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Hydrodynamischer Arbeitskreislauf mit äusserem Kreislauf
Hydrodynamische Arbeitskreisläufe wie Strömungswandler (sogenannte Föttinger-Drehmomentwand- ler), Strömungskupplungen und Strömungsbremsen für grössere Leistungen, müssen mit einem vom Arbeits- kreislauf abgezweigten besonderen Kühl-und/oder Regelkreislauf versehen sein, um die im Arbeitskreis- lauf anfallende Wärme möglichst wirksam in Wärmetauschern abführen zu können bzw. um eine Füllungs- regelung zu ermöglichen. Bei bekannten hydrodynamischen Arbeitskreisläufen mit einem derartigen äusseren Kreislauf ist in diesem zum Umwälzen der zu kühlenden und/oder zu regelnden Arbeitsflüssigkeit eine besondere Zahnradpumpe angeordnet.
Da eine solche, die gesamte Umwälzung der Arbeitsflüssigkeit besorgende Pumpe mit ihrem Antrieb einen erheblichen zusätzlichen Kosten-, Raum- und Gewichtsauf- wand mit sich bringt, hat man auch schon versucht, den Staudruck der in einem Wandlerkreislauf umlaufen- den Arbeitsflüssigkeit zur Erzeugung eines Druckgefälles im Kühlkreislauf zu verwerten. Dabei ergibt sich jedoch die Schwierigkeit, dass die Str5mungsrichtung der Arbeitsflüssigkeit im Wandlerkreislauf sich in Abhängigkeit vom wechselnden Drehzahlverhältnis zwischen Turbinen- und Pumpenrad des Wandlers sehr stark ändert.
Würde man, um dem Rechnung zu tragen, mehrere Bohrungen in verschiedenen Richtungen an der vorgesehenen Abzweigstelle des Getriebegehäuses anbringen, so wäre damit eine günstige Ausnutzung des Staudruckes auch nur für die entsprechende beschränkte Anzahl von Drehzahlverhälmissen möglich ; ausserdem müssten stets sämtliche Bohrungen bis auf die jeweils in Betracht kommende absperrbar sein. Man hat deshalb zwar bereits eine trichterförmige Bohrung am Austritt der 7lüssigkeit aus dem Arbeitsraum vorgesehen. Diese Form erlaubt jedoch lediglich bei bestimmten Austrittsrichtungen der Flüs- sigkeit eine günstige Ausnutzung des Staudruckes, dann nämlich, wenn letzterer etwa radial wirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Schwierigkeiten beim Ausnutzen des Staudruckes der Arbeitsflüssigkeit in hydrodynamischen Arbeitskreisläufen zur Erzeugung oder zur Verbesserung des äusseren Kühl- und/oder Regelkreislaufes zu vermeiden. Erfindungsgemäss geschieht dies durch Gestaltung der Abzweigstelle für den äusseren Kreislauf im Arbeitskreislaufgehäuse als beispielsweise birnenförmiger Hohlraum derart, dass der abzuzweigende Arbeitsflüssigkeitsstrom in allen Betriebszuständen des Arbeitskreislaufes möglichst stossfrei in den Hohlraum eintritt und in strömungsgünstiger Weise umgelenkt wird.
In Weiterbildung der Erfindung wird in einem Arbeitskreislauf mit einem Klappenventil vorgeschlagen, dass das Klappenventil eine einzige, frei schwenkbare, vorzugsweise strömungsgünstig ausgebildete und im Hohlraum der Abzweigstelle des Kühl-bzw. Regelkreislaufes angeordnete Klappe aufweist. Dadurch wird der Abzweigkanal in zwei Hälften unterteilt und die Bildung geschlossener Wirbel an dieser Stelle verhindert. Im übrigen wird der äussere Kreislauf zweckmässig in an sich bekannter Weise an einer Stelle mit verhältnismässig hohem statischen Druck vom Arbeitskreislauf abgezweigt und in diesen an einer Stelle mit verhältnismässig niedrigem statischen Druck zurückgeführt. Bei einem Arbeitskreislauf mit einstufigem Turbinenrad kann die Abzweigstelle, in Strömungsrichtung gesehen, wie an sich bekannt, unmittelbar hinter dem Turbinenrad angeordnet werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Im einzelnen zeigen : Fig. 1 einen Strömungswandler mit sämtlichen Leitungen für die Arbeitsflüssigkeit, Fig. 2 einen
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zens 11 frei schwenkbaren und sich daher nach der Strömungsrichtung selbsttätig einstellenden Klappe 3 angeordnet ist. Mit 4, 5 und 6 oder auch mit T, P und L sind die Schaufelkränze des Turbinen-, Pumpenund Leitkranzes des Wandlers 1 bezeichnet, mit 7 eine Zahnradpumpe zum Erzeugen und Aufrechterhalten des Überdruckes im Wandler 1, mit 9 ein Wärmeaustauscher im äusseren Kühlkreislauf der Arbeitsflüssigkeit.
Die Winkel an den Eintrittskanten 13 und 14 eines birnenförmigen Hohlraumes 12 entsprechen den in Fig. 3 kenntlichgemachtenStrömungsrichtungen imArbeitsraum des Wandlers 1 an den Grenzen des Wandlerbetriebsbereiches, z. B. beim Anfahren (A) und beim hydraulischen Bremsen (B). Die Klappe 3 unterteilt den Hohlraum 12 in die beiden Hälften 15 und 16. Je nach der Strömungsrichtung der abzuzweigenden Arbeitsflüssigkeit gelangt diese entweder durch die Kanalhälfte 15 oder durch die Kanalhälfte 16 oder auch durch beide zugleich in eine Austrittsöffnung 17 und von dort in den Kühlkreislauf.
Fig. 4 schliesslich zeigt einen als Strömungsbremse 18 ausgebildeten Arbeitskreislauf mit einer Brems- welle 19, einer umlaufenden und einer ortsfesten Beschaufelung 20 bzw. 21. Die Abzweigstelle 2 des äusseren Kreislaufes mit der Klappe 3 ist wie gemäss den Fig. 2 und 3 ausgebildet. Eine von der Abzweigstelle 2 ausgehende Leitung 22 führt einerseits über ein Leitungsstück 23 zu einem Wärmeaustauscher 24 und anderseits über ein ein Füllungsregelventil 26 aufweisendes Leitungsstück 25 zu einem Behälter 28.
Das Füllungsregelventil 26 weist einen Kolben 27 auf, dessen axiale Verstellung den Querschnitt der Leitung 25 verändert und damit die Abflussmenge der Arbeitsflüssigkeit aus der Bremse. Aus dem Behälter 28 führt ferner eine Leitung 30 über eine Zahnradpumpe 31 zum Arbeitsraum der Bremse 18 zurück. In diese Leitung 30 mündet zwischen Pumpe 31 und Bremse 18 eine aus dem Wärmeaustauscher 24 kommende Lei- tung 29.
Durch die erfindungsgemässe Ausnutzung des Staudruckes erübrigt sich bei dem äusseren Kühlkreislauf 22, 23, 24, 29, 30, falls die Wärmeabfuhr nicht beträchtlich ist, eine besondere Umwälzpumpe : zumindest kann, wenn eine Umwälzpumpe für den Kühlkreislauf vorhanden sein müsste, diese bei Anwendung der Erfindung für erheblich kleinere Leistung ausgelegt werden. Der Regelkreislauf 22, 25, 28, 30 weist zwar eine Pumpe 31 auf, doch ist diese zusammen mit dem Ventil 26 lediglich zur Füllungsänderung erforderlich und kann dementsprechend kleiner ausgelegt werden, als wenn sie auch den Kühlkreislauf umwälzen müsste, und kann ferner bei gleichbleibender Füllung stillgesetzt werden.
PATENTANSPRÜCHE : 1. Hydrodynamischer Arbeitskreislauf mit von diesem unter Ausnutzung des im Arbeitsraum herrschendenStaudruckes abgezweigtem äusserenKühl-und/oder Regelkreislauf, gekennzeichnet durch Gestaltung der Abzweigstelle (2) für den äusseren Kreislauf im Arbeitskreislaufgehäuse als beispielsweise birnenförmiger Hohlraum (12) derart, dass der abzuzweigende Arbeitsflüssigkeitsstrom in allen Betriebszuständen des Arbeitskreislaufes möglichst stossfrei in den Hohlraum eintritt und in strömungsgünstiger Weise umgelenkt wird.