WO2012076079A1

WO2012076079A1 - Fluidkühlvorrichtung

Info

Publication number: WO2012076079A1
Application number: PCT/EP2011/005250
Authority: WO
Inventors: Guiseppe Zeolla; Davide Rini
Original assignee: Hydac Ag
Priority date: 2010-12-09
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2012-06-14
Also published as: US20130306264A1; DE102010053923A1; EP2649399A1

Abstract

Eine Fluidkühlvorrichtung mit einer Wärmetauschereinrichtung (3), die erwärmtes Fluid unter Einwirkung eines durch dieses hindurchgeführten Kühlluftstromes abkühlt, ist dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg des Kühlluftstromes vor der Wärmetauschereinrichtung (3) eine Luftfilteranordnung (21, 43) vorgesehen ist.

Description

Fluidkühlvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Fluidkühlvorrichtung mit einer Wärmetauschereinrichtung, die erwärmtes Fluid unter Einwirkung eines durch diese hindurchgeführten Kühlluftstromes abkühlt.

Kühlvorrichtungen dieser Art sind Stand der Technik. Die DE

10 2008 027 424 AI zeigt beispielsweise eine Kühlvorrichtung dieser Art, die eine zugehörige Filtereinrichtung zum Filtern des abzukühlenden Fluids aufweist, beispielsweise in Form von Hydrauliköl oder Schmieröl oder der- gleichen, das an einen Verbraucher weiterleitbar ist. Die die eigentliche Kühleinheit bildende Wärmetauschereinrichtung ist bei derartigen Vorrichtungen als plattenförmiger Lamellenkühler ausgebildet, der an ein Gebläsegehäuse einer Luft-Strömungseinrichtung angebaut ist, die ein motorisch angetriebenes Gebläse enthält, das den den Lamellenkühler durchströmen- den Kühlluftstrom erzeugt.

Derartige Vorrichtungen kommen häufig bei Systemen zum Einsatz, die an Standorten betrieben werden, bei denen damit zu rechnen ist, dass die als Kühlluft benutzte Umgebungsluft mit Verschmutzungen, wie Staubparti- kein, Rußpartikeln od dgl., belastet ist. Dies ist vor allem bei Anlagen der Fall, die im Freien betrieben werden, etwa Arbeitsmaschinen im Baugewerbe, die mit einer Arbeitshydraulik oder einem hydrostatischen Fahrantrieb versehen sind, oder in Windkraftanlagen, bei denen das hochbelastete Ge- triebe mit einem Ölkühler versehen ist. Je nach dem Verschmutzungsgrad der Kühlluft kommt es nach längeren oder kürzeren Betriebszeiten zu einem Anlagern von Partikeln, wie Staub oder Ruß od. dgl., an der Kühleinheit und dadurch zu einem Zusetzen mit entsprechender Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlluftstromes. Um durch Rückgang der Kühlleistung verursachte Schäden oder den Ausfall des angeschlossenen Verbrauchers zu vermeiden, ist man daher gezwungen, die Kühleinheit zu reinigen, um die Verschmutzungen zu entfernen. Der hierfür erforderliche Arbeitsaufwand ist erheblich und gestaltet sich insbesondere dann zeitauf- wendig, wenn sich die Kühleinheit an einem für die Ausführung von Arbeitsgängen ungünstigen Standort befindet, wie dies beispielsweise bei Kühlvorrichtungen der Fall ist, die sich im Maschinenhaus von Windkraftanlagen befinden, wobei die Reinigungsarbeiten in großer Höhe nach Besteigen oder Befahren des Turms der Anlage ausgeführt werden müssen.

Im Hinblick auf diese Problematik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Fluidkühlvorrichtung zur Verfügung zu stellen, die auch an Standorten mit durch Verunreinigungen belasteter Umgebungsluft mit vergleichsweise geringerem Wartungsaufwand betriebssicher betreibbar ist.

Diese Aufgabe löst erfindungsgemäß eine Fluidkühlvorrichtung, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.

Eine wesentliche Besonderheit der Erfindung besteht demgemäß darin, dass im Strömungsweg des Kühlluftstromes vor der Wärmetauschereinrichtung eine Luftfilteranordnung vorgesehen ist. Der für den sicheren Betrieb erforderliche Wartungsaufwand beschränkt sich nun darauf, die Luftfilteranord- nung bei Bedarf in funktionsfähigen Zustand zu bringen. Dies läßt sich schneller und einfacher als die Reinigung der Kühleinheit bewerkstelligen, etwa indem man einen Auswechselvorgang durchführt, bei dem die Luftfilteranordnung als Ganzes oder deren Filtermedium ausgetauscht wird oder ein frischer Flächenabschnitt eines Filtermaterials an der Kühleinheit in Stellung gebracht wird.

Abgesehen von den sehr wenigen Fällen, in denen ein natürlicher Kühlluft- ström zur Verfügung steht, beispielsweise durch Fahrtwind bei mobilen Geräten, ist eine den Kühlluftstrom mittels eines motorisch betätigbaren Gebläses erzeugende Luft-Strömungseinrichtung vorhanden. Die bei solcher Zwangskühlung üblichen Geschwindigkeiten des Kühlluftstromes bieten die Möglichkeit, die Filterfeinheit der Luftfilteranordnung in optimaler Weise so zu gestalten, dass selbst feine Schmutzpartikel, wie Feinstäube, sicher zurückgehalten werden.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen, bei denen die Wärmetauschereinrichtung eine plattenförmige Kühleinheit, etwa in Form eines Lamellenkühlers, aufweist, ist die Anordnung in vorteilhafter Weise so getroffen, dass die Luftfilteranordnung eine vor der Luft-Eintrittsfläche der Kühleinheit befindliche Filterfläche bildet.

Vorzugsweise kann hierbei die Filterfläche durch eine Filtermatte gebildet sein, die an einem der Luft-Eintrittsfläche der Kühleinheit angepaßten Rahmen gehalten ist. Auswechselvorgänge lassen sich hierbei besonders einfach durch Entnahme einer gebrauchten Filtermatte aus dem Rahmen und Einlegen einer frischen Filtermatte bewerkstelligen. Mit Vorteil kann die Anordnung dabei so getroffen sein, dass der Rahmen zumindest ein als Stützstruktur an einer Seite der Fi ltermatte anliegendes Gitter aufweist. Dadurch lassen sich weiche Filterrnatten ohne Eigensteifig- keit benutzen, beispielsweise Filtervliese oder Papierfilter. Bei vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann auch eine Luftfilteranordnung in Form einer Bandfiltereinrichtung vorgesehen sein, die ein die Filterfläche bildendes, vor der Luft-Eintrittsfläche der Kühleinheit bewegbares Filterband aufweist. Für die Reaktivierung der Funktionsfähigkeit der Luftfilterung wird in diesem Falle das Filterband vor der Kühleinheit derart bewegt, dass ein verschmutzter Längenabschnitt des Filterbandes von der Luft-Eintrittsfläche der Kühleinheit wegbewegt und ein frischer Längenabschnitt des Filterbandes vor die Luft-Eintrittsfläche bewegt wird. Mit besonderem Vorteil kann hierbei die Transportbewegung des Filterbandes motorbetätigt durchgeführt werden, so dass für einen Wartungsvorgang kein Zugang eines Bedieners zur betroffenen Vorrichtung erforderlich ist.

Mit besonderem Vorteil kann die Anordnung so getroffen sein, dass eine Signalisiereinrichtung vorhanden ist, die die Verschmutzung der Filterfläche aufgrund des dadurch bedingten Absinkens der Geschwindigkeit des die Filterfläche passierenden Kühlluftstromes erkennt und signalisiert. Die Be- triebssicherheit betreffender Anlagen ist dadurch in besonderem Maße gewährleistet, wei l die Gefahr vermieden ist, dass in Unkenntnis eingetretener Behinderungen des Kühlluftstromes die erforderlichen Gegenmaßnahmen unterbleiben. ^' Mit besonderem Vorteil kann die Bewegung des Filterbandes der Bandfiltereinrichtung durch die Signalisiereinrichtung derart steuerbar sein, dass verschmutzte Bandabschnitte des Filterbandes selbsttätig durch frische Bandabschnitte ersetzt werden und dadurch die Wartung der Vorrichtung automatisch erfolgt.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann die Anordnung so getroffen sein, dass die Bandtransporteinrichtung die vor der Kühleinheit befindlichen, jeweils verschmutzten Bandabschnitte des Filterbandes durch den hinter der Kühleinheit befindlichen Strömungsweg derart hindurch- führt, dass Verschmutzungen durch den Kühlluftstrom abgeblasen werden, und dass sie die so gereinigten Bandabschnitte wieder zur Luft- Eintrittsfläche zurückführt. Anstatt verbrauchtes Filterband auszuscheiden, erfolgt dadurch eine Wiederverwendung nach innerhalb der Vorrichtung selbst durchgeführter Bandreinigung, d.h. ein Austausch des Filtermaterials ist gegebenenfalls erst nach einer entsprechenden Anzahl durchgeführter Reinigungszyklen erforderlich, so dass geringere Betriebskosten anfallen.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig.1 in der Art einer perspektivischen Explosionszeichnung eine

Fluidkühlvorrichtung gemäß dem Stand der Technik; Fig.2 in der Art einer schematischen Funktionsskizze ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Fluidkühlvorrichtung;

Fig.3 und 4 perspektivische Schrägansichten zweier Ausführungsformen von Luftfilteranordnungen für eine Fluidkühlvorrichtung ge- maß der Erfindung;

Fig.5 eine Draufsicht auf eine Filtermatte einer Luftfilteranordnung;

Fig.6 und 7 eine Teildraufsicht bzw. perspektivische Teilansicht zweier

Ausführungsformen einer Filtermatte für eine Luftfilteranord- nung und

Fig.8 und 9 der Fig.2 ähnliche vereinfachte Funtionsskizzen zweier weiterer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Fluidkühlvorrichtung. In Fig.1 , die eine Fluidkühlvorrichtung nach dem Stand der Technik zeigt, ist eine Luft-Strömungseinrichtung als Ganzes mit 1 bezeichnet, die im Be- trieb einen Kühlluftstrom durch eine Wärmetauschereinrichtung 3 erzeugt, die durch einen plattenförmigen Lamellenkühler gebildet ist, der von dem abzukühlenden Fluid durchströmbar ist, das durch eine seitlich an der Wärmetauschereinrichtung 3 angebrachte Filtereinrichtung 5 hindurchgeführt ist. An der Wärmetauschereinrichtung 3 ist das Gebläsegehäuse 7 der Luft- Strömungseinrichtung 1 unmittelbar angebaut. Das Gehäuse 7 bildet einen Strömungskanal 9, in dem ein Gebläserad 1 1 angeordnet ist, das von einer Antriebseinrichtung 13 angetrieben ist. Als äußerer Abschluß befindet sich am Gebläsegehäuse 7 ein Schutzgitter 15, durch das der Kühlluftstrom nach außen austritt.

Anhand einer einfachen Funktionsskizze verdeutlicht die Fig.2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Richtung des Kühlluftstromes in Fig.2 von links nach rechts durch einen Strömungspfeil 1 7 angedeutet ist. Wie ersichtlich, befindet sich vor der Eintrittsfläche 19 der durch einen plat- tenförmigen Lamellenkühler gebildeten Kühleinheit der Wärmetauschereinrichtung 3 eine Luftfilteranordnung 21. Beispiele für die Gestaltung dieser Luftfilteranordnung 21 werden anhand der Fig.3 bis 7 näher erläutert.

Wenn im Betrieb aufgrund mit Schmutzstoffen belasteter Umgebungsluft eine Anlagerung von Verschmutzungen am Filtermaterial 23 der Luftfilter- anordnung 21 zu einem entsprechenden Abfall der Strömungsgeschwindigkeit des Kühlluftstromes im Strömungskanal 9 führt, muß die Luftfilteranordnung 21 regeneriert werden, indem die Luftfilteranordnung 21 als Gesamteinheit gewechselt oder ein Austausch lediglich des vor der Eintrittsfläche 19 befindlichen Filtermaterials 23 vorgenommen wird. Die in Fig.2 gezeigte Vorrichtung weist eine Signalisiereinrichtung 25 auf, die diesen Zustand signalisiert, der einen Eingriff an der Luftfilteranordnung 21 erfor- derlich macht. Die Signalisiereinrichtung 25 weist einen Strömungssensor 27 auf, der in der Art eines Anemometers einen Abfall der Strömungsgeschwindigkeit im Strömungskanal 9 erkennt. Außerdem ist ein Drehzahlsensor 29 vorhanden, der erkennt, ob das Gebläserad 1 1 mit normaler Drehzahl im Betrieb ist. Somit ist sichergestellt, dass die Signalisiereinrichtung 25 bei vom Strömungssensor 27 erkanntem Abfall der Strömungsgeschwindigkeit eine Filterverstopfung lediglich dann signalisiert, wenn der Drehzahlsensor 29 den Betrieb des Gebläserades 1 1 mit normaler Drehzahl bestätigt, die Antriebseinrichtung 13 also nicht abgeschaltet ist.

Die Fig. 3 und 4 zeigen Beispiele der Luftfilteranordnung 21 mit einem an der Luft-Eintrittsfläche 19 der Wärmetauschereinrichtung 3 anbringbaren Rahmen 31 , der die Einfassung für das Filtermaterial 23 in Form einer Matte oder Bahn bildet. Dabei kann die Anordnung so getroffen sein, dass der Rahmen 31 zusammen mit dem Filtermaterial 23 bei Bedarf ausgewechselt wird oder dass der Rahmen 21 so gestaltet ist, dass er geöffnet werden kann, um ein verbrauchtes Filtermaterial 23 im Rahmen 31 auszutauschen, wobei der Rahmen 31 selbst in diesem Falle an der Luft-Eintrittsfläche 19 angebracht verbleiben kann. Wie Fig.4 zeigt, weist der Rahmen 31 ein gro- bes Gitter aus die Rahmenseiten verbindenden Stegen 33 auf, die an den Knotenpunkten 35, in denen sie sich überkreuzen, miteinander verbunden sind. So bildet das Gitter der Stege 33 eine Stützstruktur an der Außenseite des Filtermaterials 23, wobei an beiden Außenseiten des Filtermaterials 23 am Rahmen 31 Stege 33 vorgesehen sein können.

Bei dem Filtermaterial 23 kann es sich um ein mattenartiges Filtervlies handeln, beispielsweise ein Polyestervlies. Ebenfalls kommen ein Papiervlies, eine Glasfasermatte oder Melt-Blow-Vlies in Betracht, wie Gewebestrukturen, etwa Polyestergewebe, Metalldrahtgewebe oder Kunststoff gewebe oder Kunststoffgitter mit Netzstruktur. Fig.5 zeigt beispielsweise ein Filtermaterial in Form einer G lasfasermatte 37. Fig.6 zeigt ein gewelltes Papiervlies 39, während Fig.7 ein Papiervlies 41 in plisseeartig gefalteter Form zeigt.

Das Ausführungsbeispiel von Fig.8 unterscheidet sich vom zuvor beschrie- benen Beispiel dadurch, dass die Luftfilteranordnung 21 in Form einer

Bandfiltereinrichtung 43 ausgebildet ist. Derartige Rollbandfilter sind Stand der Technik, vgl. DE 2 160 980, so dass auf die mechanischen Einzelheiten des Rollbandfilters hier nicht eingegangen zu werden braucht. Es sei lediglich erwähnt, dass ein Filterband 45, dessen Breite der entsprechenden Abmessung der Luft-Eintrittsfläche 19 entspricht, vor dieser von einer Vorratsrolle 47 zu einer Aufnahmerolle 49 geführt ist, wobei ein jeweils verbrauchter (verschmutzter) Bandabschnitt durch einen frischen Bandabschnitt des Filterbandes 45 ersetzt wird. Wiederum, wie bei dem Beispiel von Fig.2, kann der Transport des Filterbandes 45 aufgrund einer Signalan- zeige der in Fig.2 gezeigten Signalisiereinrichtung 25 erfolgen, so dass die Wartung automatisiert ist.

Das Beispiel von Fig.9 unterscheidet sich insofern, als die Bandfiltereinrichtung 43 selbstreinigend arbeitet. Wie ersichtlich ist, ist das Filterband 45 in einer durchgehenden Schleife sowohl vor der Luft-Eintrittsfläche 19 als auch hinter der Wärmetauschereinrichtung 3 durch den inneren Strömungskanal 9 des Gehäuses 7 hindurch zurückgeführt. Wenn im Betrieb der mit den Pfeilen 1 7 angedeutete Luftstrom Staubpartikel 51 an der Außenseite des Filterbandes 45 anlagert, befindet sich die Anlagerung, nachdem das Filter- band 45 entsprechend transportiert ist, an dem innerhalb des Strömungskanals 9 verlaufenden Abschnitt des Filterbandes 45 an der dem Gebläserad 1 1 zugekehrten Seite, wie in Fig.9 schematisiert angedeutet. Die Anlagerung befindet sich somit an der Seite des Filterbandes 45, von der die Verschmutzung durch den Kühlluftstrom im Strömungskanal 9 abgeblasen wird, so dass die Verschmutzung, wie mit Winkelpfei 53 angedeutet, ins Freie austreten kann. Während beim Beispiel von Fig.8 jeweils ein Ersatz verbrauchter Abschnitte des Filterbandes 45 durch frisches Filterband erfolgt, braucht beim Beispiel von Fig.9 ein Austausch des Filterbandes 45 erst nach einer gewissen An- zahl von Rinigungszyklen, d.h. Bandumläufen erfolgen, so dass durch weniger häufigen Austausch von Filtermaterial geringere Betriebskosten anfallen. Wiederum kann beim Beispiel von Fig.9 der Bandtransport gesteuert von der in Fig.2 gezeigten Signalisiereinrichtung 25, also selbsttätig, erfolgen.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

Fluidkühlvorrichtung mit einer Wärmetauschereinrichtung (3), die erwärmtes Fluid unter Einwirkung eines durch dieses hindurchgeführten Kühlluftstromes abkühlt, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg des Kühlluftstromes vor der Wärmetauschereinrichtung (3) eine Luftfilteranordnung (21 ,43) vorgesehen ist.

Fluidkühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine den Kühlluftstrom mittels eines motorisch betätigbaren Gebläses (1 1 ) erzeugende Luft-Strömungseinrichtung (1) vorgesehen ist.

Fluidkühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauschereinrichtung (3) eine plattenförmige Kühleinheit, etwa in Form eines Lamellenkühlers, aufweist und dass die Luftfilteranordnung (21 .43) eine vor der Luft-Eintrittsfläche (19) der Kühleinheit befindliche Filterfläche bildet.

Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterfläche durch eine Filtermatte

(23,37,39,41 ) gebildet ist, die an einem der Luft-Eintrittsfläche (19) der Kühleinheit angepaßten Rahmen (31) gehalten ist.

Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rahmen (31) zumindest ein als Stützstruktur an einer Seite der Filtermatte (23.37.39,41 ) anliegendes Gitter (33) aufweist.

6. Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Luftfilteranordnung in Form einer Bandfiltereinrichtung (43) vorgesehen ist, die ein die Filterfläche bildendes, vor der Luft-Eintrittsfläche (19) der Kühleinheit bewegbares Filterband (45) aufweist.

7. Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Signalisiereinrichtung (25) vorhanden ist, die die Verschmutzung der Filterfläche aufgrund des dadurch bedingten Ab- sinkens der Geschwindigkeit des die Filterfläche passierenden Kühlluftstromes erkennt und signalisiert. 8. Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Filterbandes (45) der Bandfiltereinrichtung (43) durch die Signalisiereinrichtung (25) derart steuerbar ist, dass verschmutzte Bandabschnitte des Filterbandes (45) durch frische Bandabschnitte ersetzt werden.

9. Fluidkühlvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bandfiltereinrichtung (43) eine Bandtransporteinrichtung aufweist, die die jeweils verschmutzten Bandabschnitte durch den hinter der Kühleinheit (3) befindlichen Strömungsweg (9) derart hindurchführt, dass Verschmutzungen (51 ) durch den Kühlluft- strom abgeblasen werden, und die so gereinigten Bandabschnitte wieder zur Luft-Eintrittsfläche (19) zurückführt.