DE19544188C2 - Hydrodynamischer Retarder oder hydrodynamische Kupplung - Google Patents

Description

Repräsentativ für derartige Maschinen sind Retarder - siehe z. B. DE 43 11 356 A1.

Derartige Maschinen umfassen ein Rotorschaufelrad und ein Statorschaufelrad. Diese beiden Schaufelräder bilden gemeinsam einen ringförmigen (torusförmigen) Hohlraum von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt. Die Schaufeln sind im allgemeinen schräg gestellt.

Maschinen der eingangs genannten Art, vor allem Retarder, werden durch erhöhte Sicherheitsanforderungen mehr und mehr zu einem Massenprodukt. Hierbei kommt es auf besonders rationelle Fertigung an.

Bisher wurden die genannten Schaufelräder solcher Maschinen bei Serienfertigung im Gußverfahren hergestellt. Dabei wurde der Grundkörper des Schaufelrades zusammen mit den Schaufeln gegossen. Das Gießverfahren ist aufwendig und teuer. Dies betrifft das Gießverfahren als solches, als auch die Bearbeitung. Dies ist mühevoll, zeitaufwendig und demgemäß teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrodynamischen Retarder oder eine hydrodynamische Kupplung derart zu gestalten und ein entsprechendes Herstellungsverfahren anzugeben, um die Fertigung zu vereinfachen und zu verbilligen, dabei aber trotzdem die technologischen Erfordernisse einer solchen Maschine zu erfüllen und zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Der Grundkörper des Schaufelrades bleibt weiterhin ein Gußkörper oder ein Schmiedekörper. Hieraus ergeben sich für das Schaufelrad gewisse Vorteile gegenüber einem Schaufelrad aus Blech. Der Gußkörper hat eine relativ hohe Festigkeit. Es können Teile und notwendige Konturen angegossen werden, beispielsweise eine Hohlwelle, oder Pumpenschaufeln auf der Rückseite, d. h. den eigentlichen Schaufeln des Schaufelrades gegenüberliegend.

Andererseits sind die Schaufeln aus Blech hergestellt und in das Trägerelement, mit dem die Innenfläche des Arbeitsraumes ausgekleidet ist, eingesteckt. Diese Fertigung ist wesentlich einfacher als beim Gießen. Beim Gießen muß für jeden einzelnen Zwischenraum zwischen zwei einander benachbarten Schaufeln ein Gießkern vorgesehen werden, was mühsam und arbeitsaufwendig ist. Sind die Schaufeln aus Blech hergestellt, so lassen sie sich durch Stanzen, durch Schneiden oder auf andere einfache Weise erzeugen.

Auch das Trägerelement läßt sich auf sehr einfache und kostengünstige Weise erzeugen, beispielsweise durch Stanzen oder Schneiden, etwa durch Laserstrahlen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt in folgendem: Die vom Arbeitsmedium berührten Oberflächen bestehen aus Blech, statt aus Guß. Sie sind daher viel glatter, was den Wirkungsgrad der Maschine bedeutend erhöht. Außerdem brauchen sie keine Nachbearbeitung. Schließlich sind sie bei Ausführung aus hochwertigem Edelstahl in hohem Maße widerstandsfähig gegen Kavitation und Korrosion, viel mehr, als dies bei einer Gußfläche der Fall ist. Im allgemeinen wird man die Blechschaufeln am Klemmkörper auch noch durch weitere Verfahren befestigen, vor allem durch Hartlöten. Es ist aber auch denkbar, Steckverbindungen zu erzeugen, die eine hohe Verbindungsfestigkeit aufweisen.

Durch die Erfindung sind außerdem engere Toleranzwerte erzielbar und damit genauere Kennlinien.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Retarder. Zur besseren Verdeutlichung ist der Klemmkörper weggelassen. Dabei ist auf einer Retarderwelle 1 ein Rotorschaufelrad 2 befestigt. Koaxial zum Rotorschaufelrad 2 befindet sich ein Statorschaufelrad 3. Man erkennt ferner ein Gehäuse 4.

Fig. 2 zeigt den Grundkörper des Statorschaufelrades 3, wiederum ohne Auskleidung.

Fig. 3 zeigt einen Teilausschnitt einer Abwicklung des Statorschaufelrades 3 in einer Draufsicht. Man erkennt daraus Statorschaufelräder 3.1. Wie man sieht, sind die Schaufeln 3.1 unter einem Winkel gegen eine achssenkrechte Ebene des Rotorschaufelrades geneigt.

Fig. 4 zeigt wiederum einen Grundkörper, und zwar eines Rotorschaufelrades 2. Dabei sind auf der Rückseite Pumpenschaufeln 3.2 angegossen, auf der Vorderseite eine Hohlwelle 3.3.

Fig. 5 stellt eine Teilansicht eines Trägerelementes 5 für ein Rotorschaufelrad dar, und zwar in einer Draufsicht nach dem Ausstanzen aus einer Blechtafel. Das Trägerelement 5 ist somit noch eben, d. h. nicht räumlich verformt. Wie man sieht, weist es eine Vielzahl von weitgehend radial angeordneten Schlitzen 5.1 und 5.2 auf. Diese dienen dazu, nach dem Verformen dem Trägerelement 5 eine gewisse federnde Elastizität zu verleihen, so daß es in denjenigen Teil des Arbeitsraumes, der aus dem Grundkörper des Rotors 2 gebildet ist, eingeklemmt werden kann und dort durch Einklipsen an umlaufenden Absätzen befestigt wird.

Trägerelement 5 weist weitere Aussparungen auf, und zwar einerseits am Außenumfang randoffene Aussparungen 5.5 und andererseits im mittleren Radius Aussparungen 5.6. Dazu sind abgewinkelte Einschnitte 5.7 in der Mitte vorgesehen.

Die Einschnitte 5.5 und die abgewinkelten Einschnitte 5.7 sind derart ausgebildet, daß sie nach dem Verformen paßgenaue Teilschlitze erzeugen, die gemeinsam mit den Aussparungen 5.6 der Montage der Rotorschaufeln dienen.

Fig. 6 zeigt ein Trägerelement 6. Auch dieses weist analoge Schlitze 6.1, 6.2 auf, zum Erleichtern des Verformens und zum Erzeugen einer inneren elastischen Spannung. Ferner erkennt man Schlitze 6.5, 6.6 sowie abgewinkelte Einschnitte 6.7, die nach dem Verformen dem Einstecken der Schaufeln dienen.

Fig. 7 zeigt eine Statorschaufel 7.

Fig. 8 zeigt ein Statorschaufelrad 3 mit darin montiertem Trägerelement 7 und eingedrehte Absätze zum Fixieren.

Fig. 9 zeigt denselben Gegenstand in einer Draufsicht in Achsrichtung.

Fig. 10 zeigt einen Ausschnitt aus einem Zylinderschnitt durch ein erfindungsgemäßes Statorschaufelrad. Rotorschaufelräder könnten gleich oder ähnlich ausgeführt sein.

Bei der Herstellung eines Schaufelrades gemäß der Erfindung ist es möglich, das Trägerelement zuerst in den Hohlraum des Grundkörpers einzusetzen, beispielsweise klemmend, und erst dann die Schaufeln mit dem Trägerelement fest zu verbinden, beispielsweise ebenfalls durch Klemmen oder durch Löten oder durch beides. Statt dessen ist es aber auch möglich, die Schaufeln mit dem Trägerelement vorab auf irgendeine Weise zu verbinden und sodann diese Einheit, die aus dem Trägerelement und den Schaufeln besteht, in den Hohlraum des Grundkörpers einzusetzen.

Claims (14)

1. Hydrodynamischer Retarder oder hydrodynamische Kupplung mit einem Rotorschaufelrad (2) und einem Statorschaufelrad (3), die gemeinsam einen ringförmigen, hohlen Arbeitsraum von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt bilden, mit den folgenden Merkmalen:

• 1.1 wenigstens ein Schaufelrad ist aus einem Grundkörper aufgebaut, der einen Teil des ringförmigen Arbeitsraumes bildet;
• 1.2 der Grundkörper weist eine Vielzahl von Schaufeln auf; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
• 1.3 die Wände des Arbeitsraumes sind mit einem eingelegten Trägerelement ausgekleidet;
• 1.4 die Schaufeln sind am Trägerelement befestigt.

2. Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände des Arbeitsraumes mit einem Trägerblech ausgekleidet sind.

3. Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement durch Einklemmen im Grundkörper befestigt ist.

4. Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement im Grundkörper über einen Absatz oder eine Nut befestigt ist.

5. Hydrodynamische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement Schlitze zum Einstecken der Schaufeln aufweist.

6. Hydrodynamische Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln mit dem Trägerelement verschweißt oder verlötet sind.

7. Verfahren zum Herstellen eines Schaufelrades für eine hydrodynamische Maschine mit einem Rotorschaufelrad und einem Statorschaufelrad, die gemeinsam einen ringförmigen Arbeitsraum von im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt bilden, mit den folgenden Verfahrensschritten:

• 7.1 es wird zunächst ein Grundkörper gegossen oder geschmiedet, der einen Teil des Arbeitsraumes bildet;
• 7.2 es wird ein Trägerelement hergestellt, das der hohlen Ringraumfläche annähernd entspricht;
• 7.3 die Schaufeln werden am Trägerelement befestigt;
• 7.4 das Trägerelement wird in den Hohlraum eingesetzt und an diesem befestigt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement durch Festklemmen im Hohlraum befestigt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln in Schlitze des Trägerelementes eingesetzt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln durch Einschnappen des Trägerbleches in eine Hinterdrehung des Grundkörpers eingesetzt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln am Trägerelement klemmend befestigt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß Laschen der Schaufeln durch Schlitze im Trägerelement hindurchgesteckt und krallend umgebogen werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln mit dem Trägerelement verschweißt oder verlötet werden.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerelement vor dem Einklemmen in den Hohlraum zum Erzeugen einer Elastizität mit Schlitzen versehen wird.