CH654257A5

CH654257A5 - Heizeinrichtung an einer arbeitsmaschine zur heizung einer bedienungskabine oder eines fahrerhauses.

Info

Publication number: CH654257A5
Application number: CH6636/81A
Authority: CH
Inventors: Friedrich B Fischer; Gottfried Moser
Original assignee: Kloeckner Humboldt Deutz Ag
Priority date: 1980-10-18
Filing date: 1981-10-16
Publication date: 1986-02-14
Also published as: US4393824A; IT1195063B; AT378743B; IT8123932A0; GB2088550A; SU1303020A3; FR2492327A1; GB2088550B; ATA431081A; FR2492327B1; SE8105939L; SE447559B

Description

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung an einer Arbeitsmaschine zur Heizung einer Bedienungskabine oder eines Fahrerhauses mit einer Hochdruckförderpumpe zur Förderung des Heizmediums, einem Druckabbäuelement zur Erwärmung des Heizmediums und einem Wärmetauscher.

In der DE-OS 2 628 697 ist eine Heizeinrichtung beschrieben, welche eine mit einem Antriebsmotor verbundene Pumpe und eine Druckbegrenzungseinrichtung in der Pum-penabflussleitung zur Erzeugung der zu Heizzwecken benötigten Wärme aufweist. Die Pumpe ist eine Hochdruck-Hydraulikpumpe (bis zu 150 bar), die auf ein von den übrigen Systemen unabhängiges, das Druckabbauelement und den Öl-Luft-Wärmetauscher enthaltendes System arbeitet.

Die Erfindung bezweckt, eine Heizeinrichtung der eingangs beschriebenen Art dahin zu verbessern, dass eine kompaktere material- und raumsparende Ausbildung von Systemkomponenten der Heizeinrichtung erreicht wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Heizmedium das Schmieröl oder die Hydraulikflüssigkeit der Arbeitsmaschine ist und dass die Schmierstellen oder die Hydro-Abnahmestellen an die Hauptölleitung der Hochdruckförderpumpe angeschlossen sind.

Hierdurch kann in vorteilhafter Weise auf eine besondere Schmierölpumpe bzw. auf eine besondere Pumpe zur Förderung der Hydraulikflüssigkeit verzichtet werden, deren Aufgaben die zur Wärmeerzeugung eingesetzte Hochdruckförderpumpe voll übernimmt. Die Anordnung zur Erwärmung des Heizmediums, die bisher als zusätzliches, unabhängiges Umlaufsystem ausgelegt war, wird voll integriert, wobei auch entsprechende Leitungsteile eingespart werden können.

Vorteilhafterweise sind die Schmierstellen bzw. die Hydro-Abnahmestellen hintereinander an die Hauptölleitungen der Hochdruckförderpumpe angeschlossen.

Die weitere Beschreibung und die gezeigten Ausführungsbeispiele beziehen sich grundsätzlich auf die Einbeziehung des Heizungssystems in das Schmierölsystem einer Brennkraftmaschine. Daneben ist jedoch, wenn auch im einzelnen nicht weiter ausgeführt, die Vereinigung mit einem Hydrauliksystem mit eigener Flüssigkeit möglich. Für diesen Fall treten sinngemäss an die Stelle der erwähnten Schmierstellen der Brennkraftmaschine jeweils die Abnahmestellen für die Arbeitsflüssigkeit.

Nach Anspruch 4 ist parallel zum Druckabbauelement ein von einem schmieröltemperaturabhängigen Steuerelement beherrschter Bypass vorgesehen. Ist das Heizmedium aufgeheizt, so wird der Bypass geöffnet und das Heizmedium strömt an der Drosselstelle des Druckabbauelements vorbei und mit niedrigem Druck in die Hauptölleitung. Der Druck nach dem Druckabbauelement liegt daher immer niedriger als vor dem Druckabbauelement.

Zur Begrenzung des höchst zulässigen Schmiermitteldrucks ist ein Druckhalteventil vorgesehen, das in der Hauptölleitung unmittelbar hinter dem Druckabbauelement und dem Bypass zu diesem in einer Abzweigung angeordnet ist, wobei das Druckhalteventil den höchstzulässigen Schmierstellendruck begrenzt. Ferner ist am Ende der Hauptölleitung ein Druckhalteventil angeordnet, das den für eine optimale Schmierung erforderlichen Schmierstellendruck vorgibt.

In einfacher Ausführung ist bei einem wassergekühlten Motor in der Hauptölleitung hinter dem Druckabbauele-

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ment und vor den Schmierstellen als Wärmetauscher ein Wasser-Öl-Wärmetauscher angeordnet, der wasserseitig im Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine liegt und ölseitig einen von einem Steuerorgan beherrschten Bypass aufweist. Über den sogenannten Rückkühler der Brennkraftmaschine kann überschüssige Wärme abgeführt werden. Über einen zusätzlich beaufschlagbaren Heizungswärmetauscher mit ggfs. regelbarer Luftzufuhr können ferner Heizungszwecke in der Bedienungskabine eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeuges oder Gerätes erfüllt werden. Der Bypass ist vorzugsweise bezüglich einer höchstzulässigen Schmieröltemperatur thermostatisch geregelt.

Bei einer luftgekühlten Brennkraftmaschine wird an gleicher Stelle im Schmieröl- und Heizungskreislauf ein Luft-Öl-Wärmetauscher angeordnet, zu dem ausserhalb des Motors entsprechende Vor- und Rücklaufleitungen innerhalb des Stranges der Haüptölleitung vorgesehen sind. Auch, hier ist der Bypass vorzugsweise in Abhängigkeit der Schmieröltemperatur geregelt. Damit der Luft-Öl-Wärmetauscher zugleich zur Ölrückkühlung und zu Heizungszwecken für die Bedienungskabine dienen kann, ist er vorteilhaft mit einer Luftregulierungseinrichtung versehen.

In Weiterbildung der Erfindung ist der zur Ölkühlung vorgesehene Luft-Öl- oder Wasser-Öl-Wärmetauscher vor dem zu Heizzwecken dienenden Luft-Öl-Wärmetauscher in der Hauptölleitung angeordnet, wodurch zwischen Ölkühlung und Heizzwecken eine Aufgabenteilung vorgenommen wird, die die Regulierbarkeit des Lüft-Öl-Wärmetauschers in der Bedienungsmaschine erleichtert.

Vorteilhaft ist hinter dem Druckabbauelement nach dem Wärmetauscher von der Hauptölleitung eine Nebenölleitung mit einem Steuerelement und einem zu Heizzwecken in der Bedienungskabine angeordneten Luft-Öl-Wärmetauscher abgezweigt. Vorzugsweise ist in der Nebenölleitung ein Drosselelement und ein freier Rücklauf zur Ölwanne vorgesehen. Das Drosselelement dient zur Einstellung der erforderlichen Ölmenge, während der Rücklauf austrittsseitig des Luft-Öl-Wärmetauschers angeordnet ist und diesen direkt mit der Ölwanne verbindet. Mit einer derartigen Anordnung ist eine gleichmässige, durch die geregelte Ölkühlung begrenzte Temperatur an den Schmierstellen erzielt.

Das Steuerorgan im Bypass zum Druckabbauelement ist vorzugsweise ein Magnetventil, das von verschiedenen Kenngrössen unabhängig voneinander gesteuert werden kann, wie z.B. einem Endschalter am Fahrhebel eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs, einem Druckschalter in einer Arbeitshydraulik, deren Pumpe von der Brennkraftmaschine angetrieben wird, einem Temperaturschalter in der Ölwanne oder dergl. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass im Bedarfsfall die volle Motorleistung durch Öffnen des Bypasses zur Verfügung steht und dass eine Aufheizung des Schmieröls nur bis zu einer höchstzulässigen Temperatur stattfindet.

Beispiele des erfindungsgemässen Heizungssystems sind schematisch in den Figuren dargestellt und im folgenden beschrieben.

Fig. 1 zeigt das Grundschema der erfindungsgemässen Einrichtung zur Erwärmung des Ölinhalts,

Fig. 2 zeigt das Schema einer wassergekühlten Brennkraftmaschine,

Fig. 3 zeigt das Schema einer luftgekühlten Brennkraftmaschine,

Fig. 4 zeigt das Schema einer Brennkraftmaschine mit einem Schmierölkühler beliebiger Art und einem in der Hauptölleitung angeordneten Heizungswärmetauscher,

Fig. 5 zeigt ein Schema mit einem Ölkühler beliebiger Art und einem in einem Nebenstrang angeordneten Heizungswärmetauscher.

In Fig. 1 ist ein Motorgehäuse 10 mit einer Ölwanne 1 einer Brennkraftmaschine dargestellt, aus deren Inhalt eine Hochdruckförderpumpe 2 Öl ansaugt und über ein Druckabbauelement 3, das in der Hauptölleitung 4 angeordnet ist oder über ein mit einem Bypass 5 gelegenen Steuerelement 6 die Schmierstellen 7 der Brennkraftmaschine beaufschlagt. Zwischen dem Druckabbauelement 3 und den Schmierstellen 7 weist die Hauptölleitung 4 eine Abzweigung auf, die von einem Druckhalteventil 8 verschlossen wird. Hinter den Schmierstellen 7 ist in der Hauptölleitung 4 ein weiteres Druckhalteventil 9 von niedrigerem Druckniveau als das erste angeordnet. Die Anordnung zur Erwärmung des Ölinhalts mit Hochdruckförderpumpe 2, Druckabbauelement 3, Steuerelement 6 bis einschliesslich der Abzweigung zum ersten Druckhalteventil 8 ist in den weiteren Figuren mit der Darstellung in Fig. 1 identisch.

In Fig. 2 ist in der Hauptölleitung 4 zwischen der Abzweigung zum Druckhalteventil 8 und den Schmierstellen 7 der Brennkraftmaschine ein in den Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine einbezogener Wasser-Öl-Wärmetauscher 11 angeordnet. Das Kühlwasser wird von einer Kühlwasserpumpe 13 umgewälzt und fliesst über den Wasser-Öl-Wärmetauscher 11 und die Vorlaufleitung 15 zu dem mit Kühlwasserräumen 14 versehenen Motorgehäuse 12. Über die Rücklaufleitung 16 gelangt es zum Rückkühler 17 und von dort wieder zur Kühlwasserpumpe 13. Der Rückkühler 17 weist eine von einem Thermostatventil 19 beherrschte By-, passleitung 18 auf. In einer weiteren Nebenleitung 20 ist ein Heizungswärmetauscher 21 angeordnet, der von einem Regulierventil 40 regelbar ist.

In Fig. 3 weist die Brennkraftmaschine ein luftgekühltes Motorgehäuse 22 auf. Die Hauptölleitung 4 verläuft hinter der Abzweigung zum Druckhalteventil 8 über einen Luft-Öl-Wärmetauscher 23 zu den Schmierstellen 7 der Brennkraftmaschine. Der Luft-Öl-Wärmetauscher 23 weist einen Bypass 24 auf, der von einem Steuerorgan 25 beherrscht wird. Die über den Luft-Öl-Wärmetauscher 23 geströmte Luft ist mittels einer Luftreguliereinrichtung 26 zwischen einem Heizluftkanal 27 und einem Abluftkanal 28 umsteuerbar.

In Fig. 4 ist das Motorgehäuse 10 einer beliebigen Brennkraftmaschine dargestellt. In der Hauptölleitung 4 ist hinter der Abzweigung zum Druckhalteventil 8 ein Wasser- oder Luft-Öl-Wärmetauscher 29 und zu Heizzwecken ein Luft-Öl-Wärmetauscher 30 angeordnet. Der Wasser- oder Luft-Öl-Wärmetauscher 29 ist von einem Bypass 31 umgehbar, der von einem Steuerorgan 33 beherrscht wird. Parallel zum Luftölwärmetauscher 30 ist ein Bypass 32 angeordnet, in dem ein Steuerorgan 34 zur Mengenregelung vorgesehen ist. Hinter diesem Steuerorgan 34 führt die Hauptölleitung 4 zu den Schmierstellen 7 und dem Druckhalteventil 9 innerhalb des Motorgehäuses 10.

Fig. 5 unterscheidet sich von Fig. 4 dadurch, dass hinter dem Steuerorgan 33 die Hauptölleitung 4 unmittelbar zu den Schmierstellen 7 der Brennkraftmaschine und dem Druckhalteventil 9 fortgeführt wird, während vor diesen eine Nebenölleitung 35 über ein Drosselelement 36 einen Luft-Öl-Wärmetauscher 39 beaufschlagt. In der Nebenölleitung 35 ist ein Steuerventil 37 angeordnet, das die über den Rücklauf 38 nahezu drucklos zurück in die Ölwanne 1 fliessende Ölmenge steuert.

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PATENTANSPRÜCHE

1. Heizeinrichtung an einer Arbeitsmaschine zur Heizung einer Bedienungskabine oder eines Fahrerhauses, mit einer Hochdruckförderpumpe (2) zur Förderung des Heizmediums, einem Druckabbauelement (3) zur Erwärmung des Heizmediums und einem Wärmetauscher, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmedium das Schmieröl oder die Hydraulikflüssigkeit der Arbeitsmaschine ist und dass die Schmierstellen (7) oder die Hydro-Abnahmestellen an die Hauptölleitung (4) der Hochdruckförderpumpe (2) angeschlossen sind.
2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckabbauelement (3) und die Schmierstellen (7) der Maschine hintereinander an die Hochdruckförderpumpe (2) angeschlossen sind.
3. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckabbauelement (3) und die Hydro-Abnahmestellen hintereinander an die Hochdruckförderpumpe (2) angeschlossen sind.

. 4. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Druckabbauelement (3) ein von einem schmieröltemperaturabhängigen Steuerelement (6) beherrschter Bypass (5) vorgesehen ist.
5. Heizeinrichturig nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hauptölleitung (4) unmittelbar hinter dem Druckabbauelement (3) und dem Bypass (5) zu diesem eine Abzweigung angeordnet ist, die von einem Druckhalteventil (8) verschlossen ist, das den höchstzulässigen Schmierstellendruck begrenzt.
6. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Hauptölleitung (4) ein Druckhalteventil (9) zur Vorgabe eines Schmierstellendrucks eingesetzt ist.
7. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Hauptölleitung (4) einer Brennkraftmaschine hinter dem Druckabbauelement (3) als Wärmetauscher ein Wasser-Öl-Wärmetauscher (29) angeordnet ist, der wasserseitig im Kühlwasserkreislauf der Brennkraftmaschine liegt und ölseitig einen von einem vorzugsweise schmieröltemperaturgeregelten Steuerorgan (33) beherrschten Bypass (31) aufweist (Fig. 4, 5).
8. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Druckabbauelement (3) ein Luft-Öl-Wärmetauscher (23,30) angeordnet ist, der ölseitig einen von einem vorzugsweise schmieröltemperaturabhängigen Steuerorgan (25, 33, 34) beherrschten Bypass (24,31,32) aufweist (Fig. 3,4).
9. Heizeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Luft-Öl-Wärmetauscher (23, 30) zu Heizzwecken in der Bedienungskabine angeordnet und vorteilhaft mit einerLuftreguliereinrichtung (26) versehen ist (Fig. 3).
10. Heizeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der zur Ölkühlung vorgesehene Luft-Öl- oder Wasser-Öl-Wärmetauscher (29) vor dem zu Heizzwecken dienenden Luft-Öl-Wärmetauscher (23,30) in der Hauptölleitung (4) angeordnet ist (Fig. 4).
11. Heizeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem Druckabbauelement (3) nach dem Wärmetauscher (29) von der Hauptölleitung (4) eine Nebenölleitung (35) mit einem Steuerelement (37) und einem zu Heizzwecken der Bedie-nungskabine angeordneten Luft-Öl-Wärmetauscher (39) abzweigt (Fig. 5).
12. Heizeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nebenölleitung (35) ein Drosselelement

(36) und ein freier Rücklauf (38) zur Ölwanne (1) vorgesehen ist.