FI71974C

FI71974C - ANORDNING FOER UPPVAERMNING AV OLJA.

Info

Publication number: FI71974C
Application number: FI853543A
Authority: FI
Inventors: Mauri Pennanen
Original assignee: Valmet Oy
Priority date: 1985-09-16
Filing date: 1985-09-16
Publication date: 1987-03-09
Also published as: FI853543A0; SE8603865D0; FI71974B; SE8603865L; NO863524D0; NO863524L

Description

71 974 1 Cljynläiranitin71 974 1 Cljynläananitit

Anordning för uppvärmning av olja 5Anordning för uppvärmning av olja 5

Keksinnön kohteena on öljyniämmitin, joka on tarkoitettu ajoneuvojen, työkoneiden ja vastaavien öljytiloissa, kuten moottorin öljypohjassa, vaihteistossa tai vetopyörästössä olevan öljyn lämmittämiseksi, johon öljynlämmittimeen kuuluu elimet, jotka on järjestetty kierrättämään 10 lämmitettävää öljyä samanaikaisesti kun sitä lämmitetään öljynlämmittimeen kuuluvilla lämmityselimillä, jotka elimet öljyn kierrättämiseksi käsittävät sähkömoottorin käyttämän pumpun tai vastaavan, joka on sovitettu imemään lämmitettävää öljyä öljynlämmittimen sisään ja siirtämään öljyn lämmityselinten kautta takaisin öljytilaan.The invention relates to an oil heater for heating oil in vehicles, machinery and the like in oil spaces, such as the engine oil sump, gearbox or traction gear, the oil heater comprising means arranged to circulate the oil to be heated at the same time as it is heated by the oil heater comprise a pump or the like driven by an electric motor adapted to suck the oil to be heated inside the oil heater and transfer the oil back to the oil space through the heating means.

1515

Talviolosuhteissa käytettävien ajoneuvojen, työkoneiden ja vastaavien moottorien yhteydessä käytetään nykyisin yleisesti erilaisia moottorin-lämmittimiä, joilla varmistetaan se, että moottori saadaan käynnistymään kovillakin pakkasilla. Moottorin käynnistyminen ei näin ollen ole nykyään 20 enää mikään ongelma. Ongelma muodostuu kuitenkin siitä, että kun moottori on saatu käyntiin kovalla pakkasella, on erityisesti vaihteistossa oleva öljy erittäin jähmeää, jollaisella öljyllä ei saada aikaan tarpeellista voitelua vaihteistossa. Jos ajoneuvolla, työkoneella tai vastaavalla lähdetään tällöin ajamaan vaihteistoöljyn ollessa vielä jähmeää, vaurioituu 25 vaihteisto helposti erityisesti silloin, jos ajoneuvoa tai työkonetta kuormitetaan heti lähdön jälkeen.Various engine heaters are now widely used in winter vehicles, work machines and similar engines to ensure that the engine can be started even in severe frosts. Thus, starting the engine is no longer a problem today. The problem, however, is that when the engine is started in severe frost, the oil in the gearbox in particular is very solid, which does not provide the necessary lubrication in the gearbox. If the vehicle, implement or the like is then driven while the transmission oil is still solid, the transmission 25 is easily damaged, especially if the vehicle or implement is loaded immediately after departure.

Kuten on tunnettua, tavanomaisten voiteluöljyjen viskositeetti riippuu lämpötilasta siten, että lämpötilan ollessa nolla-asteen vaihteilla tai 30 sen yläpuolella viskositeetin kasvaminen on hyvin vähäistä lämpötilan laskiessa. Kriittisenä lämpötila- alueena onkin pidettävä -20°C:n alapuolella olevia lämpötiloja. Näissä lämpötiloissa öljyn viskositeetti kasvaa erittäin nopeasti lämpötilan laskiessa. Esimerkiksi tavanomaisen Suomessa ympärivuotiseen käyttöön tarkoitetun voiteluöljyn (moottori-35 öljyn) viskositeetti on -20°C:n lämpötilassa suuruusluokkaa 500 cStrtä. -30°C:n lämpötilassa on saman öljyn viskositeetti suuruusluokaltaan 1400 cStrtä ja -40°C:n lämpötilassa on viskositeetti jo suuruusluokkaa 2 71974 1 4000 cSt:tä. öljyn pumpattavuuden rajana pidetään yleensä viskositeettia 750 cSt:tä. Edellä olevasta ilmenee selvästi öljyn lämpötilan vaikutus öljyn viskositeettiin. Mikäli öljyn lämpötilaa voitaisiin kriittisellä alueella kohottaa edes osittain (esim. -30°C:sta -20°C:seen), pelastaisi 5 se koneenkäyttäjän monesta ongelmatilanteesta.As is known, the viscosity of conventional lubricating oils depends on the temperature, so that when the temperature is at or above zero degrees, the increase in viscosity is very small as the temperature decreases. Temperatures below -20 ° C must therefore be considered as a critical temperature range. At these temperatures, the viscosity of the oil increases very rapidly as the temperature decreases. For example, a conventional lubricating oil (engine-35 oil) intended for year-round use in Finland has a viscosity of the order of 500 cSt at -20 ° C. At -30 ° C the viscosity of the same oil is in the order of 1400 cSt and at -40 ° C the viscosity is already in the order of 2 71974 1 4000 cSt. the limit of oil pumpability is generally considered to be a viscosity of 750 cSt. The above clearly shows the effect of oil temperature on oil viscosity. If the oil temperature in the critical range could be raised even partially (e.g. from -30 ° C to -20 ° C), it would save 5 from many problems for the machine operator.

Edellä kuvattu ongelma on tiedostettu jo pitkään ja öljyn lämmittämiseen onkin kehitetty monia erilaisia laitteita. Useimmat nykyisin käytössä olevista laitteista ovat kuitenkin palkallisia kuumentimia, esimerkiksi öljy-10 tilaan sijoitettuja lämmityskierukolta, kuten sähkövastuksia tai öljy-tilan ulkopuolelle kiinnitettäviä kuumentimia. Palkallisia kuumentimia käytettäessä on öljyn lämmittäminen kovilla pakkasilla ollut kuitenkin erittäin hankalaa koska lämmön eteneminen öljyssä on hidasta. Llsäläm- 2 mlttimien sallittuna plntatehona on pidetty noin 1 W/cm , koska suurem-15 pia tehoja käytettäessä öljy voi kuumeta paikallisesti liikaa ja kok- saantua. Tämän johdosta on lammittimiltä vaadittu erittäin suuria pinta-aloja esimerkiksi valhtelstoöljyn lämmittämiseksi.The problem described above has been recognized for a long time and many different devices have been developed for heating oil. However, most of the equipment currently in use is paid heaters, for example, heating coils placed in an oil-10 space, such as electric heaters or heaters mounted outside the oil space. However, when using paid heaters, heating the oil in severe frosts has been very difficult due to the slow heat transfer in the oil. The permissible surface power of the heaters is considered to be about 1 W / cm, because at higher powers the oil can overheat locally and coke. As a result, very large areas have been required of the heaters, for example to heat the casting oil.

Ennestään tunnetaan myös lämmittimiä, joilla öljyä kierrätetään samalla, 20 kun sitä lämmitetään. Tällaisia ratkaisuja on esitetty esim. patenttijulkaisuissa DE 965 002, DE 3 323 091, US 2 530 457 ja US 3 134 374. DE-julkaisun 965 002 mukaisessa laitteessa öljyä kierrätetään apu-moottorilla, jonka jäähdytysnesteestä otetaan lämmmönvalhtimen avulla lämpö talteen ja siirretään päämoottorin voiteluöljyyn. Apumoottori 25 toimii samalla päämoottorin käynnlstysmoottorina. DE-julkaisun 3 323 091 mukaisessa ratkaisussa moottorin öljytilaa lämmitetään ulkopuolisesti samalla kun öljyä kierrätetään öljypumpulla.Heaters are also known in the art which circulate oil while it is being heated. Such solutions are described, for example, in DE 965 002, DE 3 323 091, U.S. Pat. No. 2,530,457 and U.S. Pat. No. 3,134,374. . The auxiliary motor 25 also acts as a starter motor for the main motor. In the solution according to DE 3 323 091, the oil space of the engine is heated externally while the oil is circulated by an oil pump.

Myös US-julkaisun 2 530 457 mukaisessa laitteistossa öljyä lämmitetään 30 . ja kierrätetään samanaikaisesti, öljyn kierrätyksessä käytettävä pumppu sekä öljyn kuumennin muodostuvat erillisistä yksiköistä. US-julkaisun 3 134 374 mukaisessa laitteistossa öljyn kierrätykseen käytettävä pumppu sekä öljyn kuumennin on asennettu yhteisen kotelon sisään, mutta laitteiston rakenne on monimutkainen ja kömpelö, joka vie paljon 35 tilaa.Also in the apparatus of U.S. Pat. No. 2,530,457, the oil is heated 30. and recycled simultaneously, the oil recirculation pump and the oil heater consist of separate units. In the apparatus of U.S. Pat. No. 3,134,374, the pump for oil recycling and the oil heater are mounted inside a common housing, but the structure of the apparatus is complex and clumsy, taking up a lot of space.

3 71974 1 Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uudenlainen öljynlämmitin, johon ei liity edellä kuvattuja haittapuolia. Tämän toteuttamiseksi on keksinnölle pääasiassa tunnusomaista se, että sähkö-moottorin käyttämä pumppu ja öljyn lämmityselimet on asennettu sisään-5 tuloaukolla ja ulosmenoaukolla varustetun putken sisään, joka putki on sovitettu kiinnitettäväksi öljytilan seinämään öljytilan ulkopuolelle ja että öljytilan seinämään on muodostettu mainittuja sisääntuloaukkoa ja ulosmenoaukkoa vastaavat aukot, jolloin mainittu pumppu on sovitettu imemään öljyä öljytilasta mainitun sisääntuloaukon kautta öljynlämmi-10 tyselimiin ja siirtämään öljy ulosmenoaukon kautta takaisin öljytilaan.It is an object of the present invention to provide a novel oil heater which does not have the disadvantages described above. To achieve this, the invention is mainly characterized in that the pump and the oil heating means driven by the electric motor are mounted inside a pipe with an inlet-outlet and an outlet, which pipe is adapted to be attached to the wall of the oil chamber outside the oil chamber and , said pump being adapted to suck oil from the oil space through said inlet to the oil heating elements and to transfer the oil back to the oil space through the outlet.

Keksinnöllä saavutettavista eduista ennestään tunnettuihin ratkaisuihin nähden voidaan mainita mm. se, että öljyn lämpiäminen on huomattavasti tasaisempaa ja nopeampaa kuin ennestään tunnetuissa laitteissa, öljy ei 15 pääse lämmittimen vaikutusalueen reunoilta jähmettymään, koska lämmityksen aikana öljyä myös kierrätetään koko ajan. Keksinnön mukainen laite on rakenteeltaan kompakti muodostaen yhtenäisen kokonaisuuden, joka on helposti asennettavissa esim. öljypohjan kylkeen.Advantages of the invention over previously known solutions include e.g. the fact that the heating of the oil is considerably smoother and faster than in previously known devices does not allow the oil to solidify at the edges of the area of influence of the heater, because during the heating the oil is also circulated all the time. The device according to the invention has a compact structure, forming a unitary unit which can be easily installed, e.g. on the side of an oil sump.

20 Keksintöä selostetaan seuraavaksi viittaamalla oheisen piirustuksen kuvioon, jossa on esitetty eräs edullinen toteuttamismuoto esillä olevasta keksinnöstä.The invention will now be described with reference to the figure of the accompanying drawing, which shows a preferred embodiment of the present invention.

Piirustuksen kuviossa on öljynlämmitintä merkitty yleisesti viitenume-25 rolla 1. Tämän suoritusmuodon mukainen öljynlämmitin on tarkoitettu kiinnitettäväksi öljytilan, kuten esimerkiksi vaihteiston, moottorin öljypohjan tai vetopyörästön ulkopuolelle. Öljynlämmitin 1 käsittää matalan U-muotoisen ja molemmista päistään avoimen putken 2, jonka kumpaankin päähän on sovitettu laipat 3 tai vastaavat kiinnityselimet 30 öljynlämmittimen kiinnittämiseksi esimerkiksi vaihteiston kylkeen.In the figure of the drawing, the oil heater is generally indicated by the reference number 1. The oil heater according to this embodiment is intended to be mounted outside an oil space, such as a gearbox, an engine oil sump or a drive gear. The oil heater 1 comprises a low U-shaped tube 2 open at both ends, at each end of which flanges 3 or similar fastening means 30 are fitted for fastening the oil heater, for example to the side of the gearbox.

Luonnollisesti tulee öljytilan kuten vaihteiston kylkeen olla muodostettu öljynlämmitintä 1 varten aukot sekä laippoja 3 vastaavat kiinnityselimet .Naturally, openings for the oil heater 1 and fastening means corresponding to the flanges 3 must be formed on the side of the oil space, such as the gearbox.

35 U-muotoisen putken 2 toisen laippamaisen kiinnityselimen 3 läheisyyteen on muodostettu haaraosa 4, joka on ulospäin avoin. Haaraosan 4 suulle on sovitettu kiinnityslaippa 5 tai vastaava kiinnitysolin. Putken 2 sisään 4 71974 1 on sovitettu lännnitysvastus 8, joka on esimerkiksi kuviossa esitetynlai-nen kierukka, jota lämmitetään sähköllä. Haaraosan 4 kiinnityslaippaan 5 on kiinnitetty sähkömoottori 6, joka pyörittää haaraosasta 4 putken 2 sisään ulottuvaa pumppua 7. Pumppu 7 on edullisesti kuviossa esitetynlai-5 nen kierukkapumppu, joka on sopivasti valmistettu nailonista tai vastaavasta materiaalista pumpun saamiseksi riittävän kevytrakenteiseksi. Pumpun 7 ja lämmityevastuksen 8 väliin on putkeen 2 edullisesti järjestetty eristin 9, jonka tarkoituksena on pitää lämmitysvastus 8 erillään pumpusta 7 ja myös erillään putken 2 sisäpinnasta. Putki 2 on lisäksi vuo-10 rattu ulkopuolieesti edullisesti lämmöneristeellä 10, joka voi olla esimerkiksi polyuretaanieristettä.A branch portion 4 is formed in the vicinity of the second flange-like fastening member 3 of the U-shaped tube 2, which is open outwards. A fastening flange 5 or a corresponding fastening member is arranged at the mouth of the branch part 4. Inside the pipe 2 4 71974 1 is fitted a westerning resistor 8, which is, for example, a coil of the type shown in the figure, which is heated by electricity. Attached to the mounting flange 5 of the branch part 4 is an electric motor 6 which rotates a pump 7 extending from the branch part 4 into the pipe 2. The pump 7 is preferably a helical pump as shown in the figure, suitably made of nylon or similar material to make the pump sufficiently light. An insulator 9 is preferably arranged in the pipe 2 between the pump 7 and the heating resistor 8, the purpose of which is to keep the heating resistor 8 separate from the pump 7 and also separate from the inner surface of the pipe 2. In addition, the pipes 2 are lined on the outside, preferably with thermal insulation 10, which may be, for example, polyurethane insulation.

öljynlämmitin 1 toimii siten, että samanaikaisesti kun lämmitysvastuk-seen 8 kytketään virta, kytkeytyy virta myös sähkömoottoriin 6, joka 15 alkaa pyörittää pumppua 7. Pumppu 7 imee tällöin lämmitettävää öljyä öljynlämmittimen 1 sisääntuloaukosta IN ja siirtää sen lämmitysvastuksen 8 kautta uloemenoaukosta OUT takaisin öljytilan sisään. Öljyä näin ollen kierrätetään koko ajan samalla kun sitä lämmitetään, öljynlämmittimen 1 toimintaperiaatteen johdosta on edullista, että pumppu 7 ja lämmitysvas-20 tus 8 on järjestetty siten kuin kuviossa on esitetty. Näin ollen on edullista, että pumppu 7 on järjestetty haaraosasta 4 putken 2 sisään lähelle öljyn slsääntuloaukkoa IN, josta pumppu 7 imee "kylmää öljyä" öljynlämmittimen 1 sisään. Lämmitysvastus 8 on sovitettu putkeen 2 öljyn virtaussuunnassa pumpun 7 jälkeen, jolloin pumpun 7 kuljettama öljy läm-25 piää kulkiessaan putken 2 läpi ja ulosmenoaukosta OUT virtaa tällöin öljytilaan "lämmintä öljyä".the oil heater 1 operates in such a way that at the same time as the heating element 8 is switched on, the electric motor 6 is also switched on, which starts rotating the pump 7. The pump 7 then draws the oil to be heated from the oil heater inlet IN Thus, the oil is circulated all the time while it is being heated, due to the operating principle of the oil heater 1, it is advantageous that the pump 7 and the heating resistor 8 are arranged as shown in the figure. Thus, it is preferred that the pump 7 is arranged from the branch part 4 inside the pipe 2 close to the oil inlet IN, from which the pump 7 sucks "cold oil" inside the oil heater 1. A heating resistor 8 is arranged in the pipe 2 in the direction of oil flow after the pump 7, whereby the oil carried by the pump 7 heats as it passes through the pipe 2 and then flows out of the outlet OUT into the oil space "warm oil".

Piirustuksen kuviossa esitetty öljynlämmitin 1 on tarkoitettu öljytilan ulkopuoliseen asennukseen. Vaikka tätä suoritusmuotoa onkin pidettävä 30 edullisena, ei keksintö rajoitu pelkästään tällaiseen ratkaisuun, vaan keksinnön mukainen öljynlämmitin voidaan asentaa myös öljytilan sisään, mikäli öljytila on riittävän tilava, öljynlämmittimen rakenne voi tällöin poiketa huomattavastikin kuviossa esitetystä. Tällöin ei mm. tarvita kuviossa esitettyjä laippamaisia kiinnityselimiä 3 eikä lämmöneris-35 tettä 10. Putken 2 ei tällöin myöskään tarvitse olla U-muotoinen, kuten kuviossa on esitetty, vaan voidaan käyttää aivan suoraa putkea, jonka toisesta päästä pumppu 7 imee öljyä ja työntää sen putkessa olevan läm- 5 71974 1 mitysvastuksen kautta putken toisesta päästä takaisin öljytilaan. Saattaa kuitenkin olla edullista, että pumppua 7 käyttävä sähkömoottori 6 on järjestetty öljytilan ulkopuolelle. Myöskin pumppuna 7 voidaan käyttää jotain muuta kuin kuviossa esitettyä kierukkapumppua, joskin on todet-5 tava, että rakenteestaan johtuen kierukkapumppu 7 on edullinen, koska se voidaan helposti sovittaa putken sisään.The oil heater 1 shown in the figure of the drawing is intended for installation outside the oil space. Although this embodiment is to be preferred, the invention is not limited to such a solution, but the oil heater according to the invention can also be installed inside the oil space, if the oil space is sufficiently spacious, the structure of the oil heater may differ significantly from that shown in the figure. In this case, e.g. the flange-like fastening members 3 shown in the figure and the thermal insulator 10 are not required. The pipe 2 does not then have to be U-shaped, as shown in the figure, but a completely straight pipe can be used, at one end of which the pump 7 5 71974 1 through a measuring resistor at one end of the pipe back to the oil space. However, it may be advantageous for the electric motor 6 driving the pump 7 to be arranged outside the oil space. A screw pump other than the one shown in the figure can also be used as the pump 7, although it should be noted that due to its structure, the screw pump 7 is advantageous because it can be easily fitted inside the pipe.

Keksintö ei ole rajoittunut selityksessä ja piirustuksessa esitettyyn suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimus-10 ten puitteissa.The invention is not limited to the embodiment shown in the description and the drawing, but can be modified within the scope of the appended claims.

15 20 25 30 3515 20 25 30 35

Claims

6 71974

An oil heater for heating oil in oil spaces of vehicles, work machines and the like, such as the engine oil sump, gearbox or traction gear, the oil heater (1) comprising means (6, 7) arranged to circulate the oil to be heated at the same time as heated by heating means (8) belonging to the oil heater, the means for circulating the oil comprising a pump (7) driven by an electric motor (6) or the like adapted to suck the oil to be heated inside the oil heater (1) and transfer the oil back to the oil space via the heating means (8) that the pump (7) and the oil heating means (8) driven by the electric motor (6) are mounted inside a pipe (2) with an inlet (IN) and an outlet (OUT), which pipe (2) is adapted to be fixed to the wall of the oil space outside the oil space and that said inlet (IN) and openings corresponding to the outlet (OUT), said pump (7) being adapted to suck oil from the oil space through said inlet (IN) to the oil heating means (8) and to transfer the oil through the outlet (OUT) back to its oil.

Oil heater according to claim 1, characterized in that said heating means (8) comprise an electric heating resistor formed integrally with the pump (7) and the electric motor (6) and that a branch part (4) is formed in said pipe. ), through which the heating resistor (8) and the pump (7) belonging to said unit can be installed inside the pipe (2) and removed from the pipe (2), e.g. for maintenance.

Oil heater according to Claim 1 or 2, characterized in that the pipe (2) is provided with an external thermal insulator (10).

Oil heater according to one of the preceding claims, characterized in that the pump (7) and the heating elements (8) are adapted to be installed inside the oil space. 7 71974

Oil heater according to one of the preceding claims, characterized in that the pump (7) is an axially elongate screw pump. 5 10 15 20 25 30 35 8 71974