WO2010121790A1 - Hydrodynamische maschine - Google Patents

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WO2010121790A1
WO2010121790A1 PCT/EP2010/002424 EP2010002424W WO2010121790A1 WO 2010121790 A1 WO2010121790 A1 WO 2010121790A1 EP 2010002424 W EP2010002424 W EP 2010002424W WO 2010121790 A1 WO2010121790 A1 WO 2010121790A1
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WO
WIPO (PCT)
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wheel
working space
blades
hydrodynamic
hydrodynamic machine
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2010/002424
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English (en)
French (fr)
Inventor
Volker Middelmann
Heinz Höller
Steffen KÄMMERER
Reinhard Kernchen
Markus Schlosser
Rainer Schips
Bernd Horlacher
Jonas Seubert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
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Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
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Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D33/00—Rotary fluid couplings or clutches of the hydrokinetic type
    • F16D33/18—Details
    • F16D33/20—Shape of wheels, blades, or channels with respect to function
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H41/00—Rotary fluid gearing of the hydrokinetic type
    • F16H41/24—Details
    • F16H41/26—Shape of runner blades or channels with respect to function

Definitions

  • the present invention relates to a hydrodynamic machine, in particular a hydrodynamic coupling according to the preamble of claim 1.
  • Hydrodynamic machines also called Föttinger machines
  • Föttinger machines have been known to the skilled person for many decades. They have a bladed primary wheel and a bladed secondary wheel, which together form a toroidal working space in which a working medium can be introduced or always introduced.
  • a primary wheel also called pump impeller
  • the working fluid along the blades accelerated radially outward occurs in the axial direction with respect to the axis of rotation of the wheel on the outer circumference of the impeller or from the working space and in the opposite secondary.
  • the secondary wheel can be designed as a hydrodynamic brake (retarder) as a stator in the case of the design of the hydrodynamic machine or as a counter-rotating to the primary wheel counter rotating rotor, or if the hydrodynamic machine is designed as a hydrodynamic coupling, as a turbine wheel, which then in the same direction as that Primary wheel rotates.
  • the working medium entering on the outer circumference is retarded radially inwards, whereby torque and in the case of the hydrodynamic clutch drive power is hydrodynamically transmitted from the primary wheel to the secondary wheel.
  • this torque transmission serves to decelerate the primary wheel.
  • this torque transmission serves to drive the secondary wheel wear-free.
  • the present invention relates to any form of hydrodynamic machines, for example, those in which additionally between the primary and secondary, a stator or a nozzle is provided, but especially hydrodynamic machines, which have exactly two opposing bladed wheels, namely the primary and the secondary , and especially hydrodynamic couplings with only one impeller and one turbine wheel.
  • hydrodynamic machines for example hydrodynamic clutches
  • the operating behavior of such hydrodynamic machines can be described by characteristics in which the course of the power or torque transmission behavior, in particular the coefficient of performance ⁇ known to the person skilled in the art for hydrodynamic machines, is plotted against the slip between the primary wheel and the secondary wheel or associated with different slip values.
  • the patent FR 1 494 032 describes a hydrodynamic coupling, which is designed as a constant filling coupling and can be operated with different degrees of filling to less building types of Hydrodynamic couplings for different applications need to hold.
  • Various torus shapes are provided for the various degrees of filling, either by providing individual smaller working space cells between large working space cells in the turbine wheel, or toroidal areas of the working space nested within the impeller or turbine wheel in the radial direction, but with the lengths of the blades at the free blade ends (Blade leading edge) are kept constant, since the boundary between the toroidal areas is not carried out to the blade leading edge.
  • the sequence of smaller workspace cells and larger workspace cells or of different extensions of the individual toroidal regions of the workspace takes place in the circumferential direction in a regular sequence or period.
  • the present invention has for its object to provide a hydrodynamic machine, in particular a hydrodynamic coupling, which are avoided by structural measures areas with limited characteristic stability or which a particularly wide map, in which the machine can be operated with low loss, having the hydrodynamic machine can be advantageously carried out as a filling-controlled hydrodynamic machine.
  • the hydrodynamic machine according to the invention which is designed in particular as a hydrodynamic coupling and thus, as shown at the beginning, can have exactly two bladed wheels, comprises a bladed primary wheel and a bladed secondary wheel.
  • the primary wheel and the secondary wheel form a bladed area, as known toroidal working space in which a working medium, such as oil, water or a water mixture, permanently introduced or optionally can be introduced to hydrodynamically transfer torque or drive power from the primary to the secondary, by forming a hydrodynamic circuit in the bladed working space.
  • a working medium such as oil, water or a water mixture
  • the primary wheel and the secondary wheel accordingly each have a plurality of blades which extend in the radial direction of the wheels from an inner diameter Di of the working space to an outer diameter D A of the working space.
  • the blades in each bladed wheel range from a free blade end to a mid-diameter working space bottom of the working space.
  • the free blade end is in each case facing the blades of the other wheel, so that the two free blade ends of blades of both wheels are axially opposite each other.
  • the extension of the blades in the radial direction from the inner diameter Di to the outer diameter DA, along the free end of the blade, is also referred to as blade height or profile height h and is equal to half of the difference between the outer diameter DA and the inner diameter D.
  • the blade height or profile height is also referred to as the length of the blade.
  • the axial extent from the free blade end to the working space bottom along an average diameter of the working space is also referred to as the blade width or tread depth t.
  • the inner diameter Di and / or the outer diameter D A of the working space over the circumference of a paddle wheel in such a way stated that it is not constant but varies.
  • a first number of blades may extend to a comparatively smaller outer diameter, and a second number of blades then extend to a comparatively larger outer diameter.
  • the variation of the inner diameter and / or the outer diameter of the working space within a bladed wheel also leads to a variation of the extension of the blades in the radial direction.
  • This variation of the extent of the blades in the radial direction may comprise both a variation in the sense that the extension of the blades varies in length, as well as in the sense that at least two blades have the same length of the radial extent, but on different diameter ranges of the wheel are positioned.
  • the former case can be achieved by varying either the inner diameter or the outer diameter between which the blade or its free end extends, whereas in the second case both diameters must vary.
  • Such a variation of the inner diameter and / or the outer diameter of the working space or the different positioning of the working space / blading on different diameter ranges is known in the art as a profile shift, where conventionally always only a profile shift between different paddle wheels of different hydrodynamic machines with respect to a so-called normal profile was provided.
  • a profile shift can be described by means of a profile shift factor fv, which describes the deviation of the radial position of the flow circuit of a given hydrodynamic machine relative to the radial position of the flow circuit of a hydrodynamic machine with so-called normal profile or nominal profile.
  • the inner diameter Di of the profile (of the blading) divided by the outer diameter D A of the profile (the blading) corresponds to a predetermined value, which is particularly important for a hydrodynamic retarder in the
  • Substantially 0.4 or in a hydrodynamic coupling in particular 0.5 advantageously corresponds to 0.528.
  • Such a normal profile or nominal profile has a profile shift factor fv of 1.0. If one now changes the ratio between inner diameter Di and outer diameter D A , one arrives at a displaced profile whose profile shift factor fv deviates from 1, 0 upwards or downwards.
  • each inner diameter of a blade is changed relative to the inner diameter of both circumferentially adjacent blades and / or each outer diameter of a blade is changed relative to the outer diameter of both adjacent blades.
  • this does not mean that all blades have different inner diameters and / or different outer diameters over the circumference. Rather, over the circumference oppositely arranged blades, in particular blades, which are aligned with each other in the radial direction, advantageously the same inner diameter and the same outer diameter. If this requirement is met with all blades, one comes to a paddle wheel or a blading / a blade profile of one Paddle wheel, which is point-symmetrical to the center axis or axis of rotation, whereby imbalances are avoided.
  • such a profile displacement within one and the same bladed wheel is provided in such a way or the variation of the inner diameter and / or the outer diameter of the working space in exactly one or both wheels over the circumference of the wheel together with the extent of the blades in the radial direction, that the blades of this wheel have at their free blade end three or more different lengths in the radial direction.
  • even five, six, seven or eight or more different lengths of the blades are provided in the radial direction at their free blade end (blade leading edge).
  • the distance in the axial direction from the free blade end to the working space floor on average diameter of the working space together with the extension of the blades in the axial direction is called the tread depth t, performed varying over the circumference of the wheel.
  • Both measures according to the invention can be carried out either exclusively on the primary wheel or exclusively on the secondary wheel or on both wheels.
  • the so-called blade pitch that is to say the distance between two adjacent blades in the circumferential direction of a wheel
  • the measure according to the invention can be applied both to paddle wheels which form together in an axial section through the hydrodynamic machine a circular working space (relative to one side of the axis of rotation), as well as to those which form a working space deviating from the circular shape.
  • the invention can be carried out both on straight-bladed wheels and on helically bladed wheels.
  • the blades are perpendicular to the separating gap between the primary wheel and the secondary wheel, the separating gap generally being perpendicular to the axis of rotation, whereas the blades are arranged at an angle deviating from 90 ° to the separating gap or the separating gap plane in the case of obliquely bladed wheels.
  • the hydrodynamic machine according to the invention is designed in particular as a filling-controlled hydrodynamic machine, that is the
  • Filling degree of their working space with working fluid can be changed during operation of the hydrodynamic machine by specifically more working fluid is introduced into the working space or working fluid is withdrawn from the work space.
  • the work space formed by the primary wheel and the secondary wheel is in the form of a single one over the circumference of the hydrodynamic machine extending Toms, which is carried out continuously in the radial direction. Accordingly, the working space is not designed in such a way that individual working medium cycles can form on one and the same blade in two regions which are partially delimited in the radial direction. Accordingly, only a single circulation flow of working medium occurs along each blade or on each blade surface of a blade.
  • the number of circumferentially immediately successively arranged blades of the wheel each of which is made shorter relative to the immediately preceding blade in the radial direction at its free blade end, advantageously varying over the circumference of the wheel, in particular irregularly varied.
  • the variation of this number may be such that the periodicity of any number of blades is at most one.
  • each occurring through the different lengths of sequentially arranged in the circumferential direction blades pattern repeats maximum one time, namely to obtain a substantially balanced paddle wheel by the radially opposite blades are made identical.
  • the length of the blades varies significantly, without a repetition of this variation, with the exception of the opposite region. You could also say that the variation of the blade length appears randomly selected.
  • Figure 1 is a three-dimensional view of an inventively executed
  • FIG. 2 shows the geometric dimensioning of a working space of a hydrodynamic machine
  • Figure 3 shows an embodiment of a hydrodynamic coupling according to the invention with a variation of the inner diameter Di of the working space in both bladed wheels;
  • FIG. 4 shows an embodiment according to FIG. 3, but with a varying inner diameter only in the turbine wheel
  • Figure 5 shows an embodiment of a hydrodynamic according to the invention
  • FIG. 6 shows an embodiment of a hydrodynamic coupling with varying profile depth in the impeller and in the turbine wheel
  • FIG. 1 shows a primary wheel 1 (impeller) and a secondary wheel 2 (turbine wheel) of a hydrodynamic coupling, in which, according to one embodiment of the invention, both the inner diameter Di of the
  • Working space in the primary wheel 1 and in the secondary 2 over the circumference of the respective wheel 1, 2 varies.
  • the outer diameter DA of the working space is constant both in the primary and in the secondary.
  • each blade has a blade opposite its two circumferentially adjacent blades deviating inner diameter Di has.
  • Radially opposed blades on the other hand, have the same geometry. As a result, imbalances can be avoided.
  • the sequence of the blades of different geometry, in particular of different length in the radial direction, at least at the free end, is irregular, with the exception of the rule mentioned, that blades which are in the radial direction have the same geometry.
  • the periodicity of any number of blades over the circumference of the paddle wheel 1, 2 seen one, that is, each pattern of consecutive circumferentially following blades is repeated only once over the entire circumference of the paddle wheel.
  • the inner diameter of the toroidal working space 3 and thus also the inner diameter of the blades 4 of the primary wheel 1 and the secondary wheel 2 is denoted by Di.
  • the working space 3 or the blades 4 extend from the inner diameter Di to the outer diameter D A. This results in a blade height or profile height of h, which is half the difference between the Outer diameter D A and the inner diameter Di corresponds (note that only one half of the working space is shown above the axis of rotation 8).
  • the blades 4 In the illustrated circular or approximately circular cross section (in an axial section through the hydrodynamic machine) of the working space 3, the blades 4 have the maximum profile height h only at their free end 5. If the cross section of the working space 3 deviated greatly from the circular shape in the direction of a rectangular or square shape, this maximum extension would of course also result in the area of the working space bottom 6.
  • the tread depth t results from the maximum length of the blades 4 in the axial direction of the hydrodynamic machine, ie in the direction of the axis of rotation 8.
  • the maximum length (tread depth t) is positioned in the region of the mean diameter D m , which is half the sum of the outer diameter D A and the inner diameter Di corresponds.
  • FIG. 3 again schematically shows a varying inner diameter Di both in the primary wheel 1 and in the secondary wheel 2.
  • the working fluid in the working space 3 in the first vane interstices in a relatively larger circuit in the primary wheel 1 radially outward and in the secondary 2 radially inward flow, whereas it can flow in those vane spaces with a relatively larger inner diameter Di only in a smaller circuit ,
  • the flow conditions are corresponding, but only the secondary wheel has varying characteristics Inner diameter Di of the working space 3 and the blades 4 on. However, since the working fluid flows radially inward from the secondary wheel 2 into the primary wheel 1, there is no impact surface on the front side when entering the primary wheel 1.
  • FIG. 5 shows by way of example how the outer diameter DA in only one bladed wheel, namely here the primary wheel 1, can be varied without resulting abutting surfaces upon entry of the working medium into the other wheel, here the secondary wheel 2.
  • the outer diameter DA in both bladed wheels 1, 2 over the circumference of the wheel 1, 2.
  • FIG. 7 again shows possible profiles of the blading which are displaced relative to one another and which can be executed distributed over the circumference within one and the same hydrodynamic machine.
  • the profile shown on the left can have a profile shift factor f v of 1, the middle profile a
  • Profile displacement factor fy of 1, 5 and the profile shown right have a profile shift factor f v of 2.
  • more than three different mutually shifted profiles can be provided within a hydrodynamic machine by appropriate design of the blades over the circumference or profiles with other profile shift factors.
  • the blades can be bevelled on one or both sides at their free end, in particular with different angles on the opposite sides. It may be sufficient, only the flowed blade leading edges and not the flowed blade leading edges, that is, the leading edges radially inside the impeller and radially outwardly skew in the turbine.
  • the invention can be used particularly advantageously in so-called fill-controlled hydrodynamic machines.
  • Such filling-controlled hydrodynamic machines have a control, by means of which the working space can be filled with a predetermined amount of working medium between a minimum filling and a maximum filling, irisbesondere full filling. This does not exclude that the working space according to an embodiment is also completely emptied, for example, to turn on and off the hydrodynamic machine.
  • the invention is also applicable to non-inflation-controlled hydrodynamic machines, especially in those in which the power transmission through a throttle element, which can be optionally more or less introduced into the circulation flow in the working space, is controllable.
  • a throttle element which can be optionally more or less introduced into the circulation flow in the working space.
  • corresponding recesses for example for introducing a throttle plate or a throttle ring, can be provided in the blades, which have no influence on the basic idea of the varying diameter and / or the varying depth of the working space.
  • the invention is applicable to permanently filled hydrodynamic machines as well as emptying hydrodynamic machines.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Maschine, insbesondere hydrodynamische Kupplung, - mit einem Primärrad und einem Sekundärrad, die miteinander einen mit Arbeitsmedium befüllbaren oder befüllten torusförmigen Arbeitsraum zur hydrodynamischen Leistungsübertragung vom Primärrad auf das Sekundärrad ausbilden; wobei - das Primärrad und das Sekundärrad jeweils eine Vielzahl von Schaufeln aufweisen, die in Radialrichtung der Räder von einem inneren Durchmesser des Arbeitsraumes bis zu einem äußeren Durchmesser des Arbeitsraumes reichen und in Axialrichtung der Räder von einem freien Schaufelende, das den Schaufeln des jeweils anderen Rades zugewandt ist, bis zu einem Arbeitsraumboden auf mittlerem Durchmesser des Arbeitsraumes reichen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass - der innere Durchmesser und/oder der äußere Durchmesser des Arbeitsraumes in genau einem oder in beiden Rädern über dem Umfang des Rades zusammen mit der Erstreckung der Schaufeln in Radialrichtung derart variiert, dass die Schaufeln dieses Rades an ihrem freien Schaufelende drei oder mehr verschiedene Längen in Radialrichtung aufweisen, und/oder - der Abstand in Axialrichtung vom freien Schaufelende bis zu dem Arbeitsraumboden auf mittlerem Durchmesser des Arbeitsraumes zusammen mit der Erstreckung der Schaufeln in Axialrichtung in genau einem oder in beiden Rädern über dem Umfang des Rades variiert.

Description

Hydrodynamische Maschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrodynamische Maschine, insbesondere eine hydrodynamische Kupplung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Hydrodynamische Maschinen, auch Föttinger-Maschinen genannt, sind dem Fachmann seit vielen Jahrzehnten bekannt. Sie weisen ein beschaufeltes Primärrad und ein beschaufeltes Sekundärrad auf, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum ausbilden, in welchen ein Arbeitsmedium einbringbar oder stets eingebracht ist. Durch Antreiben des Primärrades, auch Pumpenrad genannt, wird das Arbeitsmedium entlang der Schaufeln radial nach außen beschleunigt, tritt in Axialrichtung bezogen auf die Drehachse des Rades am äußeren Umfang aus dem Schaufelrad beziehungsweise aus dessen Arbeitsraum aus und in das gegenüberstehende Sekundärrad ein. Das Sekundärrad kann im Fall der Ausführung der hydrodynamischen Maschine als hydrodynamische Bremse (Retarder) als Stator ausgeführt sein oder als entgegengesetzt zum Primärrad umlaufender Gegenlaufrotor, oder, wenn die hydrodynamische Maschine als hydrodynamische Kupplung ausgebildet ist, als Turbinenrad, das dann in dieselbe Richtung wie das Primärrad umläuft. Im Sekundärrad wird das auf dem äußeren Umfang eintretende Arbeitsmedium wieder radial nach innen verzögert, wodurch Drehmoment und im Falle der hydrodynamischen Kupplung Antriebsleistung vom Primärrad hydrodynamisch aufs Sekundärrad übertragen wird. Im Falle eines Retarders dient diese Drehmomentübertragung dazu, das Primärrad abzubremsen. Im Falle einer hydrodynamischen Kupplung dient diese Drehmomentübertragung dazu, das Sekundärrad verschleißfrei anzutreiben.
Die vorliegende Erfindung betrifft jegliche Form von hydrodynamischen Maschinen, beispielsweise auch solche, bei denen zusätzlich zwischen Primärrad und Sekundärrad ein Leitrad oder ein Leitapparat vorgesehen ist, besonders jedoch hydrodynamische Maschinen, welche genau zwei sich gegenüberstehende beschaufelte Räder, nämlich das Primärrad und das Sekundärrad, aufweisen, und ganz besonders hydrodynamische Kupplungen mit ausschließlich einem Pumpenrad und einem Turbinenrad.
Das Betriebsverhalten solcher hydrodynamischer Maschinen, beispielsweise von hydrodynamischen Kupplungen, lässt sich durch Kennlinien beschreiben, bei welchen der Verlauf des Leistungs- beziehungsweise Drehmomentübertragungsverhaltens, insbesondere der dem Fachmann für hydrodynamische Maschinen bekannten Leistungszahl λ über dem Schlupf zwischen dem Primärrad und dem Sekundärrad aufgetragen ist beziehungsweise den verschiedenen Schlupfwerten zugeordnet ist. Bei hydrodynamischen
Maschinen, deren Füllungsgrad gezielt variierbar ist, lassen sich die Kennlinien auch zu einem Kennlinienfeld ergänzen, mit einzelnen Kennlinien für verschiedene Füllungszustände des Arbeitsraumes. Diese Kennlinien beziehungsweise Kennlinienfelder sind dem Fachmann auf dem Gebiet der hydrodynamischen Maschinen geläufig.
In der Praxis hat sich nun herausgestellt, dass sich, insbesondere in Abhängigkeit des Füllungsgrades des Arbeitsraumes der hydrodynamischen Maschine, bei einzelnen Schlupfwerten, das heißt bei bestimmten Drehzahlunterschieden zwischen Primärrad und Sekundärrad, Bereiche ergeben können, die eine eingeschränkte Kennlinienstabilität aufweisen. Dies beruht auf einem physikalischen Phänomen des hydrodynamischen Kreislaufes und beschreibt dadurch eine bestimmte Maschinencharakteristik. Bei der Auslegung einer hydrodynamischen Maschine, beispielsweise einer hydrodynamischen Kupplung, ist nun darauf zu achten, dass diese in einem Bereich betrieben wird, welcher keine eingeschränkte Kennlinienstabilität aufweist. Es ist verständlich, dass somit der zur Verfügung stehende Betriebsbereich durch das Vorhandensein der Instabilitäten beziehungsweise Kennliniensprünge eingeschränkt sein kann.
Die Patentschrift FR 1 494 032 beschreibt eine hydrodynamische Kupplung, welche als Konstantfüllungskupplung ausgeführt ist und mit verschiedenen Füllungsgraden betrieben werden kann, um weniger Bautypen von hydrodynamischen Kupplungen für unterschiedliche Einsatzbereiche vorhalten zu müssen. Für die verschiedenen Füllungsgrade sind verschiedene Torusformen vorgesehen, entweder indem im Turbinenrad einzelne kleinere Arbeitsraumzellen zwischen großen Arbeitsraumzellen vorgesehen sind, oder indem innerhalb des Pumpenrades oder des Turbinenrades in Radialrichtung ineinandergeschachtelte torusförmige Bereiche des Arbeitsraumes vorgesehen sind, wobei jedoch die Längen der Schaufeln an den freien Schaufelenden (Schaufelvorderkante) konstant gehalten werden, da die Abgrenzung zwischen den torusförmigen Bereichen nicht bis zur Schaufelvorderkante ausgeführt ist. Die Abfolge von kleineren Arbeitsraumzellen und größeren Arbeitsraumzellen beziehungsweise von verschiedenen Erstreckungen der einzelnen torusförmigen Bereiche des Arbeitsraumes erfolgt in Umfangsrichtung in einer regelmäßigen Abfolge beziehungsweise Periode.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Maschine, insbesondere eine hydrodynamische Kupplung, anzugeben, bei welcher durch bauliche Maßnahmen Bereiche mit eingeschränkter Kennlinienstabilität vermieden werden beziehungsweise welche ein besonders weites Kennfeld, in welchem die Maschine verlustarm betrieben werden kann, aufweist, wobei die hydrodynamische Maschine vorteilhaft als füllungsgesteuerte hydrodynamische Maschine ausgeführt werden kann.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine hydrodynamische Maschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen sind besonders vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
Die erfindungsgemäße hydrodynamische Maschine, die insbesondere als hydrodynamische Kupplung ausgeführt ist und somit, wie eingangs dargestellt, genau zwei beschaufelte Räder aufweisen kann, umfasst ein beschaufeltes Primärrad und ein beschaufeltes Sekundärrad. Das Primärrad und das Sekundärrad bilden mit ihrem beschaufelten Bereich, wie bekannt, einen torusförmigen Arbeitsraum aus, in welchen ein Arbeitsmedium, beispielsweise Öl, Wasser oder ein Wassergemisch, permanent eingebracht ist oder wahlweise eingebracht werden kann, um Drehmoment beziehungsweise Antriebsleistung hydrodynamisch vom Primärrad auf das Sekundärrad, durch Ausbilden eines hydrodynamischen Kreislaufes im beschaufelten Arbeitsraum, zu übertragen.
Das Primärrad und das Sekundärrad weisen entsprechend jeweils eine Vielzahl von Schaufeln auf, die in Radialrichtung der Räder von einem inneren Durchmesser Di des Arbeitsraumes bis zu einem äußeren Durchmesser DA des Arbeitsraumes reichen. Man könnte auch vom inneren Durchmesser und vom äußeren Durchmesser des Toruses, der durch die Form des Arbeitsraumes gebildet wird, sprechen.
Bezogen auf die Axialrichtung der hydrodynamischen Maschine, welche der Richtung der Drehachse wenigstens des beschaufelten Primärrades entspricht, reichen die Schaufeln in jedem beschaufelten Rad, das heißt im Primärrad und im Sekundärrad, von einem freien Schaufelende bis zu einem Arbeitsraumboden auf mittlerem Durchmesser des Arbeitsraumes. Das freie Schaufelende ist jeweils den Schaufeln des anderen Rades zugewandt, sodass sich die beiden freien Schaufelenden von Schaufeln beider Räder axial gegenüberstehen.
Die Erstreckung der Schaufeln in Radialrichtung vom inneren Durchmesser Di bis zum äußeren Durchmesser DA, und zwar entlang des freien Schaufelendes, wird auch als Schaufelhöhe oder Profilhöhe h bezeichnet und ergibt sich entsprechend aus der Hälfte der Differenz zwischen dem äußeren Durchmesser DA und dem inneren Durchmesser D|. Vorliegend wird die Schaufelhöhe oder Profilhöhe auch als Länge der Schaufel bezeichnet. Die axiale Erstreckung vom freien Schaufelende zum Arbeitsraumboden entlang eines mittleren Durchmessers des Arbeitsraumes wird auch als Schaufelbreite oder Profiltiefe t bezeichnet.
Erfindungsgemäß ist der innere Durchmesser Di und/oder der äußere Durchmesser DA des Arbeitsraums über dem Umfang eines Schaufelrads derart ausgeführt, dass er nicht konstant ist, sondern variiert. So gibt es beispielsweise eine erste Anzahl von Schaufeln, die sich von einem vergleichsweise kleineren inneren Durchmesser des Arbeitsraumes aus erstrecken, und eine zweite Anzahl von Schaufeln, die sich von einem zweiten vergleichsweise größeren inneren Durchmesser aus erstrecken. Zusätzlich oder alternativ kann sich eine erste Anzahl von Schaufeln bis zu einem vergleichsweise kleineren äußeren Durchmesser erstrecken, und eine zweite Anzahl von Schaufeln erstreckt sich dann bis zu einem vergleichsweise größeren äußeren Durchmesser.
Die Variation des inneren Durchmessers und/oder des äußeren Durchmessers des Arbeitsraumes innerhalb eines beschaufelten Rades führt gleichfalls zu einer Variation der Erstreckung der Schaufeln in Radialrichtung. Diese Variation der Erstreckung der Schaufeln in Radialrichtung kann dabei sowohl eine Variation in dem Sinne umfassen, dass die Erstreckung der Schaufeln hinsichtlich der Länge variiert, als auch in dem Sinne, dass wenigstens zwei Schaufeln zwar dieselbe Länge der radialen Erstreckung aufweisen, jedoch auf verschiedenen Durchmesserbereichen des Rades positioniert sind. Der erstgenannte Fall kann dadurch erreicht werden, dass entweder der Innendurchmesser oder der Außendurchmesser, zwischen welchen die Schaufel beziehungsweise deren freies Ende verläuft, variiert, wohingegen für den zweiten Fall beide Durchmesser variieren müssen.
Eine solche Variation des Innendurchmessers und/oder des Außendurchmessers des Arbeitsraumes beziehungsweise das verschiedene Positionieren des Arbeitsraumes/der Beschaufelung auf verschiedenen Durchmesserbereichen ist dem Fachmann auch als Profilverschiebung bekannt, wobei herkömmlich stets nur eine Profilverschiebung zwischen verschiedenen Schaufelrädern verschiedener hydrodynamischer Maschinen mit Bezug auf ein sogenanntes Normalprofil vorgesehen wurde. Beispielsweise wird auf die DE 103 38 010 B3 verwiesen, bei welcher vorgeschlagen wird, die mittlere Schaufelzahl in Abhängigkeit der Profilverschiebung festzusetzen. Die Profilverschiebung lässt sich mittels eines Profilverschiebungsfaktors fv beschreiben, welcher die Abweichung der radialen Position des Strömungskreislaufes einer gegebenen hydrodynamischen Maschine gegenüber der radialen Position des Strömungskreislaufes einer hydrodynamischen Maschine mit sogenanntem Normalprofil oder Nennprofil beschreibt.
Für ein Normalprofil beziehungsweise ein Nennprofil gilt, dass der Innendurchmesser Di des Profils (der Beschaufelung) dividiert durch den Außendurchmesser DA des Profils (der Beschaufelung) einen vorbestimmten Wert entspricht, der insbesondere bei einem hydrodynamischen Retarder im
Wesentlichen 0,4 oder bei einer hydrodynamischen Kupplung insbesondere 0,5, vorteilhaft 0,528 entspricht. Ein solches Normalprofil oder Nennprofil weist einen Profilverschiebungsfaktor fv von 1 ,0 auf. Wenn man nun das Verhältnis zwischen Innendurchmesser Di und Außendurchmesser DA verändert, so gelangt man zu einem verschobenen Profil, dessen Profilverschiebungsfaktor fv von 1 ,0 nach oben oder nach unten abweicht.
Erfindungsgemäß kann demnach eine solche Profilverschiebung innerhalb ein und desselben beschaufelten Rades vorgesehen sein, indem die Beschaufelung über dem Umfang des Rades in Bereiche mit verschiedenen Innendurchmessern Di und/oder Außendurchmessern DA eingeteilt wird. Gemäß einer Ausführungsform ist dabei jeder Innendurchmesser einer Schaufel gegenüber dem Innendurchmesser beider in Umfangsrichtung benachbarter Schaufeln verändert und/oder jeder Außendurchmesser einer Schaufel ist gegenüber dem Außendurchmesser beider benachbarten Schaufeln verändert. Dies bedeutet jedoch nicht, dass alle Schaufeln über dem Umfang verschiedene Innendurchmesser und/oder verschiedene Außendurchmesser aufweisen. Vielmehr weisen über dem Umfang entgegengesetzt zueinander angeordnete Schaufeln, insbesondere Schaufeln, die in Radialrichtung miteinander fluchten, vorteilhaft denselben Innendurchmesser und denselben Außendurchmesser auf. Wenn diese Vorgabe bei allen Schaufeln erfüllt ist, kommt man zu einem Schaufelrad beziehungsweise einer Beschaufelung/einem Schaufelprofil eines Schaufelrades, das punktsymmetrisch zur Mittelpunktachse beziehungsweise Drehachse ausgeführt ist, wodurch Unwuchten vermieden werden.
Erfindungsgemäß ist eine solche Profilverschiebung innerhalb ein und desselben beschaufelten Rades derart vorgesehen beziehungsweise die Variation des inneren Durchmessers und/oder des äußeren Durchmessers des Arbeitsraums in genau einem oder in beiden Rädern über dem Umfang des Rades zusammen mit der Erstreckung der Schaufeln in Radialrichtung derart ausgeführt, dass die Schaufeln dieses Rades an ihrem freien Schaufelende drei oder mehr verschiedene Längen in Radialrichtung aufweisen. Vorteilhaft sind sogar fünf, sechs, sieben oder acht oder mehr verschiedene Längen der Schaufeln in Radialrichtung an ihrem freien Schaufelende (Schaufelvorderkante) vorgesehen.
Gemäß einer zusätzlichen oder alternativen Ausgestaltung der Erfindung zur Variation der Innendurchmesser Di und/oder der Außendurchmesser DA in einem Schaufelrad ist der Abstand in Axialrichtung vom freien Schaufelende bis zu dem Arbeitsraum boden auf mittlerem Durchmesser des Arbeitsraums zusammen mit der Erstreckung der Schaufeln in Axialrichtung, das heißt der Profiltiefe t, über dem Umfang des Rades variierend ausgeführt. Auch hierfür gilt das zuvor zur Variation der Durchmesser gesagte, beispielsweise im Hinblick auf die Variation der Profiltiefe t von benachbart zueinander angeordneten Schaufeln desselben Rades.
Beide erfindungsgemäße Maßnahmen können entweder ausschließlich beim Primärrad oder ausschließlich beim Sekundärrad oder bei beiden Rädern ausgeführt werden.
Zusätzlich kann auch die sogenannte Schaufelteilung, das heißt der Abstand zwischen zwei benachbarten Schaufeln in Umfangshchtung eines Rades, über dem Umfang des Rades variiert werden. Die erfindungsgemäße Maßnahme lässt sich sowohl bei Schaufelrädern anwenden, welche zusammen in einem Axialschnitt durch die hydrodynamische Maschine einen kreisförmigen Arbeitsraum (bezogen auf eine Seite der Drehachse) ausbilden, als auch auf solche, die einen von der Kreisform abweichenden Arbeitsraum ausbilden.
Ferner lässt sich die Erfindung sowohl bei geradebeschaufelten Rädern als auch bei schrägbeschaufelten Rädern ausführen. Bei geradebeschaufelten Rädern stehen die Schaufeln senkrecht auf dem Trennspalt zwischen Primärrad und Sekundärrad, wobei der Trennspalt in der Regel rechtwinklig zur Drehachse verläuft, wohingegen bei schrägbeschaufelten Rädern die Schaufeln in einem Winkel abweichend von 90° zu dem Trennspalt beziehungsweise der Trennspaltebene angeordnet sind.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, das heißt entweder der Variation des inneren Durchmessers Di und/oder des äußeren Durchmessers DA des Arbeitsraums innerhalb eines beschaufelten Rades oder durch Variation der axialen Erstreckung der Schaufeln innerhalb eines Rades können Bereiche mit eingeschränkter Kennlinienstabilität vermindert oder vollständig vermieden werden. Hierdurch kann der mögliche Regelbereich beispielsweise einer
Arbeitsmaschine, die über eine hydrodynamische Kupplung angetrieben wird, erheblich erweitert werden.
Die erfindungsgemäße hydrodynamische Maschine ist insbesondere als füllungsgesteuerte hydrodynamische Maschine ausgeführt, das heißt der
Füllungsgrad ihres Arbeitsraums mit Arbeitsmedium kann während des Betriebes der hydrodynamischen Maschine geändert werden, indem gezielt mehr Arbeitsmedium in den Arbeitsraum eingebracht wird oder Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum abgezogen wird.
Vorteilhaft weist der durch das Primärrad und das Sekundärrad gebildete Arbeitsraum die Form eines einzigen sich über dem Umfang der hydrodynamischen Maschine erstreckenden Toms auf, der in Radialrichtung ununterbrochen ausgeführt ist. Demnach ist der Arbeitsraum nicht derart gestaltet, dass sich auf ein und derselben Schaufel in zwei teilweise zueinander in Radialrichtung abgegrenzten Bereichen einzelne Arbeitsmediumkreisläufe ausbilden können. Demnach stellt sich entlang jeder Schaufel beziehungsweise auf jeder Schaufeloberfläche einer Schaufel nur eine einzige Kreislaufströmung von Arbeitsmedium ein.
Wie später mit Bezug auf die Figuren noch näher dargestellt wird, ist die Anzahl von in Umfangsrichtung unmittelbar hintereinander angeordneten Schaufeln des Rades, die jeweils gegenüber der unmittelbar vorausgehenden Schaufel in Radialrichtung an ihrem freien Schaufelende kürzer ausgeführt sind, vorteilhaft über dem Umfang des Rades variierend, insbesondere unregelmäßig variierend ausgeführt. So kann beispielsweise die Variation dieser Anzahl derart ausgeführt sein, dass die Periodizität jeder beliebigen Anzahl von Schaufeln maximal Eins beträgt. Dies bedeutet, dass jedes sich durch die verschiedenen Längen von hintereinander in Umfangsrichtung angeordneten Schaufeln einstellende Muster sich maximal einmal wiederholt, nämlich um ein im Wesentlichen ausgewuchtetes Schaufelrad zu erhalten, indem die sich in Radialrichtung gegenüberstehenden Schaufeln identisch ausgeführt sind. In Umfangsrichtung hintereinander variiert die Länge der Schaufeln jedoch deutlich, ohne dass sich mit Ausnahme des gegenüberstehenden Bereiches eine Wiederholung dieser Variation findet. Man könnte auch sagen, die Variation der Schaufellänge erscheint nach dem Zufallsprinzip ausgewählt.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine dreidimensionale Ansicht eines erfindungsgemäß ausgeführten
Pumpenrads und Turbinenrads einer hydrodynamischen Kupplung; Figur 2 die geometrische Bemaßung eines Arbeitsraums einer hydrodynamischen Maschine;
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kupplung mit einer Variation des Innendurchmessers Di des Arbeitsraumes in beiden beschaufelten Rädern;
Figur 4 eine Ausführungsform entsprechend der Figur 3, jedoch mit variierendem Innendurchmesser nur im Turbinenrad;
Figur 5 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen
Kupplung, bei welcher der Außendurchmesser DA des Arbeitsraums nur im Pumpenrad variierend über dem Umfang ausgeführt ist;
Figur 6 eine Ausführungsform einer hydrodynamischen Kupplung mit variierender Profiltiefe im Pumpenrad und im Turbinenrad;
Figur 7 Möglichkeiten einer Profilverschiebung innerhalb ein- und derselben hydrodynamischen Maschine.
In der Figur 1 ist ein Primärrad 1 (Pumpenrad) und ein Sekundärrad 2 (Turbinenrad) einer hydrodynamischen Kupplung dargestellt, bei welcher gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sowohl der Innendurchmesser Di des
Arbeitsraumes im Primärrad 1 als auch im Sekundärrad 2 über dem Umfang des jeweiligen Rades 1 , 2 variiert. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel hingegen ist der Außendurchmesser DA des Arbeitsraumes sowohl im Primärrad als auch im Sekundärrad konstant.
Wie man sieht, ist die Variation derart ausgeführt, dass jede Schaufel gegenüber ihren beiden in Umfangsrichtung benachbart angeordneten Schaufeln einen abweichenden Innendurchmesser Di aufweist. Sich in Radialrichtung gegenüberstehende Schaufeln hingegen weisen dieselbe Geometrie auf. Hierdurch können Unwuchten vermieden werden.
Durch die Variation des Innendurchmessers Di des Arbeitsraumes beziehungsweise der Schaufeln über dem Umfang des jeweiligen Rades 1 , 2 wird eine Vielzahl von sich aneinander anschließenden Stufen, vergleichbar mit einer Treppe, jedoch ohne kontinuierlicher Stufenhöhe und Stufenabfolge am inneren Durchmesser des Arbeitsraumes erreicht, wodurch, wie dargestellt, diese Maßnahme zusätzlich oder alternativ auch am Außendurchmesser DA ausgeführt werden könnte. Vorliegend ist der Durchmesser Di im Zwischenraum zwischen zwei benachbarten Schaufeln konstant, er könnte sich jedoch auch stufenförmig oder stetig verändern.
Wie man in der Figur 1 erkennen kann, ist die Abfolge der Schaufel mit verschiedener Geometrie, insbesondere mit verschiedener Länge in Radialrichtung, zumindest am freien Ende, unregelmäßig, mit Ausnahme der genannten Regel, dass sich in Radialrichtung gegenüberstehende Schaufeln dieselbe Geometrie aufweisen. Somit beträgt die Periodizität jeder beliebigen Anzahl von Schaufeln über den Umfang des Schaufelrades 1 , 2 gesehen Eins, das heißt jedes Muster von einander unmittelbar hintereinander in Umfangsrichtung folgenden Schaufeln wiederholt sich über dem gesamten Umfang des Schaufelrades nur ein einziges Mal.
Anhand der Figur 2 sind nochmals die verschiedenen geometrischen
Bezeichnungen des Arbeitsraumes beziehungsweise der Beschaufelung einer hydrodynamischen Maschine dargestellt. Wie man sieht, wird der innere Durchmesser des torusförmigen Arbeitsraumes 3 und damit auch der innere Durchmesser der Schaufeln 4 des Primärrades 1 und des Sekundärrades 2 mit Di bezeichnet. Der Arbeitsraum 3 beziehungsweise die Schaufeln 4 reichen vom inneren Durchmesser Di bis zum äußeren Durchmesser DA. Somit ergibt sich eine Schaufelhöhe oder Profilhöhe von h, welche der halben Differenz zwischen dem Außendurchmesser DA und dem Innendurchmesser Di entspricht (man beachte, dass nur eine Hälfte des Arbeitsraums über der Drehachse 8 dargestellt ist).
Bei dem gezeigten kreisförmigen oder annähernden kreisförmigen Querschnitt (in einem Axialschnitt durch die hydrodynamische Maschine) des Arbeitsraumes 3 weisen die Schaufeln 4 nur an ihrem freien Ende 5 die maximale Profilhöhe h auf. Wenn der Querschnitt des Arbeitsraumes 3 stark von der Kreisform in Richtung einer rechteckigen oder quadratischen Form abweichen würde, ergäbe sich diese maximale Erstreckung natürlich auch im Bereich des Arbeitsraumbodens 6.
Die Profiltiefe t ergibt sich aus der maximalen Länge der Schaufeln 4 in Axialrichtung der hydrodynamischen Maschine, das heißt in Richtung der Drehachse 8. Bei der gezeigten Profilform ist die maximale Länge (Profiltiefe t) im Bereich des mittleren Durchmessers Dm positioniert, welcher der Hälfte der Summe aus dem äußeren Durchmesser DA und dem inneren Durchmesser Di entspricht.
Aus der Figur 2 erkennt man ferner, dass die Schaufeln 4 des Primärrades 1 und die Schaufeln 4 des Sekundärrades 2 sich in Axialrichtung derart gegenüberstehen, dass ein Trennspalt 7 zwischen den beiden freien Schaufelenden 5 ausgebildet wird.
In der Figur 3 ist nochmals schematisch ein variierender Innendurchmesser Di sowohl im Primärrad 1 als auch im Sekundärrad 2 dargestellt. Somit kann das Arbeitsmedium im Arbeitsraum 3 in ersten Schaufelzwischenräumen in einem vergleichsweise größeren Kreislauf, im Primärrad 1 radial nach außen und im Sekundärrad 2 radial nach innen, strömen, wohingegen es in jenen Schaufelzwischenräumen mit einem vergleichsweise größeren Innendurchmesser Di nur in einem kleineren Kreislauf strömen kann.
Bei der Ausführungsform gemäß der Figur 4 sind die Strömungsverhältnisse entsprechend, allerdings weist nur das Sekundärrad variierende Innendurchmesser Di des Arbeitsraumes 3 beziehungsweise der Schaufeln 4 auf. Da das Arbeitsmedium jedoch radial innen aus dem Sekundärrad 2 in das Primärrad 1 einströmt, ergibt sich keine Stoßfläche stirnseitig beim Eintritt in das Primärrad 1.
In der Figur 5 ist exemplarisch dargestellt, wie auch der Außendurchmesser DA in nur einem beschaufelten Rad, nämlich hier dem Primärrad 1 , variiert werden kann, ohne dass sich entsprechende Stoßflächen beim Eintritt des Arbeitsmediums in das andere Rad, hier das Sekundärrad 2, ergeben. Selbstverständlich wäre es auch möglich, in beiden beschaufelten Rädern 1 , 2 den Außendurchmesser DA über dem Umfang des Rades 1 , 2 zu variieren.
Auch eine Kombination der Variation des Innendurchmessers Di und des Außendurchmessers DA in einem oder in beiden Rädern 1 , 2 wäre möglich.
In der Figur 6 ist als alternative oder als zusätzliche Maßnahme die Variation der Profiltiefe t über dem Umfang, vorliegend beider Räder 1 , 2 dargestellt. Natürlich könnte eine solche Variation auch in nur einem der beiden Räder 1 , 2, entweder dem Primärrad 1 oder dem Sekundärrad 2, vorgesehen sein.
In der Figur 7 sind nochmals mögliche zueinander verschobene Profile der Beschaufelung dargestellt, welche innerhalb ein- und derselben hydrodynamischen Maschine über dem Umfang verteilt ausgeführt werden können. Beispielsweise kann das links dargestellte Profil einen Profilverschiebungsfaktor fv von 1 , das mittlere Profil einen
Profilverschiebungsfaktor fy von 1 ,5 und das rechte dargestellte Profil einen Profilverschiebungsfaktor fv von 2 aufweisen.
Natürlich können auch mehr als drei verschiedene zueinander verschobene Profile innerhalb einer hydrodynamischen Maschine durch entsprechende Ausführung der Schaufeln über dem Umfang vorgesehen sein oder Profile mit anderen Profilverschiebungsfaktoren. Die Schaufeln können an ihrem freien Ende einseitig oder beidseitig angeschrägt sein, insbesondere mit verschiedenen Winkeln auf den sich gegenüberliegenden Seiten. Dabei kann es ausreichend sein, nur die angeströmten Schaufelvorderkanten und nicht die abgeströmten Schaufelvorderkanten, das heißt die Vorderkanten radial innen im Pumpenrad und radial außen im Turbinenrad anzuschrägen.
Die Erfindung lässt sich besonders vorteilhaft bei sogenannten füllungsgesteuerten hydrodynamischen Maschinen anwenden. Solche füllungsgesteuerten hydrodynamischen Maschinen weisen eine Steuerung auf, mittels welcher der Arbeitsraum mit einer vorbestimmten Menge von Arbeitsmedium zwischen einer Mindestfüllung und einer maximalen Füllung, irisbesondere Vollfüllung, befüllt werden kann. Dies schließt nicht aus, dass der Arbeitsraum gemäß einer Ausführungsform auch vollständig entleerbar ist, beispielsweise um die hydrodynamische Maschine ein- und auszuschalten.
Die Erfindung ist jedoch auch bei nicht füllungsgesteuerten hydrodynamischen Maschinen anwendbar, insbesondere bei solchen, bei welchen die Leistungsübertragung durch ein Drosselelement, das wahlweise mehr oder minder in die Kreislaufströmung im Arbeitsraum eingebracht werden kann, steuerbar ist. Hierdurch ergibt sich auch, dass in den Schaufeln entsprechende Aussparungen, beispielsweise zum Einbringen einer Drosselscheibe oder eines Drosselringes, vorgesehen sein können, welche keinen Einfluss auf den Grundgedanken der variierenden Durchmesser und/oder der variierenden Tiefe des Arbeitsraums haben.
Ferner ist die Erfindung bei permanent befüllten hydrodynamischen Maschinen wie auch bei entleerbaren hydrodynamischen Maschinen anwendbar.

Claims

Patentansprüche
1. Hydrodynamische Maschine, insbesondere hydrodynamische Kupplung,
1.1 mit einem Primärrad (1) und einem Sekundärrad (2), die miteinander einen mit Arbeitsmedium befüllbaren oder befüllten torusförmigen Arbeitsraum (3) zur hydrodynamischen Leistungsübertragung vom Primärrad (1 ) auf das Sekundärrad (2) ausbilden; wobei
1.2 das Primärrad (1 ) und das Sekundärrad (2) jeweils eine Vielzahl von Schaufeln (4) aufweisen, die in Radialrichtung der Räder (1 , 2) von einem inneren Durchmesser (Di) des Arbeitsraumes (3) bis zu einem äußeren
Durchmesser (DA) des Arbeitsraumes (3) reichen und in Axialrichtung der Räder (1 , 2) von einem freien Schaufelende (5), das den Schaufeln (4) des jeweils anderen Rades (1 , 2) zugewandt ist, bis zu einem Arbeitsraumboden (6) auf mittlerem Durchmesser (Dm) des Arbeitsraumes (3) reichen; dadurch gekennzeichnet, dass
1.3 der innere Durchmesser (Di) und/oder der äußere Durchmesser (DA) des Arbeitsraumes (3) in genau einem oder in beiden Rädern über dem Umfang des Rades (1 , 2) zusammen mit der Erstreckung der Schaufeln (4) in Radialrichtung derart variiert, dass die Schaufeln (4) dieses Rades (1 , 2) an ihrem freien Schaufelende (5) drei oder mehr verschiedene Längen in Radialrichtung aufweisen, und/oder
1.4 der Abstand in Axialrichtung vom freien Schaufelende (5) bis zu dem Arbeitsraumboden (6) auf mittlerem Durchmesser (Dm) des Arbeitsraumes (3) zusammen mit der Erstreckung der Schaufeln (4) in Axialrichtung in genau einem oder in beiden Rädern (1 , 2) über dem Umfang des Rades (1 , 2) variiert.
2. Hydrodynamische Maschine gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ferner der Abstand in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten
Schaufeln (4) eines Rades (1 , 2) über dem Umfang des Rades (1 , 2) in genau einem oder in beiden Rädern (1 , 2) variiert.
3. Hydrodynamische Maschine gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschaufelung mit allen Schaufeln (4) des über dem Umfang variierenden Rades (1 , 2) punktsymmetrisch zur Mittelachse, bei umlaufendem Rad (1 , 2) zur Drehachse (8) des Rades (1 ,
2), ausgeführt ist.
4. Hydrodynamische Maschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Arbeitsraumes (3) in einem Axialschnitt durch die hydrodynamische Maschine von einer Kreisform abweicht.
5. Hydrodynamische Maschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfang des Arbeitsraumes (3) in einem Axialschnitt durch die hydrodynamische Maschine zumindest im
Wesentlichen eine Kreisform aufweist.
6. Hydrodynamische Maschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Primärrad (1) und/oder das Sekundärrad (2) als schrägbeschaufeltes Rad (1 , 2) ausgeführt ist, bei welchem die Schaufeln
(4) in einem Winkel abweichend von 90° auf einem Trennspalt (7) zwischen dem Primärrad (1 ) und dem Sekundärrad (2) stehen.
7. Hydrodynamische Maschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der durch das Primärrad (1 ) und das Sekundärrad (2) gebildete Arbeitsraum (3) die Form eines einzigen in Radialrichtung ununterbrochenen Torus aufweist, sodass sich entlang jeder Schaufel (4) nur eine einzige Kreislaufströmung von Arbeitsmedium ausbildet.
8. Hydrodynamische Maschine gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl von in Umfangsrichtung unmittelbar hintereinander angeordneten Schaufeln (4) des Rades (1 , 2), die jeweils gegenüber der unmittelbar vorausgehenden Schaufel (4) in Radialrichtung an ihrem freien Schaufelende (5) kürzer ausgeführt sind, über dem Umfang des Rades (1 , 2) unregelmäßig variiert.
9. Hydrodynamische Maschine gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Periodizität jeder beliebeigen Anzahl von Schaufeln (4) maximal Eins beträgt.
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