CN111566346A - 液压机、具有液压机的液压机组以及具有液压机的液压轴 - Google Patents

Abstract

一种液压机（1）具有壳体内部空间（30）和一组（16）在所述壳体内部空间（30）中以能围绕着旋转轴线（18）旋转的方式得到支承的流体静力的工作空间，所述工作空间在所述组旋转时能够交替地与所述液压机的高压和低压相连接并且具有朝所述壳体内部空间的里面的泄漏，其中在所述壳体内部空间（30）中接纳有换热装置（36）。此外，公开了分别具有这样的液体机的一种液压机组和一种液压轴。

Description

液压机、具有液压机的液压机组以及具有液压机的液压轴

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的液压机、一种按照权利要求11所述的具有液压机的液压机组以及一种按照权利要求12所述的具有液压机的液压轴。

背景技术

液压回路的核心部分是液压机、尤其是液压泵。通过其将机械能转换为由其输送的压力介质的液压能、尤其是流体静力能。在作为液压马达运行的情况下，则朝相反的方向进行转换。在能量转换时出现损耗，所述损耗就液压回路而言尤其导致压力介质的发热。在此，在所述液压机中出现的损耗负责所述压力介质的发热的大部分，小得多的部分则是由管路中的流动损失所引起。特别大的是所述液压泵中的压力介质的发热。

在常规的解决方案中，在液压泵中由于损耗而产生的热能由所输送的压力介质拖带到液压回路的里面，直至其借助于外部的换热器作为热被排放给冷却剂。在此，所述热能被分配到大的油量上，由此应该使大量的压力介质循环，以用于将热排出。但是，由于大的压力介质量，相对于循环冷却的冷却剂的ΔT也比较小，从而所述外部的换热器处的效率小并且其换热面必须大，这提高了投资及运行成本。

所述冷却比如能够通过外部的管束式换热器或者板式换热器来进行。冷却剂比如是水。对于所述两种热换器来说，存在着水进入到液压油中的风险，因为油侧和冷却水侧就管束式换热器而言仅仅通过密封件来隔开并且就板式换热器而言仅仅通过薄的钎焊层来隔开。两个密封件可能由于由运行引起的磨损而失灵并且因此可能由于水进入到液压油中而危及液压机以及由其供给的组件及过程的运行安全性。

公开文献DE 94 11 163 U1、JPH 08 22 64 12以及DE 27 03 686分别说明了一种解决方案，在所述解决方案中借助于用压力介质来冲洗液压泵的壳体内部空间来进行冷却。通过这种方式从液压泵中送出的压力介质在单独布置的换热器中用水来循环冷却。在这里，有待循环的压力介质量也大。此外，必须持续地补充馈给被冲出的量，这在装置技术方面随之带来开销。

公开文献CN 106 224 228说明了一种液压泵，其壳体被热管所缠绕。热的最终的排出通过热管的介质经由水池进行循环冷却来进行。这种解决方案的不利之处比如是，所述热管由于其外侧面的、在液压泵处的暴露而经受由于冲击引起的损坏。

公开文献DE 10 2012 000 986 B3说明了一种相近的解决方案，在该公开文献中提出一种用于液压泵的冷却套。在此不利的是，这样的冷却套设计可能占去相当多的结构空间。

发明内容

相对于此，本发明的任务是，提供一种具有更加有效的冷却结构的液压机、一种具有所述液压机的液压机组以及一种具有所述液压机的液压轴。

第一任务通过一种具有权利要求1的特征的液压机来解决，第二任务通过一种具有权利要求11的特征的液压机组来解决，并且最后一个任务通过一种具有权利要求12的特征的液压轴来解决。

本发明的有利的拓展方案在相应从属权利要求中得到了描述。

液压机具有壳体内部空间和一组在该壳体内部空间中以能围绕着旋转轴线旋转的方式得到支承的流体静力的工作空间。这些工作空间在所述组旋转时能够交替地与所述液压泵的高压和低压、尤其是相应的接头相连接。在所述液压机的运行中，压力介质会发热。所述工作空间在此具有朝壳体内部空间的里面的泄漏体积流。按照本发明，为了进行冷却而在所述壳体内部空间中接纳了换热装置。尤其所述换热装置与泄漏量或者泄漏体积流相接触。

由于所述换热装置如此近地布置在压力介质的发热位置处，所述ΔT特别高。由于泄漏而在壳体内部空间中存在的压力介质量的、由于旋转的工作空间而产生的紊流的涡旋也高。两种所提到的因素之一就已经引起得到改进的热传导，这二者一起就使得热传导特别有效。因此，所述壳体内部空间中的小的并且简单地构成的换热面就已足够。通过将所述换热装置接纳在壳体内部空间中，实现了为了冷却而需要的组件的特别有效的布置。

优选所述流体静力的工作空间分别被所述液压机的流体静力的缸-活塞单元所限定。

优选所述液压机是轴向活塞机并且所述缸由在能旋转的缸筒中构成的缸孔来构成。在所述缸中以能轴向移动的方式布置了所述活塞。

优选所述轴向活塞机以斜盘结构来构成，其中所述活塞滑动地被支撑在固定在壳体上地布置的或者以能偏转的方式得到支承的斜盘上。作为替代方案，斜轴结构是可能的，其中活塞头抗扭转地与朝旋转轴线压下的驱动轴相连接。

在一种拓展方案中，所述换热装置至少部分地占据环形室，该环形室径向地并且轴向地在壳体内壁与所述组之间延伸。所述环形室尤其合适，因为其本来就存在并且为了布置换热装置而不必得到扩展或者仅仅必须细微地得到扩展。因此，所述液压机尽管布置在壳体内部空间中的换热装置而仍然制造得小。

在一种拓展方案中，所述环形室沿着旋转轴线的方向并且围绕着该旋转轴线至少部分柱形地延伸。在此，作为替代方案或者补充方案，所述环形室能够具有锥形的或者椭圆形的区段，以用于比如有助于所述泄漏量或者泄漏体积流的紊流的涡旋并且就这样使热传导还变得更加有效。

在一种拓展方案中，所述旋转轴线被所述换热装置环形地、尤其是圆环形的或者多边形地、尤其四边形地或者六边形地或者八边形地包围。所提到的形状涉及所述换热器的轮廓、尤其是外轮廓和/或内轮廓朝以下平面中的投影，所述平面的法线是所述旋转轴线。

优选所述换热装置的壁体由管构成。尤其至少所述管的、在壳体内部空间中的走向、横截面、壁厚和/或材料至少根据按照规定有待传导的热和/或压力介质的按照规定的温度来设计。

优选在所述换热装置中单相地或者双相地、尤其是流动地布置有流体。

产生所述换热装置的一种简单的并且可以成本低廉地制造的结构形式，如果所述换热装置在一种拓展方案中至少部分地蜗形地或者螺旋形地围绕着所述旋转轴线延伸。在此，沿着所述螺旋在冷却剂侧并且/或者在壳体内部空间侧出现与所述结构形式相对应的特定的温度分布。

为了沿着所述螺旋在冷却剂侧并且/或者在壳体内部空间侧设定其他特定的温度分布，在一种作为替代方案的拓展方案中，所述换热装置至少部分地波浪式地围绕着所述旋转轴线并且沿着所述旋转轴线的方向延伸。在此，主要平行于旋转轴线或者沿着旋转轴线的方向延伸的区段与主要在圆周上围绕着旋转轴线延伸的区段交替。

为了尤其提供较大的换热面，在一种拓展方案中，所述换热装置以至少两个绕组或者层沿着径向于旋转轴线的方向延伸。

在一种可以容易地制造的拓展方案中，第一绕组或层在径向里面沿着所述旋转轴线的方向一直延伸到所述第一绕组或层的顶部，在那里以所述换热装置的至少管直径的量值被径向向外导引并且以第二绕组或层从所述顶部返回朝相反的方向延伸。

所述换热装置能够在部分圆周或者全圆周上围绕着旋转轴线延伸，使得所述换热装置避开液压机的组件的、在壳体内部空间中、尤其在环形室中所占去的结构空间。

在一种变型方案中，所述壳体内部空间被壳体限定，所述壳体在同一侧上被能够围绕着旋转轴线旋转的驱动轴并且被所述换热器的流入口和或回流口所穿过，其中所述缸-活塞单元抗扭转地与所述驱动轴相连接。

在一种变型方案中，所述壳体内部空间被壳体限定，所述壳体在同一侧上具有高压及抵压的接头并且被所述换热装置的流入口和/或回流口所穿过。

优选所述流入口和/或所述回流口在壳体的外侧面上相对于该壳体得到了密封。因此密封部位能够容易地接近、监测并且维护。

液压机组拥有液压机，所述液压机按照前述说明的至少一个方面来构成。在此，固定地与所述液压机、尤其是与其壳体至少相连接的是：驱动机、尤其是电机，通过所述电机能够将转矩传递到液压机上；以及能够与所述液压机的低压和/或高压相连接的压力介质容器。所述压力介质容器能够按液压回路的设计被构造为敞开的储箱（敞开的回路）或者压力补偿容器（封闭的回路），其中所述液压机能够连接到所述液压回路中。

这样的机组比如被设置用于向液压缸供给压力介质。

因此，液压轴具有按照前述说明的至少一个方面的液压机。在此，固定地与所述液压机、尤其是与其壳体至少相连接的是：驱动机、尤其是电机，通过所述电机能够将转矩传递到所述液压机上；能够由所述液压机用压力介质来供给的液压缸；以及用于对压力介质供给进行控制的控制块、尤其是阀控制块。如上面已经提到的那样，能够补充地设置储箱或压力介质容器，其能够与所述液压机的低压和/或高压相连接。

附图说明

按本发明的液压机及其换热装置的多种实施例在附图中示出。现在借助于这些附图的图样对本发明进行详细解释。

图1以纵剖面示出了按照第一种实施例的斜盘结构的流体静力的轴向活塞泵；

图2以纵剖面示出了按照第二种实施例的斜盘结构的流体静力的轴向活塞泵；

图3以透视图示出了按照图2的轴向活塞泵的换热装置的第二种实施例；

图4以侧视图示出了按照图3的换热装置；

图5以沿着纵轴线的方向的视图示出了按照图3和4的换热装置；

图6以透视图示出了换热装置的第三种实施例；

图7示出了具有按照图6的换热装置的、按照第三种实施例的流体静力的轴向活塞泵；

图8以纵剖面示出了按照第四种实施例的流体静力的轴向活塞泵；

图9以侧视图和俯视图示出了按照第五种实施例的换热装置；并且

图10以侧视图并且以俯视图示出了按照第六种实施例的换热装置。

具体实施方式

按照图1，流体静力的轴向活塞泵1的第一种实施例具有壳体2，该壳体则具有环形的壳体套4，所述壳体套在端侧一方面被贯通盖6封闭并且另一方面被连接盖8封闭。在所述壳体2中，驱动轴14通过滚动轴承10、12以能旋转的方式得到了支承。缸筒16与所述驱动轴14抗扭转地连接，朝所述缸筒中沿着相对于旋转轴线18同心地布置的分度圆加入了大量平行于旋转轴线18的缸孔。在相应的缸孔中，流体静力的工作活塞20以能轴向移动的方式得到了导引并且在所述壳体盖6的方面在固定地布置在壳体2中的斜盘22上滑动地得到了支撑。在所述连接盖8的区域中，在缸筒16与连接盖8之间布置有被直通空隙（未示出）穿过的控制盘24。所述直通空隙（压力肾）在此与所述连接盖8的高压接头26和低压接头28处于压力介质连接之中。

在所述驱动轴14以及由此所述缸筒16旋转时，所述流体静力的工作空间通过其指向接头26、28的孔口交替地与高压和低压相连接。

在所述壳体2中构造了壳体内部空间30。在径向上在所述缸筒16与壳体内壁32之间构造有环形室34。在所述环形室中并且围绕着所述旋转轴线18延伸着螺旋形的换热装置36，其用于将热能从壳体2中排出。如前面所描述的那样，最热的并且带有最大损耗的点处于流体静力的轴向活塞泵1中的液压回路中。通过布置在环形室34中的换热装置36，将热能刚好在这个点上传递到在螺旋中流动的冷却剂、比如水上。由此，这个位置处的ΔT很高并且导热系数α同样很高。由此，能够在小的换热面上传递大的热量。因此取消必须在外部予以提供的大得多的热换器。通过这种方式，不仅能够节省投资成本而且能够节省运行成本。此外，可以将所述流体静力的轴向活塞泵上的直接由温度引起的磨损现象降低到最低限度，因为总是能够在最佳的温度范围内运行所述流体静力的轴向活塞泵。

因为通过这种方式在所述流体静力的回路的“最热位置”处传递热，所以能够较好地继续利用借助于冷却水来排出的热能，因为其温度水平比环境温度高出特别大的幅度。通过这种方式，比如能够次要地向热水供给机构供给热。这比如能够通过3通路线路来实现，在所述3通路线路中一直使冷却水在所述换热装置36中循环，直至达到了足够的ΔT。

由于可能取消外部的换热器而也取消上面已经提及的、基于管束式换热器或者板式换热器的比较容易受侵蚀的技术的故障源。

在此放弃按照图1以及以下实施例的流体静力的轴向活塞机1的、基础的构造以及基础的作用原理的深入的解释，因为这足以从现有技术中已知。所提到的优点也适用于以下实施例。

图2示出了按照第二种实施例的流体静力的轴向活塞泵101。在此，相对于按照图1的第一种实施例的区别是，所述换热装置136不同于按照图1的换热装置。它虽然同样被设计为螺旋，但是所述螺旋的各个线匝沿着轴向方向彼此抵靠。此外，在图2中示出了所述换热装置136的流入口38和回流口40。所述流入口和回流口38、40都穿过壳体盖6并且在其外侧面上（未示出）相对于壳体2得到了密封。通过所述流入口38，在所述换热装置136的螺旋中流入冷却水，并且所述冷却水在其穿过螺旋直至回流口40的途径上从在壳体内部空间134中紊流地涡旋的泄漏油上吸收热。

如在所有实施例中一样，通过缸筒16在所述壳体内部空间30的油池中产生的紊流证实对所述换热装置136的导热系数是有利的。通过所述换热装置136的螺旋的比较紧密的布置，与按照图1的第一种实施例相比提高了热流密度。

图3到5分别以透视图、侧视图和俯视图示出了按照图2的换热装置136。较短的流入口38平行于旋转轴线18来延伸并且相对于旋转轴线18以直角沿着圆周方向折弯。下面，所述螺旋以彼此贴靠的线匝沿着旋转轴线18的方向并且在圆周上围绕着该旋转轴线伸展，直到在所述换热装置136的顶部处所述螺旋管相切地结束并且又以直角平行于旋转轴线18折弯并且作为回流口40而折回。

图6示出了换热装置236的第三种实施例，该第三种实施例建立在按照图1的螺旋形的换热装置36的基础上。与这个换热装置不同，所述换热装置236沿着径向方向具有两个层或者绕组，而不是仅仅一个层或绕组。已经像所述第一种实施例36那样，各个线匝沿着旋转轴线18的方向相对于彼此具有间距。通过这种方式，所述壳体内部空间30中的紊流的油池也能够到达线匝之间的中间空间处。以流入口38为出发点，处于里面的线匝在圆周上并且朝轴线18的方向以恒定的绕组直径一直延伸到所述换热装置36的顶部。在这里，所述绕组的直径扩展到更大的半径并且所述线匝朝相反的方向沿着旋转轴线18在圆周上围绕着该旋转轴线而折回。就这样产生两个绕组或层。处于外面的绕组作为回流口40又在所述流入口38的一侧上平行于该回流口而结束。

图7示出了流体静力的轴向活塞泵201的第三种实施例，该第三种实施例与按照图2的第二种实施例的区别主要在于按照图6的改变的换热装置236。

图8示出了按本发明的流体静力的轴向活塞泵301的第四种实施例。它与按照图7的实施例的区别在于改动过的换热装置336。该换热装置现在不是被设计为螺旋形而是被设计为波浪式。在此，一圈交替平行于旋转轴线18延伸的并且在圆周上折弯的区段如此彼此排成行，使得所述换热装置336的管交替地沿着圆周方向围绕着旋转轴线18来延伸。通过这种方式，能够实现温差ΔT的与之前所示出的实施例有差别的温度分布。

图9示出了换热装置436的一种非常类似地构成的实施例。所述换热装置436与按照图8的实施例的区别在于，设置了较少的波浪式的区段。

图10示出了换热装置536的最后一种实施例。这个换热装置逐级地螺旋形延伸并且此外具有螺旋的矩形的横截面。所述螺旋部分地水平地伸展、也就是说在一个平面中伸展，该平面的法线是旋转轴线18，并且所述螺旋通过分别朝所述平面压下的区段来彼此连接。通过这种方式，原则上产生梯级状及螺旋形缠绕的换热装置。

公开了一种具有壳体内部空间的液压机，在所述壳体内部空间中布置有驱动机构，通过该驱动机构能够在带有泄漏的情况下将机械能转换为液压能并且/或者反之亦可。在此，在所述壳体内部空间中至少部分地布置有用于将泄漏的热流排出的换热装置。

此外，公开了一种液压机组和一种液压轴，它们分别具有所述液压机。

附图标记列表：

1；101；201；301流体静力的轴向活塞泵

2 壳体

4 壳体套

6 壳体盖

8 连接盖

10、12 滚动轴承

14 驱动轴

16 缸筒

18 旋转轴线

20 工作活塞

22 斜盘

24 控制盘

26 高压接头

28 低压接头

30 壳体内部空间

32 壳体内壁

34；134；234；334 环形室

36；136；236；336；436；536 换热装置

Claims (12)

1.液压机，具有壳体内部空间（30）和一组在所述壳体内部空间中以能围绕着旋转轴线（18）旋转的方式得到支承的流体静力的工作空间，所述工作空间在所述组旋转时能够交替地与所述液压机的高压（26）和低压（28）相连接并且具有朝所述壳体内部空间（30）的里面的泄漏，其特征在于，在所述壳体内部空间（30）中接纳有换热装置（36；136；236；336；436；536）。

2.根据权利要求1所述的液压机，其中所述换热装置（36；136；236；336）至少部分地占据环形室（34；134；234；334），所述环形室在壳体内壁（32；132；232；332）与限定所述工作空间的流体静力的缸-活塞单元之间延伸。

3.根据权利要求2所述的液压机，其中所述环形室（32；132；232；332）沿着所述旋转轴线（18）的方向并且围绕着所述旋转轴线（18）尤其主要地柱形地或者锥形的或者椭圆形地延伸。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的液压机，其中所述旋转轴线（18）被所述换热装置（36；136；236；336）环形地、尤其是圆环形地或者多边形地、尤其是四边形地或者六边形地或者八边形地包围。

5.根据前述权利要求中任一项所述的液压机，其中所述换热装置（36；136；236；336；436；536）的壁体由管构成。

6.根据前述权利要求中任一项所述的液压机，其中在所述换热装置（36；136；236；336）中单相地或者双相地布置有流体。

7.根据前述权利要求中任一项所述的液压机，其中所述换热装置（36；136；236；336）至少部分地蜗形地或者螺旋形地围绕着所述旋转轴线（18）并且沿着所述旋转轴线（18）的方向延伸。

8.根据前述权利要求中任一项所述的液压机，其中所述换热装置（336；436）至少部分地波浪式地围绕着所述旋转轴线（18）并且沿着所述旋转轴线（18）的方向延伸。

9.根据前述权利要求中任一项所述的液压机，其中所述换热装置（236）沿着径向于所述旋转轴线（18）的方向以至少两个绕组或者层来延伸。

10.根据前述权利要求中任一项所述的液压机，具有限定所述壳体内部空间的壳体（2、4、6、8），所述壳体在同一侧（6）上被能够围绕着所述旋转轴线（18）旋转的驱动轴（14）和所述换热装置（136；336）的流入口（38）和回流口（40）穿过，其中所述缸-活塞单元抗扭转地与所述驱动轴相连接，或者所述壳体在同一侧上具有高压及低压的接头并且被所述换热装置的流入口和回流口穿过。

11.液压机组，具有按照前述权利要求中任一项来构成的液压机，其中固定地与所述液压机至少相连接的是：驱动机、尤其是电机，通过所述电机能够将转矩传递到所述液压机上；以及能够与所述液压机的低压和/或高压相连接的压力介质容器。

12.液压轴，具有按照权利要求1到11中任一项来构成的液压机，其中固定地与所述液压机至少相连接的是：驱动机、尤其是电机，通过所述电机能够将转矩传递到所述液压机上；能够由所述液压机用压力介质来供给的液压缸；以及用于对压力介质供给进行控制的控制块、尤其是阀控制块。

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