DE3831596C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Bremse gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei hydrodynamischen Bremsen tauchen eine oder mehrere Scheiben in eine Flüssigkeit ein. Zur Erhöhung der Bremswirkung sind die Scheiben und das Gehäuse mit Stiften oder Schaufeln versehen. Es ist bekannt, die Höhe des Flüssigkeitsstandes im Gehäuse durch entsprechendes Versperren der Abflußöffnung einstellbar zu gestalten und somit das auf die Welle ausgeübte Bremsmoment zu verändern.

Eine hydrodynamische Bremse mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus der US-PS 22 87 130 bekannt.

Während hierbei lediglich eine Bremsscheibe vorgesehen ist, ist es aus der US-PS 35 98 208 auch bekannt, in dem Gehäuse eine Mehrzahl von mit Durchtrittsöffnungen versehenen Scheiben auf einer gemeinsamen Welle anzuordnen.

Aus DE-PS 16 00 191 ist eine Bremse bekannt, bei der beide Schaufelkränze des Rotors in Drehrichtung vorwärts und die Schaufeln der beiden Statorschaufeln rückwärts schräggestellt sind. Nachteil dieser Bauart ist der konstruktiv komplizierte Aufbau und der damit fertigungstechnische hohe Aufwand. Eine Änderung des Bremsmomentes ist nur in geringem Maße möglich.

Aus US-PS 10 14 494 ist es bekannt, durch Aneinanderreihung von zwei Bremsen das Bremsmoment zu erhöhen. Nachteil dieser Anordnung ist die nahezu Verdopplung der Baulänge der Bremse in Achsrichtung. Die starren Schaufeln erlauben keine weitere Variation der Bremswirkung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine hydrodynamische Bremse gattungsgemäßer Art zu schaffen, die fertigungstechnisch einfach herstellbar ist, die in einem weiten Bereich der erforderlichen Bremsleistung anpaßbar ist und über beliebige Zeiträume die Bremsleistung konstant hält.

Die Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. ln den weiteren Patentansprüchen sind vorteilhafte Ausführungen der Bremse dargelegt.

Im Gehäuseinneren sind dem Kopf- bzw. Fußende der Statorscheibe zugewandt Wasseraustrittsöffnungen vorgesehen. Durch diese Öffnungen wird Flüssigkeit auf den Bremsrotor mit Druck gespritzt. Zur Erhöhung der kinetischen Energie sind in den Öffnungen Düsen vorgesehen. Zur weiteren Erhöhung der Bremsleistung ist die Spritzrichtung der Düsen der Drehrichtung des Bremsrotors entgegengesetzt einstellbar.

Die Flüssigkeit - im Regelfall Wasser - wird über eine Pumpstation der Bremse zugefördert und ist sowohl im Druck, in der Menge wie in der Temperatur einstellbar. Insbesondere durch die Einflußnahme auf die Temperatur ist es möglich, über einen beliebig langen Zeitraum die Leistung der hydraulischen Bremse konstant zu halten. Durch die Benutzung einer Flüssigkeit als Kühlmedium und als Erzeuger der Bewegungsenergie kann eine hohe Leistungsdichte der hydraulischen Bremse erreicht werden. Durch den Einsatz von flüssigen Medien tritt, abgesehen von Kavitation, kein Verschleiß auf.

Die eingesetzten Scheiben als Bremsrotoren sind fertigungstechnisch einfache Teile. Die Scheiben können beliebige Öffnungsformen aufweisen. In fertigungstechnisch einfacher Form werden Bohrungen vorgeschlagen. Die Bohrungen liegen dabei auf konstanten Kreisumfängen, wobei die größeren Bohrungen auf den Kreisumfängen mit größeren Radien angeordnet sind. Die Scheibe des Bremsrotors weist dabei eine freie Lochfläche von über 70% auf.

Zur Erhöhung der Bremswirkung sind die Gehäuseinnenflächen mit Vertiefungen versehen. ln vorteilhafter Weise werden diese Vertiefungen durch in flache Scheiben eingebrachte Bohrungen gebildet. Die Löcher dieser Statorscheiben korrespondieren mit den Düsen des Gehäuses. Die Statorscheiben sind auswechselbar und durch Variation der freien Lochfläche sowie der Scheibendicke an die erforderliche Bremsleistung anpaßbar.

Durch die Rotation des Bremsrotors wird die Flüssigkeit zum zylindrischen Teil des Gehäuseinnenraumes gefördert. lm Gehäuse sind an dieser Stelle Abflußöffnungen vorgesehen. Zur Verstärkung der Bremswirkung der bewegten Flüssigkeit ist am zylindrischen Teil des Gehäuseinnenmantels ein Turbulenzring angeordnet. Der Turbulenzring ist als Lochband ausgebildet mit einer freien Lochfläche von über 70%.

Das Gehäuse weist senkrecht zur Mittenachse eine Trennfuge auf. Nach dem sogenannten Baukastenprinzip sind gleichartige Bauteile vorgesehen, die eine stufenweise Erweiterung des Bremsgehäuses ermöglichen. Beim Einsatz von mehr als einem Bremsrotor werden je nach Bedarf Statorflansche zwischen dem Kopf- und Fußteil des Gehäuses angeordnet. Die Statorflansche weisen Zuführungen und Düsen auf, durch die nach beiden Seiten auf die Bremsrotoren die Flüssigkeit gespritzt werden kann. Durch die baukastenmäßige Zusammensteckbarkeit beliebig vieler Rotoren und Statoren ist ein weites Bremsleistungsfeld abdeckbar. Da innerhalb einer Stufe Flüssigkeitsdruck und -menge sowie Temperatur veränderbar sind, ist die erfindungsgemäße hydraulische Bremse ab einer bestimmten Untergrenze auf eine beliebige Bremsleistung einstellbar.

In folgenden Figuren ist ein Beispiel der Erfindung dargelegt. Es zeigt:

Fig. 1 eine einstufige hydrodynamische Bremse,

Fig. 2 eine zweistufige hydrodynamische Bremse,

Fig. 3 den Bremsrotor,

Fig. 4 den Stator-Zentrierflansch,

Fig. 5 die Statorscheibe,

Fig. 6 den Turbulenzring.

Die Fig. 1 und 2 zeigen auf der Welle 30 angeordnete Bremsrotoren 20 mit den Durchtritten 21. Der Bremsrotor 20 und ein Abschnitt der Welle 30 werden umhüllt vom Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 besitzt einen Innenmantel 15, vor dem eine Statorscheibe 16 angeordnet ist. Im Innenmantel 15 sind Öffnungen 12 vorgesehen, die in Vertiefungen 19 münden. Die Öffnungen 12 stehen mit Bohrungen in Verbindung, durch die flüssige Medien zum Gehäuseinnenraum 14 zuführbar und von diesem wegführbar sind. Vor der Abflußöffnung 13 ist ein Turbulenzring 17 angeordnet.

In Fig. 2 ist der Aufbau einer mehrstufigen Bremse dargestellt, in der vorliegenden Figur eine zweistufige Bremse. Zwischen den Bremsrotoren 20 ist ein Statorflansch 40 mit der senkrecht zur Mittenachse 31 weisenden Sackbohrung 42 angeordnet. Mit der Sackbohrung 42 stehen im Außenmantel 43 vorgesehene axiale Durchtritte 41 in Verbindung.

Am Gehäuse 10 ist zur baukastenartigen Zusammenfügung eine Trennfuge 18 vorgesehen.

Die Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt eines Bremsrotors 20 mit den Durchtritten 21, hier den Bohrungen 22. Die Bohrungen 21, 22 sind auf von der Mittenachse 31 ausgehenden radialen Strahlen 23 und auf Kreisumfängen 24 angeordnet.

In der Fig. 4 ist ein Statorflansch 40 dargestellt. Im Außenmantel 43 sind axiale Bohrungen 41 vorgesehen, die mit der Sackbohrung 42 in Verbindung stehen.

Die Fig. 5 zeigt die Statorscheibe 16 mit den Vertiefungen 19.

Die Fig. 6 zeigt den Turbulenzring 17, der als mit Bohrungen versehenes Band ausgebildet ist.

Claims (8)

1. Hydrodynamische Bremse, insbesondere für Leistungs­ prüfstände, mit einem geschlossenen, mit hydraulischen Medien gefülltem doppelwandigen Gehäuse das an einer senkrecht zur Mittelachse angeordneten Trennfuge zusammenfügbar ist und an dessen Innenmantel Öffnungen vorgesehen sind, durch die das hydraulische Medium zum Gehäuseinnenraum zu- und wegförderbar ist und mit mindestens einem auf einer Welle angeordneten, als Scheibe ausgebildeten und axiale Durchtritte aufweisenden Bremsrotor sowie mit Medienzu- und -abflußelementen, dadurch gekennzeichnet, daß an mindestens einer Seite des Gehäuseinnenmantels (15) eine gesonderte Statorscheibe (16) mit den Öffnungen (12) fluchtenden Bohrungen (19) vorgesehen ist.

2. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuseinnenraum (14) konzentrisch zur Mittel­ achse (31) am Gehäuseinnenmantel (15) ein Turbulenz­ ring (17) angeordnet ist.

3. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Turbulenzring (17) perforiert ist und eine freie Fläche mit einem Anteil von 70 bis 80% aufweist.

4. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ebene der Trennfuge (18) zwischen zwei Bremsrotorscheiben (20) ein Statorflansch (40) vorgesehen ist, in dem zur Umführung des hydraulischen Mediums vom Außenmantel (43) zur Welle (30) weisende Sackbohrungen (42) vorgesehen sind, die mit axialen Öffnungen (41) in Verbindung stehen.

5. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Außenseiten (43) des Statorflansches (40) gesonderte Statorscheiben mit mit den Öffnungen (41) fluchtenden Bohrungen (19) vorgesehen sind.

6. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freie Bohrungsfläche zur Gesamtfläche der Bremsrotorscheiben (20) einen Anteil von 70 bis 90% aufweist.

7. Hydrodynamische Bremse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Öffnungen (12, 41) Düsen einbringbar sind.

8. Hydrodynamische Bremse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen (12, 41) auf einer Mantelebene koaxial zur Mittelachse (32) in einem Winkel ungleich 90 Grad zur Drehrichtung der Bremsrotorscheiben (20) angeordnet sind.