DE29807986U1 - Hydrodynamic retarder with axially displaceable stator rear wall - Google Patents
Hydrodynamic retarder with axially displaceable stator rear wallInfo
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Description
G 05610GM / "Kreislauföffnung" / Voith Turbo GmbH & (Jo!"KG2 DrS^pOtfci^rg / 5.1/lai 4998.* G 05610GM / "Circuit opening" / Voith Turbo GmbH &(Jo!"KG2 DrS^pOtfci^rg / 5. 1/lai 4998.*
Hydrodynamischer Retarder mit axial verschiebbarer StatorrückwandHydrodynamic retarder with axially movable stator back wall
Die Erfindung betrifft einen hydrodynamischen Retarder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a hydrodynamic retarder according to the preamble of claim 1.
Hydrodynamische Retarder sind beispielsweise aus VDI Handbuch Getriebetechnik II, VDI-Richtlinien VDI 2153, Hydrodynamische , Leistungsübertragung Begriffe - Bauformen - Wirkungsweisen, Kapitel 7,Hydrodynamic retarders are, for example, from the VDI Handbook of Transmission Technology II, VDI Guidelines VDI 2153, Hydrodynamic , Power Transmission Terms - Designs - Modes of Operation, Chapter 7,
&iacgr;&ogr; Bremsen oder Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Auflage,&iacgr;&ogr; Brakes or Dubbel, Pocket Book for Mechanical Engineering, 18th Edition,
Seiten R49 bis R53, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die Anmeldung mit einbezogen. Derartige Retarder werden, insbesondere beim Einsatz in Kraftfahrzeugen oder in Anlagen mit stark wechselndem Betrieb, durch Füllen und Entleeren des beschaufelten Arbeitskreislaufs mit einem Betriebsfluid ein- oder ausgeschaltet. Auch bei ausgeschaltetem Retarder ist noch ein Restmoment vorhanden, beispielsweise aufgrund einer umlaufenden Restölmenge. Das durch das Restmoment bedingte Bremsmoment ist zwar sehr gering, kann sich jedoch bei hohen Drehzahlen sehr störend auswirken und zu einer unzulässig hohen Erwärmung des Retarders führen. Zur Vermeidung der Ventilationsverluste sind bereits eine Reihe von Lösungen bekannt. Dazu gehören u.a. die Verwendung von Statorbolzen sowie die Möglichkeit einer Kreislaufevakuierung. Diese Lösungen sind jedoch sehr aufwendig in ihrer Umsetzung und bedingen einen erhöhten Platzbedarf und damit größere Retarderabmessungen. Wesentliche Nachteile bei derPages R49 to R53, the disclosure content of which is fully included in the application. Such retarders are switched on or off, particularly when used in motor vehicles or in systems with strongly changing operation, by filling and emptying the bladed working circuit with an operating fluid. Even when the retarder is switched off, a residual torque is still present, for example due to a circulating residual oil quantity. The braking torque caused by the residual torque is very low, but can have a very disruptive effect at high speeds and lead to an unacceptably high heating of the retarder. A number of solutions are already known to avoid ventilation losses. These include the use of stator bolts and the possibility of circuit evacuation. However, these solutions are very complex to implement and require more space and thus larger retarder dimensions. Significant disadvantages of the
5 Verwendung von Statorbolzen sind darin zu sehen, daß diese aufgrund ihrer5 Use of stator bolts can be seen in the fact that these are
Anordnung im Profilgrund des Stators auch im Bremsbetrieb in den Arbeitskreislauf hineinreichen und diesen damit stören. Die Möglichkeit der Verwendung getrennter äußerer Kühl-Kreisläufe, bei der beim Leerlaufbetrieb eine genau bestimmte Ölmenge in einem separaten Kreislauf eingeschlossenArrangement in the profile base of the stator can also reach into the working circuit during braking operation and thus disrupt it. The possibility of using separate external cooling circuits, in which a precisely defined amount of oil is enclosed in a separate circuit during idling operation
0 wird, ist sehr aufwendig in ihrer Umsetzung, da zusätzliche Bauteile benötigt0 is very complex to implement, as additional components are required
·· ··
G 0561OGM / "Kreislauföffnung" / Voith Turbo GmbH & CjoTKGj DrS£p0<$)3^rg / 5.J/lai ·· ··
G 0561OGM / "Circuit opening" / Voith Turbo GmbH & CjoTKGj DrS£p0<$)3^rg / 5.J/lai
werden. Des weiteren muß ständig eine sichere Trennung zwischen den einzelnen Zirkulationswegen gewährleistet sein.Furthermore, a safe separation between the individual circulation paths must always be ensured.
Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Leerlaufverluste besteht im Verschwenken der Statorschaufelrades gegenüber dem Rotorschaufelrad. Möglichkeiten zur Lageänderung des Statorschaufelrades gegenüber dem Rotorschaufelrad bzw. eine Verschiebung derselben sind bereits aus den folgenden Druckschriften bekannt:Another way to reduce idle losses is to pivot the stator blade wheel relative to the rotor blade wheel. Options for changing the position of the stator blade wheel relative to the rotor blade wheel or shifting it are already known from the following publications:
Die diesen Ausführungen zugrundeliegende Aufgabe besteht in einer aktiven Anpassung an verschiedene Betriebszustände. Die DE 31 13 408 C1 offenbart Möglichkeiten einer Statorschaufelradverstellung eines Retarders für den Einsatz in stationären 0 Anlagen, beispielsweise in Windkraftanlagen zur Umsetzung der WindenergieThe task underlying these statements is an active adaptation to different operating conditions. DE 31 13 408 C1 discloses possibilities for a stator blade wheel adjustment of a retarder for use in stationary 0 systems, for example in wind turbines for the conversion of wind energy
in Wärme. Die Verstellung erfolgt manuell oder mittels entsprechender Hilfsmittel. Die Feststellung des Statorschaufelrades in der ausgeschwenkten Lage erfolgt mittels mechanischer Hilfsmittel, beispielsweise in Form von Schrauben. Die Verstellung erfolgt zum Zweck der Anpassung derin heat. The adjustment is carried out manually or using appropriate tools. The stator impeller is secured in the swiveled-out position using mechanical tools, for example in the form of screws. The adjustment is carried out for the purpose of adapting the
5 Strömungsbremse an die Wind kraftanlage. Der Zeitaufwand für die5 Flow brake to the wind turbine. The time required for the
Realisierung einer Verstellung ist entsprechend hoch, und die Ausführung ist demzufolge in keiner Weise für den Einsatz im Fahrzeug geeignet.The risk of adjustment is correspondingly high and the design is therefore in no way suitable for use in a vehicle.
Der in der Druckschrift DE 40 10 970 A1 offenbarte Retarder weist analog zuThe retarder disclosed in the publication DE 40 10 970 A1 has analogous
0 der erstgenannten Druckschrift ein Statorschaufelrad auf, das in seiner Lage0 of the first-mentioned publication has a stator impeller which in its position
veränderbar ist. Jedoch erfolgt hier eine Lageveränderung durch eineHowever, a change in position occurs here through a
zusätzlich zum Bremsmoment erzeugte Reaktionskraft, die dem Bremsmoment proportional ist. Diese Reaktionskraft wird durch eine entsprechende Gestaltung und Lagerung des Schaufelrades erzeugt. Der Reaktionskraft wird eine Verstell kraft, die von einer Verstelleinrichtung aufgebracht wird, entgegengesetzt. Die Größe der Verstellkraft beeinflußtreaction force generated in addition to the braking torque, which is proportional to the braking torque. This reaction force is generated by an appropriate design and bearing of the impeller. The reaction force is counteracted by an adjustment force, which is applied by an adjustment device. The size of the adjustment force influences
dabei entscheidend die Wirkung der Reaktionskraft und damit das Bremsmoment aufgrund der Bedingung, daß die Summe aller auf ein abgeschlossenes System wirkenden äußeren Momente gleich Null ist. Beide Möglichkeiten dienen zur Einstellung bzw. Steuerung des Bremsmomentes. &iacgr;&ogr; Sie zeichnen sich durch einen enormen konstruktiven Aufwand sowie eineThe decisive factor is the effect of the reaction force and thus the braking torque due to the condition that the sum of all external moments acting on a closed system is zero. Both options are used to adjust or control the braking torque. &iacgr;&ogr; They are characterized by an enormous design effort and a
hohe Bauteilanzahl aus.high number of components.
Aus der DE 44 20 204 A1 ist ein Retarder mit einem selbsttätigen Schwenkstator bekannt geworden, der aufgrund seiner exzentrischen Lagerung im Leerlaufbetrieb selbsttätig in eine Lage gebracht wird, in der keine oder nur ein geringer Teil an Luftmassen zwischen dem Rotorschaufelrad und dem Statorschaufelrad bewegt wird.DE 44 20 204 A1 discloses a retarder with an automatic swivel stator which, due to its eccentric bearing, is automatically brought into a position in idle operation in which no or only a small part of the air mass is moved between the rotor impeller and the stator impeller.
Die DE 16 00 187.9 zeigt einen Retarder mit verschiebbarem Statorschaufelrad zur Einstellung eines vorbestimmten Bremsmomentes.DE 16 00 187.9 shows a retarder with a movable stator impeller for setting a predetermined braking torque.
Aus der DE 30 42 017 A1 ist bekanntgeworden, zur Verminderung von Leerlaufverlusten einen Ringschieber am Rotor vorzusehen, der im Leerlauf eine Austrittsöffnung freigibt, so daß die im Arbeitskreislauf im Leerlauf desFrom DE 30 42 017 A1 it has become known that in order to reduce idling losses, a ring slide can be provided on the rotor, which opens an outlet opening when idling, so that the air in the working circuit when the
5 Retarders zirkulierende Luft und Flüssigkeiten zumindest teilweise aus dem5 Retarders circulating air and liquids at least partially from the
Arbeitsraum zwischen Stator und Rotor herausgeführt werden, was die Leerlaufverluste spürbar verringert. Das Verbringen des Ringschiebers in die Arbeitsposition erfordert jedoch das Aufbringen einer zusätzlichen Steuerdruckkraft. Ein weiterer Nachteil dieser Konstruktion ist, daß derWorking space between stator and rotor, which noticeably reduces the idling losses. However, bringing the ring slide into the working position requires the application of an additional control pressure force. Another disadvantage of this design is that the
0 Kreislauf am Rotor geöffnet wurde. Hierdurch ergab sich ein nicht unerheblich0 circuit was opened at the rotor. This resulted in a not insignificant
breiter, fördernder Spalt, der beim Durchfluß zu Verlusten führte. Des weiterenwide, conveying gap, which led to losses during flow. Furthermore
G 0561OGM / "Kreislauföffnung" / Voith Turbo Gmbri S.*Qo»K(5i DrS/fcpO*aoa53/rg / 5.MaS »8&bgr;8* <G 0561OGM / "Circuit opening" / Voith Turbo Gmbri S.*Qo»K(5 i DrS/fcpO*aoa53/rg / 5. MaS »8&bgr;8* <
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ergaben sich Dichtheitsprobleme aufgrund des umlaufenden Rotors. Durch die Gradstellung waren die Schaufeln auch hoch belastet.There were sealing problems due to the rotating rotor. Due to the angular position, the blades were also subjected to high loads.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Retarder der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß die genannten Nachteile vermieden werden. Aufgrund dessen, daß der Leerlaufbetrieb etwa 95 % der Gesamtlaufzeit eines Retarders beträgt, ist eine minimale Leerlaufleistung anzustreben. Gleichzeitig soll mit geringstmöglichem konstruktiven Aufwand mittels Systemenergie der Retarder in Betriebsbereitschaft versetzt werden.The object of the invention is to further develop a retarder of the type mentioned above in such a way that the disadvantages mentioned are avoided. Due to the fact that idling operation accounts for approximately 95% of the total running time of a retarder, a minimum idling power is to be aimed for. At the same time, the retarder should be made ready for operation using system energy with the least possible design effort.
Die obengenannte Aufgabe wird durch den hydrodynamischen Retarder mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.The above-mentioned object is achieved by the hydrodynamic retarder with the features of claim 1.
Nach der erfindungsgemäßen Lösung ist die Begrenzungswand des Stators derart ausgebildet, daß wenigstens ein Teil derselben aus einer ersten Position in eine zweite Position verschoben werden kann.According to the solution according to the invention, the boundary wall of the stator is designed such that at least a part of it can be moved from a first position to a second position.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die erste Position eine Leerlaufposition kennzeichnet und die zweite Position eine Arbeitsposition.It is particularly preferred if the first position indicates an idle position and the second position a working position.
Sieht man auf der Rückseite der Begrenzungswand einen Druckraum vor, so kann vorteilhafterweise die Begrenzungswand selbsttätig in die erste und die zweite Position verbracht werden.If a pressure chamber is provided on the back of the boundary wall, the boundary wall can advantageously be automatically moved into the first and second positions.
5 Um die Leerlaufverluste im Retarder weiter zu verringern, ist mit Vorteil5 To further reduce the idling losses in the retarder, it is advantageous
vorgesehen, wenn im Bereich des Außenumfangs von Stator oder Rotor in radialer Richtung ein Vosprung vorgesehen ist, der sich in axialer Richtung in den Bereich des Spaltes zwischen Stator und Rotor hineinerstreckt.provided if a projection is provided in the area of the outer circumference of the stator or rotor in the radial direction, which extends in the axial direction into the area of the gap between the stator and rotor.
G 0561OGM / "Kreislauföffnung" / Voith Turbo Gmbril*Go..&5 i DrS/epOOO&a/rg / 5. */aU9e8 *«G 0561OGM / "Circuit opening" / Voith Turbo Gmbril*Go..&5 i DrS/epOOO&a/rg / 5. */aU9e8 *«
In einer konstruktiv besonders vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Vorsprung Teil des Stators oder Rotors ist, das bedeutet zusammen mit dem Stator oder Rotor ein einziges Bauteil ausbildet.In a particularly advantageous design embodiment, it is provided that the projection is part of the stator or rotor, which means that it forms a single component together with the stator or rotor.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Vorsprung sich über den gesamten Umfang des Stators oder Rotors erstreckt und als umlaufender Ring ausgebildet ist.It is particularly advantageous if the projection extends over the entire circumference of the stator or rotor and is designed as a circumferential ring.
Die Erfindung wird nachfolgend mit Hilfe der Zeichnungen beispielhaft &iacgr;&ogr; beschrieben.The invention is described below by way of example with the aid of the drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1: einen erfindungsgemäßen Retarder mit geschlossenerFig. 1: a retarder according to the invention with closed
Begrenzungwand im Bremsbetrieb;Limiting wall during braking;
Fig. 2: einen erfindungsgemäßen Retarder, wobei ein Teil derFig. 2: a retarder according to the invention, wherein a part of the
Begrenzungwand in die zweite Position verbracht ist.boundary wall is moved to the second position.
Fig. 1 zeigt einen Retarder umfassend ein Rotorgehäuse 1 sowie ein Statorgehäuse 3. Im Rotorgehäuse 1 ist ein Rotor 5 angeordnet, der auf der Nabe 7 umläuft und gegen diese mit der Dichtung 9 abgedichtet ist.Fig. 1 shows a retarder comprising a rotor housing 1 and a stator housing 3. A rotor 5 is arranged in the rotor housing 1, which rotates on the hub 7 and is sealed against it with the seal 9.
Im Statorgehäuse 3 befindet sich ein feststehender Stator 11 mit einer Begrenzungswand 13. Die Begrenzungswand umfaßt ein verschiebbares 5 Teilstück 15, daß sich in Fig. 1 in der Bremsposition befindet, d. h. in derIn the stator housing 3 there is a fixed stator 11 with a boundary wall 13. The boundary wall comprises a movable 5 section 15, which in Fig. 1 is in the braking position, i.e. in the
ersten Position, so daß eine geschlossene Begrenzungswand im Stator ausgebildet wird. Das im Retarder umlaufende Öl zirkuliert in der eingezeichneten Richtung 17 und baut ein Bremsmoment aufgrund der Massenkräfte auf.first position, so that a closed boundary wall is formed in the stator. The oil circulating in the retarder circulates in the direction shown 17 and builds up a braking torque due to the inertia forces.
G 05610GM/ "Kreislauföffnung" /Voith Turbo Gmbr^Ät£.^t?4DrS/i|5tfbi):$SA3/5.G 05610GM/ "Circuit opening" /Voith Turbo Gmbr^Ät£.^t?4DrS/i|5tfbi):$SA3/5.
Der bewegliche Teil 15 der Statorbegrenzungswand wird in einer entsprechenden Führung 19 geführt und ist gegenüber dieser mit Dichtungen 21 abgedichtet.The movable part 15 of the stator boundary wall is guided in a corresponding guide 19 and is sealed against it with seals 21.
Des weiteren umfaßt der Stator am Umfang einen Vorsprung 40. Durch eine derartige Anordnung kann insbesondere die Kavitation im gefüllten Zustand verringert werden und bei entsprechender Ausgestaltung des Vorsprunges auch die Leerlaufverluste des Retarders im ungefüllten Zustand. So ist es möglich, daß in der Leerlaufposition der Vorsprung den Spalt nicht vollständig überdeckt und Medium, das sich im Leerlaufbetrieb noch im Retarder befindet, am Vorsprung vorbei beispielsweise in einen Aufnahmeraum gefördert wird, um von dort ab- und einer zusätzlichen Kühleinrichtung zugeführt zu werden.Furthermore, the stator has a projection 40 on the circumference. Such an arrangement can reduce cavitation in the filled state and, if the projection is designed accordingly, also the idle losses of the retarder in the unfilled state. It is therefore possible that in the idle position the projection does not completely cover the gap and medium that is still in the retarder during idle operation is conveyed past the projection, for example into a receiving space, in order to be discharged from there and fed to an additional cooling device.
In Fig. 2 ist ein Retarder gemäß Fig. 1 dargestellt, wobei das verschiebliche Rückenwandteil 15 der Statorrückwand in die Leerlaufposition verbracht worden ist. Hierdurch wird die im Stator befindliche Luft entlang der Richtung 50 durch den sich aufgrund des Zurückziehens der Verschiebemittel ergebenden Spalt 52 aus dem Arbeitsraum 60 des Retarders heraus in den Raum 54 gefördert. Sie tritt über die Eintrittsschlitze 59 wieder in den Arbeitsraum 60 des Retarders ein, stört die momenterzeugende Meridianströmung nachhaltig, so daß die Leerlaufverluste minimiert werden.Fig. 2 shows a retarder according to Fig. 1, in which the movable rear wall part 15 of the stator rear wall has been moved to the idle position. As a result, the air in the stator is conveyed along the direction 50 through the gap 52 resulting from the retraction of the displacement means from the working chamber 60 of the retarder into the chamber 54. It enters the working chamber 60 of the retarder again via the inlet slots 59, permanently disrupting the torque-generating meridional flow, so that the idle losses are minimized.
Das Hineinverbringen der Statorrückwand kann mit Hilfe von Druckmittel erfolgen, das in den hinter der Rückwand liegenden Druckraum 56 verbracht wird, während das Zurückziehen durch die Feder 32 erfolgen kann.The stator rear wall can be brought in with the aid of pressure medium which is introduced into the pressure chamber 56 located behind the rear wall, while the retraction can be carried out by the spring 32.
Mit der Erfindung wird somit erstmals ein Retarder angegeben, bei dem die Luftströmung im Leerlaufbetrieb nachhaltig gestört wird, ohne daß während 0 des Bremsbetriebes Einbußen am Bremsmoment auftreten.The invention thus provides for the first time a retarder in which the air flow is permanently disturbed during idling operation without any loss of braking torque occurring during braking operation.
Claims (7)
ausgebildet ist.7. Hydrodynamic machine according to one of claims 5 or 6, characterized in that the projection is designed as a circumferential ring
is trained.
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Legal Events
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