DE857690C

DE857690C - Fluid vortex brake

Info

Publication number: DE857690C
Application number: DESCH2102D
Authority: DE
Inventors: Otto Haecker
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1944-05-31
Filing date: 1944-05-31
Publication date: 1952-12-01

Description

Flüssigkeitswrbelbremse Die Rückgewinnung der von Flüssigkeitswirbelbremsen aufgenommenen Leistung durch Umwandlung der Flüssigkeit in Dampf ist bekannt. Bei dieser bekannten Bremse wird versucht, die Flüssigkeit im wrksamen Teil der Bremse möglichst weitgehend in Dampf zu verwandeln, so daß aus diesem Teil der Bremse, soweit möglich, nur Dampf austritt.Fluid vortex brake The recovery from fluid vortex brakes The power consumed by converting the liquid into vapor is known. at This known brake tries to keep the fluid in the active part of the brake to convert it as much as possible into steam, so that from this part of the brake, as far as possible, only steam escapes.

Deshalb wird auch der Dampf in der Nähe der Drehachse abgezogen, weil an dieser Stelle fast keine Flüssigkeit vorhanden ist, da sie durch die Fliehkraft nach außen geschleudert wird. Trotzdem läßt es sich nicht vermeiden, daß kleine Flüssigkeitsteilchen mitgerissen werden, die noch ausgeschleudert werden müssen, damit möglichst reiner Dampf abgezogen und an beliebiger Stelle verwertet werden kann.Therefore, the steam near the axis of rotation is also withdrawn because at this point there is almost no liquid because it is caused by centrifugal force is thrown outwards. Nevertheless, it cannot be avoided that small Particles of liquid are carried away that have yet to be ejected, so that as pure steam as possible can be drawn off and used at any point can.

Gemäß der Erfindung wird ebenfalls in der Bremse Dampf erzeugt. Aus dem Wirksamen Teil der Bremse wird aber nicht Dampf, sondern ein ausgesprochenes Dampf-Flüssigkeits-Gemisch abgeführt. Deshalb befinden sich die Kanäle, die das Gemisch abführen, nicht nahe der Drehachse, sondern sie beginnen etwa im Wirbelzentrum der Bremse und führen unter Umständen sogar teilweise das Gemisch von der Drehachse weg.According to the invention, steam is also generated in the brake. the end the effective part of the brake is not steam, but a real one Vapor-liquid mixture discharged. That is why the channels that do this are located Dissipate the mixture, not near the axis of rotation, but rather begin in the center of the vortex the brake and may even partially lead the mixture from the axis of rotation path.

Eine derartige Führung der Kanäle ist an sich schon bei Flüssigkeitswirbelbremsen, in denen Dampf erzeugt wird, bekannt. Hierbei wird das Dampfgemisch aber nur einem Wärmesammler zu@ geführt, und es spielt infolgedessen auch keine Rolle, in welchem Zustand und in welcher Zusammensetzung sich dieses Dampf-Flüssigkeits-Gemisch befindet.Such guidance of the channels is in itself already in the case of fluid vortex brakes, in which steam is generated is known. Here, however, the vapor mixture is only used by one Heat collector to @ led, and consequently it doesn't play either Role in what state and in what composition this vapor-liquid mixture is is located.

Bei der Erfindung dagegen wird dieses Gemisch einem Sammelraum zugeführt, der unmittelbar mit der Bremse verbunden und so eingerichtet ist, daß in ihm eine zuverlässige Trennung von Dampf und Flüssigkeit erfolgt. Der Dampf wird dann von dort aus nahe der Achse ab- und einer beliebigen Verbraucherstelle zugef2hrt. Die Flüssigkeit dagegen hat noch ein oder mehrere Regelorgane zu passieren, denn der gleichmäßige Abzug von Flüssigkeit und Dampf aus dem wirksamen Teil der Brense erfolgt zu dem besonderen Zweck, diesen in den Sammelraum übertretenden Teil der Flüssigkeit zur Regelung der von der Bremse abzubremsenden Leistung heranzuziehen.In the invention, however, this mixture is fed to a collecting space, which is directly connected to the brake and set up so that in it a reliable separation of vapor and liquid takes place. The steam is then from there from near the axis and fed to any consumer point. the On the other hand, liquid still has to pass through one or more regulating organs, because the uniform withdrawal of liquid and vapor from the effective part of the brense takes place for the special purpose, this part of the liquid which passes into the collecting space to control the power to be braked by the brake.

Diese Regelorgane können aus einstellbaren Ventilen bestehen oder aus federbelasteten Ventilen, falls noch ein weiteres Regelorgan nachgeschaltet ist. Als solches weiteres Regelorgan kommt beispielsweise ein schwenkbares Schöpfrohr in Betracht, das sich in einem weiteren an den Sammelraum anschließenden Raum befindet und bei seiner Relativbewegung gegenüber der Flüssigkeit je nach seiner Einstellung einen mehr oder weniger großen Teil der Flüssigkeit abführt.These regulating organs can consist of adjustable valves or from spring-loaded valves, if another control element is connected downstream is. A pivotable scoop tube, for example, is used as such a further regulating element into consideration, which is located in a further room adjoining the collecting space and with its relative movement with respect to the liquid, depending on its setting drains a more or less large part of the liquid.

Die Bremse gemäß der Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel in der Abbildung dargestellt.The brake according to the invention is shown in one embodiment in shown in the picture.

In dem Gehäuse 1 ist der wirksame Teil der Bremse untergebracht. Er besteht aus den umlaufenden Teilen 2 und 3, die wie bei Flüssigkeitswirbelbremsen vielfach mit taschenartigen Aussparungen 4 und 5 kranzförmig versehen sind.The effective part of the brake is accommodated in the housing 1. He consists of the revolving parts 2 and 3, which are the same as with fluid vortex brakes are often provided with pocket-like recesses 4 and 5 in a ring.

Diesen Taschen stehen gleichartige Taschen 6 im nichtumlaufenden Teil der Bremse gegenüber. Das Gehäuse 1 ist mit einem Kupplungsflansch 7 fest verbunden, an den der zu prüfende Motor angekuppelt wird. Infolgedessen läuft das Gehäuse 1 und mit ihm die Teile 2 und 3 gemeinsam mit dem zu prüfenden Motor um. An diesem mlauf nimmt auch das an dem Gehäuse 1 angeflanschte Gehäuse 8 teil, das den Sammelraum 9 bildet. Hieran schließt sich, an das Gehäuse 8 angeflanscht, das Gehäuse 10 an, das ebenfalls einen Raum 11 bildet, der das Schöpfrohr 12 aufnimmt. Dieses Gehäuse hat eine seitliche Öffnung, durch die die Hohlwelle 13 hindurchtritt und die im übrigen durch den Teil 14 verschlossen ist. In diesem Teil ist sowohl das Ablaßrohr 15 für das aus der Bremse austretende Wasser als auch das Abzugsrohr 16 für den austretenden Dampf befestigt.These pockets are similar pockets 6 in the non-rotating part opposite the brake. The housing 1 is firmly connected to a coupling flange 7, to which the motor to be tested is coupled. As a result, the housing 1 runs and with it parts 2 and 3 together with the engine to be tested. At this The housing 8 which is flanged to the housing 1 and which forms the collecting space also takes part 9 forms. This is followed by the housing 10, flanged to the housing 8, which also forms a space 11 which receives the scoop tube 12. This case has a side opening through which the hollow shaft 13 passes and which is im the rest is closed by the part 14. In this part is both the drain pipe 15 for the water emerging from the brake as well as the exhaust pipe 16 for the escaping steam attached.

Der Austritt des Dampf-Fl2ssigkeits-Gemisches aus dem wirksamen Teil der Bremse geht über den Kanal 17 etwa vom Wirbelzentrum aus. Der Kanal mündet in den Sammelraum 9, in dem Dampf und Flüssigkeit, wie später noch beschrieben, getrennt werden. Der Dampf gelangt durch die Öffnungen 18 in den Teil 19 der Hohlwelle, von wo aus er durch das Rohr 16 abströmt. Die Flüssigkeit dagegen tritt aus dem Sammelram 9 über die mit Ventil versehene Bohrung 20 in den Raum 11 über, wird dort durch das Schöpfrohr 12 abgeschöpft und durch dieses Rohr in das anschließende Rohr 15 abgeleitet. Die Anwendung und die Wirkungsweise solcher Schöpfrohre ist an sich bekannt. Sie beruht darauf, daß je nach Stellung des Rohres verschiedene Flüssigkeitsmengen abgeschöpft werden. Zu diesem Zweck ist das Rohr schwenkbar, und zwar mittels des Handhebels 21.The exit of the vapor-liquid mixture from the active part the brake goes through the channel 17 from about the center of the vortex. The canal flows into the collecting space 9, in which vapor and liquid, as will be described later, are separated will. The steam passes through the openings 18 in the part 19 of the hollow shaft from where it flows out through the pipe 16. The liquid, on the other hand, emerges from the collecting jam 9 through the valve-provided bore 20 into the space 11, is through there the scoop tube 12 is skimmed off and through this tube into the adjoining tube 15 derived. The application and the mode of operation of such scoop tubes is in itself known. It is based on the fact that, depending on the position of the pipe, different amounts of liquid to be skimmed off. For this purpose, the tube is pivotable, by means of the Hand lever 21.

In der gezeichneten Stellung befindet sich die Öffnung 22 des Schöpfrohres nahe dem Außenumfang des Raumes 11. In dieser Stellung wird die meiste Flüssigkeit abgeschöpft. Wird der Handhebel 21 und damit das Rohr verstellt, dann bewegt sich die Öffnung 22 relativ mehr mach der Drehachse der Bremse zu, weil die Schwenkachse des Rohres und die Drehachse der Bremse exzentrisch zueinander liegen. In dieser Stellung wird weniger Wasser abgeschöpft. Durch weitere Drehung kann schließlich eine minimale Wirkung des Schöpfrohres ereicht werden.In the position shown, the opening 22 of the scoop tube is located near the outer perimeter of room 11. In this position, most of the liquid will be skimmed off. If the hand lever 21 and thus the pipe is adjusted, then it moves the opening 22 relatively close to the axis of rotation of the brake because the pivot axis of the tube and the axis of rotation of the brake are eccentric to one another. In this Less water is siphoned off in the position. With further rotation you can finally a minimal effect of the scoop tube can be achieved.

Die Wasserzufuhr zur Bremse erfolgt durch das Rohr 23, das durch einen Teil der Hohlwelle 13 hindurchgeht. Von diesem Rohr aus gelangt das Wasser über die Bohrung 24 in einen kleinen Raum 25 und von da aus über die bohrungen 26 und 27 in den äußeren Umfang deswirksamen Bremsraumes. Für die Schmierung der Lager kann schließlich noch eine weitere Leitung innerhalb der Hohlwelle angebracht werden, die beispielsweise aus dem Rohr 28, der Bohrung 29 und einigen zu den Lagern fürenden weiteren Bohrungen bestcht.The water supply to the brake takes place through the pipe 23, which is through a Part of the hollow shaft 13 passes through it. The water passes over from this pipe the bore 24 into a small space 25 and from there through the bores 26 and 27 in the outer circumference of the effective braking space. For the lubrication of the bearings Finally, another line can be attached inside the hollow shaft, which for example lead from the tube 28, the bore 29 and some to the bearings bribed further holes.

Die Wirkungsweise der Bremse läßt sich im wesentlichen schon aus dieser Beschreibung erkennen.The mode of operation of the brake can essentially be seen from this Recognize description.

Zunächst wird die Flüssigkeit, im allgmeinen Wasser, durch das Rohr 23 zugeführt und der innere Bremsraum mehr oder weniger mit Flüssgkeit gefüllt. Wenn die Bremse läuft, wird die Flüssigkeit in den Taschen zerschlagen und dadurch erhitzt, wobei schließlich Dampf entsteht. Der Dampf entsteht im wesentlichen im sog. Wirbelzentrum, also etwa in der Mitte des Raumes, der aus zwei gegenüberliegenden Taschen gebildet wird.First, the liquid, generally water, passes through the pipe 23 and the inner brake chamber is more or less filled with liquid. When the brake is running, the fluid in the pockets is broken and thereby heated, eventually producing steam. The steam is essentially created in the so-called vortex center, i.e. roughly in the middle of the room, that of two opposite ones Bags is formed.

Durch mehr oder weniger großen Überdruck wird der Dampf in die Kanäle 17 gedrückt, gleichzeitig aber auch ein mehr oder weniger großer Anteil an Flüssigkeit. Dieses Gemisch scheidet sich, nachdem es in den Sammelraum 9 gelangt ist, weil dieser Raum zusammen mit der Bremse umläuft, so daß also das Gemisch der Fliehkraft unterliegt. Es bildet sich dabei am äußeren Umfang ein mehr oder weniger geschlossener Flüssigkeitsring, während der Dampf sich im wesentlichen in der Mitte, d.h. nahe der Drehachse befindet. Unterstützt wird diese Trennung durch Rippen od. dgl., die sich im Sammelraum 9 befinden und die mit dem Gehäuse dieses Raumes zusammen umlaufen. Auch in diesem Raum herrscht ein mehr oder weniger großer Überdruck, der den Dampfaustritt durch die Öffnung 18, 19 und das Rohr 16 veranlaßt, während die am äußeren Umfang befindliche Flüssigkeit durch die Borhung 20 abzufließen versucht. Diese Bohrung kann völlig offen, oder wie in der Zeichnung dar- gestellt, durch ein Ventil geschlossen sein, das sich erst bei einem bestimmten Druck öffnet. Die Wahl dieser beiden Möglichkeiten hängt von den verschiedenen Benutzungszwecken der Bremse und des Dampfes sowie von der beabsichtigten Regulierung ab. Die aus der Bohrung 20 in den Raum 11 austretende Flüssigkeit bildet in diesem Raum zunächst chenfalls einen Flüssigkeitsrng, weil sie auch dort infolge des ebenfalls umlaufenden Gehäuses der Zentrifugalkraft unterliegt.The steam is drawn into the channels by a greater or lesser overpressure 17 pressed, but at the same time a more or less large amount of liquid. This mixture separates after it has passed into the collecting space 9 because of this Space rotates together with the brake, so that the mixture is subject to centrifugal force. A more or less closed liquid ring is formed on the outer circumference, while the steam is essentially in the middle, i.e. near the axis of rotation. This separation is supported by ribs or the like, which are located in the collecting space 9 and which circulate together with the housing of this room. Also in this There is a greater or lesser overpressure in the room, which allows steam to escape the opening 18, 19 and the tube 16 causes, while the one located on the outer periphery Liquid tries to flow through the borehole 20. This hole can be totally open, or as shown in the drawing posed, through a valve be closed, which only opens at a certain pressure. Choosing this Both possibilities depend on the different uses of the brake and of the steam as well as the intended regulation. The from the bore 20 Liquid emerging into space 11 may initially form in this space a liquid ring, because it is also there due to the surrounding housing subject to centrifugal force.

Von diesem Flüssigkeitsring wird durch das Schöpfrohr, wie schon beschrieben, eine mehr oder weniger große Flüssigkeitsmenge abgeschnitten und damit eine sehr feinfühlige Regelung des Bremsmomentes erzielt. Selbstverständlich spielt für diese Regelung auch die Menge des in der Zeiteinheit zugeführten Wassers eine Rolle, so daß im allgemeinen die Regelung sowohl hierdurch als auch durch Verstellung des Schöpfrohres mittels des Handhebels 21 zu erfolgen hat. In vielen Fällen genügt es jedoch, allein am Hebel 21 zu regeln, nachdem der Zufluß zur Bremse entsprechend eingestellt ist. Die aus dem Raum 15 austretende Flüssigkeit hat im allgemeinen eine ziemlich hohe Temperatur. Es ist infolgedessen zweckmäßig, diese Flüssigkeit wieder zu verwenden, indem sie dem wirksamen Teil der Bremse durch das Rohr 23 neu zugeführt wird. Es entsteht dadurch ein Kreislauf und es muß nur so weit Flüssigkeit ergänzt werden, wie tatsächlich verdampft. DerVerbrauch an Flüssigkeit ist bei solchen Bremsen infolgedessen verhältnismäßig sehr gering im Vergleich zu den üblichen Flüssigkeitswirbelbremsen, die, abgesehen davon, daß eine Energierückgewinnung unmöglich ist, außerdem einen außerordentlich hohen Flüssigkeitsverbrauch haben.From this liquid ring through the scoop tube, as already described, cut off a more or less large amount of liquid and thus a very large amount sensitive regulation of the braking torque achieved. Of course, play for this Regulation also has a role in the amount of water supplied in the unit of time, so that in general the regulation both by this and by adjusting the Scoop tube by means of the hand lever 21 has to be done. In many cases it is sufficient it, however, to regulate solely on the lever 21 after the inflow to the brake accordingly is set. The liquid emerging from the space 15 generally has quite a high temperature. It is therefore appropriate to use this liquid to use again by putting the effective part of the brake through the pipe 23 new is fed. This creates a cycle and fluid only has to go so far supplemented as actually evaporated. The consumption of liquid is with such As a result, the brakes are relatively very low compared to the usual fluid vortex brakes, which, apart from the fact that energy recovery is impossible, also one have extremely high liquid consumption.

Wie schon eingangs angedeutet, ist es unbedingt erforderlich, daß die Regelung des Flüssigkeitsaustritts mittels eines Schöpfrohres vorgenommen wird; bei Umlaufbremsen, d. h. bei solchen, bei denen das ganze Gehäuse umläuft, ist es allerdings naheliegend und zweckmäßig. Jedoch kann auch hier der Ausfluß der Flüssigkeit aus der Bohrung 20, indem er an eine geeignete Stelle verlegt wird, durch ein selbsttätiges oder handbetriebenes Ventil geregelt werden, wodurch im wesentlichen das gleiche erreicht wird wie durch das Schöpfrohr.As already indicated at the beginning, it is absolutely necessary that the regulation of the liquid outlet is carried out by means of a scoop tube; with circulating brakes, d. H. for those in which the whole housing rotates, it is however obvious and appropriate. However, the outflow of the liquid can also occur here from the bore 20 by being relocated to a suitable location by an automatic or manually operated valve can be regulated, making essentially the same thing is reached like through the scoop tube.

Die Erfindung ist aber nicht nur bei solchen Umlaufbremsen anwendbar, sondern in genau der gleichen Weise auch bei der üblichen Ausbildung von Flüssigkeitsbremsen, bei denen das Gehäuse feststeht oder pendelnd gelagert ist, der innere Teil dagegen umläuft. Übertragen auf die Abbildung würde das bedeuten, daß der Teil, der die Kammern 4 und 5 enthält, feststeht oder nur pendelt, der Teil, indem sich die Taschen 6 befinden, dagegen umläuft. Auch in diesem Fall würde beispielsweise der Kanal 17 in gleicher Weise angeordnet werden und in den Sammelraum 9 münden. Da dessen gehäuse aber feststeht, müßte beispielsweise durch umlaufende Flügel od. dgl. dafür gesorgt werden, daß die Flüssigkeit einer Fliehkraft unterworfen wird. Die Ausbildung des Flüssigkeitsringes und der Abzug des Dampfes entspräche in diesem Fall dem oben beschriebenen Beispiel.The invention is not only applicable to such circulating brakes, but in exactly the same way with the usual design of fluid brakes, in which the housing is fixed or pendular, the inner part on the other hand running around. Applied to the figure, that would mean that the part that does the Chambers 4 and 5 contains, fixed or only commutes, the part by which the pockets 6 are, however, revolves. In this case too, for example, the channel would 17 are arranged in the same way and open into the collecting space 9. Because of that but the housing is fixed, would have to, for example, by rotating wings or the like it must be ensured that the liquid is subjected to a centrifugal force. Training of the liquid ring and the withdrawal of the steam would in this case correspond to the above described example.

An der Bohrung 20 könnte dann unmittelbar ein regelbares Ventil sitzen, jedoch könnte auch in einem anschließenden Raum ein Schöpfrohr die Flüssigkeit regeln, nur mit dem Unterschied gegenüber dem beschriebenen Beispiel, daß dieses Schöpfrohr rotieren müßte. Hierzu müßte es an der Welle befestigt sein und seine Einstellung wäre etwas schwieriger als in dem beschriebenen beispiel. Im übrigen wären jedoch die Verhältnisse ebenfalls die gleichen.A controllable valve could then sit directly on the bore 20, however, a scoop tube could also regulate the liquid in an adjoining room, only with the difference compared to the example described, that this scoop tube would have to rotate. For this it would have to be attached to the shaft and its setting would be a little more difficult than in the example described. Otherwise, however the conditions are also the same.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Fluid vortex brake, in which the braking means converted into steam by the braked power and in the case of the steam-liquid mixture is discharged from the center of the vortex through channels as the effective part of the brake, characterized in that these channels open into an additional collecting space, which is used to separate liquid and vapor, with the vapor close to the axis of rotation and the adjustment of the braking power by regulating the fluid outlet takes place on the outer periphery of the collecting space.

2. Fluid vortex brake according to claim 1, characterized in that that the collecting space is connected to the circumferential part of the brake, the Separation of vapor and liquid through the centrifugal effect, supported by radial ribs, is promoted.

3. Fluid vortex brake according to claim 1 or 2, characterized in that that exiting, for example, through one or more bores from the collecting space Liquid enters another room in which the liquid emerges regulated by skimming off the ring of liquid that is also forming here and thus the braking power is set.

4. Fluid vortex brake according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the exit of the liquid at the outer periphery of the collecting space under the action of a spring-loaded valve.

5. Fluid vortex brake according to claim 1 or 2, characterized in that that the adjustment of the braking power by regulating a on the outer periphery of the The valve or the like located in the collecting chamber takes place that the liquid to the outside can flow away.