DE19860707A1 - Hydrodynamic retarder has arrangement for optimal setting of fill level to minimize power loss in non-braking mode with opening at geodetically raised point - Google Patents
Hydrodynamic retarder has arrangement for optimal setting of fill level to minimize power loss in non-braking mode with opening at geodetically raised pointInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Retarder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a hydrodynamic retarder according to the Preamble of claim 1.
Hydrodynamische Retarder sind beispielsweise aus VDI Handbuch Getriebetechnik II, VDI-Richtlinien VDI 2153, Hydrodynamische Leistungsübertragung Begriffe - Bauformen - Wirkungsweisen, Kapitel 7, Bremsen oder Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Auflage, Seiten R49 bis R53 bekannt, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die Anmeldung mit einbezogen. Derartige Retarder werden, insbesondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen oder in Anlagen mit stark wechselndem Betrieb, durch Füllen und Entleeren des beschaufelten Arbeitskreislaufs mit einem Betriebsfluid ein- oder ausgeschaltet. Auch bei ausgeschaltetem Retarder ist noch ein Restmoment vorhanden, beispielsweise aufgrund einer umlaufenden Restölmenge. Das durch das Restmoment bedingte Bremsmoment ist zwar sehr gering, kann sich jedoch bei hohen Drehzahlen sehr störend auswirken und zu einer unzulässig hohen Erwärmung des Retarders führen. Zur Vermeidung der Ventilationsverluste sind bereits eine Reihe von Lösungen bekannt. Dazu gehören u. a. die Verwendung von Statorbolzen sowie die Möglichkeit einer vollständigen Kreislaufevakuierung.Hydrodynamic retarders are, for example, from the VDI manual Transmission technology II, VDI guidelines VDI 2153, hydrodynamic Power transmission terms - designs - modes of operation, Chapter 7, Bremsen or Dubbel, paperback for mechanical engineering, 18th edition, Pages R49 to R53 known, the full disclosure of which in the Registration included. Such retarders are used, especially when Use in motor vehicles or in systems with changing operations, by filling and emptying the bladed working circuit with one Operating fluid on or off. Even when the retarder is switched off there is still a residual moment, for example due to a rotating one Amount of residual oil. The braking torque caused by the residual torque is true very low, but can be very disruptive at high speeds and lead to inadmissibly high heating of the retarder. For Avoiding ventilation losses are already a number of solutions known. These include a. the use of stator bolts and the Possibility of complete circuit evacuation.
Wesentliche Nachteile bei der Verwendung von Statorbolzen sind darin zu sehen, daß diese aufgrund ihrer Anordnung im Profilgrund des Stators auch im Bremsbetrieb in den Arbeitskreislauf hineinreichen und diesen damit stören.There are significant disadvantages when using stator bolts see that due to their arrangement in the profile base of the stator also reach into the working circuit during braking and this to disturb.
Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Leerlaufverluste besteht im Verschwenken der Statorschaufelrades gegenüber dem Rotorschaufelrad. Another way to reduce idle losses is in Swiveling the stator impeller relative to the rotor impeller.
Möglichkeiten zur Lageänderung des Statorschaufelrades gegenüber dem
Rotorschaufelrad sind bereits aus den folgenden Druckschriften bekannt:
1. DE 31 13 408 C1
2. DE 40 10 970 A1
3. DE 44 20 204 A1
4. DE 15 25 396 A1
5. DE 16 00 148 A1
6. WO 98/35 170
7. WO 98/35 171Possibilities for changing the position of the stator impeller in relation to the rotor impeller are already known from the following publications:
1. DE 31 13 408 C1
2. DE 40 10 970 A1
3. DE 44 20 204 A1
4. DE 15 25 396 A1
5. DE 16 00 148 A1
6. WO 98/35 170
7. WO 98/35 171
Die DE 31 13 408 C1 offenbart Möglichkeiten einer Statorschaufelradverstellung eines Retarders für den Einsatz in stationären Anlagen, beispielsweise in Windkraftanlagen zur Umsetzung der Windenergie in Wärme. Die Verstellung erfolgt manuell oder mittels entsprechender Hilfsmittel. Die Feststellung des Statorschaufelrades in der ausgeschwenkten Lage erfolgt mittels mechanischer Hilfsmittel, beispielsweise in Form von Schrauben.DE 31 13 408 C1 discloses possibilities of one Stator blade wheel adjustment of a retarder for use in stationary Plants, for example in wind turbines for implementing wind energy in warmth. The adjustment is carried out manually or by means of an appropriate Tools. Finding the stator vane in the swung out Position takes place by means of mechanical aids, for example in the form of Screws.
Der in der Druckschrift DE 40 10 970 A1 offenbarte Retarder weist analog zu der erstgenannten Druckschrift ein Statorschaufelrad auf, das in seiner Lage veränderbar ist. Jedoch erfolgt hier eine Lageveränderung durch eine zusätzlich zum Bremsmoment erzeugte Reaktionskraft, die dem Bremsmoment proportional ist.The retarder disclosed in the document DE 40 10 970 A1 assigns analogously the first-mentioned publication on a stator blade wheel in its position is changeable. However, there is a change in position here in addition to the braking torque generated reaction force that the Braking torque is proportional.
Aus der DE 44 20 204 A1 ist ein Retarder mit einem selbsttätigen Schwenkstator bekannt geworden, der aufgrund seiner exzentrischen Lagerung im Leerlaufbetrieb selbsttätig in eine Lage gebracht wird, in der keine oder nur ein geringer Teil an Luftmassen zwischen dem Rotorschaufelrad und dem Statorschaufelrad bewegt wird. DE 44 20 204 A1 describes a retarder with an automatic one Swivel stator became known because of its eccentric Storage in idle mode is automatically brought into a position in which little or no air mass between the Rotor blade wheel and the stator blade wheel is moved.
Eine andere Möglichkeit der Minimierung von Leerlaufverlusten besteht gemäß der DE 15 25 396 A1 und der DE 16 00 148 A1 darin, mit Hilfe eines Kupplungssystems die Rotoren im Leerlauf von der Bremswelle zu lösen und im Bremsbetrieb mit der Bremswelle zu kuppeln, um so die Leerlaufleistung möglichst gering zu halten.Another possibility for minimizing idle losses is according to DE 15 25 396 A1 and DE 16 00 148 A1 therein, with the help of a Coupling system to release the rotors from the brake shaft at idle and to couple with the brake shaft in braking mode in order to reduce the idle power to keep as low as possible.
Aus der WO 98/35 170 sowie der WO 98/35 171 sind Lösungen zur Reduzierung der Leerlaufverluste bekanntgeworden, bei denen im Nicht- Bremsbetrieb Stator und/oder Rotor axial gegeneinander verschoben wurden, um die Leerlaufverluste zu minimieren.From WO 98/35 170 and WO 98/35 171 are solutions for Reduction of idle losses have become known, in which in the non- Braking operation stator and / or rotor were axially shifted against each other, to minimize idle losses.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Retarderanordnung anzugeben, bei der gegenüber den zuvor beschriebenen, bekannten Anordnungen die Verlustleistungen noch weiter vermindert werden können.The object of the invention is to provide a retarder arrangement in which compared to the previously described known arrangements Power losses can be reduced even further.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß im Retarder Mittel zum Einstellen eines optimalen Füllungsgrades in Bezug auf die Verlustleistungsminimierung im Nicht-Bremsbetrieb vorgesehen sind.According to the invention this is achieved in that means for retarder Setting an optimal degree of filling in relation to the Power loss minimization are provided in non-braking operation.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, daß die Mittel zum Einstellen des optimalen Füllgrades einen Auslaß umfassen, der an einem geodätisch erhöhten Ort und/oder radial innenliegend und damit der Fliehkraft entgegenstehend im Arbeitsraum angeordnet ist, so daß bei sich entleerender Bremse ab einem vorbestimmten optimalen Füllungsgrad keine Arbeitsflüssigkeit mehr aus dem Arbeitsraum abfließen kann.It is particularly preferably provided that the means for adjusting the Optimal fill levels include an outlet that is geodesic on a elevated location and / or radially inside and thus the centrifugal force oppositely arranged in the work area, so that when emptying No brake from a predetermined optimal filling level Working fluid can flow out of the work area.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Auslaßkanal zur Einstellung des optimalen Füllgrades waagrecht in einer Höhe h angeordnet ist, so daß der Retarder nicht vollständig entleert wird, sondern stets auch im Nicht-Bremsbetrieb eine gewisse Menge Retarderarbeitsflüssigkeit im Retarder verbleibt. In a first embodiment of the invention it is provided that the Outlet channel for setting the optimal filling level horizontally in one Height h is arranged so that the retarder is not completely emptied, but always a certain amount even when not braking Retarder working fluid remains in the retarder.
In einer alternativen Ausführungsform zu einer waagrechten Anordnung des Auslaßkanals in einer Höhe h kann vorgesehen sein, daß der Auslaßkanal ein senkrecht in den Arbeitsraum mit der Höhe h hineinreichendes Rohr ist.In an alternative embodiment to a horizontal arrangement of the Outlet channel at a height h can be provided that the outlet channel is a pipe reaching vertically into the work area with the height h.
In einer fortgebildeten Ausführungsform umfaßt der Retarder hinter dem Stator einen Auslaßraum, der den Arbeitsraum erweitert.In a further developed embodiment, the retarder comprises behind the stator an outlet space that extends the work space.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der waagrecht angeordnete Auslaßkanal oder das senkrecht in den Arbeitsraum hineinragende Rohr in den hinter dem Stator angeordneten Auslaßraum mündet.It is particularly preferred if the horizontally arranged outlet channel or the pipe protruding vertically into the work space into the one behind Stator arranged outlet space opens out.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Stator und der Rotor axial feststehend ausgebildet sind und ein vorbestimmter Arbeitsabstand ausgebildet wird.In a first embodiment of the invention it is provided that the stator and the rotor are axially fixed and a predetermined Working distance is formed.
Um die Verluste insbesondere bei hohen Leerlaufdrehzahlen zu minimieren, ist mit Vorteil vorgesehen, wenn Rotor und/oder Stator axial verschiebbar ausgebildet sind, wie beispielsweise in der WO 98/35 171 gezeigt, wobei der Offenbarungsgehalt dieser Schrift vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird.To minimize losses, especially at high idle speeds, is advantageously provided if the rotor and / or stator are axially displaceable are formed, as shown for example in WO 98/35 171, the Full disclosure of this document in the present Registration is included.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawings become.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 den Verlauf des Lambda-Wertes bzw. des Restmomentes bei Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit vom Füllungsgrad q des Retarderarbeitsraumes; FIG. 1 shows the curve of the lambda value, or the residual torque at idling speed in dependence on the filling degree of the q Retarderarbeitsraumes;
Fig. 2 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Retarders mit waagrechtem Auslaß; Figure 2 shows a first embodiment of the retarder according to the invention with a horizontal outlet.
Fig. 3 eine alternative Ausführungsform der Erfindung mit senkrecht in den Arbeitsraum hineinreichendem Auslaß. Fig. 3 shows an alternative embodiment of the invention with an outlet extending vertically into the working space.
In Fig. 1 ist der Verlauf des Lambda-Wertes, der beispielsweise in VDI- Handbuch, Getriebetechnik 2, VDI-Richtlinien VDI 2153, Hydrodynamische Leistungsübertragung Begriffe Bauformen - Wirkungsweisen, Kapitel 7, definiert ist, auf die vorliegend vollumfänglich verwiesen wird, der ein Maß für die Leerlaufverluste ist, gegenüber dem Füllgrad q des Retarders aufgetragen.In Fig. 1, the course of the lambda value, for example, in VDI manual transmission art 2, VDI Guidelines VDI 2153 hydrodynamic power transmission terms types - modes of action, Chapter 7, is defined, reference is made herein in full, to those of a The measure of the idling losses is plotted against the filling level q of the retarder.
Wie deutlich in Fig. 1 zu erkennen, besitzt der Lambda-Wert und damit die Leerlaufverluste ein deutliches Minimum im Bereich eines Füllgrades von 0,01 q bis 0,1 q. Die Lage des Minimums und der Verlauf der Kurve ist von der Leerlaufdrehzahl und der Form des Arbeitsraumes und des Umfeldes abhängig, in vorliegendem Ausführungsbeispiel wurde eine Leerlaufdrehzahl von 5.000 Umdrehungen/Minute angenommen. Das Minimum des Lambda- Wertes bei einem von Null verschiedenen geringen Füllungsgrad kann dadurch erklärt werden, daß aufgrund einer geringen, in einen im Nicht- Bremsbetrieb fast vollständig entleerten Retarder eingebrachten Menge an Arbeitsmedium eine Verwirbelung auftritt, hierdurch eine Störung der Luftströmung verursacht wird, so daß die Leerlaufverluste minimiert werden. Ein derartiger Effekt stellt sich immer dann ein, wenn das Medium, das in die Luftströmung eingebracht wird, eine andere spezifische Masse als die in der Hauptsache im entleerten Retarder vorhandene Luft aufweist.As can be clearly seen in FIG. 1, the lambda value and thus the no-load losses have a clear minimum in the range of a degree of filling from 0.01 q to 0.1 q. The position of the minimum and the course of the curve depend on the idling speed and the shape of the work area and the environment. In the present exemplary embodiment, an idling speed of 5,000 revolutions / minute was assumed. The minimum of the lambda value at a non-zero filling level can be explained by the fact that due to a small amount of working medium introduced into a retarder that is almost completely emptied during non-braking operation, swirling occurs, thereby causing a disturbance in the air flow that idle losses are minimized. Such an effect always occurs when the medium which is introduced into the air flow has a different specific mass than the air which is mainly present in the emptied retarder.
In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung im Schnitt dargestellt. Der Retarder 1 mit Retardergehäuse 3 weist einen Stator 5 sowie einen Rotor 7 auf. An der Rückwand des Statorgehäuses 9 befindet sich ein Auslaß 11, der in den hinter dem Stator angeordneten Auslaßraum 13 mündet. In FIG. 2, a first embodiment of the invention is shown in section. The retarder 1 with the retarder housing 3 has a stator 5 and a rotor 7 . On the rear wall of the stator housing 9 there is an outlet 11 which opens into the outlet space 13 arranged behind the stator.
Der hinter dem Stator 5 angeordnete Auslaßraum 13 umfaßt wiederum einen Auslaß 15, der vorliegend waagrecht angeordnet ist. Der waagrecht angeordnete Auslaß 15 befindet sich in einer Höhe h. Im Gegensatz zu herkömmlichen Retardern, bei denen der Auslaß am Boden des Auslaßraumes angeordnet ist, wird auf diese Art und Weise sichergestellt, daß der Retarder auch im Nicht-Bremsbetrieb nie vollständig entleert werden kann und immer eine gewisse Restölmenge im Retarderarbeitsraum 17, das ist der Raum zwischen Rotor und Stator, umläuft. Durch entsprechende Wahl der Höhe h kann die Menge an Arbeitsmedium, das im Nicht-Bremsbetrieb im Retarderarbeitsraum zusammen mit dem gasförmigen Medium verbleibt, genau eingestellt werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, im Nicht- Bremsbetrieb eine vorbestimmte Füllung und damit Störung der Luftströmung einzustellen, die so gewählt werden kann, daß sich bei einer vorbestimmten Drehzahl ein minimaler Lambda-Wert und damit ein Optimum in Bezug auf die Leerlaufverluste ergibt. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform weisen Stator und Rotor einen vorbestimmten Abstand d zueinander auf. Um die Leerlaufverluste noch weiter zu minimieren, kann vorgesehen sein, daß entweder der Stator oder der Rotor oder beide Bauteile axial bewegbar ausgebildet sind und der Spalt zwischen Stator und Retarder je nach Betriebsstellung des Retarders (Bremsbetrieb oder Leerlaufbetrieb) eingestellt werden kann. Im Bremsbetrieb sind Stator und Rotor nahe beieinander angeordnet, wohingegen sie im Nicht-Bremsbetrieb weiter voneinander entfernt sind. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die WO 98/35 171 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt in die vorliegende Anmeldung vollumfänglich mitaufgenommen wird.The outlet space 13 arranged behind the stator 5 in turn comprises an outlet 15 , which in the present case is arranged horizontally. The horizontally arranged outlet 15 is at a height h. In contrast to conventional retarders, in which the outlet is arranged at the bottom of the outlet space, it is ensured in this way that the retarder can never be completely emptied even when not braking and that there is always a certain amount of residual oil in the retarder working space 17 , that is Space between rotor and stator, runs around. The amount of working medium which remains in the retarder working space together with the gaseous medium in the non-braking mode can be set precisely by appropriately selecting the height h. In this way, it is possible to set a predetermined filling and thus disruption of the air flow in the non-braking mode, which can be selected so that a minimum lambda value and thus an optimum results in terms of idling losses at a predetermined speed . In the embodiment shown in FIG. 2, the stator and rotor are at a predetermined distance d from one another. In order to further minimize the idling losses, it can be provided that either the stator or the rotor or both components are designed to be axially movable and the gap between the stator and retarder can be adjusted depending on the operating position of the retarder (braking operation or idling operation). In braking operation, the stator and rotor are arranged close to each other, whereas in non-braking operation they are further apart. In this regard, reference is made, for example, to WO 98/35 171, the disclosure content of which is fully incorporated in the present application.
In Fig. 3 ist eine alternative Ausgestaltung der Erfindung dargestellt. Gleiche Bauteile wie in Fig. 2 sind mit denselben Bezugsziffern belegt. Im Gegensatz zu Fig. 2 ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 der Auslaß 15 aus dem Auslaßraum 13 nicht waagrecht sondern senkrecht angeordnet. Um im Retarder selbst eine vorbestimmte Menge an Arbeitsflüssigkeit auch im entleerten Zustand zu halten, ist das senkrecht in den Auslaßraum mündende Auslaßrohr 15 mit seinem Einlauf in der Höhe h über dem Grund 19 des Auslaßraumes angeordnet. Auf diese Art und Weise ist es wiederum sichergestellt, daß auch im Nicht-Bremsbetrieb stets eine bestimmte Restmenge an Arbeitsmedium im Retarder verbleibt und so der vorbestimmte Füllgrad mit minimalen Leerlaufverlusten eingestellt werden kann.In Fig. 3, an alternative embodiment of the invention is illustrated. The same components as in Fig. 2 are given the same reference numerals. In contrast to FIG. 2, in the embodiment according to FIG. 3 the outlet 15 from the outlet space 13 is not arranged horizontally but vertically. In order to keep a predetermined amount of working fluid even in the emptied state in the retarder, the outlet pipe 15 opening vertically into the outlet space is arranged with its inlet at a height h above the base 19 of the outlet space. In this way, it is in turn ensured that even in the non-braking mode, a certain residual amount of working medium remains in the retarder and the predetermined degree of filling can thus be set with minimal idling losses.
Die erfindungsgemäße Lösung eines Retarders mit einem waagrecht bzw. senkrecht in einer geordätischen Höhe h angeordnetem Auslaß gibt somit erstmals eine Retarderanordnung an, bei der gegenüber herkömmlichen Ausgestaltungen mit Auslaß am Boden des Retarders Leerlaufverluste minimiert werden können.The solution according to the invention of a retarder with a horizontal or There is thus an outlet arranged vertically at a georetical height h for the first time a retarder arrangement in which compared to conventional Designs with outlet at the bottom of the retarder idle losses can be minimized.
Claims (10)
- 1. 1.1 einem Gehäuse;
- 2. 1.2 einem Stator in einem Statorgehäuse und
- 3. 1.3 einem Rotor in einem Rotorgehäuse, wobei
- 4. 1.4 wenigstens Stator- und Rotorgehäuse einen hydrodynamischen Retarderarbeitsraum ausbilden;
- 5. 1.5 einem Auslaß zum Entleeren des Retarders,
- 1. 1.6 der Retarder des weiteren Mittel zum Einstellen eines optimalen Füllungsgrades zur Verlustleistungsminimierung im Nicht-Brems-Betrieb umfaßt.
- 1. 1.1 a housing;
- 2. 1.2 a stator in a stator housing and
- 3. 1.3 a rotor in a rotor housing, where
- 4. 1.4 form at least the stator and rotor housing a hydrodynamic retarder working space;
- 5. 1.5 an outlet for emptying the retarder,
- 1. 1.6 the retarder further includes means for setting an optimal degree of filling to minimize power loss in non-braking operation.
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