DE102013214079A1

DE102013214079A1 - Hydrodynamic machine

Info

Publication number: DE102013214079A1
Application number: DE102013214079.7A
Authority: DE
Inventors: Ravi Schade; Dieter Laukemann; Werner Adams; Achim Menne
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2015-01-22
Also published as: WO2015007677A3; WO2015007677A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Maschine, insbesondere hydrodynamischer Retarder, umfassend eine Lagerung (3), in der eine Welle (2) gelagert ist, die über eine Koppelvorrichtung mit einer Maschine koppelbar ist, zwei Schaufelräder, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, von denen wenigstens eines, ein Rotor (4), mit der Welle (2) drehfest verbunden ist. Zur Verhinderung von Lagerschäden wird vorgeschlagen, Mittel (6, 10) vorzusehen, mittels denen die Lagerung (3) im entkoppelten Zustand zumindest zeitweise aus einer Stillstandsposition bewegbar ist.The invention relates to a hydrodynamic machine, in particular hydrodynamic retarder, comprising a bearing (3) in which a shaft (2) is mounted, which is coupled via a coupling device with a machine, two paddle wheels, which together form a toroidal working space, of which at least one, a rotor (4), with the shaft (2) is rotatably connected. To prevent bearing damage is proposed to provide means (6, 10) by means of which the bearing (3) in the decoupled state is at least temporarily movable from a standstill position.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Maschine, insbesondere hydrodynamischer Retarder, zur Erzeugung eines Bremsmomentes mittels eines Arbeitsfluides.The invention relates to a hydrodynamic machine, in particular hydrodynamic retarder, for generating a braking torque by means of a working fluid.

Ein derartiger Retarder sind in einem Antriebsstrang einer Maschine angeordnet und umfasst in der Regel zwei Schaufelräder, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, von denen wenigstens eines auf einer drehbar gelagerten Welle drehfest positioniert ist. Der Arbeitsraum ist für einen ersten Betriebszustand, Bremsen, über wenigstens einen vorgesehenen Arbeitsmediumeinlass mit Arbeitsmedium befüllbar. Während der Bremsung bildet sich im Arbeitsraum eine Kreislaufströmung, wobei das Arbeitsmedium ein Drehmoment und/oder Antriebsleistung hydrodynamische vom ersten auf das zweite Schaufelrad überträgt. Für einen zweiten Betriebszustand, Nicht-Bremsbetrieb, wird das Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum des Retarders entleert, um eine Drehmoment- und/oder Antriebsleistungsübertragung zu vermeiden. Such a retarder are arranged in a drive train of a machine and usually comprises two paddle wheels, which together form a toroidal working space, of which at least one is rotatably positioned on a rotatably mounted shaft. The working space can be filled with working medium for a first operating state, braking, via at least one intended working medium inlet. During braking, a circulation flow is formed in the working space, wherein the working medium transmits a torque and / or drive power hydrodynamic from the first to the second blade wheel. For a second operating state, non-braking operation, the working fluid is discharged from the working space of the retarder to avoid torque and / or drive power transmission.

Zur Reduzierung der Verlustleistung bzw. Schleppleistung während des Nicht-Bremsbetriebs sind in einem Antriebsstrang angeordnete Retarder bekannt, die ganz vom Antriebsstrang getrennt werden können. Die Retarderwelle kommt also zum Stehen und die Walzenkörper der einzelnen Lage verharren somit während des im Verhältnis sehr langen Nicht-Bremsbetriebs an einer Stelle. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, dass Walzenkörperlagerungen einer stehenden Welle durch Erschütterungen und/oder Schwingungen dauerhaft geschädigt werden können.To reduce the power loss or towing power during non-braking operation arranged in a drive train retarder are known, which can be completely separated from the drive train. The retarder shaft thus comes to a standstill and the roller bodies of the individual layer thus remain in one place during the relatively long non-braking operation. It has been found in practice that roller body bearings of a standing wave can be permanently damaged by vibrations and / or vibrations.

Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Lösung für dieses Problem vorzuschlagen.One of the objects of the invention is to propose a solution to this problem.

Eine erfindungsgemäße hydrodynamische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 6 lösen diese Aufgabe. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Lösungsvarianten sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen beschrieben, sowie den Figuren zu entnehmen.A hydrodynamic machine according to the invention with the features of claim 1 and a method according to claim 6 solve this problem. Further advantageous embodiments and preferred variants of the solution are described in the subclaims dependent thereon, as well as the figures.

Eine erfindungsgemäße hydrodynamische Maschine umfassend eine Lagerung, in der eine Welle gelagert ist, die über eine Koppelvorrichtung mit einer Maschine koppelbar ist, zwei Schaufelräder, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, von denen wenigstens eines, ein Rotor, mit der Welle drehfest verbunden ist. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, mittels denen die Lagerung im entkoppelten Zustand zumindest zeitweise aus einer Stillstandsposition bewegbar ist.A hydrodynamic machine according to the invention comprising a bearing, in which a shaft is mounted, which is coupled via a coupling device with a machine, two paddle wheels, which together form a toroidal working space, of which at least one, a rotor, is rotatably connected to the shaft. Furthermore, means are provided by means of which the storage in the decoupled state is at least temporarily movable from a standstill position.

So kann sichergestellt werden, dass auch bei einem längeren Stillstand des Retarders keine Lagerschäden durch Erschütterungen oder Schwingungen auftreten können.So it can be ensured that even with a longer standstill of the retarder no bearing damage due to vibration or vibration can occur.

Zur zeitweisen Bewegung der Lagerung kann beispielsweise ein Schaufelrad bzw. eine Turbine vorgesehen sein, die mittels einer Fluidströmung angetrieben wird, sodass die Retarderwelle gedreht wird.For temporary movement of the bearing, for example, a paddle wheel or a turbine can be provided, which is driven by means of a fluid flow, so that the retarder shaft is rotated.

In einer ersten Ausführung kann die Turbine auf der Welle angeordnet oder mit dieser gekoppelt sein. Die Turbine kann eine Fluid- oder Druckluftturbine sein. Dabei kann die Turbine von einer Fluidströmung angetrieben werden, z. B. der Kühlwasserströmung.In a first embodiment, the turbine may be disposed on or coupled to the shaft. The turbine may be a fluid or air turbine. In this case, the turbine can be driven by a fluid flow, for. B. the cooling water flow.

In einer weiteren Ausführung kann das Schaufelrad an einem Zahnrad der Koppelvorrichtung angeordnet sein. Das Schaufelrad kann dabei von einer, durch eine Düse auf die Schaufeln gerichteten, Ölströmung angetrieben werden. Diese Ölströmung kann gleichzeitig zur Schmierung der Koppel- bzw. Synchronisiervorrichtung verwendet werden. In a further embodiment, the paddle wheel can be arranged on a gear of the coupling device. The paddle wheel can be driven by a, directed through a nozzle on the blades, oil flow. This oil flow can be used simultaneously for lubrication of the coupling or synchronizing device.

Unabhängig von der Ausführung wird weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer hydrodynamischen Maschine vorgeschlagen, bei dem die Lagerung der Welle des Retarders, im von der Maschine entkoppelten Zustand, zumindest zeitweise aus einer Stillstandsposition bewegt wird.Regardless of the embodiment, a method for operating a hydrodynamic machine is further proposed, in which the bearing of the shaft of the retarder, when decoupled from the machine state, at least temporarily moved from a standstill position.

In einer Ausführung kann beispielsweise die Koppelvorrichtung kurzzeitig aktiviert werden, um die Lagerung aus der Stillstandsposition zu bewegen.In one embodiment, for example, the coupling device can be activated briefly to move the storage from the standstill position.

Anstelle der vollständigen Kopplung von Maschine und Retarder besteht auch die Möglichkeit, die Koppelvorrichtung zumindest soweit aktiviert bzw. in Eingriff zu bringen, dass es zwischen den Bauteilen der Kopplungsvorrichtung bzw. die Synchronisierungselemente der Kopplungsvorrichtung zu einer viskosen Reibung kommt. Dadurch ist der Verschleiß an den Reibflächen sehr gering. Zur Verhinderung von Schäden an den Lagern reicht eine geringe Verdrehung der Lage bzw. das Bewegen der Lage aus einer Stillstandsposition aus.Instead of the complete coupling of the machine and the retarder, it is also possible to activate or engage the coupling device at least to the extent that a viscous friction occurs between the components of the coupling device or the synchronization elements of the coupling device. As a result, the wear on the friction surfaces is very low. To prevent damage to the bearings, a slight rotation of the position or the movement of the position from a standstill position is sufficient.

In weiteren Ausführungen kann ein Schaufelrad vorgesehen sein, dass zumindest zeitweise mit einem Fluidstrom beaufschlagt wird, sodass die Welle gedreht wird. Hierbei können Fluidströmungen der Maschine bzw. des Retarders genutzt werden, um ein Schaufelrad bzw. eine Turbine anzutreiben.In further embodiments, a paddle wheel may be provided that at least temporarily acted upon by a fluid flow, so that the shaft is rotated. In this case, fluid flows of the machine or the retarder can be used to drive a paddle wheel or a turbine.

Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Maschine und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.Further features of the machine 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 eine erste Ausführung mit Turbine 1 a first version with turbine

2 eine zweite Ausführung mit Turbinenschaufeln am Hochtriebszahnrad 2 a second embodiment with turbine blades on the high-speed gear

1 zeigt eine Skizze einer ersten Ausführung der Erfindung. Der hier gezeigte Retarder 1 weist zwei Lagerstellen 3 auf. Die Lagerstellen 3 sind im Bereich des Hochtriebszahnrads 9 angeordnet. Der Rotor 4 des Retarders ist somit fliegend gelagert. Der Retarder 1 weist zwei Bereiche auf, die durch die Dichtungen 8 voneinander getrennt sind, einem ersten Bereich mit dem Hochtriebszahnrad 9 und den Lagern 3 und einen zweiten Bereich in dem der Stator 5 und der Rotor 4 angeordnet sind. Am Ende der Retarderwelle 2 ist eine Turbine 6 angeordnet, die von einer Fluidströmung 7 angetrieben werden kann. Die Fluidströmung kann beispielsweise die Kühlwasserströmung der Maschine sein, die über einen Bypasskanal auf die Turbine 6 geleitet wird. In diesem Bypass kann ein Ventil vorgesehen sein, das bei Bedarf geschaltet wird, sodass die Retarderwelle wunschgemäß angetrieben wird. 1 shows a sketch of a first embodiment of the invention. The retarder shown here 1 has two bearings 3 on. The bearings 3 are in the range of the high-speed gear 9 arranged. The rotor 4 the retarder is thus stored on the fly. The retarder 1 has two areas that go through the seals 8th are separated from each other, a first area with the high-speed gear 9 and the camps 3 and a second region in which the stator 5 and the rotor 4 are arranged. At the end of the retarder shaft 2 is a turbine 6 arranged by a fluid flow 7 can be driven. The fluid flow may be, for example, the cooling water flow of the engine, which via a bypass channel to the turbine 6 is directed. In this bypass, a valve may be provided, which is switched if necessary, so that the retarder shaft is driven as desired.

In 2 ist eine zweite Ausführung dargestellt. Hier sind die Turbinenschaufeln 10 am Hochtriebszahnrad 9 angeordnet. Eine Düse 11 ist derart angeordnet, dass eine Fluidströmung auf die Schaufeln 10 geleitet werden kann. In dieser Ausführung wird die Fluidströmung vorzugsweise aus dem Ölkreislauf der Maschine entnommen und über einen Bypass und der Düse 11 auf die Turbinenschaufeln 10 geleitet. Auch hier kann im Bypass ein Ventil zum Steuern bzw. Regeln der Bewegung vorgesehen werden.In 2 a second embodiment is shown. Here are the turbine blades 10 on the high-speed gear 9 arranged. A nozzle 11 is arranged such that a fluid flow to the blades 10 can be directed. In this embodiment, the fluid flow is preferably withdrawn from the oil circuit of the engine and via a bypass and the nozzle 11 on the turbine blades 10 directed. Again, a valve for controlling or regulating the movement can be provided in the bypass.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Retarder retarder
22: Retarderwelle retarder
3 3: Lagercamp
44: Rotor rotor
55: Stator stator
66: Turbine turbine
77: Bypasskanal bypass channel
88th: Dichtungen seals
99: Hochtriebszahnrad High drive gear
1010: Turbinenschaufeln turbine blades
1111: Düse jet

Claims

Hydrodynamic machine, in particular hydrodynamic retarder, comprising a bearing ( 3 ), in which a wave ( 2 ) is coupled, which is coupled via a coupling device with a machine, two paddle wheels, which together form a toroidal working space, of which at least one, a rotor ( 4 ), with the wave ( 2 ), characterized in that means ( 6 . 10 ) are provided, by means of which the storage ( 3 ) is at least temporarily movable from a standstill position in the decoupled state.

Hydrodynamic machine according to claim 1, characterized in that a paddle wheel ( 10 ) or a turbine ( 6 ) is provided for the temporary movement of the storage.

Hydrodynamic machine according to claim 2, characterized in that the turbine ( 6 ) on the shaft ( 2 ) is arranged.

Hydrodynamic machine according to claim 3, characterized in that the turbine ( 6 . 10 ) is a compressed air or fluid turbine.

Hydrodynamic machine according to claim 2, characterized in that the impeller ( 10 ) is arranged on a gear of the coupling device.

Method for operating a hydrodynamic machine, in particular a hydrodynamic retarder, comprising a bearing ( 3 ), in which a wave ( 2 ) is coupled, which is coupled via a coupling device with a machine, two paddle wheels, which together form a toroidal working space, of which at least one, a rotor ( 4 ), with the wave ( 2 ) is rotatably connected, characterized in that the storage ( 3 ) is moved at least temporarily from a standstill position in the decoupled state.

A method according to claim 6, characterized in that the coupling device is activated to move the storage from the standstill position.

A method according to claim 7, characterized in that the coupling device is at least as far activated or brought into engagement that comes between the synchronization elements for viscous friction.

Method according to claim 6, characterized in that a paddle wheel ( 6 . 10 ) intended is that at least temporarily acted upon by a fluid flow, so that the shaft ( 2 ) is rotated.