CN108778923A - 尤其用于船舶的喷射驱动装置和改装喷射驱动装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其用于船舶的喷射驱动装置，其具有至少一个驱动单元，所述驱动单元包括‑转子，转子叶片固定在转子的内周部上，和‑壳体，所述转子借助至少一个支承件可转动地支承在壳体内；其中，‑所述支承件包括至少一个轴向轴承和至少一个径向轴承。按照本发明的喷射驱动装置的特征在于，所述转子与所述壳体导电地连接。

Description

尤其用于船舶的喷射驱动装置和改装喷射驱动装置的方法
本发明涉及一种按照权利要求1的前序部分所述的尤其用于船舶的喷射驱动装置。本发明还涉及一种改装喷射驱动装置的方法。
通用的喷射驱动装置在专利文献WO 2010/130426 A1中公开。该喷射驱动装置的特征在于，转子在其外周上可转动地支承在壳体内并且在其内周上承载转子叶片。根据该发明的有利的实施方式，叶轮设计为无轮毂的，也就是说，转子叶片沿径向内侧自由终止并且有利地在其径向内侧的端部不相连。
特别在将这种喷射驱动装置应用于船舶时，当喷射驱动装置被含盐的或者含沉积物或石灰质的水、尤其海水在周围冲刷或穿流冲刷时出现腐蚀问题。已知所谓的牺牲性阳极可以解决相应的腐蚀问题。然而在实践中通常不能在转子上安装足够的牺牲性阳极材料，以便长久地在运行时充分确保防腐蚀保护。
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种尤其用于船舶的喷射驱动装置，所述喷射驱动装置通过以下方式解决上述腐蚀问题，即，通过电气接触将转子纳入定子侧的现有的阴极保护系统中。
所述技术问题按照本发明通过具有权利要求1的特征的喷射驱动装置解决。在从属权利要求中提供本发明的有利的和特别适宜的设计方案。独立方法权利要求描述一种按照本发明的用于现有的、尤其已使用的喷射驱动装置的改装方法，然而其中，所述方法也能在新造喷射驱动装置时应用。
按照本发明的尤其设计为船舶喷射驱动装置的喷射驱动装置具有至少一个驱动单元，所述驱动单元包括转子，转子叶片固定在转子的内周部上。转子叶片尤其刚性地连接、例如螺栓固定在转子的内周部上。如前所述，转子尤其设计为无轮毂的转子。
所述驱动单元还具有壳体，转子借助至少一个支承件可转动地支承在壳体内。所述支承件包括至少一个轴向轴承和至少一个径向轴承。例如设置两个径向轴承和一个轴向轴承，尤其在转子的每个轴向端部的区域中设置一个径向轴承，并且仅在一个轴向端部的区域中设置所述轴向轴承、例如具有在轴向两侧被壳体包围的止动垫圈。但也可以设置例如两个轴向轴承和两个径向轴承、尤其转子的每个轴向端部分别设有一个轴向轴承和一个径向轴承。也可以将轴向轴承与径向轴承集成。
按照本发明，所述转子与所述壳体导电地连接。通过导电的连接能够实现电位补偿、某种程度上说即转子至壳体的接地。由此可以实现喷射驱动装置的整个运行寿命期间可靠的防腐蚀保护，这种防腐蚀保护的作用不会或者至少不会显著减弱。
至少一个轴向轴承和/或至少一个径向轴承设计为水润滑的轴承、尤其海水润滑的轴承。
所述轴向轴承和/或径向轴承有利地设计为滑块。
根据本发明的实施方式，所述驱动单元设计为电气的驱动单元。因此，在壳体内设有电气的定子，并且所述转子设计为电气的叶轮，从而转子由转子与定子之间的电磁场驱动。
根据本发明的实施方式，所述转子与壳体之间的导电连接通过至少一个轴向轴承和/或至少一个径向轴承中的一个或多个滑块建立。一个或多个滑块在所述壳体与转子之间定位并且由导电的材料制造。因此，电流可以经由至少一个轴承从转子流向壳体。
根据备选的实施方式，至少一个轴向轴承和至少一个径向轴承中的一个或多个滑块由电绝缘的材料制造，从而电流不能从转子经由轴承或滑块的材料流向壳体。因此在这种设计方案中，在所述滑块的外部设置至少一个导电的接触元件，所述接触元件与所述转子和壳体导电地连接，从而电流可以从转子经由至少一个导电的接触元件流向壳体。附加或备选地，一个或多个导电的接触元件也可以设置在一个或多个穿过所述滑块的孔中。
有利的是，至少一个导电的接触元件在所述壳体与转子之间弹性地张紧。这点可以通过以下方式实现，即，导电的接触元件自身可弹性变形、即设计为尤其由弹簧钢构成的弹簧，或者接触元件通过至少一个弹簧元件支撑在转子上或有利地支撑在壳体上。
一个或多个电气的接触元件可以安装在转子和/或壳体上。
根据本发明的实施方式，至少一个导电的接触元件是销钉形的，尤其具有位于接触元件的至少一个轴向端部上的、沿相对于接触元件的纵轴线的径向突出的头部。所述接触元件可以例如设计为碳销。根据另外的实施方式，接触元件为蘑菇形并且由金属、尤其青铜或铜构成。
当然，尤其由金属构成的至少一个接触元件的不同于销钉形的构型也是可行的。例如，所述接触元件为板形或条形。在此，接触元件可以分别根据其在转子与壳体之间的间隙中的延伸段设计为平面的板件或弯曲的板件。本发明的一个实施方式规定设在壳体内的孔或凹部中的圆形或柱形的板件，在所述孔或凹部中之前例如安装有滑块。
根据本发明的实施方式，至少一个轴向轴承和/或至少一个径向轴承分别具有多个在所述转子的周向上分布安置的导电的滑块，并且至少一个或多个接触元件沿周向在至少一个轴向轴承的滑块和/或至少一个径向轴承的滑块之间定位。
一个或多个滑块可以由比至少一个接触元件更抗磨的材料制造。一个或多个滑块尤其具有比至少一个接触元件更大的表面硬度或总体上更大的硬度。
根据本发明的实施方式，至少一个滑块、尤其一个或多个径向轴承的多个滑块设计为倾瓦并且尤其如此支承在壳体中，使得每个单独的倾瓦自主地根据作用的力定向。根据本发明的设计方式，相应的倾瓦至少在通过径向轴承切向延伸的倾斜轴线上和/或通过径向轴承轴向延伸的倾斜轴线上可活动。
所述轴向轴承尤其可以具有止动垫圈，该止动垫圈在轴向两侧对置于壳体支撑、尤其对置于在那里定位的位于壳体与止动垫圈之间的滑块支撑。
根据本发明的实施方式，至少一个导电的接触元件特别在其设计为板条或板件的情况下不可移动或者刚性地支承在壳体中或转子上。但这不是必须的。
根据本发明的实施方式，至少一个接触元件容纳在沿径向设在壳体内的孔或凹部中。在多个接触元件的情况下可以相应地在壳体内设置多个孔或凹部。如果接触元件具有如先前所述的头部，则该接触元件可以沿壳体的径向从孔或凹部部分或完全地突伸出并且尤其以其背离转子的一侧贴靠在壳体中的面上或支撑在弹簧元件上。
根据本发明的实施方式，一个或多个导电的接触元件在喷射驱动装置投入运行时首先突伸超出滑块的布置在径向内侧的表面，并且随后在喷射驱动装置运行期间被磨损直至接触元件与滑块的径向内侧的表面齐平。随后，滑块和至少一个接触元件沿径向同时进行另外的磨损，从而通过至少一个导电的接触元件确保转子与壳体之间的永久接触。
根据按照本发明的用于改装前述设计的喷射驱动装置的方法，实施以下步骤中的至少一个：
1.通过至少一个或多个导电的滑块更换至少一个轴向轴承和/或至少一个径向轴承中的位于所述壳体与转子之间的至少一个或多个现有的电绝缘的滑块；
2.将至少一个导电的接触元件装入至少一个轴向轴承和/或至少一个径向轴承中的位于所述壳体与转子之间的至少一个现有的滑块内的至少一个孔中，使得所述接触元件与所述壳体和转子导电地连接；
3.通过至少一个或多个导电的接触元件更换至少一个轴向轴承和/或至少一个径向轴承中的位于所述壳体与转子之间的至少一个或多个现有的电绝缘的滑块，使得至少一个接触元件与所述转子和壳体导电地连接；
4.将至少一个导电的接触元件安装在至少一个轴向轴承和/或至少一个径向轴承中的位于所述壳体与转子之间的一个或多个现有的电绝缘的滑块的外部，使得至少一个接触元件与所述转子和壳体导电地连接。
如上所述，可以将一个或多个导电的接触元件安装在一个或多个滑块中或滑块外，使得接触元件首先突伸超出滑块的径向内侧的周部，并且在喷射驱动装置运行时被磨损，直至接触元件与一个或多个滑块处于共同的内侧圆周上。随后共同的磨损或者说至少一个接触元件和至少一个滑块的磨损沿转子的径向进行。
以下结合实施例和附图示例性地描述本发明。
在附图中：
图1示出具有沿轴向作用的接触元件的喷射驱动装置的设计方案；
图2示出图1中的具有接触元件的局部的放大图；
图3示出具有沿径向作用的接触元件的实施方式；
图4示出具有集成在径向轴承中的接触元件的喷射驱动装置；
图5示出图4中的径向轴承的放大示图；
图6示出剖切图5中的径向轴承得到的径向剖面图；
图7示出图6的备选设计方案。
在图1中示出喷射驱动装置的轴向剖面图，该喷射驱动装置包括驱动单元1，驱动单元1具有转子2，转子叶片3定位在转子2的内周部上。转子2支承在壳体4内。支承件包括两个轴向轴承5.1和5.2，其中，第一轴向轴承设置在转子2的第一轴向端部的区域中并且沿第一轴向支撑转子2，并且第二轴向轴承设置在转子2的另外的轴向端部的区域中并且沿相反的轴向支撑转子2。
此外，支承件还包括两个径向轴承6.1和6.2，其中，分别一个径向轴承设置在转子2的轴向端部的区域中并且沿径向支撑转子2。
轴向轴承5.1、5.2和径向轴承6.1、6.2中的每一个都具有多个滑块7，滑块7在转子2与壳体4之间、沿着转子2的周向、在转子2的转动轴线8的上方定位。滑块7例如刚性或可移动地支承在壳体4中。在可移动地支承的情况下，至少个别滑块7有利地设计为倾瓦，以便构成可倾瓦轴承。
驱动单元1设计为电气的驱动单元，其中，在壳体4中设有电气的定子9并且在转子2中设有电气的绕组或有利地设有永磁体10，以便实现转子2的电气或电磁的驱动。
在图2中可见，代替滑块在至少一个轴向轴承5.2中引入导电的接触元件11，接触元件11有利地嵌入壳体4的凹部或者孔14中，在改装喷射驱动装置前，滑块保持在该凹部或者孔14中。在所示实施例中，接触元件11具有横截面呈圆形或其它形状的板件12以及此处为盘形弹簧13形式的压力弹簧，其中，盘形弹簧13将板件12沿轴向压向转子2的挡圈。板件2和盘形弹簧13由导电的材料、尤其金属、例如青铜制造，从而通过接触元件11贴靠在转子2和壳体4上建立转子2与壳体4之间的导电的连接。利用该导电的连接实现电位补偿并且由此实现防腐蚀保护。
在所示实施例中，在壳体4中设有通孔15并且在板件12中设有盲孔16，从而螺栓可以穿过通孔15被拧入盲孔16中，以便防止在转子2或壳体4的安装期间相应的接触元件11从孔14中脱落。当然可以考虑其它的解决方案，例如也可以如同由虚线示出的那样，接触元件11设计为销钉形，其中，板件12则例如作为接触元件11的端部上的头部沿接触元件11的纵轴线的径向凸出。其它的构型同样是可行的。
在图2示出的设计方案中，轴向轴承5.2的尤其多个滑块由接触元件11替换。这点可以在根据图1的两个轴向轴承之一中或者两个轴向轴承5.1、5.2中都进行设置。
根据图3示范性地示出，如何能够将接触元件11集成在径向轴承6.1、6.2之一中。在所示实施例中，径向轴承6.1、6.2的滑块7设计为倾瓦，这些倾瓦可在轴线17上摆动。一个或多个接触元件11沿径向轴承6.1、6.2的周向在滑块7之间定位。
几个接触元件11足够用，但有利地，每个径向轴承6.1、6.2均设有多个接触元件11。
在图3示出的实施例中，也可以取代轴向轴承5.1、5.2的一个或多个滑块7而设置接触元件11，例如根据图2所示的那样。
在图4中再次示意性地示出支承在壳体4内的转子2。可以看出，转子叶片3自由地沿径向通入转子2内。转子2设计为无轮毂的转子。
在图5中示出可称为组合的轴向-径向轴承的轴向轴承5.1、5.2和径向轴承6.1、6.2的放大图。再次看到轴向轴承5.2和径向轴承6.2中的滑块7。各个滑块7可以被导电的接触元件替换。附加或备选地可以将导电的接触元件沿周向装在滑块7之间，其中，不同于图3中的设计方案，接触元件11也可以作为销钉、尤其弹性受压的销钉嵌入壳体4中。这种销钉可以具有例如柱形形状或按照图2中设计方案的形状。
在图6中，滑块7自身设有接触元件11。这些接触元件11此处设计为销钉形并且例如设计为碳销。
接触元件11尤其装入滑块7内的通孔18中并且一直伸入到壳体4的材料中。在安装后和在投入运行时，接触元件11可以沿径向向内从滑块7突出并且随后在继续运行时通过与转子2的接触被磨损直至接触元件11与滑块7的径向内侧的表面齐平。
在图7中，作为附加或备选的可行方案，示出在转子2与壳体4之间设有尤其由弹簧钢制成的弹性的弹簧形式的接触元件11。
附图标记列表
1 驱动单元
2 转子
3 转子叶片
4 壳体
5.1、5.2 轴向轴承
6.1、6.2 径向轴承
7 滑块
8 转动轴线
9 定子
10 永磁体
11 接触元件
12 板件
13 盘形弹簧
14 孔
15 通孔
16 盲孔
17 轴线
18 通孔

Claims (15)

1.一种尤其用于船舶的喷射驱动装置，其具有至少一个驱动单元(1)，所述驱动单元(1)包括
1.1转子(2)，转子叶片(3)固定在转子(2)的内周部上，和
1.2壳体(4)，所述转子(2)借助至少一个支承件可转动地支承在壳体(4)内；其中，
1.3所述支承件包括至少一个轴向轴承(5.1、5.2)和至少一个径向轴承(6.1、6.2)；
其特征在于，
1.4所述转子(2)与所述壳体(4)导电地连接。
2.按照权利要求1所述的喷射驱动装置，其特征在于，所述喷射驱动装置是船舶喷射驱动装置，其中，至少一个轴向轴承(5.1、5.2)和/或至少一个径向轴承(6.1、6.2)设计为水润滑的轴承、尤其海水润滑的轴承。
3.按照权利要求1或2所述的喷射驱动装置，其特征在于，至少一个轴向轴承(5.1、5.2)和/或至少一个径向轴承(6.1、6.2)分别具有一个或多个滑块(7)，所述滑块(7)定位在所述壳体(4)与转子(2)之间并且由导电的材料制造。
4.按照权利要求1或2所述的喷射驱动装置，其特征在于，至少一个轴向轴承(5.1、5.2)和至少一个径向轴承(6.1、6.2)分别具有一个或多个滑块(7)，所述滑块(7)定位在所述壳体(4)与转子(2)之间并且由电绝缘的材料制造，并且在所述滑块(7)的外部和/或在至少一个穿过滑块(7)的孔(18)中设有至少一个导电的接触元件(11)，所述接触元件(11)与所述转子(2)和壳体(4)导电地连接。
5.按照权利要求4所述的喷射驱动装置，其特征在于，至少一个接触元件(11)在所述壳体(4)与转子(2)之间弹性地张紧。
6.按照权利要求4或5所述的喷射驱动装置，其特征在于，至少一个接触元件(11)是销钉形的，尤其具有位于接触元件(11)的至少一个轴向端部上的沿相对于接触元件(11)的纵轴线的径向突出的头部。
7.按照权利要求6所述的喷射驱动装置，其特征在于，至少一个接触元件(11)设计为碳销。
8.按照权利要求5所述的喷射驱动装置，其特征在于，至少一个接触元件(11)是板形或条形的。
9.按照权利要求6至8之一所述的喷射驱动装置，其特征在于，所述接触元件(11)沿所述转子(2)的轴向或径向装入壳体(4)内的孔(14)中，使得所述接触元件(11)尤其通过其头部朝转子(2)的方向从所述孔(14)部分或完全地突伸出。
10.按照权利要求6、8或9之一所述的喷射驱动装置，其特征在于，至少一个接触元件(11)由金属、尤其铜或青铜制造。
11.按照权利要求5所述的喷射驱动装置，其特征在于，至少一个接触元件(11)设计为尤其由弹簧钢构成的弹簧。
12.按照权利要求4至11之一所述的喷射驱动装置，其特征在于，至少一个轴向轴承(5.1、5.2)和/或至少一个径向轴承(6.1、6.2)分别具有多个在所述转子(2)的周向上分布安置的滑块(7)，并且至少一个接触元件(11)沿周向在至少一个轴向轴承(5.1、5.2)的滑块(7)和/或至少一个径向轴承(6.1、6.2)的滑块(7)之间定位。
13.按照权利要求4至12之一所述的喷射驱动装置，其特征在于，设有多个接触元件(11)。
14.按照权利要求4至13之一所述的喷射驱动装置，其特征在于，至少一个滑块(7)或多个滑块(7)由比至少一个接触元件(11)更抗磨的材料制造，该材料尤其具有比至少一个接触元件(11)更大的硬度或表面硬度。
15.一种改装尤其用于船舶的喷射驱动装置的方法，所述喷射驱动装置包括至少一个驱动单元(1)，所述驱动单元(1)包括转子(2)和壳体(4)，转子叶片(3)固定在所述转子(2)的内周部上，所述转子(2)借助至少一个支承件可转动地支承在所述壳体(4)内，其中，所述支承件包括至少一个轴向轴承(5.1、5.2)和至少一个径向轴承(6.1、6.2)，所述方法包括以下步骤：
15.1通过至少一个或多个导电的滑块(7)更换至少一个轴向轴承(5.1、5.2)和/或至少一个径向轴承(6.1、6.2)中的位于所述壳体(4)与转子(2)之间的至少一个或多个现有的电绝缘的滑块(7)；和/或
15.2将至少一个导电的接触元件(11)装入至少一个轴向轴承(5.1、5.2)和/或至少一个径向轴承(6.1、6.2)中的位于所述壳体(4)与转子(2)之间的至少一个现有的滑块(7)内的至少一个孔中，使得所述接触元件(11)与所述壳体(4)和转子(2)导电地连接；和/或
15.3通过至少一个或多个导电的接触元件(11)更换至少一个轴向轴承(5.1、5.2)和/或至少一个径向轴承(6.1、6.2)中的位于所述壳体(4)与转子(2)之间的至少一个或多个现有的电绝缘的滑块(7)，使得至少一个接触元件(11)与所述转子(2)和壳体(4)导电地连接；和/或
15.4将至少一个导电的接触元件(11)安装在至少一个轴向轴承(5.1、5.2)和/或至少一个径向轴承(6.1、6.2)中的位于所述壳体(4)与转子(2)之间的一个或多个现有的电绝缘的滑块(7)的外部，使得至少一个接触元件(11)与所述转子(2)和壳体(4)导电地连接。
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