Um eine Kraftmaschine zu testen, muß der Abtriebswelle ein Belastungsmoment entgegengesetzt werden. Dies muß bei der Nenndrehzahl geschehen. Daher muß die von der Kraftmaschine erzeugte mechanische Energie "vernichtet", d.h. in Wärme umgesetzt werden.

Bei der Wasserwirbelbremse dient das Medium Wasser gleichzeitig zum Aufbau des Belastungsmomentes und zur Abfuhr der entstandenen Wärmeenergie.

Das Moment baut sich auf, indem sich ein Rotor mit Stäben in einem wassergefüllten Statorgehäuse dreht. Das Wasser, das sich seinerseits am Statorgehäuse abstützt, setzt den sich bewegenden Stäben des Rotors eine Widerstandskraft entgegen. Diese Kraft ist umso größer, je schneller sich der Rotor bewegt. Im Stillstand und bei sehr kleinen Drehzahlen wird überhaupt keine Kraft aufgebaut. Im Idealfall (konstante Wasserfüllmenge, keine Turbulenzen) gilt der Zusammenhang

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Das bedeutet, daß z.B. bei halber Nenndrehzahl der Bremse nur ein Achtel der Nennleistung der Bremse genutzt werden kann. Die Bremse ist aber so ausgelegt, dass bei komplett gefüllter Bremse das Nenndrehmoment von 1400 Nm bereits bei etwa 300 1/min erreicht wird. Bei höheren Drehzahlen ist die Füllmenge zu reduzieren, damit keine Überlastung eintritt. Ausserdem kann man davon ausgehen, daß bei höheren Drehzahlen Turbulenzen auftreten und die oben angegebene Formel nicht mehr gilt, d.h. es das Drehmoment steigt auch bei hohen Drehzahlen nicht weiter an.

Wird die Füllmenge reduziert, so befindet sich nur noch der äußerste Teil des Rotors im Wasser und die Widerstandskraft ist entsprechend geringer. Mit der Füllmenge kann man daher die Bremskraft regulieren.

Die Regulierung erfolgt durch Verstellen des Austrittsquerschnittes. Dabei wird immer so viel Wasser zugeführt, daß der Zulauf der Bremse immer komplett gefüllt ist. Dadurch stellt sich eine in etwa konstante Zulaufmenge ein. Das restliche Wasser fließt über den Überlauf direkt in den Rücklauf. Wird nun der Ablaufquerschnitt verringert, so veringert sich die abließende Wassermenge und die Füllmenge in der Bremse erhöht sich. Durch die höhere Wassermenge steigt der Druck in der Bremse und es fließt dadurch auch wieder mehr Wasser ab. Die Füllmenge erhöht sich solange, bis der Druck so hoch ist, das die abfließende Wassermenge so groß ist wie die zulaufende.

Dieser Mechanismus funktioniert nur, wenn die Drehzahl ausreichend groß ist und das Wasser durch die Fliehkraft an die Außenseite der Trommel gedrückt wird. Bei kleineren Drehzahlen (unter ca. 400 1/min) befindet sich das Wasser komplett in der Unterseite der Trommel. Dann lässt sich die Bremskraft nur durch gezieltes Befüllen und Ablassen regulieren. Die Bremse sollte möglichst nicht mit solch niedrigen Drehzahlen betrieben werden.