DE102013214079A1

DE102013214079A1 - Hydrodynamische Maschine

Info

Publication number: DE102013214079A1
Application number: DE102013214079.7A
Authority: DE
Inventors: Ravi Schade; Dieter Laukemann; Werner Adams; Achim Menne
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2015-01-22
Also published as: WO2015007677A3; WO2015007677A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Maschine, insbesondere hydrodynamischer Retarder, umfassend eine Lagerung (3), in der eine Welle (2) gelagert ist, die über eine Koppelvorrichtung mit einer Maschine koppelbar ist, zwei Schaufelräder, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, von denen wenigstens eines, ein Rotor (4), mit der Welle (2) drehfest verbunden ist. Zur Verhinderung von Lagerschäden wird vorgeschlagen, Mittel (6, 10) vorzusehen, mittels denen die Lagerung (3) im entkoppelten Zustand zumindest zeitweise aus einer Stillstandsposition bewegbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Maschine, insbesondere hydrodynamischer Retarder, zur Erzeugung eines Bremsmomentes mittels eines Arbeitsfluides.
Ein derartiger Retarder sind in einem Antriebsstrang einer Maschine angeordnet und umfasst in der Regel zwei Schaufelräder, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, von denen wenigstens eines auf einer drehbar gelagerten Welle drehfest positioniert ist. Der Arbeitsraum ist für einen ersten Betriebszustand, Bremsen, über wenigstens einen vorgesehenen Arbeitsmediumeinlass mit Arbeitsmedium befüllbar. Während der Bremsung bildet sich im Arbeitsraum eine Kreislaufströmung, wobei das Arbeitsmedium ein Drehmoment und/oder Antriebsleistung hydrodynamische vom ersten auf das zweite Schaufelrad überträgt. Für einen zweiten Betriebszustand, Nicht-Bremsbetrieb, wird das Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum des Retarders entleert, um eine Drehmoment- und/oder Antriebsleistungsübertragung zu vermeiden.
Zur Reduzierung der Verlustleistung bzw. Schleppleistung während des Nicht-Bremsbetriebs sind in einem Antriebsstrang angeordnete Retarder bekannt, die ganz vom Antriebsstrang getrennt werden können. Die Retarderwelle kommt also zum Stehen und die Walzenkörper der einzelnen Lage verharren somit während des im Verhältnis sehr langen Nicht-Bremsbetriebs an einer Stelle. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, dass Walzenkörperlagerungen einer stehenden Welle durch Erschütterungen und/oder Schwingungen dauerhaft geschädigt werden können.
Eine der Aufgaben der Erfindung ist es, eine Lösung für dieses Problem vorzuschlagen.
Eine erfindungsgemäße hydrodynamische Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 6 lösen diese Aufgabe. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und bevorzugte Lösungsvarianten sind in den hiervon abhängigen Unteransprüchen beschrieben, sowie den Figuren zu entnehmen.
Eine erfindungsgemäße hydrodynamische Maschine umfassend eine Lagerung, in der eine Welle gelagert ist, die über eine Koppelvorrichtung mit einer Maschine koppelbar ist, zwei Schaufelräder, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, von denen wenigstens eines, ein Rotor, mit der Welle drehfest verbunden ist. Weiterhin sind Mittel vorgesehen, mittels denen die Lagerung im entkoppelten Zustand zumindest zeitweise aus einer Stillstandsposition bewegbar ist.
So kann sichergestellt werden, dass auch bei einem längeren Stillstand des Retarders keine Lagerschäden durch Erschütterungen oder Schwingungen auftreten können.
Zur zeitweisen Bewegung der Lagerung kann beispielsweise ein Schaufelrad bzw. eine Turbine vorgesehen sein, die mittels einer Fluidströmung angetrieben wird, sodass die Retarderwelle gedreht wird.
In einer ersten Ausführung kann die Turbine auf der Welle angeordnet oder mit dieser gekoppelt sein. Die Turbine kann eine Fluid- oder Druckluftturbine sein. Dabei kann die Turbine von einer Fluidströmung angetrieben werden, z. B. der Kühlwasserströmung.
In einer weiteren Ausführung kann das Schaufelrad an einem Zahnrad der Koppelvorrichtung angeordnet sein. Das Schaufelrad kann dabei von einer, durch eine Düse auf die Schaufeln gerichteten, Ölströmung angetrieben werden. Diese Ölströmung kann gleichzeitig zur Schmierung der Koppel- bzw. Synchronisiervorrichtung verwendet werden.
Unabhängig von der Ausführung wird weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer hydrodynamischen Maschine vorgeschlagen, bei dem die Lagerung der Welle des Retarders, im von der Maschine entkoppelten Zustand, zumindest zeitweise aus einer Stillstandsposition bewegt wird.
In einer Ausführung kann beispielsweise die Koppelvorrichtung kurzzeitig aktiviert werden, um die Lagerung aus der Stillstandsposition zu bewegen.
Anstelle der vollständigen Kopplung von Maschine und Retarder besteht auch die Möglichkeit, die Koppelvorrichtung zumindest soweit aktiviert bzw. in Eingriff zu bringen, dass es zwischen den Bauteilen der Kopplungsvorrichtung bzw. die Synchronisierungselemente der Kopplungsvorrichtung zu einer viskosen Reibung kommt. Dadurch ist der Verschleiß an den Reibflächen sehr gering. Zur Verhinderung von Schäden an den Lagern reicht eine geringe Verdrehung der Lage bzw. das Bewegen der Lage aus einer Stillstandsposition aus.
In weiteren Ausführungen kann ein Schaufelrad vorgesehen sein, dass zumindest zeitweise mit einem Fluidstrom beaufschlagt wird, sodass die Welle gedreht wird. Hierbei können Fluidströmungen der Maschine bzw. des Retarders genutzt werden, um ein Schaufelrad bzw. eine Turbine anzutreiben.
Weitere Merkmale der erfindungsgemäßen Maschine und weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Skizzen näher erläutert.
In diesen zeigen:
1 eine erste Ausführung mit Turbine
2 eine zweite Ausführung mit Turbinenschaufeln am Hochtriebszahnrad
1 zeigt eine Skizze einer ersten Ausführung der Erfindung. Der hier gezeigte Retarder 1 weist zwei Lagerstellen 3 auf. Die Lagerstellen 3 sind im Bereich des Hochtriebszahnrads 9 angeordnet. Der Rotor 4 des Retarders ist somit fliegend gelagert. Der Retarder 1 weist zwei Bereiche auf, die durch die Dichtungen 8 voneinander getrennt sind, einem ersten Bereich mit dem Hochtriebszahnrad 9 und den Lagern 3 und einen zweiten Bereich in dem der Stator 5 und der Rotor 4 angeordnet sind. Am Ende der Retarderwelle 2 ist eine Turbine 6 angeordnet, die von einer Fluidströmung 7 angetrieben werden kann. Die Fluidströmung kann beispielsweise die Kühlwasserströmung der Maschine sein, die über einen Bypasskanal auf die Turbine 6 geleitet wird. In diesem Bypass kann ein Ventil vorgesehen sein, das bei Bedarf geschaltet wird, sodass die Retarderwelle wunschgemäß angetrieben wird.
In 2 ist eine zweite Ausführung dargestellt. Hier sind die Turbinenschaufeln 10 am Hochtriebszahnrad 9 angeordnet. Eine Düse 11 ist derart angeordnet, dass eine Fluidströmung auf die Schaufeln 10 geleitet werden kann. In dieser Ausführung wird die Fluidströmung vorzugsweise aus dem Ölkreislauf der Maschine entnommen und über einen Bypass und der Düse 11 auf die Turbinenschaufeln 10 geleitet. Auch hier kann im Bypass ein Ventil zum Steuern bzw. Regeln der Bewegung vorgesehen werden.
Bezugszeichenliste

1: Retarder
2: Retarderwelle
3: Lager
4: Rotor
5: Stator
6: Turbine
7: Bypasskanal
8: Dichtungen
9: Hochtriebszahnrad
10: Turbinenschaufeln
11: Düse

Claims

Hydrodynamische Maschine, insbesondere hydrodynamischer Retarder, umfassend eine Lagerung (3), in der eine Welle (2) gelagert ist, die über eine Koppelvorrichtung mit einer Maschine koppelbar ist, zwei Schaufelräder, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, von denen wenigstens eines, ein Rotor (4), mit der Welle (2) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (6, 10) vorgesehen sind, mittels denen die Lagerung (3) im entkoppelten Zustand zumindest zeitweise aus einer Stillstandsposition bewegbar ist.
Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaufelrad (10) bzw. eine Turbine (6) zur zeitweisen Bewegung der Lagerung vorgesehen ist.
Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (6) auf der Welle (2) angeordnet ist.
Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (6, 10) eine Druckluft- oder Fluidturbine ist.
Hydrodynamische Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaufelrad (10) an einem Zahnrad der Koppelvorrichtung angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben einer hydrodynamischen Maschine, insbesondere eines hydrodynamischen Retarders, umfassend eine Lagerung (3), in der eine Welle (2) gelagert ist, die über eine Koppelvorrichtung mit einer Maschine koppelbar ist, zwei Schaufelräder, die miteinander einen torusförmigen Arbeitsraum bilden, von denen wenigstens eines, ein Rotor (4), mit der Welle (2) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung (3) im entkoppelten Zustand zumindest zeitweise aus einer Stillstandsposition bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtung aktiviert wird, um die Lagerung aus der Stillstandsposition zu bewegen.
Verfahren nach Anspruch 7 dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelvorrichtung zumindest soweit aktiviert bzw. in Eingriff gebracht wird, dass es zwischen den Synchronisierungselementen zur viskosen Reibung kommt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schaufelrad (6, 10) vorgesehen ist, dass zumindest zeitweise mit einem Fluidstrom beaufschlagt wird, sodass die Welle (2) gedreht wird.