DE10040211C2 - Vorrichtung zur Abdichtung von Antriebswellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abdichtung von Antriebswellen, die eine die Antriebswelle führende Innenbuchse aufweist, die in einer Außenbuchse geführt ist und die einen Innendurchmesser aufweist, der größer als ein Außendurchmesser der zu führenden Antriebswelle dimensioniert ist.

Derartige Vorrichtungen werden verwendet, um Antriebswellen von Schiffen im Bereich ihrer Durchführung durch die Schiffswandung zu führen und um eine ausreichende Abdichtung zu gewährleisten. Eine typische Ausführungsform ist derart gestaltet, dass die Außenbuchse mit der Schiffsstruktur starr verschraubt ist und dass von der Außenbuchse ringförmige Dichtungselemente gehaltert werden, die eine Abdichtung der Außenbuchse relativ zur Innenbuchse durchführen und gleichzeitig eine Beweglichkeit der Innenbuchse relativ zur Außenbuchse ermöglichen. Die Innenbuchse weist einen Flansch zur Halterung an dem Schiffspropeller auf.

Zwischen der Innenbuchse und der Antriebswelle erstreckt sich in der Regel ein dünner Ringspalt. Insbesondere bei der Durchführung von Reparaturarbeiten unter Wasser mit einem Abziehen der Innenbuchse von der Antriebswelle und einem anschließenden Wiederaufschieben dringt Seewasser in den Bereich des Spaltes zwischen der Innenbuchse und der Antriebswelle ein und verursacht Spaltkorrosion. Wirksame Verfahren zur Verhinderung einer derartigen Spaltkorrosion sind bislang nicht bekannt geworden. Außerdem kann die Innenbuchse unter Wasser nicht zur Antriebswelle ausgerichtet werden.

Aus der DE 31 43 866 A1 ist eine Abdichtungsanordnung mit einem Radialgleitring bekannt, bei der einer mit der Welle umlaufenden Laufbuchse außenseitig über Zuführkanäle ein Schmiermittel zugeleitet werden kann.

In der DE 42 22 564 A1 wird eine Abdichtungsanordnung für Propellerantriebe von Schiffen beschrieben, bei der einer Laufbuchse über einen Schmiermittelkanal durch eine Innenwelle hindurch ein Schmiermittel zugeführt werden kann. Das Schmiermittel ist in einem von Dichtungen begrenzten Bereich zwischen der Welle und der Laufbuchse angeordnet und gelangt durch Kanäle in der Laufbuchse hindurch in einen außenseitigen Bereich der Laufbuchse.

Aus der DE 42 32 753 A1 ist es ebenfalls bekannt, durch Schmiermittelkanäle in der Antriebswelle ein Schmiermittel in den Bereich einer Innenbuchse zu befördern, die innerhalb einer Außenbuchse rotiert.

Die WO 99/35 030 A1 beschreibt die Führung einer Antriebswelle durch eine Wandung hindurch sowie eine Abdichtung im Bereich der Durchführung. Über eine Ventilsteuerung können innere und äußere Anschlüsse zur Zuführung beziehungsweise Ableitung eines Fluids miteinander verbunden werden.

Aus der DE 26 26 048 C2 ist eine Anordnung zur Abdichtung eines ölgeschmierten Hecklagers von Schiffsschraubenwellen bekannt. Über Zuführkanäle durch einen Heckrahmen des Schiffes hindurch kann ein Schmiermittel zugeführt werden.

Die GB 597 002 zeigt eine weitere Lagerung einer Antriebswelle für Schiffspropeller, bei der über Zuführkanäle Öl in den Bereich eines Wellenlagers gefördert werden kann. Eine abgedichtete Lagerung einer Schiffswelle wird auch in der US 27 46 779 erläutert.

Aus der DE 22 48 156 A ist eine Dichtungseinrichtung bekannt, mit der ein Übertritt von Hochdruckgas verhindert werden kann. Im Bereich der Dichtungseinrichtung ist ein verschiebliches Element angeordnet, so dass im Bereich dessen hochdruckseitiger Begrenzung ein eingeschlossenes Medium derart komprimiert werden kann, dass ein Druck erzeugt wird, der höher als der Druck des Hochdruckgases ist.

Aus der GB 21 66 814 A ist es bekannt, im Bereich eines Axiallagers für eine rotierende Welle einen verschieblichen Dichtring anzuordnen, der in Abhängigkeit von den auf ihn einwirkenden Druckverhältnissen positionierbar ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten Art derart zu konstruieren, dass eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch erfindungsgemäß gelöst, dass die Innenbuchse mindestens einen Ölkanal aufweist, der mit mindestens einer Austrittsöffnung im Bereich einer Innenseite der Innenbuchse versehen ist und der an eine Ölfördereinrichtung anschließbar ist, sowie bei der die Innenbuchse im Bereich ihrer der Antriebswelle zugewandten Innenseite mit einer Innenvertiefung versehen ist, die von Radialstegen begrenzt ist und bei der im Bereich der Innenvertiefung mindestens ein Verdrängungselement geführt ist.

Durch die Anordnung des Ölkanals ist es möglich, mit Hilfe der Ölfördereinrichtung Öl in den Bereich des Spaltes zwischen der Antriebswelle und der Innenbuchse zu fördern und durch das Öl gegebenenfalls im Bereich des Ringspaltes befindliches Wasser zu verdrängen. Aufgrund der relativ geringen Dimensionierung des Ringspaltes wird durch das Öl ein erneutes Eindringen in den Spalt langfristig verhindert.

Eine verbesserte Zugänglichkeit für das Verdrängungsöl zur Erreichung einer optimalen Verdrängungswirkung wird dadurch unterstützt, dass die Innenbuchse im Bereich ihrer der Antriebswelle zugewandten Innenseite mit einer Innenvertiefung versehen ist, die von Radialstegen begrenzt ist.

Eine weitere Verbesserung der Verdrängung durch Nutzung von Abstreifvorgängen wird dadurch erreicht, dass im Bereich der Innenvertiefung mindestens ein Verdrängungselement geführt ist.

Eine Richtungsvorgabe bei einer Verdrängung von störenden Medien zwischen der Innenbuchse und der Antriebswelle kann dadurch erfolgen, dass die Austrittsöffnung des Ölkanals in einem Bereich der Innenbuchse positioniert ist, der einem zu halternden Schiffspropeller zugewandt angeordnet ist.

Eine andere Variante besteht darin, dass die Austrittsöffnung des Ölkanals in einem Bereich der Innenbuchse positioniert ist, der einem zu halternden Schiffspropeller abgewandt angeordnet ist.

Eine beidseitige Verdrängung wird dadurch unterstützt, dass die Austrittsöffnung des Ölkanals in einem in Richtung einer Wellenlängsachse mittleren Bereich der Innenbuchse angeordnet ist.

Eine gleichmäßige Ölverteilung kann auch dadurch unterstützt werden, dass die Innenvertiefung eine Gestaltung entsprechend einem Zylindermantel aufweist.

Eine konstruktiv besonders einfach zu realisierende Ausführungsform wird dadurch bereitgestellt, dass das Verdrängungselement eine ringartige Gestaltung aufweist.

Eine Abstützung der Innenbuchse im Bereich beider Enden wird dadurch erreicht, dass im Bereich der Innenvertiefung zwei Verdrängungselemente angeordnet sind.

Zur Verbesserung der Abdichtwirkung sowie der Ausrichtungswirkung der Buchse zur Welle wird vorgeschlagen, dass mindestens eines der Verdrängungselemente eine Verjüngung aufweist, deren Neigung relativ zur Wellenlängsachse der Neigung einer Schrägflanke der Innenvertiefung entspricht.

Ein unkontrollierter Austritt des Verdrängungsmediums aus dem Bereich zwischen der Innenbuchse und der Antriebswelle kann dadurch verhindert werden, dass im Bereich mindestens eines der Radialstege eine Dichtung angeordnet ist.

Eine besonders preiswert zu realisierende Ausführungsform wird dadurch bereitgestellt, dass die Dichtung als ein O-Ring ausgebildet ist.

Eine flächige Abstützung wird dadurch unterstützt, dass die Dichtung als ein Führungsband ausgebildet ist.

Eine sehr hohe Verdrängungsintensität von störenden Medien auch bei einem Auftreten von Fertigungstoleranzen lässt sich dadurch erreichen, dass das Verdrängungselement mit mindestens einer Dichtung versehen ist.

Eine verbesserte Abdichtungswirkung kann dadurch erreicht werden, dass das Verdrängungselement auf einander abgewandten Seiten jeweils zwei Dichtungen aufweist.

Eine typische Ausführungsform besteht darin, dass die Innenbuchse an einem Schiffspropeller gehaltert ist.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Durchtrittes einer Antriebswelle eines Schiffes durch die Außenwandung des Schiffes,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit II in Fig. 1,

Fig. 3 eine teilweise Darstellung eines Längsschnittes einer Innenbuchse mit Antriebswelle, bei der entlang des Spaltes zwischen der Innenbuchse und der Antriebswelle ein Verdrängungselement verschieblich geführt ist,

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich zu Fig. 3 mit geändertem Verlauf eines Ölkanals innerhalb der Innenbuchse,

Fig. 5 eine weitere Ausführungsform, bei der zwei verschiebliche Verdrängungselemente vorgesehen sind,

Fig. 6 eine Ausführungsform ähnlich zu Fig. 5, bei der jedoch die Verdrängungselemente mit Führungsanschrägungen versehen sind und

Fig. 7 eine Ausführungsform ähnlich zur Darstellung in Fig. 6 mit nochmals modifizierten Verdrängungselementen.

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 ist eine Antriebswelle (1) durch eine Schiffsstruktur (2) hindurchgeführt. Im Bereich eines Schiffsinnenraumes (3) wird die Antriebswelle (1) von einer Halterungsbuchse (4) abgedichtet geführt. Im Bereich einer Außenseite (5) der Schiffsstruktur (2) ist eine Außenbuchse (6) angeordnet, die starr mit der Schiffsstruktur (2) verbunden ist.

Innerhalb der Außenbuchse (6) ist eine Innenbuchse (7) geführt, die an einem Schiffspropeller (8) gehaltert ist. Die Innenbuchse (7) ist dabei auf ein Außensegment (9) der Antriebswelle (1) aufgeschoben, das aus der Schiffsstruktur (2) außenseitig herausragt.

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit II in Fig. 1. Insbesondere ist erkennbar, dass von der Außenbuchse (6) eine Mehrzahl von Dichtungselementen (10) gehaltert werden, die die Innenbuchse (7) beaufschlagen. Hierdurch kann eine hohe Dichtwirkung auch bei einer gemeinsam mit der Antriebswelle (1) rotierenden Innenbuchse (7) bei gleichzeitig feststehender Außenbuchse (6) erreicht werden. Darüber hinaus ist aus Fig. 2 erkennbar, dass sich zwischen der Antriebswelle (1) und der Innenbuchse (7) ein Spalt (11) erstreckt.

Gemäß der Ausführungsform in Fig. 3 ist die Innenbuchse (7) im Bereich ihrer der Antriebswelle (1) zugewandten Innenseite (12) mit einer Innenvertiefung (13) versehen. Die Innenvertiefung (13) ist in Richtung einer Wellenlängsachse (14) von einem inneren Radialsteg (15) sowie einem äußeren Radialsteg (16) begrenzt. Zwischen dem inneren Radialsteg (15) und der Antriebswelle (1) erstreckt sich der Ringspalt (11) im wesentlichen mit einer Dimensionierung entsprechend dem Stand der Technik. Ein Abstand zwischen dem äußeren Radialsteg (16) und der Antriebswelle (1) ist gegenüber dem Abstand zwischen dem inneren Radialsteg (15) und der Antriebswelle (1) vergrößert ausgebildet.

Durch die Innenbuchse (7) hindurch erstreckt sich mindestens ein Ölkanal (17), der über nicht dargestellte Verbindungsleitungen an eine zugeordnete Ölfördereinrichtung anschließbar ist. Der Ölkanal (17) ist mit einer der Antriebswelle (1) zugewandt angeordneten Austrittsöffnung (18) versehen. Bei einer Aktivierung der Ölfördereinrichtung wird über den Ölkanal (17) Öl oder Fett zur Austrittsöffnung (18) gefördert und verdrängt im Bereich des Ringspaltes (11) befindliches Wasser.

Die Verdrängung des Wassers aus dem Bereich des Ringspaltes (11) kann intensiviert und vor allem vergleichmäßigt werden, wenn im Bereich der Innenvertiefung (11) in Richtung der Wellenlängsachse (14) verschieblich ein Verdrängungselement (19) geführt ist. Insbesondere ist daran gedacht, das Verdrängungselement (19) ringförmig und an der Antriebswelle (1) anliegend zu konstruieren.

Fig. 3 zeigt das Verdrängungselement (19) in einer Grundposition, bei der das Verdrängungselement (19) mit geringem Abstand zur Austrittsöffnung (18) angeordnet ist. Der Ölkanal (17) ist bei dieser Ausführungsform im Bereich eines Montageflansches (20) der Innenbuchse (7) positioniert, so dass die Austrittsöffnung (18) relativ dicht am inneren Radialsteg (15) lokalisiert ist. Der innere Radialsteg (15) ist dabei mit einer Dichtung (21) versehen, die sich zwischen dem inneren Radialsteg (15) und der Antriebswelle (1) erstreckt. Das Verdrängungselement (19) weist sowohl im Bereich seiner der Antriebswelle (1) zugewandten Oberfläche als auch im Bereich seiner der Innenseite (12) der Innenbuchse (7) zugewandten Oberflächen Dichtungen (22) auf. Die Dichtungen (22) können beispielsweise als O-Ringe ausgebildet sein.

Bei der dargestellten Ausführungsform sind in Richtung der Wellenlängsachse (14) im Bereich des vorderen Endes und des hinteren Endes des Verdrängungselementes (19) auf beiden Seiten des Verdrängungselementes (19) jeweils Dichtungen (22) angeordnet, so dass die vier Dichtungen (22) bei der abgebildeten Querschnittdarstellung im wesentlichen Eckpunkte eines Rechteckes definieren.

Zusätzlich zu der in durchzogenen Linie dargestellten Grundpositionierung des Verdrängungselementes (9) zeigt Fig. 3 in gestrichelten Linien ebenfalls die Positionierung des Verdrängungselementes (19) nach einem Abschluss des Positionierungsvorganges. Durch die Beaufschlagung mit dem Öl oder Fett wurde das Verdrängungselement (19) dabei gegen den äußeren Radialsteg (16) gedrückt und sämtliches Wasser, das im Bereich des Ringspaltes (11) sowie der Innenvertiefung (13) gegebenenfalls vorhanden gewesen ist, wurde durch den Abstand zwischen dem äußeren Radialsteg (16) und der Antriebswelle (1) hindurch herausgedrückt.

Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der der Ölkanal (17) mit seiner Austrittsöffnung (18) im Bereich des äußeren Radialsteges (16) angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem äußeren Radialsteg (16) und der Antriebswelle (1) geringer als der Abstand zwischen dem inneren Radialsteg (15) und der Antriebswelle (1) ausgebildet. Im Bereich des inneren Radialsteges (15) erfolgt keine Abdichtung, dafür wird aber eine Dichtung (23) zwischen dem äußeren Radialsteg (16) und der Antriebswelle (1) positioniert. Die technische Funktion erfolgt ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2, es liegt lediglich eine umgekehrte Bewegungsrichtung des Verdrängungselementes (19) vor.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Ölkanal (17) mit seiner Austrittsöffnung (18) in einem mittleren Bereich der Erstreckung der Innenbuchse (7) entlang der Wellenlängsachse (14) in die Innenvertiefung (13) einmündet. Es sind zwei Verdrängungselemente (19) vorgesehen, die in einem Ausgangszustand wiederum mit einem geringen Abstand zur Austrittsöffnung (18) angeordnet sind und bei einer Druckbeaufschlagung mit Öl oder Fett durch das nachströmende Öl oder Fett in Richtung auf die Radialstege (15, 16) verschoben werden. Durch die Verwendung von zwei Verdrängungselementen (19) erfolgt eine Abstützung der Innenbuchse (7) relativ zur Antriebswelle (10) im Bereich beider Radialstege (15, 16) und es kann auf separate Dichtungen im Bereich der Radialstege (15, 16) verzichtet werden.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform ähnlich wie die Ausführungsform in Fig. 5. Die Verdrängungselemente (19) weisen hier im Bereich ihrer der Austrittsöffnung (18) abgewandten Enden Verjüngungen auf, zu denen eine entsprechende Neigung der Innenseite (12) im Bereich der Innenvertiefung (13) korrespondiert. Durch diese Keilform erfolgt nach einem Verschieben der Verdrängungselemente (19) in Richtung auf die Radialstege (15, 16) eine Verspannung der Innenbuchse (7), der Verdrängungselemente (19) sowie der Antriebswelle (1) relativ zueinander und es kann hierdurch eine verbesserte Ausrichtung der Buchse erzielt werden. Die Dichtungen (22) der Verdrängungselemente (19) sind bei dieser Ausführungsform im Bereich der Austrittsöffnung (19) zugewandten Hälfte der Verdrängungselemente (19) positioniert.

Fig. 7 zeigt eine gegenüber der Ausführungsform in Fig. 6 nochmals abgewandelte Ausführungsform, bei der die Verdrängungselemente (19) in Richtung der Wellenlängsachse (14) kürzer ausgebildet sind. Verjüngungen (24) der Verdrängungselemente (19) sowie hierzu korrespondierende Schrägflanken (25) der Endbereiche der Innenvertiefung (13) sind hierbei mit einer stärkeren Neigung relativ zur Wellenlängsachse (14) als bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 versehen. Durch diese starke Neigung kann auf Dichtungselemente (22) im Bereich der Verdrängungselemente (19) verzichtet werden, da die auftretenden Keilwirkungen im Bereich der Verjüngungen (24) und der Schrägflanken (25) sowohl eine wirksame Abdichtung als auch eine Ausrichtung der Innenbuchse (7) relativ zur Antriebswelle (1) hervorrufen.

Hierbei können die Verdrängungselemente (19) auch elastisch, z. B. als PU-Ringe ausgebildet sein, die zur Justierung und Arretierung über in der Innenvertiefung (13) vorgesehene Nocken (26, 27) gedrückt werden.

Claims (14)

1. Vorrichtung zur Abdichtung von Antriebswellen, die eine auf die Antriebswelle aufgeschobene Innenbuchse aufweist, die in einer Außenbuchse geführt ist und die einen Innendurchmesser aufweist, der größer als ein Außendurchmesser der Antriebswelle dimensioniert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbuchse (7) mindestens einen Ölkanal (17) aufweist, der mit mindestens einer Austrittsöffnung (18) im Bereich einer Innenseite (12) der Innenbuchse (7) versehen ist und der an eine Ölfördereinrichtung anschließbar ist, sowie bei der die Innenbuchse (7) im Bereich ihrer der Antriebswelle (1) zugewandten Innenseite (12) mit einer Innenvertiefung (13) versehen ist, die von Radialstegen (15, 16) begrenzt ist und bei der im Bereich der Innenvertiefung (13) mindestens ein Verdrängungselement (19) geführt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (18) des Ölkanals (17) in einem Bereich der Innenbuchse (7) positioniert ist, der einem zu halternden Schiffspropeller (8) zugewandt angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (18) des Ölkanals (17) in einem Bereich der Innenbuchse (7) positioniert ist, der einem zu halternden Schiffspropeller (8) abgewandt angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (18) des Ölkanals (17) in einem in Richtung einer Wellenlängsachse (14) mittleren Bereich der Innenbuchse (7) angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenvertiefung (13) eine Gestaltung entsprechend einem Zylindermantel aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungselement (19) eine ringartige Gestaltung aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Innenvertiefung (13) zwei Verdrängungselemente (19) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Verdrängungselemente (19) eine Verjüngung (24) aufweist, deren Neigung relativ zur Wellenlängsachse (14) der Neigung einer Schrägflanke (25) der Innenvertiefung (13) entspricht.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich mindestens eines der Radialstege (15, 16) eine Dichtung (21, 23) angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (21, 23) als ein O-Ring ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (21, 23) als ein Führungsband ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungselement (19) mit mindestens einer Dichtung (22) versehen ist.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungselement (19) auf einander abgewandten Seiten jeweils zwei Dichtungen (22) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbuchse (7) einen Schiffspropeller (8) haltert.