DE102013213556A1

DE102013213556A1 - Kühlsystem mit eingebundener hydrodynamischer Maschine

Info

Publication number: DE102013213556A1
Application number: DE102013213556.4A
Authority: DE
Inventors: Dieter Laukemann
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2015-01-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Füllungssteuerungsvorrichtung (1) für eine hydrodynamische Maschine, insbesondere für einen hydrodynamischen Retarder (4), umfassend eine Ventileinheit (10, 11), mittels der der Retarder (4) von zumindest einem ersten Betriebszustand, befüllen des Retarderarbeitsraums mit einem Arbeitsmedium, wobei das Arbeitsmedium einem Kühlkreislauf (2) entnommen wird, und einem zweiten Betriebszustand, entleeren des Retarderarbeitsraums, wobei das Arbeitsmedium in den Kühlkreislauf (2) zurück gepumpt wird, schaltbar ist, wobei die Ventileinheit (10, 11) aus einem ersten Ventilteil (10), einem pneumatischen Teil, und einem zweiten Ventilteil (11), einem hydraulischen Teil, besteht, die miteinander gekoppelt sind, wobei das erste Ventilteil (10) ein pneumatischer Zylinder ist, mit einem ersten Raum (12) und einem zweiten Raum (13), wobei der erste Raum (12) über eine Steuerdruckleitung (16) an einen Steuerdruck (A1) anschließbar ist und der zweite Raum (13) gegenüber der Atmosphäre offen ist Die erfindungsgemäße Ventileinheit ist dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Raum (13) des Zylinders (11) einen Belüftungsanschluss (18) aufweist, durch den Druckluft in den zweiten Raum (13) geleitet werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Füllungssteuerungsvorrichtung für eine hydrodynamische Maschine, insbesondere für einen hydrodynamischen Retarder.
Derartige hydrodynamische Maschinen bzw. Retarder können z. B. Wasserretarder im Antriebsstrang eines Fahrzeuges sein, bei denen das Arbeitsmedium gleichzeitig das Kühlwasser des Fahrzeuges ist.
Zur Steuerung bzw. Regelungen einer derartigen hydrodynamischen Maschine ist eine Füllungssteuerungsvorrichtung notwendig. Diese umfasst zumindest eine Ventileinheit. Der Retarder kann von dieser, zum Bremsen, in einem ersten Betriebszustand, befüllen des Retarderarbeitsraums mit einem Arbeitsmedium, geschaltet werden. Das Arbeitsmedium wird dazu dem Kühlkreislauf des Fahrzeugs entnommen. Zur Regelung der Bremsleistung bzw. zur Regelung des Bremsmomentes wird die Arbeitsmediumzufuhr in den Arbeitsraum von der Ventileinheit geregelt.
Für den Nicht-Bremsbetrieb, dem zweiten Betriebszustand, wird die Ventileinheit der Füllungssteuerungsvorrichtung derart angesteuert, dass das Arbeitsmedium aus dem Retarderarbeitsraum zurück in den Kühlkreislauf gepumpt wird.
Eine derartige Ventileinheit besteht in der Regel aus einem ersten Ventilteil, einem pneumatischen Teil, und einem zweiten Ventilteil, einem hydraulischen Teil, die miteinander gekoppelt sind. Das erste Ventilteil ist in der Regel ein pneumatischer Zylinder, mit einem Zylinderraum und einen Raum, durch den die Kolbenstange verläuft, die die Ventilteile miteinander koppelt, wobei der Zylinderraum über eine Steuerdruckleitung an einen Steuerdruck anschließbar ist und der Raum gegenüber der Atmosphäre offen ist.
Derartige Füllungssteuerungsvorrichtungen sind beispielsweise aus der DE 10 2010 007 149 A1 und der DE 10 2006 008 110 A1 bekannt. Für den Bremsbetrieb wird der Zylinderraum des Zylinders mit Druckluft beaufschlagt, wodurch das Luftvolumen aus dem zweiten Raum des Zylinders in die Umgebung gedrückt wird. Da das erste Ventilteil mit dem zweiten Ventilteil gekoppelt ist, wird gleichzeitig das zweite Ventilteil geschaltet, wodurch der Arbeitsraum des Retarders entsprechend dem Betriebszustand mit Arbeitsmedium bzw. Kühlwasser gefüllt oder entleert wird.
Beim Umschalten in den Nicht-Bremsbetrieb wird der Zylinderraum entlüftet und ein Federelement drückt die Ventilteile des zweiten und ersten Ventilteils zurück in die Ausgangslage. Dabei wird der Raum des Zylinders wieder mit Umgebungsluft befüllt. Es hat sich aber herausgestellt, dass die Befüllung des Raums mit Umgebungsluft für die Betriebssicherheit problematisch sein kann.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine alternative Lösung vorzuschlagen, die die Betriebssicherheit des Retarders verbessert.
Die Aufgabe wird mittels einer Füllungssteuerungsvorrichtung für eine hydrodynamische Maschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie einem dazugehörigen Verfahren gelöst. Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Figurenbeschreibung.
Die erfindungsgemäße Füllungssteuerungsvorrichtung für eine hydrodynamische Maschine, entsprechend der eingangs genannten Art ist dadurch gekennzeichnet, dass der Raum des Zylinders einen Belüftungsanschluss aufweist, durch den Druckluft in den Raum geleitet werden kann.
Der pneumatisch ansteuerbare Zylinder des ersten Ventilteils, dessen Zylinderraum über eine Steuerdruckleitung an einen Steuerdruck anschließbar ist und dessen Raum über eine Verbindungsöffnung mit der Atmosphäre verbunden ist, weist gegenüber dem Stand der Technik zusätzlich einen Belüftungsanschluss zum Anschluss einer Druckluftleitung auf, sodass durch den Raum Druckluft in Atmosphäre geleitet werden kann. Dadurch kann verhindert werden, dass Schmutzpartikel aus der Umgebungsluft in den Raum gelangen.
In einer vorteilhaften Ausführung kann der Belüftungsanschluss des Raums mit einem Druckluftanschluss verbunden werden. Der Druckluftanschluss kann die Steuerdruckleitung sein, an die auch der Zylinderraum angeschlossen ist. Wobei auch jede andere Druckluftquelle infrage kommt, die schmutzpartikelfreie Druckluft zur Verfügung stellen kann.
So besteht auch die Möglichkeit, dass der Belüftungsanschluss des Raums über einen Kanal mit dem Zylinderraum verbunden ist. So kann der Zylinderraum, bei Reduzierung der Bremsleistung des Retarders, zumindest teilweise über den Raum entlüftet werden.
Vorteilhaft ist es, wenn der Kanal ein Ventil umfasst, sodass der Druckluftanteil durch den Raum gesteuert bzw. geregelt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführung kann der Belüftungsanschluss des Raums mit der elektro-pneumatischen Druckregelung zur Regelung der Ventileinheit verbunden sein. Die Verbindung kann derart geschaltet sein, dass in den Raum immer dann Druckluft aus dem Zylinderraum geleitet wird, wenn die Bremsleistung reduziert wird und der Zylinderraum dadurch ganz oder teilweise entlüftet wird, sodass der Zylinder in Richtung der Nicht-Bremsbetriebsstellung bewegt wird.
Die Druckregelung zur Regelung der Ventileinheit kann beispielsweise aus zwei 2/2 Wegeventilen bestehen. Alternativ kann auch eine mittels einem Proportionalventil angesteuerte Druckwaage verwendet werden.
Weiterhin kann die Verbindungsöffnung des Raums ein Ventil aufweisen, sodass beim Belüften des Raums ausgeschlossen wird, dass Schmutzteilchen in den Raum eindringen. Dazu kann beispielsweise ein Rückschlagventil verwendet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung der Füllungssteuerungsvorrichtung mittels einer Ventileinheit, mit einem ersten Ventilteil, einem pneumatischen Zylinder, mit einem Zylinderraum und einem Raum, der eine Verbindung zur Atmosphäre aufweist, wird der Zylinderraum zur Schaltung der Ventileinheit in eine Bremsbetriebsstellung über eine Steuerdruckleitung mit einem von einer elektropneumatischen Steuereinheit geregelten Steuerdruck (A1) beaufschlagt und zur Reduzierung der Bremskraft ganz oder teilweise entlüftet. Des Weiteren wird in den Raum, über einen Belüftungsanschluss, zumindest immer soviel Druckluft geleitet, dass keine Luft aus der Atmosphäre in den Raum gelangt.
In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass bei Reduzierung der Bremskraft der Zylinderraum ganz oder zumindest teilweise über den Raum entlüftet wird.
Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
1 zeigt ein Schaltbild einer Steuerung für eine hydrodynamische Maschine bzw. hydrodynamischen Retarder. Der Retarder 4, ein Wasserretarder, ist über eine Zuführleitung 6 und eine Abführleitung 7 und die Füllungssteuerungsvorrichtung 1 an einem Kühlkreislauf 2 angeschlossen. Der Kühlkreislauf 2 kann gleichzeitig zum Kühlen einer Arbeitsmaschine, zum Beispiel Motor eines Fahrzeuges, genutzt werden. Die Momentenregelung des Retarders 4 erfolgt über eine Ventileinheit 10, 11 der Füllungssteuerungsvorrichtung 1, die von einer elektro-pneumatischen Steuereinheit 15 gesteuert/geregelt wird.
Die Ventileinheit 9 besteht aus einem ersten Ventilteil 10, einem pneumatischen Teil, und einem zweiten Ventilteil 11, einem hydraulischen Teil, die miteinander gekoppelt sind. Das erste Ventilteil 10 besteht aus einem pneumatischen Zylinder, dessen Zylinderraum 12 direkt mit der elektro-pneumatischen Steuereinheit 15 verbunden ist. Entsprechend dem gewünschten Bremsmoment wird der Druck im Zylinderraum 12 gesteuert/geregelt.
Durch die Kopplung der beiden Ventilteile 10, 11 kann das Bremsmoment des Retarders 4 durch die Arbeitsmediumzufuhr in den Retarderarbeitsraum entsprechend gesteuert/geregelt werden. Die Steuerung bzw. Regelung erfolgt in Abhängigkeit des gemessenen Drucks des Arbeitsmedium mit dem Arbeitsmediumdrucksensor 25 und dem Druck im Zylinderraum 12 mittels dem Drucksensor 26.
Unterhalb des Zylinderraums 12 befindet sich ein Raum 13, der mit der Atmosphäre verbunden ist. Durch diesen Raum 13 verläuft in der dargestellten Ausführung die Kolbenstange, die die Bewegung des ersten Ventilteils 10 auf das zweite Ventilteil 11 überträgt.
Dieser Raum 13 ist wie bereits erwähnt mit der Atmosphäre verbunden, wobei dieser erfindungsgemäß einen weiteren Anschluss 18 zum Anschluss eines Druckluftkanals 17 aufweist.
Der Druckluftkanal 17 ist an das Ventil 22 der elektro-pneumatischen Steuereinrichtung 15 angeschlossen. Das Ventil 22 ist ein 2/2 Wegeventilen, welches sich hier im nicht geschalteten Zustand befinde, sodass der Zylinderraum 12 über die Druckluftleitung 16 und den Kanal 17 mit dem Raum 13 verbunden ist.
Zur Steuerung der Füllungssteuerungsvorrichtung sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen:

– Schalten von der Nicht-Bremsstellung in eine Bremsstellung: Ventile 22, 23 und 24 werden aktiviert bzw. geschaltet, sodass Druckluft vom Anschluss P 1 über die Ventile 24, 23 und die Druckluftleitung 16 in den Zylinderraum 12 gelangt. Durchgang Ventil 22 ist gesperrt. Raum 13 wird über die Entlüftung 21 in die Atmosphäre entlüftet.
– Regeln des Bremsmomentes: Der Kühlmediumdruck 25 sowie der Zylinderraumdruck 26 werden erfasst und mittels der elektropneumatischen Steuerungsvorrichtung 15 das gewünschte Bremsmoment durch die entsprechende Ansteuerung der Ventile 22, 23 geregelt. Zur Erhöhung des Bremsmomentes wird Ventil 24 und Ventil 23 geschaltet, Ventil 22 bleibt geschlossen. Zur Reduzierung des Bremsmomentes wird der Zylinderraum 12 durch Schalten des Ventils 22 über den Raum 13 so weit entlüftet, bis der gewünschte Druck im Zylinderraum 12 erreicht ist. Zur schnelleren Entlüftung des Zylinderraums 12 kann zusätzlich das Ventil 23 geschaltet und das Ventil 24 in Ruhestellung geschaltet werden.
– Schalten in die Nicht-Bremsstellung: a) Ventile 22–24 in Ruhestellung – Entlüftung des Zylinderraums 12 erfolgt komplett über den Raum 13 und das Ventil 21. b) Zur schnelleren Entlüftung kann zusätzlich das Ventil 23 geschaltet werden, wodurch eine schnellere Entlüftung über das Ventil 24 erfolgt.

Bezugszeichenliste

1: Füllungssteuerungsvorrichtung
2: Kühlkreislauf
3: Kühlwasserrücklauf
4: Retarder
5: Kühlwasservorlauf
6: Zuführleitung
7: Abführleitung
8: Ventil
9: Ventileinheit
10: erster Ventilteil
11: zweiter Ventilteil
12: Zylinderraum
13: Raum
14: Ventil
15: elektro. pneumatische Druckregelung
16: Druckluftleitung
17: Spülluftanschlussleitung
18: Belüftungsanschluss
19: Kühlwasserauslass
20: Seitenkanalpumpe
21: Belüftung mit Rückschlagventil
22, 23: 2/2 Wegeventil
24: 3/2 Wegeventil
25: Arbeitsmediumdrucksensor
26: Steuerdrucksensor
A1: Steuerdruck
R1: Entlüftungsdruck

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010007149 A1 [0006]
DE 102006008110 A1 [0006]

Claims

Füllungssteuerungsvorrichtung (1) für eine hydrodynamische Maschine, insbesondere für einen hydrodynamischen Retarder (4), umfassend eine Ventileinheit (10, 11), mittels der der Retarder (4) von zumindest einem ersten Betriebszustand, befüllen des Retarderarbeitsraums mit einem Arbeitsmedium, wobei das Arbeitsmedium einem Kühlkreislauf (2) entnommen wird, und einem zweiten Betriebszustand, entleeren des Retarderarbeitsraums, wobei das Arbeitsmedium in den Kühlkreislauf (2) zurück gepumpt wird, schaltbar ist, wobei die Ventileinheit (9) aus einem ersten Ventilteil (10), einem pneumatischen Teil, und einem zweiten Ventilteil (11), einem hydraulischen Teil, besteht, die miteinander gekoppelt sind, wobei das erste Ventilteil (10) ein pneumatischer Zylinder ist, mit einem Zylinderraum (12) und einem Raum (13), wobei der Zylinderraum (12) über eine Steuerdruckleitung (16) an einen Steuerdruck (A1) anschließbar ist und der Raum (13) über eine Verbindungsöffnung (18) mit der Atmosphäre verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (13) des Zylinders (11) einen Belüftungsanschluss (18) aufweist, durch den Druckluft in den Raum (13) geleitet werden kann.
Füllungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsanschluss (18) des Raums (13) mit einem Druckluftanschluss (R1) verbunden ist.
Füllungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Belüftungsanschluss (18) des Raums (13) mit dem Zylinderraum (12) verbindbar ist.
Füllungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Raum (13) mit dem Zylinderraum (12) über ein Ventil (22) verbindbar ist.
Füllungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (22) ein Ventil einer elektro-pneumatischen Druckregelung (15) ist.
Füllungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektro-pneumatischen Druckregelung (15) zumindest zwei 2/2 Wegeventile (22, 23) umfasst.
Füllungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsöffnung (18) ein Ventil (21) vorhanden ist.
Füllungssteuerungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (21) ein Rückschlagventil ist.
Verfahren zur Steuerung einer Füllungssteuerungsvorrichtung (1) für eine hydrodynamische Maschine, insbesondere für einen hydrodynamischen Retarder (4), umfassend eine Ventileinheit (9), wobei die Ventileinheit (9) aus einem ersten Ventilteil (10), einem pneumatischen Teil, und einem zweiten Ventilteil (11), einem hydraulischen Teil, besteht, die miteinander gekoppelt sind, wobei das erste Ventilteil (10) ein pneumatischer Zylinder, mit einem Zylinderraum (12) und einem Raum (13), der eine Verbindung zur Atmosphäre aufweist, ist, wobei der Zylinderraum (12) zur Schaltung der Ventileinheit (9) in eine Bremsbetriebsstellung über eine Steuerdruckleitung (16) mit einem von einer elektro-pneumatischen Steuereinheit geregelten Steuerdruck (A1) beaufschlagt wird und zur Reduzierung der Bremskraft ganz oder teilweise entlüftet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in den Raum (13), über einen Belüftungsanschluss (18), zumindest immer soviel Druckluft geleitet wird, dass keine Luft aus der Atmosphäre in den Raum (13) gelangt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Reduzierung der Bremskraft der Zylinderraum (12) ganz oder zumindest teilweise über den Raum (13) entlüftet wird.