DE102007035636B3

DE102007035636B3 - Hydrodynamic converter

Info

Publication number: DE102007035636B3
Application number: DE102007035636A
Authority: DE
Inventors: Steffen Dr. Kammerer
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-04-09
Anticipated expiration: 2027-07-28
Also published as: WO2009015807A2; WO2009015807A3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Wandler mit - einem Pumpenrad 3 und einem Turbinenrad 4, die in einem im Wesentlichen torusförmigen Arbeitsraum 6 um eine Rotationsachse 2 rotierbar angeordnet sind, wobei in dem Arbeitsraum 6 durch Rotieren des Pumpenrades 3 eine Kreislaufströmung eines Arbeitsmediums ausbildbar ist; - einem im Arbeitsraum 6 von der Kreislaufströmung durchströmbar angeordneten ersten Leitschaufelkranz; - und einem im Arbeitsraum 6 von der Kreislaufströmung durchströmbar angeordneten zweiten Leitschaufelkranz; - wobei ein Verstellmechanismus 31 für den ersten Leitschaufelkranz vorgesehen ist, eingerichtet, die Stellung zumindest einer der Leitschaufeln 21 des ersten Leitschaufelkranzes im Arbeitsraum 6 derart zu verstellen, dass ein Anströmwinkel der Kreislaufströmung auf die Leitschaufeln 21 und/oder die lichte Weite zwischen den Leitschaufeln 21 des ersten Leitschaufelkranzes einstellbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass - ein Verstellmechanismus 30 für den zweiten Leitschaufelkranz vorgesehen ist, eingerichtet, die Stellung zumindest einer der Leitschaufeln 20 des zweiten Leitschaufelkranzes im Arbeitsraum 6 derart zu verstellen, dass ein Anströmwinkel der Kreislaufströmung auf die Leitschaufeln 20 des zweiten Leitschaufelkranzes einstellbar ist.The invention relates to a hydrodynamic converter with - a pump impeller 3 and a turbine wheel 4, which are arranged rotatably in a substantially toroidal working space 6 about a rotation axis 2, wherein in the working space 6 by rotating the pump impeller 3, a circulation flow of a working medium can be formed; - A first in the working space 6 of the circulating flow arranged arranged first vane ring; - And arranged in the working space 6 of the circulating flow arranged second vane ring; - An adjusting mechanism 31 is provided for the first vane ring, adapted to adjust the position of at least one of the vanes 21 of the first vane ring in the working space 6 such that an angle of attack of the circulation flow on the guide vanes 21 and / or the clear width between the vanes 21st of the first vane ring is adjustable. The invention is characterized in that - an adjusting mechanism 30 is provided for the second vane ring, adapted to adjust the position of at least one of the vanes 20 of the second vane ring in the working space 6 such that an angle of attack of the circulation flow to the vanes 20 of the second vane ring adjustable is.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Wandler. Derartige hydrodynamische Wandler eignen sich insbesondere zur Übertragung einer variablen Leistung in einem Antriebsstrang zum Beispiel einer Windkraftanlage.The The invention relates to a hydrodynamic converter. Such hydrodynamic Transducers are particularly suitable for transmitting a variable Power in a drive train, for example, a wind turbine.

Hydrodynamische Wandler sind bekannt. Sie weisen ein Pumpenrad und ein Turbinenrad auf, die in einem torusförmigen Arbeitsraum um eine Rotationsachse rotierbar angeordnet sind. In dem Arbeitsraum ist durch Rotieren des Pumpenrades eine Kreislaufströmung eines Arbeitsmediums ausbildbar. Der Arbeitsraum wird häufig vom Pumpenrad und dem Turbinenrad selbst ausgebildet, kann aber auch zumindest teilweise durch ein nicht mitrotierendes, das heißt ortsfestes, Gehäuse ausgebildet sein. Der Arbeitsraum ist, über einen Arbeitsmediumzu- und einen Arbeitsmediumablauf, mit dem Arbeitsmedium, in der Regel Öl, vorstellbar sind jedoch auch Wasser, ein Wassergemisch oder andere Flüssigkeiten, befüllt oder befüllbar. Im Pumpenrad wird das Arbeitsmedium radial nach außen beschleunigt, tritt in das Turbinenrad ein, wird dort radial nach innen verzögert und tritt wieder in das Pumpenrad ein.Hydrodynamic Transducers are known. They have a pump wheel and a turbine wheel on that in a toroidal Working space are arranged rotatably about a rotation axis. In The working space is by rotating the impeller a circulatory flow of a Work medium can be formed. The workroom is often used by Pump wheel and the turbine itself, but can also at least partly by a non-co-rotating, that is fixed, casing be educated. The working space is to be supplied via a working medium. and a working medium drain, with the working medium, usually oil, conceivable however, they are also water, a mixture of water or other liquids, filled or fillable. In the impeller, the working fluid is accelerated radially outward, enters the turbine wheel, where it is delayed radially inward and re-enters the impeller.

Mittels dieses Arbeitsmediumkreislaufs (Kreislaufströmung) wird Drehmoment beziehungsweise Antriebsleistung vom Pumpenrad auf das Turbinenrad verschleißfrei übertragen. Das Pumpenrad wird also von einem Antrieb, zum Beispiel einem Rotor einer Windkraftanlage, angetrieben. Die Kreislaufströmung des Arbeitsmediums treibt wiederum das Turbinenrad an, wodurch eine Leistung vom Pumpenrad auf das Turbinenrad übertragen wird, um einen Abtrieb, zum Beispiel einen elektrischen Generator, anzutreiben.through This working medium circuit (circulation flow) is torque or Drive power transmitted from the impeller to the turbine wheel wear. The impeller is thus driven by a drive, for example a rotor a wind turbine, powered. The circulatory flow of Working medium in turn drives the turbine wheel, creating a Power is transferred from the impeller to the turbine wheel to produce an output, for example, an electric generator to power.

Im Arbeitsraum hydrodynamischer Wandler ist häufig zumindest ein Leitschaufelkranz mit Leitschaufeln zum Beispiel ortsfest am Gehäuse montiert, der dazu dient, die Kreislaufströmung im Arbeitsraum zu beeinflussen und/oder deren Ausbildung zu erleichtern. Derartige Leitschaufeln können als im Arbeitsraum von der Kreislaufströmung in Rotationsachsenrichtung durchströmbar angeordnete Axialleitschaufeln oder als im Arbeitsraum von der Kreislaufströmung in Radialrichtung zur Rotationsachse durchströmbar angeordnete Radialleitschaufeln ausgebildet sein. Die Radialleitschaufeln weisen dabei einen Verstellmechanismus auf, mittels dessen die Stellung der Radialleitschaufeln im Arbeitsraum derart verstellt werden kann, dass ein Anströmwinkel der Kreislaufströmung auf die Radialleitschaufel beziehungsweise die lichte Weite zwischen den Leitschaufeln (Leitschaufelöffnung) einstellbar ist. Auf diese Weise kann das Betriebsverhalten, insbesondere der Wirkungsgrad und die Wandlung des hydrodynamischen Wandlers in Abhängigkeit von weiteren Betriebsparametern variiert oder verbessert werden. Verstellbare Radialleitschaufeln werden deshalb häufig als Stellschaufeln bezeichnet.in the Working space hydrodynamic converter is often at least one vane ring with guide vanes, for example, fixedly mounted on the housing, which serves the circulation flow in the workroom and / or to facilitate their training. Such vanes can as in the working space of the circulation flow in the rotation axis direction flowed through axial guide vanes or as in the working space of the circulation flow in the radial direction to Flow through the axis of rotation arranged radial guide vanes may be formed. The radial vanes have an adjusting mechanism by means of which the position the radial guide vanes in the working space can be adjusted in such a way that an angle of attack of the Circuit flow on the radial vane or the clear width between the vanes (vane opening) is adjustable. In this way, the operating behavior, in particular the efficiency and the conversion of the hydrodynamic converter dependent on be varied or improved by other operating parameters. adjustable Radial vanes are therefore often referred to as adjusting vanes.

Die Axialleitschaufeln sind dagegen fest im Wesentlichen achsparallel und in Radialrichtung ausgerichtet, das heißt der Anströmwinkel der Kreislaufströmung auf die Axialleitschaufeln ist so eingestellt, dass bei vollständiger Ausbildung der Kreislaufströmung ein möglichst geringer Strömungswiderstand besteht. Da die Leitschaufeln nur axial durchströmt werden, hat deren Stellung keinen Einfluss auf die Leistungsaufnahme λ des Wandlers bei ausgebildeter Kreislaufströmung.The Axial guide vanes, however, are fixed substantially axially parallel and aligned in the radial direction, that is, the angle of attack the circulation flow on the axial guide vanes is set so that when fully trained the circulation flow one possible low flow resistance exists. Since the vanes are only flowed through axially, their position no influence on the power consumption λ of the converter with trained Circuit flow.

In Windkraftanlagen werden häufig hydrodynamische Wandler, die als fünfkränzige Wandler ausgebildet sind, verwendet. Dabei weist das Turbinenrad beispielsweise einen in radial nach außen gerichteter Strömungsrichtung der Kreislaufströmung im Arbeitsraum angeordneten ersten Schaufelkranz auf und einen in radial nach innen gerichteter Strömungsrichtung der Kreislaufströmung angeordneten zweiten Schaufelkranz auf. Die Kreislaufströmung durchläuft dabei unmittelbar nach Durchströmen des ersten Schaufelkranzes die Axialleitschaufeln und unmittelbar nach Durchströmen des zweiten Schaufelkranzes die Radialleitschaufeln. Bei dieser Anordnung ergibt sich bei einem fünfkränzigen Wandler eine für die Anwendung in Windkraftanlagen besonders günstige Wirkungsgradcharakteristik.In Wind turbines become common hydrodynamic transducers designed as five-angular transducers, used. In this case, the turbine wheel, for example, in a radial outward directed flow direction the circulation flow arranged in the working space first blade ring and a in radially inwardly directed flow direction of the circulation flow arranged second Shovel wreath on. The circulation flow passes through immediately after Flow through of the first blade ring the axial guide vanes and immediately after flowing through of the second blade ring the radial guide vanes. At this Arrangement results in a fünfkränzigen converter one for the application particularly favorable in wind turbines Efficiency characteristic.

Beispiele von Antriebssträngen von Windkraftanlagen mit hydrodynamischen Wandlern sind in der WO 2004/088132 A1 oder der WO 2005/121550 A1 offenbart. Dabei muss der elektrische Generator mit einer im Wesentlichen konstanten Drehzahl angetrieben werden um das Einspeisen der vom Generator erzeugten elektrischen Energie in ein Verbundnetz mit starrer Netzfrequenz zu erleichtern. Die Drehzahl des Rotors wird dabei üblicherweise über ein Getriebe, das zwischen Rotor und hydrodynamischem Wandler oder zwischen hydrodynamischem Wandler und elektrischem Generator zwischengeschaltet ist, übersetzt. Derart verwendete hydrodynamische Wandler müssen für eine gute Drehmomentübertragung von schwankenden Drehzahlen des vom Wind angetriebenen Rotors der Windkraftanlage auf den mit konstanter Drehzahl angetriebenen elektrischen Generator geeignet sein. Hydrodynamische Wandler sind daher hinsichtlich ihres Aufbaus für einen Bereich von Drehzahlverhältnissen ν der Drehzahl des Turbinenrades zur Drehzahl des Pumpenrades optimiert.Examples of drive trains of wind turbines with hydrodynamic converters are in the WO 2004/088132 A1 or the WO 2005/121550 A1 disclosed. In this case, the electric generator must be driven at a substantially constant speed in order to facilitate the feeding of the electrical energy generated by the generator in a network with a rigid grid frequency. The speed of the rotor is usually translated via a transmission which is interposed between the rotor and the hydrodynamic converter or between the hydrodynamic converter and the electric generator. Such hydrodynamic transducers used must be capable of good torque transfer from fluctuating speeds of the wind driven rotor of the wind turbine to the constant speed driven electric generator. Hydrodynamic transducers are therefore optimized in terms of their construction for a range of speed ratios ν the speed of the turbine wheel to the speed of the impeller.

Der genannte optimierte Drehzahlbereich liegt dabei in einem Bereich eines mittleren Drehzahlverhältnisses von ca. 0,3 bis 0,5. Bei niedrigen Drehzahlverhältnissen, also zum Beispiel bei großen Windgeschwindigkeiten, wird daher nur ein relativ schlechter Wirkungsgrad erreicht. Auch im Anfahrbereich der Windkraftanlage, also bei kleinen Windgeschwindigkeiten oder beim Neustart der Anlage, wird nur ein geringer Wirkungsgrad erreicht. Der erstgenannte Bereich ist für eine Optimierung des Wirkungsgrades besonders interessant, da bei hohen Windgeschwindigkeiten viel elektrische Energie gewinnbar ist.The said optimized speed range is in a range of an average speed ratio of about 0.3 to 0.5. At low speed ratios, so for example at high wind speeds, therefore, only a relative poor efficiency achieved. Even in the starting range of the wind turbine, so at low wind speeds or when restarting the system, only a low efficiency is achieved. The former range is particularly interesting for optimizing the efficiency, since at high wind speeds much electrical energy can be obtained.

Zum weiteren druckschriftlichen Stand der Technik wird auf die Dokumente DE 100 39 811 A1 und US 3,333,486 verwiesen, wobei die aus dem zweitgenannten Dokument bekannten Merkmale im Oberbegriff von Anspruch 1 zusammengefasst sind.For further printed prior art is based on the documents DE 100 39 811 A1 and US 3,333,486 referenced, wherein the known from the second-mentioned document features are summarized in the preamble of claim 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydrodynamischen Wandler bereitzustellen, welcher die Nachteile des Standes der Technik vermeidet, insbesondere wobei eine Optimierung des Wirkungsgrades des hydrodynamischen Wandlers bei Drehzahlverhältnis ν der Drehzahl des Turbinenrades zur Drehzahl des Pumpenrades außerhalb des optimierten Drehzahlbereiches, also abseits der Optimalkennlinie des Wandlers erreicht wird.Of the Invention is based on the object, a hydrodynamic converter which avoids the disadvantages of the prior art, in particular, wherein an optimization of the efficiency of the hydrodynamic Converter at speed ratio v of the speed of the turbine wheel to the speed of the impeller outside the optimized speed range, ie away from the optimal characteristic of the converter is reached.

Diese Aufgabe wird durch den hydrodynamischen Wandler nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Die abhängigen Ansprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.These The object is achieved by the hydrodynamic converter according to the independent claim. The dependent claims represent preferred embodiments of the invention.

Ein erfindungsgemäßer hydrodynamischer Wandler weist ein Pumpenrad und ein Turbinenrad auf, die in einem im Wesentlichen torusförmigen Arbeitsraum um eine Rotationsachse rotierbar angeordnet sind. Dabei ist in dem Arbeitsraum durch Rotieren des Pumpenrades eine Kreislaufströmung eines Arbeitsmediums ausbildbar. Weiter sind im Arbeitsraum zumindest ein erster und ein zweiter Leitschaufelkranz von der Kreislaufströmung durchströmbar angeordnet. Es ist ein Verstellmechanismus für den ersten Leitschaufelkranz vorgesehen, der eingerichtet ist, die Stellung zumindest einer, bevorzugt aller der Leitschaufeln des ersten Leitschaufelkranzes im Arbeitsraum derart zu verstellen, dass ein Anströmwinkel der Kreislaufströmung auf die Leitschaufeln des ersten Leitschaufelkranzes einstellbar ist. Durch die Verstellung der Leitschaufeln des ersten Leitschaufelkranzes kann bevorzugt auch die lichte Weite zwischen den Schaufeln und somit die Querschnittsfläche für die Arbeitsmediumströmung variiert werden, um eine mehr oder minder starke Drosselwirkung auf die Strömung auszuüben.One inventive hydrodynamic converter comprises an impeller and a turbine wheel, which in a substantially toroidal Working space are arranged rotatably about a rotation axis. there is in the working space by rotating the impeller a circular flow of a Work medium can be formed. Next are in the work space at least a first and a second vane ring arranged by the circulation flow can be flowed through. It is an adjustment mechanism for provided the first vane ring, which is arranged, the Position at least one, preferably all of the vanes of the first vane ring in the working space to adjust so that an angle of attack the circulation flow adjustable to the vanes of the first vane ring is. By adjusting the vanes of the first vane ring can preferably also the inside width between the blades and thus the cross-sectional area for the Working medium flow be varied to a more or less strong throttle effect on the flow exercise.

Erfindungsgemäß ist auch für die Leitschaufeln des zweiten Leitschaufelkranzes ein Verstellmechanismus vorgesehen, der eingerichtet ist, die Stellung zumindest einer, bevorzugt aller der Leitschaufeln des zweiten Leitschaufelkranzes im Arbeitsraum derart zu verstellen, dass ein Anströmwinkel der Kreislaufströmung auf die Leitschaufeln einstellbar ist. Es sind also mindestens zwei verstellbare Leitschaufelkränze vorhanden. Die verstellbaren Leitschaufelkränze, beziehungsweise deren Leitschaufeln, können von einer ersten Position mindestens in eine zweite Position mit einem gegenüber der ersten Position geänderten Anströmwinkel und insbesondere mit veränderter lichter Weite zwischen den Leitschaufeln, wie zuvor beschrieben, verstellt werden.Also according to the invention for the Guide vanes of the second vane ring an adjusting mechanism provided that the position of at least one preferably all of the vanes of the second vane ring Adjust in the working space such that an angle of attack the circulation flow is adjustable to the vanes. So there are at least two adjustable vane rings available. The adjustable vane rings, or their Vanes, can from a first position at least into a second position with one opposite changed the first position angle of attack and in particular with changed clear width between the vanes, as previously described, be adjusted.

Durch eine derartige doppelte Leitschaufelverstellbarkeit kann der Wirkungsgrad eines hydrodynamischen Wandlers wesentlich verbessert werden. Die Wirkungsgradverbesserung tritt insbesondere dann ein, wenn bei einer geschlossenen Leitradstellung eines der Leiträder, das heißt wenn durch Einstellen des Anströmwinkels auf eine Position, bei dem die Leiträder schräg in die Kreislaufströmung hinein stehen, also relativ zu einer offenen Position einen großen Strömungswiderstand bilden, das jeweils andere Leitrad auch zunehmend verstellt wird, das heißt von der offenen Position in eine geschlossene Position verstellt wird. In der offenen Position sind die Leitschaufeln im Wesentlichen achsparallel und in Radialrichtung ausgerichtet.By such a double vane adjustability can increase the efficiency a hydrodynamic transducer can be significantly improved. The Improvement in efficiency occurs in particular when at a closed Leitradstellung one of the guide wheels, that is when by adjusting the angle of attack to a position where the guide wheels are inclined into the circulation flow stand, so relative to an open position a large flow resistance form, the other stator is also increasingly displaced, this means adjusted from the open position to a closed position becomes. In the open position, the vanes are essentially axially parallel and aligned in the radial direction.

In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform eines hydrodynamischen Wandlers ist der erste Leitschaufelkranz als Radialleitschaufelkranz ausgebildet, wobei die Leitschaufeln des ersten Leitschaufelkranzes als im Arbeitsraum von der Kreislaufströmung in Radialrichtung zur Rotationsachse durchströmbar angeordnete Radialleitschaufeln ausgebildet sind und der zweite Leitschaufelkranz ist als ein zweiter Radialleitschaufelkranz ausgebildet, wobei die Leitschaufeln des zweiten Leitschaufelkranzes als im Arbeitsraum von der Kreislaufströmung in Radialrichtung zur Rotationsachse durchströmbar angeordnete Radialleitschaufeln ausgebildet sind. Dabei können die Radialleitschaufelkränze zum Beispiel so angeordnet sein, dass einer der Radialleitschaufelkränze in radial nach außen gerichteter Richtung der Kreislaufströmung angeordnet ist und der andere Radialleitschaufelkranz in radial nach innen gerichteter Richtung der Kreislaufströmung angeordnet ist, oder beide Radialleitschaufelkränze werden in derselben Richtungdurchströmt und sind insbesondere in der Kreislaufströmung unmittelbar hintereinander angeordnet.In a first embodiment of the invention of a hydrodynamic converter is the first vane ring designed as a radial vane ring, wherein the guide vanes of the first vane ring as in the working space of the circulation flow in Radial guide vanes arranged radially to the axis of rotation are formed and the second vane ring is as a second Radial vane ring formed, wherein the vanes of the second Leitschaufelkranzes than in the working space of the circulation flow in the radial direction arranged to flow through to the axis of rotation Radial vanes are formed. In this case, the radial vane rings for Example be arranged so that one of the radial vane rings in radial outward directed direction of the circulation flow is arranged and the another radial vane ring in radially inwardly directed Direction of the circulation flow is arranged, or both Radialleitschaufelkränze are flowed through in the same direction and are in particular in the circulation flow arranged directly behind one another.

Besonders bevorzugt ist der erste Leitschaufelkranz als Radialleitschaufelkranz ausgebildet, wobei die Leitschaufeln des ersten Leitschaufelkranzes als im Arbeitsraum von der Kreislaufströmung in Radialrichtung zur Rotationsachse durchströmbar angeordnete Radialleitschaufeln ausgebildet sind, und der zweite Leitschaufelkranz ist als ein Axialleitschaufelkranz ausgebildet, wobei die Leitschaufeln des zweiten Leitschaufelkranzes als im Arbeitsraum von der Kreislaufströmung in Rotationsachsenrichtung durchströmbar angeordnete Axialleitschaufeln ausgebildet sind. Derart kann die Kreislaufströmung in einem axial verlaufenden Strömungsbereich durch Verstellen der Axialleitschaufeln beeinflusst werden und auch in einem radial verlaufenden Strömungsbereich durch Verstellen der Radialleitschaufeln beeinflusst werden.Particularly preferably, the first vane ring is designed as a radial vane ring, wherein the guide vanes of the first vane ring are formed as in the working space of the circulation flow in the radial direction to the axis of rotation arranged through radial vanes, and the second vane ring is formed as a Axialleitschaufelkranz, wherein the vanes of the second vane ring than in Working space from the circulation flow in the direction of rotation axis flowed through arranged Axialleitschaufeln are formed. In this way, the circulation flow in an axially extending flow region can be influenced by adjusting the axial guide vanes and can also be influenced in a radially extending flow region by adjusting the radial guide vanes.

Durch die Verstellbarkeit des Anströmwinkels der Axialleitschaufeln kann in Abhängigkeit vom aktuellen Betriebsbereich eine erhebliche Verbesserung des Wirkungsgrades des hydrodynamischen Wandlers erreicht werden. Die Verstellung der Axialleitschaufeln, das heißt des Axialleitschaufelkranzes zum Beispiel eines Axialleitschaufelrades, hat im Wesentlichen keine Auswirkung auf die Leistungsaufnahme des Wandlers. Somit kann eine Regelung der Leistungsaufnahme mittels der Radialleitschaufeln (Stellschaufeln) durch eine Regelung der Anströmwinkel auf die Axialleitschaufeln zur Erzielung jeweils optimaler Wirkungsgrade ergänzt werden.By the adjustability of the angle of attack The axial vanes may vary depending on the current operating range a considerable improvement in the efficiency of the hydrodynamic converter be achieved. The adjustment of the axial vanes, that is the Axialleitschaufelkranzes to Example of a Axialleitschaufelrades, has essentially no Effect on the power consumption of the converter. Thus, a Control of power consumption by means of radial vanes (setting vanes) by controlling the angle of attack on the axial guide vanes to achieve optimal efficiencies added become.

Das Verstellen der Axialleitschaufeln mittels des erfindungsgemäß vorgesehenen Verstellmechanismus führt dabei bei zunehmender Verstellung der Radialleitschaufeln hin zu einer geschlossenen Stellung zu einem größeren Einfluss auf den Wirkungsgrad des hydrodynamischen Wandlers, das heißt zu einer zunehmenden Verbesserung seines Wirkungsgrades.The Adjusting the Axialleitschaufeln means of the invention provided Adjusting mechanism leads thereby with increasing adjustment of the radial guide vanes towards a closed position to a greater impact on the efficiency of the hydrodynamic converter, that is, to an increasing improvement its efficiency.

Durch die Regelung der Anströmwinkel auf die Axialleitschaufeln können vorteilhaft ferner folgende Vorteile erreicht werden:

– Es wird ein weitgehend konstantes Drehmoment am Pumpenrad erreicht;
– Es wird eine Verringerung der Effizienzverluste an den Axialleitschaufeln bei hohen Drehzahlverhältnissen erreicht.

By controlling the angle of attack on the axial guide vanes, the following advantages can advantageously also be achieved:

- It is achieved a largely constant torque at the impeller;
- It is achieved a reduction in efficiency losses at the axial guide vanes at high speed ratios.

Besonders vorteilhaft ist der erfindungsgemäße hydrodynamischer Wandler als zumindest fünfkränziger Wandler ausgebildet. Dabei weist das Turbinenrad zumindest zwei Schaufelkränze auf, wobei das Turbinenrad insbesondere einen in radial nach außen gerichteter Strömungsrichtung der Kreislaufströmung angeordneten ersten Schaufelkranz und einen in radial nach innen gerichteter Strömungsrichtung der Kreislaufströmung angeordneten zweiten Schaufelkranz aufweist. Der erste Schaufelkranz ist dabei bevorzugt unmittelbar vor den Axialleitschaufeln und unmittelbar nach dem Pumpenrad in der Kreislaufströmung angeordnet. Der zweite Schaufelkranz ist bevorzugt unmittelbar vor den Radialleitschaufeln und unmittelbar vor dem Pumpenrad in der Kreislaufströmung angeordnet. Bei dieser Anordnung ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung des Drehmomentes auf die beiden Schaufelkränze, wobei durch die erfindungsgemäße Verstellbarkeit der Axialleitschaufeln eine Verringerung des Drehmomentes des ersten Schaufelkranzes des Turbinenrades zugunsten einer Erhöhung des Drehmomentes des zweiten Schaufelkranzes des Turbinenrades erreicht wird.Especially advantageous is the hydrodynamic converter according to the invention as at least fünfkränziger converter educated. In this case, the turbine wheel has at least two blade rings, wherein the turbine wheel in particular directed in a radially outward flow direction the circulation flow arranged first blade ring and a radially inward directed flow direction the circulation flow having arranged second blade ring. The first blade ring is preferably immediately before the Axialleitschaufeln and immediately arranged after the impeller in the circulation flow. The second blade ring is preferably immediately in front of the radial vanes and immediately arranged in the circulation flow in front of the impeller. In this arrangement results in a uniform distribution of Torque on the two blade rings, wherein the adjustability of the invention Axial vanes reduce the torque of the first Blade ring of the turbine wheel in favor of an increase in the Torque of the second blade ring reaches the turbine wheel becomes.

Um einen einfachen Aufbau des erfindungsgemäßen hydrodynamischen Wandlers zu erreichen, können das Pumpenrad und das Turbinenrad zusammen mit einem ortsfesten Gehäuse den Arbeitsraum ausbilden.Around a simple structure of the hydrodynamic converter according to the invention to reach the impeller and the turbine wheel together with a fixed casing train the workspace.

Wenn die Axialleitschaufeln und/oder die Radialleitschaufeln am Gehäuse ortsfest montiert sind, ist eine Drehmomentwandlung durch den erfindungsgemäßen Wandler sicher und einfach erreichbar.If the axial guide vanes and / or the radial guide vanes fixed to the housing are mounted, is a torque conversion by the converter according to the invention safe and easy to reach.

Wenn am Gehäuse des erfindungsgemäßen hydrodynamischen Wandlers ein Arbeitsmediumzu- und Arbeitsmediumablauf vorgesehen ist, über den der Arbeitsraum während des Betriebs des hydrodynamischen Wandlers mit Arbeitsmedium befüllbar und entleerbar ist, kann das Anfahren und Stilllegen des Wandlers und damit des hydrodynamischen Zweigs einer Windkraftanlage mit einem derartigen Wandler durch Befüllen des Arbeitsraumes mit Arbeitsmedium beziehungsweise Entleeren des Arbeitsraumes auf einfache Weise erfolgen.If on the housing of the hydrodynamic according to the invention Converter provided a Arbeitsmediumzu- and working medium flow is over the working space during the operation of the hydrodynamic converter with working fluid filled and can be emptied, the startup and shutdown of the converter and so that the hydrodynamic branch of a wind turbine with a such converter by filling the working space with working medium or emptying the Workspace done in a simple manner.

Ein erfindungsgemäßer hydrodynamische Wandler, insbesondere in der Ausführungsform mit zumindest einem verstellbaren Axialleitschaufelkranz, wird bevorzugt im Antriebsstrang einer Windkraftanlage eingesetzt. Beim Einsatz des erfindungsgemäßen hydrodynamischen Wandlers wird vorteilhaft bei einem Drehzahlverhältnis ν der Drehzahl des Turbinenrades zur Drehzahl des Pumpenrades von unter 0,3 und insbesondere über 0,5, die Stellung zumindest einer, bevorzugt aller der Axialleitschaufeln im Arbeitsraum mittels des Verstellmechanismus der Axialleitschaufeln derart verstellt, dass der Anströmwinkel einer Axialkomponente der Kreislaufströmung auf die Axialleitschaufel mindestens 6 Grad, bevorzugt bis 20 Grad beträgt. Üblicherweise wird also die Stellung der Axialleitschaufeln gegenüber einer offenen Position in der die Axialleitschaufeln im Wesentlichen achsparallel und in Radialrichtung ausgerichtet sind in eine geschlossene Position mit einem Anstellwinkel von mindestens 6 Grad, bevorzugt bis 20 Grad zur Radialrichtung verstellt.One hydrodynamic converter according to the invention, especially in the embodiment with at least one adjustable Axialleitschaufelkranz, is preferred used in the drive train of a wind turbine. When used of the hydrodynamic according to the invention Converter becomes advantageous at a speed ratio v of the speed of the turbine wheel to the speed of the impeller of less than 0.3 and in particular more than 0.5, the position of at least one, preferably all of the Axialleitschaufeln in Working space by means of the adjusting mechanism of Axialleitschaufeln adjusted so that the angle of attack an axial component of the circulation flow onto the axial guide vane at least 6 degrees, preferably up to 20 degrees. Usually, then, the position opposite the axial guide vanes an open position in which the axial guide vanes substantially axially parallel and aligned in the radial direction are in a closed Position with an angle of at least 6 degrees, preferably adjusted to 20 degrees to the radial direction.

Selbstverständlich ist es auch möglich, andere Grenzen des Drehzahlverhältnisses ν für die Verstellung der Axialleitschaufeln heranzuziehen. In der Regel wird eine Verstellung immer dann stattfinden, wenn dadurch eine Wirkungsgraderhöhung erreicht werden kann, wobei herkömmlich das Wirkungsgradoptimum zum Beispiel in einem Bereich des Drehzahlverhältnisses zwischen 0,3 und 0,5 liegt, so dass in diesem Bereich eine Verstellung der Axialleitschaufeln nur eine geringe Wirkungsgradsteigerung erreichen kann.Of course it is it also possible other limits of the speed ratio ν for the adjustment to use the axial guide vanes. In general, an adjustment always take place when it achieves an increase in efficiency can be, being conventional the efficiency optimum, for example, in a range of the speed ratio between 0.3 and 0.5, so that in this area an adjustment the axial vanes achieve only a small increase in efficiency can.

Das Anforderungsprofil an einen hydrodynamischen Wandler in einem Antriebsstrang einer Windkraftanlage setzt sich aus mehreren Aspekten zusammen. Zum einen ergibt sich aus der Getriebeauslegung der Windkraftanlage in Abhängigkeit von gegebenen Windprofilen eine Anforderung für die Leistungsübertragung des hydrodynamischen Wandlers über den drehzahlmäßigen Betriebsbereich des Wandlers. Zum anderen resultiert die Forderung, den Energieübertrag durch den Wandler zu maximieren, in hohen Anforderungen an die Wirkungsgradkennlinie, das heißt den Verlauf des Wirkungsgrades in Abhängigkeit vom Drehzahlverhältnis ν. Dabei können erfindungsgemäß zwei Bereiche der Wirkungsgradkennlinie optimiert werden, nämlich der Anfahrbereich und der Bereich niedriger Drehzahlverhältnisse. Der mittlere Drehzahlbereich bei hydrodynamischen Wandlern, auf den diese optimiert sind, liegt üblicherweise in einem Bereich mit einer Oberschranke zwischen 0,3 und 0,5.The Requirement profile for a hydrodynamic converter in a drive train A wind turbine is composed of several aspects. On the one hand results from the transmission design of the wind turbine in dependence of given wind profiles a requirement for power transmission of the hydrodynamic converter over the speed operating range of the converter. On the other hand, the demand results, the energy transfer through the converter to maximize high efficiency requirements, this means the course of the efficiency as a function of the speed ratio ν. In this case, according to the invention, two areas of Efficiency curve to be optimized, namely the starting range and the range of low speed ratios. The middle speed range in hydrodynamic converters, on which they are optimized, is usually in an area with an upper bound between 0.3 and 0.5.

Im Anfahrbereich, bei ν zwischen 0,05 und 0,1, wird eine Leistungsübertragungsregelung mittels Verstellen der Stellschaufeln, also der Radialschaufeln, bei im Wesentlichen konstantem Drehzahlverhältnis erreicht. Der Bereich hoher Drehzahlverhältnisse, das heißt ν größer 0,3, wird mit geringer Leistungsaufnahme des Wandlers durchfahren, wobei die Leistungsaufnahme des Wandlers mit zunehmender Drehzahl des Turbinenrades fällt. Letzteres wird auch über das Verstellen der Stellschaufeln erreicht.in the Starting range, at ν between 0.05 and 0.1, a power transmission control by means of adjustment the adjusting blades, so the radial blades, at substantially constant speed ratio reached. The range of high speed ratios, ie ν greater than 0.3, is traversed with low power consumption of the converter, the Power consumption of the converter with increasing speed of the turbine wheel falls. The latter will also be over reached the adjustment of the adjusting blades.

Eine Steigerung des Gesamtenergieertrages kann durch Steigerung des Wirkungsgrades in den Drehzahlverhältnisbereichen des Anfahrbereichs und durch gute Wirkungsgrade bei gleichzeitig fallender Leistungsaufnahme des Wandlers in Verbindung mit hohen Turbinenraddrehzahlen erzielt werden.A Increasing the total energy yield can be achieved by increasing the efficiency in the speed ratio ranges the starting range and by good efficiencies at the same time falling power consumption of the converter in conjunction with high Turbine wheel speeds can be achieved.

Das Verstellen des Anströmwinkels der Kreislaufströmung auf die Axialleitschaufel erfolgt daher bei der bevorzugten Verwendung unterhalb des genannten mittleren Drehzahlbereiches, in dem die Stellschaufeln, das heißt die Radialleitschaufeln, bereits in einer teilweise oder vollständig geschlossenen Position sind. Die Leistungsaufnahme des Wandlers bleibt dabei vom zusätzlichen Verstellen der Axialleitschaufeln neben dem Verstellen der Radialleitschaufeln weitestgehend unabhängig. Ein Verstellen der Axialleitschaufeln hin zu kleineren Strömungsquerschnitten und höherer Umlenkung, das heißt größerem Anströmwinkel, bewirkt hierbei eine Verlagerung des Optimums der Wirkungsgradkennlinie des Wandlers hin zu größeren Drehzahlverhältnissen. Im Kennfeldbereich reduzierter Leistungsaufnahme, also abseits der Optimalkennlinie, ergeben sich so deutliche Steigerungen des Wirkungsgrades über den gesamten Kennlinienverlauf. Das Verstellen des Querschnittes und die Umlenkung der Kreislaufströmung an den Axialleitschaufeln ergibt so eine deutliche Steigerung des Wirkungsgrades des Antriebstranges im Bereich hoher Turbinenraddrehzahlen.The Adjusting the angle of attack the circulation flow The axial guide vane is therefore the preferred use below the said middle speed range, in which the adjusting blades, this means the radial vanes, already in a partially or fully closed Position are. The power consumption of the converter remains from the additional Adjusting the axial vanes next to the adjustment of the radial vanes largely independent. An adjustment of the axial guide vanes towards smaller flow cross sections and higher Redirection, that is larger angle of attack, causes a shift of the optimum of the efficiency curve the converter towards higher speed ratios. In the map area reduced power consumption, so off the Optimum characteristic curve, so significant increases in efficiency over the entire characteristic curve. Adjusting the cross section and the deflection of the circulation flow at the Axialleitschaufeln thus results in a significant increase in Efficiency of the drive train in the range of high turbine speeds.

Bei einem Einstellen des Anströmwinkels der Kreislaufströmung auf die Axialleitschaufel zwischen mindestens 6 Grad, bevorzugt bis 20 Grad je nach Drehzahlverhältnis und/oder Turbinenraddrehzahl, wird dabei eine optimale Wirkungsgradsteigerung erreicht. Es müssen daher zur erfindungsgemäßen Optimierung des Wirkungsgrades des Wandlers mindestens zwei mögliche Positionen der Axialleitschaufeln einstellbar sein: erstens, eine offene Axialleitschaufelstellung, die der Stellung der fixen Axialleitschaufeln bekannter Wandler entspricht, für Kennlinienbereiche nahe der Optimalkennlinie und zweitens, eine geschlossene Axialleitschaufelstellung, mit einem Anströmwinkel von ca. bis zu 20 Grad, für Bereiche geringer Leistungsaufnahme des Wandlers, also insbesondere bei hohen Drehzahlverhältnissen ν.at a setting of the angle of attack the circulation flow to the axial vane between at least 6 degrees, preferably up to 20 degrees depending on the speed ratio and / or turbine speed, this is an optimal efficiency increase reached. To have to therefore for optimization according to the invention the efficiency of the transducer at least two possible positions the axial guide vanes are adjustable: first, an open axial vane position, the position of the fixed axial vanes known converter corresponds to, for Characteristic ranges near the optimal characteristic and second, one closed axial vane position, with an angle of attack from about up to 20 degrees, for Areas of low power consumption of the converter, ie in particular at high speed ratios ν.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Figur exemplarisch erläutert werden.The Invention will be described below with reference to an embodiment and the accompanying figure explained by way of example become.

Es zeigt:It shows:

1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydrodynamischen Wandlers mit einem verstellbaren Axialleitschaufelkranz und einem verstellbaren Radialleitschaufelkranz; 1 an embodiment of a hydrodynamic converter according to the invention with an adjustable Axialleitschaufelkranz and an adjustable Radialleitschaufelkranz;

Die Figuren der Zeichnung zeigen den erfindungsgemäßen Gegenstand stark schematisiert und sind nicht maßstäblich zu verstehen. Die einzelnen Bestandteile des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind so dargestellt, dass ihr Aufbau gut gezeigt werden kann.The Figures of the drawing show the subject invention highly schematized and are not to scale understand. The individual components of the article according to the invention are shown so that their structure can be well shown.

In der 1 ist ein schematischer Axialschnitt durch einen erfindungsgemäßen hydrodynamischen Wandler 1 dargestellt. Dabei ist lediglich eine Seite des im Wesentlichen spiegelsymmetrisch zu einer Rotationsachse 2 aufgebauten hydrodynamischen Wandlers 1 gezeigt. Ein Pumpenrad 3 und ein Turbinenrad 4 bilden zusammen mit einem ortsfesten Gehäuse 5 einen im Wesentlichen torusförmigen Arbeitsraum 6 aus. Das Pumpenrad 3 und das Turbinenrad 4 sind um die Rotationsachse 2 rotierbar angeordnet. Das Pumpenrad 3 ist mit einer Welle 7 drehfest verbunden. Diese Antriebswelle wird von einem Antrieb, zum Beispiel einem Rotor einer Windkraftanlage angetrieben, wodurch das Pumpenrad 3 unter Ausbildung einer Kreislaufströmung eines Arbeitsmediums im Arbeitsraum 6 rotierbar ist. Das heißt die Schaufeln 8 des Pumpenrades 3 rotieren im Arbeitsraum 6 um die Rotationsachse 2.In the 1 is a schematic axial section through a hydrodynamic converter according to the invention 1 shown. In this case, only one side of the essentially mirror-symmetrical to a rotation axis 2 constructed hydrodynamic transducer 1 shown. An impeller 3 and a turbine wheel 4 form together with a stationary housing 5 a substantially toroidal working space 6 out. The impeller 3 and the turbine wheel 4 are around the rotation axis 2 rotatably arranged. The impeller 3 is with a wave 7 rotatably connected. This drive shaft is driven by a drive, for example, a rotor of a wind turbine, whereby the impeller 3 forming a circulation flow of a working medium in the working space 6 is rotatable. That's the blades 8th of the impeller 3 rotate in the workspace 6 around the axis of rotation 2 ,

Die Kreislaufströmung des Arbeitsmediums ist in der Figur als gebogener Pfeil 9 symbolisiert. Angetrieben durch die von der Kreislaufströmung auf die Turbinenschaufeln 11, 12 des Turbinenrades 4 ausgeübte Kraft ist das Turbinenrad 4 im Arbeitsraum 6 um die Rotationsachse 2 rotierbar, wodurch eine Drehmomentübertragung und damit eine Leistungsübertragung auf eine Abtriebswelle 14 erfolgt, die zum Beispiel einen elektrischen Generator, evtl. über ein zwischengeschaltetes Getriebe, antreibt. Die Antriebswelle 7 ist über ein zum Beispiel Walzenlager 15 im nicht rotierenden Gehäuse 5 gelagert.The circulation flow of the working medium is shown in the figure as a curved arrow 9 symbolizes. At driven by the of the circulation flow on the turbine blades 11 . 12 of the turbine wheel 4 applied force is the turbine wheel 4 in the workroom 6 around the axis of rotation 2 rotatable, whereby a torque transmission and thus a power transmission to an output shaft 14 takes place, for example, an electric generator, possibly via an intermediate gear, drives. The drive shaft 7 is about a roller bearing for example 15 in the non-rotating housing 5 stored.

Der Arbeitsraum 6 ist über einen Arbeitsmediumzu- und Arbeitsmediumablauf 17 während des Betriebs des hydrodynamischen Wandlers 1 mit Arbeitsmedium befüllbar und entleerbar. Durch Befüllen des Arbeitsraums 6 kann zum Beispiel ein Anfahren einer Stromerzeugung durchgeführt werden, da die Leistungsübertragung durch den hydrodynamischen Wandler 1 erst durch das Befüllen ermöglicht wird.The workroom 6 is about a Arbeitsmediumzu- and working medium drain 17 during operation of the hydrodynamic converter 1 can be filled with working medium and emptied. By filling the workspace 6 For example, a start-up of a power generation can be carried out because the power transmission through the hydrodynamic converter 1 only by filling is possible.

Der gezeigte erfindungsgemäße hydrodynamische Wandler 1 ist als fünfkränziger Wandler ausgebildet. Dazu ist im Arbeitsraum 6 als erster Leitschaufelkranz ein Radialschaufelkranz mit von der Kreislaufströmung in Radialrichtung zur Rotationsachse 2 durchströmbar angeordneten Radialleitschaufeln 21 vorhanden. Weiter ist im Arbeitsraum 6 als zweiter Leitschaufelkranz ein Axialleitschaufelkranz mit von der Kreislaufströmung in Rotationsachsenrichtung durchströmbar angeordneten Axialleitschaufeln 20 montiert. Die Leitschaufeln 20, 21 des Axialleitschaufelkranzes und des Radialschaufelkranzes sind über der Drehachse des Wandlers nicht rotierbar, das heißt ortsfest, am Gehäuse 5 befestigt.The shown hydrodynamic converter according to the invention 1 is designed as fünfkränziger converter. This is in the workroom 6 as the first vane ring a radial vane ring from the circulation flow in the radial direction to the axis of rotation 2 flow-through arranged radial guide vanes 21 available. Next is in the workroom 6 as the second vane ring a Axialleitschaufelkranz with durchströmbar from the circulation flow in the direction of rotation axis arranged Axialleitschaufeln 20 assembled. The vanes 20 . 21 Axialleitschaufelkranzes and the Radialschaufelkranzes are not rotatable about the axis of rotation of the transducer, that is stationary, on the housing 5 attached.

Das Turbinenrad 4 weist zwei Schaufelkränze auf, so dass insgesamt fünf Schaufelkränze im Arbeitsraum des hydrodynamischen Wandlers vorhanden sind. Die Turbinenschaufeln 11 des ersten Schaufelkranzes des Turbinenrades 4 sind in radial nach außen gerichteter Strömungsrichtung der Kreislaufströmung im Arbeitsraum 6 angeordnet. Die Turbinenschaufeln 12 des zweiten Schaufelkranzes des Turbinenrades 4 sind in radial nach innen gerichteter Strömungsrichtung der Kreislaufströmung im Arbeitsraum 6 angeordnet. Die Kreislaufströmung durchläuft dabei unmittelbar nach Durchströmen des ersten Schaufelkranzes die Axialleitschaufeln 20 und unmittelbar nach Durchströmen des zweiten Schaufelkranzes die Radialleitschaufeln 21. Unmittelbar nach Durchströmen der Radialleitschaufeln 21 trifft die Kreislaufströmung wieder auf die Schaufeln 8 des Schaufelkranzes des Pumpenrades 3.The turbine wheel 4 has two blade rings, so that a total of five blade rings are present in the working space of the hydrodynamic converter. The turbine blades 11 of the first blade ring of the turbine wheel 4 are in radially outwardly directed flow direction of the circulation flow in the working space 6 arranged. The turbine blades 12 of the second blade ring of the turbine wheel 4 are in radially inwardly directed flow direction of the circulation flow in the working space 6 arranged. The circulation flow passes through the Axialleitschaufeln immediately after flowing through the first blade ring 20 and immediately after flowing through the second blade ring, the radial vanes 21 , Immediately after flowing through the radial guide vanes 21 The circulation flow hits the blades again 8th the blade ring of the impeller 3 ,

Die Schaufelkränze können eine unterschiedliche Anzahl von Schaufeln aufweisen.The blade rings can have a different number of blades.

Die Axialleitschaufeln 20 und Radialleitschaufeln 21 weisen jeweils einen Verstellmechanismus 30, 31 auf, die jeweils eingerichtet sind, die Stellung der jeweiligen Schaufeln 20, 21 im Arbeitsraum 6 zu verstellen. Letzteres kann zum Beispiel über eine Steuerung 34 in Abhängigkeit von dem Drehzahlverhältnis der Drehzahl des Pumpenrades 3 zur Drehzahl des Turbinenrades 4 erfolgen. Die Axialleitschaufeln 20 sind also im Arbeitsraum 6 derart mittels dem zugehörigen Verstellmechanismus 30 verstellbar, dass ein Anströmwinkel der Kreislaufströmung auf die Axialleitschaufel 20 einstellbar ist und die Radialleitschaufeln 21 sind mittels dem zugehörigen Verstellmechanismus 31 im Arbeitsraum 6 derart verstellbar, dass ein Anströmwinkel der Kreislaufströmung auf die Radialleitschaufel 21 einstellbar ist. Die Verstellbarkeit der Axialleitschaufeln 20 und der Radialleitschaufeln 21 ist voneinander unabhängig.The axial guide vanes 20 and radial vanes 21 each have an adjustment mechanism 30 . 31 each set up, the position of the respective blades 20 . 21 in the workroom 6 to adjust. The latter can, for example, via a controller 34 depending on the speed ratio of the speed of the impeller 3 to the speed of the turbine wheel 4 respectively. The axial guide vanes 20 So are in the workroom 6 such by means of the associated adjustment mechanism 30 adjustable, that an angle of attack of the circulation flow on the axial guide vane 20 is adjustable and the radial vanes 21 are by means of the associated adjustment mechanism 31 in the workroom 6 adjustable so that an angle of attack of the circulation flow to the radial guide vane 21 is adjustable. The adjustability of the axial guide vanes 20 and the radial vanes 21 is independent of each other.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorstehend angegebenen Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche auch bei grundsätzlich anders gearteter Ausführung von den Merkmalen der Erfindung Gebrauch machen.The Restricted invention not on the above embodiments. Rather, it is a number of variants conceivable, which is also fundamentally different of the type make use of the features of the invention.

Insbesondere kann ein erfindungsgemäßer hydrodynamischer Wandler auch in Anwendungsbereichen außerhalb von Windkraftanlagen verwendet werden, beispielsweise in Getrieben, insbesondere Kraftfahrzeuggetrieben. Andere Anwendungen sind denkbar.Especially can a hydrodynamic invention Transducers also in applications outside of wind turbines used, for example in transmissions, in particular motor vehicle transmissions. Other applications are conceivable.

Claims

Hydrodynamischer Wandler (1) mit 1.1 einem Pumpenrad (3) und einem Turbinenrad (4), die in einem im Wesentlichen torusförmigen Arbeitsraum (6) um eine Rotationsachse (2) rotierbar angeordnet sind, wobei in dem Arbeitsraum (6) durch Rotieren des Pumpenrades (3) eine Kreislaufströmung eines Arbeitsmediums ausbildbar ist; 1.2 einem im Arbeitsraum (6) von der Kreislaufströmung durchströmbar angeordneten ersten Leitschaufelkranz; 1.3 und einem im Arbeitsraum (6) von der Kreislaufströmung durchströmbar angeordneten zweiten Leitschaufelkranz; wobei 1.4 ein Verstellmechanismus (31) für den ersten Leitschaufelkranz vorgesehen ist, eingerichtet, die Stellung zumindest einer der Leitschaufeln (21) des ersten Leitschaufelkranzes im Arbeitsraum (6) derart zu verstellen, dass ein Anströmwinkel der Kreislaufströmung auf die Leitschaufeln (21) und/oder die lichte Weite zwischen den Leitschaufeln (21) des ersten Leitschaufelkranzes einstellbar ist; dadurch gekennzeichnet, dass 1.5 ein Verstellmechanismus (30) für den zweiten Leitschaufelkranz vorgesehen ist, eingerichtet, die Stellung zumindest einer der Leitschaufeln (20) des zweiten Leitschaufelkranzes im Arbeitsraum (6) derart zu verstellen, dass ein Anströmwinkel der Kreislaufströmung auf die Leitschaufeln (20) des zweiten Leitschaufelkranzes einstellbar ist; 1.6 der erste Leitschaufelkranz als Radialleitschaufelkranz ausgebildet ist, wobei die Leitschaufeln (21) des ersten Leitschaufelkranzes als im Arbeitsraum (6) von der Kreislaufströmung in Radialrichtung zur Rotationsachse durchströmbar angeordnete Radialleitschaufeln (21) ausgebildet sind, und der zweite Leitschaufelkranz entweder als ein zweiter Radialleitschaufelkranz ausgebildet ist, wobei die Leitschaufeln (20) des zweiten Leitschaufelkranzes als im Arbeitsraum (6) von der Kreislaufströmung in Radialrichtung zur Rotationsachse durchströmbar angeordnete Radialleitschaufeln ausgebildet sind, oder als ein Axialleitschaufelkranz ausgebildet ist, wobei die Leitschaufeln (20) des zweiten Leitschaufelkranzes als im Arbeitsraum (6) von der Kreislaufströmung in Rotationsachsenrichtung durchströmbar angeordnete Axialleitschaufeln ausgebildet sind.Hydrodynamic converter ( 1 ) with 1.1 a impeller ( 3 ) and a turbine wheel ( 4 ) in a substantially toroidal working space ( 6 ) about a rotation axis ( 2 ) are rotatably arranged, wherein in the working space ( 6 ) by rotating the impeller ( 3 ) a cycle flow of a working medium can be formed; 1.2 one in the workroom ( 6 ) arranged by the circulation flow arranged through arranged first vane ring; 1.3 and one in the workroom ( 6 ) arranged by the circulation flow arranged through the second vane ring; where 1.4 is an adjustment mechanism ( 31 ) is provided for the first vane ring, the position of at least one of the guide vanes ( 21 ) of the first vane ring in the working space ( 6 ) to adjust such that an angle of attack of the circulation flow on the guide vanes ( 21 ) and / or the clear width between the guide vanes ( 21 ) of the first vane ring is adjustable; characterized in that 1.5 an adjusting mechanism ( 30 ) is provided for the second vane ring, set the position of at least one of the guide vanes ( 20 ) of the second vane ring in the work space ( 6 ) adjust so that an angle of attack of the circle running flow on the guide vanes ( 20 ) of the second vane ring is adjustable; 1.6 the first vane ring is formed as a radial vane ring, wherein the guide vanes ( 21 ) of the first vane ring than in the work space ( 6 ) Radial guide vanes (FIG. 2) which can be flowed through in the radial direction to the axis of rotation by the circulation flow ( 21 ) are formed, and the second vane ring is formed either as a second radial vane ring, wherein the guide vanes ( 20 ) of the second vane ring than in the work space ( 6 ) are formed by the circulation flow in the radial direction to the axis of rotation through-flow arranged radial guide vanes, or is designed as a Axialleitschaufelkranz, wherein the guide vanes ( 20 ) of the second vane ring than in the work space ( 6 ) are formed by the circulation flow in the direction of rotation axis flow arranged arranged axial guide vanes.

Hydrodynamischer Wandler gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hydrodynamische Wandler (1) als zumindest fünfkränziger Wandler ausgebildet ist, wobei das Turbinenrad (4) insbesondere einen in radial nach außen gerichteter Strömungsrichtung der Kreislaufströmung angeordneten ersten Schaufelkranz (11) und einen in radial nach innen gerichteter Strömungsrichtung der Kreislaufströmung angeordneten zweiten Schaufelkranz (12) aufweist.Hydrodynamic converter according to claim 1, characterized in that the hydrodynamic converter ( 1 ) is designed as at least fünfkränziger converter, wherein the turbine wheel ( 4 ) in particular a radially outwardly directed flow direction of the circulation flow arranged first blade ring ( 11 ) and a radially inwardly directed flow direction of the circulation flow arranged second blade ring ( 12 ) having.

Hydrodynamischer Wandler gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenrad (3) und das Turbinenrad (4) zusammen mit einem ortsfesten Gehäuse (5) den Arbeitsraum (6) ausbilden.Hydrodynamic converter according to one of claims 1 or 2, characterized in that the impeller ( 3 ) and the turbine wheel ( 4 ) together with a fixed housing ( 5 ) the working space ( 6 ) train.

Hydrodynamischer Wandler gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitschaufeln (21) des ersten Leitschaufelkranzes und/oder die Leitschaufeln (20) des zweiten Leitschaufelkranzes am Gehäuse (5) ortsfest montiert sind.Hydrodynamic converter according to claim 3, characterized in that the guide vanes ( 21 ) of the first vane ring and / or the guide vanes ( 20 ) of the second vane ring on the housing ( 5 ) are mounted stationary.

Hydrodynamischer Wandler gemäß einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (5) ein Arbeitsmediumzu- und Arbeitsmediumablauf (17) vorgesehen ist, über den der Arbeitsraum (6) während des Betriebs des hydrodynamischen Wandlers (1) mit Arbeitsmedium befüllbar und entleerbar ist.Hydrodynamic converter according to one of claims 3 or 4, characterized in that on the housing ( 5 ) a Arbeitsmediumzu- and working medium flow ( 17 ) is provided, over which the work space ( 6 ) during operation of the hydrodynamic converter ( 1 ) can be filled with working fluid and emptied.

Verfahren zum Betreiben eines hydrodynamischen Wandlers gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Drehzahlverhältnis der Drehzahl des Turbinenrades (4) zur Drehzahl des Pumpenrades (3) von unter maximal 0,5 die Stellung zumindest einer der Axialleitschaufeln (20) im Arbeitsraum (6) mittels des Verstellmechanismus (30) der Axialleitschaufeln (20) derart verstellt wird, dass der Anströmwinkel einer Axialkomponente der Kreislaufströmung auf die Axialleitschaufel (20) mindestens 6 Grad beträgt.Method for operating a hydrodynamic converter according to one of claims 1 to 5, characterized in that at a speed ratio of the rotational speed of the turbine wheel ( 4 ) to the speed of the impeller ( 3 ) of less than 0.5 the position of at least one of the axial guide vanes ( 20 ) in the workroom ( 6 ) by means of the adjusting mechanism ( 30 ) of the axial guide vanes ( 20 ) is adjusted such that the angle of attack of an axial component of the circulation flow to the axial guide vane ( 20 ) is at least 6 degrees.