WO2019223946A1 - Hydrodynamic coupling, more particularly for a pump or compressor station - Google Patents
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Abstract
The invention relates to a hydrodynamic coupling (1) having: a bladed impeller (2) and a bladed turbine wheel (3), which together form a working chamber (4) that can be filled with a working medium in order to transfer drive power hydrodynamically from the impeller (2) to the turbine wheel (3); an external working medium circuit (5), which is connected to a working medium inlet (6) and a working medium outlet (7) of the working chamber (4) and in which a working medium cooler (8) is provided for cooling the working medium, wherein the working medium cooler (8) has a cooler inlet (9) for the working medium to be cooled and a cooler outlet (10) for the working medium cooled in the working medium cooler (8), and also has a heat dissipation section (11), which connects the cooler inlet (9) to the cooler outlet (10) in a manner conducting the working medium, and a heat dissipation area along which the working medium flows out of the cooler inlet (9) to the cooler outlet (10); wherein the working medium cooler (8) has at least one bypass (12) for the heat dissipation section (11) and at least one bypass valve (13) is provided by means of which the bypass (12) can optionally be released or blocked for throughflow by the working medium, wherein the bypass (12) is connected to the working medium cooler (8) and can be flowed through by the working medium in such a way that if the working medium flows through the bypass (12), heat of the working medium is transferred to the heat dissipation section (11).
Description
Hydrodynamische Kupplung, insbesondere für eine Hydrodynamic coupling, especially for a
Pump- oder Kompressorstation Pump or compressor station
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydrodynamische Kupplung, wie sie beispielsweise bei Anwendungen in Materialflusssystemen (zum Beispiel für Gurtförderer), Prozessanlagen zur Materialaufbereitung (zum Beispiel für Brecher) oder für eine Pump- oder Kompressorstation zur Förderung eines Wasser-, Öl- oder Gasstromes eingesetzt wird. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere Anwendungen mit niedrigen Umgebungstemperaturen, die ein Erwärmen des Betriebsmediums für den regulären Anlagenbetrieb erfordern. The present invention relates to a hydrodynamic coupling, as used for example in applications in material flow systems (for example for belt conveyors), processing plants for material processing (for example for crushers) or for a pump or compressor station for the promotion of a water, oil or gas stream , The invention relates in particular to applications with low ambient temperatures, which require heating of the operating medium for regular plant operation.
Hydrodynamische Kupplungen werden mit einem Arbeitsmedium betrieben, in der Regel einer Flüssigkeit, beispielsweise Hydrauliköl. Das Arbeitsmedium wird im Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung im beschaufeiten Pumpenrad beschleunigt, in den Bereich der Schaufeln des Turbinenrades gefördert, dort abgebremst und wieder in den Bereich der Beschaufelung des Pumpenrades gefördert. Damit entsteht ein Arbeitsmediumkreislauf im Arbeitsraum, der hydrodynamisch Drehmoment beziehungsweise Antriebsleistung vom Pumpenrad auf das Turbinenrad überträgt. Hierbei erwärmt sich das Arbeitsmedium. Hydrodynamic couplings are operated with a working medium, usually a liquid, such as hydraulic oil. The working medium is accelerated in the working space of the hydrodynamic coupling in the bluffed pump wheel, conveyed into the area of the blades of the turbine wheel, braked there and conveyed back into the area of blading of the impeller. This creates a working medium circuit in the working space, which transmits hydrodynamically torque or drive power from the impeller to the turbine wheel. This heats the working fluid.
Um die im Arbeitsraum in das Arbeitsmedium eingebrachte Wärme wieder aus dem Arbeitsmedium abzuführen, ist bei gattungsgemäßen hydrodynamischen Kupplungen ein externer Arbeitsmediumkreislauf vorgesehen, in dem ein In order to dissipate the introduced into the working medium heat in the working medium from the working fluid, an external working fluid circuit is provided in generic hydrodynamic couplings in which a
Arbeitsmediumkühler zur Kühlung des Arbeitsmediums angeordnet ist. Baubedingt tritt im Kühler ein Strömungswiderstand für das Arbeitsmedium auf, sodass die Durchströmung des Arbeitsmediumkühlers mit dem Arbeitsmedium mit einem Druckverlust verbunden ist. Wenn nicht die Strömungsverhältnisse des Working medium cooler is arranged for cooling the working medium. Due to the construction, a flow resistance for the working medium occurs in the cooler, so that the flow through the working medium cooler is connected to the working medium with a pressure loss. If not the flow conditions of
Arbeitsmediums in der hydrodynamischen Kupplung durch Antreiben des beschaufeiten Pumpenrades bereits einen ausreichenden Arbeitsmediumdruck erzeugen, so muss eine weitere Pumpe vorgesehen sein, die die
Arbeitsmediumströmung durch den Arbeitsmediumkühler beziehungsweise den gesamten externen Arbeitsmediumkreislauf aufrechterhält. Bei einer solchen Pumpe kann es sich beispielsweise um eine Staudruckpumpe handeln, mit welcher das Arbeitsmedium zumindest mittelbar aus dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung in den externen Arbeitsmediumkreislauf gefördert wird. Working medium in the hydrodynamic coupling by driving the verschaufeiten impeller already produce sufficient working fluid pressure, so a further pump must be provided, which Maintains working fluid flow through the working medium cooler or the entire external working medium circuit. Such a pump may be, for example, a dynamic pressure pump with which the working medium is conveyed at least indirectly out of the working space of the hydrodynamic coupling into the external working medium circuit.
Wenn jedoch die hydrodynamische Kupplung, insbesondere der externe However, if the hydrodynamic coupling, especially the external
Arbeitsmediumkreislauf, einer Umgebung mit niedrigen Temperaturen ausgesetzt ist, so führen die geringen Temperaturen dazu, dass die Fließfähigkeit des Working medium cycle, is exposed to a low temperature environment, so the low temperatures cause the flowability of the
Arbeitsmediums bei sinkenden Temperaturen abnimmt, wenn die Working medium decreases with decreasing temperatures, if the
hydrodynamische Maschine außer Betrieb genommen wird und damit der hydrodynamic machine is taken out of service and thus the
Wärmeeintrag in das Arbeitsmedium unterbrochen wird. Dies kann bis zu einer Erstarrung des Arbeitsmediums führen, besonders in den in der Regel engen Kanälen des Arbeitsmediumkühlers. Diese engen Kanäle sind beispielsweise in einem Wärmeabfuhrabschnitt des Arbeitsmediumkühlers vorgesehen, um eine große Wärmeabfuhrfläche zu erhalten, über die die Wärme aus dem Heat input is interrupted in the working medium. This can lead to a solidification of the working medium, especially in the usually narrow channels of the working medium cooler. These narrow channels are provided, for example, in a heat dissipation section of the working medium cooler in order to obtain a large heat dissipation surface through which the heat from the
Arbeitsmedium an die Umgebung abgegeben wird. Durch die genannte reduzierte Fließfähigkeit beziehungsweise Erstarrung des Arbeitsmediums wird der im Working medium is discharged to the environment. Due to the mentioned reduced flowability or solidification of the working medium of the
Arbeitsmediumkühler erzeugte Druckverlust bei der Durchströmung mit dem Arbeitsmediums vergrößert, wenn die hydrodynamische Kupplung wieder in Betrieb genommen wird. Working medium cooler generated pressure loss during the flow with the working medium increases when the hydrodynamic coupling is put back into operation.
Bei einer erfolgten weitgehenden Erstarrung des Arbeitsmediums muss dieses bei der Wiederinbetriebnahme der hydrodynamischen Kupplung zunächst durch Wärmezufuhr sozusagen aufgetaut werden, beispielsweise durch in einem In a carried out extensive solidification of the working medium, this must be thawed so to speak first by heat supply when restarting the hydrodynamic coupling, for example by in one
Arbeitsmediumtank eingebrachte Fleizelemente. Aber selbst in einem bereits wieder fließfähigen Zustand des Arbeitsmediums muss aufgrund der Zähigkeit des Arbeitsmediums im kalten Zustand und möglicherweise noch vorhandenen Working medium tank introduced Fleizelemente. But even in an already flowable state of the working medium must be due to the viscosity of the working fluid in the cold state and possibly still existing
Arbeitsmediumanlagerungen besonders in den engen Kanälen im
Arbeitsmediumkühler unterhalb gewisser Umgebungstemperaturen eine weitere Pumpe, in der Regel Hochdruckpumpe, vorgesehen sein, um das Arbeitsmedium durch den Arbeitsmediumkühler zu fördern, zumindest so lange wie die Working media deposits especially in the narrow channels in the Working medium cooler below certain ambient temperatures another pump, usually high pressure pump, be provided to promote the working fluid through the working medium cooler, at least as long as the
Pumpleistung des Pumpenrades oder einer gegebenenfalls zusätzlich Pumping power of the pump impeller or possibly additionally
vorgesehenen Betriebspumpe, beispielsweise Staudruckpumpe, nicht ausreicht, die erhöhten Strömungswiderstände im externen Kreislauf, besonders im provided operating pump, such as dynamic pressure pump, is not sufficient, the increased flow resistance in the external circuit, especially in
Arbeitsmediumkühler zu überwinden. Overcome working medium cooler.
Wenn anschließend die notwendige Arbeitsmediumtemperatur erreicht wird, sodass sich der im Nennbetrieb übliche Druckverlust im Arbeitsmediumkühler ausbildet, so kann die Hochdruckpumpe und insbesondere die elektrischen Heizelemente im Arbeitsmediumtank ausgeschaltet werden und die If then the necessary working medium temperature is reached, so that the usual pressure drop in the working medium cooler forms in the nominal operation, the high-pressure pump and in particular the electric heating elements can be switched off in the working medium tank and the
hydrodynamische Kupplung kann angefahren werden. hydrodynamic coupling can be approached.
Je nach Außentemperatur kann dieser Vorgang des Vorbereitens des Depending on the outside temperature, this process of preparing the
Arbeitsmediums beziehungsweise des Arbeitsmediumkühlers mehrere Stunden dauern oder es muss eine sehr große Heizleistung vorgesehen sein. Working medium or the working medium cooler take several hours or it must be provided a very large heating power.
In der Praxis gibt es ferner Lösungen, bei denen alle Teile des externen In practice, there are also solutions in which all parts of the external
Arbeitsmediumkreislaufes, die kalten Umgebungstemperaturen ausgesetzt sind, bei einer Außerbetriebnahme der hydrodynamischen Kupplung vom Working medium circuit, which are exposed to cold ambient temperatures, when decommissioning the hydrodynamic coupling from
Arbeitsmedium entleert werden und das Arbeitsmedium an einem wärmeren Ort „verwahrt“ wird. Damit wird insbesondere vermieden, dass das Arbeitsmedium im Arbeitsmediumkühler aufgrund der niedrigen Umgebungstemperaturen erstarrt. Working medium to be emptied and the working fluid in a warmer place "custody" is. This is particularly avoided that the working fluid in the working medium cooler solidifies due to the low ambient temperatures.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Kupplung, insbesondere für ein Materialflusssystem, zum Beispiel Gurtförderer, für eine Prozessanlage zur Materialaufbereitung, zum Beispiel Brecher, oder für eine Pump- oder Kompressorstation zur Förderung eines Wasser-, Öl- oder The present invention has for its object, a hydrodynamic coupling, in particular for a material flow system, for example belt conveyor, for a process plant for material processing, for example, crushers, or for a pump or compressor station for the promotion of a water, oil or
Gasstromes anzugeben, die einen externen Arbeitsmediumkreislauf aufweist und
bei welcher das Anfahren der hydrodynamischen Kupplung auch bei kalten Specify gas flow, which has an external working medium circuit and in which the start of the hydrodynamic coupling even in cold
Umgebungstemperaturen und einem möglichen Erstarren des Arbeitsmediums im externen Kreislauf, insbesondere im Arbeitsmediumkühler, mit weniger Aufwand als bisher und schneller möglich ist. Ambient temperatures and a possible solidification of the working fluid in the external circuit, especially in the working medium cooler, with less effort than before and faster possible.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine hydrodynamische Kupplung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. In den abhängigen Ansprüchen werden vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sowie eine Pump- oder Kompressorstation mit einer erfindungsgemäßen The object of the invention is achieved by a hydrodynamic coupling with the features of claim 1. In the dependent claims advantageous and particularly expedient embodiments of the invention as well as a pump or compressor station with an inventive
hydrodynamischen Kupplung angegeben. Ferner werden ein Gurtförderer und ein Brecher mit einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen Kupplung angegeben. hydrodynamic coupling specified. Furthermore, a belt conveyor and a crusher with a hydrodynamic coupling according to the invention are specified.
Die erfindungsgemäße hydrodynamische Kupplung weist ein beschaufeltes Pumpenrad und ein beschaufeltes Turbinenrad auf, die gemeinsam einen mit einem Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden, um Antriebsleistung hydrodynamisch vom Pumpenrad auf das Turbinenrad, wie eingangs erläutert, zu übertragen. Entsprechend ist ein externer Arbeitsmediumkreislauf vorgesehen, der an einem Arbeitsmediumeinlass und an einem Arbeitsmediumauslass des The hydrodynamic coupling according to the invention has a bladed impeller and a bladed turbine wheel, which together form a working space which can be filled with a working medium in order to hydrodynamically transmit drive power from the impeller to the turbine wheel, as explained above. Accordingly, an external working medium circuit is provided which is connected to a working medium inlet and to a working medium outlet of the
Arbeitsraumes angeschlossen ist und in dem ein Arbeitsmediumkühler zur Work room is connected and in which a working medium cooler for
Kühlung des Arbeitsmediums vorgesehen ist. Cooling of the working medium is provided.
Der Arbeitsmediumkühler weist einen Kühlereinlass für das zu kühlende The working medium cooler has a cooler inlet for the to be cooled
Arbeitsmedium und einen Kühlerauslass für das im Arbeitsmediumkühler gekühlte Arbeitsmedium auf. Ferner ist im Arbeitsmediumkühler ein Wärmeabfuhrabschnitt vorgesehen, der den Kühlereinlass arbeitsmediumleitend mit dem Kühlerauslass verbindet und eine Wärmeabfuhrfläche aufweist, über welche Wärme aus dem Arbeitsmedium abgeführt wird, zumindest im Nennbetrieb der hydrodynamischen Kupplung, wenn die Temperatur des Arbeitsmediums dies erfordert. Das Working fluid and a radiator outlet for the cooled in the working medium cooler working fluid. Furthermore, a heat dissipation section is provided in the working medium radiator, which connects the radiator inlet with the radiator outlet and has a heat dissipation surface via which heat is removed from the working medium, at least during nominal operation of the hydrodynamic coupling, when the temperature of the working medium requires it. The
Arbeitsmedium strömt entsprechend aus dem Kühlereinlass entlang der Working fluid accordingly flows out of the radiator inlet along the
Wärmeabfuhrfläche zum Kühlerauslass.
Erfindungsgemäß weist der Arbeitsmediumkühler wenigstens einen Bypass zum Wärmeabfuhrabschnitt auf, und es ist im Arbeitsmediumkühler oder außerhalb dessen, insbesondere in dem wenigstens einen Bypass selbst, wenigstens ein Bypassventil vorgesehen, mit dem der Bypass wahlweise zur Durchströmung mit Arbeitsmedium freigebbar oder absperrbar ist. Im letzteren Fall strömt somit kein Arbeitsmedium durch den Bypass, wobei prinzipiell jedoch nicht ausgeschlossen ist, dass das Bypassventil den wenigstens einen Bypass nicht vollständig absperrt, sodass eine Restströmung von Arbeitsmedium durch den Bypass auch bei abgesperrtem Bypass durch diesen strömt. Heat dissipation surface to the radiator outlet. According to the invention, the working medium cooler has at least one bypass to the heat dissipation section, and at least one bypass valve is provided in the working medium cooler or outside thereof, in particular in the at least one bypass itself, with which the bypass can be selectively opened or shut off for the flow of working medium. In the latter case, therefore, no working fluid flows through the bypass, but in principle is not excluded that the bypass valve does not completely shut off the at least one bypass, so that a residual flow of working fluid through the bypass flows even when shut off bypass through this.
Erfindungsgemäß ist der Bypass derart am Arbeitsmediumkühler angeschlossen und vom Arbeitsmedium durch ström bar, dass bei vom Arbeitsmedium According to the invention, the bypass is connected to the working medium cooler and the working medium by ström bar, that at from the working medium
durchströmten Bypass Wärme des Arbeitsmediums in den Wärmeabfuhrabschnitt übertragen wird. flowed through the bypass heat of the working fluid is transferred to the Wärmeabfuhrabschnitt.
Die Übertragung von Wärme des Arbeitsmediums in den Wärmeabfuhrabschnitt kann dadurch erreicht werden, dass das Arbeitsmedium, bevor es in den Bypass eintritt, und/oder nachdem es wieder aus dem Bypass austritt, nahe dem The transfer of heat of the working medium into the Wärmeabfuhrabschnitt can be achieved in that the working fluid before it enters the bypass, and / or after it exits the bypass again, near the
Wärmeabfuhrabschnitt derart geführt wird, dass die Wärme entsprechend in diesem das Arbeitsmedium führenden Abschnitt vor dem Bypass und/oder hinter dem Bypass aus dem Arbeitsmedium in den Wärmeabfuhrabschnitt übertragen wird. Zusätzlich oder alternativ kann auch der Bypass selbst derart entlang des Wärmeabfuhrabschnitts geführt sein, dass Wärme aus dem im Bypass Heat removal section is guided so that the heat is transmitted in accordance with this leading to the working medium section before the bypass and / or behind the bypass from the working fluid in the heat dissipation section. Additionally or alternatively, the bypass itself may be guided along the heat dissipation section in such a way that heat from that in the bypass
befindlichen Arbeitsmediums auf den Wärmeabfuhrabschnitt übertragen wird. located working medium is transferred to the Wärmeabfuhrabschnitt.
Das wenigstens eine Bypassventil kann am Eingang und/oder am Ausgang des Bypasses oder in einem Abschnitt des Bypasses zwischen dem Eingang und dem Ausgang positioniert sein. Lediglich die gewünschte Freigabe und Absperrung des Bypasses muss mit dem wenigstens einen Bypassventil erreicht werden können.
Das Bypassventil kann grundsätzlich als Auf-Zu-Ventil ausgeführt sein, das in seiner geöffneten Stellung den wenigsten einen Bypass freigibt und in seiner geschlossenen Stellung den wenigstens einen Bypass absperrt, zumindest im Wesentlichen absperrt. Jedoch sind auch andere Ausführungsformen vorstellbar, beispielsweise die Ausführungsform des wenigstens einen Bypassventils als Wegeventil und/oder Umschaltventil, das in einer Stellung die The at least one bypass valve may be positioned at the entrance and / or at the exit of the bypass or in a portion of the bypass between the entrance and the exit. Only the desired release and shut-off of the bypass must be achieved with the at least one bypass valve. The bypass valve can basically be designed as an on-off valve, which releases the least one bypass in its open position and in its closed position shuts off the at least one bypass, at least substantially shuts it off. However, other embodiments are conceivable, for example, the embodiment of the at least one bypass valve as a directional control valve and / or switching valve, the in one position
Arbeitsmediumströmung in Richtung des Wärmeabfuhrabschnittes leitet und zugleich den Bypass absperrt und in einer anderen Stellung die Working medium flow leads in the direction of the heat dissipation section and at the same time shuts off the bypass and in another position the
Arbeitsmediumströmung in den Bypass leitet und die arbeitsmediumleitendeWorking fluid flow in the bypass directs and the working medium conductive
Verbindung zum Wärmeabfuhrabschnitt unterbricht. Auch ist es prinzipiell möglich, das Bypassventil als Regelventil mit Zwischenstellungen auszuführen. Connection to the heat dissipation section interrupts. It is also possible in principle to carry out the bypass valve as a control valve with intermediate positions.
Ferner ist es möglich, dass das Bypassventil die arbeitsmediumleitende Furthermore, it is possible that the bypass valve the working medium-conducting
Verbindung auch bei geöffnetem Bypass nicht unterbricht. Connection does not interrupt even when the bypass is open.
Bevorzugt ist der wenigstens eine Bypass arbeitsmediumleitend mit dem Preferably, the at least one bypass is working medium conducting with the
Kühlereinlass und dem Kühlerauslass verbunden, sodass das Arbeitsmedium zunächst über den Kühlereinlass in den Arbeitsmediumkühler eintritt, dann durch den wenigstens einen Bypass strömt, wenn dieser geöffnet ist, und aus demCooler inlet and connected to the radiator outlet, so that the working fluid first enters via the radiator inlet in the working medium cooler, then flows through the at least one bypass when it is open, and from the
Bypass zum Kühlerauslass strömt. Wenn der Bypass geschlossen ist, strömt das Arbeitsmedium durch denselben Kühlereinlass, durch den Wärmeabfuhrabschnitt und zum selben Kühlerauslass. Der Bypass selbst kann dabei innerhalb oder außerhalb oder außen am Arbeitsmediumkühler verlaufen. Alternativ kann der Bypass jedoch auch vor dem Kühlereinlass oder im Kühlereinlass abzweigen und in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums hinter dem Kühlerauslass oder im Kühlerauslass einmünden. Beispielsweise ist im Bereich des Kühlereinlasses ein Bypassventil vorgesehen, das mit dem Bypass und dem Kühlereinlass verbunden ist oder den Kühlereinlass ausbildet und/oder im Bereich des Kühlerauslasses ist
ein Bypassventil vorgesehen, das mit dem Bypass und dem Kühlerauslass verbunden ist oder den Kühlerauslass ausbildet. Bypass flows to the radiator outlet. When the bypass is closed, the working fluid flows through the same radiator inlet, through the heat dissipation section and to the same radiator outlet. The bypass itself can run inside or outside or outside of the working medium cooler. Alternatively, however, the bypass can also branch off in front of the radiator inlet or in the radiator inlet and open in the direction of flow of the working medium behind the radiator outlet or in the radiator outlet. For example, a bypass valve is provided in the region of the radiator inlet, which is connected to the bypass and the radiator inlet or forms the radiator inlet and / or is in the region of the radiator outlet a bypass valve is provided, which is connected to the bypass and the radiator outlet or forms the radiator outlet.
Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, bei kalten The inventive solution, it is possible in cold
Umgebungstemperaturen, beziehungsweise allgemein bei Zuständen, in denen ein hoher Druckverlust bei der Durchströmung des Wärmeabfuhrabschnittes des Arbeitsmediumkühlers mit dem Arbeitsmedium droht, den Bypass zu öffnen (dies kann zum Beispiel aktiv, insbesondere über ein Wegeventil, oder passiv, insbesondere über ein Überdruckventil beziehungsweise Rückschlagventil erfolgen) um so den unerwünschten Druckverlust zu vermeiden. Damit ist es erfindungsgemäß möglich, beispielsweise bei der Inbetriebnahme der Ambient temperatures, or generally in states in which a high pressure loss threatens the flow through the Wärmeabfuhrabschnittses of the working fluid cooler with the working fluid to open the bypass (this can for example be active, in particular via a directional control valve, or passive, in particular via a pressure relief valve or check valve ) so as to avoid the undesirable pressure loss. Thus, it is possible according to the invention, for example, during commissioning of
hydrodynamischen Kupplung, insbesondere bei kalten Umgebungstemperaturen, zunächst die hydrodynamische Kupplung mit dem Arbeitsmedium, insbesondere dem noch kalten Arbeitsmedium, zu betreiben und das Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung über den Bypass am hydrodynamic coupling, in particular at cold ambient temperatures, first to operate the hydrodynamic coupling with the working fluid, in particular the still cold working fluid, and the working fluid from the working space of the hydrodynamic clutch via the bypass on
Wärmeabfuhrabschnitt des Arbeitsmediumkühlers vorbei zu leiten, um es dann zurück in den Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung zu führen. Im Pass heat removal section of the working medium cooler over to then lead it back into the working space of the hydrodynamic coupling. in the
Arbeitsraum der hydrodynamischen Kupplung wird das Arbeitsmedium dann bei einem solchen Betrieb nach und nach erwärmt, sodass, wenn eine ausreichende Arbeitsmediumtemperatur erreicht ist und insbesondere der Arbeitsmediumkühler eine vorgegebene Temperatur erreicht hat, der Bypass geschlossen werden kann und das Arbeitsmedium ab dann durch den Wärmeabfuhrabschnitt des Working space of the hydrodynamic coupling, the working fluid is then gradually heated in such an operation, so that when a sufficient working fluid temperature is reached and in particular the working medium cooler has reached a predetermined temperature, the bypass can be closed and the working medium from then through the heat dissipation section of the
Arbeitsmediumkühlers geleitet werden kann. Working medium cooler can be passed.
Gegebenenfalls kann bei diesem Vorbereitungs- beziehungsweise Anfahrvorgang der hydrodynamischen Kupplung, während welchem das Arbeitsmedium durch den Bypass geleitet wird, das Turbinenrad der hydrodynamischen Kupplung festgesetzt sein, um einen größeren Wärmeeintrag im Arbeitsraum der Optionally, in this preparation or starting of the hydrodynamic coupling, during which the working fluid is passed through the bypass, the turbine of the hydrodynamic coupling be set to a larger heat input in the working space of the
hydrodynamischen Kupplung in das Arbeitsmedium zu erreichen. Erst wenn die gewünschte Betriebstemperatur erreicht ist, kann dann das Turbinenrad
freigegeben werden und insbesondere eine Arbeitsmaschine mit dem Turbinenrad angetrieben werden. hydrodynamic coupling to reach the working medium. Only when the desired operating temperature is reached, then can the turbine wheel be released and in particular a working machine to be driven by the turbine wheel.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung können insbesondere Heizelemente in einem Arbeitsmediumtank im externen Arbeitsmediumkreislauf vermieden oder deren Anzahl oder Leistung reduziert werden. Auch kann der Anfahrvorgang der hydrodynamischen Kupplung, insbesondere der mit der hydrodynamischen Kupplung angetriebenen Arbeitsmaschine, beschleunigt werden. Bevorzugt kann eine zusätzliche Pumpe im externen Arbeitsmediumkreislauf, die bisher nur für einen solchen Anfahrvorgang erforderlich war, eingespart werden. Dies betrifft auch bisher notwendige Steuerelemente, beispielsweise Ventile in Verbindung mit der zusätzlichen Pumpe. In the solution according to the invention, in particular heating elements in a working medium tank in the external working medium circuit can be avoided or their number or power can be reduced. Also, the starting process of the hydrodynamic coupling, in particular the working machine driven by the hydrodynamic coupling, can be accelerated. Preferably, an additional pump in the external working medium circuit, which was previously required only for such a start-up, be saved. This also applies previously necessary controls, such as valves in conjunction with the additional pump.
Schließlich kann Energie eingespart werden, da die Heizleistung der Finally, energy can be saved, since the heating power of the
hydrodynamischen Kupplung verwendet wird. Insbesondere übersteigt die hydrodynamic coupling is used. In particular, the
Heizleistung der hydrodynamischen Kupplung die Heizleistung herkömmlicher Heizelemente deutlich, sodass die erforderliche Aufheizzeit deutlich reduziert werden kann. Heating power of the hydrodynamic coupling the heat output of conventional heating elements significantly, so that the required heating time can be significantly reduced.
Bevorzugt weist der wenigstens eine Bypass oder alle Bypässe gemeinsam einen größeren Strömungsquerschnitt für das Arbeitsmedium auf als der Preferably, the at least one bypass or all bypasses together have a larger flow cross-section for the working medium than the
Wärmeabfuhrabschnitt des Arbeitsmediumkühlers und/oder der Wärmeabfuhrabschnitt the working medium cooler and / or the
Strömungswiderstand des Bypasses beziehungsweise der gemeinsame Flow resistance of the bypass or the common
Strömungswiderstand aller Bypässe für das Arbeitsmedium ist kleiner als der des Wärmeabfuhrabschnittes. Damit wird der Druckverlust für das Arbeitsmedium reduziert. Flow resistance of all bypasses for the working medium is smaller than that of the Wärmeabfuhrabschnittes. This reduces the pressure loss for the working medium.
Prinzipiell ist es möglich, die Arbeitsmediumströmung bei einem Öffnen des wenigstens einen Bypasses, beispielsweise frei, auf den Wärmeabfuhrabschnitt und den wenigstens einen Bypass aufzuteilen, sodass der Strömungsquerschnitt
des Wärmeabfuhrabschnittes und des wenigstens einen Bypasses für die In principle, it is possible to divide the working medium flow at an opening of the at least one bypass, for example, free, on the Wärmeabfuhrabschnitt and the at least one bypass, so that the flow cross-section the Wärmeabfuhrabschnittes and the at least one bypass for the
Durchströmung des Arbeitsmediumkühlers mit dem Arbeitsmedium zur Verfügung stehen. Flow through the working medium cooler with the working medium are available.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Arbeitsmediumkühler einen in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums hinter dem Kühlereinlass vorgesehenen Arbeitsmediumverteiler und einen in Strömungsrichtung des According to one embodiment of the invention, the working medium cooler has a working medium distributor provided in the flow direction of the working medium behind the cooler inlet and a working medium distributor in the direction of flow
Arbeitsmediums vor dem Kühlerauslass angeordneten Arbeitsmediumsammler auf. Der Wärmeabfuhrabschnitt weist eine Vielzahl von Arbeitsmediumkanälen auf, die hinsichtlich der Arbeitsmediumströmung parallel zueinander am Working medium in front of the radiator outlet arranged on Arbeitsmediumsammler. The Wärmeabfuhrabschnitt has a plurality of working medium channels, with respect to the working medium flow parallel to each other at
Arbeitsmediumverteiler und am Arbeitsmediumsammler arbeitsmediumleitend angeschlossen sind. Der wenigstens eine Bypass zweigt aus dem Working medium distributor and working medium are connected to the working medium collector working medium. The at least one bypass branches from the
Arbeitsmediumverteiler ab und mündet in den Arbeitsmediumsammler ein. Working medium distributor and flows into the working medium collector.
Der Arbeitsmediumkühler ist insbesondere als Flüssigkeits-Luft-Kühler ausgeführt und wird mit Luft oder allgemein einem gasförmigen Kühlmedium betrieben, wobei das Arbeitsmedium eine Flüssigkeit ist. Prinzipiell ist jedoch auch ein Flüssigkeits- Flüssigkeits-Kühler vorstellbar, wenn das Arbeitsmedium eine Flüssigkeit ist, also eine Kühlung des Arbeitsmediums mit einer Kühlflüssigkeit. The working medium cooler is designed in particular as a liquid-air cooler and is operated with air or generally a gaseous cooling medium, wherein the working medium is a liquid. In principle, however, a liquid-liquid cooler is conceivable if the working medium is a liquid, that is, a cooling of the working medium with a cooling liquid.
Beispielsweise werden der Wärmeabfuhrabschnitt und die Arbeitsmediumkanäle des Arbeitsmediumkühlers durch ein Lamellenpaket gebildet. For example, the Wärmeabfuhrabschnitt and the working medium channels of the working medium cooler are formed by a disk set.
Insbesondere wird das Lamellenpaket bei vom Arbeitsmedium durchströmtem Bypass mit Wärme aus dem Arbeitsmedium aufgeheizt. In particular, the disk pack is heated in the medium flowed through by the working medium with heat from the working medium.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Bypassventil als According to one embodiment of the invention, the bypass valve is as
Rückschlagventil ausgeführt, das bei einem vergleichsweise größeren Check valve performed at a comparatively larger
Arbeitsmediumdruck in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums vor dem Bypass oder in einem Eintrittsbereich des Bypasses öffnet und bei einem vergleichsweise
größeren Arbeitsmediumdruck an dieser Stelle schließt. Damit kann das Working medium pressure in the flow direction of the working medium before the bypass or in an inlet region of the bypass opens and at a comparatively larger working fluid pressure closes at this point. This can do that
gewünschte Öffnungs- und Schließverhalten des Bypassventils ohne externe Ansteuerung erreicht werden. desired opening and closing behavior of the bypass valve can be achieved without external control.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Temperatursensor zur Erfassung der Arbeitsmediumtemperatur und/oder der According to one embodiment of the invention, a temperature sensor for detecting the working medium temperature and / or the
Arbeitsmediumkühlertemperatur vorgesehen. Eine Steuereinrichtung kann dann auf den Temperatursensor zugreifen und das wenigstens eine Bypassventil in Abhängigkeit der mit dem Temperatursensor erfassten Temperatur ansteuern, um dieses zu öffnen und zu schließen. Working medium cooler temperature provided. A control device can then access the temperature sensor and control the at least one bypass valve in dependence on the temperature detected by the temperature sensor in order to open and close it.
Gemäß einer andere Ausführungsform, die prinzipiell jedoch auch zusammen mit einer entsprechenden Steuereinrichtung verwendet werden kann, ist das wenigstens eine Bypassventil als Thermostatventil ausgeführt, das eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Temperatur des an ihm anliegenden Arbeitsmediums zu öffnen und zu schließen. According to another embodiment, which in principle, however, can also be used together with a corresponding control device, the at least one bypass valve is designed as a thermostatic valve which is adapted to open and close depending on the temperature of the working medium applied to it.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist im externen According to one embodiment of the invention is in the external
Arbeitsmediumkreislauf ein Arbeitsmediumtank vorgesehen. Dieser kann nicht im Arbeitsraum befindliches Arbeitsmedium aufnehmen. Der Tank kann wenigstens ein Heizelement, beispielsweise elektrisches Heizelement, aufweisen, jedoch auch frei von einem solchen Heizelement sein. Working medium circuit provided a working medium tank. This can not accommodate working medium located in the working space. The tank may have at least one heating element, for example an electric heating element, but may also be free of such a heating element.
Bevorzugt ist eine Staudruckpumpe vorgesehen, die derart am Arbeitsraum und/oder einem arbeitsmediumführenden Nebenraum innerhalb eines Gehäuses der hydrodynamischen Kupplung angeschlossen ist, dass sie Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum und/oder dem Nebenraum in den externen Preferably, a dynamic pressure pump is provided, which is connected to the working space and / or a working medium-carrying auxiliary space within a housing of the hydrodynamic coupling in such a way that it is working medium from the working space and / or the side room in the external
Arbeitsmediumkreislauf fördert. Insbesondere in diesem Fall kann der externe Arbeitsmediumkreislauf frei von einer zusätzlichen Pumpe sein, zumindest frei von einer Pumpe, die nur für den Anfahrvorgang der hydrodynamischen Kupplung
und/oder während eines gezielten Aufheizprozesses des Arbeitsmediums verwendet wird. Promotes working medium circuit. In particular, in this case, the external working medium circuit may be free of an additional pump, at least free of a pump, only for the starting process of the hydrodynamic coupling and / or during a targeted heating process of the working medium is used.
Um die Aufheizung des Arbeitsmediums zu beschleunigen, kann im Arbeitsraum und/oder in einem arbeitsmediumführenden Nebenraum innerhalb eines In order to accelerate the heating of the working medium, can in the working space and / or in a working medium-carrying side room within a
Gehäuses der hydrodynamischen Kupplung, wobei dies der Nebenraum sein kann, an dem die Staudruckpumpe gemäß einer Ausführungsform angeschlossen ist, wenigstens ein Heizelement zum Aufheizen des Arbeitsmediums vorgesehen sein. Auch hier ist ein elektrisches Heizelement, beispielsweise in Form einer Heizpatrone, möglich. Housing of the hydrodynamic coupling, which may be the secondary room to which the dynamic pressure pump is connected according to an embodiment, be provided at least one heating element for heating the working medium. Again, an electric heating element, for example in the form of a heating cartridge, possible.
Wenn ein Heizelement im Arbeitsraum und/oder Nebenraum oder auch im externen Arbeitsmediumkreislauf vorgesehen ist, so kann dies insbesondere verwendet werden, um das Arbeitsmedium vor dem Start der hydrodynamischen Kupplung auf eine Mindesttemperatur, beispielsweise zwischen 0° und 5° C zu erwärmen. Die folgende Erwärmung erfolgt dann, wie dargelegt, durch Antreiben zumindest des Pumpenrades der hydrodynamischen Kupplung und Leiten des Arbeitsmediums durch den Bypass, bis eine zweite vorgegebene Temperatur des Arbeitsmediums und/oder des Arbeitsmediumkühlers erreicht wird. If a heating element is provided in the working space and / or secondary space or in the external working medium circuit, this can be used in particular to heat the working fluid to a minimum temperature, for example between 0 ° and 5 ° C., before starting the hydrodynamic coupling. The following heating then takes place, as stated, by driving at least the impeller of the hydrodynamic coupling and passing the working medium through the bypass until a second predetermined temperature of the working medium and / or the working medium cooler is achieved.
Beispielsweise kann das Arbeitsmedium bei einem sogenannten Kaltstart eine Temperatur von weniger als 0° C, insbesondere zwischen -1 ° C und -50° C aufweisen. Nach dem Erwärmen des Arbeitsmediums, insbesondere des im Arbeitsraum und/oder Nebenraum befindlichen Arbeitsmediums auf die For example, the working medium at a so-called cold start a temperature of less than 0 ° C, in particular between -1 ° C and -50 ° C. After heating the working medium, in particular located in the working space and / or adjunct working medium on the
vorgegebene erste Temperatur, beispielsweise zwischen 0° und 5° C, kann mit der hydrodynamischen Kupplung und/oder der Staudruckpumpe ein predetermined first temperature, for example between 0 ° and 5 ° C, can with the hydrodynamic coupling and / or the back pressure pump
Arbeitsmediumstrom, beispielsweise mit maximal 6 bar erzeugt werden, der durch den Arbeitsmediumkühler, genauer durch den Bypass geleitet wird. Beispielsweise kann hierbei ein Arbeitsmediumstrom von 90 Liter pro Minute oder mehr erreicht werden. Erst am Ende des Aufheizvorganges kann dann eine
Arbeitsmediumumlaufmenge erreicht werden, die ein Vielfaches hiervon beträgt, beispielsweise zwischen 284 Liter pro Minute und 300 Liter pro Minute. Working medium flow, for example, be generated with a maximum of 6 bar, which is passed through the working medium cooler, more precisely through the bypass. For example, in this case a working medium flow of 90 liters per minute or more can be achieved. Only at the end of the heating process can then a Working fluid flow rate can be achieved, which is a multiple thereof, for example, between 284 liters per minute and 300 liters per minute.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist im externen According to one embodiment of the invention is in the external
Arbeitsmediumkreislauf ein Druckbegrenzungsventil vorgesehen, um den Working medium circuit a pressure relief valve provided to the
Arbeitsmediumkühler, das Bypassventil und/oder die Staudruckpumpe vor einem Überdruck zu schützen. Working medium cooler, the bypass valve and / or the dynamic pressure pump to protect against overpressure.
Ein Teil des Arbeitsmediumkühlers wird bevorzugt auch bei geöffnetem Bypass durchströmt, um den Kühler möglichst schnell aufzuheizen. Beispielsweise handelt es sich hierbei um einen unteren Teil des Arbeitsmediumkühlers, insbesondere in Form des Arbeitsmediumverteilers. A part of the working medium cooler is preferably flowed through even when the bypass is open in order to heat the radiator as quickly as possible. For example, this is a lower part of the working medium cooler, in particular in the form of the working medium distributor.
Das Bypassventil kann beispielsweise bei einer Arbeitsmediumtemperatur zwischen 20° und 40° C, insbesondere bei 30° C, geschaltet werden, um die Durchströmung des Bypasses mit Arbeitsmedium, zumindest im Wesentlichen, zu unterbinden. Damit wird sichergestellt, dass bei hohen Umgebungstemperaturen keine Schaltzeit des Bypassventiles die Kühlfähigkeit des Arbeitsmediumkühlers beeinträchtigt. Auf der anderen Seite soll durch diese angesetzte Schalttemperatur ermöglicht werden, dass der Bypass nicht zu früh geschlossen wird und sich dadurch ein Druck im Arbeitsmediumkühler unerwünscht aufbaut. The bypass valve can be switched, for example, at a working medium temperature between 20 ° and 40 ° C, in particular at 30 ° C, to prevent the flow through the bypass with working fluid, at least substantially. This ensures that at high ambient temperatures no switching time of the bypass valve impairs the cooling capability of the working medium cooler. On the other hand should be made possible by this scheduled switching temperature that the bypass is not closed too early and thereby builds up a pressure in the working medium cooler undesirable.
Falls bei einem Anfahrvorgang mangels einer ausreichenden Kühlung des If at a starting process for lack of adequate cooling of the
Arbeitsmediums im Arbeitsmediumkühler eine Systemabschaltung wegen einer Übertemperatur erfolgt, so kann eine Stillstands-Kühlung durchgeführt werden, bis die Arbeitsmediumtemperatur wieder einen zulässigen geringeren Wert erreicht hat. Dabei kann der Kühler bevorzugt mit heißem Arbeitsmedium durchströmt werden. Es ist davon auszugehen, dass anschließend der Wärmeabschnitt des Arbeitsmediumkühlers ausreichend frei für einen zweiten Anfahrvorgang ist.
Wenn ein Arbeitsmediumtank vorgesehen ist, so kann dieser erfindungsgemäß vergleichsweise klein ausgeführt werden. Die notwendige externe Heizleistung zum Anfahren ist minimal. Der Anfahrvorgang beziehungsweise das Starten der hydrodynamischen Kupplung kann vergleichsweise schneller erfolgen, auf eine komplexe Regelung kann verzichtet werden und der externe Kreislauf Working medium in the working medium cooler system shutdown occurs because of an excess temperature, so a standstill cooling can be performed until the working medium temperature has reached a lower allowable value. In this case, the cooler can preferably be flowed through with hot working medium. It can be assumed that subsequently the heating section of the working medium cooler is sufficiently free for a second starting operation. If a working medium tank is provided, it can be made comparatively small according to the invention. The necessary external heating power for starting is minimal. The starting process or the starting of the hydrodynamic coupling can be done relatively faster, a complex control can be dispensed with and the external circuit
beziehungsweise der Arbeitsmediumkühler werden schneller erwärmt. or the working medium cooler are heated faster.
Eine erfindungsgemäße Pump- oder Kompressorstation zur Förderung eines Wasser-, Öl- oder Gasstromes weist eine Antriebsmaschine und eine von dieser angetriebene Arbeitsmaschine sowie eine hydrodynamische Kupplung im A pump or compressor station according to the invention for conveying a stream of water, oil or gas has a drive machine and a working machine driven by it and a hydrodynamic coupling in the
Antriebsleistungsfluss von der Antriebsmaschine zur Arbeitsmaschine auf. Bei einem erfindungsgemäßen Gurtförderer oder Brecher ist die hydrodynamische Kupplung im Antriebsleistungsfluss von einer Antriebsmaschine zu einer Drive power flow from the prime mover to the work machine. In a belt conveyor or crusher according to the invention, the hydrodynamic coupling in the drive power flow from an engine to a
Antriebseinrichtung angeordnet. Die Antriebseinrichtung ist beispielsweise der Förderantrieb des Gurtförderers, wie Zahnrad oder Riemenscheibe, Drive device arranged. The drive device is, for example, the conveyor drive of the belt conveyor, such as gear or pulley,
beziehungsweise ein Leistungseingang in ein Getriebe für einen Brecher oder eine andere Arbeitsmaschine, wobei alternativ die hydrodynamische Kupplung auch im Getriebe für einen Brecher oder eine andere Arbeitsmaschine vorgesehen werden kann. or a power input into a transmission for a crusher or other work machine, wherein alternatively the hydrodynamic coupling can also be provided in the transmission for a crusher or other work machine.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren exemplarisch beschrieben werden. The invention will be described by way of example with reference to exemplary embodiments and the figures.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen hydrodynamischen 1 shows a schematic diagram of a hydrodynamic according to the invention
Kupplung, beispielsweise in einer Pump- oder Kompressorstation; Coupling, for example in a pump or compressor station;
Figur 2 eine Prinzipskizze für die Anordnung eines Bypasses im oder am Figure 2 is a schematic diagram of the arrangement of a bypass in or on
Arbeitsmediumkühler bei geöffnetem Bypass;
Figur 3 die Anordnung gemäß der Figur 2 mit geschlossenem Bypass; Figur 4 eine weitere Variante bei geöffnetem Bypass; Working medium cooler with open bypass; FIG. 3 shows the arrangement according to FIG. 2 with closed bypass; Figure 4 shows another variant with open bypass;
Figur 5 die Variante aus der Figur 4 bei geschlossenem Bypass; FIG. 5 shows the variant from FIG. 4 with the bypass closed;
Figur 6 eine weitere Variante bei geöffnetem Bypass; Figure 6 shows another variant with open bypass;
Figur 7 die Variante aus der Figur 6 bei geschlossenem Bypass; FIG. 7 shows the variant from FIG. 6 with the bypass closed;
Figur 8 eine weitere Variante mit geöffnetem Bypass; Figure 8 shows another variant with open bypass;
Figur 9 die Variante aus der Figur 8 mit geschlossenem Bypass. Figure 9 shows the variant of Figure 8 with closed bypass.
In der Figur 1 ist eine mögliche Anwendung einer erfindungsgemäßen In the figure 1 is a possible application of an inventive
hydrodynamischen Kupplung 1 im Antriebsleistungsfluss zwischen einer hydrodynamic coupling 1 in the drive power flow between a
Antriebsmaschine 23 und einer Arbeitsmaschine 24 dargestellt. Bei der Drive machine 23 and a working machine 24 shown. In the
Arbeitsmaschine handelt es sich beispielsweise um einen Gurtförderer, Brecher, Pumpe, Kompressor oder einen Lüfter, die Anwendung kann beispielsweise in einem Materialflusssystem, einer Prozessanlage zur Aufbereitung von Mineralien, einem Zementwerk, oder in einer Pump- oder Kompressorstation vorgesehen sein. Work machine is, for example, a belt conveyor, crusher, pump, compressor or a fan, the application can be provided for example in a material flow system, a process plant for the treatment of minerals, a cement plant, or in a pump or compressor station.
Die hydrodynamische Kupplung 1 weist ein Pumpenrad 2 und ein Turbinenrad 3 auf, die gemeinsam den Arbeitsraum 4 ausbilden. In einem am Arbeitsraum 4 zumindest mittelbar angeschlossenen externen Arbeitsmediumkreislauf 5 sind ein Arbeitsmediumkühler 8 und insbesondere ein Arbeitsmediumtank 19 vorgesehen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel weist die hydrodynamische Kupplung 1 innerhalb des Gehäuses 22 einen Nebenraum 21 mit einer Staudruckpumpe 20 auf. Der Füllungsgrad des Nebenraumes 21 mit Arbeitsmedium und der The hydrodynamic coupling 1 has an impeller 2 and a turbine wheel 3, which together form the working space 4. In an at least indirectly connected to the working space 4 external working medium circuit 5, a working medium cooler 8 and in particular a working medium tank 19 are provided. In the exemplary embodiment shown, the hydrodynamic coupling 1 within the housing 22 has an auxiliary space 21 with a dynamic pressure pump 20. The degree of filling of the adjacent room 21 with working medium and the
Füllungsgrad des Arbeitsraumes 4 mit Arbeitsmedium korrelieren miteinander, sodass durch Entleeren des Nebenraumes 21 von Arbeitsmedium auch der Arbeitsraum 4 entleert wird. Damit lässt sich über die Staudruckpumpe 20 der Füllungsgrad des Arbeitsraumes 4 einstellen. Filling degree of the working space 4 with working medium correlate with each other, so that by emptying the side room 21 of the working medium and the working space 4 is emptied. Thus, the degree of filling of the working space 4 can be adjusted via the dynamic pressure pump 20.
Der externe Arbeitsmediumkreislauf 5 ist über einen Arbeitsmediumeinlass 6 und über einen Arbeitsmediumauslass 7 am Arbeitsraum 4 angeschlossen. Hier ist der Arbeitsmediumauslass 7 in Strömungsrichtung des Arbeitsraumes hinter dem Nebenraum 21 vorgesehen. The external working medium circuit 5 is connected to the working space 4 via a working medium inlet 6 and via a working medium outlet 7. Here the Arbeitsmediumauslass 7 is provided in the flow direction of the working space behind the adjacent room 21.
Der Arbeitsmediumkühler 8 weist einen Kühlereinlass 9 und einen Kühlerauslass 10 für das Arbeitsmedium auf. Ferner ist im Arbeitsmediumkühler 8 ein The working medium cooler 8 has a cooler inlet 9 and a cooler outlet 10 for the working medium. Further, in the working medium cooler 8 a
Wärmeabfuhrabschnitt 11 , hier mit einer Vielzahl von parallel vom Arbeitsmedium durchströmbaren Arbeitsmediumkanälen 16, vorgesehen, die von einem Wärmeabfuhrabschnitt 11, here with a plurality of parallel through which can be flowed through by the working medium working medium channels 16, provided by a
Arbeitsmediumverteiler 14 abzweigen und in einen Arbeitsmediumsammler 15 einmünden. Jeder Arbeitsmediumkanal 16 weist einen kleineren Divert working medium distributor 14 and open into a working medium collector 15. Each working medium channel 16 has a smaller one
Strömungsquerschnitt als der Arbeitsmediumverteiler 14 und der Flow cross-section than the working medium distributor 14 and the
Arbeitsmediumsammler 15 auf. Erfindungsgemäß ist ein Bypass 12 zum Working medium collector 15 on. According to the invention, a bypass 12 to
Wärmeabfuhrabschnitt 11 des Arbeitsmediumkühlers 8 vorgesehen. Dieser zweigt hier in einem vor oder am Kühlereinlass 9 angeordneten Bypassventil 13 ab und mündet in eine Leitung oder eine Ventileinrichtung hinter oder am KühlerauslassWärmeabfuhrabschnitt 11 of the working medium cooler 8 is provided. This branches off here in a pre-arranged or at the radiator inlet 9 bypass valve 13 and opens into a line or a valve device behind or at the radiator outlet
10 ein. 10 on.
Mit dem Bypassventil 13 kann die Arbeitsmediumströmung umgeschaltet werden, entweder zwischen einer Strömungsrichtung zum Kühlereinlass 9 With the bypass valve 13, the working medium flow can be switched, either between a flow direction to the radiator inlet. 9
beziehungsweise zum Arbeitsmediumverteiler 14 und/oder Wärmeabfuhrabschnittor to the working medium distributor 14 and / or Wärmeabfuhrabschnitt
11 einerseits oder in den Bypass 12 andererseits. Auch ist es möglich, das
Bypassventil 13 derart zu gestalten, dass einerseits der Bypass 12 für die 11 on the one hand or in the bypass 12 on the other. Also it is possible that Bypass valve 13 to be designed such that on the one hand the bypass 12 for the
Arbeitsmediumströmung geöffnet wird, sodass das Arbeitsmedium in Richtung Wärmeabfuhrabschnitt 11 und in den Bypass 12 strömen kann, und andererseits der Bypass 12 geschlossen wird. Working fluid flow is opened, so that the working fluid in the direction of Wärmeabfuhrabschnitt 11 and in the bypass 12 can flow, and on the other hand, the bypass 12 is closed.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel verläuft der Bypass 12 außerhalb des In the embodiment shown, the bypass 12 runs outside of the
Arbeitsmediumkühlers 8 beziehungsweise außen am Arbeitsmediumkühler 8. Prinzipiell könnte dieser jedoch auch innerhalb eines Gehäuses des Arbeitsmediumkühlers 8 or outside of the working medium cooler 8. In principle, this could, however, also within a housing of the
Arbeitsmediumkühlers 8 vorgesehen sein. Working medium cooler 8 may be provided.
Beispielsweise ist im Arbeitsmediumkühler 8 ein Temperatursensor 17 For example, a temperature sensor 17 is in the working medium cooler 8
vorgesehen, der zum Schalten des Bypassventils 13 herangezogen wird. provided, which is used to switch the bypass valve 13.
Alternativ kann das Bypassventil 13 als Thermostatventil ausgeführt sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist jedoch eine Steuereinrichtung 18 vorgesehen, die die Messwerte des Temperatursensors 17 verarbeitet und das Bypassventil 13 entsprechend in Abhängigkeit der erfassten Messwerte schaltet. Gemäß einer weiteren Alternative kann das Bypassventil 13 als Rückschlagventil ausgeführt sein, das in Richtung des Bypasses 12 öffnet, wenn der Arbeitsmediumdruck vor dem Bypass 12 beziehungsweise im Arbeitsmediumverteiler 14 vergleichsweise groß ist, weil nämlich der Strömungswiderstand des Wärmeabfuhrabschnitts 11 groß ist, und welches schließt, wenn der Arbeitsmediumdruck entsprechend geringer ist. Alternatively, the bypass valve 13 may be designed as a thermostatic valve. In the exemplary embodiment shown, however, a control device 18 is provided which processes the measured values of the temperature sensor 17 and switches the bypass valve 13 as a function of the detected measured values. According to a further alternative, the bypass valve 13 may be designed as a check valve, which opens in the direction of the bypass 12, when the working medium pressure before the bypass 12 or in the working medium distributor 14 is comparatively large, namely because the flow resistance of the heat dissipation section 11 is large, and which closes, if the working medium pressure is correspondingly lower.
In der Figur 2 ist schematisch ein Arbeitsmediumkühler 8 mit einem Bypass 12 gezeigt, der vom Arbeitsmediumverteiler abzweigt und im Arbeitsmediumsammler 15 einmündet, hier auf der Seite des Kühlerauslasses 10 im FIG. 2 schematically shows a working medium cooler 8 with a bypass 12, which branches off from the working medium distributor and opens into the working medium collector 15, here on the side of the cooler outlet 10 in FIG
Arbeitsmediumsammler 15. In der Figur 2 ist dabei die Durchströmung des Bypasses 12 dargestellt, in der Figur 3 die Durchströmung des Arbeitsmediumsammler 15. In Figure 2, the flow through the bypass 12 is shown, in the figure 3, the flow through the
Wärmeabfuhrabschnitts 11 bei geschlossenem Bypass. In der Figur 3 ist ferner eine mögliche Position für den Temperatursensor 17 dargestellt.
Bei der Gestaltung gemäß den Figuren 4 und 5 ist der Bypass 12 wiederum extern am Arbeitsmediumkühler 8 geführt. Dabei ist am Arbeitsmediumverteiler 14 ein zusätzlicher Auslass 25 vorgesehen, aus welchem der Bypass 12 abzweigt. Der Bypass 12 kann dann im Bereich des Arbeitsmediumauslasses 10 einmünden. Die Figur 4 zeigt die Strömungsverhältnisse bei geöffnetem Bypass 12, die Figur 5 bei geschlossenem Bypass 12. Wärmeabfuhrabschnitts 11 with closed bypass. FIG. 3 also shows a possible position for the temperature sensor 17. In the design according to FIGS. 4 and 5, the bypass 12 is again guided externally on the working medium cooler 8. In this case, an additional outlet 25 is provided on the working medium distributor 14, from which the bypass 12 branches off. The bypass 12 can then open in the region of the working medium outlet 10. FIG. 4 shows the flow conditions when the bypass 12 is open, FIG. 5 with the bypass 12 closed.
Bei den Gestaltungen gemäß der Figuren 2, 3, 4 und 5 wird der In the designs according to Figures 2, 3, 4 and 5 of the
Arbeitsmediumverteiler 14 auch bei geöffnetem Bypass 12 durchströmt, sodass der Arbeitsmediumkühler 8 und damit auch der Wärmeabfuhrabschnitt 11 desselben rasch aufgewärmt wird, sodass möglicherweise vorhandenes erstarrtes Arbeitsmedium im Wärmeabfuhrabschnitt 11 verflüssigt wird. Working medium distributor 14 flows through even when the bypass 12, so that the working medium cooler 8 and thus the heat dissipation section 11 of the same is rapidly heated, so that possibly existing solidified working fluid in the heat dissipation section 11 is liquefied.
Bei der Variante gemäß den Figuren 6 und 7 ist der Arbeitsmediumsammler 15 mit einem zusätzlichen Eingang 26 für das Arbeitsmedium versehen, in welchen der Bypass 12 einmündet. Damit wird bei geöffnetem Bypass 12 der In the variant according to FIGS. 6 and 7, the working medium collector 15 is provided with an additional input 26 for the working medium into which the bypass 12 opens. This is when the bypass is open 12 of the
Arbeitsmediumverteiler 14 und der Arbeitsmediumsammler 15 jeweils im Working medium distributor 14 and the working medium collector 15 each in
Wesentlichen vollständig vom Arbeitsmedium durchströmt, was zu einer schnelleren Aufheizung des Arbeitsmediumkühlers 8 beziehungsweise des Essentially completely flows through the working fluid, resulting in a faster heating of the working medium cooler 8 and the
Wärmeabfuhrabschnitts 11 führt. Heat dissipation section 11 leads.
Bei der Variante gemäß den Figuren 8 und 9 sind zwei Bypässe 12 vorgesehen, welche den Arbeitsmediumverteiler 14 und den Arbeitsmediumsammler 15 bei geöffnetem Bypassventil 13 arbeitsmediumleitend parallel zueinander miteinander verbinden. Selbstverständlich könnten solche Bypässe auch extern am In the variant according to FIGS. 8 and 9, two bypasses 12 are provided, which connect the working medium distributor 14 and the working medium collector 15 with the bypass valve 13 open, in the direction of the working medium, parallel to each other. Of course, such bypasses could also externally on
Arbeitsmediumkühler 8 angeschlossen sein, im Unterschied zu der hier gezeigten internen Führung.
Bezugszeichenliste Working medium cooler 8 may be connected, in contrast to the internal guide shown here. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 hydrodynamische Kupplung 1 hydrodynamic coupling
2 Pumpenrad 2 impeller
3 Turbinenrad 3 turbine wheel
4 Arbeitsraum 4 workspace
5 Arbeitsmediumkreislauf 5 working medium circuit
6 Arbeitsmediumeinlass 6 working medium inlet
7 Arbeitsmediumauslass 7 working fluid outlet
8 Arbeitsmediumkühler 8 working medium cooler
9 Kühlereinlass 9 cooler inlet
10 Kühlerauslass 10 radiator outlet
1 1 Wärmeabfuhrabschnitt 1 1 heat removal section
12 Bypass 12 bypass
13 Bypassventil 13 bypass valve
14 Arbeitsmediumverteiler 14 working medium distributor
15 Arbeitsmediumsammler 15 working medium collector
16 Arbeitsmediumkanäle 16 working medium channels
17 Temperatursensor 17 temperature sensor
18 Steuereinrichtung 18 control device
19 Arbeitsmediumtank 19 working medium tank
20 Staudruckpumpe 20 dynamic pressure pump
21 Nebenraum 21 next room
22 Gehäuse 22 housing
23 Antriebsmaschine 23 prime mover
24 Arbeitsmaschine 24 work machine
25 zusätzlicher Auslass 25 additional outlet
26 zusätzlicher Einlass
26 additional inlet
Claims
1. Hydrodynamische Kupplung (1 ) 1. Hydrodynamic coupling (1)
mit einem beschaufeiten Pumpenrad with a bladed impeller
(2) und einem beschaufeiten (2) and a messed up
Turbinenrad turbine
(3), die gemeinsam einen mit einem Arbeitsmedium (3), the one together with a working medium
befüllbaren Arbeitsraum fillable work space
(4) ausbilden, um Antriebsleistung hydrodynamisch vom Pumpenrad (2) auf das Turbinenrad (3) zu übertragen; (4) form to hydrodynamically transmit drive power from the impeller (2) to the turbine wheel (3);
mit einem externen Arbeitsmediumkreislauf with an external working medium circuit
(5), der an einem (5), attached to a
Arbeitsmediumeinlass Working fluid inlet
(6) und einem Arbeitsmediumauslass (6) and a Arbeitsmediumauslass
(7) des (7) of the
Arbeitsraumes (4) angeschlossen ist und in dem ein Arbeitsmediumkühler Working space (4) is connected and in which a working medium cooler
(8) zur Kühlung des Arbeitsmediums vorgesehen ist, wobei (8) is provided for cooling the working medium, wherein
der Arbeitsmediumkühler (8) einen Kühlereinlass (9) für das zu kühlende Arbeitsmedium und einen Kühlerauslass (10) für das im the working medium cooler (8) has a cooler inlet (9) for the working medium to be cooled and a cooler outlet (10) for the
Arbeitsmediumkühler (8) gekühlte Arbeitsmedium aufweist, ferner einen Wärmeabfuhrabschnitt (11 ), der den Kühlereinlass (9) arbeitsmediumleitend mit dem Kühlerauslass (10) verbindet und eine Wärmeabfuhrfläche aufweist, entlang von welcher das Arbeitsmedium aus dem Kühlereinlass Working medium cooler (8) cooled working medium, further comprising a Wärmeabfuhrabschnitt (11) which connects the cooler inlet (9) working medium conducting with the radiator outlet (10) and having a heat dissipation surface, along which the working fluid from the radiator inlet
(9) zum Kühlerauslass (10) strömt; (9) flows to the radiator outlet (10);
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der Arbeitsmediumkühler (8) wenigstens einen Bypass (12) zum the working medium cooler (8) at least one bypass (12) for
Wärmeabfuhrabschnitt (11 ) aufweist und wenigstens ein Bypassventil (13) vorgesehen ist, mit dem der Bypass (12) wahlweise zur Durchströmung mit dem Arbeitsmedium freigebbar oder absperrbar ist, wobei der Bypass (12) derart am Arbeitsmediumkühler (8) angeschlossen und vom Arbeitsmedium durchströmbar ist, dass bei vom Arbeitsmedium durchströmten Bypass (12) Wärme des Arbeitsmediums in den Wärmeabfuhrabschnitt (11 ) übertragen wird.
Has Wärmeabfuhrabschnitt (11) and at least one bypass valve (13) is provided, with which the bypass (12) either for flow through the working fluid can be opened or shut off, the bypass (12) connected to the working medium cooler (8) and flowed through by the working medium is that when flowing through the working medium bypass (12) heat of the working medium in the heat dissipation section (11) is transmitted.
2. Hydrodynamische Kupplung (1 ), dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Bypass (12) arbeitsmediumleitend mit dem Kühlereinlass (9) und dem Kühlerauslass (10) verbunden ist. 2. Hydrodynamic coupling (1), characterized in that the at least one bypass (12) is connected working medium conducting with the radiator inlet (9) and the radiator outlet (10).
3. Hydrodynamische Kupplung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Bypass (12) einen größeren Strömungsquerschnitt für das Arbeitsmedium aufweist als der Wärmeabfuhrabschnitt (11 ) und/oder der Strömungswiderstand des wenigstens einen Bypasses (12) für das Arbeitsmedium kleiner als der des Wärmeabfuhrabschnittes (11 ) ist. 3. Hydrodynamic coupling (1) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the at least one bypass (12) has a larger flow cross-section for the working medium than the Wärmeabfuhrabschnitt (11) and / or the flow resistance of the at least one bypass (12 ) for the working medium is smaller than that of the Wärmeabfuhrabschnittes (11).
4. Hydrodynamische Kupplung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsmediumkühler (8) einen in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums hinter dem Kühlereinlass (9) vorgesehenen Arbeitsmediumverteiler (14) und einen in Strömungsrichtung des Arbeitsmediums vor dem Kühlerauslass (10) angeordneten 4. hydrodynamic coupling (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the working medium cooler (8) in the flow direction of the working medium behind the radiator inlet (9) provided for working medium distributor (14) and in the flow direction of the working medium in front of the radiator outlet ( 10) arranged
Arbeitsmediumsammler (15) aufweist, der Wärmeabfuhrabschnitt (11 ) eine Vielzahl von Arbeitsmediumkanälen (16) aufweist, die hinsichtlich der Arbeitsmediumströmung parallel zueinander am Arbeitsmediumverteiler (14) und am Arbeitsmediumsammler (15) arbeitsmediumleitend Working medium collector (15), the Wärmeabfuhrabschnitt (11) has a plurality of working medium channels (16) with respect to the working medium flow parallel to each other on Arbeitsmediumverteiler (14) and the working medium collector (15) working medium
angeschlossen sind, und der wenigstens eine Bypass (12) aus dem are connected, and the at least one bypass (12) from the
Arbeitsmediumverteiler (14) oder einer hieran angeschlossenen Working medium distributor (14) or a connected thereto
Arbeitsmediumzufuhr abzweigt und in den Arbeitsmediumsammler (15) oder einer hieran angeschlossenen Arbeitsmediumabführung einmündet. Discharges the working medium supply and opens into the working medium collector (15) or a working medium discharge connected thereto.
5. Hydrodynamische Kupplung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsmediumkühler (8) als 5. Hydrodynamic coupling (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the working medium cooler (8) as
Flüssigkeits-Luft-Kühler mit einem luft- oder gasförmigen Kühlmedium ausgeführt ist und das Arbeitsmedium eine Flüssigkeit ist.
Hydrodynamische Kupplung (1 ) gemäß der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeabfuhrabschnitt (11 ) und die Liquid-air cooler is designed with an air or gaseous cooling medium and the working fluid is a liquid. Hydrodynamic coupling (1) according to claims 4 and 5, characterized in that the Wärmeabfuhrabschnitt (11) and the
Arbeitsmediumkanäle (16) durch ein Lamellenpaket gebildet werden. Working medium channels (16) are formed by a disk set.
Hydrodynamische Kupplung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Bypassventil (13) als Rückschlagventil ausgeführt ist, das bei einem vergleichsweise größeren Hydrodynamic coupling (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bypass valve (13) is designed as a check valve, which in a comparatively larger
Arbeitsmediumdruck vor dem Bypass (12) oder in einem Eintrittsbereich des Bypasses (12) öffnet und bei einem vergleichsweise geringeren Arbeitsmediumdruck schließt. Working fluid pressure in front of the bypass (12) or in an inlet region of the bypass (12) opens and closes at a comparatively lower working fluid pressure.
8. Hydrodynamische Kupplung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Temperatursensor (17) zur Erfassung der Arbeitsmediumtemperatur und/oder der 8. Hydrodynamic coupling (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that a temperature sensor (17) for detecting the working medium temperature and / or the
Arbeitsmediumkühlertemperatur vorgesehen ist, sowie eine Working medium chiller temperature is provided, as well as a
Steuereinrichtung (18), die eingerichtet ist, das wenigstens eine Control device (18), which is arranged, the at least one
Bypassventil (13) in Abhängigkeit der mit dem Temperatursensor (17) erfassten Temperatur zu öffnen oder und zu schließen. Bypass valve (13) depending on the temperature sensor (17) detected temperature to open or close.
Hydrodynamische Kupplung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bypassventil (13) als Thermostatventil ausgeführt ist, das eingerichtet ist in Abhängigkeit der Temperatur des an ihm anliegenden Arbeitsmediums zu öffnen und zu schließen. Hydrodynamic coupling (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one bypass valve (13) is designed as a thermostatic valve which is adapted to open and close depending on the temperature of the working medium applied to it.
10. Hydrodynamische Kupplung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im externen Arbeitsmediumkreislauf (5) ein Arbeitsmediumtank (19) vorgesehen ist.
10. Hydrodynamic coupling (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that in the external working medium circuit (5) a working medium tank (19) is provided.
11. Hydrodynamische Kupplung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Staudruckpumpe (20) vorgesehen ist, die derart am Arbeitsraum (4) und/oder einem arbeitsmediumführenden Nebenraum (21 ) innerhalb eines Gehäuses (22) der hydrodynamischen Kupplung (1 ) angeschlossen ist, dass sie Arbeitsmedium aus dem 11. hydrodynamic coupling (1) according to one of claims 1 to 10, characterized in that a dynamic pressure pump (20) is provided, which in such a way at the working space (4) and / or a working medium-carrying auxiliary space (21) within a housing (22) hydrodynamic coupling (1) is connected, that they are working medium from the
Arbeitsraum (4) und/oder dem Nebenraum (21 ) in den externen Working space (4) and / or the side room (21) in the external
Arbeitsmediumkreislauf (5) fördert. Working medium circuit (5) promotes.
12. Hydrodynamische Kupplung (1 ) gemäß der Ansprüche 10 und 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der externe Arbeitsmediumkreislauf (5) frei von einer zusätzlichen Pumpe ist. 12. Hydrodynamic coupling (1) according to claims 10 and 11, characterized in that the external working medium circuit (5) is free of an additional pump.
13. Hydrodynamische Kupplung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Arbeitsraum (4) und/oder in einem arbeitsmediumführenden Nebenraum (21 ) innerhalb eines Gehäuses (22) der hydrodynamischen Kupplung (1 ) wenigstens ein Heizelement zum Aufheizen des Arbeitsmediums vorgesehen ist, und der Arbeitsmediumtank (19) insbesondere frei von einem Heizelement zum Aufheizen des 13. Hydrodynamic coupling (1) according to one of claims 1 to 12, characterized in that in the working space (4) and / or in a working medium-conducting auxiliary space (21) within a housing (22) of the hydrodynamic coupling (1) at least one heating element for Heating the working medium is provided, and the working medium tank (19) in particular free of a heating element for heating the
Arbeitsmediums ist. Working medium is.
14. Pump- oder Kompressorstation zur Förderung eines Wasser-, Öl- oder Gasstromes, mit einer Antriebsmaschine (23) und einer von dieser angetriebenen Arbeitsmaschine (24) und einer hydrodynamischen 14. pump or compressor station for conveying a water, oil or gas stream, with a drive machine (23) and driven by this working machine (24) and a hydrodynamic
Kupplung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 im Coupling (1) according to one of claims 1 to 13 in
Antriebsleistungsfluss von der Antriebsmaschine (23) zur Arbeitsmaschine (24). Drive power flow from the prime mover (23) to the work machine (24).
15. Pump- oder Kompressorstation gemäß Anspruch 14, dadurch 15. pump or compressor station according to claim 14, characterized
gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (24) eine Pumpe, ein
Kompressor oder ein Lüfter ist, und die Antriebsmaschine (23) insbesondere ein Verbrennungsmotor oder ein Elektromotor ist. in that the working machine (24) is a pump Compressor or a fan, and the prime mover (23) is in particular an internal combustion engine or an electric motor.
16. Gurtförderer oder Brecher mit einer Antriebsmaschine (23) und einer von dieser angetriebenen mechanischen Antriebseinrichtung und einer hydrodynamischen Kupplung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 im Antriebsleistungsfluss von der Antriebsmaschine (23) zur 16. belt conveyor or crusher with a drive machine (23) and a driven by this mechanical drive device and a hydrodynamic coupling (1) according to one of claims 1 to 13 in the drive power flow from the drive machine (23)
Antriebseinrichtung.
Driving means.
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