DE102013208888A1

DE102013208888A1 - retarder cooling

Info

Publication number: DE102013208888A1
Application number: DE201310208888
Authority: DE
Inventors: Dieter Laukemann; Vladimir Bogatkin
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2014-11-20
Also published as: CN204437135U

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Maschine, insbesondere hydrodynamischen Retarder, mit einem Rotor und einem Stator, die miteinander einen torusförmigen, mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden, mit einem externen Arbeitsmediumkreislauf, der über einen Vorlauf an einem Arbeitsmediumeinlass des Arbeitsraumes und über einen Rücklauf an einem Arbeitsmediumauslass des Arbeitsraumes angeschlossen ist, wobei der externe Arbeitsmediumkreislauf zumindest ein Arbeitsmediumvorratsvolumen und einen im Rücklauf vorgesehenen Wärmetauscher (2) umfasst, der von einem Kühlmedium (5) umströmt werden kann. Zur Verbesserung der Kühlleistung wird vorgeschlagen, dass der Wärmetauscher (2) in einem Behältnis (1), umfassend eine Kühlmediumleitvorrichtung (8), positioniert ist.The invention relates to a hydrodynamic machine, in particular a hydrodynamic retarder, with a rotor and a stator, which together form a toroidal work space that can be filled with a working medium, with an external working medium circuit, which has a flow at a working medium inlet of the working space and a return at one Working medium outlet of the working space is connected, the external working medium circuit comprising at least a working medium supply volume and a heat exchanger (2) provided in the return flow, around which a cooling medium (5) can flow. To improve the cooling performance, it is proposed that the heat exchanger (2) be positioned in a container (1), comprising a cooling medium guide device (8).

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Maschine, insbesondere einen hydrodynamischen Retarder.The invention relates to a hydrodynamic machine, in particular a hydrodynamic retarder.

Im Wesentlichen umfasst ein Retarder ein Retardergehäuse, einen Rotor und einen Stator, die miteinander einen torusförmigen, mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden.In essence, a retarder comprises a retarder housing, a rotor and a stator, which together form a toroidal working space which can be filled with a working medium.

Der Arbeitsraum ist mit einem externen Arbeitsmediumkreislauf verbunden, der unter anderem einen Arbeitsmediumvorratsbehälter umfasst. Über einen Vorlauf ist dieser an einem Arbeitsmediumeinlass des Arbeitsraumes zur Zufuhr von Arbeitsmedium aus dem Arbeitsmediumvorratsbehälter in den Arbeitsraum angeschlossen. Ein Rücklauf ist an einem Arbeitsmediumauslass des Arbeitsraumes angeschlossen. Im Rücklauf ist außerdem ein Wärmetauscher zur Abfuhr von Wärme aus dem Arbeitsmedium vorgesehen. The working space is connected to an external working medium circuit, which includes, among other things, a working medium reservoir. About a flow this is connected to a working medium inlet of the working space for supplying working fluid from the working fluid reservoir into the working space. A return line is connected to a Arbeitsmediumauslass the work space. In the return, a heat exchanger for the removal of heat from the working fluid is also provided.

Während des Bremsbetriebs wird das sich im Arbeitsmediumvorratsbehälter befindliche Arbeitsmedium mit bis zu 3 bar Druck beaufschlagt und dadurch in den Arbeitsraum gepumpt. Hier wird durch das hydrodynamische Prinzip ein Bremsmoment erzeugt, wobei sich das Arbeitsmedium auf bis zu 180 °C erhitzen kann. Im geschlossenen Retarderkreislauf wird das heiße Arbeitsmedium durch einen integrierten Wärmetauscher abgekühlt.During braking operation, the working medium in the working medium reservoir is subjected to up to 3 bar pressure and thereby pumped into the working space. Here, a braking torque is generated by the hydrodynamic principle, whereby the working fluid can heat up to 180 ° C. In the closed retarder circuit, the hot working medium is cooled by an integrated heat exchanger.

Es gibt unterschiedliche Konzepte, wie die entstehende Wärmeenergie abgeführt werden kann. So werden in einer möglichen Ausführung Wärmetauscher wie z. B. Rohrschalen- oder Plattenwärmetauscher verwendet, die von einem Kühlmedium umströmt werden. Hier fließt das heiße Arbeitsmedium, z. B. das Öl, durch den Kühler und das Kühlmedium, meist Kühlwasser, umströmt den Kühler. There are different concepts for how the resulting heat energy can be dissipated. Thus, in one possible embodiment, heat exchangers such. B. pipe shell or plate heat exchanger used, which are flowed around by a cooling medium. Here flows the hot working medium, eg. As the oil, through the radiator and the cooling medium, usually cooling water, flows around the radiator.

Es hat sich nun herausgestellt, dass die Kühlleistung bei bestimmten Bauweisen nicht ausreicht und der Bauraum es nicht zulässt, den Kühler zu vergrößern und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers zu erhöhen. Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige Lösung vorzuschlagen, um die Kühlleistung zu verbessern.It has now been found that the cooling capacity is insufficient in certain designs and the space does not allow to increase the cooler and / or to increase the flow velocity of the cooling water. The present invention is now based on the object to propose a cost-effective solution to improve the cooling performance.

Die Aufgabe wird mittels einer hydrodynamischen Maschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.The object is achieved by means of a hydrodynamic machine with the features of claim 1.

Eine erfindungsgemäße hydrodynamische Maschine, insbesondere hydrodynamischer Retarder, entsprechend der eingangs genannten Art, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher in einem Behältnis umfassend eine Kühlmediumleitvorrichtung positioniert ist, mittels der die Strömung des Kühlmittels verändert wird.A hydrodynamic machine according to the invention, in particular hydrodynamic retarder, according to the aforementioned type, is characterized in that the heat exchanger is positioned in a container comprising a Kühlmediumleitvorrichtung, by means of which the flow of the coolant is changed.

Der im Rücklauf vorgesehene Wärmetauscher ist somit in einem Behältnis positioniert, welches von einem Kühlmedium durchströmt wird, wobei zur Verbesserung des Wärmeüberganges eine Kühlmediumleitvorrichtung vorgesehen ist. Die Kühlmediumleitvorrichtung kann dabei die unterschiedlichsten Formen haben und auch allein durch die Formgebung des Behälters realisiert werden.The provided in the return heat exchanger is thus positioned in a container which is flowed through by a cooling medium, wherein a Kühlmediumleitvorrichtung is provided to improve the heat transfer. The Kühlmediumleitvorrichtung can have a variety of forms and can be realized only by the shape of the container.

Ein wichtiger, die Kühlleistung beeinflussender Faktor ist die Art der Umströmung des Kühlers mit Kühlmedium. Hier ist es einerseits sehr wichtig, dass das Kühlwasser gleichmäßig und nicht zu schnell an allen Kühlflächen bzw. Kühllamellen vorbeiströmt. Andererseits ist ein zu hoher Kühlwasser-Druckverlust durch einen zu starken Strömungswiderstand zu vermeiden. An important factor influencing the cooling capacity is the type of flow around the radiator with cooling medium. On the one hand, it is very important here that the cooling water flows smoothly and not too fast on all cooling surfaces or cooling fins. On the other hand, too high a cooling water pressure loss due to excessive flow resistance must be avoided.

Vorteilhaft ist die Verwendung eines Rohrschalen- oder Plattenwärmetauschers, der vorzugsweise allseitig von Kühlwasser umströmt wird.It is advantageous to use a pipe shell or plate heat exchanger, which is preferably flowed around on all sides by cooling water.

Weiterhin kann das Behältnis ein Teilbereich des Retardergehäuses sein, das heißt, als Behältnis im Sinne der Erfindung dient eine Kammer oder Raum innerhalb des Retardergehäuses. Dieser kann beispielsweise neben dem Arbeitsmediumvorratsbehälter angeordnet sein.Furthermore, the container may be a portion of the retarder, that is, as a container in the context of the invention is a chamber or space within the retarder. This can be arranged, for example, next to the working medium reservoir.

Die Kühlmediumleitvorrichtung kann ein Leitblech oder Leitprofil sein, die das Kühlmedium aus der Hauptströmungsrichtung um den Wärmetauscher herum gezielt in die Zwischenräume des Wärmetauschers leitet. Dies wird mittels entsprechend gestalteter Leitbleche oder Leitprofile erzielt, die das Kühlmedium z. B. abbremsen bzw. eng am Kühler vorbei leiten.The Kühlmediumleitvorrichtung may be a baffle or guide profile that directs the cooling medium from the main flow direction around the heat exchanger around specifically in the interstices of the heat exchanger. This is achieved by means of appropriately designed baffles or guide profiles, the z. B. decelerate or narrow pass the radiator over.

Das Leitblech wie auch das Leitprofil kann in vorteilhafterweise auch nachträglich in das Behältnis eingesetzt werden.The baffle as well as the guide profile can be used in an advantageous manner and subsequently in the container.

In einer Weiteren vorteilhaften Ausführung kann das Leitblech oder Leitprofil auch verstellbar ausgeführt sein. So kann der Strömungsverlauf an die Kühlerfordernisse angepasst oder geregelt werden.In a further advantageous embodiment, the guide plate or guide profile can also be made adjustable. Thus, the flow pattern can be adapted or regulated to the cooling requirements.

Alternativ dazu kann der Behälter als Gussteil gefertigt werden, bei dem die Kühlmediumleitvorrichtung aus mehreren mitgegossenen Leitrippen besteht. Alternatively, the container may be manufactured as a casting in which the Kühlmediumleitvorrichtung consists of several mitgegossenen guide ribs.

Bei dem Einsatz von mehreren Leitblechen, Leitprofilen oder Leitrippen können diese an den unterschiedlichen Einbaupositionen unterschiedlich geformt sein. So können diese z. B. wellenförmig ausgeführt sein.When using a plurality of guide plates, guide profiles or guide ribs, these can be shaped differently at the different installation positions. So these z. B. wavy.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further features of the device according to the invention and further advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments with reference to the drawings.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to drawings.

In diesen zeigen:In these show:

1 einen Behälter mit Wärmetauscher entsprechend dem StdT 1 a container with heat exchanger according to the StdT

2 einen Behälter mit Leitvorrichtung und Wärmetauscher 2 a container with guide and heat exchanger

3 einen Gussbehälter mit Leitvorrichtung 3 a cast container with guide

1 zeigt einen Behälter 1 mit Wärmetauscher 2 entsprechend dem Stand der Technik. Der Wärmetauscher 2 ist in dem Behälter 1 derart positioniert, dass er von dem Kühlmedium 5, hier Kühlwasser, umströmt wird. Dabei tritt das Kühlwasser 5 am Kühlwassereinlass 3 in den Behälter 1 ein, durchströmt diesen und tritt am Kühlmittelauslass 4 wider aus. Das Kühlwasser kann aus einem zum Fahrzeug, in den der Retarder eingebaut ist, gehörenden Kühlwasserkreislauf, hier nicht dargestellt, entnommen sein. 1 shows a container 1 with heat exchanger 2 according to the prior art. The heat exchanger 2 is in the container 1 positioned so that it from the cooling medium 5 , here cooling water, is flowed around. The cooling water enters 5 at the cooling water inlet 3 in the container 1 a, flows through it and enters the coolant outlet 4 against. The cooling water can be taken from a to the vehicle, in which the retarder is installed, belonging cooling water circuit, not shown here.

Das Arbeitsmedium, hier Öl, tritt am Öleinlass 7 in den Wärmetauscher 2 ein, durchströmt diesen und tritt am Ölauslass 6 wieder aus. Der Wärmetauscher 2 ist Teil des externen Arbeitsmediumkreislaufes, hier nicht dargestellt, der über den Vor- und Rücklauf mit dem Arbeitsraum des Retarders verbunden ist.The working medium, here oil, occurs at the oil inlet 7 in the heat exchanger 2 a, flows through it and occurs at the oil outlet 6 out again. The heat exchanger 2 is part of the external working medium circuit, not shown here, which is connected via the flow and return to the working space of the retarder.

2 zeigt einen erfindungsgemäßen Behälter 1 mit Leitvorrichtung 8 und Wärmetauscher 2. Auch hier tritt das Kühlwasser am Kühlwassereinlass 3 in den Behälter 1 ein und durchströmt diesen. Die Kühlwasserströmung 5 wird durch die Leitvorrichtung 8 gezielt umgelenkt, sodass die Kühlwasserströmung gleichmäßig über die gesamte Kühlfläche des Wärmetauschers 2 fliest. Dies wird mittels entsprechend gestalteter Leitbleche oder Leitprofile erzielt, die das Kühlmedium z. B. abbremsen bzw. eng am Kühler vorbei leiten. Die Leitbleche oder Leitprofile 8 können ja nach bedarf unterschiedlich geformt sein. Auch ist es denkbar, dass die Leitvorrichtung 8 in den Behälter eingesetzt ist und z. B. zwischen Behälter 1 und Behälterdeckel, nicht dargestellt, geklemmt wird. 2 shows a container according to the invention 1 with guide device 8th and heat exchangers 2 , Again, the cooling water occurs at the cooling water inlet 3 in the container 1 and flows through this. The cooling water flow 5 is through the guide 8th deflected specifically, so that the cooling water flow evenly over the entire cooling surface of the heat exchanger 2 fliest. This is achieved by means of appropriately designed baffles or guide profiles, the z. B. decelerate or narrow pass the radiator over. The baffles or guide profiles 8th can be shaped differently according to need. It is also conceivable that the guide device 8th is inserted into the container and z. B. between containers 1 and container lid, not shown, is clamped.

Die Leitbleche oder Leitprofile können auch verstellbar gelagert sein, sodass die Strömung zur Veränderung der Kühlleistung verändert werden kann. The baffles or guide profiles can also be adjustably mounted, so that the flow for changing the cooling capacity can be changed.

3 zeigt einen Gussbehälter 1 mit Leitvorrichtung 8. Die Kühlwasserströmung 5 wird einmal über die Form des Gussteils 1 und zum anderen durch die Formgebung der Leitrippen 8 am Behälter 1 gezielt um bzw. in den Wärmetauscher, hier nicht dargestellt, geleitet. Dabei wird insbesondere auch die Strömungsgeschwindigkeit des Kühlwassers verändert. 3 shows a casting container 1 with guide device 8th , The cooling water flow 5 will once about the shape of the casting 1 and on the other by the shape of the guide ribs 8th on the container 1 specifically around or in the heat exchanger, not shown, passed. In this case, in particular, the flow velocity of the cooling water is changed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Behälter container
22: Wärmetauscher heat exchangers
3 3: KühlwassereinlassCooling Water Intake
44: Kühlwasserauslass cooling water outlet
55: Kühlwasserströmung Cooling water flow
66: Ölauslass oil outlet
77: Öleinlass oil inlet
88th: Leitvorrichtung guide
99: Kühlmedium cooling medium

Claims

Hydrodynamic machine, in particular hydrodynamic retarder, with a rotor and a stator, which together form a toroidal, can be filled with a working fluid working space with an external working fluid circuit connected via a flow to a working medium inlet of the working space and a return to a Arbeitsmediumauslass the working space is, wherein the external working medium circuit at least one working medium storage volume and a return heat exchanger ( 2 ), characterized in that the heat exchanger ( 2 ) in a container ( 1 ), comprising a Kühlmediumleitvorrichtung ( 8th ) is positioned.

Hydrodynamic machine according to claim 1, characterized in that the heat exchanger ( 2 ) is a (pipe shell heat exchanger ??) or plate heat exchanger.

Hydrodynamic machine according to claim 1, characterized in that the container ( 1 ) is a partial area of the retarder housing.

Hydrodynamic machine according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchanger ( 2 ) in the container ( 1 ) is positioned so that it is on all sides of cooling medium ( 5 ) can be flowed around.

Hydrodynamic machine according to claim 1, characterized in that the Kühlmediumleitvorrichtung ( 8th ) is a baffle or guide profile, which is the Cooling medium ( 5 ) from the main flow direction around the heat exchanger ( 2 ) targeted into the interstices of the heat exchanger ( 2 ).

Hydrodynamic machine according to claim 5, characterized in that the guide plate or guide profile is made adjustable.

Hydrodynamic machine according to claim 1, characterized in that at least a part of the container ( 1 ) is a casting and the Kühlmediumleitvorrichtung ( 8th ) consists of several cast Leitrippen.

Hydrodynamic machine according to claim 5 or 7, characterized in that the guide plate, guide profile or the guide ribs are formed differently.

Hydrodynamic machine according to one of claims 5 to 8, characterized in that the guide plate, guide profile or the guide ribs are designed wave-shaped.