Hydrodynamische Retarder sind beispielsweise aus VDI Handbuch Getriebetechnik II, VDI-Richtlinien VDI 2153, Hydrodynamische Leistungsübertragung Begriffe-Bauformen-Wirkungsweisen, Kapitel 7, Bremsen oder Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Auflage, Seiten R49 bis R53 bekannt, deren Offenbarungsgehalt vollumfänglich in die Anmeldung wird 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 und/oder zirkulierender Luft. 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 vollständigen Kreislaufevakuierung.

Wesentliche Nachteile bei der Verwendung von Statorbolzen sind darin zu sehen, daß diese aufgrund ihrer Anordnung im Profilgrund des Stators auch im Bremsbetrieb in den Arbeitskreislauf hineinreichen und diesen damit stören.

Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Leerlaufverluste besteht im Verschwenken der Statorschaufelrades gegenüber dem Rotorschaufelrad.

Möglichkeiten zur Lageänderung des Statorschaufelrades gegenüber dem Rotorschaufelrad sind bereits aus den folgenden Druckschriften bekannt : 1. DE 31 13 408 C1 2. DE 40 10 970 A1 3. DE 44 20 204 A1 4. DE 15 25 396 A1 5. DE 16 00 148 A1 6. WO 98/35170 7. WO 98/35171 Die DE 31 13 408 C1 offenbart Möglichkeiten einer Statorschaufelradverstellung eines Retarders für den Einsatz in stationären Anlagen, beispielsweise in Windkraftanlagen zur Umsetzung der Windenergie in Wärme. Die Verstellung erfolgt manuell oder mittels entsprechender Hilfsmittel. Die Feststellung des Statorschaufeirades in der ausgeschwenkten Lage erfolgt mittels mechanischer Hilfsmittel, beispielsweise in Form von Schrauben.

Der in der Druckschrift DE 40 10 970 A1 offenbarte Retarder weist analog zu der erstgenannten Druckschrift ein Statorschaufelrad auf, das in seiner Lage veränderbar ist. Jedoch erfolgt hier eine Lageveränderung durch eine zusätzlich zum Bremsmoment erzeugte Reaktionskraft, die dem Bremsmoment proportional ist.

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.

Eine andere Möglichkeit der Minimierung von Leerlaufverlusten besteht gemäß der DE 15 25 396 A1 und der DE 16 00 148 A1 darin, mit Hilfe eines Kupplungssystems die Rotoren im Leerlauf von der Bremswelle zu loden und im Bremsbetrieb mit der Bremswelle zu kuppeln, um so die Leerlaufleistung möglichst gering zu haiten.

Nachteilig an den zuvor beschriebenen Anordnungen war, daß der Retarderarbeitsraum, der nach einer Bremsung mit Arbeitsmedium gefüllt war, bei niedrigen Drehzahlen im Nicht-Bremsbetrieb nicht vollständig bzw. nicht bis auf ein vorbestimmtes Maß entleert werden konnte.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Anordnung anzugeben, mit der unabhängig von der Retarderdrehzahl stets eine Entleerung des Retarders im Nicht-Bremsbetrieb auf einen vorbestimmten Füligrad erreicht werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe in einer ersten Ausgestaltung dadurch gelöst, daß bei einem hydrodynamischen Retarder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 Mittel vorgesehen sind, den Raum zwischen dem Aus ! aß und dem Auslaßventil gezielt zu entleeren, um ein Füllen des Retarderarbeitsraumes im Nicht-Bremsbetrieb bei niedrigen Drehzahlen zu verhindern. Das Auslaßventil kann ein Rückschlagventil sein, das den Retarderarbeitsraum absperrt. Eine Absperrung kann beispielsweise deswegen erforderlich sein, weil der Ölsumpf geodätisch oberhalb des AuslaBkanales liegt und ein Rückfluß des Arbeitsmedium verhindert werden muß oder aber weil der Wärmetauscher vor einem im Leerlaufbetrieb entstehenden Luftdruck geschützt werden muß. Ein derartiger Luftdruck könnte im Wärmetauscher dazu führen, daß dieser entleert werden und sich die Einschaltzeiten bei nachfolgender Bremsung verzögern würden.

In einer zweiten Ausgestaltung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Retarder Mittel zum Einstellen eines optimalen Füligrades in Bezug auf die Verlustleistungsminimierung im Nicht-Bremsbetrieb vorgesehen sind.

Als Mittel zum gezielten Entleeren sind verschiedene Ausführungsformen denkbar, beispielsweise eine Pumpe beliebiger Bauart oder ein Raum, der während der Bremsung minimiert ist und sich nach der Bremsung vergrößert.

Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der als Mittel zum Entleeren Mittel zur Erzeugung von Druckimpulsen vorgesehen sind.

Mit Hilfe beispielsweise der Mittel zur Erzeugung von Druckimpuisen kann man im Auslaßkanal eine impulsartige reversible Volumenverdrängung induziieren. lst beispielsweise mehr Arbeitsmedium im Auslaf3kanal vorhanden als gewünscht, so entsteht aufgrund von deren träger Masse ein Druckimpuls auf das Auslaßventil, welches dieses kurzzeitig öffnet und überschüssiges Arbeitsmedium ausströmen lait. zist kein bzw. zu wenig Arbeitsmedium im Auslaßkanal, so kann ein Teil der sich im Auslaßkanal befindlichen Luft ohne störenden Einfluß in den Arbeitsraum aufsteigen.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Mittel zur Erzeugung von Druckimpulsen einen Druckimpulszylinder umfassen, der einen druckluftbeaufschiagten Kolben aufweist und an ein externes Druckreservoir angeschlossen sein kann. In einer besonders vorteilhaften Form der Erfindung weist der Retarder zur Minimierung der Leerlaufveriuste im Nicht-Bremsbetrieb Mittel zum Einstellen eines optimalen Füttungsgrades auf.

Vorteilhafterweis ist vorgesehen, daß die Mittel zum Einstellen des optimalen Füligrades einen Ausiaß umfassen, der an einem geodätisch erhöhten Ort und/oder radial innenliegend und damit der Fliehkraft entgegenstehend im

Arbeitsraum angeordnet ist, so daß bei sich entleerender Bremse ab einem vorbestimmten optimalen Füllungsgrad keine Arbeitsftüssigkeit mehr aus dem erweitereten Arbeitsraum umfassend den Retarderarbeitsraum, den Außiaßraum sowie optional den Rotorrückraum abfließen kann.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Auslaßkanal zur Einstellung des optimalen Füllgrades waagrecht in einer Höhe h angeordnet ist, so daß der Retarder nicht vollständig entleert wird, sondern stets auch im Nicht-Bremsbetrieb eine gewisse Menge Retarderarbeitsflüssigkeit im Retarder verbleibt.

Besonders bevorzugt ist es, wenn bei sich entleerender Bremse ab einem vorbestimmten optimalen Füllungsgrad keine Arbeitsflüssigkeit mehr ansteht und der optimale Füligrad im Bereich von 0,01 q bis 0,1 q liegt, wobei q den Gesamtfüttgrad des erweiterten Arbeitsraumes umfassend den Retarderarbeitraum, den Auslaßraum und optional den Rotorrückraum ist.

In einer alternativen Ausführungsform zu einer waagrechten Anordnung des Auslaßkanals in einer Höhe h kann vorgesehen sein, daß der Auslaßkanal ein senkrecht in den Arbeitsraum mit der Höhe h hineinreichendes Rohr ist.

In einer fortgebildeten Ausführungsform umfaßt der Retarder hinter dem Stator einen Auslaßraum, der den Arbeitsraum erweitert.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der waagrecht angeordnete Auslaßkanal oder das senkrecht in den Arbeitsraum hineinragende Rohr in den hinter dem Stator angeordneten Auslaßraum mündet.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß der Stator und der Rotor axial feststehend ausgebildet sind und ein vorbestimmter Arbeitsabstand ausgebildet wird.

Um die Verluste insbesondere bei hohen Leerlaufdrehzahlen zu minimieren, ist mit Vorteil vorgesehen, wenn Rotor und/oder Stator axial verschiebbar ausgebildet sind, wie beispielsweise in der WO 98/35171 gezeigt, wobei der Offenbarungsgehalt dieser Schrift vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung mit aufgenommen wird.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Es zeigen : Fig. 1 den Verlauf des Lambda-Wertes bzw. des Restmomentes bei Leerlaufdrehzahl in Abhängigkeit vom Füllungsgrad q des Retarderarbeitsraumes ; Fig. 2 eine erste Ausführungsform eines Retarders mit waagrechtem Austaß ; Fig. 2a eine detaillierte Ansicht einer Ausführungsform gem. Fig. 2 Fig. 3 eine alternative Ausführungsform eines Retarders mit senkrecht in den Arbeitsraum hineinreichendem Auslaß.

Fig. 3a eine detaillierte Ansicht einer Ausführungsform gem. Fig. 3 Fig. 4 die erfindungsgemäße Anordnung mit der Einrichtung zum Erzeugen von Druckimpulsen.

In Fig. 1 ist der Verlauf des Lambda-Wertes-der Leistungszahl Lambda-, der beispielsweise in VDI-Handbuch, Getriebetechnik 2, VDI-Richtlinien VDI 2153, Hydrodynamische Leistungsübertragung Begriffe Bauformen- Wirkungsweisen, Kapitel 7, definiert ist, auf die vorliegend vollumfänglich verwiesen wird, der ein Maß für die Leerlaufverluste ist, gegenüber dem Füligrad q des Retarders aufgetragen.

Wie deutlich in Figur 1 zu erkennen, besitzt der Lambda-Wert und damit die Leerlaufverluste ein deutliches Minimum im Bereich eines Gesamtfüllgrades von 0,01 q bis 0,1 q, wobei q den Gesamtfüligrad des"erweiterten Arbeitsraumes"des Retarders bezeichnet. Die Lage des Minimums und der Verlauf der Kurve ist von der Leerlaufdrehzahl und der Form des Arbeitsraumes und des Umfeldes abhängig, in vorliegendem Ausführungsbeispiel wurde eine Leerlaufdrehzahl von 5.000 Umdrehungen/Minute angenommen. Das Minimum des Lambda-Wertes bei einem von Null verschiedenen geringen Füllungsgrad kann dadurch erklärt werden, daß aufgrund einer geringen, in einen im Nicht-Bremsbetrieb fast vollständig entleerten Retarder eingebrachten Menge an Arbeitsmedium eine Verwirbelung auftritt, hierduch eine Störung der Luftströmung verursacht wird, so daß die Leerlaufverluste minimiert werden. Ein derartiger Effekt stellt sich immer dann ein, wenn das Medium, das in die Luftströmung eingebracht wird, eine andere spezifische Masse als die in der Hauptsache im entleerten Retarder vorhandene Luft aufweist.

In Fig. 2 ist eine erste Ausführungsform der Erfindung schematisch im Schnitt dargesteilt. Der Retarder 1 mit Retardergehäuse 3 weist einen Stator 5 sowie einen Rotor 7 auf. An der Rückwand des Statorgehäuses 9 befindet sich ein Auslaß 11, der in den hinter dem Stator angeordneten Auslaßraum 13 mündet.

In Fig. 2a ist die in Fig. 2 schematisch dargestellte Ausführungsform detaillierter gezeigt. Gleiche Bauteile wie in Fig. 2 werden mit denselben Bezugsziffern belegt. Wie deutliche zu erkennen, umfasste der Retarderarbeitsraum 17 den Rotorraum 17.3, den Statorraum 17.2 sowie den Zwischenraum 17.1 zwischen Rotor 7 und Stator 5. Da zumindest im Leerlaufbetrieb über den Auslaß 11 ein Austausch von Betriebsmedium und Luft zwischen dem Retarderarbeitsraum 17 und dem Auslaßraum 13 stattfindet, kann der Auslaßraum 13 auch mit zum Arbeitraum des Retarders

gezäh ! t werden. Ebenso kann ein Austausch zwischen dem Arbeitsraum 17 und dem Rotorrückraum 14 stattfinden. In einem derartigen Fall bilden Retarderarbeitsraum 17, Rotorückraum 14 sowie der Ausfaßraum 13 den sogenannten"erweiterten Arbeitsraum". Deutlich zu erkennen sind in Fig. 2a auch das Rotorgehäuse 8 sowie die Dichtelemente 100.1,100.2 zwischen Retardergehäuse 3 und Welle 2 und das Dichtelement 100.3 zwischen Statorgehäuse 9 und Welle 2.

Der hinter dem Stator 5 angeordnete Auslaßraum 13 umfaßt wiederum einen Auslaß 15, der vorliegend waagrecht angeordnet ist. Der waagrecht angeordnete Auslaß 15 befindet sich in einer Höhe h. Im Gegensatz zu herkömmlichen Retardern, bei denen der Auslaß am Boden des Auslaßraumes angeordnet ist, wird auf diese Art und Weise sichergesteilt, daß der Retarder auch im Nicht-Bremsbetrieb nie vollständig entieert werden kann und immer eine gewisse Restölmenge im Retarderarbeitsraum 17, das ist der Raum zwischen Rotor und Stator, umlauft. Durch entsprechende Wahl der Höhe h kann die Menge an Arbeitsmedium, das im Nicht-Bremsbetrieb im Retarderarbeitsraum zusammen mit dem gasförmigen Medium verbleibt, genau eingestellt werden. Auf diese Art und Weise ist es möglich, im Nicht- Bremsbetrieb eine vorbestimmte Füllung und damit Störung der Luftströmung einzustellen, die so geändert werden kann, daß sich bei einer vorbestimmten Drehzahl ein minimaler Lambda-Wert und damit ein Optimum in Bezug auf die Leerlaufverluste ergibt. In der in Fig. 2 und 2a dargestellten Ausführungsform weisen Stator und Rotor einen vorbestimmten Abstand d zueinander auf. Um die Leerlaufverluste noch weiter zu minimieren, kann vorgesehen sein, daß entweder der Stator oder der Rotor oder beide Bauteile axial bewegbar ausgebildet sind und der Spalt zwischen Stator und Retarder je nach Betriebsstellung des Retarders (Bremsbetrieb oder Leerlaufbetrieb) eingestellt werden kann. Im Bremsbetrieb sind Stator und Rotor nahe beieinander, d. h. mit geringem Abstand angeordnet, wohingegen sie im Nicht-Bremsbetrieb weiter voneinander entfernt sind. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die

WO 98/35171 verwiesen, deren Offenbarungsgehalt in die vorliegende Anmeldung vollumfänglich aufgenommen wird.

In Fig. 3 und 3a ist eine alternative Ausgestaltung der Erfindung dargestellt.

Gleiche Bauteile wie in den Fig. 2 und 2a sind mit denselben Bezugsziffern belegt. Im Gegensatz zu Fig. 2 und 2a ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sowie 3a der Auslaß 15 aus dem Auslaßraum 13 nicht waagrecht sondern senkrecht angeordnet. Um im Retarder selbst eine vorbestimmte Menge an Arbeitsflüssigkeit auch im entleerten Zustand zu halten, ist das senkrecht in den Auslaßraum mündende Auslaßrohr 15 mit seinem Einlauf in der Höhe h über dem Grund 19 des Auslaßraumes angeordnet. Auf diese Art und Weise ist es wiederum sichergestellt, daß auch im Nicht-Bremsbetrieb stets eine bestimmte Restmenge an Arbeitsmedium im Retarder verbleibt und so der vorbestimmte Füttgrad mit minimalen Leerlaufverlusten eingestellt werden kann.

Fig 3a ist eine detaillierte Ansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 3. In Fig 3a sind wiederum die Dichtelemente 100.1,100.2,100.3 sowie der Retarderarbeitsraum 17, der Auslaßraum 15 und der Rotorrückraum 14 ergebend den"erweiterten Gesamtarbeitsraum"dargestellt. Der Reatrderarbeitsraum 17 setzt sich aus den Räumen 17.1,17.2 und 17.3 zusammen.

In Fig. 4 ist ein Retarder in der speziellen Ausgestaltung gemäß Fig. 3 dargestellt, bei der mittels des in den Auslaßraum 13 in der Höhe h mündende Auslaßrohr 15 dafür sorgt, daß im Leerlaufbetrieb eine bestimmte Menge an Retarderarbeitsmedium nicht unterschritten wird. Der in Fig. 4 dargestellte Retarder weist des weiteren eine erfindungsgemäße Anordnung auf, um bei niedrigen Retarderdrehzahten einen Rückfluß von Arbeitsmedium in den Arbeitsraum zu verhindern. Die erfindungsgemäße Anordnung umfaßt den Auslaß 15 nachgeordnet eine Drossel 20 sowie ein Rückschlagventil 22.

Das Rückschiagventil 22 verhindert nicht nur einen Rückfluß von Arbeitsmedium sondern auch, daß der Wärmetauscher im Leerlaufbetrieb einem Luftdruck ausgesetzt wird, der zu einer Entleerung desselben führen würde und eine längere Einschaitzeit bei nachfolgenden Bremsungen zur Folge hätte. Neben dem Rückschlagventil 22 umfaßt die erfindungsgemäße Anordnung als Mittel zur Erzeugung von Druckimpulsen ein Druckimpulszylinder 24, der einen druckluftbeaufschlagten Kolben 26 aufweist. Bei geeigneter Lage und geeigneter Ausbildung des Druckimpulszylinders (Verhältnis Länge zu Durchmesser) kann auch auf den Kolben verzichtet werden. Der Druckimpulszylinder hat die Aufgabe, einen Volumenimpuls auf den Raum zwischen Rückschtagventi ! 22 und Drossel 20 zu bringen. Ist dieser so weit mit Arbeitsflbssigkeit gefcjllt, daB an der Drossel 20 noch Arbeitsflüssigkeit ansteht, wird diese beim Durchströmen der Drossel einen Gegendruck erfahren, der das Rückschlagventil 22 kurzzeitig öffnet und so Arbeitsflüssigkeit entweichen ! äßt. ! st dieser so wenig mit Arbeitsflüssigkeit gefüllt, daß an der Drossel 20 keine Arbeitsflüssigkeit mehr ansteht, wird die anstehende Luft beim Durchströmen der Drossel einen geringen Gegendruck erfahren, der das Rückschlagventil 22 nicht öffnet und so keine weitere Arbeitsflüssigkeit entweichen faßt.

Bei Anlegen eines Druckimpulses wird somit Arbeitsmedium, vorliegend Öl, stets durch das Rückschlagventil 22 entleert. Die Betätigung des Druckimpulsventils kann mit Hilfe einer Steuerung entweder in Abhängigkeit vom im Auslaf3 anstehenden Olpegels oder aber drehzahlabhängig erfolgen, wobei die Druckimpulse insbesondere bei niedrigen Drehzahlen des Retarders eingesetzt werden, da sich bei diesen der Retarderarbeitsraum durch zurücklaufendes Öl in unerwünschter Weise füllen würde.

Der zur Betätigung des lmpulszylinders notwendige Luftanschluß an ein Druckluftreservoir ist durch Leitung 28 vorliegend nur angedeutet.

Mit der Erfindung wird erstmals eine Anordnung angegeben, mit der unabhängig von der Retarderdrehzahl im Nicht-Bremsbetrieb stets ein optimaler Füllungsgrad und damit ein Optimum in Bezug auf eine geringe Verlustleistung realisiert werden kann.