EP2601390A1 - Hydraulische vorwärmeinrichtung für hydraulikölkühler in einem grosshydraulikbagger - Google Patents

Hydraulische vorwärmeinrichtung für hydraulikölkühler in einem grosshydraulikbagger

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EP2601390A1
EP2601390A1 EP11752463.7A EP11752463A EP2601390A1 EP 2601390 A1 EP2601390 A1 EP 2601390A1 EP 11752463 A EP11752463 A EP 11752463A EP 2601390 A1 EP2601390 A1 EP 2601390A1
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EP
European Patent Office
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hydraulic oil
oil cooler
hydraulic
outlet box
pressure
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11752463.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard Emminger
Wilfried Busse
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Caterpillar Global Mining HMS GmbH
Original Assignee
Caterpillar Global Mining HMS GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01MLUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
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    • F01M5/002Cooling
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D1/04Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits
    • F28D1/053Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with heat-exchange conduits immersed in the body of fluid with tubular conduits the conduits being straight
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28F2250/06Derivation channels, e.g. bypass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2265/00Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction
    • F28F2265/12Safety or protection arrangements; Arrangements for preventing malfunction for preventing overpressure

Definitions

  • Hydraulic preheater for hydraulic oil cooler in one
  • the innovation relates to a device for preheating hydraulic oil according to the generic part of the first claim.
  • An air-cooled hydraulic oil cooler is constructed in many ways in lamellae flowing through the oil, air-flow fins and two collecting tanks for the inflowing and outflowing oil.
  • CONFIRMATION COPY Oil is still cold and can not be rinsed out fast enough, the prevailing in the system back pressure can exceed the bursting pressure of the radiator and thus lead to damage to the hydraulic oil cooler.
  • the inlet and outlet boxes of the hydraulic oil coolers described above each have a connection.
  • the oil to be cooled is directed into the inlet box, where it flows vertically through the fins of the hydraulic oil cooler to the outlet box.
  • the oil flowing into the outlet box is supplied to the hydraulic tank via the outlet port.
  • the fins of the hydraulic oil cooler are horizontally circulated by air during operation.
  • DE 197 50 814 A1 discloses a heat exchanger, in particular oil cooler of the type with at least two separate flow channels for different media, which are broken by channels for the inflow and outflow of a medium and with corresponding connections to these channels with the channels for the other Medium and with a lid sealed to the heat exchanger, which forms a flow channel and which includes at least one control valve with which the temperature-dependent flow is regulated.
  • DE 699 21 618 T2 discloses a cooling and heating system for a machine, such as a wheel loader or wheel dump, having a main conduit arranged to contain a fluid, a first heat exchanger connected to the main conduit is and a charge air cooler for cooling compressed charge air for an internal combustion engine, which is arranged in the engine, wherein the charge air cooler is connected to the main line, wherein a second heat exchanger is connected to the main line downstream of the charge air cooler, with which second heat exchanger a line for hydraulic Liquid is connected so that heat can be transferred between the fluid in the main line and the hydraulic fluid in the hydraulic fluid line.
  • the novelty is based on the object, by flowing around the in the fins of the hydraulic oil cooler, in particular a large hydraulic excavator, located rigid hydraulic oil to heat quickly to prevent the aforementioned damage.
  • This object is achieved in that the, coming from a tank, in particular hot oil, the inlet box of the hydraulic oil cooler and is continued via connecting lines and an intermediate pressure relief valve or a check valve to the outlet box at least one hydraulic oil cooler, wherein the outlet box and the cold oil therein can be reheated and the tank can be fed.
  • the inflowing preheated oil supplied to the operating pressure via the first port into the inlet box is, when the oil in the fins of the oil cooler is still cold, passed through the inlet box past the oil cooler fins to the second port of the inlet box and further into the connection line to the outlet box ,
  • a pressure relief valve is provided in this line.
  • the pressure connection of this valve is connected via the line with the inlet box, the tank connection is connected via a further line to the outlet box of the hydraulic oil cooler.
  • the pressurized preheated oil flows through the first connection into the inlet box of the hydraulic oil cooler, pressure builds up with cold oil, which is located in the fins of the hydraulic oil cooler, because the cold oil can not immediately be forced out of the fins.
  • the preheated oil in the inlet box is now fed via the second connection to the pressure limiting valve.
  • a preset pressure in the pressure relief valve is exceeded, which is below the maximum operating pressure of the Hydraulic oil cooler is located, opens the valve and releases the flow of oil flowing from the inlet box to the outlet box.
  • the oil is further warmed up and, according to the innovation, fed to the first connection of the outlet box.
  • the oil is supplied from the outlet box to the tank via the second connection.
  • the warm oil from the hydraulic tank is thus under pressure at the connection of the inlet box of the hydraulic oil cooler.
  • hydraulic oil is further heated up by the device described above and is in the outlet box of the hydraulic cooler.
  • the radiator is warmed up to such an extent that the still clogged lamellae can be flushed free with the pressure applied.
  • the back pressure in the system decreases and the pressure relief valve closes.
  • the hydraulic oil cooler now works in the normal state.
  • FIG. 2 shows the preheating with a pressure limiting valve
  • FIG. 1 shows a schematic diagram of the prior art. Via a temperature sensor 1, which is arranged in the tank 2 and a control electronics 3, not shown, by means of a pump 4 via a control valve 5 hydraulic oil from the tank 2 into the inlet box 6 of the Hydraulic oil cooler 7 passed.
  • the hydraulic oil builds up a pressure in the slats 7 'of the hydraulic oil cooler 7 and presses the cold oil present there into the outlet box 8 of the hydraulic oil cooler 7, from where it is led via the line 9 to the tank 2.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of the device according to the invention for preheating cold hydraulic oil present in the lamellae 7 'of a hydraulic oil cooler 7.
  • Identical components are provided with the same reference numerals. Visible is the hydraulic oil cooler 7 with the inlet 6 and outlet box 8, a pressure relief valve 13 and the connecting lines 14,15 from the inlet box 6 to the pressure relief valve 13 and the pressure relief valve 13 to the outlet box 8 via a temperature sensor 1, which is arranged in the tank 2 and a control electronics 3, not further shown, is supplied by means of a feed pump 4 via a control valve 5 oil from the hydraulic tank 2 to the terminal 10 of the inlet box 6 of the hydraulic oil cooler 7.
  • the oil present in the inlet box 6 flows via the connection 11 of the inlet box 6 via the line 14 to the pressure limiting valve 13 and from there via the line 15 to the connection 16 of the outlet box 8 of the hydraulic oil cooler 7
  • the heated oil is supplied via the connection 17 of the outlet box 8 of the hydraulic oil cooler 7 again via the line 9 to the tank 2.
  • FIG. 3 shows a schematic diagram of the device according to the invention for preheating cold hydraulic oil present in the lamellae 7 'of a hydraulic oil cooler 7, wherein a spring-biased check valve 18 is used instead of the pressure limiting valve 13.
  • the function here corresponds to that of FIG. 2.

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Abstract

Einrichtung zum Vorwärmen von Hydrauliköl, das sich bei tiefen Temperaturen in mindestens einem luftgekühlten Hydraulikölkühler befindet, wobei mindestens ein Hydraulikölkühler außerhalb eines Motorraums, insbesondere eines Großhydraulikbaggers, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das aus einem Tank kommende, insbesondere heiße Öl, dem Einlasskasten des Hydraulikölkühlers zugeführt und über Verbindungsleitungen sowie einem zwischengeschalteten Druckbegrenzungsventil oder ein Rückschlagventil zum Auslasskasten mindestens eines Hydraulikölkühlers weitergeführt wird, wobei der Auslasskasten und das darin befindliche kalte Öl aufwärmbar und dem Tank zuführbar ist.

Description

Hydraulische Vorwärmeinrichtung für Hydraulikölkühler in einem
Großhydraulikbagger
Die Neuerung betrifft eine Einrichtung zum Vorwärmen von Hydrauliköl gemäß gattungsbildendem Teil des ersten Anspruchs.
In einem Großhydraulikbagger sind die oben genannten Hydraulikölkühler normalerweise außerhalb des Motorraumes angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung besteht beim Einsatz des Baggers in kalter Umgebungsluft das Problem, dass nach Stillstandszeiten, wie z.B. bei der Erstinbetriebnahme des Gerätes oder nach Reparatur - bzw. Wartungsarbeiten das eingesetzte Hydrauliköl bis zum Stockpunkt dickflüssig wird; was in der Folge bei außerhalb des Motorraumes angeordneten Hydraulikölkühlern zu Schäden führt und damit zu Ausfallzeiten des Großhydraulikbaggers.
Ein luftgekühlter Hydraulikölkühler ist vielfach aufgebaut in vom Öl durchflossene Lamellen, von Luft durchströmten Lamellen und zwei Sammelkästen für das ein- und ausfließende Öl.
Wird nun ein Großhydraulikbagger aus dem Stillstand bei niedrigen Temperaturen in Betrieb genommen, werden nach dem Starten der Motoren die Hydraulikpumpen langsam warmgefahren. Gleichzeitig wird das Öl im Hydrauliktank, in den Leitungen innerhalb des Pumpenraumes und in den Hauptkomponenten erwärmt, wobei das Öl im Hydrauliktank schnell auf Betriebstemperatur erhitzt wird. Wenn das im Hydrauliktank befindliche Öl seine Betriebstemperatur erreicht hat, steuert der im Öltank montierte Temperaturfühler den Lüfterantrieb des Hydraulikölkühlers sowie die Kühlölpumpe an. Durch die engen Lamellen im Hydraulikölkühler und den Einbau des Kühlers außerhalb des Motorraums hat das im Ölkühler befindliche Hydrauliköl noch keine oder eine noch nicht ausreichende Temperaturerhöhung erfahren. Durch die nun eingetretene Situation, dass das Öl im Hydrauliktank eine Temperatur erreicht hat, die eine Kühlung des Öls erforderlich macht, das in den Lamellen des Ölkühlers befindliche
BESTÄTIGUNGSKOPIE Öl aber noch kalt ist und nicht schnell genug ausgespült werden kann, kann der im System vorherrschende Staudruck den Berstdruck des Kühlers überschreiten und damit zu Schäden am Hydraulikölkühler führen.
Die Ein- und Auslasskästen der weiter oben beschriebenen Hydraulikölkühler weisen erfahrungsgemäß jeweils einen Anschluss auf. Das zu kühlende Öl wird in den Einlasskasten geleitet, wo es von dort vertikal durch die Lamellen des Hydraulikölkühlers zum Auslasskasten strömt. Das in den Auslasskasten einfließende Öl wird über den Auslassanschluss dem Hydrauliktank zugeführt. Die Lamellen des Hydraulikölkühlers werden im Betrieb horizontal durch Luft umströmt.
Die DE 197 50 814 A1 offenbart einen Wärmetauscher, insbesondere Ölkühler des Typs mit mindestens zwei voneinander getrennten Strömungskanälen für verschiedene Medien, die von Kanälen für den Zu- und Abfluss eines Mediums durchbrochen sind und mit entsprechenden Anschlüssen an diesen Kanälen mit den Kanälen für das andere Medium sowie mit einem zum Wärmetauscher hin abgedichteten Deckel, der einen Strömungskanal ausbildet und der mindestens ein Regelventil einschließt, mit dem die temperaturabhängige Durchströmung regelbar ist.
Der DE 699 21 618 T2 ist ein Kühl- und Heizsystem für eine Maschine, wie z.B. einen Radlader oder Radkipper, zu entnehmen, mit einer Hauptleitung, die so angeordnet ist, dass sie ein Fluid enthält, einem ersten Wärmetauscher, der mit der Hauptleitung verbunden ist, und einem Ladeluftkühler zum Abkühlen verdichteter Ladeluft für eine Verbrennungskraftmaschine, die in der Maschine angeordnet ist, wobei der Ladeluftkühler mit der Hauptleitung verbunden ist, wobei ein zweiter Wärmetauscher mit der Hauptleitung stromabwärts des Ladeluftkühlers verbunden ist, mit welchem zweiten Wärmetauscher eine Leitung für hydraulische Flüssigkeit verbunden ist, so dass Wärme zwischen dem Fluid in der Hauptleitung und der hydraulischen Flüssigkeit in der Leitung für hydraulische Flüssigkeit übertragen werden kann. Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Umströmen das in den Lamellen des Hydraulikölkühlers, insbesondere eines Großhydraulikbaggers, befindliche starre Hydrauliköl schnell zu erwärmen, um den vorgenannten Schadensfall zu verhindern.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das aus einem Tank kommende, insbesondere heiße Öl, dem Einlasskasten des Hydraulikölkühlers zugeführt und über Verbindungsleitungen sowie einem zwischengeschalteten Druckbegrenzungsventil oder einem Rückschlagventil zum Auslasskasten mindestens eines Hydraulikölkühlers weitergeführt wird, wobei der Auslasskasten und das darin befindliche kalte Öl aufwärmbar und dem Tank zuführbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Anmeldungsgegenstands sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Das über den ersten Anschluss in den Einlasskasten mit dem Betriebsdruck beaufschlagte einfließende vorgewärmte Öl wird, wenn das in den Lamellen des Ölkühlers befindliche Öl noch kalt ist, durch den Einlasskasten an den Ölkühlerlamellen vorbei zum zweiten Anschluss des Einlasskastens und weiter in die Verbindungsleitung zum Auslasskasten geführt. In dieser Leitung ist ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen. Der Druckanschluss dieses Ventils ist über die Leitung mit dem Einlasskasten verbunden, der Tankanschluss ist über eine weitere Leitung mit dem Auslasskasten des Hydraulikölkühlers verbunden.
Fließt nun das unter Druck stehende vorgewärmte Öl über den ersten Anschluss in den Einlasskasten des Hydraulikölkühlers, baut sich bei kaltem Öl, das sich in den Lamellen des Hydraulikölkühlers befindet, ein Druck auf, da das kalte Öl nicht sofort aus den Lamellen herausgedrückt werden kann. Über den zweiten Anschluss des Einlasskastens wird nun das im Einlasskasten befindliche vorgewärmte Öl über den zweiten Anschluss dem Druckbegrenzungsventil zugeführt. Bei Überschreiten eines voreingestellten Drucks im Druckbegrenzungsventil, der unterhalb des maximalen Betriebsdrucks des Hydraulikölkühlers liegt, öffnet das Ventil und gibt den Durchfluss des vom Einlasskasten strömenden Öls zum Auslasskasten frei. Beim Durchströmen des Druckbegrenzungsventils wird das Öl weiter aufgewärmt und neuerungsgemäß dem ersten Anschluss des Auslasskastens zugeführt. Über den zweiten Anschluss wird das Öl aus dem Auslasskasten dem Tank zugeführt.
Das warme Öl aus dem Hydrauliktank steht somit unter Druck am Anschluss des Einlasskastens des Hydraulikölkühlers an. Gleichzeitig wird durch die zuvor beschriebene Einrichtung Hydrauliköl weiter aufgeheizt und steht im Auslasskasten des Hydraulikkühlers an. Der Kühler wird dadurch soweit aufgewärmt, dass mit dem anstehenden Druck die noch verstopften Lamellen frei gespült werden können. In der Folge sinkt der Staudruck im System und das Druckbegrenzungsventil schließt. Der Hydraulikölkühler arbeitet nun im Normalzustand.
An Stelle des Druckbegrenzungsventils kann auch ein insbesondere federvorgespanntes Rückschlagventil eingesetzt werden.
Der Neuerungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
Figur 1 Heutige Ausführung (Stand der Technik);
Figur 2 Darstellung der Vorwärmung mit einem Druckbegrenzungsventil;
Figur 3 Darstellung der Vorwärmung mit einem federvorgespannten
Rückschlagventil.
Figur 1 zeigt als Prinzipskizze den Stand der Technik. Über einen Temperaturfühler 1 , der im Tank 2 angeordnet ist sowie einer nicht weiter dargestellten Regelelektronik 3 wird mittels einer Förderpumpe 4 über ein Regelventil 5 Hydrauliköl aus dem Tank 2 in den Einlasskasten 6 des Hydraulikölkühlers 7 geleitet. Das Hydrauliköl baut in den Lamellen 7' des Hydraulikölkühlers 7 einen Druck auf und drückt das dort vorhandene kalte Öl in den Auslasskasten 8 des Hydraulikölkühlers 7, von wo es über die Leitung 9 zum Tank 2 geführt wird.
Figur 2 zeigt als Prinzipskizze die erfindungsgemäße Einrichtung zum Vorwärmen von kaltem, in den Lamellen7' eines Hydraulikölkühlers 7 vorhandenen Hydrauliköls. Gleiche Bauteile werden mit gleichen Bezugszeichen versehen. Erkennbar ist der Hydraulikölkühler 7 mit dem Einlass- 6 und Auslasskasten 8, ein Druckbegrenzungsventil 13 sowie die Verbindungsleitungen 14,15 vom Einlasskasten 6 zum Druckbegrenzungsventil 13 und vom Druckbegrenzungsventil 13 zum Auslasskasten 8. Über einen Temperaturfühler 1 , der im Tank 2 angeordnet ist sowie eine nicht weiter dargestellte Regelelektronik 3 wird mittels einer Förderpumpe 4 über ein Regelventil 5 Öl aus dem Hydrauliktank 2 dem Anschluss 10 des Einlasskastens 6 des Hydraulikölkühlers 7 zugeführt. Bei kaltem Öl und Überschreitung des am Druckbegrenzungsventil 13 eingestellten Druckes fließt das im Einlasskasten 6 vorhandene Öl über den Anschluss 1 1 des Einlasskastens 6 über die Leitung 14 zum Druckbegrenzungsventil 13 und von dort weiter über die Leitung 15 zum Anschluss 16 des Auslasskastens 8 des Hydraulikölkühlers 7. Das erwärmte Öl wird über den Anschluss 17 des Auslasskastens 8 des Hydraulikölkühlers 7 wieder über die Leitung 9 dem Tank 2 zugeführt.
Figur 3 zeigt als Prinzipskizze die erfindungsgemäße Einrichtung zum Vorwärmen von kaltem, in den Lamellen 7' eines Hydraulikölkühlers 7 vorhandenen Hydrauliköl, wobei an Stelle des Druckbegrenzungsventils 13 hier ein federvorgespanntes Rückschlagventil 18 zum Einsatz gelangt. Die Funktion entspricht hierbei derjenigen der Figur 2. Bezugszeichenliste
1 Temperaturfühler
2 Tank
3 Regelelektronik
4 Förderpumpe
5 Regelventil
6 Einlasskasten des Hydraulikölkühlers
Hydraulikölkühler
' Lamellen
Auslasskasten des Hydraulikölkühlers
Leitung
10 Anschluss des Einlasskastens
1 1 Anschluss des Einlasskastens
13 Druckbegrenzungsventil
4 Verbindungsleitung
5 Verbindungsleitung
6 Anschluss des Auslasskastens 7 Anschluss des Auslasskastens 8 federvorgespanntes Rückschlagventil

Claims

Einrichtung zum Vorwärmen von Hydrauliköl, das sich bei tiefen Temperaturen in mindestens einem luftgekühlten Hydraulikölkühler (7) befindet, wobei mindestens ein Hydraulikölkühler (7) außerhalb eines Motorraums, insbesondere eines Großhydraulikbaggers, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das aus einem Tank (2) kommende, insbesondere heiße Öl, dem Einlasskasten (6) des Hydraulikölkühlers (7) zugeführt und über Verbindungsleitungen (14,15) sowie einem zwischengeschalteten Druckbegrenzungsventil (13) oder einem Rückschlagventil (18) zum Auslasskasten (8) mindestens eines Hydraulikölkühlers (7) weitergeführt wird, wobei der Auslasskasten (8) und das darin befindliche kalte Öl aufwärmbar und dem Tank (2) zuführbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das vom Einlasskasten (6) des Hydraulikölkühlers (7) zum Druckbegrenzungsventil (13), respektive dem Rückschlagventil (18), und von dort zum Auslasskasten (8) des Hydraulikölkühlers (7) strömende Öl von einem niedrigen Temperaturniveau auf ein höheres Temperaturniveau angehoben wird, bevor es in den Auslasskasten (8) des Hydraulikölkühlers (7) gelangt.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil (13) bei Erreichen eines voreingestellten Ansprechdrucks die Leitung (15) zum Auslasskasten (8) des Hydraulikölkühlers (7) öffnet, wobei der voreingestellte Ansprechdruck unterhalb des zulässigen Betriebsdrucks des Hydraulikölkühlers (7) liegt.
Einrichtung nach einem der Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten des am Druckbegrenzungsventil (13,18) voreingestellten Ansprechdrucks die Leitung (15) zum Auslasskasten (8) des Hydraulikölkühlers (7) verschlossen wird.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle des Druckbegrenzungsventils (13) ein federvorgespanntes Rückschlagventil (18) einsetzbar ist.
EP11752463.7A 2010-08-04 2011-07-29 Hydraulische vorwärmeinrichtung für hydraulikölkühler in einem grosshydraulikbagger Withdrawn EP2601390A1 (de)

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