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WO2006074753A1 - Hydrodynamische strömungsmaschine mit axial verlagerbarem schaufelrad - Google Patents

Hydrodynamische strömungsmaschine mit axial verlagerbarem schaufelrad Download PDF

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Publication number
WO2006074753A1
WO2006074753A1 PCT/EP2005/012660 EP2005012660W WO2006074753A1 WO 2006074753 A1 WO2006074753 A1 WO 2006074753A1 EP 2005012660 W EP2005012660 W EP 2005012660W WO 2006074753 A1 WO2006074753 A1 WO 2006074753A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
wheel
displaceable
hydrodynamic
axially
bladed
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.)
Ceased
Application number
PCT/EP2005/012660
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Jaeger
Walter Eberlein
Martin Deeg
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.)
Voith Turbo GmbH and Co KG
Original Assignee
Voith Turbo GmbH and Co KG
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 Voith Turbo GmbH and Co KG filed Critical Voith Turbo GmbH and Co KG
Priority to JP2007550689A priority Critical patent/JP2008526610A/ja
Priority to BRPI0519850-0A priority patent/BRPI0519850A2/pt
Priority to CN2005800466087A priority patent/CN101103210B/zh
Publication of WO2006074753A1 publication Critical patent/WO2006074753A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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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
    • F16D57/04Liquid-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
    • 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
    • F16D57/007Liquid-resistance brakes; Brakes using the internal friction of fluids or fluid-like media, e.g. powders with variable brake geometry, e.g. axially movable rotor or stator

Definitions

  • the invention relates to a hydrodynamic turbomachine which has two impellers, namely a primary wheel and a secondary wheel, of which at least one is axially displaceable relative to the other.
  • the invention relates to a retarder.
  • the displaceability of at least one of the two paddle wheels serves to reduce the power losses during idling of the hydrodynamic turbomachine.
  • DE 102 19 753 A1 describes a retarder in which the rotor is mounted on a hollow shaft by means of a screw thread and is driven off the stator during the transition from braking operation to non-braking operation, that is, to idling.
  • the rotor is approached again to the stator, so that in the working space between the rotor and the stator, a flow circuit can be formed, by means of which torque is transmitted from the rotor to the stator, so that the rotor is braked.
  • Paddle wheels is formed in the working space and uses the torque transmission by means of the working medium.
  • the invention has for its object to present a hydrodynamic fluid flow machine with an axially displaceable paddle wheel, in particular a retarder, in which or at which the transition from idle to working operation compared to known versions is faster, at the same time structural changes of known machines are kept low and no additional energy consumption when switching should be necessary.
  • the hydrodynamic flow machine has a bladed primary wheel and a bladed secondary wheel, which together form a working space which can be filled with working fluid.
  • at least one of the two wheels relative to the other axially displaceable.
  • This axial displacement in the context of the invention refers to at least the bladed portion of the axially displaceable wheel, so that in a first near position, the two bladed portions of the two
  • the turbomachine according to the invention has a flow-conducting pressure equalization connection between the working space and a
  • This flow-conducting pressure equalization connection opens on the one hand in the working space, which is arranged on the axial front side of the movable wheel, and on the other hand in the compensation space, which is arranged on one of the front axially opposite rear side of the movable wheel.
  • the displaceable wheel for example, the primary wheel or the rotor of a retarder
  • the opposite wheel for example, the secondary or the stator of the retarder
  • the previously located in the enlarged working space medium, in particular air from the smaller during startup working space by the pressure equalization connection flow into the compensation chamber, so that no counter-pressure to be overcome, which counteracts a displacement of the wheel, is formed during the starting process.
  • the pressure compensation connection is arranged according to the invention in the working space and the compensation chamber such that it is completely or substantially completely shut off at least indirectly by the displaceable wheel when the displaceable wheel is in the first near position.
  • the pressure compensation connection released simultaneously when the displaceable wheel or the displaceable portion of the wheel is in the second remote position or generally outside the first near position.
  • the pressure equalization connection can be shut off, for example, by abutment of the displaceable wheel or of the displaceable portion of the corresponding wheel on a further part of the hydrodynamic turbomachine when the displaceable wheel or the portion of the displaceable wheel occupies the initially described first position.
  • the pressure compensation connection is guided in the form of one or more axial bores through the displaceable wheel and / or the displaceable subregion.
  • the pressure compensation connection along the outer circumference of the movable wheel or the displaceable portion can be carried out.
  • Figure 1 shows a first embodiment of an inventively designed
  • Figure 2 shows the retarder of Figure 1 with the rotor in the first near
  • Figure 3 shows a second embodiment of an inventively designed
  • FIG. 1 shows a retarder with a primary wheel 1 and a secondary wheel 2.
  • the primary wheel 1 is the rotor and the secondary wheel 2 is the stator of the retarder.
  • Both wheels 1, 2 have a bladed portion, namely the rotor, the portion 1.1 and the stator, the portion 2.1.
  • the stator that is, the secondary wheel 2
  • the housing 7 encloses together with the stator, the primary wheel 1 and forms an inner space, which is divided by the bladed portion 1.1 of the primary wheel 1 in two substantially separate spaces, namely in the working space 3 and the compensation chamber fifth
  • the portion 1.1 of the primary wheel 1, which carries the blading 1.4, is displaceable in the axial direction, as indicated by the double arrow 12.
  • This axial displaceability is achieved by a toothed or thread-shaped mounting of the displaceable portion 1.1 on an axially fixed portion 1.3 of the primary wheel.
  • This storage is designated by the reference numeral 9 in FIG.
  • the entire primary wheel 1 could also be arranged to be axially displaceable.
  • a plurality of axial bores 6 are introduced, which represent the pressure equalization compound 4 according to the invention.
  • 1 shows the position of the displaceable subarea 1.1 within the space which is enclosed by the housing 7 and the secondary wheel 2, in which the displaceable subarea 1.1 is arranged axially remote from the bladed subarea 2.1 of the secondary wheel 2.
  • the space which is formed by the two bladed areas 1.1 and 2.1 of each of the primary wheel 1 and the secondary 2 interrupted in its axial direction by a significant gap, and there is no power transfer from the primary wheel 1 to the secondary 2 instead.
  • This condition is called idling because the primary wheel 1 orbits without decelerating.
  • Secondary wheel 2 or formed by the bladed portion 1.1 of the primary wheel and 2.1 of the secondary wheel together with the intermediate axial gap, also called workspace 3 in this state, is advantageously completely emptied or up to a predetermined residual amount of working fluid and filled accordingly with air.
  • Part 1.1 of the primary wheel and the bladed portion 2.1 of the secondary wheel is formed.
  • the working space 3 is filled with working fluid, which is accelerated radially outwards by the blades 1.4 in the primary wheel 1 and is delayed radially inward by the blades 2.4 in the secondary wheel 2, so that a torque-transmitting cycle flow is established, see the arrow 11.
  • Bucket bottom of the primary wheel 1 and the blade bottom of the secondary 2 is, through the axial bores 6 flow into the expansion chamber 5, see the arrow 10, and thus can not form the start of the partial area 1.1 hindering pressure in the working space 3.
  • the pressure compensation connection 4 is shut off by the axially displaceable portion 1.1 abuts the axially fixed portion 1.3 with the radial portion in which the axial bores 6 are executed.
  • this is the axially fixed portion 1.3, which is formed in the region in which it carries the axially displaceable portion 1.1, with a substantially or completely cylindrical outer circumference, axially adjacent to this portion executed with a radial projection, which then engages in a radially inner recess 13 in the axially displaceable portion 1.1 when the axially displaceable portion 1.1 has been approached in its first close position.
  • the radial projection of the fixed portion 1.3 may be integral with the cylindrical portion of the axially fixed portion 1.3, or mounted on this cylindrical portion.
  • the radial projection as indicated in Figures 1 and 2, designed in the form of a disc which is placed on the cylindrical portion in a stepped peripheral region.
  • the radial projection may in particular be made of a material which is favorable for the seal to be produced by it.
  • FIGS. 3 and 4 a second embodiment of a retarder is shown.
  • This retarder largely corresponds to the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, with the exception that the pressure compensation connection 4 is formed along the radially outer circumference 1.2 of the axially displaceable subregion 1.1.
  • the housing 7 is provided in its inner periphery with a step, so that the inner periphery of the housing 7, starting radially outside of the secondary wheel 2 in the direction of the primary wheel 1 widens stepwise.
  • a sealing element 8 is additionally used in the region of the stage of the inner circumference of the housing 7, which is the
  • Compression connection 4 seals by abutting the outer circumference 1.2 of the portion 1.1 or by strong constriction of the remaining annular gap.
  • Compression connection 4 seals by abutting the outer circumference 1.2 of the portion 1.1 or by strong constriction of the remaining annular gap.
  • cylindrical perform the inner circumference of the housing 7, and to provide the desired sealing or constriction of the pressure equalization connection 4 exclusively one or more sealing elements.
  • FIG 3a further embodiments of the arrangement of possible sealing elements are shown.
  • the first embodiment comprises a plurality of successively arranged equal length sealing tips on the outer circumference 1.2 of the primary wheel, on the inner circumference of the housing 7, in this Cylindrical area is attacking; the second embodiment a plurality of equal length sealing tips on the inner circumference of the housing 7, which are arranged in axial succession and engage a cylindrical portion of the outer circumference 1.2 of the primary wheel 1; the third embodiment a tip-to-tip seal; the fourth embodiment tips on the outer circumference 1.2 of the primary wheel 1 or the inner circumference of the housing 7, which engage on an opposite cylindrical surface with grooves introduced.
  • Other seal designs are conceivable.
  • FIGS. 3 and 4 can also be provided simultaneously in a particular embodiment of the invention.

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Strömungsmaschine, insbesondere Retarder mit einem beschaufelten Primärrad (1) und mit einem beschaufelten Sekundärrad (2), welche miteinander einen mit Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum (3) ausbilden; wenigstens eines der beiden Räder (1, 2) ist wenigstens mit seinem beschaufelten Teilbereich (1.1) gegenüber dem anderen derart axial verlagerbar, dass es zwischen einer ersten nahen Position, in welcher es dem anderen Rad unmittelbar axial gegenübersteht, und einer zweiten fernen Position, in welcher es mit einem gegenüber der ersten Position grösseren axialen Abstand zu dem anderen Rad angeordnet ist, schaltbar ist. Die erfindungsgemässe hydrodynamische Strömungsmaschine, insbesondere Retarder ist gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: es ist eine strömungsleitende Druckausgleichsverbindung (4) zwischen dem Arbeitsraum (3), welcher auf der axialen Vorderseite des verlagerbaren Rades (1) angeordnet ist, und einem Ausgleichsraum (5), welcher auf einer der Vorderseite axial entgegengesetzten Rückseite des verlagerbaren Rades angeordnet ist, vorgesehen; die Druckausgleichsverbindung ist derart im Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum mündend angeordnet, das sie wenigstens mittelbar durch das verlagerbare Rad vollständig oder im wesentlichen vollständig abgesperrt wird, wenn sich das verlagerbare Rad in der ersten Position befindet, wohingegen sie wenigstens mittelbar durch das verlagerbare Rad freigegeben wird, wenn sich das verlagerbare Rad in der zweiten fernen Position befindet.

Description

Hydrodynamische Strömungsmaschine mit axial verlagerbarem Schaufelrad
Die Erfindung betrifft eine hydrodynamische Strömungsmaschine, welche zwei Schaufelräder, nämlich ein Primärrad und ein Sekundärrad aufweist, von denen wenigstens eines axial gegenüber dem anderen verlagerbar ist. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Retarder.
Die Verlagerbarkeit von wenigstens einem der beiden Schaufelräder dient dazu, die Verlustleistungen im Leerlauf der hydrodynamischen Strömungsmaschine zu vermindern. DE 102 19 753 A1 beschreibt zum Beispiel einen Retarder, bei welchem der Rotor mittels eines Schraubgewindes auf einer Hohlwelle gelagert ist und beim Übergang vom Bremsbetrieb in den Nichtbremsbetrieb, das heißt in den Leerlauf, vom Stator abgefahren wird. Um wieder in den Bremsbetrieb überzugehen, wird der Rotor wieder an den Stator angefahren, so dass sich im Arbeitsraum zwischen dem Rotor und dem Stator ein Strömungskreislauf ausbilden kann, mittels welchem Drehmoment vom Rotor auf den Stator übertragen wird, so dass der Rotor abgebremst wird.
Der Übergang vom Leerlauf in den Arbeitsbetrieb, das heißt bei einem Retarder vom Nichtbremsbetrieb in den Bremsbetrieb, soll, wie leicht einsichtig ist, möglichst rasch erfolgen, nachdem ein Bremsbefehl beispielsweise vom Führer eines Fahrzeugs, in welchem der Retarder zum Abbremsen installiert ist, gegeben wurde. Somit ist es notwendig, die beiden Schaufelräder möglichst schnell in eine solche Konfiguration zu bringen, dass sie sich unmittelbar axial gegenüberstehen, so dass der gewünschte Arbeitsmediumkreislauf zwischen den beiden
Schaufelrädern im Arbeitsraum ausgebildet wird und die Drehmomentübertragung mittels des Arbeitsmediums einsetzt. Hinsichtlich der tatsächlichen Geschwindigkeit beziehungsweise notwendigen Zeitdauer beim Übergang vom Leerlaufbetrieb in den Arbeitsbetrieb gibt es aufgrund von Trägheiten im System einen Raum für Verbesserungen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hydrodynamische Strömungsmaschine mit einem axial verlagerbaren Schaufelrad, insbesondere einen Retarder, darzustellen, bei welcher beziehungsweise bei welchem der Übergang vom Leerlauf in den Arbeitsbetrieb gegenüber bekannten Ausführungen rascher erfolgt, wobei gleichzeitig bauliche Änderungen von bekannten Maschinen gering gehalten werden sollen und kein zusätzlicher Energieaufwand beim Umschalten notwendig sein soll.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine hydrodynamische Strömungsmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.
Die erfindungsgemäße hydrodynamische Strömungsmaschine weist ein beschaufeltes Primärrad und ein beschaufeltes Sekundärrad auf, welche miteinander einen mit Arbeitsmedium befüllbaren Arbeitsraum ausbilden. Dabei ist wenigstens eines der beiden Räder gegenüber dem anderen axial verschiebbar. Diese axiale Verschiebbarkeit bezieht sich im Sinne der Erfindung auf wenigstens den beschaufelten Teilbereich des axial verschiebbaren Rades, so dass in einer ersten nahen Position sich die beiden beschaufelten Teilbereiche der beiden
Räder axial unmittelbar gegenüberstehen. Wenn dann eines der beiden Räder, beispielsweise das Primärrad, drehend angetrieben wird, wird Arbeitsmedium in dem Arbeitsraum, welcher durch die beiden beschaufelten Teilbereiche ausgebildet wird, durch die Schaufeln des angetriebenen Rades radial nach außen beschleunigt, strömt in den beschaufelten Teilbereich des gegenüberstehenden Rades und wird dort radial nach innen verzögert, so dass sich ein Kreislauf von Arbeitsmedium im Arbeitsraum einstellt.
In der zweiten fernen Position, das heißt in der Position, in welcher der beschaufelte Teilbereich des axial verlagerbaren Schaufelrades gegenüber dem beschaufelten Teilbereich des anderen Rades abgerückt wurde, kann sich aufgrund der Entfernung zwischen den beiden beschaufelten Bereichen kein Strömungskreislauf im Arbeitsraum einstellen, so dass kein Drehmoment oder im wesentlichen kein Drehmoment zwischen den Schaufelrädern übertragen wird. Hierdurch werden Verluste im Leerlaufbetrieb, welche unerwünscht sind, weitgehend oder vollständig vermieden.
Um den Vorgang des Anfahrens von einem der beiden Räder beziehungsweise eines gegenseitigen Anfahrens beider Räder zu beschleunigen, weist die erfindungsgemäße Strömungsmaschine eine strömungsleitende Druckausgleichsverbindung zwischen dem Arbeitsraum und einem
Ausgleichsraum auf. Diese strömungsleitende Druckausgleichsverbindung mündet einerseits im Arbeitsraum, welcher auf der axialen Vorderseite des verlagerbaren Rades angeordnet ist, und andererseits im Ausgleichsraum, welcher auf einer der Vorderseite axial entgegengesetzten Rückseite des verlagerbaren Rades angeordnet ist. Somit kann beim Anfahren des verlagerbaren Rades, beispielsweise das Primärrad beziehungsweise der Rotor eines Retarders, gegen das gegenüberstehende Rad, beispielsweise das Sekundärrad beziehungsweise der Stator des Retarders, das zuvor im vergrößerten Arbeitsraum befindliche Medium, insbesondere Luft, aus dem beim Anfahren kleiner werdenden Arbeitsraum durch die Druckausgleichsverbindung in den Ausgleichsraum strömen, so dass kein zu überwindender Gegendruck, welcher einer Verlagerung des Rades entgegenwirkt, beim Anfahrvorgang ausgebildet wird.
Um zu verhindern, dass im Arbeitszustand, beispielsweise im Bremsbetrieb, Arbeitsmedium aus dem Arbeitsraum durch die Druckausgleichsverbindung ausströmt, ist die Druckausgleichsverbindung erfind ungsgemäß derart im Arbeitsraum und dem Ausgleichsraum mündend angeordnet, dass sie wenigstens mittelbar durch das verlagerbare Rad vollständig oder im wesentlichen vollständig abgesperrt wird, wenn sich das verlagerbare Rad in der ersten nahen Position befindet. Um den oben beschriebenen Strömungsausgleich beim Anfahren des Rades zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß die Druckausgleichsverbindung gleichzeitig dann freigegeben, wenn sich das verlagerbare Rad beziehungsweise der verlagerbare Teilbereich des Rades in der zweiten fernen Position oder allgemein außerhalb der ersten nahen Position befindet.
Die Druckausgleichsverbindung kann beispielsweise durch Anstoßen des verlagerbaren Rades oder des verlagerbaren Teilbereichs des entsprechenden Rades an einem weiteren Teil der hydrodynamischen Strömungsmaschine abgesperrt werden, wenn das verlagerbare Rad beziehungsweise der Teilbereich des verlagerbaren Rades die beschriebene erste nahe Position einnimmt.
Insbesondere ist die Druckausgleichsverbindung in Form von einer oder von mehreren Axialbohrungen durch das verlagerbare Rad und/oder den verlagerbaren Teilbereich hindurch geführt. Alternativ oder zusätzlich kann die Druckausgleichsverbindung entlang des Außenumfangs des verlagerbaren Rades beziehungsweise des verlagerbaren Teilbereichs ausgeführt sein.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand zweier Ausführungsbeispiele, welche schematisch in den Figuren dargestellt sind, näher erläutert werden.
Es zeigen:
Figur 1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Retarders mit dem Rotor in seiner zweiten fernen Position;
Figur 2 den Retarder aus der Figur 1 mit dem Rotor in der ersten nahen
Position;
Figur 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten
Retarders mit dem Rotor in seiner zweiten fernen Position; Figur 4 den Retarder aus der Figur 3 mit dem Rotor in der ersten nahen
Position.
In der Figur 1 erkennt man einen Retarder mit einem Primärrad 1 und einem Sekundärrad 2. Das Primärrad 1 ist der Rotor und das Sekundärrad 2 der Stator des Retarders. Beide Räder 1 , 2 weisen einen beschaufelten Teilbereich auf, nämlich der Rotor den Teilbereich 1.1 und der Stator den Teilbereich 2.1.
Der Stator, das heißt das Sekundärrad 2, wird ortsfest im Gehäuse 7 getragen. Das Gehäuse 7 umschließt zusammen mit dem Stator das Primärrad 1 und bildet einen inneren Raum aus, der durch den beschaufelten Teilbereich 1.1 des Primärrades 1 in zwei voneinander im wesentlichen getrennte Räume aufgeteilt wird, nämlich in den Arbeitsraum 3 und den Ausgleichsraum 5.
Der Teilbereich 1.1 des Primärrades 1 , welcher die Beschaufelung 1.4 trägt, ist in der Axialrichtung verlagerbar, wie durch den Doppelpfeil 12 angedeutet wird. Diese axiale Verschiebbarkeit wird durch eine verzahnte oder gewindeförmige Lagerung des verlagerbaren Teilbereichs 1.1 auf einem axial feststehenden Bereich 1.3 des Primärrades erreicht. Diese Lagerung ist in der Figur 1 mit der Bezugsziffer 9 bezeichnet. Natürlich sind sowohl der axial verschiebbare
Teilbereich 1.1 als auch der axial feststehende Teilbereich 1.3 des Primärrades in Umfangsrichtung drehbar angeordnet, damit das Primärrad 1 seine gewünschte Funktion ausüben kann.
Alternativ zu der gezeigten Darstellung könnte auch das gesamte Primärrad 1 axial verschiebbar angeordnet sein.
In dem axial verschiebbaren Teilbereich 1.1 des Primärrades 1 sind eine Vielzahl von Axialbohrungen 6 eingebracht, welche die erfindungsgemäße Druckausgleichsverbindung 4 darstellen. In der Figur 1 ist die Position des verschiebbaren Teilbereichs 1.1 innerhalb des Raumes, der durch das Gehäuse 7 und das Sekundärrad 2 umschlossen wird, gezeigt, in welcher der verschiebbare Teilbereich 1.1 axial entfernt gegenüber dem beschaufelten Teilbereich 2.1 des Sekundärrades 2 angeordnet ist. Somit ist der Raum, welcher durch die beiden beschaufelten Bereiche 1.1 und 2.1 von jeweils dem Primärrad 1 und dem Sekundärrad 2 ausgebildet wird, in seiner Axialrichtung durch einen deutlichen Spalt unterbrochen, und es findet keine Leistungsübertragung vom Primärrad 1 auf das Sekundärrad 2 statt. Dieser Zustand wird als Leerlauf bezeichnet, da das Primärrad 1 umläuft, ohne abgebremst zu werden. Der Raum zwischen dem Primärrad 1 und dem
Sekundärrad 2 beziehungsweise der durch den beschaufelten Teilbereich 1.1 des Primärrades und 2.1 des Sekundärrades zusammen mit dem dazwischenliegenden Axialspalt ausgebildet wird, auch in diesem Zustand gleichwohl Arbeitsraum 3 genannt, ist vorteilhaft vollständig oder bis auf eine vorgegebene Restmenge von Arbeitsmedium entleert und entsprechend mit Luft gefüllt.
Um nun möglichst rasch in den Bremsbetrieb umzuschalten, muss der Teilbereich 1.1 des Primärrades 1 schnell in die in der Figur 2 gezeigte Position geschaltet werden, damit ein torusförmiger Arbeitsraum 3 durch den beschaufelten
Teilbereich 1.1 des Primärrades und den beschaufelten Teilbereich 2.1 des Sekundärrades ausgebildet wird. Der Arbeitsraum 3 wird mit Arbeitsmedium befüllt, welches durch die Schaufeln 1.4 im Primärrad 1 radial nach außen beschleunigt wird und durch die Schaufeln 2.4 im Sekundärrad 2 radial nach innen verzögert wird, so dass sich eine drehmomentübertragende Kreislaufströmung einstellt, siehe den Pfeil 11.
Während des Anfahrens des Teilbereichs 1.1 des Primärrads 1 gegen den beschaufelten Teilbereich 2.1 des Sekundärrads kann jegliches Medium, welches sich auf der Vorderseite des Primärrads 1 , das heißt im Raum zwischen dem
Schaufelboden des Primärrades 1 und dem Schaufelboden des Sekundärrads 2 befindet, durch die Axialbohrungen 6 in den Ausgleichsraum 5 ausströmen, siehe den Pfeil 10, und kann damit keinen das Anfahren des Teilbereichs 1.1 hindernden Druck im Arbeitsraum 3 ausbilden. Erst in dem in der Figur 2 gezeigten Zustand, das heißt wenn sich der Teilbereich 1.1 in seiner ersten nahen Position gegenüber dem Teilbereich 2.1 befindet, das heißt in der Position, in welcher sich die Schaufeln 1.4 des Primärrades 1 und die Schaufeln 2.4 des Sekundärrades 2 axial unmittelbar gegenüberstehen, wird die Druckausgleichsverbindung 4 dadurch abgesperrt, dass der axial verlagerbare Teilbereich 1.1 mit dem radialen Abschnitt, in welchem die Axialbohrungen 6 ausgeführt sind, am axial feststehenden Teilbereich 1.3 anstößt. Wie man in den Figuren 1 und 2 erkennen kann, ist hierzu der axial feststehende Teilbereich 1.3, welcher in dem Bereich, in dem er den axial verlagerbaren Teilbereich 1.1 trägt, mit einem im wesentlichen oder vollständig zylindrischen Außenumfang ausgebildet ist, axial angrenzend zu diesem Teilbereich mit einem radialen Vorsprung ausgeführt, welcher in eine radial innere Aussparung 13 im axial verlagerbaren Teilbereich 1.1 dann angreift, wenn der axial verlagerbare Teilbereich 1.1 in seine erste nahe Position angefahren wurde.
Der radiale Vorsprung des feststehenden Teilbereichs 1.3 kann integral mit dem zylindrischen Bereich des axial feststehenden Teils 1.3 ausgeführt sein, oder auf diesem zylindrischen Teil montiert sein. Insbesondere ist der radiale Vorsprung, wie in den Figuren 1 und 2 angedeutet, in Form einer Scheibe ausgeführt, die auf dem zylindrischen Bereich in einem gestuften Umfangsbereich aufgesetzt ist. Der radiale Vorsprung kann insbesondere aus einem Werkstoff ausgeführt sein, welcher günstig für die von ihm herzustellende Abdichtung ist.
In den Figuren 3 und 4 ist eine zweite Ausführung eines Retarders gezeigt. Dieser Retarder entspricht weitgehend der Ausführung, welche in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, mit der Ausnahme, dass die Druckausgleichsverbindung 4 entlang des radial äußeren Umfangs 1.2 des axial verlagerbaren Teilbereichs 1.1 ausgebildet ist. Hierzu ist das Gehäuse 7 in seinem inneren Umfang mit einer Stufe versehen, so dass sich der innere Umfang des Gehäuses 7 beginnend radial außerhalb des Sekundärrades 2 in Richtung des Primärrades 1 stufenförmig aufweitet. Somit wird zwischen dem äußeren Umfang des Teilbereichs 1.1 und dem inneren Umfang des Gehäuses 7 ein vergleichsweise großer Radialspalt ausgebildet, wenn sich der Teilbereich 1.1 in seiner gegenüber dem Sekundärrad 2 entfernt gelegenen Position befindet, siehe die Figur 3, wohingegen dieser Ringspalt deutlich eingeschnürt wird, wenn sich der Teilbereich 1.1 in seiner nahen Position befindet, siehe die Figur 4.
Beim Anfahren des Teilbereichs 1.1 gegenüber dem Sekundärrad 2 kann somit das Medium, welches sich in dem Arbeitsraum 3 befindet, durch den noch vergleichsweise großen Ringspalt, welcher die Druckausgleichsverbindung 4 darstellt, in den Ausgleichsraum 5 strömen, während diese Strömung dann vollständig oder weitgehend unterbunden wird, wenn der Teilbereich 1.1 in den Axialbereich radial innerhalb des Bereiches des Gehäuses 7 eingefahren ist, welcher mit einem kleineren inneren Umfang ausgeführt ist, nämlich in seine gegenüber dem Sekundärrad 2 nahe Position, wie in der Figur 4 dargestellt ist.
In der gezeigten Ausführung ist im Bereich der Stufe des inneren Umfangs des Gehäuses 7 zusätzlich ein Dichtelement 8 eingesetzt, welches die
Druckausgleichsverbindung 4 durch Anstoßen am äußeren Umfang 1.2 des Teilbereichs 1.1 oder durch starkes Einschnüren des verbleibenden Ringspaltes abdichtet. Selbstverständlich ist es auch möglich, die gezeigte Stufe im Bereich des inneren Umfangs des Gehäuses 7 einzusparen, somit den inneren Umfang des Gehäuses 7 zylindrisch auszuführen, und zur gewünschten Abdichtung beziehungsweise Einschnürung der Druckausgleichsverbindung 4 ausschließlich ein oder mehrere Dichtelemente vorzusehen. In der Figur 3a sind weitere Ausführungsbeispiele für die Anordnung möglicher Dichtelemente gezeigt. Von oben nach unten gesehen umfasst die erste Ausführung eine Vielzahl von hintereinander angeordneten gleich langen Dichtspitzen auf dem äußeren Umfang 1.2 des Primärrades, die am inneren Umfang des Gehäuses 7, der in diesem Bereich zylindrisch ausgeführt ist, angreifen; die zweite Ausführung eine Vielzahl von gleich langen Dichtspitzen auf dem inneren Umfang des Gehäuses 7, die in axialer hintereinander angeordnet sind und an einem zylindrischen Bereich des äußeren Umfangs 1.2 des Primärrades 1 angreifen; die dritte Ausführung eine Spitze-Spitze-Dichtung; die vierte Ausführung Spitzen auf dem äußeren Umfang 1.2 des Primärrades 1 oder dem inneren Umfang des Gehäuses 7, welche an einer gegenüberliegenden zylindrischen Oberfläche mit eingebrachten Nuten eingreifen. Weitere Dichtungsausführungen sind denkbar.
Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Druckausgleichsverbindung und die in den
Figuren 3 und 4 gezeigte Druckausgleichsverbindung können in einer besonderen Ausführungsform der Erfindung auch gleichzeitig vorgesehen sein.

Claims

W10Patentansprüche
1. Hydrodynamische Strömungsmaschine, insbesondere Retarder,
1.1 mit einem beschaufelten Primärrad (1) und mit einem beschaufelten Sekundärrad (2), welche miteinander einen mit Arbeitsmedium befüllbaren
Arbeitsraum (3) ausbilden;
1.2 wenigstens eines der beiden Räder (1 , 2) ist wenigstens mit seinem beschaufelten Teilbereich (1.1) gegenüber dem anderen derart axial verlagerbar, dass es zwischen einer ersten nahen Position, in welcher es dem anderen Rad unmittelbar axial gegenübersteht, und einer zweiten fernen Position, in welcher es mit einem gegenüber der ersten Position größeren axialen Abstand zu dem anderen Rad angeordnet ist, schaltbar ist; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 1.3 es ist eine strömungsleitende Druckausgleichsverbindung (4) zwischen dem Arbeitsraum (3), welcher auf der axialen Vorderseite des verlagerbaren Rades (1) angeordnet ist, und einem Ausgleichsraum (5), welcher auf einer der Vorderseite axial entgegengesetzten Rückseite des verlagerbaren Rades (1) angeordnet ist, vorgesehen; 1.4 die Druckausgleichsverbindung (4) ist derart im Arbeitsraum (3) und dem Ausgleichsraum (5) mündend angeordnet, dass sie wenigstens mittelbar durch das verlagerbare Rad (1) vollständig oder im wesentlichen vollständig abgesperrt wird, wenn sich das verlagerbare Rad (1) in der ersten Position befindet, wohingegen sie wenigstens mittelbar durch das verlagerbare Rad (1) freigegeben wird, wenn sich das verlagerbare Rad (1) in der zweiten fernen Position befindet.
2. Hydrodynamische Strömungsmaschine gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsverbindung (4) durch Anstoßen des verlagerbaren Rades (1) oder des verlagerbaren Teilbereichs (1.1) des Rades (1) an einem weiteren Teil der hydrodynamischen Strömungsmaschine abgesperrt wird.
3. Hydrodynamische Strömungsmaschine gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsverbindung (4) in Form von einer oder mehreren Axialbohrungen (6) durch das verlagerbare Rad (1) oder den verlagerbaren Teilbereich (1.1) hindurchgeführt ist.
4. Hydrodynamische Strömungsmaschine gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckausgleichsverbindung (4) entlang des
Außenumfangs (1.2) des verlagerbaren Rades (1) oder des verlagerbaren Teilbereichs (1.1) ausgeführt ist.
5. Hydrodynamische Strömungsmaschine gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Strömungsmaschine ein
Gehäuse (7) aufweist, welches das verlagerbare Rad (1) in Umfangsrichtung umschließt, und das verlagerbare Rad (1) oder der verlagerbare Teilbereich (1.1) in seiner ersten nahen Position an dem Gehäuse (7) oder ein an dem Gehäuse (7) angeschlossenen Dichtelement (8) anstößt oder zusammen mit dem Gehäuse (7) oder dem Dichtelement
(8) den Strömungsquerschnitt der Druckausgleichsverbindung (4) gegenüber der zweiten fernen Position einschnürt.
6. Hydrodynamische Strömungsmaschine gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das verlagerbare Rad (1) einen in Axialrichtung feststehenden Teilbereich (1.3) und einen axial verlagerbaren Teilbereich (1.1) aufweist, und die eine oder mehreren Axialbohrungen (6) durch Anstoßen der beiden Teilbereiche (1.1 , 1.3) aneinander geschlossen werden.
7. Hydrodynamische Strömungsmaschine gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die eine oder mehreren Axialbohrungen (6) in dem axial verlagerbaren Teilbereich (1.1) angeordnet sind.
8. Hydrodynamische Strömungsmaschine gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Strömungsmaschine ein Retarder mit einem Rotor und einem Stator ist.
9. Hydrodynamische Strömungsmaschine gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor axial verlagerbar gegenüber dem Stator ist.
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