DE10150681A1

DE10150681A1 - Hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder

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Publication number: DE10150681A1
Application number: DE10150681A
Authority: DE
Inventors: Klaus Vogelsang; Martin Deeg; Walter Eberlein
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2001-10-17
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2003-05-08
Anticipated expiration: 2021-10-18
Also published as: WO2003033319A2; US20050016804A1; JP2005505730A; DE10150681B4; WO2003033319A3; AU2002342781A1; JP4077792B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder, insbesondere Sekundärretarder, mit DOLLAR A einem Rotor in einem Rotorgehäuse und einem Stator in einem Statorgehäuse, Rotor und Stator bilden miteinander einen Arbeitsraum; DOLLAR A der Rotor ist gegenüber dem Stator axial verschiebbar von einer ersten Position - Bremsbetriebsposition - in eine zweite Position - Nicht-Bremsbetriebsposition - und umgekehrt; DOLLAR A in der Nicht-Bremsbetriebsposition ist der axiale Abstand zwischen Rotor und Stator ein Vielfaches des Abstandes in der Bremsbetriebsposition. DOLLAR A Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: DOLLAR A das Rotorgehäuse umfaßt einen Auslaß, der in einem solchen Abstand von der Rotordrehachse angeordnet und gegen den Rotor hin in der Nicht-Bremsposition offen ist, daß das vom Rotor erfaßte Betriebsmedium aus dem Arbeitsraum durch den Auslaß transportiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder, insbesondere Sekundärretarder. Der Retarder weist eine Rotorverschiebung auf, d. h. der Rotor nimmt im Nicht-Bremsbetrieb eine sogenannte "unscharfe Stellung" ein. Durch das Bewegen des Rotors in diese unscharfe Stellung soll die Verlustleistung, insbesondere die Luftverlustleistung des Retarders, einen niedrigen Wert aufweisen.
In der sogenannten "Scharfstellung" beim Bremsbetrieb nimmt der Rotor zum Stator eine relativ nahe Position ein, d. h. der Spalt zwischen den Rotor- und den Statorschaufelspitzen beträgt vorteilhaft nur wenige Millimeter. In der unscharfen Stellung ist die Spaltweite ein Vielfaches der Spaltweite in der scharfen Stellung.
Die axiale Verschiebebewegung des Rotors von einer gegenüber dem Stator nahen Position im Bremsbetrieb in eine fernere Position im Nicht- Bremsbetrieb ermöglicht es, die Retarderverluste im Nicht-Bremsbetrieb gegenüber nicht verschiebbaren Rotoren erheblich zu reduzieren.
Der Retarder wird im Nicht-Bremsbetrieb weitgehend entleert, um Ventilationsverluste durch im Arbeitsraum vorhandene Luft und verbliebene Reste des Arbeitsmediums zu verhindern. Andererseits soll ein bestimmtes Restvolumen von Arbeitsmedium zur Erreichung eines optimalen Verlustleistungswertes, d. h. eines minimalen Ventilationsverlustes, und insbesondere zur Wärmeabfuhr verbleiben.
WO 00/40872 offenbart einen Retarder, bei dem zum gezielten Entleeren des Retarders auf einen vorbestimmten Füllgrad an der Rückwand des Statorgehäuses ein Auslaß angeordnet ist, der in einen hinter dem Stator angeordneten Auslaßraum mündet. An den Auslaßraum ist ein Druckimpulszylinder angeschlossen, mit dessen Kolben überschüssiges Arbeitsmedium beschleunigt und gegen interne Leitungswiderstände so lange verschoben wird, bis ein optimaler Verlustleistungsbetrieb erreicht ist.
Nachteilig an dieser Ausführung ist, daß zusätzliche Energie aufgewendet werden muß, um den Rücktransport von überschüssigem Arbeitsmedium aus dem Retarder zu bewirken. Weiterhin ist der dargestellte Aufbau kompliziert und die Betätigung mit zusätzlichen mechanischen Verlusten verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder darzustellen, bei dem der Rücktransport überschüssigen Betriebsmediums aus dem Retarder gegenüber dem Stand der Technik effektiver erfolgen soll. Insbesondere soll ein hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder angegeben werden, bei dem besonders effektiv eine Entleerung des Retarders im Nicht-Bremsbetrieb auf einen vorbestimmten Füllgrad erreicht werden kann. Die Entleerung soll dabei insbesondere automatisch, d. h. selbstständig erfolgen.
Diese Aufgabe wird durch ein hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder gemäß des Anspruches 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben besonders vorteilhafte Ausgestaltungen.
Erfindungsgemäß umfaßt das hydrodynamische Bremssystem mit einem Retarder einen Rotor in einem Rotorgehäuse und einen Stator in einem Statorgehäuse, wobei Rotor und Stator miteinander einen Arbeitsraum bilden. Der Rotor ist gegenüber dem Stator axial verschiebbar von einer ersten Position (Bremsbetriebsposition) in eine zweite Position (Nicht- Bremsbetriebsposition) und umgekehrt. Der axiale Abstand zwischen Rotor und Stator beträgt in der Nicht-Bremsbetriebsposition ein Vielfaches des Abstandes in der Bremsbetriebsposition. Erfindungsgemäß umfaßt das Rotorgehäuse einen Auslaß, der in einem solchen Abstand von der Rotordrehachse angeordnet und gegen den Rotor in der Nicht- Bremsbetriebsposition offen ist, daß das vom Rotor erfaßte Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum durch den Auslaß transportiert wird.
Es wird somit die auf das Arbeitsmedium im drehenden Rotor wirkende Fliehkraft genutzt, um das Arbeitsmedium durch den Auslaß zu transportieren. Der Auslaß ist daher an einer Stelle im Rotorgehäuse vorgesehen, insbesondere derart, daß er radial innenliegend der Richtung der Fliehkraft entgegenstehend angeordnet ist. Über die radiale Position des Auslasses kann die gewünschte Rest-Arbeitsmediummenge, die im Nicht-Bremsbetrieb im Retarderarbeitsraum verbleiben soll, eingestellt werden.
Vorteilhaft umfaßt das hydrodynamische Bremssystem einen externen Arbeitsmediumkreislauf, insbesondere zum Kühlen des im Bremsbetrieb aufgeheizten Arbeitsmediums. Der Arbeitsmediumkreislauf umfaßt einen Ausgleichsbehälter mit einem Arbeitsmediumablauf unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Arbeitsmediums im Ausgleichsbehälter, um Leckagen oder Volumendifferenzen im Kreislauf auszugleichen. Der Arbeitsmediumablauf des Ausgleichsbehälters ist über mindestens eine Zufuhrleitung an mindestens einen Speisungsanschluß des Retarders derart angeschlossen, daß Arbeitsmedium in den Arbeitsraum aus dem Ausgleichsbehälter eingespeist werden kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Auslaß des Rotorgehäuses zumindest mittelbar über eine Abführleitung an den Ausgleichsbehälter angeschlossen. Diese Abführleitung kann dabei unmittelbar in den Ausgleichsbehälter münden, wobei die Mündung unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Ausgleichsbehälter vorgesehen ist. Sie kann aber auch in einer anderen Ausführung in einen Leitungsbereich unterhalb des Ausgleichsbehälters münden, zwischen Ausgleichsbehälter und Zufuhrleitung zum Retarder.
Bei einem mittelbaren Anschluß des Auslasses des Rotorgehäuses an den Ausgleichsbehälter kann vorteilhaft ein zusätzlicher atmosphärisch verbundener Behälter im externen Kreislauf vorgesehen werden. Dieser atmosphärisch verbundene Behälter ist auf einer geodätischen Höhe oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des Ausgleichsbehälters positioniert. Der atmosphärisch verbundene Behälter ist über eine Leitung an den Ausgleichsbehälter angeschlossen, und die Abführleitung, die an den Auslaß des Rotorgehäuses angeschlossen ist, mündet in den atmosphärisch verbundenen Behälter. Dies hat den Vorteil, daß das mittels des Rotors im Nicht-Bremsbetrieb durch den Auslaß im Rotorgehäuse in den atmosphärisch verbundenen Behälter geleitete Arbeitsmedium schwerkraftbedingt in den Ausgleichsbehälter zurückfließt. Somit kann ein besonders geringer Strömungswiderstand erreicht werden, gegen welchen das Arbeitsmedium mittels des Rotors durch den Auslaß im Rotorgehäuse transportiert wird. Da die Abführleitung in einen atmosphärisch verbundenen Behälter mündet, ist es vorteilhaft, hinter den Auslaß im Rotorgehäuse in der Abführleitung ein Ventil anzuordnen, so daß im Bremsbetrieb diese Leitung sicher abgesperrt werden kann. Besonders vorteilhaft ist dieses Ventil direkt am bzw. hinter dem Auslaß im Rotorgehäuse angeordnet. Geeignet sind z. B. Absperrventile oder Rückschlagventile.
Wenn die Abführleitung unmittelbar in den Ausgleichsbehälter unterhalb des Flüssigkeitsspiegels oder in eine Leitung unterhalb des Ausgleichsbehälters mündet, kann anstelle des eben beschriebenen Ventiles in die Abführleitung eine Drossel geschaltet sein. Diese Drossel ist vorzugsweise so dimensioniert, daß keine negative Beeinflussung des aktiven Bremsbetriebes zu erwarten ist und gleichzeitig die gewünschte Entleerung über den Auslaß im Nicht-Bremsbetrieb erreicht wird.
Um besonders im Nicht-Bremsbetrieb eine ausreichende Kühlung des Retarders zu erreichen, kann vorteilhaft ständig ein Mindestmassenstrom an Arbeitsmedium durch den Retarder geleitet werden. Dieser als Kühlmassenstrom bezeichnete Massenstrom des Arbeitsmediums tritt über die Zuführleitung durch einen Speisungsanschluß in den Retarderarbeitsraum ein und über den Auslaß im Rotorgehäuse wieder aus. Vorteilhaft ist in die Zuführleitung ein Druckreduzierorgan geschaltet mit einem ständig geöffneten Mindestströmungsquerschnitt. Einerseits kann das Druckreduzierorgan als Regelorgan mit einem Mindestströmungsquerschnitt ausgebildet sein, andererseits aber auch als Regel- oder Absperrorgan, das insbesondere vollständig geschlossen werden kann, wobei dann parallel zu diesem Regelorgan/Absperrorgan eine Drossel mit einem Mindestströmungsquerschnitt, insbesondere mit einem festen Querschnitt, geschaltet ist.
Gleichfalls kann in die Abführleitung ebenfalls ein Drosselorgan mit ständig geöffnetem Strömungsquerschnitt geschaltet sein, wobei ein besonders geringer Strömungswiderstand erreicht wird, wenn ein einziges druckreduzierendes Organ vorgesehen ist.
Insbesondere wenn der gesamte externe Arbeitsmediumkreislauf frei von externer Energiezufuhr ist, d. h. wenn keine angetriebenen Pumpen oder hydraulische Kolben vorgesehen sind, ist die Entleerung des Retarders auf eine gewünschte Restarbeitsmediumsmenge bzw. eine Kühlung im Nicht- Bremsbetrieb besonders effektiv möglich.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Steuerschema eines hydrodynamischen Bremssystemes im Nicht-Bremszustand mit einer Einleitung des aus dem Retarder entleerten Arbeitsmediums in einen atmosphärisch verbundenen Behälter;
Fig. 2 ein Steuerschema eines hydrodynamischen Bremssystemes mit einem Retarder, wobei das aus dem Retarder entleerte Arbeitsmedium unmittelbar in einen Ausgleichsbehälter eingespeist wird;
Fig. 3 ein Steuerschema eines hydrodynamischen Bremssystemes mit einem Retarder, wobei das aus dem Retarder entleerte Arbeitsmedium unmittelbar in einen Ausgleichsbehälter eingespeist wird, mit einem Mindestöffnungsquerschnitt in der Abführleitung;
Fig. 4 ein Steuerschema eines hydrodynamischen Bremssystems mit einem Retarder, wobei ständig ein Kühldurchfluß durch den Retarder stattfindet und das entleerte Betriebsmedium in einen atmosphärisch verbundenen Behälter eingespeist wird;
Fig. 5 ein Steuerschema eines hydrodynamischen Bremssystemes mit einem Retarder, wobei ein ständiger Kühldurchfluß stattfindet und das entleerte Arbeitsmedium in einen Ausgleichsbehälter eingespeist wird;
Fig. 6 ein Steuerschema eines hydrodynamischen Bremssystemes mit einem Retarder, wobei ein ständiger Kühldurchfluß stattfindet und in die Abführleitung eine Drossel geschaltet ist;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Ausführung eines Retarders mit einem externen Kreislauf gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 ist schematisch ein Retarder 1 dargestellt, mit einem Rotor 1.1 und einem Stator 1.2. Man erkennt weiterhin das Rotorgehäuse 1.3 und das Statorgehäuse 1.4. Es ist der Nicht-Bremsbetriebszustand gezeigt, d. h. der Rotor 1.1 ist vom Stator 1.2 in axialer Richtung - Richtung der Rotordrehachse 2 - in einer Position mit vergrößertem Abstand geschoben worden, um die Ventilationsverluste zu vermindern.
Im Rotorgehäuse 1.3 ist in einem definierten Abstand zur Rotordrehachse 2 ein Auslaß 4 angeordnet. Die Auslaßrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel radial, d. h. senkrecht zur Rotordrehachse ausgerichtet. Wie angedeutet, ragen Vorsprünge bzw. ein Rohrstück radial in Richtung des Rotors 1.1 über die innere Oberfläche des Rotorgehäuses 1.3 hinaus. Die Höhe dieses Vorsprunges bestimmt die Restarbeitsmenge, die im Retardergehäuse verbleibt. Selbstverständlich wäre es auch möglich, den Auslaß in axialer Richtung, d. h. parallel zu der Rotordrehachse 2 auszuführen, auf einer definierten Position, beabstandet von der Rotordrehachse 2, wobei diese definierte radiale Position die Menge des im Retardergehäuse verbleibenden Restarbeitsmediums bestimmt.
Ein Rückschlagventil 16 ist nahe dem Auslaß 4 im Rotorgehäuse 1.3 angeordnet. Durch die Drehbewegung des Rotors 1.1 wird überschüssiges Arbeitsmedium vom Rotor 1.1 erfaßt und durch den Auslaß 4 über das geöffnete Rückschlagventil 16 und die Abführleitung 13 in einen atmosphärisch verbundenen Behälter 15 gefördert.
Wie dargestellt, dient der Auslaß 4 zum Entleeren des Retarders 1 vollständig oder auf eine definierte Restarbeitsmediumsmenge. Der Querschnitt des Auslasses 4 und der Abführleitung 13 ist daher vergleichsweise klein gegenüber den Querschnitten der Leitungen bzw. Strömungselemente im externen Kreislauf 10, welche beim Bremsbetrieb durchströmt werden. Im Bremsbetrieb wird das Arbeitsmedium über die Zuführleitung 12 und den Speisungsanschluß 5 in den Arbeitsraum 3 des Retarders 1 geleitet. Weiterhin wird das Arbeitsmedium aus dem Retarder 1 über den Auslaß 6, die nachgeschaltete Drossel 21 und das Rückschlagventil 22 in die Leitung 23 zum Wärmetauscher 27 abgeführt. Vom Wärmetauscher 27, in welchem die dem Arbeitsmedium im Retarder 1 zugeführte Wärmemenge wieder abgeführt wird, strömt das Arbeitsmedium über die Zuführleitung 12 mit dem Rückschlagventil 24 und der Drossel 25 wieder in den Retarder 1.
Im externen Kreislauf 10 ist ein Ausgleichsbehälter 11 vorgesehen. Der Ausgleichsbehälter umfaßt einen Arbeitsmediumablauf 11.1 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Arbeitsmediums im Ausgleichsbehälter 11. An den Arbeitsmediumablauf 11.1 ist eine Leitung 14 angeschlossen - die insbesondere senkrecht bzw. nahezu senkrecht ausgerichtet ist -, welche den Arbeitsmediumablauf 11.1 mit der Zuführleitung 12 verbindet. Mit Hilfe des Arbeitsmediums im Ausgleichsbehälter 11 können z. B. Leckagen und Volumendifferenzen, die insbesondere beim Übergang vom Nicht- Bremsbetrieb in den Bremsbetrieb und umgekehrt im Retarder bzw. im externen Arbeitsmediumkreislauf auftreten, ausgeglichen werden.
Der atmosphärisch verbundene Behälter 15, in welchen das Arbeitsmedium eingeleitet wird, welches im Nicht-Bremsbetrieb vom Rotor 1.1 erfaßt und über den Auslaß 4 aus dem Retarder 1 transportiert wird, ist auf einer geodätischen Höhe oberhalb des Ausgleichsbehälters 11 gelagert. Der atmosphärisch verbundene Behälter 15 ist über eine Leitung 19 mit einem Ventil 20, das als schwerkraftbedingt öffnendes Rückschlagventil ausgeführt ist, an den Ausgleichsbehälter 11 angeschlossen, so daß das Arbeitsmedium aus dem atmosphärisch verbundenen Behälter 15schwerkraftbedingt in den Ausgleichsbehälter 11 zurückfließen kann. Bei einem Druckanstieg im Ausgleichsbehälter 11 über einen vorgegebenen Druckwert schließt das Ventil 20.
Da die Abführleitung 13 in diesem Ausführungsbeispiel in den atmosphärisch verbundenen Behälter 15 mündet, wird die Leitung 13 im Bremsbetrieb durch das Rückschlagventil 16 abgesperrt. Das Rückschlagventil 16 ist dabei, wie im Steuerschema dargestellt, derart ausgebildet, daß es durch den Bremsbetriebsdruck im Retarder 1 schließt und durch ein Federelement gegen den geringeren Druck im Retarder 1 beim Nicht-Bremsbetrieb geöffnet wird, so daß das Arbeitsmedium in den Behälter 15 ausströmen kann.
Der Druck im Ausgleichsbehälter 11, über welchen das Bremsmoment des Retarders 1 im Bremsbetrieb eingestellt wird, wird mittels des 3/2- Wegeventils 26, das als stetig veränderbares Proportionalventil ausgeführt ist, geregelt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dabei das Steuermedium, mit welchem das 3/2-Wegeventil 26 beaufschlagt wird (mit dem Druck P_V) vom Arbeitsmedium getrennt. Dies ist jedoch keine zwingende Maßnahme, genauso gut kann ein Steuerventil, welches mit Arbeitsmedium beaufschlagt ist, zum Steuern des Druckes im Ausgleichsbehälter 11 eingesetzt werden.
Fig. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines hydrodynamischen Bremssystemes mit einem Retarder 1. Gleiche Bezugszeichen sind dabei den gleichen Elementen zugeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel mündet die Abführleitung 13, welche am Auslaß 4 des Rotorgehäuses 1.3 angeschlossen ist, im Ausgleichsbehälter 11 unterhalb des Arbeitsmediumspiegels. Die Distanz zwischen Arbeitsmediumspiegel und Mündung der Abführleitung 13 ist mit h gekennzeichnet. Im wesentlichen ergibt sich die gleiche Funktionsweise wie im ersten Ausführungsbeispiel (Fig. 1). Es wäre auch denkbar, die Abführleitung 13 in der Leitung 14 unterhalb des Ausgleichsbehälters 11 münden zu lassen.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Auch hier mündet die Abführleitung 13 unterhalb des Arbeitsmediumspiegels im Ausgleichsbehälter 11. Anstelle des Rückschlagventiles 16 ist bei dieser Ausführung eine Drossel 17 in die Abführleitung 13 hinter den Auslaß 4 des Rotorgehäuses 1.3 geschaltet. Die Drossel 17 stellt einen ständig geöffneten Querschnitt zur Verfügung. Dieser ist so gewählt, daß sich keine nachteiligen Auswirkungen im Bremsbetrieb ergeben und gleichzeitig im Nicht-Bremsbetrieb die gewünschte Arbeitsmediummenge, welche vom Rotor 1.1 erfaßt wird, durch den Auslaß 4 abgeführt wird.
Fig. 4 zeigt ein Steuerschema eines weiteren Ausführungsbeispieles. In diesem Ausführungsbeispiel mündet die Abführleitung 13, wie in Fig. 1, in einem atmosphärisch verbundenen Behälter 15, welcher auf einem geodätischen Niveau oberhalb des Ausgleichsbehälters 11 angeordnet ist und aus welchem das Arbeitsmedium durch die Leitung 19 und das Ventil 20 aufgrund der Schwerkraft in den Ausgleichsbehälter 11 abfließt. Zwischen Ausgleichsbehälter 11 und Speisungsanschluß 5 des Retarders 1 besteht eine ständige, aber gedrosselte Leitungsverbindung. Dazu ist an einen Auslaß 11.1 des Ausgleichsbehälters 11 unterhalb des Arbeitsmediumspiegels eine Leitung 14, welche insbesondere senkrecht oder nahezu senkrecht verläuft, angeschlossen, die den Ausgleichsbehälter 11 mit der Zuführleitung 12 verbindet.
An den Ausgleichsbehälter 11 ist eine weitere Leitung 29 angeschlossen, die den Ausgleichsbehälter mit dem Leitungsabschnitt vor dem Wärmetauscher 27 verbindet. In die Leitung 29 ist ein Drosselelement 30 und ein Rückschlagventil 28 geschaltet, das schwerkraftbedingt öffnet. Im Bremsbetrieb ist das Rückschlagventil 28 aufgrund des Staudruckes geschlossen. Die Strömungsverbindung durch die Leitung 14 hingegen wirkt im wesentlichen nur im Falle des Bremsens.
Im weiteren Strömungsverlauf gabelt sich die Zuführleitung 12 in zwei parallel angeordnete Leitungszweige 12.1 und 12.2 auf. Die Leitungszweige 12.1 und 12.2 sind vor dem Speisungsanschluß 5 wieder zusammengeführt, denkbar wäre aber auch, diese Leitungszweige getrennt an verschiedenen Speisungsanschlüssen im Retarder 1 münden zu lassen. Der Speisungszweig 12.2 entspricht aufgrund der Anordnung eines Rückschlagventiles 24 in Reihe zu einer Drossel 25 der Zuführleitung 12 der vorhergehenden Beispiele. Parallel zum Leitungszweig 12.2 ist in diesem Ausführungsbeispiel jedoch ein Leitungszweig 12.1 mit einer Drossel 18, die einen ständig geöffneten Mindestquerschnitt oder auch feststehenden Querschnitt aufweist, geschaltet. Dieser Öffnungsquerschnitt ist vorteilhaft sehr klein gegenüber beispielsweise der Drossel 25. Durch diesen parallen Leitungszweig 12.1 mit der Drossel 18 ist die ständige Leitungsverbindung vom Ausgleichsbehälter 11 zum Speisungsanschluß 5 und damit in den Retarderarbeitsraum 3 gewährleistet. Selbstverständlich wäre es auch möglich, anstelle des oder zusätzlich zum dem parallelen Leitungszweig 12.1 das Rückschlagventil 24 mit einem ständig geöffneten Mindestströmungsquerschnitt zu versehen oder durch ein anderes geeignetes Ventil zu ersetzen.
Die Größe der Drossel 18 im Leitungszweig 12.1 ist derart gewählt, daß ein unbeeinträchtigter Bremsbetrieb gewährleistet ist. Mit der Leitungsverbindung vom Auslaß 4 im Rotorgehäuse 1.3 über Rückschlagventil 16, Abführleitung 13 zum atmosphärisch verbundenen Behälter 15 ist ein druckarmer Rückfluß des entleerten Arbeitsmediums möglich. Dieses Arbeitsmedium fließt schwerkraftbedingt vom atmosphärisch verbundenen Behälter 15 in den Ausgleichsbehälter 11. Durch die Gefällehöhe h, die sich aus der Differenz der geodätischen Höhe zwischen Arbeitsmediumspiegel im Ausgleichsbehälter 11 und der geodätischen Höhe des Speisungsanschlusses 5 ergibt, wobei der Arbeitsmediumspiegel im Ausgleichsbehälter 11 oberhalb des Speisungsanschlusses 5 positioniert ist, wird ein ständiger Rückfluß des Arbeitsmediums bei drehendem Rotor 1.1 in den Retarder 1 gewährleistet. Da gleichzeitig durch den drehenden Rotor 1.1 eine entsprechende Menge des Arbeitsmediums über den Auslaß 4 transportiert wird, ist durch diesen ständigen Arbeitsmediumsdurchsatz eine sichere Wärmeabfuhr gegeben. Der gewünschte Kühlmitteldurchsatz kann dabei durch Einstellen der Gefällehöhe h und Auswahl der geeigneten druckreduzierenden Strömungselemente in den durchströmten Leitungen eingestellt werden. Auf diese Art und Weise wird ein sicherer Kühlbetrieb ohne Zufuhr von externer Energie, wie z. B. in Pumpen oder hydraulischen Kolben, im gesamten externen Arbeitsmediumkreislauf 10 besonders effektiv erreicht.
Neben der Funktion des Kühlens erfüllt die durchgesetzte Arbeitsmediumsmenge im Nichtbremsbetrieb vorteilhaft auch die Funktion der Schmierung der umlaufenden Reteraderbauteile, so daß der Durchsatz insbesondere auch in Abhängigkeit einer definierten, notwendigen Schmiermediumsmenge festgelegt ist.
Fig. 5 zeigt ein Steuerschema eines weiteren Ausführungsbeispieles. Im Unterschied zu Fig. 4 ist die Abführleitung 13, wie in den Fig. 2 und 3, unterhalb des Arbeitsmediumspiegels im Ausgleichsbehälter 11 angeschlossen.
In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt. Auch hier mündet die Abführleitung 13 in den Ausgleichsbehälter 11 unterhalb des Arbeitsmediumspiegels. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Rückschlagventil 16 in der Abführleitung 13 entsprechend dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 durch eine Drossel 17 mit ständig geöffnetem Strömungsquerschnitt ersetzt. Auch hier ergibt sich, gleichfalls wie bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel, eine Strömung von Arbeitsmedium aus dem Ausgleichsbehälter 11 aufgrund der geodätischen Höhendifferenz h zwischen Arbeitsmediumspiegel im Ausgleichsbehälter 11 und Speisungsanschluß 5 des Retarders 1, in den Arbeitsraum 3 des Retarders 1. Gleichzeitig wird der vom drehenden Rotor 1.1 erfaßte Teil des Arbeitsmediums über den Auslaß 4, Drossel 17 und Abführleitung 13 in den Ausgleichsbehälter 11 gefördert. Dadurch ist ein ständiger Kühldurchfluß und insbesondere auch Schmiermitteldurchfluß gewährleistet, dessen Volumenstrom mittels der in den Leitungsverbindungen eingesetzten Strömungselemente und der Höhendifferenz h eingestellt werden kann. Der gesamte Arbeitsmediumkreislauf ist, abgesehen von der im Rotor 1.1 zugeführten Energie, frei von externer Energiezufuhr.
Im Bremsbetrieb findet ein Strömungskreislauf aus dem Retarder 1 über die Leitung 23, den Wärmetauscher 27, Leitungen 12 und 12.2 in den Retarder 1 statt. Im Nichtbremsbetrieb findet ein Kühl-/Schmierkreislauf aus dem Retarder 1 über die Leitung 13, den Ausgleichsbehälter 11, die Leitung 29, den Wärmetauscher 27, Leitungen 12 und 12.1 in den Retarder 1 statt. Die Leitung 14 dient im wesentlichen dem Befüllen des Retarders 1.
Im erfindungsgemäßen hydrodynamischen Bremssystem können alle Arten von Retardern eingesetzt werden. Beispielsweise sei nur Primärretarder, Sekundärretarder, mit Öl betriebener Retarder, mit dem Arbeitsmedium der Fahrzeugkühlanlage betriebenen Retarder (Wasserpumpenretarder), Retarder in lagerloser Ausführung (fliegend gelagerte Retarder) und Retarder mit (eigener) Lagerung genannt.
Fig. 7 zeigt noch einmal eine weitere Ausführung der vorliegenden Erfindung, die im wesentlichen der schematischen Darstellung in Fig. 6 entspricht, in größerem konstruktiven Detail. Sich entsprechende Bauteile sind mit sich entsprechenden Bezugszeichen versehen. Dabei ist noch einmal die Strömung im Nicht-Bremsbetrieb mit ausgezogenen Pfeillinien 31 dargestellt, die zur Aufrechterhaltung eines Kühl- und Schmierkreislaufes dient. Diese Strömung verläßt den Retarder durch den Auslaß 4 und wird ihm durch den Speisungsanschluß 5 wieder zugeführt.
Zusätzlich ist der Verlauf der Strömung im Bremsbetrieb durch strichpunktierte Pfeillinien 32 dargestellt. Wie man sieht, ist diese Strömung zum Teil dem Verlauf der Strömung im Nicht-Bremsbetrieb entgegen gerichtet. So wird unter anderem der Wärmetauscher 27 in entgegengesetzter Richtung durchströmt und ebenso die am Wärmetauscher angeschlossenen Eintritts- und Austrittsleitungen. Im allgemeinen weisen alle Leitungen oder Kanäle, die auschließlich im Nicht- Bremsbetrieb durchströmt werden einen kleineren Querschnitt auf, als die Leitungen bzw. Kanäle, die auschließlich oder zusätzlich vom Arbeitsmedium im Bremsbetrieb durchströmt werden, da der Volumenstrom des Arbeitsmediums im Bremsbetrieb deutlich größer ist als das durchgesetzte Schmier-/Kühlvolumen im Nichtbremsbetrieb. Bezugszeichenliste 1 Retarder
1.1 Rotor
1.2 Stator
1.3 Rotorgehäuse
1.4 Statorgehäuse
2 Rotordrehachse
3 Arbeitsraum
4 Auslaß
5 Speisungsanschluß
6 Auslaß
10 Arbeitsmediumkreislauf
11 Ausgleichsbehälter
11.1 Arbeitsmediumablauf
12 Zuführleitung
12.1, 12.2 Leitungszweige
13 Abführleitung
14 Leitung
15 Atmosphärisch verbundener Behälter
16 Rückschlagventil
17 Drossel
18 Druckreduzierorgan
19 Leitung
20 Ventil
21 Drossel
22 Rückschlagventil
23 Leitung
24 Rückschlagventil
25 Drossel
25 3/2-Wegeventil
27 Wärmetauscher
28 Rückschlagventil
29 Leitung
30 Drosselelement
31 Strömungsverlauf im Nicht-Bremsbetrieb
32 Strömungsverlauf im Bremsbetrieb

Claims

1. Hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder (1), insbesondere Sekundärretarder, mit

1. 1.1 einem Rotor (1.1) in einem Rotorgehäuse (1.3) und einem Stator (1.2) in einem Statorgehäuse (1.4), Rotor (1.1) und Stator (1.2) bilden miteinander einen Arbeitsraum (3);

2. 1.2 der Rotor (1.1) ist gegenüber dem Stator (1.2) axial verschiebbar von einer ersten Position - Bremsbetriebsposition - in eine zweite Position - Nicht-Bremsbetriebsposition - und umgekehrt;

3. 1.3 in der Nicht-Bremsbetriebsposition ist der axiale Abstand zwischen Rotor (1.1) und Stator (1.2) ein Vielfaches des Abstandes in der Bremsbetriebsposition;

gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 1.4 das Rotorgehäuse (1.3) umfaßt einen Auslaß (4), der in einem solchen Abstand von der Rotordrehachse (2) angeordnet und gegen den Rotor (1.1) hin in der Nicht-Bremsposition offen ist, daß das vom Rotor (1.1) erfaßte Betriebsmedium aus dem Arbeitsraum (3) durch den Auslaß (4) transportiert wird.

2. Hydrodynamisches Bremssystem gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 2.1 das hydrodynamische Bremssystem umfaßt einen externen Arbeitsmediumkreislauf (10);

2. 2.2 der externe Arbeitsmediumkreislauf (10) umfaßt einen Ausgleichsbehälter (11) mit einem Arbeitsmediumablauf (11.1) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Arbeitsmediums im Ausgleichsbehälter (11);

3. 2.3 der Arbeitsmediumablauf (11.1) ist über mindestens eine Zuführleitung (12) an mindestens einen Speisungsanschluß (5) des Retarders (1) zum Zuführen von Arbeitsmedium in den Arbeitsraum (3) angeschlossen;

4. 2.4 der Auslaß (4) des Rotorgehäuses (1.3) ist zumindest mittelbar über eine Abführleitung (13) an den Ausgleichsbehälter (11) angeschlossen.

3. Hydrodynamisches Bremssystem gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführleitung (13) unmittelbar in den Ausgleichsbehälter (11) unterhalb des Flüssigkeitsspiegels und/oder unterhalb des Ausgleichsbehälters (11) in einer arbeitsmediumführenden Leitung (14) zwischen Ausgleichsbehälter (11) und Speisungsanschluß (5) mündet.

4. Hydrodynamisches Bremssystem gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 4.1 der externe Kreislauf (10) umfaßt einen atmosphärisch verbundenen Behälter (15) auf einer geodätischen Höhe oberhalb des Flüssigkeitsspiegels im Ausgleichsbehälter (11);

2. 4.2 der atmosphärisch verbundene Behälter (15) ist über eine Leitung (19) an den Ausgleichsbehälter (11) angeschlossen;

3. 4.3 die Abführleitung (13) mündet in den atmosphärisch verbundenen Behälter (15).

5. Hydrodynamisches Bremssystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abführleitung (13) ein Absperrventil, insbesondere ein Rückschlagventil (16), geschaltet ist.

6. Hydrodynamisches Bremssystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abführleitung (13) eine Drossel (17) geschaltet ist.

7. Hydrodynamisches Bremssystem gemäß Anspruch 6, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

1. 7.1 in die Zuführleitung (12.1) ist ein Druckreduzierorgan (18) geschaltet;

2. 7.2 das Druckreduzierorgan (18) umfaßt einen Mindestströmungsquerschnitt, so daß ständig ein Mindestmassenstrom an Arbeitsmedium - Kühlmassenstrom - aus dem Ausgleichsbehälter (11) in den Arbeitsraum (3) des Retarders (1) fließt.

8. Hydrodynamisches Bremssystem gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckreduzierorgan (18) ein Regelorgan mit einem Mindestströmungsquerschnitt oder eine Drossel, die parallel zu einem Regelorgan oder Absperrorgan geschaltet ist, umfaßt.

9. Hydrodynamisches Bremssystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Abführleitung (13) ein Drosselorgan mit einem ständig geöffneten Strömungsquerschnitt, insbesondere als einziges reduzierendes Organ, geschaltet ist.

10. Hydrodynamisches Bremssystem gemäß einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der externe Arbeitsmediumkreislauf (10) frei von externer Energiezufuhr ist.