DE102018200930A1

DE102018200930A1 - Hydraulic machine, hydraulic unit with the hydraulic machine, and hydraulic axis with the hydraulic machine

Info

Publication number: DE102018200930A1
Application number: DE102018200930.9A
Authority: DE
Inventors: Andreas Guender; Jan Lukas Bierod; Johannes Schwacke; Marco Scholz; Rene Huettl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-01-22
Filing date: 2018-01-22
Publication date: 2019-07-25
Also published as: CN110067744A; CN110067744B

Abstract

Offenbart ist eine Hydromaschine mit einem Gehäuse.Offenbart sind weiterhin ein hydraulisches Aggregat und eine hydraulische Achse, jeweils mit der Hydromaschine.Disclosed is a hydraulic machine with a housing. Also open are a hydraulic unit and a hydraulic axis, each with the hydraulic machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Hydromaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein hydraulisches Aggregat mit der Hydromaschine gemäß Anspruch 14, sowie eine hydraulische Achse mit der Hydromaschine gemäß Anspruch 15.The invention relates to a hydraulic machine according to the preamble of patent claim 1, a hydraulic unit with the hydraulic machine according to claim 14, as well as a hydraulic axis with the hydraulic machine according to claim 15.

Herzstück eines hydraulischen Kreislaufs ist eine Hydromaschine, insbesondere eine Hydropumpe. Über sie wird mechanische in hydraulische, insbesondere in hydrostatische Energie eines von ihr geförderten Druckmittels gewandelt. Im Falle eines Betriebes als Hydromotor erfolgt die Wandlung in umgekehrter Richtung. Bei der Energiewandlung treten Verluste auf, die im Falle des hydraulischen Kreislaufs insbesondere zur Erwärmung des Druckmittels führen. Dabei ist der in der oder den Hydromaschinen auftretende Verlust für den Großteil der Erwärmung des Druckmittels verantwortlich, ein weitaus kleinerer Teil ist von Strömungsverlusten in Leitungen verursacht. Besonders groß ist die Erwärmung des Druckmittels in der Hydropumpe.The heart of a hydraulic circuit is a hydraulic machine, in particular a hydraulic pump. It converts mechanical into hydraulic, in particular hydrostatic, energy of a pressure medium conveyed by it. In the case of operation as a hydraulic motor, the conversion takes place in the reverse direction. In the energy conversion occur losses that lead in the case of the hydraulic circuit in particular to the heating of the pressure medium. In this case, the loss occurring in the hydraulic machine (s) is responsible for the majority of the heating of the pressure medium, a much smaller part is caused by flow losses in lines. The heating of the pressure medium in the hydraulic pump is particularly great.

Bei konventionellen Lösungen wird die in der Hydropumpe verlustbedingt anfallende thermische Energie vom geförderten Druckmittel in den hydraulischen Kreislauf hinein verschleppt bis sie mittels einem externen Wärmetauscher als Wärme an ein Kühlmittel abgeführt wird. Hierbei wird die thermische Energie auf ein großes Ölvolumen verteilt, wodurch eine große Menge an Druckmittel umzuwälzen ist, um die Wärme abzuführen. Aufgrund der großen Druckmittelmenge ist aber auch ein ΔT zum rückkühlenden Kühlmittel vergleichsweise klein, sodass der Wirkungsgrad am externen Wärmetauscher klein ist und dessen Wärmeaustauschfläche groß sein muss, was Investitions- und Betriebskosten hoch hält.In conventional solutions, the heat loss incurred in the hydraulic pump due to loss of thermal energy is carried off by the pumped pressure medium into the hydraulic circuit until it is removed by means of an external heat exchanger as heat to a coolant. Here, the thermal energy is distributed to a large volume of oil, whereby a large amount of pressure medium is to circulate to dissipate the heat. Due to the large amount of pressure medium but also a .DELTA.T to the re-cooling coolant is relatively small, so that the efficiency of the external heat exchanger is small and its heat exchange surface must be large, which keeps investment and operating costs high.

Die Kühlung kann beispielsweise durch einen externen Rohrbündel- oder Plattenwärmetauscher erfolgen. Kühlmittel ist beispielsweise Wasser. Bei beiden Wärmetauschern besteht das Risiko eines Wassereintritts in das Hydrauliköl, da die Öl- und Kühlwasserseite im Falle des Rohrbündelwärmetauschers nur über eine Dichtung und im Falle des Plattenwärmetauschers nur über eine dünne Lötschicht getrennt sind. Beide Dichtungen können durch betriebsbedingten Verschleiß versagen und so die Betriebssicherheit der Hydromaschine und der von ihr versorgten Komponenten und Prozesse durch Wassereintritt in das Hydrauliköl gefährden.The cooling can be done for example by an external tube bundle or plate heat exchanger. Coolant is, for example, water. In both heat exchangers, there is a risk of water entering the hydraulic oil, since the oil and cooling water side in the case of the shell and tube heat exchanger only a seal and in the case of the plate heat exchanger only a thin solder layer are separated. Both seals can fail due to operational wear and thus jeopardize the reliability of the hydraulic machine and the components and processes supplied by it by water entering the hydraulic oil.

Die Druckschriften DE 94 11 163 U1 , JPH 08 22 64 12 und DE 27 03 686 zeigen jeweils eine Lösung, bei der eine Kühlung mittels einer Spülung eines Gehäuseinnenraums der Hydropumpe mit Druckmittel erfolgt. Das auf diese Weise aus der Hydropumpe ausgetragene Druckmittel wird in einem gesondert angeordneten Wärmetauscher mit Wasser rückgekühlt. Auch hier ist die umzuwälzende Druckmittelmenge groß. Zudem muss die ausgespülte Menge permanent nachgespeist werden, was vorrichtungstechnischen Aufwand mit sich bringt.The pamphlets DE 94 11 163 U1 . JPH 08 22 64 12 and DE 27 03 686 each show a solution in which a cooling takes place by means of a flushing of a housing interior of the hydraulic pump with pressure medium. The discharged in this way from the hydraulic pump pressure medium is recooled in a separate heat exchanger with water. Again, the circulating pressure medium amount is large. In addition, the flushed out amount must be permanently refilled, which brings device complexity with it.

Die Druckschrift CN 106 224 228 zeigt eine Hydraulikpumpe deren Gehäuse von einem Wärmerohr umwickelt ist. Die endgültige Abfuhr der Wärme erfolgt durch Rückkühlung des Mediums des Wärmerohres über ein Wasserbad. Nachteilig an dieser Lösung ist beispielsweise, dass das Wärmerohr durch seine außenseitige Exposition an der Hydropumpe der Beschädigung durch Stoß ausgesetzt ist.The publication CN 106 224 228 shows a hydraulic pump whose housing is wrapped by a heat pipe. The final dissipation of the heat takes place by recooling the medium of the heat pipe via a water bath. A disadvantage of this solution, for example, that the heat pipe is exposed by its external exposure to the hydraulic pump damage by shock.

Eine verwandte Lösung zeigt die Druckschrift DE 10 2012 000 986 B3 , in der ein Kühlmantel für eine Hydropumpe vorgeschlagen wird. Nachteilig hierbei ist, dass eine derartige Kühlmantelkonstruktion vergleichsweise viel Bauraum beanspruchen kann.A related solution shows the document DE 10 2012 000 986 B3 in which a cooling jacket for a hydraulic pump is proposed. The disadvantage here is that such a cooling jacket construction can take up comparatively much space.

Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zur Grunde, eine Hydromaschine mit effizienterer Kühlung, ein hydraulisches Aggregat mit der Hydromaschine und eine hydraulische Achse mit der Hydromaschine zu schaffen.On the other hand, the object of the invention is to provide a hydraulic machine with more efficient cooling, a hydraulic unit with the hydraulic machine and a hydraulic axis with the hydraulic machine.

Die erste Aufgabe wird gelöst durch eine Hydromaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, die zweite durch ein hydraulisches Aggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und die dritte durch eine hydraulische Achse mit den Merkmalen des Anspruchs 15.The first object is achieved by a hydraulic machine having the features of patent claim 1, the second by a hydraulic unit having the features of claim 14 and the third by a hydraulic axis having the features of claim 15.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben.Advantageous developments of the inventions are described in the respective dependent claims.

Eine Hydromaschine hat ein Gehäuse und darin angeordnet ein mit Druckmittel durchströmtes Triebwerk zur hydraulischen Leistungswandlung. Im Betrieb der Hydromaschine erwärmt sich in der Hydromaschine, insbesondere im Triebwerk, das Druckmittel aufgrund von Reibung und ggf. anderer Verluste. Erfindungsgemäß erstreckt sich innerhalb einer Wandung des Gehäuses eine Wärmetauscheinrichtung zur Kühlung. Insbesondere erfolgt eine Wärmeübertragung von im Gehäuse rotierbar angeordneten Komponenten durch Wärmestrahlung an die Wärmetauscheinrichtung und / oder es erfolgt, sofern ein Leckagevolumenstrom vom Triebwerk in den Gehäuseinnenraum hinein gerichtet ist, eine Wärmeübertragung von einem turbulent im Gehäuseinnenraum verwirbelten Druckmittel durch Wärmedurchgang an die Wärmetauscheinrichtung.A hydraulic machine has a housing and disposed therein a pressure fluid flowed through engine for hydraulic power conversion. During operation of the hydraulic machine, the pressure medium in the hydraulic machine, in particular in the engine, heats up due to friction and possibly other losses. According to the invention, a heat exchange device for cooling extends within a wall of the housing. In particular, heat is transferred from components arranged rotatably in the housing by heat radiation to the heat exchange device and / or, provided that a leakage volume flow from the engine is directed into the housing interior, a heat transfer from a turbulent fluidized in the housing interior pressure medium by heat transfer to the heat exchange device.

Durch die Anordnung der Wärmetauscheinrichtung derart nah am Ort der verlustbedingten Erwärmung ist das für den Wärmetausch zur Verfügung stehende ΔT hoch. Dadurch ist die Wärmeübertragung, sei es nun durch Wärmestrahlung oder durch Wärmedurchgang, oder durch beide Prozesse, besonders effizient. Es reicht daher bereits eine kleine Wärmetauschfläche der Wärmetauscheinrichtung innerhalb der Wandung aus.As a result of the arrangement of the heat exchange device so close to the location of the loss-related heating, the ΔT available for the heat exchange is high. As a result, the heat transfer, whether by heat radiation or by Heat transfer, or by both processes, especially efficient. Therefore, it is sufficient already a small heat exchange surface of the heat exchange device within the wall.

Die Wandung des Gehäuses bietet sich zur Aufnahme der Wärmetauscheinrichtung an, da das Gehäuse ohnehin zum Schutz und zur Lagerung die rotierbaren Komponenten vorhanden sein muss. Zur Anordnung der Wärmetauscheinrichtung innerhalb der Wandung muss diese gegenüber herkömmlichen Wandungen ohne Wärmetauscheinrichtung nur geringfügig erweitert sein. So baut die Hydromaschine trotz der innerhalb der Wandung angeordneten Wärmetauscheinrichtung dennoch klein.The wall of the housing lends itself to receiving the heat exchange device, since the housing must already be present for protection and storage of the rotatable components anyway. For arrangement of the heat exchange device within the wall, this must be only slightly extended compared to conventional walls without heat exchange device. Thus, the hydraulic machine still builds despite the arranged inside the wall heat exchange device small.

In einer bevorzugten Weiterbildung weist das Triebwerk eine um eine Drehachse rotierbar angeordnete, insbesondere gelagerte, Gruppe hydrostatischer Arbeitsräume auf. Diese sind bei Rotation alternierend mit einem Hochdruck und einem Niederdruck der Hydromaschine, insbesondere Hydropumpe, insbesondere mit einem dem jeweiligen Druck entsprechenden Anschluss der Hydromaschine, verbindbar.In a preferred development, the engine has a group of hydrostatic working spaces which are rotatably arranged around a rotation axis and in particular mounted. These are connected in rotation alternately with a high pressure and a low pressure of the hydraulic machine, in particular hydraulic pump, in particular with a connection of the hydraulic machine corresponding to the respective pressure.

Vorzugsweise sind die hydrostatischen Arbeitsräume jeweils von einer hydrostatischen Zylinder-Kolbeneinheit der Hydromaschine begrenzt.Preferably, the hydrostatic working spaces are each bounded by a hydrostatic cylinder-piston unit of the hydraulic machine.

Vorzugsweise ist die Hydromaschine eine Axialkolbenmaschine und die Zylinder sind von in einer rotierbaren Zylindertrommel ausgebildeten Zylinderbohrungen gebildet. In denen sind die Kolben axial verschieblich angeordnet. In diesem Fall geht die Wärme insbesondere von der Zylindertrommel und den Kolben aus.Preferably, the hydraulic machine is an axial piston machine and the cylinders are formed by cylinder bores formed in a rotatable cylinder drum. In which the pistons are arranged axially displaceable. In this case, the heat goes out in particular from the cylinder drum and the piston.

Vorzugsweise ist die Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildet, wobei die Kolben an einer gehäusefest angeordneten oder verschwenkbar gelagerten Schrägscheibe gleitend, also unter Gleitreibung, abgestützt sind. Alternativ ist eine Schrägachsenbauweise möglich, wobei die Kolbenköpfe drehfest und schwenkbar, also unter Gleitreibung, mit einer zur Drehachse angestellten Triebwelle verbunden sind. In beiden Fällen geht die Wärme auch von den tribologischen Partnern aus.Preferably, the axial piston machine is formed in a swash plate design, wherein the pistons on a fixed housing or pivotally mounted swash plate slidably, so under sliding friction, are supported. Alternatively, a Schrägachsenbauweise is possible, wherein the piston heads rotatably and pivotally, ie under sliding friction, are connected to an axis of rotation employed drive shaft. In both cases, the heat also emanates from the tribological partners.

In einer Weiterbildung ist die Wandung von einem Mantelabschnitt des Gehäuses, der insbesondere die Drehachse oder die Gruppe zumindest abschnittsweise umfängt, gebildet.In one development, the wall is formed by a jacket section of the housing, which surrounds in particular the axis of rotation or the group at least in sections.

In einer alternativen Weiterbildung ist die Wandung von einem Innenmantelabschnitt des Gehäuses, der insbesondere die Drehachse oder die Gruppe zumindest abschnittsweise umfängt, und von einem daran außenseitig angrenzenden Außenabschnitt, in dem sich die Wärmetauscheinrichtung zumindest abschnittsweise erstreckt, gebildet. In diesem Fall ist die Wandung somit in einen ummantelnden Abschnitt, der lediglich die Funktion hat, den Gehäuseinnenraum zu kapseln, und in einen daran außenseitig angrenzenden, angesetzten oder befestigten Außenabschnitt, der die Funktion des Wärmetauschs erfüllt, unterteilt.In an alternative development, the wall is formed by an inner jacket section of the housing, which surrounds in particular the axis of rotation or the group at least in sections, and by an outer section adjacent thereto on the outside, in which the heat exchanger device extends at least in sections. In this case, the wall is thus in a sheathing section, which only has the function of encapsulating the housing interior, and divided into an externally adjacent, attached or fixed outer portion, which performs the function of heat exchange.

Im Falle der unterteilten Wandung ist in einer Variante wenigstens ein Kanal der Wärmetauscheinrichtung, in dem ein Fluid zur Wärmeaufnahme angeordnet ist, in eine Innenmantelfläche des Außenabschnitts gefräst und von einer Dichtfläche abgedeckt. Die Dichtfläche schließt insbesondere fluiddicht und bündig mit einer Innenfläche des Außenabschnitts ab. Beispielsweise ist die Dichtfläche eine Außenmantelfläche des Innenmantelflächenabschnitts.In the case of the partitioned wall, in one variant, at least one channel of the heat exchange device, in which a fluid for heat absorption is arranged, is milled into an inner circumferential surface of the outer section and covered by a sealing surface. The sealing surface terminates in particular fluid-tight and flush with an inner surface of the outer portion. For example, the sealing surface is an outer circumferential surface of the inner circumferential surface portion.

Im Falle der unterteilten Wandung ist in einer anderen Variante steht eine Innenwandung des Außenabschnitts zwischen der Wärmetauscheinrichtung und dem Innenmantelabschnitt.In the case of the partitioned wall is in another variant is an inner wall of the outer portion between the heat exchange device and the inner shell portion.

Der Außenabschnitt kann plattenförmig ausgebildet sein. Dabei kann ein oder können mehrere Platten an den Innenmantelabschnitt an einer oder an mehreren Seiten angesetzt sein.The outer portion may be plate-shaped. In this case, one or more plates may be attached to the inner shell portion on one or more sides.

Alternativ kann der Außenabschnitt mantelförmig ausgebildet sein und den Innenmantelabschnitt umfangen.Alternatively, the outer portion may be formed jacket-shaped and embrace the inner shell portion.

In einer Weiterbildung ist der Mantelabschnitt oder der Innenmantelabschnitt des Gehäuses zumindest abschnittsweise zylindrisch oder zylindrisch bombiert oder konisch ausgebildet. Insbesondere umfängt er die oben genannte Drehachse und / oder Gruppe in zylindrischer oder zylindrisch bombierter oder konischer Form.In one development, the jacket section or the inner jacket section of the housing is cylindrically or cylindrically cambered or conical at least in sections. In particular, it surrounds the above-mentioned axis of rotation and / or group in a cylindrical or cylindrical cambered or conical shape.

In einer Weiterbildung weist eine Außenfläche des Gehäuses, insbesondere des Mantelabschnitts oder des Außenabschnitts, zumindest einen planaren Abschnitt auf. Auf diese Weise sind Anbauten, beispielsweise eine Antriebsmaschine zur Übertragung von Drehmoment an die Hydromaschine, oder ein Druckmittelbehälter zur kompakten Ausbildung eines hydraulischen Aggregates oder einer hydraulischen Achse auf einfache Weise am Gehäuse befestigbar.In one development, an outer surface of the housing, in particular of the jacket section or of the outer section, has at least one planar section. In this way, attachments, such as a drive machine for transmitting torque to the hydraulic machine, or a pressure fluid container for compact formation of a hydraulic unit or a hydraulic axis in a simple manner can be attached to the housing.

In einer Weiterbildung hat die Wandung eine zum Gehäuseinnenraum weisende Innenmantelfläche, die - insbesondere in einer Ebene, auf die die oben genannte Drehachse als Lot fällt - zumindest abschnittsweise einen kreisförmigen Querschnitt hat.In one development, the wall has an inner shell surface facing the interior of the housing, which has a circular cross-section, at least in sections, in particular in a plane onto which the above-mentioned axis of rotation falls as a solder.

In einer Weiterbildung erstreckt sich die Innenmantelfläche, insbesondere in Richtung der Drehachse und um diese herum, zumindest abschnittsweise zylindrisch. Dabei kann sie alternativ oder ergänzend einen konischen oder ovalen Abschnitt aufweisen, um beispielsweise eine turbulente Verwirbelung des Leckagevolumens oder - volumenstromes zu begünstigen und / oder eine Strahlungsabsorption zu begünstigen.In a further development, the inner lateral surface, in particular in the direction of the axis of rotation and around it, extends at least in sections cylindrically. It can alternatively or additionally have a conical or oval section in order, for example, to favor a turbulent turbulence of the leakage volume or volume flow and / or to promote radiation absorption.

In einer Weiterbildung ist die Wärmetauscheinrichtung ringförmig, insbesondere kreisringförmig, oder vieleckig, insbesondere vier- oder sechs- oder achteckig, ausgebildet. Die genannten Formen beziehen sich insbesondere auf eine Projektion einer Kontur, insbesondere einer Außen- und / oder Innenkontur der Wärmetauscheinrichtung, in eine Ebene, auf welche die oben genannte Drehachse das Lot fällt.In a further development, the heat exchange device is annular, in particular annular, or polygonal, in particular four- or six- or octagonal, formed. The forms mentioned relate in particular to a projection of a contour, in particular an outer and / or inner contour of the heat exchange device, into a plane onto which the above-mentioned axis of rotation drops the solder.

In einer Weiterbildung erstreckt sich die Wärmetauscheinrichtung zylindrisch oder konvex bombiert zylindrisch.In a further development, the heat exchange device extends cylindrically or convexly cambered cylindrical.

In einer Variante ist eine Wandung der Wärmetauscheinrichtung von einem Rohr gebildet. Insbesondere ist zumindest dessen Verlauf innerhalb der Wandung des Gehäuses, Querschnitt, Wandungsdicke und / oder Material zumindest in Abhängigkeit der bestimmungsgemäß zu übertragenden Wärme und / oder der bestimmungsgemäßen Temperatur des Druckmittels ausgelegt.In a variant, a wall of the heat exchange device is formed by a tube. In particular, at least its course within the wall of the housing, cross-section, wall thickness and / or material is designed at least as a function of the heat intended to be transferred and / or the intended temperature of the pressure medium.

In einer Weiterbildung ist das Rohr, insbesondere ein Stahlrohr, in die Wandung des Gehäuses eingegossen.In a development, the tube, in particular a steel tube, is cast into the wall of the housing.

Alternativ sind die Wärmetauscheinrichtung und die Wandung gegossen. Ein Kanal ist oder Kanäle der Wärmetauscheinrichtung sind dazu beim Gießen der Wandung mittels einem Gusskern, insbesondere mittels einem Sandkern, gefertigt.Alternatively, the heat exchange device and the wall are cast. A channel is or channels of the heat exchange device are to the casting of the wall by means of a casting core, in particular by means of a sand core manufactured.

Eine weitere Alternative zur Herstellung besteht darin, die Wandung mit dem Kanal oder den Kanälen der Kühleinrichtung mittels einem additiven 3D-Metalldruck zu fertigen.Another alternative to manufacture is to fabricate the wall with the channel or channels of the cooler by means of additive 3D metal printing.

In einer Variante ist die Wärmetauscheinrichtung von einem sich innerhalb der Wandung erstreckenden Ringraum, insbesondere zylindrischen Ringraum, gebildet. In einer alternativen Variante ist die Wärmetauscheinrichtung von einem sich innerhalb der Wandung erstreckenden Kanalnetz mit einander kreuzenden Kanälen gebildet. Die Kanäle können sich beispielsweise rechtwinklig, spitzwinklig / stumpfwinklig oder rautig kreuzen.In a variant, the heat exchange device is formed by an annular space extending inside the wall, in particular a cylindrical annular space. In an alternative variant, the heat exchange device is formed by an extending within the wall channel network with intersecting channels. The channels may, for example, cross at right angles, at acute angles / obtuse angles or in a rough shape.

Vorzugsweise ist in der Wärmetauscheinrichtung ein Fluid einphasig oder zweiphasig angeordnet, insbesondere in natürlicher Konvektion oder erzwungener Konvektion strömend angeordnet.Preferably, in the heat exchange device, a fluid is arranged in a single-phase or two-phase, in particular arranged flowing in natural convection or forced convection.

Eine einfache und kostengünstig zu fertigende Bauform der Wärmetauscheinrichtung ist gegeben, wenn diese sich in einer Weiterbildung zumindest abschnittsweise helixförmig, insbesondere um die oben genannte Drehachse, erstreckt. Dabei stellt sich ein der Bauform entsprechendes, spezifisches Temperaturprofil entlang der Helix auf der Seite des Kühlmittels und auf der Seite des Gehäuseinnenraums ein.A simple and inexpensive to be manufactured design of the heat exchange device is given if it extends in a development at least partially helically, in particular around the above-mentioned axis of rotation. In the process, a specific temperature profile corresponding to the design forms along the helix on the side of the coolant and on the side of the housing interior.

Um ein anderes spezifisches Temperaturprofil zu erhalten, erstreckt sich in einer alternativen Weiterbildung die Wärmetauscheinrichtung zumindest abschnittsweise ondulierend, insbesondere um die und in Richtung der oben genannten Drehachse. Dabei wechseln sich beispielsweise Abschnitte, die sich überwiegend parallel zur oder in Richtung der Drehachse erstrecken, mit Abschnitten, die sich überwiegend umfänglich um die Drehachse erstrecken, ab.In order to obtain a different specific temperature profile, in an alternative development, the heat exchange device extends at least in sections, undulating, in particular around and in the direction of the abovementioned rotation axis. In this case, for example, sections which extend predominantly parallel to or in the direction of the axis of rotation alternate with sections which extend predominantly circumferentially around the axis of rotation.

Um insbesondere eine größere Wärmetauschfläche bereitzustellen, erstreckt sich in einer Weiterbildung die Wärmetauscheinrichtung, insbesondere in Richtung radial zur oben genannten Drehachse, mit wenigstens zwei oder mehr Lagen.In order to provide, in particular, a larger heat exchange surface, the heat exchange device extends in a development, in particular in the direction radially to the above-mentioned axis of rotation, with at least two or more layers.

In einer einfach zu fertigenden Weiterbildung erstreckt sich eine erste der Lagen radial innen, insbesondere in einer Richtung der oben genannten Drehachse, bis hin zu einem Scheitel der ersten Lage, ist dort um einen Betrag mindestens eines Rohrdurchmessers der Wärmetauscheinrichtung nach radial außen geführt und erstreckt sich mit einer zweiten Lage vom Scheitel zurück in die entgegengesetzte Richtung.In a development that is easy to manufacture, a first of the layers extends radially inward, in particular in one direction of the abovementioned axis of rotation, as far as a vertex of the first layer, where it is guided radially outward by an amount of at least one pipe diameter of the heat exchange device and extends with a second layer from the vertex back in the opposite direction.

Die Wärmetauscheinrichtung kann sich teil- oder vollumfänglich, insbesondere um die oben genannte Drehachse, erstrecken.The heat exchange device may extend partially or fully, in particular around the above-mentioned axis of rotation.

In einer Weiterbildung der Hydromaschine erstreckt sich die Wärmetauscheinrichtung zumindest abschnittsweise in einem Gehäuseabschnitt, der aufgrund von Reibung einer tribologischen Paarung der Hydromaschine thermisch belastet ist. Insbesondere kann das ein Gehäuseabschnitt sein, in dem eine Triebwelle der Hydromaschine drehbar gelagert ist. Im Falle einer Axialkolbenmaschine sind dies beispielsweise ein Gehäuseboden und oder ein Anschlussdeckel des Gehäuses, welcher den Hoch- und den Niederdruckanschluss trägt.In a further development of the hydraulic machine, the heat exchange device extends at least in sections in a housing section, which is thermally stressed due to friction of a tribological pairing of the hydraulic machine. In particular, this may be a housing section in which a drive shaft of the hydraulic machine is rotatably mounted. In the case of an axial piston machine, these are, for example, a housing bottom and / or a connection cover of the housing, which carries the high and the low pressure connection.

In einer Weiterbildung der Hydromaschine, insbesondere, wenn diese als Axialkolbenpumpe ausgebildet ist, erweist es sich als vorteilhaft, wenn eine Innenmantelfläche der Wandung, die insbesondere in Kontakt mit Leckagedruckmittel des Triebwerks bringbar ist, vergrößert, insbesondere gerippt oder geraut oder dergleichen ausgebildet ist. Auf diese Weise ist eine Wärmeübertragung erleichtert und eine Kühlleistung erhöht.In a further development of the hydraulic machine, in particular, if this is designed as an axial piston pump, it proves to be advantageous if an inner circumferential surface of the wall, which can be brought in particular in contact with leakage pressure means of the engine, enlarged, in particular ribbed or roughened or the like is formed. On This way, heat transfer is facilitated and cooling performance is increased.

Ein hydraulisches Aggregat hat eine Hydromaschine, die gemäß wenigstens einem Aspekt der vorhergehenden Beschreibung ausgebildet ist. Dabei sind fest mit der Hydromaschine, insbesondere mit deren Gehäuse, zumindest verbunden: eine Antriebsmaschine, insbesondere eine Elektromaschine, über die ein Drehmoment an die Hydromaschine übertragbar ist, und ein Druckmittelbehälter, der mit dem Niederdruck und / oder Hochdruck der Hydromaschine verbindbar ist. Der Druckmittelbehälter kann je nach Ausgestaltung eines hydraulischen Kreises, in den die Hydromaschine einbindbar ist, als offener Tank (offener Kreislauf) oder Druckausgleichsbehälter (geschlossener Kreislauf) ausgebildet sein.A hydraulic unit has a hydraulic machine formed according to at least one aspect of the foregoing description. In this case, at least with the hydraulic machine, in particular with its housing, connected at least: a prime mover, in particular an electric machine, via which a torque to the hydraulic machine is transferable, and a pressure medium container, which is connectable to the low pressure and / or high pressure of the hydraulic machine. Depending on the configuration of a hydraulic circuit into which the hydraulic machine can be integrated, the pressure medium container can be designed as an open tank (open circuit) or pressure equalization tank (closed circuit).

Ein derartiges Aggregat ist beispielsweise zur Druckmittelversorgung eines Hydrozylinders vorgesehen.Such an aggregate is provided, for example, for supplying pressure medium to a hydraulic cylinder.

Dieser kann in einer Weiterbildung fest mit der Hydromaschine, insbesondere mit deren Gehäuse, verbunden sein.This can be firmly connected in a development with the hydraulic machine, in particular with the housing.

Eine hydraulische Achse hat eine Hydromaschine, die gemäß wenigstens einem Aspekt der vorhergehenden Beschreibung ausgebildet ist. Dabei sind fest mit der Hydromaschine, insbesondere mit deren Gehäuse, zumindest verbunden: eine Antriebsmaschine, insbesondere Elektromaschine, über die ein Drehmoment an die Hydromaschine übertragbar ist, ein von der Hydromaschine mit Druckmittel versorgbarer Hydrozylinder und ein Steuerblock, insbesondere Ventilsteuerblock, zur Steuerung der Druckmittelversorgung. Ergänzend kann, wie bereits oben erwähnt, ein Tank oder ein Druckmittelbehälter, der mit dem Niederdruck und / oder Hochdruck der Hydromaschine verbindbar ist, vorgesehen sein.A hydraulic axle has a hydraulic machine formed according to at least one aspect of the foregoing description. It is firmly connected to the hydraulic machine, in particular with its housing, at least: a prime mover, in particular electric machine, via which a torque to the hydraulic machine is transferable, one of the hydraulic machine with pressure medium supplied hydraulic cylinder and a control block, in particular valve control block, for controlling the pressure medium supply , In addition, as already mentioned above, a tank or a pressure medium container which can be connected to the low pressure and / or high pressure of the hydraulic machine can be provided.

In einer Weiterbildung des Aggregats oder der Achse ist ein Kühlkreislauf vorgesehen, in den die Wärmetauscheinrichtung der Hydromaschine eingebunden ist.In a further development of the unit or the axle, a cooling circuit is provided in which the heat exchange device of the hydraulic machine is integrated.

In einer Weiterbildung des Aggregats oder der Achse ist eine zusätzliche Wärmetauscheinrichtung - parallel oder in Reihe mit der Wärmetauscheinrichtung der Hydromaschine - in den Kühlkreislauf eingebunden, über die die Antriebsmaschine, insbesondere ein Umrichter, Netzteile und / oder eine Elektrik eines Elektromotors und / oder der Elektromotor selbst, kühlbar ist/sind.In a further development of the unit or the axle, an additional heat exchange device - in parallel or in series with the heat exchange device of the hydraulic machine - involved in the cooling circuit, via which the drive machine, in particular a converter, power supply units and / or an electric motor of an electric motor and / or the electric motor itself, is coolable / are.

Bei einer Anordnung in Reihe erweist es sich als vorteilhaft, wenn ein Kühlmittelrücklauf oder -ablauf der Wärmetauscheinrichtung der Hydromaschine mit einem Kühlmittelzulauf den Kühlmittelzulauf der zusätzlichen Wärmetauscheinrichtung bildet, da eine die Antriebsmaschine, insbesondere der Umrichter, die Netzteile und / oder die Elektrik des Elektromotors und / oder der Elektromotor selbst eine höhere maximale Temperatur aufweisen als die Hydromaschine. So steht an jeder Wärmetauscheinrichtung ein ausreichendes ΔT zu Verfügung und der Wirkungsgrad der Wärmeübertragung ist gut. Bei umgekehrter Reihenschaltung der Wärmetauscheinrichtungen (Kühlung der Hydromaschine mit dem Rücklaufvolumenstrom der Wärmetauscheinrichtung der elektrischen Komponenten), sinkt das ΔT zwischen der Heißseite (Hydromaschine) und dem zuströmenden Kühlmittel, und der Wirkungsgrad der Kühlung lässt nach.In an arrangement in series, it proves to be advantageous if a coolant return or outlet of the heat exchange device of the hydraulic machine with a coolant inlet forms the coolant inlet of the additional heat exchange device, as one the prime mover, in particular the inverter, the power supply units and / or the electrical system of the electric motor and / or the electric motor itself have a higher maximum temperature than the hydraulic machine. Thus, a sufficient ΔT is available at each heat exchange device and the heat transfer efficiency is good. In reverse series connection of the heat exchange devices (cooling of the hydraulic machine with the return flow rate of the heat exchange device of the electrical components), the ΔT between the hot side (hydraulic machine) and the incoming coolant decreases, and the efficiency of cooling decreases.

Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Hydromaschine und ihrer Wärmetauscheinrichtung sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.Several embodiments of a hydraulic machine according to the invention and its heat exchange device are shown in the drawings. With reference to the figures of these drawings, the invention will now be explained in more detail.

Es zeigen:

1 eine hydrostatische Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt,
2 eine hydrostatische Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt,
3 bis 5 je eine Wärmetauscheinrichtung gemäß einem dritten bis fünften Ausführungsbeispiel, in einer Längsansicht und einer Draufsicht,
6 und 7 je eine Wärmetauscheinrichtung gemäß einem sechsten und siebten Ausführungsbeispiel, in einer abgewickelten Ansicht und in einem Querschnitt, und
8 bis 10 je eine Wärmetauscheinrichtung gemäß einem achten bis zehnten Ausführungsbeispiel, in einer abgewickelten Ansicht und in einem Längsschnitt.

Show it:

1 a hydrostatic axial piston pump in swash plate construction according to a first embodiment, in a longitudinal section,
2 a hydrostatic axial piston pump in swash plate construction according to a second embodiment, in a longitudinal section,
3 to 5 each a heat exchange device according to a third to fifth embodiment, in a longitudinal view and a plan view,
6 and 7 each a heat exchange device according to a sixth and seventh embodiment, in a developed view and in a cross section, and
8th to 10 each a heat exchange device according to an eighth to tenth embodiment, in a developed view and in a longitudinal section.

Gemäß 1 hat ein erstes Ausführungsbeispiel einer als hydrostatische Axialkolbenpumpe 1 ausgeführten Hydromaschine ein Gehäuse 2 mit einem Gehäusemantel 4 ringförmiger oder rechteckförmiger Außenkontur, der stirnseitig einerseits von einem Durchtriebdeckel 6 und andererseits von einem Anschlussdeckel 8 verschlossen ist. Im Gehäuse 2 ist über Wälzlager 10, 12 eine Triebwelle 14 drehbar gelagert. Drehfest mit der Triebwelle 14 verbunden ist eine Zylindertrommel 16, in die entlang einem konzentrisch zur Drehachse 18 angeordneten Teilkreis eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 21 parallel zur Drehachse 18 eingebracht ist. In der jeweiligen Zylinderbohrung 21 ist ein hydrostatischer Arbeitskolben 20 axialverschieblich geführt und seitens des Gehäusedeckels 6 an einer fest im Gehäuse 2 angeordneten Schrägscheibe 22 gleitend abgestützt. Durch die Zylinderbohrung 21 und den Arbeitskolben 20 ist jeweils ein hydrostatischer Arbeitsraum begrenzt. Im Bereich des Anschlussdeckels 8 ist zwischen der Zylindertrommel 16 und dem Anschlussdeckel 8 eine von Durchgangsausnehmungen (Drucknieren, nicht dargestellt) durchsetzte Steuerscheibe 24 angeordnet. Die Durchgangsausnehmung sind dabei in Druckmittelverbindung mit einem Hochdruckanschluss 26 und einem Niederdruckanschluss 28 des Anschlussdeckels 8.According to 1 has a first embodiment of a hydrostatic axial piston pump 1 running hydraulic machine a housing 2 with a housing shell 4 annular or rectangular outer contour, the front side on the one hand by a through drive cover 6 and on the other hand from a connection cover 8th is closed. In the case 2 is about rolling bearings 10 . 12 a shoot 14 rotatably mounted. Rotationally with the drive shaft 14 connected is a cylinder drum 16 , in along a concentric to the axis of rotation 18 arranged pitch circle a variety of cylinder bores 21 parallel to the axis of rotation 18 is introduced. In the respective cylinder bore 21 is a hydrostatic working piston 20 guided axially displaceable and the side of the housing cover 6 at a fixed in the housing 2 arranged swash plate 22 slidably supported. Through the cylinder bore 21 and the working piston 20 in each case a hydrostatic working space is limited. In the area of the connection cover 8th is between the cylinder drum 16 and the connection cover 8th one of Durchgangsausnehmungen (Drucknieren, not shown) interspersed control disc 24 arranged. The through-hole are in pressure medium connection with a high-pressure connection 26 and a low pressure port 28 of the connection cover 8th ,

Bei Drehung der Triebwelle 14, und damit der Zylindertrommel 16, sind die hydrostatischen Arbeitsräume über ihre zu den Anschlüssen 26, 28 weisenden Mündungen (nicht dargestellt) alternierend mit Hoch- und Niederdruck verbunden.Upon rotation of the drive shaft 14 , and thus the cylinder drum 16 The hydrostatic work spaces are over their to the terminals 26 . 28 pointing outlets (not shown) connected alternately with high and low pressure.

Im Gehäuse 2 ist ein Gehäuseinnenraum 30 ausgebildet. Radial zwischen der Zylindertrommel 16 und einer Gehäuseinnenwandung 32 ist ein Ringraum 34 ausgebildet. Innerhalb einer Wandung des Gehäusemantels 4 erstreckt sich in Richtung der Drehachse 18 und umfänglich um diese herum eine Wärmetauscheinrichtung 36. Diese hat mehrere kreisringförmige Kanäle 37 zur Abfuhr thermischer Energie aus dem Gehäuseinnenraum 30, die sich konzentrisch um die Drehachse 18 erstrecken. Die Wärmetauscheinrichtung 36 weist daher eine im Wesentlichen zylindrische Grundform auf. Die kreisringförmigen Kanäle 37 sind an einer Scheitellinie der zylindrischen Grundform mit einem Kühlmittelzulauf und an einer diametral angeordneten Scheitellinie mit einem Kühlmittelrücklauf (beide nicht dargestellt) verbunden. Auf diese Weise kann Kühlmittel (Wasser) über den Kühlmittelzulauf in die Kanäle 37 einströmen, durchströmt diese in beiden sich von der Scheitellinie weg erstreckenden Schenkeln bis hin zum Kühlmittelablauf und nimmt dabei Wärme aus dem Gehäuseinnenraum 30 auf, und strömt dann über den Kühlmittelrücklauf wieder aus dem Gehäuse 2 aus. Wie vorbeschrieben liegt der Punkt mit der höchsten Wärmeentwicklung in einem hydraulischen Kreislauf meist in der hydrostatischen Axialkolbenpumpe 1. Durch die innerhalb der Wandung des Gehäusemantels 4 angeordnete Wärmetauscheinrichtung 36 wird die thermische Energie sehr nahe an diesem Punkt an ein in den Kanälen 37 strömendes Kühlmittel, beispielsweise Wasser, übertragen. Dadurch ist ein ΔT an dieser Stelle sehr hoch und der Wärmeübergangskoeffizient α ebenfalls. Damit kann auf kleiner Wärmetauschfläche eine große Wärmemenge übertragen werden. In Folge entfällt ein bedeutend größerer Wärmetauscher, der extern zur Verfügung gestellt werden müsste. Auf diese Weise kann sowohl bei den Investitionskosten als auch den Betriebskosten eine Ersparnis erzielt werden. Außerdem lassen sich unmittelbar temperaturbedingte Verschleißerscheinungen an der hydrostatischen Axialkolbenpumpe 1 minimieren, da diese immer im optimalen Temperaturbereich betrieben werden kann.In the case 2 is a housing interior 30 educated. Radial between the cylinder drum 16 and a housing inner wall 32 is an annulus 34 educated. Within a wall of the housing shell 4 extends in the direction of the axis of rotation 18 and a heat exchanger around it 36 , This has several annular channels 37 for dissipating thermal energy from the housing interior 30 concentric around the axis of rotation 18 extend. The heat exchange device 36 therefore has a substantially cylindrical basic shape. The circular channels 37 are connected to a crown line of the cylindrical basic shape with a coolant inlet and to a diametrically arranged apex line with a coolant return (both not shown). In this way, coolant (water) can enter the channels via the coolant inlet 37 inflow, flows through this in both extending away from the apex line legs to the coolant outlet and thereby takes heat from the housing interior 30 on, and then flows through the coolant return from the housing 2 out. As described above, the point with the highest heat development in a hydraulic circuit is usually in the hydrostatic axial piston pump 1 , Through the inside of the wall of the housing shell 4 arranged heat exchange device 36 The thermal energy gets very close to this point to one in the channels 37 flowing coolant, such as water, transferred. As a result, a ΔT at this point is very high and the heat transfer coefficient α also. This can be transferred to a small heat exchange surface, a large amount of heat. As a result, a significantly larger heat exchanger, which would have to be made available externally, is eliminated. In this way, both the investment costs and the operating costs savings can be achieved. In addition, it is possible to directly experience temperature-related wear on the hydrostatic axial piston pump 1 minimize, as this can always be operated in the optimum temperature range.

Da die Wärme auf diese Weise am „heißesten Ort“ des hydrostatischen Kreislaufs übertragen wird, kann die mittels dem Kühlwasser abgeführte thermische Energie gut weitergenutzt werden, da ihr Temperaturniveau besonders weit oberhalb der Umgebungstemperatur liegt. Auf diese Weise kann beispielsweise sekundär eine Warmwasserversorgung mit Wärme versorgt werden. Dies kann beispielsweise durch eine 3-Wege-Schaltung umgesetzt werden, in der das Kühlwasser in der Wärmetauscheinrichtung 36 solange zirkuliert, bis ein ausreichendes ΔT erreicht ist.Since the heat is transferred in this way in the "hottest place" of the hydrostatic circuit, the dissipated by the cooling water thermal energy can be well used, since their temperature level is particularly far above the ambient temperature. In this way, for example, a secondary hot water supply can be supplied with heat. This can be implemented, for example, by a 3-way circuit in which the cooling water in the heat exchange device 36 circulated until a sufficient ΔT is reached.

Durch den möglichen Entfall des externen Wärmetauschers entfällt auch die bereits weiter oben angesprochene, auf der relativ anfälligen Technik des Rohrbündelwärmetauschers oder Plattenwärmetauschers basierende, Fehlerquelle.Due to the possible elimination of the external heat exchanger and the above-mentioned, based on the relatively vulnerable technology of the tube bundle heat exchanger or plate heat exchanger, error source omitted.

Auf eine weitergehende Erläuterung des grundlegenden Aufbaus und der grundlegenden Funktionsweise der hydrostatischen Axialkolbenmaschine 1 gemäß 1, sowie der folgenden Ausführungsbeispiele, wird an dieser Stelle verzichtet, da dies hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die genannten Vorteile gelten auch für die folgenden Ausführungsbeispiele.On a more detailed explanation of the basic structure and basic operation of the hydrostatic axial piston machine 1 according to 1 , as well as the following embodiments, will be omitted here, since this is well known in the prior art. The advantages mentioned also apply to the following embodiments.

2 zeigt eine hydrostatische Axialkolbenpumpe 101 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Ein Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist dabei, dass sich die Wärmetauscheinrichtung 136 von derjenigen gemäß 1 unterscheidet. 2 shows a hydrostatic axial piston pump 101 according to a second embodiment. A difference from the first embodiment according to 1 is there, that the heat exchange device 136 from that according to 1 different.

Verliefen im ersten Ausführungsbeispiel Kanäle ringförmig um die Drehachse 18, so weist die Wärmetauscheinrichtung 136 gemäß 2 mehrfach rautig gekreuzte Kanäle 137 und 139 auf, von denen in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur jeweils vier mit Bezugszeichen versehen sind.In the first exemplary embodiment, channels ran annularly around the axis of rotation 18 , so has the heat exchange device 136 according to 2 several times crossed channels 137 and 139 on, of which in 2 for reasons of clarity, only four are provided with reference numerals.

Diese bilden ein Kanalnetz aus, das sich mit zylindrisch-konvex bombierter Grundform um die Drehachse 18 erstreckt.These form a channel network, which is cylindrically convex-shaped basic shape around the axis of rotation 18 extends.

Die Kanäle 137 und 139 münden mit ihren Endabschnitten jeweils in einen als Ringkanal ausgebildeten Kühlmittelzulauf 38 und ein Kühlmittelrücklauf 40 der Wärmetauscheinrichtung 136.The channels 137 and 139 open with their end portions in each case in a trained as an annular channel coolant inlet 38 and a coolant return 40 the heat exchange device 136 ,

Die Axialkolbenpumpe 1; 101 gemäß 1; 2 kann in zwei verschiedenen Ausprägungen ausgebildet sein: Mit Leckage oder ohne Leckage. Im erstgenannten Fall wird das durch Reibung der tribologischen Partner - diese sind insbesondere Paarungen aus Arbeitskolben 20 und Zylinderbohrung 21, Gleitschuh (nicht dargestellt) des Arbeitskolbens 20 und Schrägscheibe 22 - erwärmte Druckmittel über Leckagespalte in den Gehäuseinnenraum 30 abgeführt. Über die dort schnell rotierende Zylindertrommel 16 wird das sich dort sammelnde Leckagedruckmittel in turbulente Strömung versetzt. Dadurch ist der Wärmeübergangskoeffizient α vom Druckmittel an die Gehäuseinnenwandung 32 und in Folge an die Wärmetauscheinrichtung 36; 136 gut.The axial piston pump 1 ; 101 according to 1 ; 2 can be designed in two different versions: With leakage or without leakage. In the former case, this is due to friction of the tribological partner - these are in particular pairings of working piston 20 and cylinder bore 21 . Sliding shoe (not shown) of the working piston 20 and swash plate 22 - heated pressure medium via leakage gaps in the housing interior 30 dissipated. About the fast rotating cylinder drum 16 the leaking pressure accumulating there is placed in turbulent flow. As a result, the heat transfer coefficient α from the pressure medium to the housing inner wall 32 and subsequently to the heat exchange device 36 ; 136 Well.

Im zweiten Fall, bei „trockener“ Axialkolbenpumpe, wird die an den tribologisch kritischen Stellen entstehende Wärme durch Wärmestrahlung an die Wandung 4; 104, und damit an die Wärmetauscheinrichtung 36; 136, übertragen.In the second case, with a "dry" axial piston pump, the heat generated at the tribologically critical points is radiated to the wall by thermal radiation 4 ; 104 , and thus to the heat exchange device 36 ; 136 , transfer.

Die 3 bis 5 zeigen schematisch ein drittes bis fünftes Ausführungsbeispiel einer Wärmetauscheinrichtung 236; 336; 436 in der Wandung 4 des Gehäuses 2, jeweils in einer Ansicht längs der Drehachse 18 und quer dazu.The 3 to 5 schematically show a third to fifth embodiment of a heat exchange device 236 ; 336 ; 436 in the wall 4 of the housing 2 , each in a view along the axis of rotation 18 and across it.

Gemäß 3a und 3b erstreckt sich die Wärmetauscheinrichtung 236 in Richtung der Drehachse 18 und umfänglich zu dieser in Form einer Helix vom Kühlmittelzulauf 38 an einem Endabschnitt der Helix zum Kühlmittelrücklauf 40 am anderen Endabschnitt der Helix. Gemäß 4a und 4b erstreckt sich die Wärmetauscheinrichtung 336 in Richtung der Drehachse 18 und umfänglich zu dieser in Form einer gestuften Helix mit rechteckigem Querschnitt vom Kühlmittelzulauf 38 an einem Endabschnitt der Helix zum Kühlmittelrücklauf 40 am anderen Endabschnitt der Helix.According to 3a and 3b extends the heat exchange device 236 in the direction of the axis of rotation 18 and circumferentially to this in the form of a helix from the coolant inlet 38 at one end portion of the helix to the coolant return 40 at the other end of the helix. According to 4a and 4b extends the heat exchange device 336 in the direction of the axis of rotation 18 and circumferentially thereto in the form of a stepped helix of rectangular cross-section from the coolant inlet 38 at one end portion of the helix to the coolant return 40 at the other end of the helix.

Gemäß 5a und 5b erstreckt sich die Wärmetauscheinrichtung 436 in Richtung der Drehachse 18, und umfänglich zu dieser, in ondulierender Form. Dabei ist ein Kranz von sich abwechselnd parallel zur Drehachse 18 erstreckenden Axialabschnitten und umfänglich abgebogenen Abschnitten so aneinander gereiht, dass sich das Rohr der Wärmetauscheinrichtung 436 alternierend in Umfangsrichtung und Axialrichtung um die Drehachse 18 herum erstreckt. Der Kühlmittelzulauf 38 und -rücklauf 40 sind dabei gemeinsam in einer Ebene, auf die die Drehachse 18 das Lot fällt, angeordnet.According to 5a and 5b extends the heat exchange device 436 in the direction of the axis of rotation 18 , and circumferentially to this, in undulating form. A wreath is alternately parallel to the axis of rotation 18 extending axial sections and circumferentially bent portions lined up so that the tube of the heat exchange device 436 alternately in the circumferential direction and axial direction about the axis of rotation 18 extends around. The coolant inlet 38 and return 40 are together in a plane to which the axis of rotation 18 the lot falls, arranged.

Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen der 3 bis 5 zeigen die 6 und 7 Ausführungsbeispiele, bei denen die Wandung 4 zusammen mit der Wärmetauscheinrichtung 536; 636 und dem Zulauf 38 und Rücklauf 40 als reines Gussteil ausgebildet ist, das heißt, es ist bei Fertigung kein Stahlrohr sondern ein die Wärmetauscheinrichtung 536; 636 formender Gusskern (Sandkern) umgossen worden.In contrast to the embodiments of the 3 to 5 show the 6 and 7 Embodiments in which the wall 4 together with the heat exchange device 536 ; 636 and the inlet 38 and return 40 is designed as a pure casting, that is, it is not a steel tube during manufacture but a heat exchange device 536 ; 636 forming casting core (sand core) has been poured.

Die Wärmetauscheinrichtung 536 gemäß 6 ist in Form eines Kanalnetzes mit einander kreuzenden Kanälen und die Wärmetauscheinrichtung 636 gemäß 7 ist als ringzylindrischer Hohlraum gebildet.The heat exchange device 536 according to 6 is in the form of a sewer network with intersecting channels and the heat exchange device 636 according to 7 is formed as a ring-cylindrical cavity.

Die Ausführungsbeispiele gemäß den 8 bis 10 haben die Gemeinsamkeit, dass die Wandung des Gehäuses zumindest im Bereich der Wärmetauscheinrichtung 736; 836; 936 von einem Innenmantelabschnitt 4a des Gehäuses 2, der die Drehachse 18 umfängt, und von einem oder mehreren daran außenseitig angrenzenden Außenabschnitt(en) 4b des Gehäuses, in dem oder denen sich die Wärmetauscheinrichtung 736; 836; 936 erstreckt, gebildet ist.The embodiments according to the 8th to 10 have the commonality that the wall of the housing at least in the area of the heat exchange device 736 ; 836 ; 936 from an inner shell section 4a of the housing 2 that's the axis of rotation 18 surrounded by one or more outer sections adjoining it on the outside 4b of the housing in which or the heat exchange device 736 ; 836 ; 936 extends, is formed.

Der Außenabschnitt 4b kann als gesonderte Platte gebildet sein. Gemäß 8 ist die Wärmetauscheinrichtung 836 als eckig mäandernde Nut 44 in eine Innenmantelfläche des Außenabschnitts 4b gefräst und der Zulauf 38 und Rücklauf 40 sind gebohrt. Wichtig dabei ist eine korrekte Abdichtung der Nut 44, die im gezeigten Ausführungsbeispiel über eine Dichtfläche 42 erfolgt. Diese kann beispielsweise durch Kleben des Außenabschnitts 4b auf den Innenmantelabschnitt 4a ausgebildet sein.The outer section 4b may be formed as a separate plate. According to 8th is the heat exchange device 836 as an angular meandering groove 44 in an inner circumferential surface of the outer portion 4b milled and the inlet 38 and return 40 are bored. Important is a correct sealing of the groove 44 in the embodiment shown, via a sealing surface 42 he follows. This can, for example, by gluing the outer portion 4b on the inner shell section 4a be educated.

Die 9 und 10 zeigen Ausführungsbeispiele, bei denen der Außenabschnitt 4b nicht über eine Dichtfläche 42 sondern über eine Innenwandung 46 hin zum Mantelabschnitt 4a begrenzt ist. Die Wärmetauscheinrichtung 836 gemäß 9 erstreckt sich abgerundet mäandernd, die Wärmetauscheinrichtung 936 gemäß 10 in Form eines Kanalnetzes mit einander kreuzenden Kanälen. Die Wärmetauscheinrichtung 836; 936, inklusive dem Zulauf 38 und Rücklauf 40, ist in den Außenabschnitt 4b als Gusskern eingebracht.The 9 and 10 show embodiments in which the outer portion 4b not over a sealing surface 42 but over an inner wall 46 towards the jacket section 4a is limited. The heat exchange device 836 according to 9 extends rounded meandering, the heat exchange device 936 according to 10 in the form of a sewer network with intersecting channels. The heat exchange device 836 ; 936 , including the inlet 38 and return 40 , is in the exterior section 4b introduced as casting core.

Die 6 bis 10 zeigen die Ausführungsbeispiele jeweils als abgewickelten, umfänglichen Schnitt einer Halbschale des Zylinders. Dabei sind Mündungen des Zulaufs 38 und Rücklaufs 40 diametral und axial beabstandet angeordnet, sodass das Kühlmittel den längsten Pfad in der Wärmetauscheinrichtung 536; 636; 936 zurücklegen muss.The 6 to 10 show the embodiments each as a developed, circumferential section of a half-shell of the cylinder. These are mouths of the inlet 38 and rewind 40 diametrically and axially spaced such that the coolant is the longest path in the heat exchange device 536 ; 636 ; 936 must go back.

Offenbart ist eine Hydromaschine mit einem Gehäuse, in dem ein Triebwerk angeordnet ist, über das mechanische Energie in hydraulische Energie, und / oder umgekehrt, wandelbar ist. Dabei erstreckt sich zumindest abschnittsweise innerhalb einer Wandung des Gehäuses eine Wärmetauscheinrichtung zur Abfuhr eines Wärmestroms.Disclosed is a hydraulic machine with a housing in which an engine is arranged, via the mechanical energy into hydraulic energy, and / or vice versa, is convertible. In this case, at least in sections within a wall of the housing, a heat exchange device for discharging a heat flow extends.

Offenbart sind weiterhin ein hydraulisches Aggregat und eine hydraulische Achse, die jeweils die Hydromaschine aufweisen.Disclosed are still a hydraulic unit and a hydraulic axis, each having the hydraulic machine.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 9411163 U1 [0005]
JP H08226412 [0005]
DE 2703686 [0005]
CN 106224228 [0006]
DE 102012000986 B3 [0007]

Claims

Hydraulic machine having a housing (2) and an engine (16, 18, 20, 21) arranged therein for hydraulic power conversion, characterized in that within a wall (4; 104; 4b) of the housing (2) a heat exchange device (36; 136; 236; 336; 436; 536; 636; 736; 836; 936) extends at least in sections.

Hydromachine after Claim 1 , with a group of hydrostatic working spaces (21) arranged rotatably in the housing (2) about an axis of rotation (18) which can be connected alternately with a high pressure (26) and a low pressure (28) of the hydraulic machine (1; 101) during rotation of the group ,

Hydromachine after Claim 1 or 2 wherein the wall (2) is formed by a jacket portion (4; 104) of the housing (2), or wherein the wall (2) of an inner shell portion (4a) of the housing (2) and an outer portion (4b ), in which the heat exchange device (736; 836; 936) extends at least in sections, is formed.

Hydromachine after Claim 3 , wherein the shell portion (4; 104) is at least partially cylindrical or conical or convex.

Hydromachine according to one of the preceding claims, wherein an outer circumferential surface of the housing (2) has a rectangular cross-section.

Hydromachine according to one of the preceding claims, wherein the wall has an inner circumferential surface (32) which has at least partially a circular cross-section.

Hydromachine according to one of the preceding claims, wherein the heat exchange device (36; 136; 236; 336; 436; 536; 636; 736; 836; 936) has a cylindrical basic shape, in particular polygonal cylindrical or circular cylindrical.

Hydromachine according to one of the preceding claims, wherein the heat exchange device (236; 336; 436) is at least partially formed by a pipe, in particular a steel pipe, which is cast into the wall, and / or wherein the wall (4) at least in sections with the Is cast, and / or wherein the wall is at least partially manufactured with the heat exchange device by means of 3D printing.

Hydromachine according to one of the preceding claims, wherein the heat exchange device (636) in the wall (4) of an annular space, in particular a cylindrical annulus, is formed, or wherein the heat exchange means (136, 536) in the wall (4) of a sewer network with formed crossing channels.

Hydromachine according to one of the preceding claims, wherein the heat exchange device (236; 336) at least partially extends helically or helically.

Hydromachine according to one of the preceding claims, wherein the heat exchange device (436; 736; 836) extends at least partially undulating or meandering

Hydromachine according to one of the preceding claims, wherein the heat exchange device extends at least partially in a housing portion which is thermally stressed due to friction of a tribological pairing of the hydraulic machine.

Hydraulic machine according to one of the preceding claims, wherein an inner circumferential surface of the wall, which in particular can be brought into contact with leakage pressure means of the engine is increased, in particular ribbed or roughened or the like, to facilitate heat transfer or to increase a cooling capacity.

Hydraulic unit with a hydraulic machine, which is formed according to one of the preceding claims, wherein at least connected to the hydraulic machine are: a drive machine, in particular an electric machine, via which a torque is transferable to the hydraulic machine, and a pressure medium container, which with the low pressure and / or high pressure of the hydraulic machine is connectable.

Hydraulic axis with a hydraulic machine, which according to one of the Claims 1 to 13 is formed, which are at least firmly connected to the hydraulic machine: a prime mover, in particular electric machine, via which a torque to the hydraulic machine is transferable, one of the hydraulic machine with pressure medium supplyable hydraulic cylinder and a control block, in particular valve control block, for controlling the pressure medium supply.