtereinheit (12) fluidführend mit der Kühleinheit (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (10) einen holmartigen Fluidsammelraum (24) mit zwei Fluidführungen aufweist, an dem der Tragarm (14) fluidführend angeschlossen ist, dass die eine Fluidführung einer Ableitung (34) an filtriertem Fluid und die andere Fluidführung einer Zuführung (28) von unfiltriertem Fluid aus der Kühleinheit (10) kommend dient, und dass die eine Fluidführung die andere umfaßt oder seitlich neben dieser verlaufend angeordnet ist.
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der auskragende Tragarm (14) mit einem Deckelteil (42) versehen ist, über den ein Filtergehäuse (32) mit mindestens einem Filterelement (30) als jeweilige Filtereinheit (12) fluidführend an die Kühleinheit (10) anschließbar ist.
3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (10) ein plattenförmiger Lamellenkühler ist und die Filtereinheit (12) in Strömungsrichtung des Fluides hinter der Kühleinheit (10) angeordnet ist.
4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Filtereinheit (12) von dem auskragenden Tragarm (14) gehalten, sich entlang der Längsseite des Lamellenkühlers erstreckt.
5. Kühlvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinheit (10) aus Blechteilen derart zusammengesetzt ist, dass sich ein kastenförmiger Aufbau ergibt, mit zwei Längsseiten, zwei Querseiten sowie einer Front- und einer Rückseite und dass in die Frontseite ein Lüftergebläse (46) integriert ist.
6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Längsseiten der Kühleinheit (10) aus zwei Längsholmen (24, 26) gebildet sind, und dass in einem Längsholm (24) mindestens ein Nachsaug- und Rückschlagventil (48) integriert ist und in dem anderen ein Thermo-Bypassventil (58).
7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem jeweiligen Längsholm (24, 26) Fluidanschlußstellen (64, 68, 70) vorgesehen sind, sowie zusätzlich oder alternativ eine Anschlußstelle (66) für Meßeinrichtungen, beispielsweise für eine Temperaturerfassung.
8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Längsholm (24) mit dem kombinierten Nachsaug- und Rückschlagventil (48) sich ein weiteres Rückschlagventil (56) befindet, das in Richtung eines Tanks (T) öffnet.
9. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil (42) entlang eines Halteringes mit einem Innengewinde (40) versehen ist, über das das topfartige Filtergehäuse (32) mit einem Außengewinde (38) an seinem randseitigen Öffnungsbereich in das Deckelteil (42) einschraubbar ist.
10. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelteil (42) an seiner freien Oberseite mit einer Verschmutzungsanzeige (44) versehen ist.

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