DE1095066B - Fluessigkeitswirbelbremse - Google Patents

Fluessigkeitswirbelbremse

Info

Publication number
DE1095066B
DE1095066B DEP9414A DEP0009414A DE1095066B DE 1095066 B DE1095066 B DE 1095066B DE P9414 A DEP9414 A DE P9414A DE P0009414 A DEP0009414 A DE P0009414A DE 1095066 B DE1095066 B DE 1095066B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
rotor
stator
water
pockets
brake
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEP9414A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert Griffin De La Mater
Edgar F Speiden
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Parkersburg Rig and Reel Co
Original Assignee
Parkersburg Rig and Reel Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Parkersburg Rig and Reel Co filed Critical Parkersburg Rig and Reel Co
Publication of DE1095066B publication Critical patent/DE1095066B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D57/00Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
    • F16D57/005Details of blades, e.g. shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16DCOUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D57/00Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders
    • F16D57/04Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders with blades causing a directed flow, e.g. Föttinger type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Arrangements (AREA)

Description

  • Flüssigkeitswirbelbremse Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitswirbelbremse mit einem Rotor und einem Stator, die miteinander verbundene, ringförmig angeordnete, von Schaufeln gebildete Taschen haben, in denen die Flüssigkeit umläuft. Die infolge der Wärmeentwicklung beim Betrieb einer solchen Bremse erforderliche Flüssigkeitsströmung durch die Bremse erfolgte bisher in der Hauptsache auf zwei Wegen. Entweder wurde Wasser in die Bremse gepumpt, oder die Bremse wurde so ausgebildet, daß sie selbst eine Pumpwirkung hat. Bei der letztgenannten Art von Bremsen ist vorgeschlagen worden, durch die Statorhälften geführte Bohrungen für das Einströmen von Wasser in die Rotortaschen vorzusehen.
  • Bremsen der erwähnten Art haben sich in der Praxis und vor allem in der Erdölindustrie bewährt, jedoch weist die Anordnung von Wassereinlaßrohren, die sowohl radial als auch in Umfangsrichtung geneigt sind, gewisse Nachteile auf, die die volle Ausnutzung des Wirkungsgrades einer Bremse dieser Art verhindern. Beispielsweise behindern die sich durch die Taschen des Stators erstreckenden Einlaßrohre die Wasserströmung durch die Statortaschen, indem die wirksamen Ouerschnittsflächen der Taschen herabgesetzt werden und die Wasserströmung unter Wirbelbildung mehr oder weniger unterbrochen wird.
  • Ein weiterer Nachteil dieser Bremsen ist durch den Umstand bedingt, daß das Wasser unmittelbar in die Rotortaschen einströmt, so daß das Wasser wegen des aufeinanderfolgenden Vorbeigangs der Rotorschaufeln an den Einlaßöffnungen der Rohre in die Rotortaschen nur pulsierend eintreten kann. Bei Bremsen dieser Art strömt das die Bremse verlassende Ablaufwasser durch den Spalt zwischen dem Rotor und dem Stator an deren Umfang ab. Als Folge der unmittelbaren Einströmung von Wasser in die Rotortaschen tritt ein Teil des frischen, kühlen Wassers aus, bevor es mit dem erwärmten Wasser gründlich vermischt werden kann oder den vollen Arbeitsgang hinter sich hat. Wenn die Bremse mit maximaler Leistung arbeitet, müssen die Rotortaschen mindestens nahezu ganz mit Wasser gefüllt sein, woraus notwendigerweise folgt, daß unter diesen Bedingungen ein kleineres Volumen frischen, kühlen Wassers eingeleitet werden kann, als wenn die Taschen nur teilweise gefüllt sind.
  • Es sind auch Flüssigkeitswirbelbremsen bekannt, bei denen die Flüssigkeitseinlässe an der dem Rotor abgekehrten Wand unmittelbar in die Taschen des Stators ausmünden. Meist enden die Zulaufrohre einfach in der Statorwand, wodurch die Strömung des Wassers an dieser Stelle gestört wird. Aber auch ein einziges tangential angeordnetes Wasserzulaufrohr im Bereich der Taschen gibt zu erheblicher Turbulenz und damit zu einer Herabsetzung des Wirkungsgrades der Bremse Anlaß.
  • Demgegenüber ist die erfindungsgemäße Flüssigkeitswirbelbremse dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rotor abgekehrten Wände der Statorhälften sich in in axialem Abstand befindlichen Ebenen einander überdecken und so tangential verlaufende, radial gerichtete Flüssigkeitseinlaßöffnungen bilden.
  • Es handelt sich also bei der erfindungsgemäßen Bremse um eine Vorrichtung, bei welcher der Wasserzulaß ringsum in allen Wassertaschen stattfindet. Hierbei ist es wesentlich, daß die Flüssigkeit radial ohne Behinderung strömen kann, und zwar in den Statortaschen radial nach innen und in den Rotortaschen radial nach außen. Durch diese freie Strömung soll die Turbulenz vermieden werden, die bekanntlich die Bremswirkung verringert und die Flüssigkeit unnötig erhitzt. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht, daß die frische Flüssigkeit tangential aus dem Zulaßraum einströmt und von der in den Taschen umlaufenden Flüssigkeit mitgerissen wird. Deshalb braucht keinerlei Druckwasser verwendet zu werden.
  • Dadurch, daß die Statorwand hinter der Einlaßöffnung nach außen vom Rotor abgesetzt ist, ergibt sich, daß die inneren Taschenabschnitte des Stators eine größere Breite haben als die äußeren Abschnitte, wodurch die zusätzlich in die Taschen eintretende Flüssigkeit Platz findet. Das neu eintretende Wasser muß deshalb die bereits umlaufende Flüssigkeit nicht verdrängen und findet deshalb weniger Widerstand. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch die Bremse, Fig.2 in einem etwas vergrößerten Maßstab eine Teilansicht einer Statorhälfte, Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1, Fig. 4 einen Teilschnitt nach der Linie 4-4 in Fig. 2, Fig. 5 einen Teilschnitt nach der Linie 5-5 in Fig. 2 und Fig. 6 eine Teilansicht des Rotors.
  • In Fig. 1 bezeichnet die Bezugsziffer 10 die Welle der Bremse, deren eines Ende 11 aus der Bremse zur Verbindung mit einem umlaufenden Teil herausragt, dessen Drehzahl geregelt werden soll. Der Rotor 12 ist mittels eines Keils 13 auf der Welle 10 verkeilt. Zu beiden Seiten des Rotors sind Statorhälften 14 angeordnet. Jede Statorhälfte 14 ist mit einem Ringflansch 15 versehen, der mit einem Ringflansch 17 einer feststehenden Nabe 16 mittels Schraubbolzen 18 fest verbunden ist. In den Naben 16 sind Dichtungen 19 angeordnet. Die Welle 10 ist in Wälzlagern 20 gelagert, die durch je eine mittels Schraubbolzen 22 an der Nabe 16 befestigte Ringscheibe 21 abgedeckt und geschützt sind.
  • Der Rotor 12 (Fig. 1 und 6) ist in bekannter Weise mit Taschen 25 ausgebildet, die durch abwechselnd kürzere und längere Schaufeln 26 und 27 begrenzt sind. Die Schaufeln 26 enden längs der Linien 28, während die Schaufeln 27 sich bis zu den radial inneren Enden 29 der Taschen erstrecken, so daß jeweils vereinigte Taschen 30 zwischen den radial inneren Teilen der Schaufeln 27 gebildet werden. Hierdurch wird ein wesentlich höherer Gleichförmigkeitsgrad in der Strömung des Wassers durch die Bremse erzielt. Die Schaufeln 26 und 27 sind in bekannter Weise geneigt.
  • Die Statorhälften sind in Fig. 1 bis 5 dargestellt. Jede Statorhälfte ist mit durch die Schaufeln 35 und 36 gebildeten radialen Taschen 34 versehen. Die Schaufeln 36 erstrecken sich zu den radial inneren Enden 37 der Taschen in der gleichen Weise wie die Schaufeln 27 des Rotors 12. Die Schaufeln 35 erstrecken sich nach innen nur bis zu den Linien 38 (Fig. 1 und 2), so daß die Taschen 34, die durch die Schaufeln 35 zwischen zwei Schaufeln 36 gebildet werden, in Taschen 39 übergehen, die den Taschen 30 im Rotor 12 entsprechen.
  • Jede Statorhälfte ist mit einer an sich bekannten Kernringscheibe 42 ausgebildet, die eine unerwünschte Wasserströmung zwischen den Rotor- und Statortaschen verhindert. Die Innenfläche jeder Statorhälfte liegt in einer Ebene 43, mit welcher die Innenfläche der Kernringscheibe 42 zusammenfällt. In ähnlicher Weise enden die entgegengesetzten Flächen des Rotors in Ebenen 44, die parallel zu den jeweiligen Ebenen 43 sind und einen kleinen Spalt 45 bilden.
  • In Fig. 1 ist ersichtlich, daß die Statorhälften an ihrem äußeren Umfang mit Flanschen 48 ausgebildet sind, deren Stirnflächen 49 flüssigkeitsdicht aneinanderliegen. Am äußeren Umfang des Rotors 12 ist eine Ringnut 50 eingearbeitet, die das Gewicht des Rotors verringert. Das Wasser strömt durch den Spalt 45 radial nach außen in die Ringräume 51. Die Auslaßleitungen 52 sind in die Flansche 48 eingeschraubt und stehen mit den Ringräumen 51 in Verbindung, wobei die Leitungen 52 zu einer Auslaßsammelleitung 53 führen, die mit einer Austrittsleitung 54 für das Ausströmen von Wasser aus der Bremse versehen ist. Soweit ist die Anordnung an sich bekannt. Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß die dem Rotor 12 abgekehrten Wände 58, 59 der Statorhälften 14 erfindungsgemäß in in axialem Abstand befindlichen Ebenen einander überdecken und so tangential verlaufende, radial gerichtete Flüssigkeitseinlaßöffnungen 60 (Fig. 1 3, 4, 5) bilden, die durch zwischenliegende Rippen 61 des Statorgehäuses getrennt sind, wobei von einzelnen dieser Rippen 61 sich die Statorschaufeln 36 radial nach innen erstrecken, wie Fig. 3 zeigt. Die Einlaßöffnungen 60 erstrecken sich in ihrer Längsrichtung in Umfangsrichtung der Bremse und sind quer dazu verhältnismäßig schmal, wie aus Fig. 4 und 5 ersichtlich. Die Innenfläche jeder Wand 58 der Statorhälften 14 verläuft gerade und flach, so daß das durch die Einlaßöffnungen 60 in die Statortaschen 39 einströmende Wasser im wesentlichen parallel zur Wand 58 strömt. Das Wasser strömt in den verhältnismäßig breiten Taschen 39 von der Linie 38, an welcher die Schaufeln 35 enden, radial nach innen.
  • Jede Statorhälfte 14 ist mit Ringflanschen 65 und 66 ausgebildet, welche zwischen sich eine Sammelleitung 67 bilden, in die das Wasser durch eine Anschlußleitung 68 einströmt. Jede Sammelleitung 67 ist durch eine Ringscheibe 69 abgedeckt (Fig. 1). An die Außenfläche jeder Wand 59 der Statorhälften 14 sind Warzen 70 (Fig. 1 und 3) angegossen, in deren Gewindebohrungen die Schraubbolzen 71 zur Befestigung der Ringscheiben 69 eingeschraubt sind. Arbeitsweise Wie aus Fig. 1 ersichtlich, fließt das Wasser in den Taschen der Bremse in Richtung der Pfeile. Das Wasser strömt durch die Rotortaschen infolge der Fliehkraftwirkung des Rotors radial nach außen und bewirkt zwangläufig eine Strömung des Wassers in den Statortaschen radial nach innen. Von den Statortaschen 39 tritt das Wasser wieder in die Rotortaschen 30 radial innerhalb der Kernringscheiben 42 ein.
  • Die Kernringscheiben 42 verhindern, daß das Wasser einen Kurzschlußweg durch Querströmung zwischen den Rotor- und Statortaschen nimmt. Hierdurch wird der Wirkungsgrad der Bremswirkung erhöht.
  • Durch das Fehlen von Einströmrohren, die die Statortaschen 34 durchqueren, wird jede Störung der Strömung des Wassers durch diese Taschen vermieden. Die Rotor- und Statortaschen weisen keine Elemente auf, die eine Störung der Flüssigkeitsströmung herbeiführen könnten. Dies wirkt sich in einer Erhöhung des Wirkungsgrades der Bremse aus.
  • Die Wassereinströmöffnungen 60 sind im Schnitt vorzugsweise rechteckig, wobei jede derselben vorzugsweise eine Länge hat, die durch den Umriß der zugehörigen Tasche ermöglicht wird. Es ist vorzuziehen, jede der Öffnungen 60 so eng als möglich zu machen. Der Druck des Wassers muß nur so hoch sein, daß das maximale Wasservolumina in den ringförmigen Sammelleitungen 67 aufrechterhalten wird. Es ist infolge der erfindungsgemäßen Gestaltung der Wassereinströmvorrichtung nicht erforderlich, das Wasser unter hohem Druck zuzuführen.
  • Das einströmende Wasser wird mit dem in Umlauf befindlichen Wasser vermischt und hat keine Möglichkeit, aus der Bremse auszutreten, bis es nicht mindestens annähernd drei Viertel eines Durchlaufs ausgeführt hat, wie aus Fig. 1 ersichtlich, so daß eine wirksame Herabsetzung der Wassertemperatur erzielt wird. Der die Ringräume 51 um den Rotor füllende Wasserring bildet eine Dichtung, die eine unmittelbare Verbindung zwischen den Auslässen 52 und dem Inneren der Bremse verhindert.
  • Bei der Konstruktion gemäß der Erfindung tritt der erwünschte Zustand ein, daß eine höhere Einströmgeschwindigkeit von Frischwasser beim Betrieb mit großem Widerstand, also ganz gefüllter Bremse, erzielt wird als bei Betrieb mit niedrigem Widerstand und geringerer umlaufender Wassermenge. Gerade bei Betrieb mit hoher Leistung ist es wichtig, einen maximalen Zustrom von kühlem Wasser in die Bremse aufrechtzuerhalten. Es wird in diesem Zusammenhang besonders darauf hingewiesen, daß bei der Vorrichtung gemäß der Erfindung keine Hilfsspeisepumpe oder eine andere äußere Druckwasserquelle erforderlich ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Flüssigkeitswirbelbremse mit einem Rotor und einem Stator, die miteinander verbundene, ringförmig angeordnete, von Schaufeln gebildete Taschen haben, in denen die Flüssigkeit umläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rotor (12) abgekehrten Wände (58,59) der Statorhälften (14) sich in in axialem Abstand befindlichen Ebenen einander überdecken und so tangential verlaufende, radial gerichtete Flüssigkeitseinlaßöffnungen (60) bilden. z. Bremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (58, 59) radial nach außen divergieren. 3. Bremse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitseinlaßöffnungen (60) in Umfangsrichtung eine größere Erstreckung aufweisen als quer dazu. 4. Bremse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (35, 36) der Statorhälften (14) auf der dem Rotor (12) zugekehrten Seite mit einer Kernringscheibe (42) verbunden sind und daß der radiale Abstand der Innenkante der Kernringscheibe (42) von der Bremsachse kleiner oder höchstens gleich ist dem radialen Abstand der Einlaßöffnungen (60). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 451873, 642 008, 802 030; schweizerische Patentschriften Nr. 69 210, 262 057; französische Patentschrift Nr. 400 959; USA.-Patentschriften Nr. 2126 751, 2 226 412, 2 287 130, 2 491329.
DEP9414A 1952-03-20 1953-03-19 Fluessigkeitswirbelbremse Pending DE1095066B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US1095066XA 1952-03-20 1952-03-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1095066B true DE1095066B (de) 1960-12-15

Family

ID=22328030

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEP9414A Pending DE1095066B (de) 1952-03-20 1953-03-19 Fluessigkeitswirbelbremse

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1095066B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005051221B3 (de) * 2005-10-26 2007-04-12 Voith Turbo Gmbh & Co. Kg Arbeitsmediumanschluss einer hydrodynamischen Strömungsmaschine

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR400959A (fr) * 1909-03-18 1909-08-13 App Rateau Soc D Expl Des Dispositif de frein hydraulique
CH69210A (de) * 1914-04-18 1915-06-01 Junkers Prof Hugo Wasserbremse
DE451873C (de) * 1927-11-02 Sven Sigurd Ekman Fluessigkeitsbremsdynamometer
DE642008C (de) * 1932-03-26 1937-02-25 Parkersburg Rig & Reel Company Fluessigkeitsbremse, insbesondere fuer Windwerke
US2126751A (en) * 1936-01-28 1938-08-16 Parkersburg Rig & Reel Co Hydrodynamic brake
US2226412A (en) * 1938-06-04 1940-12-24 Westinghouse Electric & Mfg Co Power absorbing or transmitting device
US2287130A (en) * 1941-02-26 1942-06-23 Parkersburg Rig & Reed Company Hydrodynamic brake mechanism
CH262057A (it) * 1944-01-27 1949-06-15 Ranzi Ubaldo Freno idrodinamico a dischi con momento frenante regolabile.
US2491329A (en) * 1947-03-07 1949-12-13 Charles M O'leary Hydrokinetic brake
DE802030C (de) * 1948-10-02 1951-02-01 Carl Schenck Maschinenfabrik D Wasserwirbelbremse mit vom Laufrad und Gehaeuse eingeschlossenen Wasserumlaufkanaelen

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE451873C (de) * 1927-11-02 Sven Sigurd Ekman Fluessigkeitsbremsdynamometer
FR400959A (fr) * 1909-03-18 1909-08-13 App Rateau Soc D Expl Des Dispositif de frein hydraulique
CH69210A (de) * 1914-04-18 1915-06-01 Junkers Prof Hugo Wasserbremse
DE642008C (de) * 1932-03-26 1937-02-25 Parkersburg Rig & Reel Company Fluessigkeitsbremse, insbesondere fuer Windwerke
US2126751A (en) * 1936-01-28 1938-08-16 Parkersburg Rig & Reel Co Hydrodynamic brake
US2226412A (en) * 1938-06-04 1940-12-24 Westinghouse Electric & Mfg Co Power absorbing or transmitting device
US2287130A (en) * 1941-02-26 1942-06-23 Parkersburg Rig & Reed Company Hydrodynamic brake mechanism
CH262057A (it) * 1944-01-27 1949-06-15 Ranzi Ubaldo Freno idrodinamico a dischi con momento frenante regolabile.
US2491329A (en) * 1947-03-07 1949-12-13 Charles M O'leary Hydrokinetic brake
DE802030C (de) * 1948-10-02 1951-02-01 Carl Schenck Maschinenfabrik D Wasserwirbelbremse mit vom Laufrad und Gehaeuse eingeschlossenen Wasserumlaufkanaelen

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005051221B3 (de) * 2005-10-26 2007-04-12 Voith Turbo Gmbh & Co. Kg Arbeitsmediumanschluss einer hydrodynamischen Strömungsmaschine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3925890A1 (de) Kreiselpumpe
EP0721546B1 (de) Strömungsmaschine mit verringertem abrasiven verschleiss
DE2257949C3 (de) Zentrifugalpumpe mit Leckströmungskühler
DE2158518C3 (de) Horizontale mehrstufige Zentrifugalpumpe
DE1287857B (de)
DE3722477C1 (de) Hydrodynamischer Retarder
DE3722530A1 (de) Turbinentriebwerk
DE1095066B (de) Fluessigkeitswirbelbremse
DE1116797B (de) Gehaeuse fuer elektrische Maschinen mit Doppelkuehlmantel
DE2208857A1 (de) Hydrodynamische bremse
AT63119B (de) Flüssigkeitsgetriebe zur Arbeitsübertragung zwischen benachbarten Wellen mittels treibender und getriebener Turbinenräder.
DE2733066A1 (de) Druckgasturbine
DE675264C (de) Drehkolbenverdichter, bei welchem der Laeufer und das Gehaeuse durch je einen Kuehlmittelstrom gekuehlt werden
DE554163C (de) Dampfturbine mit radial und axial beaufschlagter Beschaufelung
DE2207089C2 (de) Gesteuert füllbare hydrodynamische Drehmoment-Übertragungsvorrichtung
DE2501019C2 (de) Hydrodynamische Bremse
DE1281713C2 (de) Hydraulisches Dynamometer oder hydraulische Pumpe
DE4431947A1 (de) Strömungsmaschine mit verringertem abrasiven Verschleiß
DE3007188A1 (de) Drehkammer-pumpe
EP0511517B1 (de) Geteilte Leitvorrichtung
DE968101C (de) Einrichtung an radialen Kreiselverdichtern und -pumpen zur Umsetzung von kinetischer Energie des Stroemungsmittels in Druckenergie
DE603362C (de) Fluegelradpumpe mit abdichtender, kreisender Hilfsfluessigkeit
DE1613118A1 (de) Dynamoelektrische Maschine mit einem aus einem fluessigen Metall bestehenden Stromkollektor
DE2121281A1 (de) Laufrad für eine Gasturbine
DE959590C (de) Durchlaufzaehler fuer Fluessigkeiten