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Hydraulische Bremse (Dynamometer) zur Messung der Arbeitsleistung
umlaufender Wellen Gegenstand der Erfindung ist eine hydraulische Bremse, auch Dynamometer
genannt, die zum Messen der Arbeitsleistung einer umlaufenden Welle dient. Allgemein
bekannt sind bereits solche hydraulischen Bremsen, bei denen ein mit Schaufeln vers,ehenex
Rotor außerhalb eines ebenfalls mit Schaufeln versehenen Statorgehäuses so angebracht
ist, daß der Schaufelraum des Rotors mit dem des Stators zusammenarbeitet, d. h.
Wirbelerzeugt, die die von der abzubreinsende#, Welle gelieferte künstliche Energie
in durch Wärmeerzeugung aufgebrauchte Wirbelenergie umsetzen.
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In der deutschen Patentschrift 252921 ist eine derartige hydraulische
Bremse beschrieben, bei welcher die Schaufeln des Gehäuses und des Stators mit Durchgangskanälen
für Wasser oder Luft versehen sind und die Wasserdurchgangskanäle .eine fortgesetzte
Frischwasserzufuhr zur Bremse aufrechterhalten sollen, während die Luftkanäle für
atmosphärischen Druck in der Mitte der Wirbel sorgen. In derselben Patentschrift
sind auch Vorrichtungen beschrieben, um den Wasserauslaß aus dem Gehäuse zu regeln.
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Das 'Wesen der vorliegenden Erfindung liegt darin, den Wasserzufluß
von der Rotorwelle in dem Sinn zu regeln, daß die zuströmende Wassermenge der Umdrehungsgeschwindigkeit
der Rotorwelle proportional ist. Dadurch wird die Bildung von Lufträumen innerhalb
der Wasserwirbel auf einen Mindestbetrag heruntergesetzt. Außerdem ergibt sich die
Möglichkeit, innerhalb des Gehäuses eine erwünschte Wasserströmung hervorzubringen,
indem das Wasser von einer Stelle höheren Druckes nach einer Stelle niedrigeren
Druckes im Gehäuse gebracht wird, um von dort erneut vom Rotor angesaugt zu werden.
Auf der Zeichnung stellt Abb. i ein umsteuerbares Dynamometer von vorn gesehen dar.
Das Dynamnometer ist mit zwei kraftabsorbierenden Körpern versehen, von denen der
eine im Uhrzeigersinn und der andere entgegen dem Uhrzeigersinn rotiert.
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Abb. 2 stellt dasselbe Dynamometer im Längsschnitt dar.
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Abb.3 stellt das Dynamometer von der Seite gesehen dar.
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Abb. q. stellt die Erfindung an einem nicht umsteuerbaren Dynamometer
dar.
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Abb. 5 stellt das Dynamometer nach Abb. q. von der Seite gesehen dar.
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Abb. i bis 3 stellen die Erfindung an einem umsteuerbaren Dynamometer
dar, welches mit zwei kraftabsorbierenden Elementen (RotorenA) versehen ist. Der
eine Rotor läuft im Uhrzeigersinne und der andere Rotor im entgegengesetzten Sinne.
Besondere Vorrichtungen gestatten, die Wasserzufuhr zum einen oder zum anderen der
Abteile (Kammern) abzusperren, damit die ganze Kraft in dem anderen Abteil absorbiert
wird.
Die Hauptivasserzufuhr zum Gehäuse geht über das Einlaßventil
B und über .einen SchlauchBl, der dem zu den beiden Rotorabteilen A1 führenden Rohr
b angeschlossen ist.
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Bei der mit Abb. z bis 3 gegebenen Ausführung wird der Zentrifugaleffekt
des Rotors A in der einen oder der anderen kraftabsorbierenden Hälfte des Dynamometers
zur Bildung eines Wasserstromes verwendet, der durch die in den Schaufeln des Rotors
vorgesehenen Öffnungen :oder Kanälea hindurchgeht, so daß das Wasser oder :ein Teil
davon wieder in Umlauf gesetzt wird, und zwar van einer Stelle des Gehäuses, wo
ein hoher Druck vorhanden ist, zu einer Gehäusjestelle, wo der Druck niedrig ist
und von wo der Rotor die Wasaerzufuhr erhält.
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Jeder RotorA ist hohl und mit einer die WelleA2 umschließenden Stopfbuchseal
versehen, durch welche .er eine gewisse Wassermenge aus einem im Gehäuse vorhandenen
Abteil C abziehen kann. Eine weitere Stopfbuchsea- rings um WelleA2 verhindert,
daß aus jenem Abteil Wasser heraustritt.
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Nach Eintritt in den hohlen Rotor A durchströmt das Wasser die in
den Schaufein des Rotors vorgesehenen öffnungena, die eine Verbindung mit der mit
a3 bezeichneten, in den kraftabsorbierenden Taschena¢ befindlichen Stelle herstellen,
an welcher während des Betriebes ein niedriger Druck herrscht. An den Stellen a3
der Taschen a4 ist der Wasserdruck zufolge der Zentrifugalkraft höher als an den
Stellen, wo die Öffnungen a in die Taschen einmünden, und dieser Druck wird ' auf
den Raum d zwischen Rotora und Gehäuse d übertragen. Das Wasser wird aus dieser
Zone höheren Wasserdruckes durch die Öffnungen oder Kanäle-e zu einem Ventil E geführt,
welches den Wasserdurchgangsquerschnitt allmählich verengt und den Durchgang schließlich
vollständig absperrt. Der Auslaß dieses Ventils steht über den Kanal e' mit dem
Abteil C in Verbindung, aus welchem der Rotor gespeist wird.
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Das Abteil C ist mit einem Entlastungsventil F versehen, zweckmäßig
mit irgendeinem federbelasteten Ventil, welches sich öffnet und überschüssiges Wasser
in einen Ablauf F1 o. dgl. abläßt, falls der Wasserdruck in dem Abteil, aus welchem
der Rotor das Wasser absaugt, über ein bestimmtes Maß hinaussteigt. Unter normalen
Verhältnissen ist die Geschwindigkeit, mit welcher das Wasser aus dem Abteilal austritt,
von der Geschwindigkeit abhängig, bei welcher die Drehung des Rotors eine durch
die Öffnungen in den Rotorschaufeln hindurchgehende Wasserströmung erzeugt; die
Geschwindigkeit, unter welcher das Wasser in jenes Abteil eintritt, isst von der
Öffnung des HaupteinlaßventilsB abhängig. Wenn also Wasser in größeren Mengen in
das Abteil eintritt, als aus demselben abgesaugt wird (vom Rotor), so wird sich
sofort ein gewisser Druck in dem Abteil entwickeln und das Entlastungsventil F öffnen.
An Stelle des Ventils F kann gegebenenfalls auch ein einfacher überlauf oder irgendeine
andere gleichwertige Vorrichtung treten.
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Zwischen Einlaßventil B und Rotorsaugkammer kann, falls erwünscht,
ein Ventil G angeordnet werden. In b:ezug auf die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes
ist dieses Ventil jedoch von keiner besonderen Bedeutung. Ventil G wird für gewöhnlich
durch eine Feder g geschlossen gehalten und ist mit einem Zylinder g1 und einem
Kolben g2 eingebaut. Auf der einen Seite ist durch Rohre g3 eine Verbindung zu der
Kammer d hergestellt, in welcher - wenn Kraft vernichtet wird - der Wasserdruck
ziemlich hoch ist. Auf der anderen Seite des Kolbens g2 besteht eine Verbindung
zum Abteil C, aus welchem der Rotor mit Wasser gespeist wird. Wenn also der Druckunterschied
zu beiden Seiten des Kolbens g2 durch die Vernichtung von Kraft hinreichend groß
wird, um den Widerstand der Feder g zu überwinden, so wird sich das Ventil öffnen
und Frischwasser zur Kammer C gelangen lassen. Dieses Frischwasser mischt sich mit
dem durch das Rotorventil zirkulierenden Wasser und hält die Temperatur der -Bremse
oder des Dynamometers in gehörigen Grenzen.
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Sobald die Kraftzufuhr von der Bremswelle fortgenommen wird, muß der
Druckunterschied zu beiden Seiten des Kolbens a2 verschwinden. Das Ventil G schließt
sich dann unter dem Einfuß der Federg, d. h. es sperrt die Frischwasserzufuhr ab
und verhindert, daß das Dynamometer unnötig mit Wasser angefüllt wird. Andernfalls
würde der Drehung durch das. Wasser (ein merklicher Widerstand beim nächstmaligen
Anlassen des Dynamomnetersentgegengestellt.
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Abb. q. und 5 bringen .ein nicht umsteuerbares Dynamometer mit nur
einem Rotor zur Darstellung. In diesem Falle wird das Wasser den kraftabsorbierenden
Teilen des Dynamometers mittels einer besonderen Pumpe zugeführt. Die Pumpe kann
durch Zahnrädervorgelege von der Dynamometerwelle oder auch durch unmittelbare Verkupplung
mit dieser Welle angetrieben werden. Zwischen der Pumpe und den kraftabsorbierenden
Taschen des Dynamometers isst ein Ventil vorgesehen, durch welches die in das Gehäuse
des Dynamometers eintretende Wassermenge geregelt werden kann.
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Die zur Kühlung notwendige Frischwasserzufuhr geht über einen Schlauch
B2, der die
Verbindung mit dem einen ortsfesten Teil. des Dynamometers
und mit dem anderen beweglichen Teil des Dynamometers herstellt. Das kalte Wasser
strömt vom Schlauch B° zur Saugseite der Pumpe H. Die Pumpe, :es kann eine Zentrifugalpumpe
oder auch irgendeine andere Art Pumpe sein, wird mit Ketten lt oder mit anderen
Getrieben von der Dynamometerwelle A2 angetrieben, rotiert also mit einer Geschwindigkeit,
die der Drehgeschwindigkeit der Welle A2 proportional ist.
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Die Pumpe kann gegebenenfalls mit einem freien Ende der Dynamometerwelle
verkuppelt oder auch unmittelbar auf dieser Welle montiert werden.
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Das von Pumpe A gelieferte Wasser wird über ein handgesteuertes VentilI(
geschickt, welches die durchgehende Wassermenge zu regeln gestattet. Von hier aus
tritt das Wasser in eine Kammer des Dynamometer, häuses und durch die in die Schaufeln
des nicht rotierenden Stators gebohrten Öffnungen zu einer Stelle in den kraftabsorbierenden
Taschen, wo, wie schon einmal ,erwähnt wurde, während des Betriebes ein niedriger
Druck herrscht. Im Gehäuse sind öffnungen bzw. Kanäle vorgesehen, die eine Verbindung
mit einer Stelle herstellen, wo während des Betriebes ein hoher Wasserdruck herrscht,
damit das Wasser einem AuslaßventilF zugeführt wird, dessen Bauart ähnlich der Bauart
des unter Abb. i bis 3 beschriebenen Ventils F ist und durch welches der Wasserdurchgang
gesteuert werden kann. Dieses Ventil F vermag überschüssiges Wasser, z. B. an einen
Ablauf F1 oder irgendeine ähnliche Einrichtung abzugeben.
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Gegebenenfalls kann eine Nebenleitung (Rohr) eingefügt werden, um
den Ablauf des Ventils F mit dem Abteil C zu verbinden und so die Möglichkeit zu
geben, das Wasser wieder in Umlauf zu bringen, wie das bereits in bezug auf Abb.
i bis 3 beschrieben wurde. Bei beiden oben beschriebenen Bauarten eines Dynamometers
ist die unter irgendeiner Geschwindigkeit vom Dynamometer ausgeübte Belastung vom
Wasserdruck abhängig, der innerhalb des kraftabsorbierenden Abteiles des Gehäuses
aufrechterhalten wird. Ist der dem Wasserabfluß aus dem Gehäuse entgegenstehende
Widerstand hoch, so folgt, daß der Wasserdruck und daher der Kraftverbrauch groß
sein wird. Wenn der Widerstand verringert wird, wird der Kraftverbrauch ebenfalls
verkleinert. Im Gebrauch läßt sich das Regeln des Widerstandes leicht bewerkstelligen,
indem man lediglich das Auslaßventil entsprechend einstellt. Ein weiteres Mittel
zur Einregelung ist bei der zweiten Ausführungsform mit dem zwischen Abgangsseite
der Pumpe und Eingang zum Gehäuse befindlichen Ventill( gegeben.