DE1225010B

DE1225010B - Hydrostatic transmission

Info

Publication number: DE1225010B
Application number: DED44135A
Authority: DE
Inventors: Charlton Kings; Frank Pawling
Original assignee: Dowty Mining Equipment Ltd
Current assignee: Dowty Mining Equipment Ltd
Priority date: 1963-04-11
Filing date: 1964-04-11
Publication date: 1966-09-15

Description

Hydrostatisches Getriebe Die Erfindung bezieht sich auf ein hydrostatisches Getriebe, das aus einer schlupfarmen Getriebepumpe und einem schlupfarmen hydraulischen Motor besteht, die miteinander durch flexible Zufluß- und Rückflußleitungen zu einem geschlossenen hydraulischen Kreislauf verbunden sind. In derartigen hydrostatischen Getrieben ist es üblich, eine kleine Füllpumpe vorzusehen, deren Druckseite mit der unter dem geringeren Druck stehenden Rückflußleitung in Verbindung steht, um die Leckverluste des geschlossenen Kreislaufs zu kompensieren.Hydrostatic transmission The invention relates to a hydrostatic transmission Transmission consisting of a low-slip gear pump and a low-slip hydraulic pump The motor is connected to one another by flexible inflow and return lines closed hydraulic circuit are connected. In such hydrostatic It is common practice to provide a small filling pump with a pressure side connected to it the reflux line under the lower pressure is in communication to to compensate for the leakage losses of the closed circuit.

Bei einem derartigen Getriebe kann sich bei plötzlichem Ansteigen der Belastung des hydraulischen Motors der Druck in der Zuflußleitung so erhöhen, daß diese Zuflußleitung auf Grund ihrer Elastizität ausgeweitet wird, was zur Folge hat, daß die Pumpe im Moment mehr Flüssigkeit fördert, als sie aus der Rückflußleitung ansaugt. Dadurch 'können Kavitationserscheinungen in der Rückflußleitung und auch in der Pumpe auftreten, die von der in die Rückflußleitung fördernden Füllpumpe nicht kompensiert werden können, da diese Pumpe nur für die meist sehr geringe Leckflüssigkeitsmenge ausgelegt ist.With such a transmission, sudden increase can occur increase the pressure in the supply line under the load on the hydraulic motor, that this inflow line is widened due to its elasticity, which results has that the pump is delivering more liquid than it is from the reflux line at the moment sucks. This' can cause cavitation in the return line and also occur in the pump by the filling pump conveying into the reflux line cannot be compensated, since this pump is only suitable for the usually very small amount of leakage fluid is designed.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die Gefahr von Kavitationsschäden in der Getriebepumpe und in der Rückflußleitung eines hydrostatischen Getriebes für den Fall, daß der Motor plötzlich einer größeren Belastung unterworfen ist, zu verhindern oder zumindest zu verringern. Das erfindungsgemäße Getriebe ist gekennzeichnet durch die Anordnung eines an sich bekannten Niederdruckakkumulators, der einerseits mit der Druckseite der Füllpumpe und andererseits mit der Getrieberückflußleitung in Verbindung steht, um Kavitationseffekte in der Rückflußleitung bei plötzlichem Ansteigen des Arbeitsdruckes zu verhindern oder zu verringern. Mit Hilfe dieses Akkumulators ist es möglich, in die Rückflußleitung momentan eine größere Flüssigkeitsmenge zu befördern, um eine plötzliche Vergrößerung des Gesamtvolumens des geschlossenen hydraulischen Kreislaufs auszugleichen, die durch eine plötzliche Erhöhung der Belastung des hydraulischen Motors eintreten kann.The invention has the task of reducing the risk of cavitation damage in the gear pump and in the return line of a hydrostatic transmission in the event that the engine is suddenly subjected to a greater load, to prevent or at least reduce it. The transmission according to the invention is marked by the arrangement of a known low-pressure accumulator, which on the one hand with the pressure side of the filling pump and on the other hand with the gear return line is related to cavitation effects in the reflux line in the event of sudden To prevent or reduce an increase in the working pressure. With the help of this Accumulator it is possible to momentarily put a larger amount of liquid into the reflux line to convey a sudden increase in the total volume of the closed hydraulic circuit to compensate for that by a sudden increase in the load of the hydraulic motor can occur.

Es ist bekannt, in hydraulischen Getriebeanlagen mit offenem Kreislauf Druckölspeicher vorzusehen, die mit der Zuflußleitung des Getriebes verbunden sind, um entweder das Getriebe gefährdende Druckspitzen abzubauen oder um die Pumpenleistung verringern zu können. Es ist auch bekannt, einen Dieselmotor durch einen hydraulischen Motor mit der in einem Druckölspeicher gespeicherten Druckenergie anzulassen, wobei die Druckenergie durch eine Handpumpe erzeugt wird. Diese bekannten Ausführungen können keine Anregung zu der Erfindung geben, da in hydrostatischen Getrieben mit offenem Kreislauf, bei denen die Getriebepumpe aus einem ölsumpf ansaugt, die durch die Erfindung zu behebenden Kavitationserscheinungen nicht auftreten können und die Verbindung eines Druckölspeichers mit der Zuflußleitung Kavitationserscheinungen in der Rückflußleitung nicht beheben könnte.It is known in hydraulic transmission systems with open circuit Provide pressure oil reservoirs that are connected to the feed line of the gearbox, either to reduce the pressure peaks that could endanger the transmission or to improve the pump performance to be able to reduce. It is also known to replace a diesel engine with a hydraulic one To start the engine with the pressure energy stored in a pressure oil accumulator, wherein the pressure energy is generated by a hand pump. These known designs can not give any suggestion for the invention, since in hydrostatic transmissions with open circuit, in which the gear pump draws in from an oil sump, which through the invention to remedy cavitation phenomena can not occur and the connection of a pressurized oil reservoir with the supply line Cavitation phenomena could not fix in the return line.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.An embodiment of the invention is hereinafter referred to described on the drawing.

Dieses Ausführungsbeispiel enthält ein Getriebe, das zum Antrieb eines Förderbandes oder eines Kohlen-Abbaugerätes in einem Bergwerk dient.This embodiment includes a transmission that is used to drive a Conveyor belt or a coal mining device in a mine is used.

Das hydrostatische Getriebe weist eine Pumpe 1 mit veränderlicher Fördermenge und einen hydraulischen Motor 2 mit unveränderlichem Schluckvermögen auf, die durch zwei Getriebeleitungen 3 und 4 miteinander verbunden sind. Die Leitungen 3 und 4 haben beträchtliche Länge und sind flexibel, so daß die Lage der Pumpe und des Motors relativ zueinander veränderlich ist. Die Pumpe 1 wird durch einen Elektromotor angetrieben, und dieser Motor dient auch zum Antrieb einer Füllpumpe 5, die als kleine Zahnradpumpe mit unveränderlicher Fördermenge ausgebildet ist. Die Füllpumpe 5 saugt Flüssigkeit durch die Leitung 6 aus einem Behälter 7 an und fördert sie unter geringem Druck in eine Leitung B. Die Leitung 8 führt zu einem Niederdruckakkumulator 9, der einen Zylinder 11 enthält, der an beiden Enden geschlossen ist und in welchem ein Freikolben 12 angeordnet ist. Die Leitung 8 steht mit einem Ende des Zylinders 11 in Verbindung. Zwischen dem anderen Ende des Zylinders 11 und dem Kolben 12 ist ein inertes Gas unter Druck eingebracht, das als Federmittel dient. Die Leitung 8 ist auch mit zwei Rückschlagventilen 13 und 14 in Verbindung, die ihrerseits mit der Leitung 3 bzw. 4 verbunden sind und verhindern, daß Flüssigkeit aus einer der Leitungen 3 oder 4 in die Leitung 8 gelangen kann.The hydrostatic transmission has a pump 1 with a variable delivery rate and a hydraulic motor 2 with an invariable absorption capacity, which are connected to one another by two transmission lines 3 and 4. The lines 3 and 4 are of considerable length and are flexible, so that the position of the pump and the motor relative to one another can be changed. The pump 1 is driven by an electric motor, and this motor also serves to drive a filling pump 5, which is designed as a small gear pump with a constant delivery rate. The filling pump 5 sucks liquid through the line 6 from a container 7 and conveys it under low pressure into a line B. The line 8 leads to a low-pressure accumulator 9 which contains a cylinder 11 which is closed at both ends and in which a Free piston 12 is arranged. The line 8 communicates with one end of the cylinder 11. Between the other end of the cylinder 11 and the piston 12, an inert gas is introduced under pressure, which serves as a spring means. The line 8 is also connected to two check valves 13 and 14, which in turn are connected to the line 3 and 4, respectively, and prevent liquid from entering the line 8 from one of the lines 3 or 4.

Die Getriebepumpe 1 und der Getriebemotor 2 enthalten je ein Gehäuse, in welchem sich die Leckflüssigkeit aus der Pumpe bzw. aus dem Motor sammelt; und diese Leckflüssigkeit wird durch eine Leitung 15 in den Behälter 7 zurückgeführt.The gear pump 1 and the gear motor 2 each contain a housing, in which the leakage fluid from the pump or from the motor collects; and this leakage fluid is returned to the container 7 through a line 15.

Ein Ventil 16 ist zwischen den Getriebeleitungen 3 und 4 angeordnet und dient dazu, die Leitung 3 oder 4, in welcher der höhere Druck herrscht, mit einem Kanal 17 zu verbinden. Dieser Kanal 17 ist seinerseits mit einem Entlastungsventil 18 verbunden. Ein weiteres Ventil 19 verbindet die Leitung 3 oder 4, in welcher der niedrigere Druck herrscht, mit einem Kanal 21. Der Kanal 21 ist ebenfalls mit dem Entlastungsventil 18 und mit einem überdruckventi122 verbunden. Die durch das Ventil 22 abströmende Flüssigkeit strömt durch einen Kühler 23 zu einer Leitung 24, die in den Behälter 7 mündet. Das Ventil 22 bestimmt den Druck der Flüssigkeit, die durch die Füllpumpe 5 dem Getriebekreislauf zugeführt wird, weil die Niederdruckflüssigkeit aus der Leitung 8 über eines der Rückschlagventile 13 oder 14 der unter dem niedrigeren Druck stehenden Getriebeleitung 3 und 4 zugeführt wird und dieser Niederdruck durch das Ventil 19 auf das Überströmventil 22 wirkt.A valve 16 is arranged between the transmission lines 3 and 4 and serves to connect the line 3 or 4, in which the higher pressure prevails, to a channel 17 . This channel 17 is in turn connected to a relief valve 18. Another valve 19 connects the line 3 or 4, in which the lower pressure prevails, with a channel 21. The channel 21 is also connected to the relief valve 18 and to an overpressure valve122. The liquid flowing out through the valve 22 flows through a cooler 23 to a line 24 which opens into the container 7. The valve 22 determines the pressure of the liquid that is fed to the transmission circuit by the filling pump 5, because the low-pressure liquid from the line 8 is fed via one of the check valves 13 or 14 to the lower-pressure transmission line 3 and 4 and this low pressure through the Valve 19 acts on the overflow valve 22.

Das Entlastungsventil 18 ist von üblicher Bauart und enthält einen von einem Kolben betätigten Ventilkörper 25, der durch hydraulischen Druck gegen einen Sitz 26 gedrückt wird. Der Ventilkörper 25 ist gleitend in einem Zylinder 27 angeordnet, und Hochdruckflüssigkeit gelangt aus dem Kanal 17 nahe dem Sitz 26 in diesen Zylinder. Eine geringe Menge dieser Hochdruckflüssigkeit fließt durch eine Drosselstelle 28 im Ventilkörper 25 zum anderen Ende des Zylinders 27, von wo aus sie Zutritt zu einem überströmventil29 hat, das mit dem Kanal 21 in Verbindung steht. Der Kanal 21 ist mit der anderen Seite des Ventilsitzes 26 verbunden.The relief valve 18 is of conventional design and contains a valve body 25 which is actuated by a piston and which is pressed against a seat 26 by hydraulic pressure. The valve body 25 is slidably disposed in a cylinder 27, and high pressure liquid enters this cylinder from the channel 17 near the seat 26. A small amount of this high-pressure liquid flows through a throttle point 28 in the valve body 25 to the other end of the cylinder 27, from where it has access to an overflow valve 29 which is connected to the channel 21. The channel 21 is connected to the other side of the valve seat 26.

Im Normalbetrieb wird die Getriebepumpe 1 durch ihren Elektromotor angetrieben und fördert Flüssigkeit durch die Leitung 3 zum Motor 2, der in Übereinstimmung mit der Menge der geförderten Flüssigkeit umläuft. Vom Motor 2 gelangt die Flüssigkeit durch die Leitung 4 wieder zurück zum Eimaß der Pumpe 1. Die Füllpumpe 5 pumpt Flüssigkeit vom Behälter 7 zur Leitung 8, und diese Flüssigkeit fließt normalerweise durch das Rückschlagventil 14 in die Leitung 4, die gewöhnlich unter geringerem Druck steht als die Leitung 3. Die Pumpe 5 ist so ausgelegt, daß sie eine Flüssigkeitsmenge fördert, die größer ist als die größte Leckmenge aus der Pumpe und dem Motor. Das Ventil 19 verbindet normalerweise die Leitung 4 mit dem Kanal 21 und dem Rückschlagventil 22, und die von der Pumpe 5 in die Leitung 8 geförderte Flüssigkeit, die die Leckverluste der Pumpe 1 und des Motors 2 übersteigt, fließt durch das Ventil 22 und den Kühler 23 in den Behälter 7. Auf diese Weise bestimmt das Ventil 22 den in der Getriebeleitung 4 herrschenden Druck. Das Ventil 16 verbindet normalerweise die Getriebeleitung 3 mit dem Kanal 17. Wenn der Druckunterschied zwischen den Leitungen 3 und 4 einen Wert übersteigt, der durch das Überströmventi129 bestimmt ist, so wird dieses Ventil geöffnet, und Flüssigkeit strömt von dem Ende des Zylinders 27, das dem Ventilsitz 26 entgegengesetzt ist, ab, so daß der Druck der Flüssigkeit in der Leitung 17 den Ventilkörper 25 von seinem Sitz 26 abhebt, um Flüssigkeit vom Kanal 17 in den Kanal 21 strömen zu lassen. Auf diese Weise wird ein Kurzschluß zwischen den Leitungen 3 und 4 geschaffen, wenn der Druckunterschied zu groß wird.In normal operation, the gear pump 1 is driven by its electric motor and conveys liquid through the line 3 to the motor 2, which circulates in accordance with the amount of the pumped liquid. From the motor 2 the liquid returns through the line 4 back to the meter of the pump 1. The filling pump 5 pumps liquid from the container 7 to the line 8, and this liquid normally flows through the check valve 14 into the line 4 which is usually under lower pressure than the line 3. The pump 5 is designed so that it delivers an amount of liquid which is greater than the greatest amount of leakage from the pump and the motor. The valve 19 normally connects the line 4 with the channel 21 and the check valve 22, and the liquid delivered by the pump 5 into the line 8, which exceeds the leakage losses of the pump 1 and the motor 2, flows through the valve 22 and the radiator 23 into the container 7. In this way, the valve 22 determines the pressure prevailing in the transmission line 4. The valve 16 normally connects the transmission line 3 with the passage 17. If the pressure difference between the lines 3 and 4 exceeds a value which is determined by the overflow valve129, this valve is opened and fluid flows from the end of the cylinder 27, the the valve seat 26 is opposite, so that the pressure of the liquid in the line 17 lifts the valve body 25 from its seat 26 to allow liquid to flow from the channel 17 into the channel 21. In this way, a short circuit between lines 3 and 4 is created if the pressure difference becomes too great.

Wenn das Getriebe zum Antrieb eines Förderbandes oder eines Kohlen-Abbaugerätes dient, ist es möglich, daß die Belastung des Getriebemotors durch Blockieren des Förderbandes oder des Kohlen-Abbaugerätes schlagartig erhöht wird. Damit der Getriebemotor diese zusätzliche Belastung überwinden kann, muß der Druck in der Getriebeleitung 3 auf einen entsprechend höheren Wert gebracht werden. Der Motor 2 wird momentan entweder stehen oder in seiner Drehzahl absinken, und die Pumpe 1 fährt fort, mit konstanter Fördermenge weiterzufördern, so daß der Druck in der Leitung 3 steigt. Da die Leitung 3 aus einem flexiblen und etwas elastischem Material besteht, wird sie sich mit steigendem Druck dehnen. Auch auf Grund der, wenn auch geringen, Zusammendrückbarkeit der Flüssigkeit wird eine zusätzliche Flüssigkeitsmenge in der Leitung 3 erforderlich, um den Druck ausreichend zu steigern. Die Tatsache, daß der Getriebemotor in der Drehzahl abfällt, während die Pumpe mit gleicher Drehzahl weiterläuft, bedeutet, daß die Pumpe Flüssigkeit aus der Rücklaufleitung 4 in beträchtlich größerer Menge ansaugt, als vom Motor 2 abgegeben wird. Das zusätzliche Flüssigkeitsvolumen, das von der Pumpe benötigt wird, wird dann durch den Akkumulator 9 zugeführt, und die Pumpe kann ohne Kavitationsgefahr arbeiten. Die Kapazität des Akkumulators 9, die nötig ist, um solche Kavitation zu vermeiden, ist vorzugsweise größer, als die größtmögliche Vergrößerung des Rauminhalts der Leitung 3 bei einer Drucksteigerung von Null zum maximalen Arbeitsdruck des Getriebes ergibt. Wenn beim Blockieren des Getriebemotors 2 der Druck in der Getriebeleitung 3 auf den Maximalwert steigt, der durch die Einstellung des überströmventils 29 bestimmt ist, so öffnet sich das Entlastungsventil 18, und Flüssigkeit kann aus der Leitung 3 in die Leitung 4 gelangen. Dieser Vorgang verursacht keinen Verlust an Flüssigkeit aus dem Getriebe, und die Pumpe kann demzufolge ohne Gefahr der Kavitation weiterarbeiten. Selbstverständlich sollte die Pumpe nicht für einen längeren Zeitraum weiterarbeiten, wenn das Entlastungsventil 27 offen ist, da durch das Überströmen erhebliche Wärme erzeugt wird.If the gear is used to drive a conveyor belt or a coal mining device, it is possible that the load on the geared motor is suddenly increased by blocking the conveyor belt or the coal mining device. So that the gear motor can overcome this additional load, the pressure in the gear line 3 must be brought to a correspondingly higher value. The motor 2 will momentarily either stand still or its speed will drop, and the pump 1 continues to deliver at a constant flow rate, so that the pressure in the line 3 rises. Since the line 3 consists of a flexible and somewhat elastic material, it will expand with increasing pressure. Also because of the compressibility of the liquid, albeit a small one, an additional amount of liquid is required in the line 3 in order to increase the pressure sufficiently. The fact that the gear motor drops in speed while the pump continues to run at the same speed means that the pump sucks in liquid from the return line 4 in a considerably larger amount than is discharged from the motor 2. The additional volume of liquid that is required by the pump is then supplied by the accumulator 9, and the pump can work without the risk of cavitation. The capacity of the accumulator 9, which is necessary to avoid such cavitation, is preferably greater than the greatest possible increase in the volume of the line 3 results with a pressure increase from zero to the maximum working pressure of the transmission. If, when the geared motor 2 is blocked, the pressure in the transmission line 3 rises to the maximum value determined by the setting of the overflow valve 29, the relief valve 18 opens and fluid can pass from the line 3 into the line 4. This process does not cause any loss of fluid from the gearbox and the pump can therefore continue to operate without the risk of cavitation. Of course, the pump should not continue to work for a longer period of time when the relief valve 27 is open, since considerable heat is generated by the overflow.

Selbstverständlich wird auch im Normalbetrieb Wärme in der Getriebeflüssigkeit erzeugt, und diese Wärme wird durch den Kühler 23 entzogen. Da Flüssigkeit der Leitung 4 an einer Stelle durch die Pumpe 5 über das Rückschlagventil 14 zugeführt und an einer anderen Stelle über das Ventil 19 wieder entzogen wird, ergibt sich eine kontinuierliche Zuführung und Abführung von Arbeitsflüssigkeit, wobei die abgeführte Flüssigkeit ihre Wärme im Kühler 23 abgibt.Of course, heat is also generated in the transmission fluid during normal operation, and this heat is extracted by the cooler 23. Since liquid is fed to line 4 at one point by pump 5 via check valve 14 and withdrawn at another point via valve 19 , there is a continuous supply and discharge of working fluid, with the discharged liquid giving off its heat in cooler 23 .

Im Normalbetrieb ist die Leitung 3 unter dem höheren Druck, aber es ist möglich, daß manchmal in der Leitung 4 der höhere Druck herrscht. Dies wird eintreten, wenn die Drehzahl des Motors 2 durch Verringerung der Fördermenge der Pumpe 1 verringert wird. In diesem Fall arbeitet der Motor 2 als Pumpe und pumpt Flüssigkeit aus der Leitung 3 in die Leitung 4, wobei dann in der Leitung 4 der höhere Druck herrscht. Unter diesen Umständen fördert die Füllpumpe 5 durch das Rückschlagventil 13 in die Leitung 3, und Flüssigkeit wird aus der Leitung 3 durch das Ventil 19 abgeführt.In normal operation, the line 3 is under the higher pressure, but it it is possible that there is sometimes the higher pressure in line 4. this will occur when the speed of the motor 2 by reducing the flow rate of the Pump 1 is decreased. In this case, the motor 2 works as a pump and pumps Liquid from line 3 into line 4, and then in line 4 of the higher pressure prevails. Under these circumstances, the filling pump 5 promotes through the Check valve 13 in line 3, and liquid is from line 3 through the valve 19 discharged.

Claims

Claim: Hydrostatic transmission, consisting of a slip farm Gear pump and a low-slip hydraulic motor connected to each other flexible supply and return lines to a closed hydraulic circuit are connected and a small filling pump is provided, the pressure side communicates with the return line under the lower pressure, to compensate for the leakage losses of the closed circuit, marked d u r c h the arrangement .ein known low-pressure accumulator (9), the on the one hand with the pressure side of the filling pump (5) and on the other hand with the gear return line (3 or 4) in connection to avoid cavitation effects in the return line (3 or 4) to prevent or reduce in the event of a sudden increase in the working pressure. Considered publications: German Auslegeschriften Nos. 1036 645, 1044 705; Dr. Z o e b 1, basic circuit diagrams of hydraulic systems II (magazine »Ölhydraulik and Pneumatics «, 1959, H.

2, p. 57); Dieter, Oil hydraulics primer, Krauskopf-Verlag Wiesbaden, 1960, pp. 199 to 202.