DE10009864A1 - Kühlvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung mit einer von einem zu kühlenden Fluid, insbesondere Hydrauliköl, durchströmbaren Kühleinheit (10) und mit einer Filtereinheit (12) für die Filtration des Fluids. Dadurch, daß die Kühleinheit (10) und die Filtereinheit (12) einstückig miteinander verbunden sind und daß die Filtereinheit (12) zusammen mit der Kühleinheit (10) in einem Vorrichtungsgehäuse (14) angeordnet ist, kann die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung bei vergleichbarer Leistung wie bei den bekannten Lösungen erheblich kompakter und leichter aufbauen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung mit einer von einem zu kühlen
den Fluid, insbesondere Hydrauliköl, durchströmbaren Kühleinheit und mit
einer Filtereinheit für die Filtration des Fluids.
Dahingehende Kühlvorrichtungen sind für eine Vielzahl von Anwendungs
fällen einsetzbar und in den verschiedensten Ausführungsformen erhältlich.
Die bisher auf dem Markt frei erhältlichen Kühlvorrichtungssysteme beste
hen jedoch alle entweder aus einer an der Kühleinheit angeflanschten Fil
tereinheit oder an Kühleinheiten angeschlossene Tankeinheiten, wobei die
jeweilige Tankeinheit dann das Filterelement aufnimmt. Die bekannten
Kühlvorrichtungen sind also in der Regel aus mehreren Bauteilen zusam
mengesetzt, wobei die eigenständige Kühleinheit über eine entsprechende
Verrohrung mit der eigenständigen Filtereinheit unter Herstellung der Kühl
vorrichtung miteinander zu verbinden sind. Hierbei ist nicht auszuschlie
ßen, daß es bei der angesprochenen Verrohrung zu Fehlanschlüssen und
mithin zu Fehlerquellen bei der Montage der bekannten Kühlvorrichtungen
kommt. Ferner bauen die bekannten Kühlvorrichtungen aufgrund ihrer Tei
levielfalt konstruktiv groß auf und sind entsprechend schwer, was insbeson
dere für eine mobile Verwendung nachteilig ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, die bekannten Kühlvorrichtungen dahingehend weiter zu verbes
sern, daß diese kompakt und leicht in der Bauweise sind und daß mögliche
Fehlerquellen bei der Montage weitestgehend vermieden sind. Eine dahin
gehende Aufgabe löst eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des An
spruches 1.
Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 die
Kühleinheit und die Filtereinheit einstückig miteinander verbunden sind
und daß die Filtereinheit zusammen mit der Kühleinheit in einem Vorrich
tungsgehäuse angeordnet ist, ist der bekannte mehrteilige Aufbau vermie
den und die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung kann bei gleicher Leistung
erheblich kompakter und leichter aufbauen. Durch die Integration von Küh
leinheit und Filtereinheit in einem Vorrichtungsgehäuse kann darüber hin
aus die übliche Verrohrung entfallen und Fehlerquellen sind derart ausge
schlossen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvor
richtung ist die Filtereinheit in Strömungsrichtung des Fluids vor oder hinter
der Kühleinheit angeordnet und die Kühleinheit ist als plattenförmiger La
mellenkühler ausgebildet. Insbesondere bei flach gehaltenen Einbauräumen
ist die dahingehende Plattenausgestaltung vorteilhaft und durch die wahl
weise Anordnung der Filtereinheit im rechten oder linken Wasserkasten der
Kühleinheit ist es möglich, die Reihenfolge von Kühleinheit und Filterein
heit miteinander zu vertauschen, was eine weitgehende Anpassung der
Kühlvorrichtung an die Einbauverhältnisse vor Ort erlaubt. Vorzugsweise ist
dabei das Vorrichtungsgehäuse aus Blechteilen zusammengesetzt. Besonders
bevorzugt ist jedoch die Ausgestaltung als Gußteil, insbesondere als
Aluminium-Druckgußteil.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kühlvorrichtung ist die Filtereinheit zylindrisch ausgebildet und der
Fluidzulauf in das Vorrichtungsgehäuse erfolgt im oberen Bereich der Fil
tereinheit und der Fluidablauf aus der Kühleinheit in ihrem unteren Bereich.
Durch die dahingehende Anordnung von Fluidzulauf und -ablauf läßt sich
innerhalb der Kühlvorrichtung ein günstiges Durchströmungsverhalten für
das Fluid erreichen.
Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungs
gemäßen Kühlvorrichtung ist das Filterelement in einem Filtergehäuse auf
genommen, das integraler Bestandteil des Vorrichtungsgehäuses ist. Das
Filtergehäuse läßt sich dabei an die Außenkontur des Filterelementes anpas
sen, so daß für dieses auch im Außenumfangsbereich eine sichere Abstüt
zung und Führung innerhalb des Vorrichtungsgehäuses gewährleistet ist.
Vorzugsweise sind dabei im Filtergehäuse mindestens zwei Bypass-Ventile
angeordnet, die bei unterschiedlichen Volumenströmen ansprechen. So läßt
sich beispielsweise eine verbesserte Anpassung an variable Volumenströme
von 60 l bis 160 l erreichen mit der Folge, daß eine Kühlvorrichtung in ei
nem weiten Anwendungsbereich mit unterschiedlichen Größenordnungen
an Fluid-Volumenströmen einsetzbar ist, ohne daß konstruktive Änderun
gen hier notwendig sind.
Als besonders umweltfreundlich hat es sich erwiesen, das Filterelement aus
Materialien aufzubauen, die vollständig veraschbar sind, so daß eine rück
standsfreie Entsorgung weitestgehend erreicht ist.
Zur Verbesserung der Kühlleistung ist an die Kühleinheit, insbesondere an
eine Stirnseite derselben, eine Motor-Lüftereinheit angeschlossen, die den
möglichen Luftdurchsatz im Lamellenkühler erhöht und somit zu verbesser
ten Kühlergebnissen führt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kühlvorrichtung ist das Filtergehäuse von einem Abschlußdeckel ver
schließbar, wobei am Filtergehäuse eine Anschlußstelle für eine Ver
schmutzungsanzeige vorgesehen ist. Für die zuletzt genannte Verschmut
zungsanzeige läßt sich eine Aussage über den Verschmutzungsgrad des
Filterelementes treffen, das im zugesetzten Zustand und mithin verschmutzt
gegen ein neues auszutauschen ist. Der dahingehende Austausch erfolgt
montagefreundlich und rasch über den genannten oberen Abschlußdeckel
am Filtergehäuse. Für eine ortsfeste Montage der Kühlvorrichtung, auch im
Mobilbereich, weist diese Festlegeteile auf, die eine lösbare Verbindung mit
ortsfesten Komponenten an Maschinen und Vorrichtungen sowie Fahrzeu
gen erlauben.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung anhand der
Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung die
Fig. 1 bis 3 die Kühlvorrichtung ohne Motor-Lüftereinheit von der
Stirnansicht, der Draufsicht und der Seitenansicht;
Fig. 4 teilweise im Schnitt, teilweise in Ansicht dargestellt in
Stirnansicht eine erste Ausführungsform der Kühlvor
richtung;
Fig. 5 eine Schaltdarstellung für die Lösung nach der Fig. 4;
Fig. 6 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Kühlvorrichtung, sofern sie sich von der vorausgegan
genen ersten Ausführungsform unterscheidet.
Die Kühlvorrichtung weist eine von einem zu kühlenden Fluid, insbesonde
re Hydrauliköl, durchströmbare Kühleinheit 10 auf sowie eine Filtereinheit
12 für die Filtration des dahingehenden Fluids. Wie insbesondere die Fig. 1
und 2 sowie die Fig. 4 zeigen, sind die Kühleinheit 10 und die Filtereinheit
12 einstückig miteinander verbunden, wobei die Filtereinheit 12 zusammen
mit der Kühleinheit 10 in einem Vorrichtungsgehäuse 14 angeordnet sind.
Gemäß den nach der Zeichnung dargestellten beiden Ausführungsformen
ist die Filtereinheit 12 in Strömungsrichtung des Fluids vor der Kühleinheit
10 angeordnet. Die Filtereinheit 12 kann aber auch gemäß einer nicht dar
gestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung in
Strömungsrichtung des Fluids hinter der Kühleinheit 10 und einstückig mit
dieser verbunden innerhalb des Vorrichtungsgehäuses 14 angeordnet sein.
Ferner ist gemäß der Darstellung nach den Fig. 1 und 4 die Kühleinheit 10
als plattenförmiger Lamellenkühler ausgeführt. Zur Kühlluftführung weist
der Plattenkühler zick-zack-förmig aufgefaltete Lamellen 16 auf, die zwi
schen sich Fluid-Leitkanäle 18 begrenzen, die dem Transport des zu küh
lenden Fluids dienen. Die Luftführungsrichtung durch die Kühleinheit 10
verläuft senkrecht zu der Bildebene der Fig. 1 bzw. 4 und die Fluid-
Transportrichtung quer dazu, also in der Bildebene. Ferner münden die
übereinander angeordneten Fluid-Leitkanäle 18 beidseitig in Fluid-
Sammelräume 20, 22. Der Aufbau dahingehender Lamellenkühler ist allge
mein üblich, so daß an dieser Stelle hierauf nicht mehr näher eingegangen
wird. Das Vorrichtungsgehäuse 18 selbst ist in der vorliegenden Ausfüh
rungsform als Aluminiumgußteil hergestellt; es ließe sich jedoch auch aus
Blechteilen kastenförmig zusammensetzen und zu einem Gehäuse über
Schweißnahtverbindungen zusammenfügen.
Die Filtereinheit 12 ist zylindrisch ausgebildet und der Fluidzulauf 24 in das
Vorrichtungsgehäuse 14 erfolgt im oberen Randbereich der Filtereinheit 12,
wobei der Fluidablauf 26 aus der Kühleinheit 10 in ihrem unteren Bereich
über den Fluid-Sammelraum 22 erfolgt. In Blickrichtung auf die Fig. 1 und 4
gesehen erfolgt also die grobe Durchströmungsrichtung von links oben
nach rechts unten. Das eigentliche Filterelement 28, das aus üblichen Filtra
tionsmaterialien besteht und beispielsweise als plissierte, hohlzylindrische
Filtermatte ein mittiges Stützrohr 30 umgibt, ist in einem Filtergehäuse 32
aufgenommen, das integraler Bestandteil des Vorrichtungsgehäuses 14 ins
besondere in Form eines Gußteiles ist. Das austauschbare Filterelement 28
dient dabei der Abfiltration von Verschmutzungen aus dem Fluid, das über
den Fluidzulauf 24 zuführbar ist. Durch die Abfiltrierung von Verschmut
zungen aus dem Fluid über das Filterelement 28 ist gewährleistet, daß das
abgereinigte Fluid die Kühleinheit 10 durchläuft und dann nicht dort derart
Ablagerungen bilden kann, die den Betrieb der gesamten Kühlvorrichtung
gefährden könnten.
Bei der Ausführungsform nach der Fig. 4 begrenzt das Filtergehäuse 32 zur
Kühleinheit 10 hin den Fluid-Sammelraum 20 und ist im Querschnitt im
wesentlichen L-förmig ausgebildet, ebenso wie der angrenzende Bereich
des Fluid-Sammelraumes 20. Letzterer erstreckt sich, ebenso wie der Fluid-
Sammelraum 22, über die gesamte Höhe der gesamten Vorrichtung bzw.
der Kühleinheit 10. Das eigentliche Filterelement 28 steht auf dem Boden
34 des integrierten Filtergehäuses 32 auf, wobei der Boden über eine mitti
ge Durchflußausnehmung (nicht gezeigt) verfügt, so daß eine fluidführende
Verbindung zwischen dem Inneren des Filterelementes 28 und dem Fluid-
Sammelraum 20 gegeben ist. Des weiteren wird das Filterelement 28 von
dem verschmutzten Fluid von außen nach innen durchströmt und das derart
abgereinigte Fluid wird über die Durchlaßöffnung im Boden 34 und den
Fluid-Sammelraum 20 an die Kühleinheit 10 weitergeleitet. Um einen un
gestörten Filtrationsbetrieb sicherstellen zu können, ist das Filterelement 28
von dem Filtergehäuse 32 mit einem radialen Abstand umfaßt, so daß das
Filterelement 28 von dem verschmutzten Fluid, das über den Fluidzulauf 24
in die Vorrichtung zugeführt wird, umfangsseitig umspült werden kann.
In Blickrichtung auf die Fig. 4 gesehen sind im oberen Bereich des Filterge
häuses 32 und diametral gegenüberliegend zu dem Fluidzulauf 24 in der
Wand des Filtergehäuses 32 übereinanderliegend zwei Bypass-Ventile 36
angeordnet mit einander entsprechender Öffnungs- und Schließcharakteri
stik. Die Bypass-Ventile 36 dienen dazu, daß bei vollständig zugesetztem
Filterelement 28 der Kühlbetrieb nicht unterbrochen wird, sondern in einer
Art Notversorgung nach wie vor die Versorgung der Kühleinheit 10 mit zu
kühlendem Fluid sichergestellt wird. Durch die Verwendung der beiden
Bypass-Ventile 36 ist es möglich, mit nur einer Kühlvorrichtung einen grö
ßeren Bereich an Volumenstrommengen abzudecken, beispielsweise einen
Bereich von 60 l bis 160 l, wobei bei niedrigen Volumenströmen dann nur
ein Bypass-Ventil 36 anspricht und bei anderen Anwendungen mit höheren
Volumenströmen beide Bypass-Ventile 36 benötigt werden, sofern das Fil
terelement 28 vollständig zugesetzt ist.
Auf seiner Oberseite mündet das Filterelement 28 in zwei Aufnahmezargen
38, die die Entnahme des Filterelementes 28 von Hand erleichtern. Das
Filterelement 28 besteht vorzugsweise aus Materialien, die vollständig ve
raschbar sind, so daß sich das zugesetzte und verbrauchte Filterelement 28
nahezu rückstandsfrei entsorgen läßt. Für einen wirksamen Kühlbetrieb ist
des weiteren vorgesehen, daß an eine Stirnseite der Kühleinheit 10 eine
Motor-Lüftereinheit (nicht dargestellt) angeschlossen ist, die dazu dient, den
Luftstrom über die Kühllamellen 16 zu führen und derart das erwärmte
Fluid in den Fluid-Leitkanälen 18 auf einen vorgebbaren Wert herabzuküh
len. Im Bereich von Betonpumpen, wo derartige Kühlvorrichtungen Ver
wendung finden, wird dabei das Fluid beispielsweise von 80°C auf 60°C
abgekühlt. Auf seiner Oberseite ist das Filtergehäuse 32 von einem Ab
schlußdeckel 40 verschließbar, der über eine Schraubverbindung 42 an
dem oberen Öffnungsrand des zylindrischen Filtergehäuses 32 festlegbar
ist.
Im rechten Winkel und in derselben Bezugsebene ist neben dem Fluidzu
lauf 24 im Filtergehäuse 32 eine Anschlußstelle 44 für eine Verschmut
zungsanzeige (nicht dargestellt) vorgesehen. Über die Anschlußstelle 44
läßt sich beispielsweise mittels eines elektrischen Verbindungskabels 46 die
Verschmutzungsanzeige (nicht dargestellt) anschließen, die eine Aussage
über den Verschmutzungsgrad des Filterelementes 28 erlaubt. Bei der Aus
führungsform nach der Fig. 6 ist das Stützrohr 30 modular über einzelne
Kunststoff-Stützrohrsegmente aufgebaut und am Boden 34 ist das Filterele
ment 28 in einer Elementaufnahme 48 des Filtergehäuses 32 geführt.
Wie insbesondere die Draufsicht nach der Fig. 2 zeigt, schließen sowohl die
Kühleinheit 10 als auch die zylindrische Filtereinheit 12 auf ihrer Rückseite
50 im wesentlichen in einer gemeinsamen Ebene ab und senkrecht hierzu
ist die Anschlußstelle 44 für die Verschmutzungsanzeige am Filtergehäuse
32 angeordnet. Der Fluidzulauf 24 sowie der Fluidablauf 26 liegen wieder
um in einer gemeinsamen Ebene parallel zu der Rückseite 50 der gemein
samen Abschlußwand. An den freien Stirnseiten oben und unten ist des
weiteren an der Kühleinheit 10 ein stegartiges Festlegeteil 52 angeordnet,
mit dem es möglich ist, beispielsweise über eine nicht näher dargestellte
Schraubverbindung die Kühlvorrichtung an ortsfesten Bauteilen, auch bei
einer mobilen Anwendung, festzulegen.
Dadurch, daß, wie aufgezeigt, der Filtertopf mit dem Filterelement 28 inte
graler Bestandteil des Kühlers in Form der Kühleinheit 10 ist, ist eine kom
pakte und leichte Bauweise erreicht und aufgrund der internen Fluidführung
über die Fluid-Sammelräume 20 und die Fluid-Leitkanäle 18 ist weitestge
hend eine aufwendige Verrohrung vermieden und Fehlerquellen bei der
Montage und bei der Wartung der Kühlvorrichtung ausgeschlossen. Auf
grund der mehrfach vorhandenen Bypass-Ventile 36 ist eine verbesserte
Anpassung an variable Volumenströme, insbesondere von 60 l bis 160 l
Durchlaufmenge, erreicht. Die Kühlvorrichtung ist im Hinblick auf die op
timierte Recycelfähigkeit umweltfreundlich.
Claims (10)
1. Kühlvorrichtung mit einer von einem zu kühlenden Fluid, insbesondere
Hydrauliköl, durchströmbaren Kühleinheit (10) und mit einer Filterein
heit (12) für die Filtration des Fluids, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kühleinheit (10) und die Filtereinheit (12) einstückig miteinander ver
bunden sind und daß die Filtereinheit (12) zusammen mit der Kühlein
heit (10) in einem Vorrichtungsgehäuse (14) angeordnet ist.
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Filtereinheit (12) in Strömungsrichtung des Fluids vor oder hinter der
Kühleinheit (10) angeordnet ist und die Kühleinheit (10) ein plattenför
miger Lamellenkühler ist.
3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vorrichtungsgehäuse (14) aus Blechteilen zusammengesetzt oder ein
Gußteil ist.
4. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Filtereinheit (12) zylindrisch ausgebildet ist und der
Fluidzulauf (24) in das Vorrichtungsgehäuse (14) im oberen Bereich der
Filtereinheit (12) erfolgt und der Fluidablauf (26) aus der Kühleinheit
(10) in ihrem unteren Bereich.
5. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Filterelement (28) in einem Filtergehäuse (32) aufge
nommen ist, das integraler Bestandteil des Vorrichtungsgehäuses (14)
ist.
6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im
Filtergehäuse (32) mindestens zwei Bypass-Ventile (36) angeordnet sind,
die bei unterschiedlichen Volumenströmen ansprechen.
7. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß
das Filterelement (28) aus Materialien besteht, die vollständig ver
aschbar sind und daß die Durchströmung des Filterelementes (28) von
außen nach innen erfolgt.
8. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß an die Kühleinheit (10), insbesondere an eine Stirnseite
derselben, eine Motor-Lüftereinheit angeschlossen ist.
9. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Filtergehäuse (32) von einem Abschlußdeckel (40)
verschließbar ist und daß am Filtergehäuse (32) eine Anschlußstelle (44)
für eine Verschmutzungsanzeige vorgesehen ist.
10. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kühleinheit (10) mit Festlegeteilen (52) versehen ist für
eine ortsfeste Montage.
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