DE2220565A1

DE2220565A1 - Rezirkulierendes kuehlsystem fuer untersetzungsgetriebe

Info

Publication number: DE2220565A1
Application number: DE2220565A
Authority: DE
Inventors: Edward J Wellauer
Original assignee: Falk Corp
Current assignee: Rexnord Industries LLC
Priority date: 1971-06-28
Filing date: 1972-04-26
Publication date: 1973-01-11
Also published as: FR2139328A5; GB1345834A; NL7207589A; BE782781A; BR7203322D0; CA951545A; IT956857B; US3736812A

Description

K α r 1 A. B r o s e

D'pl.-Ing.

D-8023 ,München - Pullach
Wienerstf. 2,T. Mthn.79305 70,79317 82

DBr/iio - 157 205 - 364 München-Pullach, den 26. April 1972

¹I¹HJi; J¹ALtC UuKPOKAi¹IOiVl, 5001 West üanal Street, HilwauKee, Wisconsin, USA

Rezirkuiierend.es Kühlsystem für Untersetzungsgetriebe-

Die Erfindung betrifft ein geschlossenes rezirkulierendes Kühlsystem für die Luftkühlung von Untersetzungsgetrieben, mittels dessen Luft aus einem Untersetzungsgetriebegehäuse entfernt, diese gekühlt und die gekühlte Luft in das Gehäuse zurückgeführt werden kann.

Es ist bekannt Kühlsysteme zu verwenden, die auf Luftströmung beruhen, um die mit dem Überhitzen von Untersetzungsgetrieben vom Zahnradtyp verbundenen Probleme zu vermeiden. Beispielsweise ist bei der in der US-Patentschrift 3 406 4^1 beschriebenen Anordnung ein Gebläse verwendet, welches Luft in ein itode einer Verkleidung einsaugt, die den Oberteil eines Getriebegehäuses umschließt. Die Luft strömt an dem überteil des Gehäuses vorbei und tritt auf dem gegenüberliegenden Enae der Verkleidung aus. In der US-Patentschrift 3 353 591 ist eine Getriebeeinheit mit äußeren Kühlrippen und einem Sauggebläse beschrieben. KaItluit wird durch das Sauggebläse angesaugt und durch Ablenkplatten derart geleitet, daß sie an den Kühlrippen, vorbeistromt.

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Die oben beschriebenen Systeme gewährleisten einen gewissen Grad, der Kühlung, sind, jeaoch nicht besonders wirksam, da sie auf indirekter Kühlung beruhen und eine große Luftmenge kontinuierlich durch die öysteme geleitet werden muß, um die Kühlwirkung aufrechtzuerhalten.

In eier deutschen Patentanmeldung P der AnnieMe-

rin mit dem Titel ''Innenkühlsystem iür Untersetzungsgetriebe" vom gleichen Anmeldetag wie die vorliegende Anmeldung ist -ein Kühlsystem beschrieben, welches aus einem an einem Ende des Gehäuses befestigten Luftgebläse besteht. Hierbei wird Kaltiuit in das Gehäuse hineingeblasen und Heißluft durch eine Öffnung herausgetrieben. Diese Art des Kühlsystemes gewährleistet eine wirksame Kühlung, es wurde jedoch,nicht ausgebildet, um zusammen mit Untersetzungsgetrieben verwendet zu werden, bei denen eine große Menge von Schmieröldampf in aer Luft im Inneren des Gehäuses enthalten ist, da sonst die Ö!dämpfe aus dem Gehäuse zusammen mit der Heißluft herausgeblasen wurden, üomit würde nicht nur der Schmierolvorrat verringert werden, sondern es würde zusätzlich der öldampf in die Atmosphäre ausgestoßen werden und unzählige Probleme erzeugen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese mit spezieilen Anwendungsfällen verbundenen Nachteile zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird durch ein geschlossenes rezirkulierendes Luftkühlsystem für ein Untersetzungsgetriebe gelöst, das durch eine äußere Wärmetauschereinrichtung zum Kühlen aer Luft, eine erste Leitungseinrichtung zum .Fördern aer Luft von dem Untersetzungsgetriebegehäuse zu dem Wärmetauscher, eine zweite Leitungseinrichtung zum Fördern der Luft von dem Wärmetauscher in das Genäuse una eine öaugeinrichtung gekennzeichnet ist, die die baugoiinung überlagernd montiert ist una Lufb von dem Gehäuse aurcn aLe t>augöιi'nung absaugb, um die LuL'b zu uem Wärmefcauscner una zurück zu dem Gehäuse aurch αLo ;.;r;;be". una zweite L^ibungHoinrich bung sbröinori zu lassen.

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BAD ORfGlNAt

Wextere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor, in der anhand von in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsformen die Erfindung näher erläutert wird. Es zeigt:

]?ig. 1 die Seitenansicht eines Untersetzungsgetriebes vom Zahnradtyp mit einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems;

Fig. 2 eine Draufsicht des Untersetzungsgetriebes und des Kühlsystemes nach Fig. 1;

Jj¹Ig. 3 eine Schnittansicht des Untersetzungsgetriebes und Kühlsystems nach "Fig. 1 in der Ebene 3-3, welche ein üebl-äse des Kühlsystems veranschaulicht, das auf einer Welle des Untersetzungsgetriebes angeordnet ist;

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Wärmetauschers, der einen 'Ueil des Kühlsystems nach .Fig. 1 bildet in der Ebene 4-4 von Fig. 1;

Fig. 5 eine Teilansicht teilweise im Schnitt einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, welche das (jebliese des Kühlsystems auf der Welle eines Elektromotors angeordnet veranschaulicht;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer zweiten Art von Wärmetauscher, wie er bei der vorliegenden Eriindung verwendet werden kann; und

Fig. 7 eine Schnittansicht des Wärmetauschers nach Fig. 6 in der Ebene 7-7*

Fig. 1 veranschaulicht ein Untersetzungsgetriebe vom Zahnradtyp, weiches eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlsystems einschließt, wobei das. Untersetzungsgetriebe ein Gehäuse 1 aufweist, welches die ü-etriebeeiemente dus Untersetzungsgetriebes umschließt. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere geeignet, in Verbindung mit Untersetzungsgetrieben zur Anwendung zu gelangen, die normalerweise eine große- Menge von üchmieröidämpf en von der in dem .Unter se tzungsgt;triobegehäuse enthaltenen jLuft aufgenommen aufweisen. Der

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Oldampf hat die DoppeIfunktion, daß er einerseits für die Schmierung der Getriebeelemente des Untersetzungsgetriebes sorgt und andererseits einen gewissen Grad der Kühlung der . Getriebeeiemente·gewährleistet. Das Gehäuse 1 besteht aus einem Oberteil 2 und einem Unterteil 3. Der Bodenbereich des Unterteiles 3 dient als ölsumpf ,in dem Schmierb'i für die arbeitenden Komponenten des Untersetzungsgetriebes aufgenommen sind, wobei der Ölstand durch die gestrichelte Linie 4- veranschaulicht ist. Die'inneren Bauteile des Untersetzungsgetriebes sind m der Schnittansicht von Js'ig. 3 veranschaulicht. Eine Eingangswelle 5 und eine Ausgangswelie 6 sind an gegenüberliegenden Enden in den Seitenwandungen 7 und 8 des Gehäuses 1 gelagert. Ein mit hoher Geschwindigkeit laufendes Antriebszahnrad y ist auf der Eingangswelle 5 und ein mit niedriger Geschwindigkeit getriebenes Zahnrad 10 ist in ähnlicher Weise aui der Ausgangswelle 6 angeordnet, um eine einstufige Untersetzung zu bilden. Die Bauweise des Untersetzungsgetriebes bildet keinen Gegenstand der vorliegenden Erfindung, welche nicht auf die Verwendung mit der veranschaulichten Art von Getriebeeinheit beschränkt ist und gleichermaßen und mit guter wirkungsweise in Verbindung mit anderen Jj'ormen von Untersetzungsgetrieben vom Zahnradtyp arbeitet.

In !"ig. 3 ist gleichiails ein Sauggebläse 11 veranschaulicht, weiches einen Teil der vorliegenden Eriindung bildet. Das Gebläse 11 ist auf einem Ende 12 der Eingangswelle 5 montiert, so daß das Gebläse durch die Eingangswelle getrieben ist. Säugöffnungen 13 sind m der Seitenwandung 8 des Gehäuses 1 im Bereich des Endes 12 der Eingangswelle 5 ausgebildet, und durch diese uffnungen 13 wird die mit CJldampl beiadene Heißluft aus dem Inneren des Gehäuses 1 durch das Gebläse 11 abgesaugt.

Aus Fig. 1 ist wiederum ersichtlich, daß die Saugoimungen 13 vorzugsweise m der Seitenwandung 8 symmetrisch um die Eingangswelle 5 ausgebildet sind, damit; das sauggebläse 11 die öaug-

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öffnungen 13 überlagert. An der üeitenwandung 8 des Gehäuses 1 ist beispielsweise mittels Bolzen 14- ein Deckel 15 befestigt, der das Gebläse 11 umschließt und welcher gegenüber der tieitenwandung 8 hermetisch abgedichtet ist. Der Deckel 15 dient als Tasche, in welche die Heißluft aus dem Gehäuse 1 durch das Gebläse 11 gesogen wird. Der Deckel 15 weist eine Tülle 16 auf, die zu einem Kühlnetz führt, welches aus einer ersten Luftleitung 17» einem wärmetauscher 18 und einer zweiten Luft-' leitung 19 besteht. Während Heißluxt kontinuierlich durch, die Säugöffnungen 13 in die durch den Deckel 15 gebildete Tasche gesogen wird, wird die Luft durch die Tülle 16 des Deckels 15 in die erste Luftleitung 17 gezwungen, welche zu dem Wärmetauscher 18 führt. Obwohl ein gewisser Grad der Kühlung merkbar ist, während die Heißluft durch die- erste Luftleitung 17 strömt, erfolgt die hauptsächliche Kühlung der Heißluft, wenn die Luft durch den Wärmetauscher 18 zu der zweiten Luftleitung 19 geführt wird, welche durch eine in einer Endwandung 21 des Gehäuses 1 ausgebildete Einlaßöffnung 20 zurück in das Gehäuse 1 führt.

Der in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Wärmetauscher 18 besteht aus einer im wesentlichen zylindrischen Kammer 22 mit einer Einlaßöffnung 23 und einer Auslaßöffnung 24-, in welchem ein Ende der ersten Luftleitung 17 bzw. ein Ende der zweiten Luftleitung 19 angeordnet sind. Zwischen diesen beiden öffnungen 23 und 24- ist die Hauptkühleinrichtung des Wärmetauschers angeordnet. Wie in Fig. 4- veranschaulicht, liegt die Kühleinrichtung quer in der Kammer 22 des Wärmetauschers 18 und besteht aus einem Flüssigkeitsrohr 25 aus Metall, an dem eine Anzahl von Kühlrippen 26 befestigt sind. Das Rohr 25 weist ein Einlaßende 27 und ein Auslaßende 28 auf, weiche durch die zylindrische Wandung 29·der Kammer 22 vorstehen, und zwischen den beiden Enden 27 und 28 ist aas Rohr 25 sinusartig im Inneren der Kammer 22 nach oben und unten gewunden. Vorzugsweise wir α Kaltes Wasser durch aas Flüssi^rcei^sr^nr ^3 strömen giiassen, um aie Hippen ko r'u Kühlöle ~s^L·^. η^.^e Luft

BAU ORtGlNAL

durch den wärmetauscher 18 strömt, Kommt die Luft in Berührung mit dem ]?iüssigkeitsrohr 25 und den Kühlrippen 26, wodurch die Wärme aus aer Luft m das durch das ii'iüssigkeitsrohr 25 strömende Wasser geleitet wird, und folglich wird die Heißluft gekühlt.

Während in dem Wärmetauscher 18 die Luft gekühlt wird, kondensiert der ursprünglich in der Luft enthaltene Öldampf und formt öltropfen,- die zu schwer sind, um durch den Luftstrom mitgetragen zu werden, ü'alls diese Öltropfen nicht in das Untersetzungsgetriebegehäuse 1 zurückgeführt wurden, ergäbe sich eine merkbare Verringerung der in dem Gehäuse 1 aufgenommenen ölmenge, die dann kontinuierlich wieder aufgefüllt werden müßte. Dieser Ölverlust wird bei der vorliegenden Erfindung dadurch vermieden, daß eine Ülrückführleitung JO vorgesehen ist, die von dem Boden des Wärmetauschers 18 in den Oberteil 2 des Untersetzungsgetriebegehäuses 1 führt, um eine Verbindung zwischen den Innenräumen des Wärmetauschers 18 und des Untersetzungsgetriebegehäuses 1 herzustellen.

Fig. 5 veranschaulicht eine andere Ausführungsform, in der das (Gebläse 11 des Kühlsystems durch einen Elektromotor ^1 getrieben ist, der an dem Deckel 15 befestigt ist anstelle durch eine Welle des Untersetzungsgetriebes getrieben zu sein. Ein durch Elektromotor getriebenes ü-ebläse ist insbesondere zweckdienlich, um die richtige Richtung des Luftstromes und der (jebläsegeschwindigkeit unabhängig von der Drehrichtung und der (Geschwindigkeit der Kitzelwelle 5 aufrechtzuerhalten. Obwohl die Verwendung eines wassergekühlten Wärmetauschers 18 der zuvor beschriebenen Art bevorzugt ist, kann die vorliegende Erfindung in Verbindung mit anderen Arten von Wärmetauschern verwendet werden, die wirksam sind, um die durch sie geleitete Luft zu kühlen. Die i*ig. 6 und 7 veranschaulichen eine zweite Art von Wärmetauscher 32, der geeignet ist, bei dem erfindungsgemäßen Kühlsystem verwendet zu werden, "Sicher i.n·' Kammer ^¹ ähnlich aer aes »värü·.-. .".:/,s;Lere Ii. .-,^'V.-.- ..t. .um- i.i. \-i.b ei. ^r

BAD ORIGINAL

Kammer 33 ist eine Kühleinrichtung angeordnet, die aus einer Anzahl von Rippen 34- besteht, die sich im wesentlichen durch aie Länge der Kammer 33 erstrecken. Die Rippen 54-'ähneln schmalen Leisten, die in Längsrichtung auf der Außenfläche eines Zylinders angeordnet sind. Die durch den Wärmetauscher 32 erzeugte Kühlwirkung hängt· von der Übertragung der Wärmemenge aus der heißen Luft auf die Rippen 34- durch Wärmeleitung ab, aa jedoch kein Kühlwasser zum Ableiten der Wärme von dem Wärmetauscher 32j wie im FaQ-Ie des Wärmetauschers 18 vorgesehen ist, wird die wärme auf die Wandung 3!? eier Kammer 33 übertragen und von dem Wärmetauscher 32 abgestrahlt. Wiederum ist eine Ölrückiührleitung 36 in Verbindung mit dem Wärmetauscher 32 verwendet, um die O!tropfen, die sich in dem Wärmetauscher 32 belinden, zurück in das Untersetzungsgetriebegehäuse 1 zu iordern. in ähnlicher Weise strömt die aus. dem Wärmetauscher 32 austretende Luft durch die zweite Luftleitung 19 und in das Gehäuse 1 zurücK, um in direkte Berührung mit den Getriebeelementen des Untersetzungsgetriebes zu gelangen.

üben wurde somit ein Kühlsystem beschrieben, welches ein verbessertes Verfahren zum Kühlen der Getriebeelemente im Inneren eines Untersetzungsgetriebegehäuses gewährleistet. Durch Verwendung des Deckels 5 und der ersten Luftleitung 171 die die ersten Leitungseinrichtungen bildend veranschaulicht ist_s wird die Luft aus dem Gehäuse 1 durch das Gebläse 11 abgesogen und zu dem wärmetauscher 18 gefördert. Während die Luft durch aen wärmetauscher 18 strömt, wird sie durch die Kühleinrichtung im inneren des Wärmetauschers 18 gekühlt und anschließend in aas Gehäuse 1 durch eine zweite Leitungseinrichtung zurücicgeioraert, welche bei aer ersten Ausführungsform der Erfindung als eine zweite Lui'tleitung 19 veranschaulicht ist. Auf aiese Weise wird die Luft aus dem inneren des Gehäuses kontinuierlich gekühlt und in das Gehäuse zurückgeführt, um somit eine direkte Kühlung der in aem Gehäuse angeordneten Getriebeeiemente zu gewährleisten.

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Obwohl xm Vorstehenden verschiedene besondere beispielhafte Ausfuhrungsi'ormen der Erfindung zur näheren Erläuterung beschrieben wurden, wird angenommen, daß Änderungen der beschriebenen Ausiuhrungsformen vorgenommen werden können, und daß ein Fachmann auf diesem Gebiet möglicherweise andere Ausiuhrungsformen entwerfen kann, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung. - -

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Claims

Patentansprüche

ι Λ.J Reζirkulierendes geschlossenes Luftkühlsystem für ein Tintersetzungsgetriebe mit einer Anzahl von Getriebeelementen, die auf verschiedenen Wellen angeordnet sind,einschließlich einer Eingangszeile und einer Ausgangswelle, und in.einem Gehäuse aufgenommen sind, welches einen ein Schmiermedium enthaltenden Unterteil und eine Wandung mit einer Saugöffnungauf weist, dadurch gekennzeichnet, daß äußere Wärmetauschereinrichtungen (18, 32) zum Kühlen der Luft, eine erste Leitungseinrichtung (17) zum !Fördern der Luft von dem Gehäuse (1)zu dem dem Wärmetauscher (18, 32), eine zweite Leitungseinrichtung (19) zum Fördern der Luft von dem Wärmetauscher (18, 32) in das Gehäuse (1) und eine Saugeinrichtung (11) vorgesehen ist, welche die Saugöffnung (13)7&!£ar$^em$ntiert ist, daß durch die Saugöffnung(13) aus dem Gehäuse (1) Luft abgesogen wird und zu dem Wärmetauscher (18, 32) und zurück in das Gehäuse (1) durch die erste und zweite Leitungseinrichtung (17, 19), strömt.
2. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugeinrichtung (11) auf einem Ende (12) der Eingangswelle (5) angeordnet und durch die Eingangswelle (5) angetrieben ist.
3. Kühlsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (31) zum Antrieb der Saugeinrichtung(11) vorgesehen ist.

4·. Kühlsystem nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine ölrückführleitung (30, 36) vorgesehen ist, welche den Wärmetauscher (18, 32) und das Gehäuse (1) zur Rückführung kondensierten Öls aus dem Wärmetauscher (1£, 32) in das Gehäuse (1)·verbindet.

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