Quelltext der Seite Wasserwirbelbremse

[[Datei:Wasserwirbelbremse Wx40.jpg|mini|Wasserwirbelbremse WX-40 Bauart VEB Spezialfahrzeugwerk]]
[[Datei:Wasserwirbelbremse Bremse2.jpg|mini|Blick in eine Wasserwirbelbremse Bauart Junkers]]
Eine '''Wasserwirbelbremse''' ist eine hydraulische [[Bremse]] und entspricht einer Flüssigkeitskupplung mit der Besonderheit, dass die Abtriebsdrehzahl gleich Null ist. Mechanische Arbeit wird am Rotor in [[kinetische Energie]] der Wasserströmung umgesetzt, die sich durch  [[Verwirbelung]] am dadurch mit Drehmoment belasteten Stator zuletzt vollständig in [[Wärme]] (und etwas Schall) abbaut. Der Stator stützt sich über einen [[Hebelgesetz|Hebelarm]] ab und überträgt dabei eine dem Drehmoment proportionale [[Kraft]], die mit einer [[Kraftmessdose]] oder [[Waage| Wägeeinrichtung]] gemessen werden kann. Das [[Wasser]] ist sowohl Arbeits- als auch [[Kühlmittel]]. Das [[Drehmoment]] kann über die Menge der Wasserfüllung oder durch verstellbare Schaufeln [[Steuerungstechnik|gesteuert]] werden.

Wasserwirbelbremsen werden als Leistungsbremsen (Belastungseinrichtung) auf [[Motorenprüfstand|Motorenprüfständen]] eingesetzt sowie als [[Retarder]] in Kraftfahrzeugen.<ref>{{Literatur |Autor=[[Michael Hilgers (Autor)|Michael Hilgers]] |Titel=Nutzfahrzeugtechnik: Getriebe und Antriebsstrangauslegung, Kapitel 5 |Verlag=Springer Vieweg |Datum=2016 |ISBN=978-3-658-12758-9 |Ort=Wiesbaden}}</ref> Die meisten hydrodynamischen Retarder im Nutzfahrzeug arbeiten allerdings mit Öl als Medium.

== Bauformen ==
* Bauart [[Hugo Junkers|Junkers]] (seit 1910; Schlagstifte, geringe Läufermasse, Betrieb in beiden [[Drehrichtung]]en möglich)
Das Foto zeigt den Innenaufbau einer solchen Junkers-Wasserwirbelbremse (hier vom VEB Dieselmotorenwerk Schönebeck)
* Bauart Liebel (vor 1930; seitliche [[Störkörper]], geringer Leistungsbereich, Betrieb in beiden Drehrichtungen möglich)
* Einscheibenwasserbremse (geringer Leistungsbereich, Betrieb in beiden Drehrichtungen möglich)
* Bauart Krupp (der Läufer trägt Schaufeln, daher Betrieb nur in einer Drehrichtung möglich; Lastregelung erfolgt bei voller Wasserfüllung über Schieber, somit gute Stabilität und feinfühlige Regelung gegeben)
* Bauart Schenck (Regelung über die Wasserfüllung; platzsparender Aufbau und großer Regelbereich)

== Eigenschaften ==
Wegen ihrer Vorteile (kompakte, kleine Bauweise, [[Betriebssicherheit]] und Robustheit, großer Leistungsbereich) sind die Wasserwirbelbremsen neben den [[Wirbelstrombremse]]n heute noch die am weitesten verbreitete [[Leistungsbremsen]].
Die Nachteile sind, dass der Schleppbetrieb des Prüflings nicht möglich ist und die entstehende [[Wärmeenergie]] nur bedingt nutzbar ist.

Innerhalb ihres Kennfeldes kann jeder [[Betriebspunkt]] durch Veränderung von Wasserfüllung und/oder Drehzahl eingestellt werden. Bei einem Vergleich von Wasserwirbel- und [[Wirbelstrombremse]] kann man feststellen, dass bei gleicher Maximalleistung und -drehzahl die Wasserwirbelbremse einen etwas kleineren Kennfeldbereich abdeckt.

== Physikalischer Hintergrund ==
[[Datei:Wasserwirbelbremse Moment Drehzahl.svg|mini|200px|Kennlinie einer Wasserwirbelbremse]]
Das Drehmoment einer hydraulischen [[Bremse]] (Wasserwirbelbremse) ist proportional dem Quadrat der Drehzahl der Welle, weil die Kraft, die eine strömende Flüssigkeit auf einen Körper ausübt, mit dem Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit ansteigt.
Wegen des Zusammenhangs zwischen Leistung und Drehmoment (P=M * ω) ist die Leistung proportional zur dritten Potenz der Drehzahl. (M ∝ n² führt zu P ∝ n³)

Die Abstützkraft des Gehäuses (Reaktionsmoment) kann über einen Hebel mit einer Waage gemessen werden. Die [[Waage]] misst somit eine Kraft, die sich bei bekannter Länge des [[Hebelarm]]s in das wirksame [[Drehmoment]] umrechnen lässt. Elektrisch kann dieses Reaktionsmoment der Pendelmaschine auch über die Kraftmessung mit Biegebalken oder [[Kraftmessdose]] erfolgen.

:<math>
\ M = \ F \cdot \ r 
</math>

== Kennfeld einer Wasserwirbelbremse ==
[[Datei:Wasserwirbelbremse Leistung Drehzahl.svg|mini|200px|Kennfeld einer Wasserwirbelbremse]]
Die Grenzlinien des Kennfeldes ergeben sich aus:
* Linie A: Bei voller Wasserfüllung der Bremse ist M ∝ n² bzw. P ∝ n³
* Linie B: konstantes Moment, diese Linie wird durch Festigkeit der Wellen bestimmt
* Linie C: konstante Leistung, diese Linie wird durch die zulässige Erwärmung des Bremsenwassers festgelegt
* Linie D: Linie wird durch die Festigkeit des Rotors bestimmt
* Linie E: untere Leistungsgrenze der Bremse, festgelegt durch den Betrieb der Bremse ohne Wasserfüllung (Leerlaufreibung).
{{Absatz}}

== Historische Wasserwirbelbremsen / Hersteller ==
{| class="wikitable"
! Hersteller 
! Produktbezeichnung
! Baujahr
! Nenndrehmoment / Nm
! Nennleistung / kW
! Max. Drehzahl / min-1
|-
|[[AVL Zöllner Marine]] GmbH
| PS1-4812
| x
| x
| x
| x
|-
|AVL Zöllner Marine GmbH
| Omega Serie
| x
| 5.500 bis 155.000
| 1.000 bis 12.000
| 2.200 bis 5.600
|-
| [[Carl Schenck AG]]
| U1-10
| 1966
| x
| 100
| 10.000
|-
| Carl Schenck
| U1-13
| 1966
| x
| 130
| 10.000
|-
| Carl Schenck
| U1-16
| 1966
| x
| 160
| 7.500
|-
| Carl Schenck
| U1-16
| 1966
| x
| 160
| 7.500
|-
| Carl Schenck
| U1-16h
| 1966
| x
| 160
| 10.000
|-
| Carl Schenck
| U1-20
| 1966
| x
| 200
| 6.000
|-
| Carl Schenck
| U2-20
| x
| x
| 200
| 6.000
|-
| Carl Schenck
| U1-20h
| 1966
| x
| 200
| 8.500
|-
| Carl Schenck
| U1-25
| 1966
| 1070
| 250
| 5.000
|-
| Carl Schenck
| U1-25h
| 1966
| x
| 250
| 7.500
|-
| Carl Schenck
| U2-25
| 1966
| 500
| 250
| 5.000
|-
| Carl Schenck
| U1-30
| 1966
| x
| 300
| 4.000
|-
| Carl Schenck
| U1-30h
| 1966
| x
| 300
| 5.000
|-
| Carl Schenck
| U1-40
| 1966
| x
| 400
| 3.000
|-
| Carl Schenck
| U2-40
| x
| x
| 400
| 3.000
|-
| Carl Schenck
| U1-40h
| 1966
| x
| 400
| 4.500
|-
| Carl Schenck
| U1-50
| 1966
| x
| 500
| 2.500
|-
| Carl Schenck
| U1-50h
| 1966
| x
| 500
| 3.500
|-
| Carl Schenck
| U1-60
| 1966
| x
| 600
| 2.000
|-
| Carl Schenck
| U1-60h
| 1966
| x
| 600
| 2.750
|-
| Carl Schenck
| U1-80
| 1966
| x
| 800
| 1.500
|-
| Carl Schenck
| U1-80h
| 1966
| x
| 800
| 2.000
|-
| Carl Schenck
| U1-100
| 1966
| x
| 1.000
| 1.200
|-
| Carl Schenck
| U1-100h
| 1966
| x
| 1.000
| 1.750
|-
| VEB Spezialfahrzeugwerk Berlin 
| WX-40
| x 
| x
| 295
| 4.000
|-
| VEB Dieselmotorenwerk Schönebeck
| D-4
| x
| x
| x
| 4.500
|}

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Bremse]]