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Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines statischen Flüssigkeitsgetriebes
. Die Erfindung betrifft ein statisches Flüssigkeitsgetriebe, bei dem im Primärteil
ein Drehmoment in Flüssigkeitsdruck umgewandelt und im Sekundärteil der Flüssigkeitsdruck
wieder in ein Drehmoment zurückgewandelt wird. In vielen Anwendungsf@illeii dieser
Getriebe ist ohne Rückkühlung der Arbeitsflüssigkeit nicht auszukommen. Bisher wurde
zur Kühlung aus dem Arbeitskreislauf Flüssigkeit entnommen und in einem Kühler beliebiger
Bauart rückgekühlt. Dies hat den Nachteil, daß im Hochdruckteil zur Umschaltung
beim Wechsel der Druckseite ein Steuerschieber vorhanden sein muß, der bei dem hohen
Druck Anlaß zu Betriebsstörungen geben kann und zusätzlich Undichtheiten mit ensprechendem
Wirkungsgradverlust verursacht. Außerdem läßt sich hierbei nicht vermeiden, daß
mit der in den Kreislauf zurückgeförderten Flüssigkeit Luft mitgerissen wird, die
im .Xrbeitslcreislauf eines statischen Flüssigkeitsgetriebes sehr stört. Die abgeführte
Wärme hat bei dieser Anordnung keinerlei Beziehung zur Belastung des Getriebes,
so daß bei kleiner oder gar keiner Belastung die Temperatur stark sinkt und bei
höchster Last entsprechend ansteigt. So ergeben sich im gesamten Betriebsbereich
starke Temperaturänderungen, die bei Öl als Arbeitsflüssigkeit starke Schwankungen
im Schlupf ergeben, was in vielen Anwendungsfällen untragbar ist. Die Rückfördermenge
muß ferner um das Maß der zu kühlenden Flüssigkeitsmenge größer sein als bei bloßer
Rückführung der reinen Leckverluste; die Leistung der Rückförderpumpe muß außer
um den Anteil der größeren Fördermenge auch um den Anteil des Widerstandes des Rückkühlers
größer sein.
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Alle diese Aus- und Rückwirkungen liegen bei dynamischen Flüssigkeitsgetrieben,
bei denen man schon eine Kühlung,der Arbeitsflüssigkeit innerhalb ihres unmittelbaren
Kreislaufs vorgesehen hat,
nicht in demselben Ausmaß bzw. überhaupt
nicht vor: bei ihnen kommt hauptsächlich das spezifische Gewicht der Arbeitsflüssigkeit
zur Wirkung, auf das der Temperatureinfluß von wesentlich geringerer, fast untergeordneter
Bedeutung i,st. Ebenso sind dort Lufteinschlüsse nicht von der Bedeutung. Da dort
mit großen Spaltverlusten gerechnet wird, haben die für die statischen Getriebe
angestellten Erwägungen keine Beachtung nötig. Infolge dieser völlig anderen Verhältnisse
sind daher bei der Entwicklung der dynamischen und statischen Flüssigkeitsgetriebe
völlig getrennte Wege beschritten worden.
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Aus den eingangs geschilderten Erkenntnissen wird deshalb zur Beseitigung
der erwähnten Mängel vorgeschlagen, ein statisches Flüssigkeitsgetriebe so zu betreiben,
daß die Arbeitsflüssiglteit innerhalb ihres unmittelbaren Kreislaufs gekühlt wird.
Hierfür 'können die verschiedensten, zum Teil auch schon für die dynamischen Getriebe
bekannten Mittel angewendet werden, z. B. die Einschaltung eines Hochdruckkühlers
oder die von einem Kühlmittel (Wasser, 01, Luft o. dgl.) durchflossene Ummantelung
eines Leitungsteils, gegebenenfalls in Verbindung mit Kühlrippen, oder die Kühlung
an Stellen unmittelbar an den Getriebeteilen, an denen die Wärme entsteht, z. B.
an den Zylindern, Steuerschiebern usw. Bei der Kühlung nach der Erfindung wird die
sowieso vorhandene Geschwindigkeit der Arbeitsflüssigkeit in den Leitungen oder
Kanälen zur Steigerung des Wärmeüberganges herangezogen, wodurch die nochmalige
Aufwendung dieser Energie eingespart wird. Ferner paßt sich die Kühlleistung der
Belastung des Getriebes an, indem bei stärkerem Arbeitsflüssigkeitsumlauf sich auch
die Kühlwirkung steigert infolge des größeren Temperaturgefälles und des besseren
Wärmeüberganges von der Arbeitsflüssigkeit an die Wand. Falls auf besonders genaue
Einhaltung gleichmäßiger Temperatur Wert gelegt wird, ist zusätzlich eine bekannte
thermostatische Steuerung der Kühlflüssigkeitsmenge möglich.
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Bei dem hohen Druck, unter dem die statischen Flüssigkeitsgetriebe
arbeiten, sind nur sehr geringe Spalte zwischen den sich bewegenden und den ortsfesten
Teilen zulässig, um die Spaltverluste niedrig zu halten. Das bedingt eine völlig
schmutzfreie Arbeitsflüssigkeit. Sie muß daher ständig gefiltert werden, was bisher
auch außerhalb des unmittelbaren Kreislaufs der Arbeitsflüssigkeit geschah. Um auch
dies aus den eingangs geschilderten Erkenntnissen zu vermeiden, wird deshalb in
Fortbildung des Erfindungsgedankens vorgeschlagen, daß die Arbeitsflüssigkeit auch
innerhalb ihres unmittelbaren Kreislaufs gefiltert wird, so daß nur die Leckverluste
von außen ergänzt werden müssen.
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Damit die hierfür zur Anwendung kommenden Siebfilter in beiden Strömungsrichtungen,
die ja bei den Flüssigkeitsgetrieben vorkommen, wirksam werden, ohne daß das auf
der einen Seite des Siebfilters angesammelte Verunreinigungsgut wieder in den Flüssigkeitsstrom
gelangt, sind gemäß der Erfindung zwei Siebfilter vorgesehen, von denen jedes für
eine Strömungsrichtung bestimmt ist, die jeweils gegenüber der anderen Strömungsrichtung
durch ein Rückschlagventil selbsttätig gesichert sind. Eine besonders einfache in
einem Bauelement unterzubringende Bauform ergibt sich, wenn bei einem Filter, das
in an sich bekannter Weise aus einem zweiteiligen Filterhohlkörper besteht, aus
dessen Stirnöffnung die gefilterte Flüssigkeit austritt, jeder Filterkörper in einem
durch eine Zwischenwand voneinander getrennten Räumen angeordnet ist und jede Stirnöffnung
ein Rückschlagventil besitzt. Diese Zwischenwand kann gemäß der Erfindung in einem
die beiden Räume trennenden Wandringbund längs verschieblich unter beiderseitigem
Federdruck, gegebenenfalls unter Flüssigkeitsdämpfung, gehalten sein, so daß sie
in beiden Strömungsrichtungen als Überdruckkurzschlußventil wirkt, wenn das Siebfilter
zugesetzt ist. Damit das Rückschlagventil keinen nennenswerten Druck zum Öffnen
benötigt, ist es zweckmäßig als eine Klappe ausgebildet, die vorteilhaft aus einem
Werkstoff mit möglichst geringem spezifischen Gewicht besteht und so aufgehängt
ist, daß sie bei kräftefreier Lage einen kleinen Spalt offen läßt.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Abb. i eine schematische Darstellung einer Getriebeanlage mit Hochdruckkühler,
Abb. 2 eine schematische Darstellung einer Getriebeanlage mit Kühlung in der Rqhrleitung
des Arbeitskreislaufs, Abb.3 eine schematische Darstellung mit Luftkühlung in der
Rohrleitung des Arbeitskreislaufs, Abb.4 einen teilweisen Längsschnitt durch ein
Flüssigkeitsgetriehe mit unmittelbarer Kühlung des Zylindergehäuses, Abb. 5 einen
Längsschnitt durch einen Filter, Abb.6 einen Längsschnitt durch einen anderen Filter,
Abb. 7 einen Schnitt nach der Linie A-A der Abb. 6, Abb. 8 eine Einzelheit in größerem
Maßstab aus Abb. 6, Abb. 9 einen Längsschnitt durch eine dritte Ausführung des Filters.
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Die Getriebeanlage besteht in den drei Ausführungsbeispielen nach
den Abb. i bis 3 aus dem Primärteil i, dem Sekundärteil 2, den verbindenden Arbeitsmittelleitungen
3 und 4, den Leckflüssigkeitsleitungen 5 und 6, dem Behälter 7, der Rückförderpumpe
8 mit den Rückförderleitungen 9 und io und den Rückschlagventilen ii und 12.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Abb. i ist in der Arbeitsmittelleitung
3 ein Hochdruckkühler 13 eingeschaltet, bei dem das Kühlmittel bei 14 zu-und bei
15 abgeführt wird.
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Beim Ausführungsbeispiel nach der Abb.2 ist um die Arbeitsmittelleitung
3 unmittelbar ein Kühlmantel 16 gelegt, durch den das Kühlmittel strömt. Der Zufluß
erfolgt bei 17, der Abfluß bei 18.
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Die Abb. 3 zeigt eine Kühlung des Arbeitsmittels
durch
Luft. Teile der Arbeitsmittelleitungen 3 und 4 sind mit Kühlrippen i9 versehen,
die sich innerhalb einer Kühlluftführung 2o befinden. Die Kühlluft wird durch das
Gebläse 21 gefördert. Derartige Kühlrippen an den Leitungen 3 und 4 können auch
bei Flüssigkeitskühlung Verwendung finden.
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In der Abb. 4 schließlich ist ein bekanntes Flüssigkeitsgetriebe teilweise
im Schnitt dargestellt. Primärteil 22 und Sekundärteil 23 sind hier in einem Gehäuse
24 vereinigt. Das Kühlmittel wird durch die Zuleitung 25, Ringräume 26 und Leitungen
27 dem Zylinderblock unmittelbar zugeführt. Es wird hier also die überflüssige Wärme
unmittelbar an der Stelle des Entstehens vom Kühlmittel aufgenommen und abgeführt.
Das Kühlmittel verläßt den Zylinderblock durch die Leitung 28.
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Bei der in Abb. 5 dargestellten Filterform besitzt ein Gehäuse
30 zwei durch eine Zwischenwand 31
voneinander getrennte Räume 32 und
33, von denen der Raum 32 die Zu- oder Austrittsöffnung 34, der Raum 33 eine entsprechende
Öffnung 35 besitzt. In jedem Raum ist ein Filterhohlkörper 36 und 37 angeordnet,
deren Hohlräume miteinander verbunden sind und deren Stirnöffnungen 38 und 39 Rückschlagventile
40 und 41 besitzen, die sehr leicht zu öffnen sind. Bei der in Abb. 5 dargestellten
Strömungsrichtung von 34 nach 35 ist die Öffnung 38 verschlossen, so daß die Flüssigkeit
durch das Filter 36 in dessen Hohlraum tritt und gefiltert durch die Öffnung 39
austritt. Bei umgekehrter Strömungsrichtung wird die Öffnung 39 verschlossen und
die Öffnung 38 geöffnet; dann arbeitet das Filter 37.
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Bei dem in Abb.6 und 8 dargestellten Beispiel ist das unter Federdruck
stehende Kugelventil4o und 41 nach Abb. 5 -durch eine Klappe 40' und 41' ersetzt,
die so aufgehängt ist, daß ihr Schwerpunkt S unter ihrem Aufhängepunkt liegt und
die Klappe im kräftefreien Zustand leicht geöffnet ist (s. Abb. 8). Die Zwischenwand
3i' ist ferner längs verschieblich gegenüber einem Wandringbund 30' und wird in
ihrer Lage über die Stange 42 und Kolben 43 durch die beiden Federn 44 und 45 gehalten,
die sich das Gleichgewicht halten. Ist ein Filter durch starke Verschmutzung verstopft,
schiebt der Flüssigkeitsüberdruck die Zwischenwand 31' in die eine oder andere Richtung,
so daß ein Kurzschluß die Flüssigkeit ganz oder teilweise ungefiltert vorbeiläßt.
Führungsstege 30" sorgen dabei für eine Führung der Zwischenwand 3i'. Der Kolben
4 ist ferner flüssigkeitsgedämpft, so daß keine Schwingungen auftreten können.
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Abb. 9 unterscheidet sich gegenüber Abb. 6 lediglich dadurch, daß
statt des innerhalb der Filterkörper liegenden Rohres 46, das mit Wandschlitzen
47 versehen ist und dem Filter seinen Halt gibt, eine außenliegende Führungshülse
48 mit Durchbrechungen 49 vorhanden ist.