Kühle Betriebstemperatur: Warum die Temperatur für Gerätehersteller entscheidend ist

Wendelventilatorflügel sind ein leistungsstarkes Reinigungswerkzeug für Maschinen, die in Bereichen mit hoher Partikelbelastung arbeiten.

Man kann wohl mit Fug und Recht behaupten, dass Kühlsysteme bei Erstausrüstern (OEMs) wahrscheinlich nicht ganz oben auf der Agenda stehen.

Die Kühlung spielt jedoch eine entscheidende Rolle für die Leistung, Zuverlässigkeit und Wartung von Maschinen. Fortschritte in der Lüftertechnologie dürften daher für Hersteller, die ihren Kunden eine höhere Rendite bieten möchten, zunehmend von Interesse sein.

Die automatische Entfernung von Feinstaub aus Kühlern ist einer der größten Vorteile der Maschinenautomatisierung.

Da weitere Emissionsvorschriften vorerst auf Eis gelegt scheinen, haben OEMs die Möglichkeit, sich wieder auf die Kernfunktionalität ihrer Maschinen zu konzentrieren. Innovationen wie selbstreinigende Lüfter könnten entscheidend zur Verbesserung von Leistung, Verfügbarkeit und Effizienz beitragen.

Automatisierung und Kühlung

Der Trend zur Autonomie – der heute vor allem funktionsspezifische Automatisierung bedeutet – verbessert bereits die Maschinenleistung im Bauwesen. Dies wird zunehmend wichtiger, da erfahrene Maschinenführer in den Ruhestand gehen oder die Branche verlassen.

Mark MacDonald, Vertriebsleiter bei Cleanfix Fans, einem Hersteller von reversiblen Ventilatoren für schwere Maschinen in verschiedenen Branchen, sagt: „Ich denke, die Automatisierung von Maschinenfunktionen steigert im Durchschnitt die Produktivität, und das kann für Unternehmen mit einem großen Maschinenpark von erheblicher Bedeutung sein.“

Ein gewisser Grad an Autonomie ist eindeutig von Vorteil, doch vollautonome Fahrzeuge bringen neue Herausforderungen mit sich, insbesondere im Bereich der Wartung. Fehlt beispielsweise ein Bediener, der Probleme sofort beheben kann, kann sich ein einfacher verstopfter Kühler schnell zu einem kritischen Ausfall durch Überhitzung oder unzureichende Luftzufuhr ausweiten.

Auf Knopfdruck kann der Bediener die Lüfterflügel umkehren, um Staub und andere Partikel aus dem Kühler auszustoßen.

„Ein Problem, dessen Behebung einen Bediener normalerweise nur wenige Minuten gekostet hätte, kann sich nun über Stunden hinziehen, wenn man warten muss, bis jemand physisch vor Ort ist“, erklärt MacDonald.

Diese mögliche Verlagerung des Bedarfs an Maschinenwartung bedeutet, dass präventive Lösungen wie die automatische Reinigung von Kühlsystemen noch wichtiger werden.

Kühlung: eine Designherausforderung

„Für OEMs ist die Entwicklung von Kühlsystemen eine Herausforderung, wahrscheinlich seit Inkrafttreten der Tier-2-Emissionsvorschriften“, sagt MacDonald.

„Ehrlich gesagt ist es recht einfach, einen Lüfter zu spezifizieren, der den erforderlichen Luftstrom liefern kann. Jetzt geht es eher darum, das System in eine platzsparende und kostensensible Maschinenarchitektur zu integrieren.“

Hinzu kommt die Notwendigkeit, die Sicht des Bedieners zu gewährleisten, eine einfache Wartung sicherzustellen und Gewicht und Komplexität zu minimieren – die Bedeutung eines intelligenteren Lüfterdesigns wird deutlich.

„Saubere Kühler sind effizienter. Da gibt es keine zwei Meinungen“, sagt Shayne Rose, Engineering Manager bei Cleanfix. „Die Einführung eines regelmäßigen Reinigungszyklus verbessert die Gesamteffizienz des Kühlsystems. Dadurch sinkt der Leistungsbedarf des Lüfters und die Maschinenleistung wird gesteigert.“

Der leistungsstarke, selbstreinigende Ventilator kann Blätter und andere Verunreinigungen von schweren Geräten entfernen.

In Kombination mit Technologien wie der variablen Blattverstellung werden die Vorteile des Ventilators verstärkt, da sauberere Systeme weniger Luftdurchsatz benötigen. Der Ventilator muss weniger leisten, was Energie spart und potenziell die Lebensdauer der Maschinenkomponenten verlängert.

Selbstreinigende Ventilatoren

Herkömmliche hydraulisch angetriebene Reversierlüfter funktionieren, indem sie die Lüfterdrehung verlangsamen und umkehren, um Ablagerungen aus den Kühlkernen zu blasen.

Dieser Ansatz galt einst als Stand der Technik, bringt aber auch Kompromisse mit sich.

„Das Umkehren der Lüfterdrehrichtung braucht Zeit“, sagt Rose, „während derer die Kühlleistung nachlässt, und das kann bei hoher Last und hohen Temperaturen zu Problemen führen.“

„Die Kühlleistung lässt sich nicht wiederherstellen, da sich der Lüfter jetzt rückwärts dreht, und die Reinigung ist nicht mehr so effektiv.“

Der Widerstand bei umgekehrter Drehrichtung eines Lüfters führt zu Energieverlusten, die der Maschine selbst dann verloren gehen, wenn der Motor keine hohe Kühlleistung benötigt. Was lässt sich also gegen diesen parasitären Verlust tun?

Mark MacDonald

Cleanfix-Ventilatoren verfolgen einen grundlegend anderen Ansatz. Anstatt die Drehrichtung des Ventilators umzukehren, schwenken die Flügel selbst und kehren so den Luftstrom um. „Dadurch“, erklärt er, „kann der Ventilator eine hohe Kühlleistung beibehalten und gleichzeitig eine hervorragende Reinigungsleistung erzielen.“

Es handelt sich um eine elegante technische Lösung für eine reale Leistungsherausforderung.

Nachhaltigkeit und Lebenszyklus

Selbstreinigende Ventilatoren bieten auch einen klaren Nachhaltigkeitsaspekt. „Ob es nun um die Investitionskosten oder die Nachhaltigkeit durch die längere Lebensdauer der Maschine geht – ein hochmoderner Ventilator verbessert beides“, sagt MacDonald.

„Durch die regelmäßige Reinigung des Kühlers wird die thermische Belastung des Motors minimiert, das Risiko einer Überhitzung verringert und die Wahrscheinlichkeit katastrophaler Ausfälle reduziert – all dies verlängert die Lebensdauer wichtiger Bauteile und reduziert Ausfallzeiten.“

Ein leistungsstärkerer Motor verbraucht auch weniger Kraftstoff.

Die Lüfterflügel drehen sich um ihre eigene Achse durch die Lüfternabe, wodurch sie in die optimale Position für Kühlung und Reinigung gebracht werden können.

Für OEMs mit Nachhaltigkeitszielen – oder Endnutzer, die mehr aus ihrer Flotte herausholen und dabei Ausfallzeiten minimieren wollen – ist dies eine Win-Win-Situation.

Selbstreinigende Lüfter scheinen ideal für Umgebungen wie Steinbrüche und die Landwirtschaft geeignet zu sein, in denen Schmutz ein ständiges Problem darstellt. In diesen Branchen ist die tägliche Reinigung der Kühler mehr oder weniger Standard.

„Man möchte die Heizkörper nicht jeden Tag manuell reinigen müssen. Das ist keine angenehme Arbeit, und niemand macht sie gern“, sagt MacDonald. „Wenn man am Ende des Tages einfach einen Knopf drücken kann und der Heizkörper sauber ist, wer würde das nicht wollen?“

Die Vorteile beschränken sich jedoch nicht auf extreme Anwendungsfälle. In gemäßigteren Umgebungen, in denen Staubansammlungen nicht immer Warnleuchten auslösen oder unmittelbare Probleme verursachen, bleiben Maschinen, die nicht mit voller Effizienz arbeiten, oft unbemerkt.

„Aus Sicht der Kraftstoffeffizienz ist es für Endanwender schwierig, die Leistungseinbußen ihrer Maschinen zu beziffern“, sagt Rose. In solchen Fällen könnten selbstreinigende Lüfter eine proaktive Lösung bieten, um diese sich anhäufenden Probleme zu reduzieren.

Die Grafik zeigt den einfachen Prozess, mit dem zeitlich abgestimmte Umkehrungen der Neigung der Lüfterflügel erreicht werden können.

Rose sagt, dass die Technologie den Herstellungsprozess der Cleanfix-Einheit enorm verbessert habe, indem sie dazu beigetragen habe, ihre Masse zu minimieren und so eine maximale Kraftstoffeffizienz zu gewährleisten. Gleichzeitig verweist sie auf robuste Materialien, die ihr eine beeindruckende Festigkeit und Haltbarkeit verleihen.

Intelligente Integration

Laut MacDonald erzielen OEMs den größten Nutzen, wenn sie frühzeitig mit den Lüfterentwicklungsteams zusammenarbeiten. „Das könnte bedeuten, dass andere Systeme überdacht werden müssen“, sagt er, „aber das Ziel ist es, dem OEM einen Mehrwert zu bieten.“

Bezüglich der in den Lüftersystemen integrierten Technologie erklärt er, dass diese vielfältige Steuerungsmöglichkeiten bieten und per Zeitschaltuhr, Maschinenlogik oder manuell durch den Bediener angesteuert werden können. „Im Kühlbereich nutzt das System ein elektronisches Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis, um den Schaufelwinkel anhand von Echtzeit-Temperaturdaten anzupassen.“

Cleanfix Engineering Manager, Shayne Rose

Diese Steuerung kann in das Steuergerät des Originalherstellers integriert werden oder durch ein Steuermodul erfolgen, das die Blattverstellung über Daten aus dem CAN-Bus des Fahrzeugs steuert.

Durch diesen Integrationsgrad kann sich der Lüfter dynamisch an wechselnde Kühlanforderungen anpassen, was die Effizienz weiter steigert.

MacDonald beschreibt außerdem eine einzigartige Alternative zur elektronischen Tonhöhensteuerung – das Cleanfix Variable-Pitch-System.

Hierbei werden am Lüfter montierte Wärmezellen verwendet, um die Lüfterflügel je nach Kühllufttemperatur mechanisch im erforderlichen Winkel zu schwenken. Die Lösung macht zusätzliche Programmierung, Hardware und Sensoren überflüssig.

Wettbewerbsvorteil

Selbstreinigende Lüfter sind heute weniger eine Nischenlösung, sondern vielmehr eine praktische, leistungssteigernde Komponente, die auf wachsende Herausforderungen der Branche eingeht, wie etwa Arbeitskräftemangel, Maschinenverfügbarkeit, Nachhaltigkeit und die Gesamtbetriebskosten der Maschinen.

Für OEMs ist die Integration selbstreinigender Lüftertechnologie eine Möglichkeit, ihre Maschinen zu differenzieren und gleichzeitig die Kosten für die Endverbraucher zu senken.

„Letztendlich“, sagt MacDonald, „funktioniert es für alle.“

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Dieser Artikel wurde vom Content Studio von KHL in Zusammenarbeit mit Experten von Cleanfix Nordamerika erstellt.

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Alle Bilder mit freundlicher Genehmigung von Cleanfix North America

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