DE19707557B4

DE19707557B4 - Schaufelrad für eine von einem Medium durchströmte Maschine

Info

Publication number: DE19707557B4
Application number: DE1997107557
Authority: DE
Inventors: Jürgen Friedrich; Klaus Vogelsang; Peter Rose; Peter Heilinger; Hark Twisselmann
Original assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Current assignee: Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority date: 1997-02-26
Filing date: 1997-02-26
Publication date: 2006-09-07
Anticipated expiration: 2017-02-27
Also published as: DE19707557A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Schaufelrades (2, 3) für eine hydrodynamische Maschine mit den folgenden Schritten:
1.1 es wird aus einer Vielzahl von Schaufeln (2.1) sowie aus einer Vielzahl von Verbindungselementen ein Kranz hergestellt, wobei die Schaufeln (2.1) und die Verbindungselemente in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet werden;
dadurch gekennzeichnet, dass
1.2 die Schaufeln (2.1) jeweils mit einem Schenkel (2.1.3) versehen werden, welcher einteilig mit der Schaufel (2.1) ausgebildet wird und das Verbindungselement ausbildet;
1.3 wobei die Schaufeln (2.1) mit ihren Schenkeln (2.1.3) derart in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet werden, dass sich der Schenkel (2.1.3) von jeweils einer Schaufel (2.1), mit welcher er einteilig ist, bis zur benachbarten Schaufel (2.1) erstreckt und die Verbindung zwischen den Schaufeln (2.1) durch Schweißen, Löten oder Kleben hergestellt wird;
1.4 wobei die Schaufeln (2.1) derart in den Grundkörper (2.2) eines Schaufelrades eingesetzt sind, welcher einen Hohlraum aufweist, der in einem achsparallelen Schnitt wenigstens...

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaufelrad für eine von einem Medium durchströmte Maschine. Als Medium kommen eine Flüssigkeit oder Gas in Betracht. Bei der Maschine handelt es sich beispielsweise um einen hydrodynamischen Retarder oder um eine Kupplung oder um einen Lüfter. Das Schaufelrad kann beispielsweise ein Rotorschaufelrad oder ein Statorschaufelrad sein.

Hydrodynamische Maschinen sind seit langem bekannt. Auf DE 43 11 356 A1 wird verwiesen. Derartige Maschinen umfassen als wesentliche Komponenten ein Rotorschaufelrad, ein Statorschaufelrad sowie ein Gehäuse. Die beiden Schaufelräder sind aus einem Grundkörper aufgebaut sowie aus einer Mehrzahl von Schaufeln. Die beiden Schaufelräder bilden miteinander einen ringförmigen Arbeitsraum, der häufig einen annähernd kreisförmigen Querschnitt aufweist. Die Schaufeln sind über den Umfang eines jeden Schaufelrades verteilt angeordnet. Dabei sind sie meist gegen eine achssenkrechte Ebene geneigt. Der Arbeitsraum ist mit einem Arbeitsmedium, beispielsweise mit Öl, füllbar. Handelt es sich um eine hydrodynamische Bremse und ist der Arbeitsraum mit Arbeitsmedium gefüllt, so befindet sich die Bremse in einem Zustand, in dem sie ihre Bremsfunktion ausüben kann.

US 3 166 161 beschreibt eine hydrodynamische Kupplung, bei welcher Schaufeln durch Schweißen mit dem übrigen Schaufelrad verbunden sind.

DE 696 08 592 T2 beschreibt einen hydrodynamischen Retarder mit Schaufeln, welche abgekröpfte Schenkel aufweisen, wodurch sich der Umfang der Lötvorgänge verringern lässt und damit Kosten eingespart werden.

Der große Vorteil solcher hydrodynamischer Maschinen besteht darin, daß sie verschleißfrei arbeiten. Hydrodynamische Bremsen haben außerdem den besonderen Vorteil gegenüber mechanischen Bremsen, daß sie auch bei Dauerbetrieb mit zur Verfügung stehender Kühlleistung nicht ermüden. Wegen der gestiegenen Sicherheitsanforderungen im Straßenverkehr werden daher hydrodynamische Bremsen immer häufiger eingesetzt. Da somit Retarder in großen Stückzahlen hergestellt werden, besteht das Bedürfnis nach einer besonders rationellen Fertigung. Die bisher bekannten Retarder sind derart aufgebaut, daß die Fertigung verhältnismäßig aufwendig und teuer ist. Die Schaufelräder von hydrodynamischen Maschinen wurden bisher meist im Gußverfahren hergestellt. Dies ist deshalb aufwendig, weil zum Erzeugen der Schaufeln für die Zwischenräume zwischen einander benachbarten, schräg angeordneten, geraden Schaufeln Gießkerne vorgesehen werden müssen. Außerdem kann eine Nachbearbeitung notwendig werden, da der Wirkungsgrad nur dann gut ist, wenn die Oberfläche des Arbeitsraumes glatt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schaufelrad der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß es im Aufbau noch einfacher als bisher ist, daß die Montage der Einzelelemente noch leichter als bisher erfolgen kann, daß das Schaufelrad die notwendige Festigkeit aufweist, und daß die strömungsführenden Elemente hydrodynamisch optimal gestaltet sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Damit haben die Erfinder eine verblüffend einfache Art einer Schaufelradgestaltung geschaffen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Retarder. Dabei ist auf einer Retarderwelle 1 ein Rotorschaufelrad 2 befestigt. Koaxial zum Rotorschaufelrad ist ein Statorschaufelrad 3 angeordnet. Ein Gehäuse 4 ist einteilig mit dem Statorschaufelrad 3 gebildet.
2 ist eine perspektivische Teilansicht des Rotorschaufelrades 2 gemäß 1. Wie man sieht, umfaßt das Rotorschaufelrad 2 eine Vielzahl von Schaufeln 2.1. Diese sind in den Grundkörper 2.2 des Statorschaufelrades eingesetzt. Der Grundkörper 2.2 bildet zu diesem Zwecke einen Hohlraum, der in einem achsparallelen Schnitt wenigstens annähernd halbkreisförmig ist.
Jede Schaufel 2.1 weist eine Vorderkante 2.1.1 auf, ferner eine konvexe Hinterkante 2.1.2, die der Kontur des Hohlraumes des Grundkörpers 2.2 folgt.
Gemäß der Erfindung ist jede Schaufel 2.1 mit einem Schenkel 2.1.3 versehen. Dieser Schenkel ist einteilig mit der Schaufel 2.1. Der Schenkel 2.1.3 erstreckt sich von der betreffenden Schaufel, deren Bestandteil er bildet, bis zur benachbarten Schaufel.
Ist die Schaufel aus Blech hergestellt, beispielsweise durch Ausstanzen, so wird der Schenkel beispielsweise durch Abkröpfen erzeugt. Hierbei kann der Schenkel wie in 2 einteilig ausgeführt oder wie in 2a aus mehreren Lappen bestehend ausgeführt sein.
Im vorliegenden Falle ist die gesamte Innenfläche des Grundkörpers 2.2 von den genannten Schenkeln 2.1.3 der Schaufeln 2.1 ausgekleidet. Dies hat den Vorteil, daß der Kreislauf nicht mit hydrodynamischen Störstellen behaftet ist. Die Innenfläche des Grundkörpers 2.2 ist von der Arbeitsflüssigkeit nicht berührt wird, da die Strömungsführung durch die Innenflächen der Schenkel 2.1.3 übernommen wird.
3a zeigt in einer Explosionsdarstellung eine Anzahl von Schaufeln 2.1 und von Verbindungselementen 2.2. Die genannten Elemente sind in einer solchen Zahl und in einer derartigen Gestalt vorzusehen, daß sie nach Zusammenfügen einen geschlossenen Kranz miteinander bilden.
Dabei können die genannten Teile – Schaufeln 2.1 und Verbindungselemente 2.2 zum Zwecke des Zusammenfügens zu einem Kranz in eine entsprechende Vorrichtung eingelegt werden.
3c zeigt den Gegenstand von 3b im Schnitt I-I.
3d zeigt den Gegenstand ausgeführt als gerade geschaufeltes Rad im Schnitt I-I.
Es ist auch bekannt, Schaufelräder als Blechkonstruktion auszuführen. Dabei wird der Grundkörper aus einer Blechplatte ausgestanzt und anschließend in eine Vorrichtung gedrückt, so daß er seine Arbeitsgestalt annimmt; die Schaufeln werden ebenfalls ausgestanzt, in den Grundkörper eingesetzt und festgelötet oder geschweißt.
4 zeigt drei zusammengefügte Schaufeln 2.1 mit einem zum Mittelpunkt hin abgekröpften Blechlappen 2.1.4. Durch Verbinden dieser Blechlappen 2.1.4 mit einer Nabe oder einer Welle gelingt es, den Grundkörper 2.2 "wegzurationalisieren". Dies bedeutet eine erhebliche Einsparung am Material, Gewicht und Kosten.
5 zeigt in perspektivischer Darstellung fünf zusammengefügte Schaufeln 2.1.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines Schaufelrades (2, 3) für eine hydrodynamische Maschine mit den folgenden Schritten: 1.1 es wird aus einer Vielzahl von Schaufeln (2.1) sowie aus einer Vielzahl von Verbindungselementen ein Kranz hergestellt, wobei die Schaufeln (2.1) und die Verbindungselemente in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet werden; dadurch gekennzeichnet, dass 1.2 die Schaufeln (2.1) jeweils mit einem Schenkel (2.1.3) versehen werden, welcher einteilig mit der Schaufel (2.1) ausgebildet wird und das Verbindungselement ausbildet; 1.3 wobei die Schaufeln (2.1) mit ihren Schenkeln (2.1.3) derart in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet werden, dass sich der Schenkel (2.1.3) von jeweils einer Schaufel (2.1), mit welcher er einteilig ist, bis zur benachbarten Schaufel (2.1) erstreckt und die Verbindung zwischen den Schaufeln (2.1) durch Schweißen, Löten oder Kleben hergestellt wird; 1.4 wobei die Schaufeln (2.1) derart in den Grundkörper (2.2) eines Schaufelrades eingesetzt sind, welcher einen Hohlraum aufweist, der in einem achsparallelen Schnitt wenigstens annähernd halbkreisförmig ist, dass die gesamte Innenfläche des Grundkörpers (2.2) von den Schenkeln (2.1.3) der Schaufeln (2.1) ausgekleidet ist; 1.5 wobei bei der Herstellung des Kranzes die Verbindung zwischen den Schaufeln (2.1) und den Verbindungselementen bezüglich ihrer Festigkeit und/oder ihrer Dichtheit nur eine vorläufige ist und lediglich dazu ausreicht, den Kranz bis zu dessen Einsetzen in den Grundkörper (2.2) zusammenzuhalten; 1.6 wobei dass zum Bilden des Kranzes ein torusförmiger Hilfskörper vorgesehen wird, in welchem der Kranz oder einzelne Baugruppen des Kranzes zusammengebaut werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (2.1) aus Blech hergestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schenkel (2.1.3) durch Abkröpfen erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kranz in ein Tauchbad aus thermoplastischen Material eingetaucht und danach abgekühlt wird, um nach dem Aushärten einen Überzug zu bilden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Herstellung des Kranzes die Verbindung zwischen den Schaufeln (2.1) und den Verbindungselementen bezüglich ihrer Festigkeit und/oder ihrer Dichtheit nur eine vorläufige ist und lediglich dazu ausreicht, den Kranz bis zu dessen Einsetzen in den Grundkörper (2.2) zusammenzuhalten.