DE862063C - Performance brake and procedures for their operation - Google Patents

Description

Leistungsbremse und Verfahren zu ihrem Betrieb Die Erfindung hat zur Aufgabe, die Bremsleistung bekannter Bremsen für die Leistungsmessung, insbesondere solcher mit Läufer und Ständer, zu erweitern, damit bei niedriger Umdrehungszahl große Drehmomente und bei hoher Umdrehungszahl kleine Drehmomente abgebremst werden können. Hierfür ist bereits vorgeschlagen worden, Bremsen verschiedener Gattung zu einer Maschine zu vereinigen. Bei den bekanntgewordenen Konstruktionen ist eine Reibungsbremse entweder mit einer Flüssigkeitsbremse oder mit einem elektrischen Pendeldynamo zu einem Aggregat zusammengebaut.Performance brake and method for their operation The invention has to Task, the braking performance of known brakes for power measurement, in particular those with rotor and stator, to be expanded so that the speed of rotation is low large torques and, at high speeds, small torques are braked can. For this purpose, it has already been proposed to use brakes of various types to unite into one machine. In the designs that have become known, there is one Friction brake either with a liquid brake or with an electric one Pendulum dynamo assembled into an aggregate.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß bei Leistungsbremsen mit drehbaren Teilen derartige Teile der Bremse teils formschlüssig, teils kraftschlüssig mit der Bremswelle verbunden, teils pendelnd gelagert sind, und daß, vom kraftschlüssig mit der Bremswelle verbundenen Teil der rotierende Teil einer elektrischen Maschine gebildet wird, dessen relativ in Ruhe verbleibende Ergänzung der pendelnd gelagerte Teil trägt.The invention solves the problem posed by the fact that in performance brakes with rotatable parts, such parts of the brake are partly positive, partly non-positive connected to the brake shaft, are partly oscillating, and that, from the frictional connection the part connected to the brake shaft is the rotating part of an electrical machine is formed, its relatively remaining at rest complement the pendular Part carries.

Damit ergibt sich die Mlöglichkeit, die neue Bremse in ihren verschiedenen Leistungsbereichen mit den für jede Bremsart bekannten Regelungen zu betreiben. Die verschiedenen Regelungen können einzeln oder in Vereinigung angewendet werden. Eine mechanische Bremse erfährt Reibungsregelung, eine Flüssigkeitsbremse Füllungs- oder Beaufschlagungsregelung. Die elektrische Regelung geschieht mittels Erregungsänderungen und gegebenenfalls auch Umpolung, damit der rotierende elektrische Teil sowohl im Drehsinn der Bremswelle wie auch entgegen diesem Drehsinn beeinflugt 'werden kann. Bei elektrohydraulischen Bremsen nach der Erfindung ist es möglich; eine Reibungsbremse hinzuzufügen.This makes it possible to use the new brake in its various To operate power ranges with the regulations known for each type of braking. The various regulations can be applied individually or in combination. A mechanical brake experiences friction control, a fluid brake a filling or surcharge regulation. The electrical regulation takes place by means of changes in excitation and possibly also polarity reversal, so that the rotating electrical part both in Direction of rotation of the brake shaft as well as against this direction of rotation influenced 'will can. With electro-hydraulic brakes according to the invention it is possible; a friction brake to add.

Eine nach den Angaben ,der Erfindung hergestellte Bremse ergibt ein einfaches und betriebssicheres Aggregat, das alle bekannten Vorteile der verschiedenen Bremsarten in sich vereinigt. Ein weiterer wesentlicher Vorteil des neuen Aggregats besteht darin, daß man mit Hilfe des elektrischen Teils Bremsenergie zurückgewinnen und Strom in ein elektrisches Netz liefern kann. Schließlich läßt sich der elektrische Teil auch als Arbeitsmaschine, z. B. zum Anwerfen einer zu prüfenden Maschine, verwenden.A brake produced according to the information of the invention results in a simple and reliable unit that has all the known advantages of the various Braking types combined in one. Another major advantage of the new unit consists in recovering braking energy with the help of the electrical part and can supply electricity to an electrical network. Finally, the electric Part also as a work machine, e.g. B. to start a machine to be tested.

Als Beispiel für eine Vtrwirklichung der Erfindung diene eineRlüssigkeitswirbelbremse, die durch elektrische Teile zum neuen Aggregat einer elektrohydraulischen Bremse ausgebildet worden ist..A fluid vortex brake is used as an example of an implementation of the invention, which through electrical parts to the new unit of an electro-hydraulic brake has been trained ..

Abb: i der Zeichnung zeigt eine Flüssigkeitswirbelbremse nm Längsschnitt; Abb. 2 im Schnitt nach der Linie II-II der Abb. i ; Abb. 3 veranschaulicht eine Ergänzung (im Längsschnitt) an der Bremse nach Abb. i ; Abb. 4 ist ein Schaubild, das den Bereich der abzubremsenden Leistungen in Abhängigkeit von der tTmdrehungszahl ängibt. ' Mit i ist die Bremswelle bezeichnet, an deren Flanschen 2: die abzubremsende Maschine nach Wahl gekuppelt werden kann. Fest mit der Welle i verkeilt, also formschlüssig verbunden, sind die beiden Läufer 3. Sie bilden zusammen mit dem erfindungsgemäß drehbar gelagerten, schwarz gekennzeichneten Teil 4 eine Flüssigkeitskupplung. Dadurch ist -der Teil 4, in normalen Flüssigkeitsbremsen Sltänder genannt, mit der Brremswelle kraftschlüssig verbunden. Läufer und Ständer haben die bekannten taschenartigen Aussparungen 16. Der Teil 4 trägt an seinem Umfang die elektrische Ankerwicklung 6, und bildet dadurch den Rotor des elektrischen Bremsteils. Er ist durch Vermittlung der Schilde 5 am Bremsgehäuse 7 gelagert. Dias Gehäuse 7 besitzt innen Pole S, es bildet infolgedessen den relativ in Ruhe verbleibenden Ergänzungsteil zum Rotor q.. Dias Gehäuse 7 ist in den Stützlagern io des Bremsaggregats pendelnd aufgehängt und hat den üblichen Gewichtshebelarm 9 (Abb. 2), mit dessen Hilfe das ausgeübte Drehmoment gemessen wird. Im übrigen ist die Lagerung dieser drei Teile des Bremsaggregats in der Abbildung :deutlich zu erkennen, Die Flüssigkeitszufuhr zu den Taschen; 1i6 erfolgt über das Anschluß'rohr 1.3 und die Kanäle 14 und 1,5. Die Ableitung vollzieht sich in die an der Stirnseite angeordnete Vorkammer 17, von wo Flüssigkeit mit Hilfe von Schälrohren iß nach dem Auslauf 1(9 abgeleitet werden kann. Die Stromzufuhr zu den elektrischen Teilen erfolgt bei ii.Fig: i of the drawing shows a fluid vortex brake nm longitudinal section; Fig. 2 in section along the line II-II of Fig. I; Fig. 3 illustrates a Addition (in longitudinal section) to the brake according to Fig. I; Fig. 4 is a graph that is the range of the power to be braked as a function of the tTm speed gives. 'With i the brake shaft is designated, at the flanges 2: the one to be braked Machine can be coupled of your choice. Wedged firmly to the shaft i, i.e. form-fitting connected, the two runners 3. They form together with the inventive rotatably mounted, part 4 marked in black is a fluid coupling. Through this is part 4, called sltänder in normal liquid brakes, with the brake shaft positively connected. Runner and stand have the familiar pocket-type Recesses 16. The part 4 carries the electrical armature winding on its circumference 6, and thereby forms the rotor of the electrical braking part. He is through mediation the shields 5 mounted on the brake housing 7. The housing 7 has inside poles S, es consequently forms the complementary part to the rotor that remains relatively at rest q .. The housing 7 is suspended oscillating in the support bearings io of the brake unit and has the usual weight lever arm 9 (Fig. 2), with the help of which the exercised Torque is measured. In addition, the storage of these three parts of the brake unit in the figure: clearly visible, the fluid supply to the pockets; 1i6 takes place via the connection pipe 1.3 and the channels 14 and 1.5. The derivation takes place into the antechamber 17 arranged on the front side, from where liquid with the help can be derived from peeling tubes after outlet 1 (9. The power supply to the electrical parts takes place at ii.

Dias neue- Bremsaggregat kann bei Bedarf als reine Flüssigkeitswirbelbremse arbeiten. Der Ständer 4 wird für diesen Fäll mit :dem Gehäuse 7 starr gekuppelt; z, B. mit Hilfe des Bolzens 1,2, und die elektrischen Teile erhalten keine Erregung; oder das @ Aggregat arbeitet -als _' elektrohydraulische Bremse. Dann sind Ständer 4 und Gehäuse j nicht. gekuppelt. Die elektrischen Teile erhalten verschieden starke Erregung und der hydraulische Teil verschieden große Füllung, alles je nach der erforderlichen Bremsleistung. Soll die Bremse als reine elektrodynamische Bremse arbeiten, dann dient der hydraulische 'feil als Kupplung zwischen der Bremswelle i und dem als Rotor des elektrischen Bremsteils ausgebildeten Teil Je nach der Erregung der elektrischen Teile kann der Rotor ¢ dazu gebracht werden, im selben oder - im umgekehrten Drehsinn der Bremswelle i umzulaufen. Läuft er im umgekehrten Drehsinn, dann läßt sich z. B. bei roo UpM der Bremswelle eine Relativbewegung zwischen Rotor 4. und Läufer 3 von r6o:o Up.M erzielen. D!er Regelbereich der neuen Bremse wird also nach unten erheblich erweitert. Selbst bei kleiner Drehzahl läßt sich an der Bremswelle noch ein entsprechend großes Bremsinoment aufbringen. Wenn die elektrische Erregung ganz weggenommen wird, so kann man bei hoher Drehzahl eine kleine- Leistung abbremsen, denn es _ entsteht dann so gut wie kein Reaktionsmoment auf das pendelnd gelagerte Gehäuse;: Die Leerlauf-Leistung wird dadurch auf -ein Mindestmaß beschränkt. Die Erfindung ist nicht an die Konstruktion des beschriebenen Ausführungsbeispiels gebunden. Die Verschiedenartigkeit benutzbarer Bremskonstruktionen weist die Wege, welcher Teil einer Bremse als der elektrisch rotierende und welcher Teil als der relativ in Ruhe verharrende elektrische -Ergänzungsteil auszubilden ist.The new brake unit can be used as a pure fluid vortex brake if required work. For this case, the stand 4 is rigidly coupled to: the housing 7; e.g. with the help of the bolt 1,2, and the electrical parts do not receive any excitation; or the @ unit works -as an electro-hydraulic brake. Then there are stands 4 and housing j not. coupled. The electrical parts are given different strengths Excitation and the hydraulic part of different sizes of filling, all depending on the required braking power. Should the brake be a pure electrodynamic brake work, then the hydraulic 'feil serves as a coupling between the brake shaft i and the part designed as the rotor of the electrical braking part Depending on the excitation of the electrical parts, the rotor ¢ can be made to be in the same or - in reverse direction of rotation of the brake shaft i. If it runs in the opposite direction, then z. B. at roo RPM of the brake shaft a relative movement between the rotor 4th and runner 3 of r6o: o Up.M to achieve. The control range of the new brake becomes thus expanded considerably downwards. Even at low speed, the Apply a correspondingly large braking torque to the brake shaft. When the electric Excitation is completely taken away, so you can get a little power at high speed slow down, because there is almost no moment of reaction to the swinging housings with bearings ;: The idle power is thereby limited to a minimum The invention is not limited to the construction of the embodiment described bound. The diversity of usable brake constructions shows the way which part of a brake as the electrically rotating and which part as the Electrical supplementary part that remains relatively at rest is to be trained.

Um weiteren, auch außergewöhnlichen Anforderungen an die Bremsleistung gerecht werden zu können, läßt sich das beschriebene Aggregat gemäß der Erfindung noch mit einer Reibungsbremse versehen. Ein Beispiel hierfür zeigt das Teilbild der Abb. 3. Die Reibungsbremse 210 ist am pendelnden Gehäuse 7 angebracht und wirkt auf den kraftschlüssig rotierenden Teil 4 ein. Ihre Handhabung geschieht in bekannter Weise. Wie beträchtlich der Leistungsbereich einer gewöhnlichen Flüssigkeitswirlelbremse durch Anwendung des Erfindungsgedankens vergrößert werden kann, läßt das Schaubild (Abb.4) erkennen. D'ie Kurven A und B beziehen sich auf die Leistung bisher üblicher Flüssigkeitswirbelbremsen. Der schraffierte Bereich C kommt durch Erzeugung eines Gegendrehmomentes mittels des Rotors 4 hinzu, der Bereich D; wenn der Rotor gleichsinnig umläuft und die Erregung verkleinett oder weggenQmmen ist. Man 'erkennt, daß beispielsweise bei sehr hoher Drehzahl (6ooo UpM) fast bis zum Drehmoment Null gefahren werden kann. Die Kleinstleistung ist lediglich durch die Luftreibung bedingt. Bei niedrigen Drehzahlen kann durch Gegenlauf mit vollem Drehmoment bis zur Drehzahl Null gefahren werden.In order to meet further, also unusual, demands on the braking performance To be able to meet, the unit described can be according to the invention still provided with a friction brake. The drawing shows an example of this of Fig. 3. The friction brake 210 is attached to the oscillating housing 7 and acts on the non-positive rotating part 4. They are handled in a familiar manner Way. How vast the power range of an ordinary fluid swirl brake can be enlarged by applying the inventive concept, leaves the diagram (Fig.4). The curves A and B relate to the performance more common up to now Fluid swirl brakes. The hatched area C comes by creating a Counter torque added by means of the rotor 4, the area D; if the rotor is in the same direction and the excitement is diminished or removed. One recognizes that, for example at a very high speed (6,000 rpm) can be driven almost to zero torque can. The smallest output is only due to the air friction. At low Speeds can be driven up to zero speed by counter-rotating with full torque will.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der neuen Konstruktion liegt darin, daß der Rotor 4 nicht mit der vollen Drehzahl der Bremswelle laufen muß. Die Drehzahl braucht vielmehr nur einen Bruchteil davon zu betragen, sie liegt im allgemeinen im Bereich der halben Bremswellendrehzahl. Der Rotor wird also selbst bei hoher Drehzahl einer abzubremsenden Maschine nicht übermäßig durch Zentrifugalkräfte beansprucht.Another major advantage of the new design is that that the rotor 4 does not have to run at the full speed of the brake shaft. The speed Rather, it only needs a fraction of which it lies generally in the range of half the brake shaft speed. So the rotor becomes itself at high speed of a machine to be braked not excessively by centrifugal forces claimed.

Dia die Teile 3 und q. der Flüssigkeitsbremse als hydraulische Kupplung zwischen der Bremswelle i und dem elektrischen Teil wirken können, so ist es ineglich, den elektrischen Teil durch entsprechende Stromzufuhr als Motor, z. B. zum Anwerfen einer zu prüfenden Maschine, zu benutzen. Das vom elektrischen Teil auf die Bremswelle i; übertragene Drehmoment läßt sich hierfür durch die hydraulische Regelung allmählich steigern. Dia parts 3 and q. the fluid brake can act as a hydraulic clutch between the brake shaft i and the electrical part, so it is ineglich, the electrical part by appropriate power supply as a motor, z. B. to start a machine to be tested. The electrical part on the brake shaft i; For this purpose, the transmitted torque can be gradually increased by the hydraulic control.

Wenn der elektrische Teil während einer Leistungsmessung als Generator wirkt, dann kann der erzeugte Strom zur Energierückgewinnung in ein elektrisches Netz geliefert werden. Es bedarf dafür keiner besonderen elektrischen Regeleinrichtungen. Durch entsprechenden Schlupf im hydraulischen Teil der Bremse mit Hilfe einer Füllungsregelung kann der Teil ,4 bei konstanter Drehzahl gehalten werden, unabhängig von etwa wechselnden Drehzahlen der Bremswelle i.When the electrical part acts as a generator during a power measurement works, then the generated electricity can be converted into an electrical energy recovery system Net. No special electrical control equipment is required for this. By means of a corresponding slip in the hydraulic part of the brake with the aid of a filling control the part, 4 can be kept at constant speed, regardless of about changing Speed of the brake shaft i.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE: i. Leistungsbremse mit drehbaren Teilen, dadurch gekennzeichnet, daß drehbare Teile der Bremse teils formschlüssig, teils kraftschlüssig mit der Bremswelle verbunden, teils pendelnd gelagert sind und daß vom kraftschlüssig mit der Bremswelle verbundenen Teil der rotierende "Geil einer elektrischen Maschine gebildet wird; dessen relativ in Ruhe verbleibende Ergänzung der pendelnd gelagerte Teil trägt. z. Bremse nach Anspruch i., dadurch gekennzeichnet, daß bei FlüssiglQeitsbremsen mit Läufer, Ständer und Gehäuse der mit der Bremswelle (i) kraftschlüssig verbundene Teil (Ständer q.) als rotierender elektrischer Teil, und daß der-pendelnd gelagerte, relativ in Ruhe verbleibende Teil (Gehäuse;) als elektrischer Ergänzungsteil ausgebildet ist und z. B. Pole (S) od. dgl. trägt. . 3. Bremse nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reibungsbremsvorrichtung vorgesehen ist, die am relativ in Ruhe verharrenden Teil (Bremsgehäuse 7) befestigt ist und auf den kraftschlüssig rotierenden Teil (4.) zur Wirkung gebracht wird. q.. Bremse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß' das Bremsgehäuse (7) an Stützteilen für das gesamte Aggregat pendelnd aufgehangen ist. 5. Bremse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der als Rotor ausgebildete Ständer (q.) mittels Schilden (5) od. digl. am Bremsgehäuse drehbar gelagert ist. 6. Bremse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß. der Ständer (q.) mit dem Bremsgehäuse (7) starr verbunden werden kann. 7. Verfahren zum Betrieb von Bremsen nach Anspruch 2; dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsleistung entweder durch Regelung des hydraulischen Bremsteils oder durch Verändern der Erregung und Umpolung des elektrischen Bremsteils oder durch beide Regelungen gleichzeitig elektrohydraulisch geregelt wird. B. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich mechanisch, z. B. mittels Reibungsbremse (2o), geregelt wird. d. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Teil der Bremse als Arbeitsmaschine benutzt wird. io. Verfahren nach Anspruch 7, .dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Teil der Bremse, wenn er als Generator arbeitet, Strom in ein elektrisches Netz liefert.PATENT CLAIMS: i. Performance brake with rotating parts, thereby characterized in that rotatable parts of the brake are partly positive, partly non-positive connected to the brake shaft, are partly oscillating and that of the force fit part of the rotating "Geil" of an electrical machine connected to the brake shaft is formed; its relatively calm complement to the pendular one Part carries. z. Brake according to claim i., Characterized in that in the case of liquid brakes with rotor, stator and housing that is non-positively connected to the brake shaft (i) Part (stator q.) As a rotating electrical part, and that the pendulum-mounted, part (housing;) that remains relatively at rest is designed as an electrical supplementary part is and z. B. Pole (S) or the like. . 3. Brake according to claim i or 2, characterized characterized in that a friction braking device is provided which is on the relative part (brake housing 7) remaining at rest is attached and on the frictional connection rotating part (4.) is brought into effect. q .. brake according to claim 2 or 3, characterized in that 'the brake housing (7) on support parts for the entire The unit is suspended in a pendulous manner. 5. Brake according to claim 2 or 3, characterized in that that the stator designed as a rotor (q.) by means of shields (5) od. digl. on the brake housing is rotatably mounted. 6. Brake according to claim 2 or 3, characterized in that that. the stand (q.) can be rigidly connected to the brake housing (7). 7. Procedure for operating brakes according to claim 2; characterized in that the braking power either by regulating the hydraulic braking part or by changing the excitation and polarity reversal of the electrical braking part or by both controls at the same time is controlled electrohydraulically. B. The method according to claim 7, characterized in that that in addition mechanically, z. B. by means of friction brake (2o) is regulated. d. Method according to claim 7, characterized in that the electrical part of the Brake is used as a work machine. ok Method according to claim 7, thereby characterized in that the electrical part of the brake, when it works as a generator, Supplies electricity to an electrical network.