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Die
Erfindung betrifft ein hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder,
insbesondere Sekundärretarder,
mit den im Obergriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen.
Der Retarder weist eine Rotorverschiebung auf, d.h. der Rotor nimmt
im Nicht-Bremsbetrieb eine sogenannte "unscharfe Stellung" ein. Durch das Bewegen des Rotors in
diese unscharfe Stellung soll die Verlustleistung, insbesondere
die Luftverlustleistung des Retarders, einen niedrigen Wert aufweisen.
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In
der sogenannten "Scharfstellung" beim Bremsbetrieb
nimmt der Rotor zum Stator eine relativ nahe Position ein, d.h.
der Spalt zwischen den Rotor- und den Statorschaufelspitzen beträgt vorteilhaft
nur wenige Millimeter. In der unscharfen Stellung ist die Spaltweite
ein Vielfaches der Spaltweite in der scharfen Stellung.
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Die
axiale Verschiebebewegung des Rotors von einer gegenüber dem
Stator nahen Position im Bremsbetrieb in eine fernere Position im Nicht-Bremsbetrieb ermöglicht es,
die Retarderverluste im Nicht-Bremsbetrieb gegenüber nicht verschiebbaren Rotoren
erheblich zu reduzieren.
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Der
Retarder wird im Nicht-Bremsbetrieb weitgehend entleert, um Ventilationsverluste
durch im Arbeitsraum vorhandene Luft und verbliebene Reste des Arbeitsmediums
zu verhindern. Andererseits soll ein bestimmtes Restvolumen von
Arbeitsmedium zur Erreichung eines optimalen Verlustleistungswertes,
d.h. eines minimalen Ventilationsverlustes, und insbesondere zur
Wärmeabfuhr
verbleiben.
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WO
00/40872 A1 offenbart einen Retarder, bei dem zum gezielten Entleeren
des Retarders auf einen vorbestimmten Füllgrad an der Rückwand des Statorgehäuses ein
Auslaß angeordnet
ist, der in einen hinter dem Stator angeordneten Auslaßraum mündet. An
den Auslaßraum
ist ein Druckimpulszylinder angeschlossen, mit dessen Kolben überschüssiges Arbeitsmedium
beschleunigt und gegen interne Leitungswiderstände so lange verschoben wird,
bis ein optimaler Verlustleistungsbetrieb erreicht ist.
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Nachteilig
an dieser Ausführung
ist, daß zusätzliche
Energie aufgewendet werden muß,
um den Rücktransport
von überschüssigem Arbeitsmedium aus
dem Retarder zu bewirken. Weiterhin ist der dargestellte Aufbau
kompliziert und die Betätigung
mit zusätzlichen
mechanischen Verlusten verbunden.
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Ergänzend wird
auf die Schriften
DE
197 04 407 A1 und
DE
39 40 825 C2 verwiesen, welche ebenfalls ein hydrodynamischen
Bremssystem mit einem Retarder beschreiben.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein hydrodynamisches Bremssystem mit einem
Retarder darzustellen, bei dem der Rücktransport überschüssigen Betriebsmediums
aus dem Retarder gegenüber
dem Stand der Technik effektiver erfolgen soll. Insbesondere soll
ein hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder angegeben werden,
bei dem besonders effektiv eine Entleerung des Retarders im Nicht-Bremsbetrieb
auf einen vorbestimmten Füllgrad
erreicht werden kann. Die Entleerung soll dabei insbesondere automatisch,
d.h. selbstständig
erfolgen.
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Diese
Aufgabe wird durch ein hydrodynamisches Bremssystem mit einem Retarder
gemäß des Anspruches
1 gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
beschreiben besonders vorteilhafte Ausgestaltungen.
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Erfindungsgemäß umfaßt das hydrodynamische
Bremssystem mit einem Retarder einen Rotor in einem Rotorgehäuse und
einen Stator in einem Statorgehäuse,
wobei Rotor und Stator miteinander einen Arbeitsraum bilden. Der
Rotor ist gegenüber
dem Stator axial verschiebbar von einer ersten Position (Bremsbetriebsposition)
in eine zweite Position (Nicht-Bremsbetriebsposition) und umgekehrt.
Der axiale Abstand zwischen Rotor und Stator beträgt in der
Nicht-Bremsbetriebsposition
ein Vielfaches des Abstandes in der Bremsbetriebsposition. Erfindungsgemäß umfaßt das Rotorgehäuse einen
Auslaß,
der in einem solchen Abstand von der Rotordrehachse angeordnet und
gegen den Rotor in der Nicht-Bremsbetriebsposition
offen ist, daß das
vom Rotor erfaßte Arbeitsmedium
aus dem Arbeitsraum durch den Auslaß transportiert wird.
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Es
wird somit die auf das Arbeitsmedium im drehenden Rotor wirkende
Fliehkraft genutzt, um das Arbeitsmedium durch den Auslaß zu transportieren. Der
Auslaß ist
daher an einer Stelle im Rotorgehäuse vorgesehen, insbesondere
derart, daß er
radial innenliegend der Richtung der Fliehkraft entgegenstehend
angeordnet ist. Über
die radiale Position des Auslasses kann die gewünschte Rest-Arbeitsmediummenge,
die im Nicht-Bremsbetrieb im Retarderarbeitsraum verbleiben soll,
eingestellt werden.
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Vorteilhaft
umfaßt
das hydrodynamische Bremssystem einen externen Arbeitsmediumkreislauf,
insbesondere zum Kühlen
des im Bremsbetrieb aufgeheizten Arbeitsmediums. Der Arbeitsmediumkreislauf
umfaßt
einen Ausgleichsbehälter
mit einem Arbeitsmediumablauf unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des Arbeitsmediums
im Ausgleichsbehälter,
um Leckagen oder Volumendifferenzen im Kreislauf auszugleichen.
Der Arbeitsmediumablauf des Ausgleichsbehälters ist über mindestens eine Zufuhrleitung
an mindestens einen Speisungsanschluß des Retarders derart angeschlossen,
daß Arbeitsmedium in
den Arbeitsraum aus dem Ausgleichsbehälter eingespeist werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Auslaß des Rotorgehäuses zumindest
mittelbar über
eine Abführleitung an
den Ausgleichsbehälter
angeschlossen. Diese Abführleitung
kann dabei unmittelbar in den Ausgleichsbehälter münden, wobei die Mündung unterhalb
des Flüssigkeitsspiegels
im Ausgleichsbehälter vorgesehen
ist. Sie kann aber auch in einer anderen Ausführung in einen Leitungsbereich
unterhalb des Ausgleichsbehälters
münden,
zwischen Ausgleichsbehälter
und Zufuhrleitung zum Retarder.
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Bei
einem mittelbaren Anschluß des
Auslasses des Rotorgehäuses
an den Ausgleichsbehälter kann
vorteilhaft ein zusätzlicher
atmosphärisch
verbundener Behälter
im externen Kreislauf vorgesehen werden. Dieser atmosphärisch verbundene
Behälter ist
auf einer geodätischen
Höhe oberhalb
des Flüssigkeitsspiegels
des Ausgleichsbehälters
positioniert. Der atmosphärisch
verbundene Behälter
ist über
eine Leitung an den Ausgleichsbehälter angeschlossen, und die
Abführleitung,
die an den Auslaß des
Rotorgehäuses
angeschlossen ist, mündet
in den atmosphärisch
verbundenen Behälter.
Dies hat den Vorteil, daß das
mittels des Rotors im Nicht-Bremsbetrieb durch den Auslaß im Rotorgehäuse in den
atmosphärisch
verbundenen Behälter geleitete
Arbeitsmedium schwerkraftbedingt in den Ausgleichsbehälter zurückfließt. Somit
kann ein besonders geringer Strömungswiderstand
erreicht werden, gegen welchen das Arbeitsmedium mittels des Rotors
durch den Auslaß im
Rotorgehäuse
transportiert wird. Da die Abführleitung
in einen atmosphärisch
verbundenen Behälter
mündet,
ist es vorteilhaft, hinter den Auslaß im Rotorgehäuse in der
Abführleitung
ein Ventil anzuordnen, so daß im
Bremsbetrieb diese Leitung sicher abgesperrt werden kann. Besonders
vorteilhaft ist dieses Ventil direkt am bzw. hinter dem Auslaß im Rotorgehäuse angeordnet.
Geeignet sind z. B. Absperrventile oder Rückschlagventile.
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Wenn
die Abführleitung
unmittelbar in den Ausgleichsbehälter
unterhalb des Flüssigkeitsspiegels
oder in eine Leitung unterhalb des Ausgleichsbehälters mündet, kann anstelle des eben
beschriebenen Ventiles in die Abführleitung eine Drossel geschaltet
sein. Diese Drossel ist vorzugsweise so dimensioniert, daß keine
negative Beeinflussung des aktiven Bremsbetriebes zu erwarten ist
und gleichzeitig die gewünschte
Entleerung über
den Auslaß im Nicht-Bremsbetrieb
erreicht wird.
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Um
besonders im Nicht-Bremsbetrieb eine ausreichende Kühlung des
Retarders zu erreichen, kann vorteilhaft ständig ein Mindestmassenstrom
an Arbeitsmedium durch den Retarder geleitet werden. Dieser als
Kühlmassenstrom
bezeichnete Massenstrom des Arbeitsmediums tritt über die
Zuführleitung durch
einen Speisungsanschluß in
den Retarderarbeitsraum ein und über
den Auslaß im
Rotorgehäuse wieder
aus. Vorteilhaft ist in die Zuführleitung
ein Druckreduzierorgan geschaltet mit einem ständig geöffneten Mindestströmungsquerschnitt.
Einerseits kann das Druckreduzierorgan als Regelorgan mit einem
Mindestströmungsquerschnitt
ausgebildet sein, andererseits aber auch als Regel- oder Absperrorgan,
das insbesondere vollständig
geschlossen werden kann, wobei dann parallel zu diesem Regelorgan/Absperrorgan
eine Drossel mit einem Mindestströmungsquerschnitt, insbesondere
mit einem festen Querschnitt, geschaltet ist.
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Gleichfalls
kann in die Abführleitung
ebenfalls ein Drosselorgan mit ständig geöffnetem Strömungsquerschnitt geschaltet
sein, wobei ein besonders geringer Strömungswiderstand erreicht wird, wenn
ein einziges druckreduzierendes Organ vorgesehen ist.
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Insbesondere
wenn der gesamte externe Arbeitsmediumkreislauf frei von externer
Energiezufuhr ist, d.h. wenn keine angetriebenen Pumpen oder hydraulische
Kolben vorgesehen sind, ist die Entleerung des Retarders auf eine
gewünschte
Restarbeitsmediumsmenge bzw. eine Kühlung im Nicht-Bremsbetrieb besonders
effektiv möglich.
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Nachfolgend
soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den beigefügten Zeichnungen
näher erläutert werden.
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Es
zeigen:
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1 ein
Steuerschema eines hydrodynamischen Bremssystemes im Nicht-Bremszustand
mit einer Einleitung des aus dem Retarder entleerten Arbeitsmediums
in einen atmosphärisch
verbundenen Behälter;
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2 ein
Steuerschema eines hydrodynamischen Bremssystemes mit einem Retarder,
wobei das aus dem Retarder entleerte Arbeitsmedium unmittelbar in
einen Ausgleichsbehälter
eingespeist wird;
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3 ein
Steuerschema eines hydrodynamischen Bremssystemes mit einem Retarder,
wobei das aus dem Retarder entleerte Arbeitsmedium unmittelbar in
einen Ausgleichsbehälter
eingespeist wird, mit einem Mindestöffnungsquerschnitt in der Abführleitung;
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4 ein
Steuerschema eines hydrodynamischen Bremssystems mit einem Retarder,
wobei ständig
ein Kühldurchfluß durch
den Retarder stattfindet und das entleerte Betriebsmedium in einen
atmosphärisch
verbundenen Behälter
eingespeist wird;
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5 ein
Steuerschema eines hydrodynamischen Bremssystemes mit einem Retarder,
wobei ein ständiger
Kühldurchfluß stattfindet
und das entleerte Arbeitsmedium in einen Ausgleichsbehälter eingespeist
wird;
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6 ein
Steuerschema eines hydrodynamischen Bremssystemes mit einem Retarder,
wobei ein ständiger
Kühldurchfluß stattfindet
und in die Abführleitung
eine Drossel geschaltet ist;
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7 eine
schematische Darstellung einer Ausführung eines Retarders mit einem
externen Kreislauf gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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In 1 ist
schematisch ein Retarder 1 dargestellt, mit einem Rotor 1.1 und
einem Stator 1.2. Man erkennt weiterhin das Rotorgehäuse 1.3 und das
Statorgehäuse 1.4.
Es ist der Nicht-Bremsbetriebszustand gezeigt, d.h. der Rotor 1.1 ist
vom Stator 1.2 in axialer Richtung – Richtung der Rotordrehachse 2 – in einer
Position mit vergrößertem Abstand geschoben
worden, um die Ventilationsverluste zu vermindern.
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Im
Rotorgehäuse 1.3 ist
in einem definierten Abstand zur Rotordrehachse 2 ein Auslaß 4 angeordnet.
Die Auslaßrichtung
ist in diesem Ausführungsbeispiel
radial, d.h. senkrecht zur Rotordrehachse ausgerichtet. Wie angedeutet,
ragen Vorsprünge bzw.
ein Rohrstück
radial in Richtung des Rotors 1.1 über die innere Oberfläche des
Rotorgehäuses 1.3 hinaus.
Die Höhe
dieses Vorsprunges bestimmt die Restarbeitsmenge, die im Retardergehäuse verbleibt.
Selbstverständlich
wäre es
auch möglich,
den Auslaß in
axialer Richtung, d.h. parallel zu der Rotordrehachse 2 auszuführen, auf
einer definierten Position, beabstandet von der Rotordrehachse 2,
wobei diese definierte radiale Position die Menge des im Retardergehäuse verbleibenden
Restarbeitsmediums bestimmt.
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Ein
Rückschlagventil 16 ist
nahe dem Auslaß 4 im
Rotorgehäuse 1.3 angeordnet.
Durch die Drehbewegung des Rotors 1.1 wird überschüssiges Arbeitsmedium
vom Rotor 1.1 erfaßt
und durch den Auslaß 4 über das
geöffnete
Rückschlagventil 16 und die
Abführleitung 13 in
einen atmosphärisch
verbundenen Behälter 15 gefördert.
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Wie
dargestellt, dient der Auslaß 4 zum
Entleeren des Retarders 1 vollständig oder auf eine definierte
Restarbeitsmediumsmenge. Der Querschnitt des Auslasses 4 und
der Abführleitung 13 ist
daher vergleichsweise klein gegenüber den Querschnitten der Leitungen
bzw. Strömungselemente
im externen Kreislauf 10, welche beim Bremsbetrieb durchströmt werden.
Im Bremsbetrieb wird das Arbeitsmedium über die Zuführleitung 12 und den
Speisungsanschluß 5 in
den Arbeitsraum 3 des Retarders 1 geleitet. Weiterhin
wird das Arbeitsmedium aus dem Retarder 1 über den
Auslaß 6,
die nachgeschaltete Drossel 21 und das Rückschlagventil 22 in
die Leitung 23 zum Wärmetauscher 27 abgeführt. Vom
Wärmetauscher 27,
in welchem die dem Arbeitsmedium im Retarder 1 zugeführte Wärmemenge
wieder abgeführt
wird, strömt
das Arbeitsmedium über
die Zuführleitung 12 mit
dem Rückschlagventil 24 und
der Drossel 25 wieder in den Retarder 1.
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Im
externen Kreislauf 10 ist ein Ausgleichsbehälter 11 vorgesehen.
Der Ausgleichsbehälter
umfaßt
einen Arbeitsmediumablauf 11.1 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels
des Arbeitsmediums im Ausgleichsbehälter 11. An den Arbeitsmediumablauf 11.1 ist
eine Leitung 14 angeschlossen -die insbesondere senkrecht
bzw. nahezu senkrecht ausgerichtet ist-, welche den Arbeitsmediumablauf 11.1 mit der
Zuführleitung 12 verbindet.
Mit Hilfe des Arbeitsmediums im Ausgleichsbehälter 11 können z.
B. Leckagen und Volumendifferenzen, die insbesondere beim Übergang
vom Nicht-Bremsbetrieb
in den Bremsbetrieb und umgekehrt im Retarder bzw. im externen Arbeitsmediumkreislauf
auftreten, ausgeglichen werden.
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Der
atmosphärisch
verbundene Behälter 15, in
welchen das Arbeitsmedium eingeleitet wird, welches im Nicht-Bremsbetrieb
vom Rotor 1.1 erfaßt
und über
den Auslaß 4 aus
dem Retarder 1 transportiert wird, ist auf einer geodätischen
Höhe oberhalb
des Ausgleichsbehälters 11 gelagert.
Der atmosphärisch verbundene
Behälter 15 ist über eine
Leitung 19 mit einem Ventil 20, das als schwerkraftbedingt öffnendes
Rückschlagventil
ausgeführt
ist, an den Ausgleichsbehälter 11 angeschlossen,
so daß das
Arbeitsmedium aus dem atmosphärisch
verbundenen Behälter 15 schwerkraftbedingt
in den Ausgleichsbehälter 11 zurückfließen kann.
Bei einem Druckanstieg im Ausgleichsbehälter 11 über einen
vorgegebenen Druckwert schließt
das Ventil 20.
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Da
die Abführleitung 13 in
diesem Ausführungsbeispiel
in den atmosphärisch
verbundenen Behälter 15 mündet, wird
die Leitung 13 im Bremsbetrieb durch das Rückschlagventil 16 abgesperrt.
Das Rückschlagventil 16 ist
dabei, wie im Steuerschema dargestellt, derart ausgebildet, daß es durch
den Bremsbetriebsdruck im Retarder 1 schließt und durch
ein Federelement gegen den geringeren Druck im Retarder 1 beim
Nicht-Bremsbetrieb geöffnet
wird, so daß das
Arbeitsmedium in den Behälter 15 ausströmen kann.
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Der
Druck im Ausgleichsbehälter 11, über welchen
das Bremsmoment des Retarders 1 im Bremsbetrieb eingestellt
wird, wird mittels des 3/2-Wegeventils 26,
das als stetig veränderbares Proportionalventil
ausgeführt
ist, geregelt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist dabei das
Steuermedium, mit welchem das 3/2-Wegeventil 26 beaufschlagt
wird (mit dem Druck PV) vom Arbeitsmedium getrennt.
Dies ist jedoch keine zwingende Maßnahme, genauso gut kann ein
Steuerventil, welches mit Arbeitsmedium beaufschlagt ist, zum Steuern
des Druckes im Ausgleichsbehälter 11 eingesetzt
werden.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel eines
hydrodynamischen Bremssystemes mit einem Retarder 1. Gleiche
Bezugszeichen sind dabei den gleichen Elementen zugeordnet. In diesem
Ausführungsbeispiel
mündet
die Abführleitung 13,
welche am Auslaß 4 des
Rotorgehäuses 1.3 angeschlossen ist,
im Ausgleichsbehälter 11 unterhalb
des Arbeitsmediumspiegels. Die Distanz zwischen Arbeitsmediumspiegel
und Mündung
der Abführleitung 13 ist
mit h gekennzeichnet. Im wesentlichen ergibt sich die gleiche Funktionsweise
wie im ersten Ausführungsbeispiel (1).
Es wäre
auch denkbar, die Abführleitung 13 in
der Leitung 14 unterhalb des Ausgleichsbehälters 11 münden zu
lassen.
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3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel.
Auch hier mündet
die Abführleitung 13 unterhalb
des Arbeitsmediumspiegels im Ausgleichsbehälter 11. Anstelle
des Rückschlagventiles 16 ist
bei dieser Ausführung
eine Drossel 17 in die Abführleitung 13 hinter
den Auslaß 4 des
Rotorgehäuses 1.3 geschaltet.
Die Drossel 17 stellt einen ständig geöffneten Querschnitt zur Verfügung. Dieser
ist so gewählt,
daß sich
keine nachteiligen Auswirkungen im Bremsbetrieb ergeben und gleichzeitig
im Nicht-Bremsbetrieb die gewünschte
Arbeitsmediummenge, welche vom Rotor 1.1 erfaßt wird,
durch den Auslaß 4 abgeführt wird.
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4 zeigt
ein Steuerschema eines weiteren Ausführungsbeispieles. In diesem
Ausführungsbeispiel
mündet
die Abführleitung 13,
wie in 1, in einem atmosphärisch verbundenen Behälter 15,
welcher auf einem geodätischen
Niveau oberhalb des Ausgleichsbehälters 11 angeordnet
ist und aus welchem das Arbeitsmedium durch die Leitung 19 und das
Ventil 20 aufgrund der Schwerkraft in den Ausgleichsbehälter 11 abfließt. Zwischen
Ausgleichsbehälter 11 und
Speisungsanschluß 5 des
Retarders 1 besteht eine ständige, aber gedrosselte Leitungsverbindung.
Dazu ist an einen Auslaß 11.1 des
Ausgleichsbehälters 11 unterhalb
des Arbeitsmediumspiegels eine Leitung 14, welche insbesondere
senkrecht oder nahezu senkrecht verläuft, angeschlossen, die den
Ausgleichsbehälter 11 mit
der Zuführleitung 12 verbindet.
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An
den Ausgleichsbehälter 11 ist
eine weitere Leitung 29 angeschlossen, die den Ausgleichsbehälter mit
dem Leitungsabschnitt vor dem Wärmetauscher 27 verbindet.
In die Leitung 29 ist ein Drosselelement 30 und
ein Rückschlagventil 28 geschaltet, das
schwerkraftbedingt öffnet.
Im Bremsbetrieb ist das Rückschlagventil 28 aufgrund
des Staudruckes geschlossen. Die Strömungsverbindung durch die Leitung 14 hingegen
wirkt im wesentlichen nur im Falle des Bremsens.
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Im
weiteren Strömungsverlauf
gabelt sich die Zuführleitung 12 in
zwei parallel angeordnete Leitungszweige 12.1 und 12.2 auf.
Die Leitungszweige 12.1 und 12.2 sind
vor dem Speisungsanschluß 5 wieder
zusammengeführt,
denkbar wäre
aber auch, diese Leitungszweige getrennt an verschiedenen Speisungsanschlüssen im
Retarder 1 münden
zu lassen. Der Speisungszweig 12.2 entspricht aufgrund
der Anordnung eines Rückschlagventiles 24 in Reihe
zu einer Drossel 25 der Zuführleitung 12 der vorhergehenden
Beispiele. Parallel zum Leitungszweig 12.2 ist in diesem
Ausführungsbeispiel
jedoch ein Leitungszweig 12.1 mit einer Drossel 18,
die einen ständig
geöffneten
Mindestquerschnitt oder auch feststehenden Querschnitt aufweist,
geschaltet. Dieser Öffnungsquerschnitt
ist vorteilhaft sehr klein gegenüber
beispielsweise der Drossel 25. Durch diesen parallelen
Leitungszweig 12.1 mit der Drossel 18 ist die
ständige
Leitungsverbindung vom Ausgleichsbehälter 11 zum Speisungsanschluß 5 und
damit in den Retarderarbeitsraum 3 gewährleistet. Selbstverständlich wäre es auch
möglich,
anstelle des oder zusätzlich
zum dem parallelen Leitungszweig 12.1 das Rückschlagventil 24 mit
einem ständig
geöffneten Mindestströmungsquerschnitt
zu versehen oder durch ein anderes geeignetes Ventil zu ersetzen.
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Die
Größe der Drossel 18 im
Leitungszweig 12.1 ist derart gewählt, daß ein unbeeinträchtigter Bremsbetrieb
gewährleistet
ist. Mit der Leitungsverbindung vom Auslaß 4 im Rotorgehäuse 1.3 über Rückschlagventil 16,
Abführleitung 13 zum
atmosphärisch
verbundenen Behälter 15 ist
ein druckarmer Rückfluß des entleerten
Arbeitsmediums möglich. Dieses
Arbeitsmedium fließt
schwerkraftbedingt vom atmosphärisch
verbundenen Behälter 15 in
den Ausgleichsbehälter 11.
Durch die Gefällehöhe h, die
sich aus der Differenz der geodätischen
Höhe zwischen Arbeitsmediumspiegel
im Ausgleichsbehälter 11 und der
geodätischen
Höhe des
Speisungsanschlusses 5 ergibt, wobei der Arbeitsmediumspiegel
im Ausgleichsbehälter 11 oberhalb
des Speisungsanschlusses 5 positioniert ist, wird ein ständiger Rückfluß des Arbeitsmediums
bei drehendem Rotor 1.1 in den Retarder 1 gewährleistet.
Da gleichzeitig durch den drehenden Rotor 1.1 eine entsprechende
Menge des Arbeitsmediums über
den Auslaß 4 transportiert
wird, ist durch diesen ständigen
Arbeitsmediumsdurchsatz eine sichere Wärmeabfuhr gegeben. Der gewünschte Kühlmitteldurchsatz
kann dabei durch Einstellen der Gefällehöhe h und Auswahl der geeigneten druckreduzierenden
Strömungselemente
in den durchströmten
Leitungen eingestellt werden. Auf diese Art und Weise wird ein sicherer
Kühlbetrieb
ohne Zufuhr von externer Energie, wie z. B. in Pumpen oder hydraulischen
Kolben, im gesamten externen Arbeitsmediumkreislauf 10 besonders
effektiv erreicht.
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Neben
der Funktion des Kühlens
erfüllt
die durchgesetzte Arbeitsmediumsmenge im Nichtbremsbetrieb vorteilhaft
auch die Funktion der Schmierung der umlaufenden Retarderbauteile,
so daß der
Durchsatz insbesondere auch in Abhängigkeit einer definierten,
notwendigen Schmiermediumsmenge festgelegt ist.
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5 zeigt
ein Steuerschema eines weiteren Ausführungsbeispieles. Im Unterschied
zu 4 ist die Abführleitung 13,
wie in den 2 und 3, unterhalb
des Arbeitsmediumspiegels im Ausgleichsbehälter 11 angeschlossen.
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In 6 ist
ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt.
Auch hier mündet
die Abführleitung 13 in den
Ausgleichsbehälter 11 unterhalb
des Arbeitsmediumspiegels. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Rückschlagventil 16 in
der Abführleitung 13 entsprechend
dem Ausführungsbeispiel
in 3 durch eine Drossel 17 mit ständig geöffnetem
Strömungsquerschnitt
ersetzt. Auch hier ergibt sich, gleichfalls wie bei dem in 5 dargestellten
Ausführungsbeispiel, eine
Strömung
von Arbeitsmedium aus dem Ausgleichsbehälter 11 aufgrund der
geodätischen
Höhendifferenz
h zwischen Arbeitsmediumspiegel im Ausgleichsbehälter 11 und Speisungsanschluß 5 des Retarders 1,
in den Arbeitsraum 3 des Retarders 1. Gleichzeitig
wird der vom drehenden Rotor 1.1 erfaßte Teil des Arbeitsmediums über den
Auslaß 4,
Drossel 17 und Abführleitung 13 in
den Ausgleichsbehälter 11 gefördert. Dadurch
ist ein ständiger
Kühldurchfluß und insbesondere
auch Schmiermitteldurchfluß gewährleistet,
dessen Volumenstrom mittels der in den Leitungsverbindungen eingesetzten
Strömungselemente
und der Höhendifferenz
h eingestellt werden kann. Der gesamte Arbeitsmediumkreislauf ist, abgesehen
von der im Rotor 1.1 zugeführten Energie, frei von externer
Energiezufuhr.
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Im
Bremsbetrieb findet ein Strömungskreislauf
aus dem Retarder 1 über
die Leitung 23, den Wärmetauscher 27,
Leitungen 12 und 12.2 in den Retarder 1 statt.
Im Nichtbremsbetrieb findet ein Kühl-/Schmierkreislauf aus dem
Retarder 1 über
die Leitung 13, den Ausgleichsbehälter 11, die Leitung 29,
den Wärmetauscher 27,
Leitungen 12 und 12.1 in den Retarder 1 statt.
Die Leitung 14 dient im wesentlichen dem Befüllen des
Retarders 1.
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Im
erfindungsgemäßen hydrodynamischen Bremssystem
können
alle Arten von Retardern eingesetzt werden. Beispielsweise sei nur
Primärretarder,
Sekundärretarder,
mit Öl
betriebener Retarder, mit dem Arbeitsmedium der Fahrzeugkühlanlage
betriebenen Retarder (Wasserpumpenretarder), Retarder in lagerloser
Ausführung
(fliegend gelagerte Retarder) und Retarder mit (eigener) Lagerung
genannt.
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7 zeigt
noch einmal eine weitere Ausführung
der vorliegenden Erfindung, die im wesentlichen der schematischen
Darstellung in 6 entspricht, in größerem konstruktiven
Detail. Sich entsprechende Bauteile sind mit sich entsprechenden
Bezugszeichen versehen. Dabei ist noch einmal die Strömung im
Nicht-Bremsbetrieb mit ausgezogenen Pfeillinien 31 dargestellt,
die zur Aufrechterhaltung eines Kühl- und Schmierkreislaufes
dient. Diese Strömung
verläßt den Retarder
durch den Auslaß 4 und
wird ihm durch den Speisungsanschluß 5 wieder zugeführt.
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Zusätzlich ist
der Verlauf der Strömung
im Bremsbetrieb durch strichpunktierte Pfeillinien 32 dargestellt.
Wie man sieht, ist diese Strömung
zum Teil dem Verlauf der Strömung
im Nicht-Bremsbetrieb entgegen gerichtet. So wird unter anderem
der Wärmetauscher 27 in
entgegengesetzter Richtung durchströmt und ebenso die am Wärmetauscher
angeschlossenen Eintritts- und Austrittsleitungen. Im allgemeinen
weisen alle Leitungen oder Kanäle,
die auschließlich
im Nicht-Bremsbetrieb
durchströmt werden
einen kleineren Querschnitt auf, als die Leitungen bzw. Kanäle, die
auschließlich
oder zusätzlich vom
Arbeitsmedium im Bremsbetrieb durchströmt werden, da der Volumenstrom
des Arbeitsmediums im Bremsbetrieb deutlich größer ist als das durchgesetzte
Schmier-/Kühlvolumen
im Nichtbremsbetrieb.
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- 1
- Retarder
- 1.1
- Rotor
- 1.2
- Stator
- 1.3
- Rotorgehäuse
- 1.4
- Statorgehäuse
- 2
- Rotordrehachse
- 3
- Arbeitsraum
- 4
- Auslaß
- 5
- Speisungsanschluß
- 6
- Auslaß
- 10
- Arbeitsmediumkreislauf
- 11
- Ausgleichsbehälter
- 11.1
- Arbeitsmediumablauf
- 12
- Zuführleitung
- 12.1,
12.2
- Leitungszweige
- 13
- Abführleitung
- 14
- Leitung
- 15
- Atmosphärisch verbundener
Behälter
- 16
- Rückschlagventil
- 17
- Drossel
- 18
- Druckreduzierorgan
- 19
- Leitung
- 20
- Ventil
- 21
- Drossel
- 22
- Rückschlagventil
- 23
- Leitung
- 24
- Rückschlagventil
- 25
- Drossel
- 26
- 3/2-Wegeventil
- 27
- Wärmetauscher
- 28
- Rückschlagventil
- 29
- Leitung
- 30
- Drosselelement
- 31
- Strömungsverlauf
im Nicht-Bremsbetrieb
- 32
- Strömungsverlauf
im Bremsbetrieb