KR101231698B1

KR101231698B1 - 유체역학적 기계, 특히 유체역학적 리타더

Info

Publication number: KR101231698B1
Application number: KR1020107015561A
Authority: KR
Inventors: 베르너 아담스
Original assignee: 보이트 파텐트 게엠베하
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2013-02-08
Also published as: WO2009077021A8; JP2011508171A; WO2009077021A1; US20100294611A1; CN101903675A; KR20100093116A; ATE520893T1; CN101903675B; EP2207979B1; EP2207979A1; DE102007060764A1

Abstract

본 발명은 유체역학적 기계의 회전 축 위를 회전할 수 있는 블레이드된 1차 휠 및 고정되거나 혹은 유체역학적 기계의 회전 축 위를 회전할 수 있는 블레이드된 2차 휠을 갖는 유체역학적 기계, 특히 유체역학적 리타더에 관한 것으로서, 상기 1차 휠 및 2차 휠은 함께 작동 매체로 채워지거나 혹은 채워질 수 있는 트로이달 작동 공간을 형성하며, 1차 휠은 작동 매체를 위한 적어도 하나의 유입 채널을 갖는다.
본 발명은 유입 채널이 토러스 벽 내 및/혹은 1차 휠의 블레이드 내에서 구동하며 작동 공간 내의 토러스 벽 부위 내의 위치에서 1차 휠의 블레이드의 외부 반경 및 내부 반경 사이의 중심 부위 혹은 중심의 외부에서 방사상으로 열리는 것을 특징으로 한다.

Description

유체역학적 기계, 특히 유체역학적 리타더{HYDRODYNAMIC MACHINE, IN PARTICULAR HYDRODYNAMIC RETARDER}

본 발명은 유체역학적 기계, 특히 청구항 1의 서문에 따른 유체역학적 리타더에 관한 것이다. 그러나 발명은 또한 유체역학적 커플링(coupling)에도 적용될 수 있다.

유체역학적 리타더 및 유체역학적 커플링은 서로 토로이달(toroidal) 작동 공간을 형성하는 단지 두 개의 블레이드 휠(blade wheel)을 갖는다는 점에서 유체역학적 컨버터(converter)와는 다르다. 유체역학적 커플링에서는 블레이드 휠 양쪽이 같은 회전 방향으로 회전하는 반면에, 유체역학적 리타더에서는 펌프 휠(pump wheel)과 반대되는 블레이드 휠이 고정되거나 혹은 카운터 리타더(counter retarder)로 알려진, 펌프 휠에 반대 방향으로 회전한다. 유체역학적 커플링에서, 펌프 휠로부터 터빈 휠까지의 토크의 전달을 위하여 두 블레이드 휠 사이의 미끄러짐을 필요로 하기 때문에 터빈 휠로 알려진 것은 이러한 경우에서 펌프 휠의 회전 속도보다 낮은 회전 속도에서 이동한다.

전술한 종류의 유체역학적 기계는 수많은 실시 예에서 개발되어 왔다. 처음에는 오직 작동 매체 오일(working medium oil)을 가지고 작동되는 동안에, 작동 매체로서 물을 가지며, 예를 들면 차량 냉각 회로에서 직접적으로 배열되는, 유체역학적 리타더들이 최근에 제안되었다. 선택된 작동 매체는 유체역학적 기계의 실행 혹은 펌프 휠로부터 터빈 휠까지 전달되는 토크 및 또한 용액의 마찰의 결과로서 형성되는 열에 영향을 미친다. 리타더에서 특히 높은 제동 효과를 제공할 수 있게 하기 위하여, 전달된 동력 혹은 전달된 모멘트(moment)는 가능한 한 높아야만 한다; 이것은 높은 성능 지수 λ로 표현된다. 성능 지수 λ는 유체역학적 기계에 대하여 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있으며 예를 들면 Dubbel, Taschenbuch fur den Maschinenbau에서 명시된다.

유체역학적 기계의 성능 지수를 증가시키기 위하여, 공개되지 않은 출원특허 DE 10 2007 060 764.6은 이미 펌프 휠에서 방사 방향으로 구동하고 유체역학적 기계의 회전축에 수직 혹은 비스듬히 확장하는 유입 채널의 형성을 제안하였다. 그럼에도 불구하고, 외부의 압력 없이 토러스(torus) 벽을 채우는 것은 특히 비스듬히 블레이드된 회로에서와 높은 미끄러짐에서, 토러스 벽 상에서 역압(counterpressure)이 최대이기 때문에 지금까지 적용되지 않았다. 따라서 작동 매체의 메리디언 속도(meridian velocity)는 다중 원주 속도이며 메리디언 흐름의 원심 가속력으로부터의 로터리 압력은 상대적으로 높다.

그러므로 과거에는, 비스듬히 블레이드된 유체역학적 회로는 단지 두 가지 방법으로 채워졌다. 만약 높은 유입 압력을 이용할 수 있으면, 충전은 펌프 및 터빈 휠 사이의 내부 혹은 외부 갭(gap)을 통하여 일어난다. 만약 그렇지 않으면, 이것은 토러스의 중심으로 구동하는 닫힌 채널을 거쳐 일어난다. 이는 복잡한 방법으로 발생되는 높은 유입 압력을 필요로 하며 토러스 중심 내로의 채널은 비용 및 성능 지수 λ가 든다.

FR 71 468 E 문헌에서 공개된 특징들은 청구항 1의 전문에 요약된다. 뒤따르는 공개된 선행 기술과 관련하여, GB 728 552 A 및 GB 736 127 A가 참조된다.

본 발명의 목적은 유체역학적 기계 및 특히 구동되는 1차 휠로부터 반대되는 2차 휠까지의 동력 혹은 토크의 전송이 간단하고 효과적이며 비용 효과적인 방법으로 개량된 유체역학적 리타더를 명시하는 것이다.

본 발명의 목적은 청구항 1의 특성을 나타내는 특징을 갖는 유체역학적 기계에 의해 달성된다. 종속항들은 특히 본 발명의 유리하고 적절한 구성을 설명한다.

본 발명은 로터리 압력이 토러스 벽에 걸쳐서, 특히 비스듬히 블레이드된 유체역학적 기계에서 균일하게 높지 않다는 사실로부터 출발한다. 비스듬히 블레이드된 이러한 종류의 유체역학적 기계에 있어서, 관련된 실시 예에 따른 본 발명과 같이, 1차 휠 및/혹은 2차 휠의 블레이드는 1차 휠 및 2차 휠 사이의 분리된 갭에 의해 형성되는 면에 비스듬히, 바꾸어 말하면 수직이 되지 않게 누워 있는 면에서 구동한다. 이러한 종류의 비스듬히 블레이드된 유체역학적 기계는 통상의 지식을 가진 자들에게 알려져 있으며 아래에 도 2를 참조하여 설명될 것이다.

비스듬한 블레이딩(blading) 및 메리디안 흐름의 그것으로부터 야기되는 비스듬한 위치 때문에, 블레이드의 블레이드되지 않은 면 상의 토러스 벽은 방사상으로 더 안쪽으로 위치하며 따라서 낮은 로터리 압력을 경험한다. 동등한 압력의 라인들은 블레이드 표면에 수직으로 구동하는 경향이 있다. 다른 한편으로, 로터 내의 흐름은, 1차 휠로부터 볼 때, 방사상으로 바깥쪽으로 가이드되며 따라서 회전(트위스트)의 원주 방향에서 증가하여야만 한다. 그럼에도 불구하고, 자유 흐름의 법칙은 흐름이 그러나 방사상의 '바깥쪽으로의 흐름' 동안에 회전의 원주 방향에서 감소할 수 있다는 것을 나타낸다. 이러한 효과는 '슬라이딩 블레이드' 면 상의 압력을 증가시키며 동등한 압력의 라인은 더 이상 블레이드 표면에 수직으로 구동하지 않으나, 여전히 토러스 벽을 향하여 더 경사진다.

유체역학적 기계의 로터에 있어서, 작동 공간 내의 블레이드 뒤(?)에 직접적으로 위치하는 특히 낮은 압력 부위 내로 열리거나 및/혹은 유체역학적 기계의 방사상의 방향을 기초로 하여, 1차 휠의 블레이드의 내부 반경 및 외부 반경 사이의 중심 부위 혹은 중심의 외부의 방사상으로 위치하는 토러스 벽 부위 내의 반경 상에서 열리는 그러한 방법으로 적어도 하나의 유입 채널이 가이드되는 것이 본 발명의 이익으로 활용된다. "토러스 벽 영역 내에서"란 용어는 이 경우에는 유체역학적 기계의 축 방향에서의 블레이드의 외부 반경 및 내부 반경 사이의 중심 영역 내의 개구부에서 1차 휠 및 2차 휠 사이의 분리하는 갭 외부, 특히 블레이드의 자유 단부로부터 떨어져 있는 블레이드의 축 단부에서의 블레이드 휠의 기부 영역을 의미한다. 한편으로는, 블레이드의 외부 반경 내 혹은 외부 반경 상의 개구부의 경우에 있어서, 개구부는 분리하는 갭 내에 대충 혹은 정확하게 위치된다.

이는 높은 처리량에서 외부의 압력 없이 작동 공간이 채워지는 것을 허용한다.

로터리 압력은 토러스 벽의 반경 상의 작동 매체의 편차의 결과로서 메리디안 흐름의 원심 가속도로부터 생긴다는 사실로부터 출발하여, 상대적으로 낮은 압력 부위는 이 경우에서 또한 토러스 및/혹은 블레이딩의 타겟 설정에 의해 토러스 내에서 생길 수 있다. 따라서 토러스 내의 상대적으로 낮은 압력의 부위는 1차 휠의 각각의 블레이드 혹은 토러스 벽이 실제로 이 부위에서 장애물이 없는, 직선으로 구동하는 흐름이 형성되는 정도까지 반경이 없거나 낮은 반경이 되기 위하여 유입 채널의 개구부의 부위에서 설정된다는 점에서 생길 수 있다. 그 결과, 편차는 메리디안 흐름의 벤투리 효과(Venturi effect)로 알려진 것이 가장 효과적으로 통하는 직관부(straight section)에 의해 방해받는다. 직관부는 다른 위치에서 모두 더 좁아지지 위하여 반경이 선택된다는 점에서 연장될 수 있다.

블레이드의 각각의 쌍 사이에서 형성되는 블레이드 공간은 이 경우에 있어서 그 자체로 차단되는 흐름 경로(flow channel)로서 유사하게 간주될 수 있다. 그러나, 그것은 그것의 유동 단면을 상대적으로 넓히는 것이 상대적으로 감소된 압력 지역을 생산하는 것을 의미한다. 바람직하게는, 이것은 1차 휠의 블레이드 및/혹은 토러스 벽이 반대되는 블레이드 및 그들 사이에 위치하는 토러스 벽에 의해 형성되는 적어도 하나의 블레이드 공간이 인접하는 블레이드 공간의 유동 단면과 관련하여 더 좁아지거나 혹은 더 넓어지는 유동 단면을 갖는 것과 같은 방법으로 설정되거나 및/혹은 기원하는 것으로 달성된다. 본 발명에 따르면, 그러한 설정은 작동 매체의 블레이드 채널로의 유입 및 따라서 토러스 공간 내로의 유입을 유지시킨다. 원칙적으로, 이는 각각의 블레이드 공간 내에서 일어날 수 있다.

대안으로 혹은 부가하여, 유동 단면의 (상대적인) 확장은, 회전 축 방향의 관점에서, 블레이드의 리딩 에지(lesding edge)는 그것의 가상의 연장이 회전 축 주위의 제 1 서클에 대하여 접선에 따라 위치하는 것과 같은 방법으로 향해지며 인접한 블레이드의 리딩 에지(lesding edge)는 그것의 가상의 연장이 회전 축 주위의 제 2 서클에 대하여 접선에 따라 위치하는 것과 같은 방법으로 향해지며 서클과 접촉하는 지점 앞에서의 두 연장의 교차 혹은 비 교차(non-intersecting)는 회전 축을 통하여 각각 구동하는 연장의 경우에서 생산될 수 있는 유동 단면과 비교하여 더 좁거나 혹은 더 넓은 유동 단면을 생산한다. 예를 들면, 이것은 그 밖의 모든 블레이드의 정렬 방향을 변화시키는데, 즉, 짝수의 블레이드는 홀수의 블레이드와 다른 정렬 각도를 갖는다. 따라서 작동 매체의 흐름 방향 내의 그 밖의 모든 혹은 x번째 블레이드 공간은 V 형태의 상대적인 확장 혹은 향상을 경험하는데, 반면에 흐름 방향 내의 다른 블레이드 공간은 상대적인 협소를 경험한다.

블레이드 공간을 교차하는 유동 단면의 특히 두드러진 변경은 제 2 서클의 직경이 제 1 서클의 직경과 같거나 혹은 큼으로써 달성된다. 이 경우에 있어서 제 2 서클 상에 향하는 블레이드는 제 2 서클이 제 1 서클보다 클 정도까지 상응하는 유동 단면을 좁게 한다.

만약 원주 방향에서 서로 이어지는 블레이드 공간이 번갈아 좁고 넓은 유동 단면을 갖는다면, 로터의 진동 자극은 억제될 수 있으며 그것에 의하여 음향 행동(acoustic behabiour)은 개선된다. 게다가, 로터의 특성 곡선의 점프가 예방된다. 이것은 또한 특히 나사 모양의 프로파일(profile)에 적용된다. 이러한 종류의 나사 모양의 프로파일은 다이 캐스팅(die casting), 특히 압력 다이 캐스팅에 의해 생산될 수 있으며, 상기 블레이드 휠은 캐스팅 몰드의 파괴 없이 회전에 의해 몰드로부터 제거될 수 있다.

만약 작동 매체를 위한 적어도 하나의 유입 채널이 넓은 유동 단면을 갖는 각각의 블레이드 공간 내로 들어오면 이 경우에 있어서 유체역학적 기계의 그것과 함께 관련된 흡인 효과(suction effect) 및 동력의 증가는 가장 클 것이다. 또한 유입 채널이 블레이드 공간이 1차 휠의 회전 방향에서 반대되는 블레이드에 의해 형성되고 토러스 벽이 특히 유입 채널의 개구부가 없는 인접한 블레이드 공간의 유동 단면과 관련하여 상대적으로 더 두드러지게 넓어진 유동 단면을 갖기 위하여 그들 사이에 위치하는 작동 공간 내의 위치에서 열리는 것이 가능하다. 이러한 상대적으로 더 두드러지게 넓어지는 것은 지역적으로 제한하거나 혹은 1차 휠의 전체 블레이드 공간을 통하여 지속할 수 있다. 만약 상대적으로 넓어지는 모든 유동 채널에 유입 채널이 공급된다면, 종합적인 작동 매체의 공급이 확보된다.

동력은 또한 1차 휠이, 1차 휠의 회전 상에서, 그들 주위에 위치하는 작동 매체가 작동되고 적어도 하나의 유입 채널에 공급되는 그러한 방법으로 설정되거나 및/혹은 지향되는 후면 블레이딩을 갖는다는 점에서 증가될 수 있다. 이는 그것에 의해 부가적인 펌프를 요구함이 없는 작동 매체의 가압 공급에 해당한다.

만약 적어도 하나의 유입 채널이 회전 축에 비스듬히 지향되고 특히 방사상의 방향에서 작동 매체의 가이딩과 관련하여 내부로부터 외부를 향하여 구동한다면 동력에서의 뒤따르는 증가는 가능할 것이다. 작동 매체에 작용하는 원심력 작동 매체의 작동 공간 내로의 공급을 향상시킨다. 동시에, 이런 방법으로 배열되는 채널은 로터가 비스듬한 내부로부터 기계화되는 것과 같이, 더 효과적으로 제조될 수 있을 것이다.

안정성의 이유 때문에, 만약 적어도 하나의 유입 채널이 블레이드의 베이스 내에서 구동하면 이것은 바람직하다. 이 베이스는 일반적으로 힘을 잃은 로터 없이 채널을 수용할 수 있을 정도로 충분히 강하다. 더하여, 이러한 위치에 채널을 부착시키는 것은 흐름의 영향이 완전히 제한되거나 혹은 회피되는 것을 허용한다. 베이스는 또한 블레이드 풋(blade foot)으로서 참조될 수 있다.

본 발명은 이후에 바람직한 실시 예를 기초로 하고 도면과 관련하여 더 상세히 설명된다. 유사하거나 혹은 같은 부분은 같은 참조 번호가 제공된다.

도 1은 그 안에 배열되는 1차 휠을 갖는 회전 축을 다른 단면에서 본 발명에 따른 유압 기계의 부분을 도시한다;
도 2는 그 안에 구동하는 블레이드에 수직인 단면에서 도 1로부터의 유압 기계의 부분을 도시한다;
도 3은 블레이드 공간 내의 낮은 압력 부위에서 도 2로부터의 A-A 단면에서의 유입 채널의 개구부를 도시한다;
도 4는 도 1로부터 1차 휠 내의 회전 블레이드의 각각의 지향을 도시한다; 및
도 5는 도 1로부터의 1차 휠 내의 회전 블레이드의 대안의 지향을 도시한다.

도 1은 거기에 배열되는 1차 휠(20)을 갖는 회전 축을 따른 단면에서 본 발명에 따른 유압 기계의 부분을 도시한다. 1차 휠(20)은 이 경우에서 기계의 하우징(housing, 11)에 장착되며, 하우징은 1차 휠(20)의 외부 면으로부터 갭 실(gap seal, 12)을 제공한다. 더하여, 축방향 실(axial seal, 13)은 회전 축(10) 및 하우징(11) 사이에 부착된다. 1차 휠이 회전하자마자 1차 휠(20)의 토러스 벽(23) 내의 유입 채널(22)을 거쳐 기계의 토로이달 작동 공간(21) 내로 끌어들여진 작동 매체(30)는 공간 내로 유입되며(화살표로 표시한 방향으로) 따라서 유입(inflow, 14)을 거쳐 만들어진다. 유입 채널(22)은 원심력을 이용하여 작동 매체(30)의 제공을 돕도록 내부로부터 외부로 향하여 방사상으로 구동되도록 하기 위하여 토러스 벽(23)에 부착된다. 유입 채널(22)은, 이 경우에는 거기에 배열에는 블레이드의 뒤에 1차 휠(20)의 이동 방향으로, 1차 휠(20)의 외부 반경(RA-24) 및 내부 반경(RI-24) 사이의 대략 중간 정도가 열린다. 상대적으로 감소된 압력은 이 부위에서 1차 휠의 회전을 얻으며, 따라서 작동 매체(30)의 가압 공급(pressurised supply)은 필요하지 않다. 더하여, 유입 채널(22)의 개구부(25)는 그것이 앞을 지나갈 때 유동의 벤투리 효과를 완전히 이용하기 위하여 블레이드 공간(26) 내에서 반경이 없는 일직선의 단면에서 배열된다. 이러한 종류의 반경이 없는 단면을 갖지 않는, 종래의 토러스 외형은 본 발명에 따른 선형의 가이드와 비교하여 점선으로 표시한다. 본 발명에 따른 양쪽의 측정, 유입 채널(22)의 가능한 한 가장 낮은 압력이 있는 부위로의 유도 및 토러스 벽(23) 및/혹은 블레이드(24, 24')의 설정은, 여기에서 보여지는 바와 같이, 더 나은 충전의 결과로서 기계의 동력의 증가를 달성하기 위하여 서로 함께 혹은 서로 번갈아 사용될 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 기계의 실시 예에서, 1차 휠(20)의 후면 블레이딩(rear-side blading, 28)이 작동 매체(30)의 공급을 유지시킨다. 블레이딩은 작동 매체(30)가 1차 휠(20)의 회전 상의 유입 채널(22)에 공급되는 것과 같은 방법으로 배열되고 부착된다. 이러한 종류의 블레이딩은 , 반드시 그럴 필요는 없지만, 작동 매체의 공급을 안전하게 하기 위하여 제공된다.

도 2는 거기에 구동하는 블레이드(24, 24')에 수직인 단면에서의 도 1로부터 1차 휠(20)의 부분을 도시한다. 이러한 도면은 블레이드(24, 24')의 베이스(29, 29') 내의 작동 매체(30)용 유입 채널의 안내를 도시한다. 유입 채널(22)의 안내의 결과, 1차 휠을 수용하는 블레이드(24, 24') 및 토러스 벽(23) 사이에 충분한 물질이 존재하기 때문에, 1차 휠(20)의 안정성이 유지된다. 1차 휠(20)의 이동 방향은 화살표로 표시된다. 작동 공간의 일부로서 이미 블레이드 공간(26 혹은 26') 내에 위치하는 작동 매체는 도시된 도면에서 드로잉 면(drawing plane) 외부의 1차 휠(20)의 토러스 벽(23)을 따라 흐른다. 각각의 블레이드 공간(26, 26')의 토러스 내의 낮은 압력 부위는 이동 방향으로부터 멀리 떨어진 각각의 블레이드(24, 24')의 표면 부위에 위치한다.

보여지는 바와 같이, 도 2에 도시된 1차 블레이드 휠은 블레이드(24, 24')가 블레이드 휠 혹은 토러스 벽(23)의 기부에 수직으로 위치하지 않고, 경사져 위치하기 때문에, 비스듬히 블레이드된 블레이드 휠이다.

도 3은 블레이드 공간(26)의 낮은 압력 부위에서 도 2의 단면 A-A에서의 유입 채널(22)의 개구부를 도시한다. 간단한 제조의 이유로, 이 경우에서 유입 채널(22)은 블레이드(24)의 보어(bore)로서 디자인된다. 비록 많은 비용이 들 수 있겠지만, 그것은 또한 다이 캐스팅에 의해 채널(22)을 생산하는 것을 생각할 수 있다. 직관부의 단면을 넘어 개구부(25) 앞을 지나가는(화살표로 표시된 방향) 작동 매체(30)의 벤투리 효과는 작동 매체(30) 상에서 작동 매체의 입구가 블레이드 공간 내로 진입을 촉진하는 흡인력을 가한다.

도 4는 예를 들면 도 1에 도시된 것과 같은 종류의 1차 휠(20) 내에서 회전 블레이드(24, 24') 각각의 지향을 도시한다. 블레이드(24, 24') 각각의 리딩 에지의 가상의 연장(V-27, V-27')은 이 경우에서 기계의 회전 축(10) 주위의 각각의 작고 큰 서클(K-1, K-2)에 대하여 접선으로 위치하며, 따라서 각각의 서클과 접촉하는 지점 앞에서 교차한다. 이것은 번갈아 좁아지거나 넓어지는 유동 단면을 갖는 연속적인 블레이드 공간(26, 26')이 형성되는 것과 같은 방법으로 반대되는 블레이드(24, 24') 쌍 사이에서 일어난다. 1차 휠(20)의 회전에서, 상대적으로 낮은 압력은 좁은 블레이드 공간(26)보다는 넓은 블레이드 공간(26')으로 퍼지는데, 따라서 전자가 유입 채널(22)과 상응하여 장착될 수 있다.

도 5는 도 1로부터의 1차 휠(20) 내에서 회전 블레이드(24, 24') 각각의 대안의 지향을 도시한다. 이 경우에서, 회전 축(10) 주위의 서클(K-1, K-2)은 같은 크기가 되도록 선택되며, 특히 단순한 블레이드(24, 24') 지향의 디자인을 허용한다. 인접한 블레이드(24, 24')의 리딩 에지(27, 27')의 연장(V-27, V-27')은 각각의 서클(K-1, K-2) 면에 대하여 접선으로 위치하며, 연장은 서클과 접촉하는 그들 각각의 지점 앞에서 교차한다. 그러므로 그들 사이에 위치하는 블레이드 공간(26)은 좁은 유동 단면을 경험하며, 반면에 뒤따르는 블레이드 공간(26')은 넓은 단면을 갖는다. 후자는 차례로 좁은 단면에 의해 따라온다. 이러한 블레이드(24, 24')의 지향의 대안에 있어서, 좁고, 따라서 낮은 압력의 블레이드 공간(26)은 부가적인 가압 없이 작동 매체(30)의 공급을 안전하게 하기 위하여 상응하는 유입 채널(22)이 공급될 수 있다. 동시에, 공간(26, 26')을 번갈아 좁고 넓게 만드는 것은 진동 댐핑(vibration-damping)을 가지며 따라서 소음 감소 효과를 갖는다. 동시에 로터의 특정 커브에서의 점프는 나사 모양의 프로파일에서조차도 예방된다.

유리하게, 작동 매체가 유압 기계 외부로 거쳐 흐르는 적어도 하나의 유입 채널은 상대적으로 높은 압력의 부위에서 열 수 있다. 이는 예를 들면 상대적으로 좁은 블레이드 공간(26) 및/혹은 이동 방향을 기초로 하여, 유압 기계의 1차 휠 혹은 2차 휠 내의 블레이드의 각각의 정면 상일 수 있다.

K-1, K-2 : 회전 축(10) 주위의 서클
RI-24 : 블레이드(24)의 내부 반경
RA-24 : 블레이드(24)의 외부 반경
V-27, V-27' : 리딩에지(27, 27')의 연장
10 : 유체역학적 기계의 회전 축
11 : 기계의 하우징
12 : 갭 실
13 : 축방향 실
14 : 작동 매체용 유입
20 : 기계의 1차 휠
21 : 기계의 토로이달 작동 공간
22 : 작동 매체(30)용 유입 채널
23 : 1차 휠(20)의 토러스 벽
24, 24' : 1차 휠(20)의 블레이드
25 : 작동 공간(21) 내의 유입 채널(22)의 개구부
26 : 블레이드 공간
27, 27' : 블레이드(24, 24')의 리딩 에지
28 : 후면 블레이딩
29, 29' : 블레이드(24, 24')의 베이스

Claims

유체역학적 기계의 회전 축(10) 위를 회전할 수 있는 블레이드된 1차 휠(20) 및 고정되거나 혹은 유체역학적 기계의 회전 축(10) 위를 회전할 수 있는 블레이드된 2차 휠을 갖는 유체역학적 리타더에 있어서,
상기 1차 휠(20) 및 2차 휠은 함께 작동 매체(30)로 채워지거나 혹은 채워질 수 있는 토로이달 작동 공간(21)을 형성하며, 및
1차 휠(20)은 작동 매체(30)를 위한 적어도 하나의 유입 채널(22; 22')을 가지며,
상기 유입 채널(22; 22')은 토러스 벽(23) 및/혹은 1차 휠(20)의 블레이드(24, 24') 내에서 구동하며 작동 공간(21) 내의 토러스 벽(23) 부위 내에 위치에서 1차 휠(20)의 블레이드(24, 24')의 외부 반경(RA-24) 및 내부 반경(RI-24) 사이의 중심 부위 혹은 중심의 외부로 방사상으로 개방되며; 및
상기 토러스 벽(23)과 1차 휠(20)의 각각의 블레이드(24, 24') 중 적어도 하나는, 반대되는 블레이드(24, 24')에 의해 형성되는 적어도 하나의 블레이드 공간(26) 및 그들 사이에 위치하는 토러스 벽(23)이 인접한 블레이드 공간(26')의 유동 단면과 관련하여 더 좁아지거나 더 넓어지는 유동 단면을 갖도록 형성되거나 혹은 지향되며;
적어도 하나의 작동 매체(30)용 유입 채널(22; 22')은 넓은 유동 단면을 갖는 각각의 블레이드 공간(26, 26') 내로 이르는 것을 특징으로 하는, 유체역학적 리타더.
제 1항에 있어서,
상기 유입 채널(22; 22')은,
상기 1차 휠(20)의 회전 방향으로부터 이격된 토러스 벽(30) 내의 표면 부위 내에서 혹은, 상기 1차 휠(20)의 회전 방향으로부터 이격되며 작동 공간(21) 내의 1차 휠(20)의 블레이드(24; 24')의 표면 상에서 개방되는 것을 특징으로 하는 유체역학적 리타더.
제 1항에 있어서,
상기 토러스 벽(23) 및 상기 1차 휠(20)의 각각의 블레이드(24, 24') 중 적어도 하나가, 반경이 없거나 혹은 낮은 반경이 되도록 유입 채널(22, 22')의 개구부(25)의 부위에서 형성되며, 상기 개구부(25)에서 실제로 장애물이 없이 직선으로 구동하는 흐름이 형성되는 것을 특징으로 하는 유체역학적 리타더.
제 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전 축(10) 방향의 관점에서,
상기 블레이드(24)의 리딩 에지(27)는, 가상의 연장(V-27)이 회전 축(10) 주위의 제 1 서클(K-1)에 대하여 접선에 따라 위치하도록 지향되며,
인접한 블레이드(24')의 리딩 에지는, 가상의 연장(V-27')이 회전 축(10) 주위의 제 2 서클(K-2)에 대하여 접선에 따라 위치하도록 지향되고,
서클(K-1, K-2)과 접촉하는 지점 앞에서의 두 개의 연장(V-27, V-27')의 교차 또는 비 교차가, 회전 축(10)을 통하여 상기 연장(V-27, V-27')들이 각각 뻗어 나가는 경우에 형성되는 유동 단면과 비교하여 더 좁거나 혹은 더 넓은 유동 단면을 형성하는 것을 특징으로 하는 유체역학적 리타더.
제 4항에 있어서,
상기 제 2 서클 (K-2)의 직경은 제 1 서클(K-2)의 직경과 같으며 두 개의 연장(V-27, V-27')이 서클(K-1, K-2)과 접촉하는 지점 앞에서 교차하는 것을 특징으로 하는 유체역학적 리타더.
제 4항에 있어서,
상기 제 2 서클(K-2)의 직경이 제 1 서클(K-1)의 직경 보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 유체역학적 리타더.
제 4항에 있어서,
상기 블레이드 공간(26, 26')이, 원주 방향에서 서로 연속되게 형성되며, 교대로 좁아지거나 넓어지는 유동 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 유체역학적 리타더.
제 4항에 있어서,
상기 1차 휠(20)이 후면 블레이딩(28)을 구비하되,
상기 후면 블레이딩(28)은 상기 1차 휠(20)의 회전시, 주위에 위치되는 작동 매체(30)가 작동되어 적어도 상기 하나의 유입 채널(22; 22')에 공급되도록 지향되거나 형성되는 것을 특징으로 하는 유체역학적 리타더.
제 4항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유입 채널(22; 22')은 회전 축(10)의 방사상의 방향에서 작동 매체의 가이딩과 관련하여 내부로부터 외부를 향하여 소정 각도로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 유체역학적 리타더.
제 4항에 있어서,
상기 적어도 하나의 유입 채널(22; 22')은 블레이드(24, 24')의 베이스(29) 내에서 구동하는 것을 특징으로 하는 유체역학적 리타더.
제 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유입 채널(22, 22')은 1차 휠(20)의 회전 방향에서 반대되는 블레이드에 의해 블레이드 공간(26)이 형성되는 작동 공간(21) 내의 위치에서 개방되며,
상기 토러스 벽(23)은 유입 채널의 개구부가 없는 인접한 블레이드 공간(26')의 유동 단면과 관련하여 상대적으로 넓은 유동 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 유체역학적 리타더.
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