DE1630762B2 - Regelvorrichtung fuer eine hydrodynamische bremse - Google Patents

Description

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menge gleich und der Füllungsgrad und somit das Je nach Art und Dimensionierung der erfindungs-

Bremsmoment bleiben bei gleichbleibender Brems- gemäßen Ausbildung der Anschlußstelle der Entnah-

drehzahl konstant. meleitung kann der Einfluß der an der Anschlußstelle

Bei Änderung der Bremsdrehzahl, jedoch gleich- vorbeiführenden Flüssigkeitsströmung auf den Druck

bleibendem Durchflußwiderstand des Steuerschie- 5 in der Entnahmeleitung variiert werden und somit die

bers, ändert sich entsprechend der Flüssigkeitsdruck sich zufällig aus der Bremskonstruktion ergebenden

in der Bremse und in der Entnahmeleitung und somit Bremsmomentkurven in die angestrebten Bremsmo-

die Entnahmemenge, bis der neue Teilfüllungsgrad mentkurven umgewandelt werden,

als Gleichgewichtszustand zwischen Zufluß und Ent- Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin,

nähme wieder hergestellt ist. Dieser neue Teilfül- io daß diese Regelvorrichtung vollkommen betriebssi-

lungsgrad mit der geänderten Drehzahl ergibt auch eher und verschleißlos ist und nahezu ohne Mehrauf-

ein anderes Bremsmoment. wand hergestellt werden kann.

Die jeweilige Höhe des Bremsmoments bei den Konstruktiv besonders einfach ist die Anordnung verschiedenen Drehzahlen hängt von einer Vielzahl der erfindungsgemäß ausgebildeten Anschlußstelle von Faktoren, hauptsächlich von konstruktiven Ge- 15 der Entnahmeleitung an einem Ringkanal, der die gebenheiten der Bremse ab, und es ergeben sich je Bremse radial außerhalb des Spaltes zwischen Rotor nach Bremstype Bremsmoment-Drehzahl-Kurven mit und Stator umgibt. Ein weiterer Vorteil dieser Anverschiedenem Verlauf. Zum Beispiel kommt es vor, Ordnung besteht darin, daß an der Anschlußstelle die daß bei steigender Drehzahl im unteren Drehzahlbe- im Ringkanal auch bei kleinsten Teilfüllungen herrreich die Kurven sehr rasch ansteigen, bei mittleren 20 sehende geordnete drehzahlabhängige Strömung vorDrehzahlen wieder abfallen, um bei hohen Drehzah- beiführt.

len wieder anzusteigen. Bei verschiedenen Einstellun- Die Anordnung von Strömungsablenkvorrichtun-

gen des Steuerschiebers ergeben sich Kurven ähnli- gen in diesem Ringkanal, die in Strömungsrichtung

chen Verlaufs, jedoch mit verschiedener Höhe. vor der Anschlußstelle der Entnahmeleitung liegen,

Der Verlauf dieser Kurven ist jedoch für die mei- 25 läßt sich vorteilhaft bei gegosssener Ausführung des

sten Anwendungsbereiche von Bremsen ungünstig. Je Ringkanals ausführen. Hierbei entsteht paraktisch

nach Verwendung der Bremse ist ein ganz bestimmter kein Mehraufwand für die Vorrichtung.

Verlauf des Bremsmoments über der Drehzahl erfor- Durch eine stellbare Ausführung dieser Strömungs-

derlich, z. B. steigendes, konstantes oder fallendes ablenkvorrichtung wird zwar ein gewisser Aufwand

Bremsmoment mit steigender Drehzahl. 30 notwendig, dafür ergibt sich aber der Vorteil, daß die

Um eine solche vorgegebene Bremsmomentkurve entstehenden Bremsmomentkurven an die Bedürf-

zu erreichen, wurde bisher die Bremsmomentsteue- nisse feinfühlig und genau angepaßt und, wenn erfor-

rung dauernd entsprechend nachgestellt. Soll die derlich, später geändert werden können.

Steuerung dabei selbsttätig nachgestellt werden, ist Ebenfalls mit einfachem Aufwand herstellbar und

eine aufwendige, teure, empfindliche und damit stör- 35 sehr wirksam wird eine Ausbildung der Vorrichtung

anfällige Regelvorrichtung notwendig. dadurch, daß der Ringkanal Querschnittsveränderun-

Es ist außerdem eine Regelvorrichtung bekanntge- gen aufweist, und daß die Anschlußstelle an einer

worden, bei der ein Schaufelkranz des Bremsstators durch diese Querschnittsveränderung beeinflußten

drehfedernd im Statorgehäuse gelagert ist, wobei der Stelle der Ringkanalströmung angeordnet ist, und

vom erzeugten Bremsmoment abhängige Drehweg 40 daß die Querschnittsveränderung als Düse ausgebil-

dieses Schaufelkranzes zur Regelung der Füll- und/ detist.

oder Entleereinrichtung auf einen einstellbaren Wert Eine weitere Möglichkeit zur einfachen Ausbildes Bremsmoments dient. Eine Bremse mit einer der- dung der Anschlußstelle besteht darin, daß die Anartigen Regelvorrichtung kann jedoch selbsttätig nur schlußstelle mit einer in den Ringkanal ragenden konstante Bremsmomente erzeugen. Die Regelung 45 Schöpfvorrichtung ausgestattet ist, wobei die "Wirkauf konstantes Bremsmoment wird durch den Ent- samkeit dadurch erhöht werden kann, daß das vom nahmeschieber vorgenommen, der durch den drehbar Ringkanal abzweigende aus einem zylindrischen gelagerten Stator dauernd nachgestellt wird. Stei- Rohr bestehende Teil der Entnahmeleitung drehbar gende oder fallende Kennlinien können hierbei nicht und als Schöpfvorrichtung ausgebildet ist. Schließlich erzielt werden. Diese Vorrichtung ist außerdem ver- 5° kann der Druck in der Entnahmeleitung und damit hältnismäßig aufwendig. das Bremsmoment auch dadurch beeinflußt werden,

Aufgabe der Erfindung ist es, für eine hydrodyna- daß die Entnahmeleitung unter dem dem geforderten

mische Bremse mit der beschriebenen Einrichtung Bremsmomentverlauf zugehörigen Winkel zur Strö-

zum Steuern des Bremsmoments eine Regelvorrich- mungsrichtung im Ringkanal an diesen angeschlossen

tung zu schaffen, durch die vorgegebene Bremsmo- 55 ist.

mentverläufe über der Drehzahl mit einfachsten Mit- An Hand nachstehender Beschreibung und den

teln erzielt werden können und die die Nachteile der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert und

bisherigen Regelvorrichtung vermeidet. mehrere Ausführungsbeispiele mit weiteren Erfin-

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- dungsmerkmalen beschrieben. In den Zeichnungen

löst, daß strömungstechnisch wirksame Wandteile 60 zeigt die

oder Einbauten an oder nahe der Anschlußstelle der Fig. 1 Bremsmomentkurven einer nicht geregelten

Entnahmeleitung angeordnet sind bzw. eine beson- sowie einer geregelten hydrodynamischen Bremse;

dere Ausführung dieses Anschlusses vorgesehen ist, die

die den Einfluß der an der Anschlußstelle vorbeifüh- Fig. 2 zeigt eine hydrodynamische Bremse mit

renden drehzahlabhängigen Flüssigkeitsströmung auf 65 einer Einrichtung zum Steuern des Bremsmoments

den Druck in der Entnahmeleitung ändert. Dadurch durch Verändern des Füllungsgrades im Schnitt und

wird der Füllungsgrad und damit das Bremsmoment die

selbsttätig drehzahlabhängig beeinflußt. F i g. 3 a bis 6 b vier verschiedene Ausführungsbei-

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spiele der erfindungsgemäßen Ausbildung der An- kanals 29 in der Gegend der Anschlußstelle 31 ver-

schlußstelle der Entnahmeleitung im Längs- und engt ist. Die Querschnittsverengung 36 kann als Düse

Querschnitt. ausgebildet, wie in Fig. 4a und 4b gezeigt, jedoch

. Im Diagramm der Fig. 1 sind Bremsmomentkur- auch anders geformt sein.

ven über der Bremsdrehzahl einer ungeregelten und 5 Zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung

einer geregelten Bremse gezeigt. Die gestrichelten ' sind in den Fig. 5 a, 5b und 6a, 6b gezeigt, in wel-

Kurven 11, 12 und 13 sind Bremsmomentkurven chen das vom Ringkanal 29 abzweigende Ende der

einer nicht selbsttätig geregelten Bremse bei drei ver- aus zylindrischen Rohren bestehenden Entnahmelei-

schiedenen Stellungen der Steuervorrichtung. Bei die- tung 31 zur erfindungsgemäßen Strömungstechni-

sen Kurven wächst das Moment zuerst mit steigender io sehen Ausbildung der Anschlußstelle benutzt wird.

Drehzahl, vermindert sich bei mittleren Drehzahlen, Im Ausführungsbeispiel nach den F i g. 5 a und 5 b

um bei höheren Drehzahlen wieder zu steigen. ragt das Ende der Entnahmeleitung in den Ringkanal

Entsprechend der Stellung der Steuervorrichtung 29 und ist als Schöpfvorrichtung ausgebildet, deren

ist das Moment bei der jeweiligen Drehzahl verschie- Öffnung 37 durch Drehen des Rohres 38 in Strömungs-

den hoch, sein Verlauf über dem Drehzahlbereich ist 15 richtung, entgegen der Strömungsrichtung und in ver-

jedoch untereinander ähnlich. Dieser Verlauf der schiedene Zwischenstellungen gestellt werden kann.

Kurven 11, 12 und 13 gilt für eine bestimmte Brems- Im Ausführungsbeispiel nach den F i g. 6 a und 6 b

bauart. Bremsen anderer Bauart können einen ande- ist das Rohr 39 der Entnahmeleitung unter einem

ren Bremsmomentverlauf über der Drehzahl aufwei- dem geforderten Bremsmomentverlauf zugehörigen

sen, jedoch wird in den meisten Fällen die gewählte 20 Winkel zur Strömungsrichtung im Ringkanal 29 an

Bremsenbauart ohne weitere zusätzliche Einrichtun- diesen angeschlossen.

gen nicht zufällig den für einen bestimmten Anwen- Wirkungsweise der Bremse mit einer Bremsmp-

dungsfall günstigsten Bremsmomentverlauf ergeben. mentsteuerung durch Verändern des Füllungsgrades

Die Kurven 14, 15 und 16 sind die Bremsmoment- und der erfindungsgemäßen Bremsmomentregelvor-

kurven einer hydrodynamischen Bremse mit einer 25 richtung.

Regelvorrichtung nach der Erfindung, die für kon- Zum Bremsen wird bei laufender Füllpumpe 26

stante Bremsmomente ausgelegt ist bei verschiedenen das Absperrventil 28 geöffnet, wodurch der Bremse

Stellungen der Steuervorrichtung. aus dem Vorratsbehälter 25 dauernd durch die Füll-

In der F i g. 2 ist eine hydrodynamische Bremse leitung 27 Bremsflüssigkeit zugeführt wird. Die dargestellt, bestehend aus einem Gehäuse 20 mit Sta- 30 Pumpwirkung des sich drehenden Rotors 22 erzeugt torschaufeln 21, einem Rotor 22 mit Schaufeln 23, in der Flüssigkeit in der Bremse einen von der Roder fest auf der abzubremsenden Welle 24 sitzt. Der tordrehzahl und dem Füllungsgrad abhängigen Bremse wird Bremsflüssigkeit von einem Vorratsbe- Druck, eine kreisförmige Flüssigkeitsströmung zwihälter 25 durch eine Füllpumpe 26 über eine Füllei- sehen Rotor- und Statorschaufeln 23 und 21 und rung 27 und Füllventil 28 zugeführt. Dieses Ventil 35 außerdem eine drehzahlabhängige Strömung im dient nur zum Ein- und Ausschalten der Bremse und Ringkanal 29. Durch die Strömung zwischen Rotorhat keine Steuer- oder Regelfunktion. Die Bremse ist und Statorschaufeln entsteht das von der Drehzahl radial außerhalb des Spaltes zwischen Stator- und und vom Füllungsgrad abhängige Bremsmoment.
Rotorschaufeln 21 und 23 von einem Ringkanal 29 In der Entnahmeleitung 32 entsteht ein gegenüber umgeben, der durch einen Radiälspalt 30 über den 40 dem Druck in der Bremse abweichender Druck durch ganzen Umfang des Gehäuses 20 mit der Bremsen- "' den Einfluß der an der Anschlußstelle 31 vorbeifühkammer verbunden ist. Zur Steuerung des Bremsmo- renden Flüssigkeitsströmung. Die von der Rotordrehments durch Verändern des Füllungsgrades ist am zahl abhängige Geschwindigkeit dieser Strömung be-Ringkanal eine Anschlußstelle 31 für eine Entnahme- stimmt die Höhe dieser Abweichung. Durch diesen leitung 32 angeordnet, die über einen Steuerschieber 45 Druck in der Entnahmeleitung 32 fließt dauernd Flüs-33 mit einstellbarem Durchflußquerschnitt und Lei- sigkeit aus der Bremse. Solange der Füllungsgrad tung 34 zurück zum Vorratsbehälter 25 führt. Zur dem eingestellten Durchflußwiderstand am Steuer-Kühlung der Bremsflüssigkeit führt vom Ringkanal schieber 33 und der jeweiligen Bremsdrehzahl nicht 29 eine Kühlleitung über einen Wärmetauscher zu- entspricht, fließt durch den in der Entnahmeleitung rück zur Bremse. Die Einrichtungen zur Kühlung 50 herrschenden Druck mehr bzw. weniger Flüssigkeit sind einfachheitshalber in den Figuren nicht gezeigt. ' aus der Bremse, als dieser durch die Füllpumpe 26

Erfindungsgemäß ist die Anschlußstelle 31 am zugeführt wird. Bei Erreichen des zugehörigen Fül-Ringkanal 29 strömungstechnisch besonders ausge- lungsgrades ist die Ausflußmenge gleich der Zuflußbildet. Von mehreren Möglichkeiten der Ausbildung menge und der Füllungsgrad und somit das Bremsder Anschlußstelle sind einige in den Fig. 3 a bis 6b 55 moment bleiben bei gleichbleibender Drehzahl kongezeigt, die vergrößerte Ausschnitte des Ringkanals ' stant. Bei Änderung der Bremsdrehzahl ändert sich 29 in der Gegend der Anschlußstelle 31 sind. der Druck in der Bremse, die Strömung an der An-

Die Fig. 3 a bis 3b zeigen eine besonders bevor- schlußstelle 31 und somit der Druck in der Entnah-

zugte Ausbildungsform der Erfindung. In Drehrich- meleitung 32. Dadurch wird der Füllungsgrad und

tung des Bremsrotors 22 vor der Anschlußstelle 31 ist 60 folglich auch das Bremsmoment geändert. Es ergeben

eine Strömungsablenkvorrichtung in Form eines zur sich entsprechende Drehmoment-Drehzahl-Kenn-

Umfangsrichtung schrägen Ringkanalwandstückes 35 linien der Bremse, die aber in den meisten Fällen

angeordnet. Dieses schräge Ringkanalwandstück für den vorgesehenen Anwendungsfall ungünstig,

kann aus der Ringkanalwand direkt geformt sein, es wenn nicht gar ungeeignet sind,

kann auch als federnde Zunge und mit einer Stell- 65 Durch die Maßnahmen der Erfindung wird die

schraube stellbar ausgeführt sein. vom Rotor 22 erzeugte drehzahlabhängige Strömung

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigen die an der Anschlußstelle 31 verändert. Damit ändert

F i g. 4 a und 4 b, in denen der Querschnitt des Ring- sich auch der Einfluß dieser Strömung auf den Druck

in der Entnahmeleitung 32, d. h. es verändert sich die Druckdifferenz zwischen Druck in der Bremse und Druck in der Entnahmeleitung 32 in Abhängigkeit der Drehzahl. Als Folge davon wird ein anderer Füllungsgradverlauf und damit ein anderer Momentenverlauf über der Drehzahl erzielt.
Je nach Ausführung und Dimensionierung der die

Strömung verändernden Regelvorrichtung können fallende, konstante oder steigende Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien erzielt werden.

Mit anderen Einstellungen des Durchflußwiderstandes am Steuerschieber erhält man Drehmoment-Drehzahl-Kennlinien verschiedener Höhe jedoch untereinander ähnlichem Verlauf.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (9)

1 2 mit Hilfe eines veränderlichen Durchflußwiderstan- PatentansDriiche· ^eS} z· ^- emes Steuerschiebers mit veränderlichem Durchflußquerschnitt in der Entnahmeleitung steuerbar ist.

1. Regelvorrichtung für eine hydrodynamische 5 Neben dem Füllungsgrad ist das Bremsmoment hy-Bremse, der dauernd Bremsflüssigkeit zugeführt drodynamischer Bremsen auch noch von der Brems- und entnommen wird und deren Bremsmoment drehzahl abhängig. Bei konstantem Füllungsgrad durch Verändern ihres Füllungsgrades mit Hilfe wächst das Bremsmoment mit der Drehzahl nach eines veränderlichen Durchflußwiderstandes, einer Funktion zweiten Grades. Der jeweilige Fülz. B. eines Steuerschiebers mit veränderlichem io lungsgrad bestimmt die Steilheit der zugehörigen Durchflußquerschnitt in der Entnahmeleitung Bremsmomentkurve. Jeder Füllungsgrad zwischen steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, leerer und voller Bremse ergibt eine entsprechende daß strömungstechnisch wirksame Wandteile parabelförmige Bremsmomentkurve in dem Bremsoder Einbauten (35, 36, 37) an oder nahe der An- momentbereich unterhalb der steilsten, der vollen schlußstelle (31) der Entnahmeleitung (32) an- 15 Bremse zugehörigen Bremsmomentkurve,
geordnet sind bzw. eine besondere Ausführung Um irgendeine vorgegebene, von den parabelfördieses Anschlusses vorgesehen ist, die den Ein- migen abweichende, Bremsmomentkurve zu erhalten, fluß der an der Anschlußstelle (31) vorbeiführen- muß mit sich ändernder Bremsdrehzahl die Bremsfülden drehzahlabhängigen Flüssigkeitsströmung auf lung durch Zufuhr oder Entnahme von Flüssigkeit den Druck in der Entnahmeleitung (32) ändert. 20 geändert werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeich- Vorrichtungen zum Ein- und Ausschalten der net durch die Anordnung der Anschlußstelle (31) Bremse durch Füllen und Entleeren der Bremse und für die Entnahmeleitung (32) an einem die zum Steuern des Bremsmoments durch Verändern Bremse umgebenden Ringkanal (29). des Füllungsgrades bestehen üblicherweise aus einem

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, da- 25 Flüssigkeitsvorratsbehälter, einer Pumpe, einer von durch gekennzeichnet, daß im Ringkanal (29) in der Pumpe zur Bremse führenden Fülleitung mit Strömungsrichtung vor der Anschlußstelle (31) einem Absperrorgan und einer aus der Bremse zum eine Strömungsablenkvorrichtung (35) angeord- Vorratsbehälter führenden Entnahmeleitung. Zur net ist. Steuerung des Füllungsgrades ist in der Entnahmelei-

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- 30 tung ein Steuerschieber mit veränderbarem Durchkennzeichnet, daß die Strömungsablenkvorrich- flußquerschnitt angeordnet.

tung (35) stellbar ist. ■ Zum Einschalten der Bremse und während des

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, da- Bremsbetriebs wird der Bremse dauernd durch die durch gekennzeichnet, daß der Ringkanal (29) Pumpe aus dem Vorratsbehälter Bremsflüssigkeit zu-Querschnittsveränderungen aufweist, und daß die 35 geführt. Die dauernde Flüssigkeitszufuhr dient dem Anschlußstelle (31) an einer durch diese Quer- Ersatz unvermeidlicher Leckverluste und der Mögschnittsveränderung beeinflußten Stelle der Ring- lichkeit, den Füllungsgrad während des Betriebes zu kanalströmung angeordnet ist. verändern. Je nach dem am Steuerschieber eingestell-

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- ten Durchflußquerschnitt und damit Durchflußwiderkennzeichnet, daß die Querschnittsveränderung 4° stand und der augenblicklichen Bremsdrehzahl stellt als Düse ausgebildet ist. sich in der Bremse eine entsprechende Teilfüllung

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, da- und damit ein entsprechendes Bremsmoment selbsttädurch gekennzeichnet, daß die Anschlußstelle tig ein. Die selbsttätige Einstellung der Teilfüllung (31) mit einer in den Ringkanal (29) ragenden kommt dabei, gleichbleibende Bremsdrehzahl vor-Schöpfvorrichtung (37 ausgestattet ist. 45 ausgesetzt, folgendermaßen zustande:

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge- Durch die Bremsrotordrehung entsteht in der Flüskennzeichnet, daß das vom Ringkanal (29) ab- sigkeit in der Bremse ein von der Drehzahl und vom zweigende aus einem zylindrischen Rohr (38) be- Füllungsgrad abhängiger Druck. In der Entnahmeleistehende Teil der Entnahmeleitung (32) drehbar tung entsteht ein gegenüber dem Druck in der Bremse und als Schöpfvorrichtung (37) ausgebildet ist. 5° abweichender Druck durch den Einfluß der an der

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- Anschlußstelle vorbeiführenden, von der Rotordrekennzeichnet, daß die Entnahmeleitung (32) un- hung erzeugten Flüssigkeitsströmung. Die von der ter dem dem geforderten Bremsmomentverlauf Rotordrehzahl abhängige Geschwindigkeit "dieser zugehörigen Winkel zur Strömungsrichtung im Strömung bestimmt die Höhe dieser Abweichung. Ringkanal (29) an diesen angeschlossen ist. 55 Durch diesen Druck in der Entnahmeleitung fließt

Flüssigkeit aus der Bremse. Die ausfließende Menge ist abhängig vom Druck in der Entnahmeleitung und dem eingestellten Durchflußwiderstand des Steuerschiebers. Solange der Füllungsgrad nicht dem einge-60 stellten Durchflußwiderstand entspricht, fließt durch die Entnahmeleitung mehr bzw. weniger Flüssigkeitsmenge aus der Bremse, als dieser durch die Pumpe zugeführt wird. Wäre z. B. der Füllungsgrad und damit der Druck in der Bremse zu hoch, würde die Aus-

Die Erfindung betrifft eine Regelvorrichtung für 65 flußmenge die Zuflußmenge überwiegen, bis zum Ereine hydrodynamische Bremse, der dauernd Brems- reichen des entsprechenden Füllungsgrades. Entflüssigkeit zugeführt und entnommen wird und deren spricht der Füllungsgrad dem eingestellten Durch-Bremsmoment durch Verändern ihres Füllungsgrades flußwiderstand, ist die Ausflußmenge der Zufluß-