HYDROMASCHINE, HYDRAULISCHES AGGREGAT MIT DER HYDROMASCHINE, UND HYDRAULISCHE ACHSE MIT DER HYDROMASCHINE

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hydromaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, ein hydraulisches Aggregat mit der Hydromaschine gemäß Anspruch 11, sowie eine hydraulische Achse mit der Hydromaschine gemäß Anspruch 12.

[0002] 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 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] Die Druckschriften DE 94 11163 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 wird. Auch hier ist die umzuwälzende Druckmittelmenge groß. Zudem muss die ausgespülte Menge permanent nachgespeist werden, was vorrichtungstechnischen Aufwand mit sich bringt.

[0006] 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.

[0007] 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.

[0008] Die Druckschriften DE 10 2011 054623 A1 und EP 3 168470 A1 zeigen Hydromaschinen mit einer Wärmetauscheinrichtung in einem Gehäuseinnenraum, deren Wandungen nachteilig komplex und mehrteilig, bestehend aus Komponenten der Hydromaschine wie Hülse, Dichtabschnitte, Zylindertrommel oder Triebwelle, ausgeführt sind.

[0009] 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.

[0010] 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 11 und die letzte durch eine hydraulische Achse mit den Merkmalen des Anspruchs 12.

[0011] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen beschrieben.

[0012] Eine Hydromaschine hat einen Gehäuseinnenraum und eine darin um eine Drehachse rotierbar gelagerte Gruppe hydrostatischer Arbeitsräume. Diese sind bei Rotation der Gruppe alternierend mit einem Hochdruck und einem Niederdruck der Hydropumpe, insbesondere einem entsprechenden Anschluss, verbindbar. Im Betrieb der Hydromaschine erwärmt sich das Druckmittel. Die Arbeitsräume weisen dabei einen Leckagevolumenstrom in den Gehäuseinnenraum hinein auf. Zur Kühlung ist im Gehäuseinnenraum eine Wärmetauscheinrichtung aufgenommen. Insbesondere kommt diese in Kontakt mit dem Leckagevolumen oder -volumenstrom. Erfindungsgemäß ist eine Wandung der Wärmetauscheinrichtung von einem Rohr gebildet. Insbesondere ist zumindest dessen Verlauf im Gehäuseinnenraum, Querschnitt, Wandungsdicke und / oder Material zumindest in Abhängigkeit der bestimmungsgemäß zu übertragenden Wärme und / oder der bestimmungsgemäßen Temperatur des Druckmittels ausgelegt.

[0013] Durch die Anordnung der Wärmetauscheinrichtung derart nah am Ort der Erwärmung des Druckmittels, ist das ΔT besonders hoch. Auch ist eine turbulente Verwirbelung einer durch die Leckage im Gehäuseinnenraum vorhandenen Druckmittelmenge aufgrund der rotierenden Arbeitsräume hoch. Bereits einer der beiden genannten Faktoren führt zu einem verbesserten Wärmeübergang, beide zusammen machen den Wärmeübergang besonders effizient. Es reicht daher eine kleine und einfach aufgebaute Wärmeaustauschfläche im Gehäuseinnenraum aus. Durch die Aufnahme der Wärmetauscheinrichtung im Gehäuseinnenraum ist eine besonders effiziente Anordnung der zur Kühlung benötigten Komponente realisiert.

[0014] Vorzugsweise sind die hydrostatischen Arbeitsräume jeweils von einer hydrostatischen Zylinder-Kolbeneinheit der Hydromaschine begrenzt.

[0015] 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.

[0016] Vorzugsweise ist die Axialkolbenmaschine in Schrägscheibenbauweise ausgebildet, wobei die Kolben an einer gehäusefest angeordneten oder verschwenkbar gelagerten Schrägscheibe gleitend abgestützt sind. Alternativ ist eine Schrägachsenbauweise möglich, wobei die Kolbenköpfe drehfest mit einer zur Drehachse angestellten Triebwelle verbunden sind.

[0017] In einer Weiterbildung nimmt die Wärmetauscheinrichtung zumindest abschnittsweise einen Ringraum ein, der sich radial und axial zwischen einer Gehäuseinnenwandung und der Gruppe erstreckt. Der Ringraum bietet sich besonders an, da er ohnehin vorhanden ist und zur Anordnung der Wärmetauscheinrichtung nicht oder nur geringfügig erweitert werden muss. So baut die Hydromaschine trotz der im Gehäuseinnenraum angeordneten Wärmetauscheinrichtung dennoch klein.

[0018] In einer Weiterbildung erstreckt sich der Ringraum in Richtung der Drehachse und um diese zumindest abschnittsweise zylindrisch. Dabei kann er alternativ oder ergänzend einen konischen oder ovalen Abschnitt aufweisen, um beispielsweise eine turbulente Verwirbelung des Leckagevolumens oder Leckagevolumenstromes zu begünstigen und so den Wärmeübergang noch effizienter zu gestalten.

[0019] In einer Weiterbildung ist die Drehachse von der Wärmetauscheinrichtung ringförmig, insbesondere kreisringförmig, oder vieleckig, insbesondere vier- oder sechs- oder achteckig, umgriffen. Die genannten Formen beziehen sich auf eine Projektion einer Kontur, insbesondere einer Außen- und / oder Innenkontur der Wärmetauscheinrichtung, in eine Ebene, deren Normale die Drehachse ist.

[0020] Vorzugsweise ist in der Wärmetauscheinrichtung ein Fluid einphasig oder zweiphasig angeordnet, insbesondere strömend angeordnet.

[0021] Eine einfache und kostengünstig zu fertigende Bauform der Wärmetauscheinrichtung ist gegeben, wenn diese sich in einer Weiterbildung zumindest abschnittsweise helix- oder wendelförmig um die Drehachse erstreckt. Dabei stellt sich ein der Bauform entsprechendes, spezifisches Temperaturprofil entlang der Wendel auf der Seite des Kühlmittels und / oder auf der Seite des Gehäuseinnenraums ein.

[0022] Um ein anderes spezifisches Temperaturprofil entlang der Wendel auf der Seite des Kühlmittels und / oder auf der Seite des Gehäuseinnenraums einzustellen, erstreckt sich in einer alternativen Weiterbildung die Wärmetauscheinrichtung zumindest abschnittsweise ondulierend um die Drehachse und in Richtung der Drehachse. Dabei wechseln sich Abschnitte, die sich überwiegend parallel zur oder in Richtung der Drehachse erstrecken, mit Abschnitten, die sich überwiegend umfänglich um die Drehachse erstrecken, ab.

[0023] Um insbesondere eine größere Wärmetauschfläche bereitzustellen, erstreckt sich in einer Weiterbildung die Wärmetauscheinrichtung in Richtung radial zur Drehachse mit wenigstens zwei Wicklungen oder Lagen.

[0024] In einer einfach zu fertigenden Weiterbildung erstreckt sich eine erste Wicklung oder Lage radial innen in einer Richtung der Drehachse bis hin zu einem Scheitel der ersten Wicklung oder Lage, ist dort um einen Betrag mindestens eines Rohrdurchmessers der Wärmetauscheinrichtung nach radial außen geführt und erstreckt sich mit einer zweiten Wicklung oder Lage vom Scheitel zurück in die entgegengesetzte Richtung.

[0025] Die Wärmetauscheinrichtung kann sich teil- oder vollumfänglich um die Drehachse erstrecken, sodass ein im Gehäuseinnenraum, insbesondere im Ringraum beanspruchter Bauraum einer Komponente der Hydromaschine von der Wärmetauscheinrichtung umgangen ist.

[0026] In einer Variante ist der Gehäuseinnenraum von einem Gehäuse begrenzt, das an einer gleichen Seite von einer um die Drehachse drehbaren Triebwelle, mit der die Zylinder-Kolbeneinheiten drehfest verbunden sind, und von einem Zulauf und oder einem Rücklauf der Wärmetauscheinrichtung durchgriffen ist.

[0027] In einer Variante ist der Gehäuseinnenraum von einem Gehäuse begrenzt, das an einer gleichen Seite Anschlüsse des Hochdrucks und des Niederdrucks aufweist und von einem Zulauf und / oder einem Rücklauf der Wärmetauscheinrichtung durchgriffen ist.

[0028] Vorzugsweise ist der Zulauf und / oder der Rücklauf außenseitig am Gehäuse gegen dieses abgedichtet. So ist die Dichtstelle einfach zugänglich, kontrollierbar und wartbar.

[0029] 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.

[0030] Ein derartiges Aggregat ist beispielsweise zur Druckmittelversorgung eines Hydrozylinders vorgesehen.

[0031] Eine hydraulische Achse hat demgemäß eine Hydromaschine, die gemäß wenigstens einem Aspekt der vorhergehenden Beschreibung. 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.

[0032] Mehrere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Hydromaschine und ihrer Wärmetauscheinrichtungen sind in den Zeichnungen dargestellt. Anhand der Figuren dieser Zeichnungen wird die Erfindung nun näher erläutert.

[0033] Es zeigen:

Figur 1 eine hydrostatische Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt,

Figur 2 eine hydrostatische Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, in einem Längsschnitt,

Figur 3 eine zweites Ausführungsbeispiel einer Wärmetauscheinrichtung der Axialkolbenpumpe gemäß Figur 2 in einer perspektivischen Ansicht,

Figur 4 die Wärmetauscheinrichtung gemäß Figur 3 in einer Seitenansicht,

Figur 5 die Wärmetauscheinrichtung gemäß den Figuren 3 und 4 in einer Ansicht in Richtung der Längsachse,

Figur 6 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Wärmetauscheinrichtung in einer perspektivischen Ansicht,

Figur 7 eine hydrostatische Axialkolbenpumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit der Wärmetauscheinrichtung gemäß Figur 6,

Figur 8 eine hydrostatische Axialkolbenpumpe gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt,

Figur 9 eine Wärmetauscheinrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht und einer Draufsicht, und

Figur 10 eine Wärmetauscheinrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht und in einer Draufsicht.

[0034] Gemäß Figur 1 hat ein erstes Ausführungsbeispiel einer hydrostatischen Axialkolbenpumpe 1 ein Gehäuse 2 mit einem ringförmigem Gehäusemantel 4, 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 parallel zur Drehachse 18 eingebracht ist. In der jeweiligen Zylinderbohrung ist ein hydrostatischer Arbeitskolben 20 axialverschieblich geführt und seitens des Gehäusedeckels 6 an einer fest im Gehäuse 2 angeordneten Schrägscheibe 22 gleitend abgestützt. Im Bereich des Anschlussdeckels 8 ist zwischen der Zylindertrommel 16 und dem Anschlussdeckel 8 eine von Durchgangsausnehmungen (nicht dargestellt) durchsetzte Steuerscheibe 24 angeordnet. Die Durchgangsausnehmung (Drucknieren) sind dabei in Druckmittelverbindung mit einem Hochdruckanschluss 26 und einem Niederdruckanschluss 28 des Anschlussdeckels 8.

[0035] Bei Drehung der Triebwelle 14, und damit der Zylindertrommel 16, sind die hydrostatischen Arbeitsräume über ihre zu den Anschlüssen 26, 28 weisenden Mündungen alternierend mit Hoch- und Niederdruck verbunden.

[0036] Im Gehäuse 2 ist ein Gehäuseinnenraum 30 ausgebildet. Radial zwischen der Zylindertrommel 16 und einer Gehäuseinnenwandung 32 ist ein Ringraum 34 ausgebildet. In diesem und um die Drehachse 18 erstreckt sich eine wendelförmige Wärmetauscheinrichtung 36 zur Abfuhr thermischer Energie aus dem Gehäuse 2. Wie vorbeschrieben liegt der heißeste und verlustbehaftetste Punkt in einem hydraulischen Kreislauf in der hydrostatischen Axialkolbenpumpe 1. Durch die im Ringraum 34 angeordnete Wärmetauscheinrichtung 36 wird die thermische Energie genau an diesem Punkt an ein in der Wendel 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 minimieren, da diese immer im optimalen Temperaturbereich betrieben werden kann.

[0037] Da die Wärme auf diese Weise am "heißesten Ort" eines hydrostatischen Kreislaufs übertragen wird, kann die mittels dem Kühlwasser abgeführte thermische Energie gut weitergenutzt werden, da ihr Temperaturniveau besonders weit oberhalb der Umgebungstemperatur hoch ist. 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.

[0038] 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.

[0039] Auf eine weitergehende Erläuterung des grundlegenden Aufbaus und der grundlegenden Funktionsweise der hydrostatischen Axialkolbenmaschine 1 gemäß Figur 1, sowie der folgenden Ausführungsbeispiele, wird an dieser Stelle verzichtet, da dies hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die genannten Vorteil gelten auch für die folgenden Ausführungsbeispiele.

[0040] Figur 2 zeigt eine hydrostatische Axialkolbenpumpe 101 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Ein Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist dabei, dass sich die Wärmetauscheinrichtung 136 von derjenigen gemäß Figur 1 unterscheidet. Sie ist zwar ebenfalls als Wendel ausgestaltet, jedoch liegen die einzelnen Windungen der Wendel in Axialrichtung aneinander an. Zudem sind in Figur 2 ein Zulauf 38 und ein Rücklauf 40 der Wärmetauscheinrichtung 136 dargestellt. Beide 38, 40 durchsetzen den Gehäusedeckel 6 und sind an dessen Außenseite (nicht dargestellt) gegen das Gehäuse 2 abgedichtet. Durch den Zulauf 38 strömt in der Wendel der Wärmetauscheinrichtung 136 Kühlwasser ein und nimmt auf seinem Weg durch die Wendel bis zum Rücklauf 40 von dem im Gehäuseinnenraum 134 turbulent durchwirbelten Leckageöl Wärme auf.

[0041] Wie bei allen Ausführungsbeispielen erweist sich die durch die Zylindertrommel 16 im Ölbad des Gehäuseinnenraumes 30 erzeugte Turbulenz als vorteilhaft für den Wärmeübergangskoeffizient der Wärmetauscheinrichtung 136. Durch die engere Anordnung der Wendeln der Wärmetauscheinrichtung 136 ist eine Wärmestromdichte, verglichen mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1, erhöht.

[0042] Die Figuren 3 bis 5 zeigen die Wärmetauscheinrichtung 136 gemäß Figur 2 in einer perspektivischen, einer Seiten- und einer Draufsicht. Der vergleichsweise kurze Zulauf 38 erstreckt sich parallel zur Drehachse 18 und ist im rechten Winkel, bezogen auf die Drehachse 18 in Umfangsrichtung, abgewinkelt. In Folgendem verläuft die Wendel mit aneinander anliegende Windungen in Richtung der Drehachse 18 und umfänglich um diese herum, bis an einem Scheitel der Wärmetauscheinrichtung 136 das Wendelrohr tangential ausläuft und wieder im rechten Winkel, parallel zur Drehachse 18 abgewinkelt ist und als Rücklauf 40 zurückgeführt ist.

[0043] Figur 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Wärmetauscheinrichtung 236, das auf der wendelförmigen Wärmetauscheinrichtung 36 gemäß Figur 1 aufbaut. Im Unterschied zu dieser weist die Wärmetauscheinrichtung 236 in Radialrichtung zwei Lagen oder Wicklungen, anstatt nur einer, auf. Wie bereits das erste Ausführungsbeispiel 36 weisen die einzelnen Windungen in Richtung der Drehachse 18 einen Abstand zueinander auf. Auf diese Weise kann das turbulente Ölbad im Gehäuseinnenraum 30 auch die Zwischenräume zwischen den Windungen erreichen. Ausgehend von einem Zulauf 38 erstrecken sich innenliegende Windungen umfänglich und in Richtung zu der Achse 18 mit konstantem Wicklungsdurchmesser bis hin zu einem Scheitel der Wärmetauscheinrichtung 36. Hier wird der Durchmesser der Wicklung auf einen größeren Radius erweitert und die Windungen werden in umgekehrter Richtung entlang der Drehachse 18 umfänglich um diese zurückgeführt. So ergeben sich zwei Wicklungen oder Lagen. Die außenliegende Wicklung läuft als Rücklauf 40 wieder auf der Seite des Zulaufs 38, parallel zu diesem, aus.

[0044] Figur 7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer hydrostatischen Axialkolbenpumpe 201, das sich vom zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 im Wesentlichen durch die veränderte Wärmetauscheinrichtung 236 gemäß Figur 6 unterscheidet.

[0045] Ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydrostatischen Axialkolbenpumpe 301 zeigt Figur 8. Vom Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7 unterscheidet sich es durch die abgewandelte Wärmetauscheinrichtung 336. Diese ist nun, anstatt wendelförmig, ondulierend ausgestaltet. Dabei ist ein Kranz von sich abwechselnd parallel zur Drehachse 18 erstreckenden und umfänglich abgewinkelten Abschnitten so aneinander gereiht, dass sich das Rohr der Wärmetauscheinrichtung 336 alternierend in Umfangsrichtung um die Drehachse 18 erstreckt. Auf diese Weise kann ein von den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen abweichendes Temperaturprofil der Temperaturdifferenz ΔT realisiert werden.

[0046] Ein ganz ähnlich aufgebautes Ausführungsbeispiel einer Wärmetauscheinrichtung 436 zeigt Figur 9. Vom Ausführungsbeispiel gemäß Figur 8 unterscheidet sich die Wärmetauscheinrichtung 436 dadurch, dass vergleichsweise wenige ondulierende Abschnitte vorgesehen sind.

[0047] Ein letztes Ausführungsbeispiel einer Wärmetauscheinrichtung 536 zeigt Figur 10. Diese erstreckt sich stufenweise wendelförmig und hat zudem einen rechteckigen Querschnitt der Wendeln. Diese verlaufen abschnittsweise waagerecht, das heißt in einer Ebene, deren Normale die Drehachse 18 ist, und sind durch gegen die Ebenen jeweils angestellte Abschnitte miteinander verbunden. Auf diese Weise ergibt sich eine im Prinzip stufen- und wendelförmig gewickelte Wärmetauscheinrichtung.

[0048] Offenbart ist eine Hydromaschine mit einem Gehäuseinnenraum, in dem ein Triebwerk angeordnet ist, über das mechanische Energie in hydraulische Energie, und / oder umgekehrt, leckagebehaftet wandelbar ist. Dabei ist im Gehäuseinnenraum eine Wärmetauscheinrichtung zur Abfuhr eines Wärmestroms der Leckage zumindest abschnittsweise angeordnet.

[0049] Offenbart sind weiterhin ein hydraulisches Aggregat und eine hydraulische Achse, die jeweils die Hydromaschine aufweisen.

Bezugszeichenliste

[0050] 

1; 101; 201; 301

hydrostatische Axialkolbenpumpe

2

Gehäuse

4

Gehäusemantel

6

Gehäusedeckel

8

Anschlussdeckel

10, 12

Wälzlager

14

Triebwelle

16

Zylindertrommel

18

Drehachse

20

Arbeitskolben

22

Schrägscheibe

24

Steuerscheibe

26

Hochdruckanschluss

28

Niederdruckanschluss

30

Gehäuseinnenraum

32

Gehäuseinnenwandung

34; 134; 234; 334

Ringraum

36; 136; 236; 336; 436; 536

Wärmetauscheinrichtung

Ansprüche

1. Hydromaschine mit einem Gehäuseinnenraum (30) und einer darin um eine Drehachse (18) rotierbar gelagerten Gruppe hydrostatischer Arbeitsräume, die bei Rotation der Gruppe alternierend mit einem Hochdruck (26) und einem Niederdruck (28) der Hydromaschine verbindbar sind und eine Leckage in den Gehäuseinnenraum (30) hinein aufweisen, in dem eine Wärmetauscheinrichtung (36; 136; 236; 336; 436; 536) aufgenommen ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wandung der Wärmetauscheinrichtung (36; 136; 236; 336; 436; 536) von einem Rohr gebildet ist.

2. Hydromaschine nach Anspruch 1, wobei die Wärmetauscheinrichtung (36; 136; 236; 336) zumindest abschnittsweise einen Ringraum (34; 134; 234; 334) einnimmt, der sich zwischen einer Gehäuseinnenwandung (32; 132; 232; 332) und die Arbeitsräume begrenzenden, hydrostatischen Zylinder-Kolbeneinheiten erstreckt.

3. Hydromaschine nach Anspruch 2, wobei sich der Ringraum (32; 132; 232; 332) in Richtung der Drehachse (18) und um diese, insbesondere überwiegend zylindrisch oder konisch oder oval, erstreckt.

4. Hydromaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Drehachse (18) von der Wärmetauscheinrichtung (36; 136; 236; 336) ringförmig, insbesondere kreisringförmig, oder vieleckig, insbesondere vier- oder sechs- oder achteckig, umgriffen ist.

5. Hydromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in der Wärmetauscheinrichtung (36; 136; 236; 336) ein Fluid einphasig oder zweiphasig angeordnet ist.

6. Hydromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Wärmetauscheinrichtung (36; 136; 236; 536) zumindest abschnittsweise helixförmig oder wendelförmig um die Drehachse (18) ) und in Richtung der Drehachse (18) erstreckt.

7. Hydromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Wärmetauscheinrichtung (336; 436) zumindest abschnittsweise ondulierend um die Drehachse (18) und in Richtung der Drehachse (18) erstreckt.

8. Hydromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Wärmetauscheinrichtung (236) in Richtung radial zur Drehachse (18) mit wenigstens zwei Wicklungen oder Lagen erstreckt.

9. Hydromaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem den Gehäuseinnenraum begrenzenden Gehäuse (2, 4, 6, 8), das an einer gleichen Seite (6) von einer um die Drehachse (18) drehbaren Triebwelle (14), mit der die Zylinder-Kolbeneinheiten drehfest verbunden sind, und von einem Zulauf (38) und einem Rücklauf (40) der Wärmetauscheinrichtung (136; 336) durchgriffen ist, oder das an einer gleichen Seite Anschlüsse des Hochdrucks und des Niederdrucks aufweist und von einem Zulauf und einem Rücklauf der Wärmetauscheinrichtung durchgriffen ist.

10. Hydraulisches Aggregat mit einer Hydromaschine, die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist, wobei fest mit der Hydromaschine zumindest verbunden sind: eine Antriebsmaschine, insbesondere Elektromaschine, über die ein Drehmoment an die Hydromaschine übertragbar ist, und ein Druckmittelbehälter, der mit dem Niederdruck und / oder Hochdruck der Hydromaschine verbindbar ist.

11. Hydraulische Achse mit einer Hydromaschine, die gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist, wobei fest mit der Hydromaschine zumindest verbunden sind: 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.

Claims

1. Hydraulic machine having a housing interior (30) and a group of hydrostatic working chambers mounted therein so as to be rotatable about an axis of rotation (18), said working chambers, upon rotation of the group, being connectable in an alternating manner to a high pressure (26) and to a low pressure (28) of the hydraulic machine and having a leakage into the housing interior (30), in which a heat exchanger device (36; 136; 236; 336; 436; 536) is accommodated, characterized in that a wall of the heat exchanger device (36; 136; 236; 336; 436; 536) is formed by a tube.

2. Hydraulic machine according to Claim 1, wherein the heat exchanger device (36; 136; 236; 336) at least in sections occupies an annular chamber (34; 134; 234; 334) which extends between a housing inner wall (32; 132; 232; 332) and the hydrostatic cylinder/piston units bounding the working chambers.

3. Hydraulic machine according to Claim 2, wherein the annular chamber (32; 132; 232; 332) extends in the direction of the axis of rotation (18) and around the latter, in particular predominantly in a cylindrical or conical or oval manner.

4. Hydraulic machine according to one of Claims 1 to 3, wherein the axis of rotation (18) is engaged around by the heat exchanger device (36; 136; 236; 336) in an annular manner, in particular in a circular manner, or in a polygonal manner, in particular in a square or hexagonal or octagonal manner.

5. Hydraulic machine according to one of the preceding claims, wherein a fluid is arranged in a single phase or in two phases in the heat exchanger device (36; 136; 236; 336) .

6. Hydraulic machine according to one of the preceding claims, wherein the heat exchanger device (36; 136; 236; 536) extends at least in sections helically or spirally around the axis of rotation (18) and in the direction of the axis of rotation (18).

7. Hydraulic machine according to one of the preceding claims, wherein the heat exchanger device (336; 436) extends at least in sections in an undulating manner around the axis of rotation (18) and in the direction of the axis of rotation (18).

8. Hydraulic machine according to one of the preceding claims, wherein the heat exchanger device (236) extends with at least two windings or layers in a direction radially with respect to the axis of rotation (18).

9. Hydraulic machine according to one of the preceding claims, with a housing (2, 4, 6, 8) which bounds the housing interior and through which passes, on an identical side (6), a drive shaft (14) which is rotatable about the axis of rotation (18) and to which the cylinder/piston units are connected for rotation therewith, and a feed (38) and a return (40) of the heat exchanger device (136; 336), or which, on an identical side, has connections of the high pressure and of the low pressure and through which a feed and a return of the heat exchanger device pass.

10. Hydraulic assembly having a hydraulic machine which is designed according to one of the preceding claims, wherein at least the following are fixedly connected to the hydraulic machine: a drive machine, in particular electric machine, via which a torque can be transmitted to the hydraulic machine, and a pressure medium container which is connectable to the low pressure and/or high pressure of the hydraulic machine.

11. Hydraulic axle having a hydraulic machine which is designed according to one of Claims 1 to 9, wherein at least the following are fixedly connected to the hydraulic machine: a drive machine, in particular electric machine, via which a torque can be transmitted to the hydraulic machine, a hydraulic cylinder which can be supplied with pressure medium by the hydraulic machine, and a control block, in particular valve control block, for controlling the pressure medium supply.

Revendications

1. Machine hydraulique comprenant un espace intérieur de carter (30) et un groupe d'espaces de travail hydrostatiques logé dans celui-ci de manière rotative autour d'un axe de rotation (18), qui peuvent être reliés lors de la rotation du groupe alternativement à une haute pression (26) et à une basse pression (28) de la machine hydraulique et présentent une fuite dans l'espace intérieur de carter (30), dans lequel un dispositif d'échange de chaleur (36 ; 136 ; 236 ; 336 ; 436 ; 536) est reçu, caractérisé en ce qu'une paroi du dispositif d'échange de chaleur (36 ; 136 ; 236 ; 336 ; 436 ; 536) est formée par un tube.

2. Machine hydraulique selon la revendication 1, dans laquelle le dispositif d'échange de chaleur (36 ; 136 ; 236 ; 336) occupe au moins en sections un espace annulaire (34 ; 134 ; 234 ; 334), qui s'étend entre une paroi intérieure de carter (32 ; 132 ; 232 ; 332) et des unités cylindre-piston hydrostatiques délimitant les espaces de travail.

3. Machine hydraulique selon la revendication 2, dans laquelle l'espace annulaire (32 ; 132 ; 232 ; 332) s'étend dans la direction de l'axe de rotation (18) et autour de celui-ci, notamment sous forme principalement cylindrique ou conique ou ovale.

4. Machine hydraulique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle l'axe de rotation (18) est entouré par le dispositif d'échange de chaleur (36 ; 136 ; 236 ; 336) en forme d'anneau, notamment en forme d'anneau de cercle, ou en forme de polygone, notamment en forme de quadrilatère ou d'hexagone ou d'octogone.

5. Machine hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle un fluide est agencé sous forme monophasée ou diphasée dans le dispositif d'échange de chaleur (36 ; 136 ; 236 ; 336).

6. Machine hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif d'échange de chaleur (36 ; 136 ; 236 ; 536) s'étend au moins en sections en forme d'hélice ou en forme de spirale autour de l'axe de rotation (18) et dans la direction de l'axe de rotation (18).

7. Machine hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif d'échange de chaleur (336 ; 436) s'étend au moins par sections en ondulant autour de l'axe de rotation (18) et dans la direction de l'axe de rotation (18).

8. Machine hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le dispositif d'échange de chaleur (236) s'étend dans la direction radiale par rapport à l'axe de rotation (18) avec au moins deux enroulements ou couches.

9. Machine hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un carter (2, 4, 6, 8) délimitant l'espace intérieur de carter, qui est traversé d'un même côté (6) par un arbre d'entraînement (14) rotatif autour de l'axe de rotation (18), auquel les unités cylindre-piston sont reliées de manière solidaire en rotation, et par une arrivée (38) et un retour (40) du dispositif d'échange de chaleur (136 ; 336), ou qui présente sur un même côté des raccords de haute pression et de basse pression et qui est traversé par une arrivée et un retour du dispositif d'échange de chaleur.

10. Ensemble hydraulique comprenant une machine hydraulique, qui est réalisée selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel sont reliés de manière fixe à la machine hydraulique au moins : une machine d'entraînement, notamment une machine électrique, par l'intermédiaire de laquelle un couple peut être transmis à la machine hydraulique, et un réservoir de fluide sous pression, qui peut être relié à la basse pression et/ou à la haute pression de la machine hydraulique.

11. Axe hydraulique comprenant une machine hydraulique, qui est réalisée selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel sont reliés de manière fixe à la machine hydraulique au moins : une machine d'entraînement, notamment une machine électrique, par l'intermédiaire de laquelle un couple peut être transmis à la machine hydraulique, un vérin hydraulique pouvant être alimenté en fluide sous pression par la machine hydraulique et un bloc de commande, notamment un bloc de commande de soupape, pour la commande de l'alimentation en fluide sous pression.

Zeichnung