WO1995014175A1 - Ölkühlung im arbeitskreislauf einer baumaschine, insebsondere eines hydraulikbaggers - Google Patents

Ölkühlung im arbeitskreislauf einer baumaschine, insebsondere eines hydraulikbaggers Download PDF

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    • F15B21/042—Controlling the temperature of the fluid
    • F15B21/0423—Cooling

Definitions

  • Oil cooling in the working cycle of a construction machine especially one
  • the invention relates to a method for cooling the hydraulic oil present in the working circuit of a construction machine, in particular a hydraulic excavator, in that the hydraulic oil is at least partially passed over an oil cooler and then flows into a hydraulic oil tank .
  • the object of the invention is to bring about an optimization of the efficiency of the hydraulic oil cooler in order in this way to ensure in any case that the temperature given in the collecting container cannot reach critical values.
  • the cooling surface of the oil cooler should be reduced.
  • This goal is achieved according to the invention in that the hydraulic oil flowing back from the work area or work areas, in particular the working cylinders, and having a high temperature level, is temporarily stored before it enters the hydraulic oil tank, ie is spatially separated from the oil in the hydraulic oil tank, and is sucked in from here via a pump is that supplies the hydraulic oil to the high temperature level having the oil ⁇ cooler before it flows back at a correspondingly lower temperature into the hydraulic oil tank, and is mixed there with the existing walls a ⁇ res temperature level having hydraulic oil.
  • the pump sucks hydraulic oil from the hydraulic oil tank, if necessary in the bypass, as soon as the oil quantity in the intermediate store falls below a predetermined filling quantity or a predetermined filling level. This measure prevents the intake of false air.
  • the pump sucks automatically when exceeding the load capacity or the filling level again at the hotter hydraulic oil from the intermediate storage.
  • a device for cooling the hydraulic oil present in the working circuit of a construction machine is characterized in that a further container in the form of an intermediate storage device is provided in the region of the hydraulic oil container, the container, according to a further concept of the invention, forming part of the hydraulic oil container. Accordingly, separate and space-consuming components are unnecessary, especially since the total oil quantity does not change, but is only provided at different locations on the hydraulic oil tank.
  • the hot hydraulic oil provided in the intermediate store is supplied to the oil cooler via a separate suction pump designed as a cooling oil pump, this suction pump automatically drawing oil from the hydraulic oil tank if the filling quantity or filling level in the intermediate storage is too low, if necessary via a bypass.
  • At least one measuring device is preferably provided in the area of the intermediate store, which cooperates with a corresponding switching device for deflecting the oil flows from the intermediate store or the hydraulic oil tank. If, however, no bypass line be employed, as can arranged in the hydraulic oil tank container that are on the bottom side provided in the oil of the hydraulic oil ⁇ container protrudes with at least one opening to the chamber of the hydraulic oil tank through which the suction pump is too low, the hot oil in the intermediate storage colder oil can suck from the hydraulic oil tank. In this way, the intake of false air or the creation of a vacuum in the buffer can be prevented in a simple manner.
  • the inlet temperature difference of the oil cooler can be approximately 10 K larger than could be achieved by the previous measures.
  • the cooler area can be reduced by up to 40%, depending on the design of the construction machine, which results in a not inconsiderable cost saving through reduced coolers and a single suction system for pumps.
  • the single figure shows a schematic diagram in top view of the method and object features of the invention.
  • a partial area of the working hydraulics 1 is shown, which in this example is formed by a plurality of working cylinders 2, 3, 4, 5.
  • the hydraulic oil is fed into the area of the working cylinders 2, 3, 4, 5 via the only indicated supply lines 6, 7, 8, 9 and discharged again via the discharge lines 10, 11, 12, 13.
  • the discharge lines 10, 11, 12, 13 become a collective discharge line
  • the intermediate store 15 forms a partial area of a central hydraulic oil tank 16 and is equipped with elongated filter cartridges 17, 18. Further return lines from other areas of the hydraulic system (not shown in further detail) are indicated by the lines 19 and 20, which, however, do not bring the hydraulic oil flowing in, respectively, into the intermediate store 15 but directly into the sump of the hydraulic oil tank 16 via further filter elements 21.
  • the hydraulic oil coming from the working hydraulics 1 into the intermediate store 15 is fed via a cooling oil pump 22 through the line 23 sucked in and fed to a downstream oil cooler 24.
  • the oil cooled here is now fed via a further line 25 through the filter 21 to the sump of the hydraulic oil tank 16.
  • the cooling oil pump 22 sucks continuously in accordance with their originallylei ⁇ stung oil from the buffer memory 15 and supplies it through the cooler 24 to the sump of the hydraulic oil tank 16 to. If the intended filling level should not be reached due to the non-constant use of the working hydraulics or when starting the construction machine, oil is sucked directly out of the sump of the hydraulic oil tank 16, for example through openings (not shown) present in the lower region of the intermediate store 15. Thus, the cooling oil pump 22 can not suck in the wrong air, but is constantly supplied with oil.
  • the filling level in the buffer store 15 has again reached its predetermined value.
  • the figure also shows suction lines 29, 30, 31, 32 which lead on the one hand to main working pumps 33, 34 and on the other hand to a pilot pump 35 and a swivel pump 36, which in turn interact with consumers (not shown).

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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

Olkühlung im Arbeitskreislauf einer Baumaschine, insbesondere eines
Hydraulikbaggers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kühlung des im Arbeitskreislauf einer Baumaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers, vorhandenen Hydrauliköles, indem das Hydrauliköl zumindest teilweise über einen Öl¬ kühler geführt wird und danach in einen Hydraulikölbehälter strömt.
Bei Baumaschinen, insbesondere Hydraulikbaggern, 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 zusammenwi kenden 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 (Arbeitszylin¬ dern) erhitzte Öl wird einem Ölkühler zugeführt, ehe es den Sammelbehäl¬ ter erreicht. Die hierin begründeten Vorteile werden darin gesehen, daß aus thermodynam sehen Gründen der heißeste Teil des Öls dem Kühler zuge¬ führt wird, da somit eine höhere Kühlleistung herbeigeführt werden kann. Nachteile sind darin begründet, daß die Arbeitshydraulik (Arbeitszylin¬ der) der Baumaschine nicht ständig im Einsatz sind und es somit geschehen kann, daß die im Sammelbehälter vorhandene Temperatur kritische Werte erreicht.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, eine Optimierung des Wirkungsgra¬ des am Hydraulikölkühler herbeizuführen, um auf diese Art und Weise in jedem Fall sicherzustellen, daß die im Sammelbehälter gegebene Temperatur keine kritischen Werte erreichen kann. Darüber hinaus soll die Kühlfläche des Ölkühlers reduziert werden. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das von dem bzw. den Arbeitsbereichen, insbesondere den Arbeitszylindern, zurückfließende, ein hohes Temperaturniveau aufweisende Hydrauliköl vor seinem Eintreten in den Hydraulikölbehälter zwischengespeichert, d.h. räumlich vom öl im Hydraulikölbehälter getrennt, und von hier über eine Pumpe angesaugt wird, die das das hohe Temperaturniveau aufweisende Hydrauliköl dem Öl¬ kühler zuführt, ehe es mit entsprechend geringerer Temperatur in den Hydraulikölbehälter zurückfließt und dort mit dem vorhandenen, ein ande¬ res Temperaturniveau 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 glei¬ cher 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 ist dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Hydraulikölbehälters ein weiteres Behältnis in Form eines Zwischenspei¬ chers vorgesehen ist, wobei das Behältnis, einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß, einen Teilbereich des Hydraulikölbehälters bildet. Dem¬ zufolge werden separate und Bauraum benötigende Bauteile entbehrlich, zumal die Gesamtölmenge sich nicht ändert, sondern lediglich an verschie¬ denen Stellen des Hydraulikölbehälters vorgesehen wird. Das im Zwischen¬ speicher vorgesehene heiße Hydrauliköl wird über eine separate, als Kühl- ölpumpe ausgebildete Ansaugpumpe dem Ölkühler zugeführt, wobei diese Ansaugpumpe bei zu geringer Füllmenge bzw. Füllhöhe im Zwischenspeicher automatisch, bei Bedarf über einen Bypaß, Öl aus dem Hydraulikölbehälter ansaugt.
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 zusammenwi kt. Soll hingegen keine Bypaßleitung zum Einsatz gelangen, so kann das im Hydraulikölbehälter angeordnete Behältnis, das in das Öl des Hydrauliköl¬ behälters 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 Ma߬ nahmen erreicht werden konnte. Demzufolge kann die Kühlerfläche, je nach Bauart der Baumaschine, um bis zu 40 % reduziert werden, wodurch sich eine nicht unerhebliche Kostenersparnis 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 Verfah- rens-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 abgelei¬ tet. 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 Rückführ¬ leitungen aus anderen Bereichen der Hydraulik (nicht weiter dargestellt) sind durch die Leitungen 19 und 20 angedeutet, die das jeweils zufließen¬ de 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. Sofern die vorgesehene Füllhöhe des heißen Hydrauliköles im Zwischenspeicher 15 nicht unter¬ schritten wird, saugt die Kühlölpumpe 22 ständig gemäß ihrer Förderlei¬ stung Öl aus dem Zwischenspeicher 15 an und führt es über den Kühler 24 dem Sumpf des Hydraulikölbehälters 16 zu. Sofern 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, sondern wird ständig mit Öl versorgt.
Alternativ 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 er¬ reicht hat.
Darüber hinaus sind der Figur noch Ansaugleitungen 29,30,31,32 zu entneh¬ men, die einerseits zu Hauptarbeitspumpen 33,34 und andererseits zu einer Vorsteuerpumpe 35 sowie einer Schwenkpumpe 36 führen, die wiederum mit nicht dargestellten Verbrauchern zusammenwirken.

Claims

Patentansprüche
1. 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 dem bzw. den Arbeitsbereichen (1), insbesondere den Arbeitszyl ndern (2,3,4,5), zurückfließende, ein hohes Temperaturniveau aufweisende Hydrauliköl vor seinem Ein¬ treten in den Hydraulikölbehälter (16) zwischengespeichert, d.h. räumlich vom öl im Hydraulikölbehälter (16) getrennt und von hier über eine Pumpe (22) angesaugt wird, die das das hohe Temperaturn¬ iveau aufweisende Hydrauliköl dem Ölkühler (24) zuführt, ehe es mit entsprechend geringerer Temperatur in den Hydraulikölbehälter (16) zurückfließt und dort mit dem vorhandenen, ein anderes Temperaturn¬ iveau aufweisenden Hydrauliköl gemischt wird.
2. 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 bzw. eine vorgegebene Füllhöhe unterschreitet.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (22) bei Überschreiten der Füllmenge bzw. der Füllhöhe automatisch wieder das heißere Hydrauliköl aus dem Zwischenspeicher (15) ansaugt.
4. Einrichtung zur Kühlung des im Arbeitskreislauf einer Baumaschine, insbesondere eines Hydraulikbaggers, vorhandenen Hydrauliköles nach den Ansprüchen 1 bis 3, mit einem Ölkühler (24) sowie einem Hydrau¬ likölbehälter (16), dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Hy¬ draulikölbehälters (16) ein weiteres Behältnis (15) in Form eines Zwischenspeichers vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwi¬ schenspeicher (15) einen Teilbereich des Hydraulikölbehälters (16) bildet.
6. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, gekennzeichnet durch eine separate, als Kühlölpumpe ausgebildete Ansaugpumpe (22) für das im Zwischenspeicher (15) und/oder im Hydraulikölbehälter (16) vorhande¬ ne Hydrauliköl .
7. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 6, gekennzeichnet durch eine Bypaß-Leitung (26) vom Hydraulikölbehälter (16) zur Ansaugleitung (23) der Kühlölpumpe (22).
8. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, gekennzeichnet durch minde¬ stens eine Meßeinrichtung im Bereich des Zwischenspeichers (15), die mit einer entsprechenden Schalteinrichtung zur Umlenkung der ölströ- me aus dem Zwischenspeicher (15) bzw. dem Hydraulikölbehälter (16) zusammenwirkt.
PCT/EP1993/003235 1993-11-19 1993-11-19 Ölkühlung im arbeitskreislauf einer baumaschine, insebsondere eines hydraulikbaggers WO1995014175A1 (de)

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