CH648912A5

CH648912A5 - Hydrodynamische bremse.

Info

Publication number: CH648912A5
Application number: CH5126/80A
Authority: CH
Inventors: Klaus Brosius; Berthold Herrmann
Original assignee: Voith Getriebe Kg
Priority date: 1979-07-07
Filing date: 1980-07-03
Publication date: 1985-04-15
Also published as: US4411340A; FR2461160A1; GB2056016B; DE2927582A1; DE2927582C2; GB2056016A; FR2461160B3

Description

Die Erfindung geht aus von einer hydrodynamischen Bremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine ähnliche Bremse, welche die Merkmale a, b und c des Anspruches 1 aufweist, ist bekannt aus der DE-OS 1942475. Dort ist der Auslassringkanal zugleich der Aufnahmeraum für die blendenartigen Strömungshindernisse.

Demgegenüber ist bei der Bremse, von der die Erfindung ausgeht, folgendes vorgesehen: Derjenige Teil der Schale, der den äusseren Umfang des Auslassringkanales begrenzt, weist einen verhältnismässig kleinen lichten Durchmesser auf. Dabei bildet dieser Teil der Schale unmittelbar neben dem Schaufelradspalt zusammen mit dem Aussenumfang des Rotorschaufelrades einen engen Spalt. Dadurch erreicht man eine Verringerung des Gewichtes der Schale und zugleich eine Verkleinerung des Füllvolumens der Bremse, somit eine kleinere Füllzeit und demzufolge ein rascheres Ansprechen der Bremse. Der Schaufelradspalt ist weitgehend gegenüber dem Auslassringkanal abgedichtet. Letzteres erleichtert das Erzielen einer geordneten Strömungsführung. Der Aufnahmeraum für die blattförmigen Blenden ist bei dieser Ausführung ebenfalls verkleinert auf einen spaltförmigen Ringraum, der sich in der Regel zwischen einem zum Statorschaufelrad gehörenden Flansch und einem zur Schale gehörenden Flansch, befindet. Das Ein- und Ausrücken der Blenden erfolgt in der Regel mit Hilfe eines Druckmittel-Stellzylinders.

Bei einer solchen Bremse wurde mitunter beobachtet, dass die Blenden entgegen der Kraft des Stellzylinders im eingeschalteten Zustand der Bremse, also unbeabsichtigt in den Arbeitsraum einrückten. Dadurch wurde die Bremswirkung in unzulässiger Weise vermindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene hydrodynamische Bremse derart weiterzubilden.

dass die Gefahr des unbeabsichtigten Einrückens der Strömungshindernisse mit Sicherheit ausgeschlossen ist.

Die Aufgabe wird durch die in der Kennzeichnung des Patentanspruchs 1 angegebene Ausbildung der Bremse gelöst.

Anscheinend wird das unbeabsichtigte Einrücken der Blenden durch die mitunter extrem hohe Strömungsgeschwindigkeit der Arbeitsflüssigkeit verursacht, wenn diese im radial äusseren Bereich des Arbeitsraumes von den Schaufelkanälen des Rotors in die Schaufelkanäle des Stators übertritt. Die hohe Strömungsgeschwindigkeit hat wohl zur Folge, dass der sich im Schaufelradspalt einstellende statische Druck stark vermindert, im Extremfall gegen Null geht. Des weiteren muss wohl angenommen werden, dass ein kleiner Teil des Arbeitsflüssigkeitsstromes in den Aufnahmeraum für die Blenden eindringt, und dass im radial äusseren Bereich dieses Aufnahmeraumes die Strömungsenergie in statischen Druck umgesetzt wird, so dass dort ein hoher statischer Druck entsteht. Der Unterschied zwischen den statischen Drücken, die im radial äusseren Bereich und im radial inneren Bereich der Blenden herrschen, kann also mitunter die von dem Stellzylinder, der das Ausrücken der Blenden auslöst, erzeugte Kraft überwinden.

Zunächst war versucht worden, das Problem dadurch zu lösen, dass die Blenden beim Einschalten der Bremse weiter nach aussen zurückgezogen werden. Dies hätte aber eine Vergrösse-rung des Verstellweges erforderlich gemacht, unter Umständen auch noch eine Vergrösserung der Aussenabmessungen der Bremse. Es war deshalb eine Druckentlastung des radial äusseren Bereiches des Blenden-Aufnahmeraumes in Betracht gezogen worden; d. h. man wollte von dort eine Verbindungsleitung zu einem Bereich niedrigeren Druckes ausserhalb des Bremsengehäuses herstellen. Dann wäre es aber erforderlich geworden, die über eine solche Entlastungsleitung entweichende Arbeits-flüssigkeitsmenge wieder in den Arbeitsraum zurückzuführen.

Der erfindungsgemässen Lösung, wonach eine Leitungsverbindung (oder «Entlastungsleitung») zwischen dem radial äusseren Bereich des Blendenaufnahmeraumes und dem Auslassringkanal vorgesehen ist, standen zunächst die Bedenken entgegen, der Druckunterschied zwischen dem Blendenaufnahmeraum und dem Auslassringkanal sei für den gewünschten Effekt nicht ausreichend. Es zeigte sich dann aber überraschend, dass diese Lösung doch zum Erfolg führt. Wichtig ist dabei, dass die Entlastungsleitung vom radial äusseren Bereich des Blenden-Aufnahmeraumes ausgeht. Ferner wurde es als besonders vorteilhaft erkannt, die durch die Entlastungsleitung entweichende Arbeitsflüssigkeitsmenge in Strömungsrichtung vor dem Auslassregelventil in den Kreislauf zurückzuführen. Dadurch wird diese Arbeitsflüssigkeitsmenge von der Auslassregelung miter-fasst, mit dem Ergebnis, dass die den Arbeitsraum unmittelbar durch das Rotorschaufelrad verlassende Arbeitsflüssigkeitsmenge entsprechend vermindert wird. Dieses vorteilhafte Ver-. halten der erfindungsgemässen Bremse ist besonders wichtig im Bereich niedriger Drehzahlen. Dort muss nämlich zur Erzielung einer möglichst hohen Bremskraft der Arbeitsraum ganz gefüllt sein, was durch Schliessen des Auslassventils erreicht wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 eine hydrodynamische Bremse in vereinfachter schema-tischer Darstellung, im Längsschnitt;

Fig. 2 einen Teil-Querschnitt nach Linie II der Fig. 1;

Fig. 3 einen Teil-Längsschnitt in einem gegenüber Fig. 1 stark vergrössertem Massstab.

In den Fig. 1 und 2 sind die wesentlichen Teile einer hydrodynamischen Bremse zu erkennen:

11 Rotorschaufelrad;

12 Statorschaufelrad;

13 Schaufelradspalt;

14 Schale, die am Statorschaufelrad 12 befestigt ist und das Rotorschaufelrad 11 umhüllt;

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15 von der Schale 14 gebildeter Auslassringkanal;

16 an den Auslassringkanal 15 anschliessende Auslassleitung;

17 in der Auslassleitung 16 angeordnetes und als Überströmventil ausgebildetes Regelventil, das mit einer nicht dargestellten Regeleinrichtung versehen werden kann;

18 im Rotorschaufelrad 11 angeordnete Auslassöffnungen; diese stellen eine Verbindung her zwischen dem von den Schaufelrädern 11,12 gebildeten torusförmigen Arbeitsraum und dem Auslassringkanal 15;

19 im Rotorschaufelrad 11 angeordnete Einlasskanäle;

20 blendenartige Strömungshindernisse;

21 von der Schale 14 gebildeter Aufnahmeraum für die Blenden 20;

22 Stellbolzen für die Blenden 20;

23 an den Stellbolzen 22 befestigte Stellhebel;

24 Stellring, in den die Stellhebel 23 eingreifen und der durch einen nicht sichtbaren Druckmittel-Stellzylinder betätigt, d. h. in Umfangsrichtung verstellt werden kann.

Die Blenden sind mit vollen Linien in ihrer ausgerückten Position dargestellt. Die Fig. 2 zeigt jedoch mit strichpunktierten Linien eine der Blenden in ihrer eingerückten Position. Diese

Position nehmen alle Blenden ein, wenn die Bremse ausgeschaltet und somit nur mit Luft gefüllt ist. Hierbei vermindern die blendenartigen Strömungshindernisse 20 in bekannter Weise die V entilationsverluste.

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Die in Fig. 3 dargestellten Teile der erfindungsgemässen Strömungsbremse sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den Fig. 1 und 2. Zusätzlich ist in Fig. 3 folgendes dargestellt: Zwischen dem grössten Aussendurchmesser des 10 Rotorschaufelrades 11 und der Schale 14 ist ein verhältnismässig enger Spalt 25 vorgesehen, der bis zu einem gewissen Grade als Dichtung wirkt zwischen dem Schaufelradspalt 13 und dem Auslassringkanal 15.

Im radial äusseren Bereich des Blenden-Aufnahmeraumes 21 15 stellt sich mitunter ein hoher statischer Druck ein. Um diesen abzubauen, sind an einigen Stellen des Aufnahmeraumes 21, gleichmässig über den Umfang verteilt, örtliche Ausnehmungen 29 vorgesehen, die über j e einen Entlastungskanal 30 mit dem Auslassringkanal 15 in Verbindung stehen. Hierdurch wird ein 20 unbeabsichtigtes Einrücken der Blenden 20 in den Bremsenarbeitsraum verhindert.

M

1 Blatt Zeichnungen

Claims

648 912 PATENTANSPRÜCHE

1. Hydrodynamische Bremse mit a) einem Rotorschaufelrad (11) und einem Statorschaufelrad (12), die miteinander einen torusförmigen und mit Arbeitsflüssigkeit füllbaren Arbeitsraum bilden und zwischen denen sich ein wenigstens angenähert achssenkrecht angeordneter Schaufelradspalt (13) befindet;

b) einer am Statorschaufelrad befestigten und das Rotorschaufelrad umhüllenden Schale (14), die einen sich rings um das Rotorschaufelrad erstreckenden Auslassringkanal (15) bildet;

c) blendenartigen Strömungshindernissen (20), die in einem sich entlang dem Aussenumfang der Schaufelräder erstreckenden Aufnahmeraum (21) angeordnet sind und die entlang der Fläche des Schaufelradspaltes derart beweglich sind, dass sie bei ausgeschalteter Bremse in den Arbeitsraum einrückbar und beim Einschalten der Bremse wieder ausrückbar sind;

d) einen neben dem Schaufelradspalt (13) zwischen dem grössten Aussendurchmesser des Rotorschaufelrades (11) und der Schale (14) angeordneter, den Auslassringkanal begrenzenden Spalt (25),

dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitungsverbindung (29,30) zwischen dem Aufnahmeraum (21) für die Strömungshindernisse (20) und dem Auslassringkanal (15) vorgesehen ist.

2. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsverbindung (29,30) vom radial äusseren Bereich des Aufnahmeraumes (21) ausgeht.

3. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1 oder 2, mit einem an den Auslassringkanal (15) angeschlossenen Auslassregelventil (17), dadurch gekennzeichnet, dass die Leitungsverbindung (29,30) in Strömungsrichtung vor dem Auslassregelventil (17) in den Auslassringkanal (15) einmündet.