DE1675263B2

DE1675263B2 - HYDRODYNAMIC BRAKE

Info

Publication number: DE1675263B2
Application number: DE1968V0035313
Authority: DE
Inventors: Waldemar Dipl.-Ing.; Lindenthal Hans; 7920 Heidenheim Armasow
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: Voith Getriebe KG
Priority date: 1968-01-25
Filing date: 1968-01-25
Publication date: 1976-06-24
Also published as: DE1675263A1

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Bremse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a hydrodynamic brake according to the preamble of claim 1.

Bei hydrodynamischen Bremsen treten bei großen Rotor-Drehzahlen im ausgeschalteten, also entleerten Zustand Leistungsverluste durch Luftzirkulation zwiichen den beiden Schaufelkränzen auf, die bis etwa 7 % der Nennleistung betragen können. Zum weitgehenden Abbau dieser Verluste ist es bekannt (DT-PS 11 44 317), bei entleerter Bremse in den Luftspalt zwischen Statoriind Rotorschaufelrad ähnlich wie bei einer fotografitchen Blende als Strömungshindernis eine Trennwand einzuschieben, welche die Luftzirkulation unterbindet. Diese Lösung erfordert jedoch eine komplizierte Betätigungseinrichtung, welche bei Entleerung der Bremse die Blendenteile einschiebt, mit einer konstruktiv aufwendigen, teuren Kinematik und Einrichtungen zur Führung der Blendenteile sowie ein Auseinanderrücken der Schaufelkrä.ize auf Kosten der Bremswirkung, damit die Blendenteile berührungslos dazwischen eingeschwenkt werden können.With hydrodynamic brakes, high rotor speeds occur when the rotor is switched off, i.e. when it is deflated State of power losses due to air circulation between the two blade rings, which can be up to 7% the nominal power. It is known to largely reduce these losses (DT-PS 11 44 317), in the air gap between the stator when the brake is deflated Rotor impeller, similar to a photographic aperture, a partition wall as a flow obstacle slide in, which prevents air circulation. However, this solution requires a complicated one Actuating device, which pushes in the cover parts when the brake is emptied, with a constructive complex, expensive kinematics and devices for guiding the panel parts and moving them apart the blade force at the expense of the braking effect, so that the diaphragm parts are without contact between them can be swiveled in.

Eine andere bekannte Bremse (FR-PS 14 99 704, F i g. 3) weist ebenfalls Strömungshindernisse auf, die im Bereich des Außenumfanges des Statorschaufelrades angeordnet sind und die automatisch mit dem Entleeren bzw. mil Füllen Zungen des Arbeitsraumes, und zwar in Abhängigkeit vom Druck der im Arbeitsraum befindlichen Flüssigkeit, ein- bzw. ausrücken. Eine Betätigungseinrichtung für die Strömungshindernisse ist zwar in der FR-PS nicht angegeben. Jedoch erkennt man ohneAnother known brake (FR-PS 14 99 704, F i g. 3) also has flow obstacles, which in the Area of the outer circumference of the stator impeller are arranged and automatically with the emptying or with filling tongues of the work space, depending on the pressure in the work space Fluid, move in or out. An actuator for the flow obstacles is in the FR-PS not specified. However, one recognizes without

weiteres (aufgrund der Bewegungsrichtung der Strömungshindernisse quer zur Strömungsrichtung), daß eine Betätigungseinrichtung vorhanden sein muß.further (due to the direction of movement of the flow obstacles transverse to the direction of flow) that an operating device must be available.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine ι hydrodynamische Bremse anzugeben, die ohne Betätigungseinrichtung und ohne Führung für die Strömungshindernisse auskommt und bei der sich ein Auseinanderrücken der Schaufelkränze erübrigt.The invention is based on the object of specifying a hydrodynamic brake that has no actuating device and without guidance for the flow obstacles and in which a move apart the blade rings are unnecessary.

Diese Aufgabe wird durch die Anwendung der ι kennzeichnenden Merkmaie des Anspruches 1 gelöst.This object is achieved by applying the characterizing features of claim 1.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntis, daß man zur Lösung der genannten Aufgabe die bisherige Bauweise mit den stets quer zur Strömungsrichtung, und zwar vorzugsweise radial ein- und ausrückbaren Strömungshindernissen, verlassen und stattdessen als Strömungshindernisse in der Wirkrichtung des Staudruckes bewegliche Elemente versehen muß, und zwar unter Einsatz einer Rückstellkraft, ζ. Β einer Federkraft. Dies ist zwar bei hydrodynamischen Kupplungen schon bekannt (US-PS 23 47 121). Dort liegen aber ganz andere Verhältnisse vor als bei einer hydrodynamischen Bremse. Das Einrücken der Strömungshindernisse dient bei der bekannten Kupplung zu einem ganz anderen Zweck, nämlich zum Verhindern des Kriechens des Sekundärrades bei kleinen Antriebsdrehzahlen. Der entscheidende Unterschied besteht aber darin, daß die bekannte Kupplung nicht durch Füllen und Entleeren ein- und ausschaltbar ist und daß dort die Strömungshindernisse somit nur aufgrund verschiedener Antriebsdrehzahlen unterschiedlichen Staudrücken ausgesetzt und dementsprechend aus- oder eingerückt werden können.The invention is based on the knowledge that to solve the stated problem, the previous design with the flow obstacles that are always transverse to the direction of flow, namely preferably radially engageable and disengageable flow obstacles, and instead as flow obstacles in the effective direction of the dynamic pressure must provide movable elements, using a restoring force, ζ. Β a spring force. this is already known for hydrodynamic clutches (US-PS 23 47 121). But there lie completely conditions differ from those of a hydrodynamic brake. The indentation of the flow obstacles serves in the known coupling for a completely different purpose, namely to prevent creeping of the Secondary wheel at low drive speeds. The decisive difference, however, is that the known coupling cannot be switched on and off by filling and emptying and that there the flow obstacles thus only exposed to different dynamic pressures due to different drive speeds and can be extended or indented accordingly.

Bei einer hydrodynamischen Bremse muß jedoch das Ein- und Ausrücken der Strömungshindernisse vollkommen unabhängig von der jeweiligen Rotordrehzahl funktionieren. Hierzu ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß nicht eine drehzahlbedingte Staudruckänderung das Ein- und Ausrücken der Strömungshindernisse auslöst; vielmehr werden die unterschiedlichen spezifischen Gewichte der Arbeitsflüssigkeit und der Luft benutzt, um das Ein- und Ausrücken der Strömungshinderniäse zu bewirken.In the case of a hydrodynamic brake, however, the engagement and disengagement of the flow obstacles must be complete function independently of the respective rotor speed. For this purpose it is provided according to the invention, that not a speed-related dynamic pressure change the engagement and disengagement of the flow obstacles triggers; rather, the different specific weights of the working fluid and the air used to bring about the engagement and disengagement of the flow obstacles.

Hierbei ist die im Anspruch 1 genannte Rückstellkraft derart zu bemessen, daß sie auch bei der kleinsten Rotordrehzahl noch kleiner als die durch den Staudruck der Flüssigkeitsströmung hervorgerufene Kraft ist und daß sie gleichzeitig größer als die bei maximaler Rotordrehzahl vom Staudruck der Luftströmung hervorgerufene Kraft ist.Here, the restoring force mentioned in claim 1 is to be dimensioned such that it is even with the smallest Rotor speed is still smaller than the force caused by the dynamic pressure of the liquid flow and that they are at the same time greater than that at maximum rotor speed from the back pressure of the air flow evoked force is.

Die durch die Erfindung erzielbaren Vorteile liegen darin, daß die Strömungshindernisse zur Verminderung der Ventilationsverluste gegenüber den bekannten Bremsen wesentlich vereinfacht sind und daß durch den Wegfall einer Betätigungseinrichtung die Außenabmessungen der Bremse erheblich verringert werden konnten (geringerer Platzbedarf).The advantages achieved by the invention are that the flow obstacles to the reduction the ventilation losses are significantly simplified compared to the known brakes and that by the If an actuating device is omitted, the external dimensions of the brake can be considerably reduced could (less space required).

Zweckmäßigerweise werden die Strömungshindernisse als Zungen aus elastischem Material ausgebildet (Anspruch 2). In Fortbildung dieses Gedankens wird vorgeschlagen, daß die Zungen als Blattfedern ausgebildet sind und an einem im Statorschaufelrad eingespannten Blendenring an dessen Innenumfang angeformt sind (Anspruch 3). Im Hinblick auf die Schrägstellung der Schaufeln des Rotor- und des Statorschaufelrades ist es ferner zweckmäßig, die Strömungshindernisse trapezförmig oder dreieckig auszubilden (Anspruch 4). Dadurch können sie sich zwischen je zwei benachbarten Schaufeln bis an die Innenwand des torusförmigenThe flow obstacles are expediently designed as tongues made of elastic material (Claim 2). In a further development of this idea, it is proposed that the tongues be designed as leaf springs and are formed on an aperture ring clamped in the stator impeller on the inner circumference of the latter (Claim 3). With regard to the inclination of the blades of the rotor and stator impellers, it is furthermore expedient to design the flow obstacles trapezoidal or triangular (claim 4). As a result, they can move between each two adjacent blades up to the inner wall of the toroidal-shaped one

Arbeitsraumes anlegen und sie können dennoch im radial äußersten Bereich des Arbeitsraumes verhältnismäßig breit ausgeführt werden.Create work space and they can still relatively in the radially outermost area of the work space wide.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher "> erläutert Es zeigtThe invention is explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment shown in the drawing explained it shows

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine hydrodynamische Bremse,Fig. 1 is a longitudinal section through a hydrodynamic Brake,

Fig.2 eine axiale Ansicht auf das Innere des Statorschaufelrades der hydrodynamischen Bremse. <<■>2 shows an axial view of the interior of the Stator impeller of the hydrodynamic brake. << ■>

Die in der Zeichnung dargestellte hydrodynamische Bremse weist ein Rotorschaufelrad I. das mit einer nicht dargestellten abzubremsenden Welle verbunden ist, und ein an einem Bremsgehäuse befestigtes Statorschaufelrad 2 auf. Rotor- und Statorschaufetrad weisen je einen is Kranz von Schaufeln 3 bzw. 4 auf und bilden miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum. Die Bremse wird über einen Zulaufkanal 5 mit Arbeitsflüssigkeit versorgt und über eine ringförmige Ablaufkammer 6 entleert. In dem Luftspalt 7 zwischen den beiden Schaufelrädern 1 und 2 ist am Außenumfang des Statorschaufelrades 2 ein sogenannter Blendenring 8 mit elastischen Zungen 9 angebracht. Die Schaufeln 3,4 der Schaufelräder 1 und 2 sind — wie Fig. 2 zeigt — gegen die Achsrichtung schräg gestellt; demgemäß sind z-\ die Zungen 9 mit trapezförmigem Umriß ausgebildet.The hydrodynamic brake shown in the drawing has a rotor blade wheel I. which is connected to a shaft to be braked, not shown, and a stator blade wheel 2 fastened to a brake housing. The rotor and stator impeller each have a ring of blades 3 and 4, respectively, and together form a toroidal working space. The brake is supplied with working fluid via an inlet channel 5 and emptied via an annular outlet chamber 6. In the air gap 7 between the two paddle wheels 1 and 2, a so-called diaphragm ring 8 with elastic tongues 9 is attached to the outer circumference of the stator paddle wheel 2. The blades 3, 4 of the paddle wheels 1 and 2 are - as FIG. 2 shows - inclined against the axial direction; accordingly z- \ the tongues 9 are formed with a trapezoidal outline.

Der Blendenring 8 ist beispielsweise aus einem Federbandstahl mit einer Stärke S von 0,05 mm hergestellt. Hierdurch besitzen die Zungen eine solche Elastizität, daß sie sich ohne plastische Verformungen y; bis an den Grund der Schaufeltaschen zurückbiegen lassen und sich dort anschmiegen. Der Blendenring ist in derTcilfuge zwischen dem Statorschaufclrad 2 und dem Gehäuse eingespannt. Der Übergang 10 von der Teilfugt· in den Schaufeltaschengrund des Statorrades erfolgt nicht rechtwinklig-scharfkantig, sondern mit einem angemessenen Krümmungsradius, so daß beim Anliegen der Zunge am Schaufeltaschengrund die Verformungen des Bleches auch an der Einspannstelle im elastischen Bereich bleiben. Auf der der abgerundeten Seite gegenüberliegenden Kante der Einspannung ist zur Erzielung einer Stützwirkun^ eine möglichst weit radial nach innen vorgeschobene Kante 11 angebracht.The diaphragm ring 8 is made, for example, from a spring band steel with a thickness S of 0.05 mm. As a result, the tongues have such elasticity that they can move without plastic deformations y; Bend back to the bottom of the shovel pockets and snuggle up there. The diaphragm ring is clamped in the joint between the stator impeller 2 and the housing. The transition 10 from the partial joint to the bottom of the blade pocket of the stator wheel is not square-edged, but with an appropriate radius of curvature, so that when the tongue rests against the bottom of the blade pocket, the deformations of the sheet metal also remain in the elastic range at the clamping point. On the edge of the restraint opposite the rounded side, an edge 11 pushed as far radially inward as possible is attached to achieve a supporting effect.

Bei entleerter, jedoch umlaufender Bremse mochten die Rotorschaufcln 3 die im Arbeitsraum befindliche Luft nach außen schleudern. Die Luft trifft jedoch auf die bei entleerter Bremse radial in den torusförmigen Arbeitsraum hineinstehenden Zungen und wird aufgehalten. Es kommt zu keiner Luftzirkulation innerhalb des Arbeiisraumes und daher auch nicht zum Verzehr von Energie durch eine solche Luftzirkulation. Wird jedoch Arbeitsflüssigkeit mit einem in der Regel etwa 700 bis 750 mal schwereren spezifischen Gewicht als Luft in den Arbeitsraum der laufenden Bremse gefüllt. so wird der auf die frei in den Arbeitsraum ragenden Zungen ausgeübte Staudruck entsprechend der Zunahme des spezifischen Gewichtes entsprechend großer Das heißt, die Zungen weichen selbst bei verhältnismäßig kleiner Rotordrehzahl oder bei geringer lcilfüllung der Strömung aus und legen sich glatt an die Innenkontur des Arbeitsraumes an. Line Beeinflussung der Kennlinie der hydrodynamischen Bremse durch die elastischen Zungen findet nicht statt.When the brake was emptied but rotating, the rotor blades 3 liked the one in the working area Throw air outwards. However, when the brake is deflated, the air hits radially into the toroidal shape Tongues protruding into the working space and is held up. There is no air circulation inside of the work room and therefore not for consumption of energy through such air circulation. However, working fluid with one is usually around 700 to 750 times heavier specific gravity than air is filled into the working area of the running brake. so the dynamic pressure exerted on the tongues protruding freely into the working space is corresponding to the increase of the specific weight correspondingly larger that is, the tongues give way even with relatively lower rotor speed or with little oil filling of the flow and lie smoothly against the inner contour of the working area. Line influencing the characteristic curve of the hydrodynamic brake through the elastic tongues does not take place.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Hydrodynamic brake with a rotor and a stator impeller, their blades against the axial direction are inclined and which together form a toroidal, in the switched on State of the brake at least partially with working fluid and in the switched-off state Form working space filled with air, furthermore with in the area of the outer circumference of the stator impeller arranged, can be disengaged from the work area when the brake is switched on and when switched off flow obstacles that can be engaged by the brake in the working area, characterized in that that movable elements (9) are provided as flow obstacles, which oppose a restoring force (e.g. spring force) can be disengaged by the dynamic pressure of the working fluid flow and again against the dynamic pressure of the air flow in the work space by the restoring force are indentable.

2. Hydrodynamic brake according to claim 1, characterized in that the movable Elements are designed as tongues (9) made of elastic material.

3. Hydrodynamic brake according to claim 2, characterized in that the tongues (9) as Leaf springs are formed and on an aperture ring (8) clamped in the stator impeller (2) are formed on the inner circumference.

4. Hydrodynamic brake according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the movable Elements (9) for contact with the inner wall of the stator impeller (2) have a trapezoidal or triangular shape Show unicorn.