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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine Lageranordnung nach Anspruch 1 für
ein Lager.
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Aus
der Praxis ist bekannt, ein Lager in einem flüssigen Medium,
insbesondere in Wasser, speziell in Meerwasser, anzuordnen. Es ist
ferner bekannt, das das Lager umgebende Medium, speziell Süßwasser,
als Schmiermittel für das Lager einzusetzen.
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Der
Einsatz von Wasser, speziell von Meerwasser, als das Lager umgebende
flüssige Medium wird allerdings durch das Auftreten von
Fouling behindert. Als Fouling bezeichnet man die Beobachtung, dass
sich insbesondere im Bereich von Stellen mit beruhigten oder stehenden
Wasser innerhalb des Lagers Organismen wie Seepocken oder Algen
an den Wänden des Lagers festsetzen, die die Funktion des
Lagers beeinträchtigen.
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Der
Aufsatz ,Oil-free hubs spare hydro's blushes' in International
Water Power & Dam Construction,
Dezember 1999, S. 19 bis 21, beschreibt eine Kaplan-Turbine,
die von Lagern gelagert ist, wobei die Lager mit Wasser als Medium
geschmiert werden. Die Lager befinden sich im Süßwasser
und werden zusätzlich sehr schnell von dem Süßwasser
durchströmt, so dass ein Fouling nur sehr begrenzt, wenn überhaupt,
auftreten kann.
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DE 697 29 678 T2 beschreibt
ein Wasser-hydraulisches Pneumatikventil, das zwei Kammern aufweist,
die ständig von Wasser durchströmt werden, so
dass ein Fouling, das durch stehendes Wasser begünstigt
wird, zwar unterdrückt wird, allerdings sind hierzu bauliche
Veränderungen an dem Ventil selbst, speziell an den Kolben
des Ventils erforderlich. Eine derartige Maßnahme erfordert
einen aufwendigen Umbau des Ventils und lässt sich nicht
ohne weiteres auf Lager, speziell auf Wälz- oder Gleitlager, übertragen.
Nachteilig ist auch, dass, wenn der Kolben stillsteht und das Ventil
nicht betätigt wird, in den Kammern das Wasser stillsteht,
so dass über längere Zeit dennoch Fouling auftreten
kann.
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JP 09042279 AA und
JP 10082418 AA beschreiben
jeweils ein Unterwasser-Gleitlager, dessen Fläche mit einem
Inhibitor versehen ist, der als Anti-Fouling-Beschichtung wirkt.
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JP 06123315 AA beschreibt
ein Gelenklager, dem eine spezielle Dichtung zugeordnet ist, um
ein Fouling zu unterdrücken.
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EP 0 258 706 A1 beschreibt
ein mechanisches Verbringen einer Welle in eine Schutzstellung als
Maßnahme gegen Fouling.
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EP 0 607 551 A1 beschreibt
eine mechanische Abdeckung für eine Schwenkrolle als Maßnahme
gegen Fouling.
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DE 692 14 065 T2 beschreibt
ein fluidgeschmiertes Lager für eine Schiffswelle, die
in einem Gehäuse angeordnet und an dem Schiffskörper
mittels Segmentlager gelagert ist. Das Gehäuse ist mit einer
Fouling-resistenten Beschichtung versehen. An der Welle sind Schaufeln
angeordnet, die, sofern die Welle bewegt wird, dafür sorgen,
dass ein Wasserstrom das Gehäuse durchsetzt, so dass die
Lager der Welle mit Wasser umspült werden. Nachteilig ist, dass
eine bauliche Veränderung an der Welle erforderlich ist.
Ungünstig ist weiter, dass, wenn die Welle steht, in dem
Gehäuse das Wasser ebenfalls steht, so dass dort ein Fouling
auftreten kann.
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Aufgabe der Erfindung
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung für ein Lager
anzugeben, die insbesondere in Medien wie Meerwasser eine verbesserte
Eigenschaft hinsichtlich des Foulings aufweist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Lager in
einer Lageranordnung nach Anspruch 1 gelöst.
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Die Überdruckvorrichtung,
die in der an das Lager angrenzenden Umgebung einen Überdruck des
Mediums, insbesondere des Wassers, erzeugt, bewirkt, dass das Lager
ständig von einem Strom des Mediums, speziell des Meerwassers,
umströmt wird, so dass es keine Bereiche mit stehendem
Wasser im Bereich des Lagers gibt, an denen das Fouling auftreten
kann.
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Das
Vorsehen der Überdruckvorrichtung, die zusätzlich
zu dem Lager, bevorzugt von dem Lager baulich getrennt, angeordnet
ist, weist den Vorteil auf, dass das Lager und die Einbausituation
sowie die unmittelbare La gerumgebung selbst nicht verändert
werden braucht. Insbesondere können bereits in Einbaustellung
befindliche Lager nachträglich mit einer Überdruckvorrichtung
versehen werden. Dies erweist sich insbesondere dann als vorteilhaft,
wenn das Lager bereits in einem Gehäuse angeordnet ist, wobei
dann die Umrüstung darin besteht, dem Gehäuse
eine Überdruckvorrichtung zuzuordnen.
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Als
vorteilhaft erweist sich weiter, dass, wenn das Lager stillsteht,
insbesondere, wenn die in dem Lager gelagerte Welle ruht, die Überdruckvorrichtung eingeschaltet
bleiben kann und einen Strom des Mediums durch das Lager auch dann
führen kann, wenn das Lager unbeweglich ist. Insbesondere
ist die Überdruckvorrichtung von dem Lager unabhängig betätigbar.
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Sofern
im folgenden auf Meerwasser als Medium Bezug genommen wird, versteht
es sich, dass auch andere Medien wie Süßwasser
oder weitere Flüssigkeiten als Medium in Betracht kommen;
insbesondere ist die beispielhafte Schilderung der Erfindung anhand
von Meerwasser als Medium nicht einschränkend zu verstehen.
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Die Überdruckvorrichtung
kann einfach einen Strom des Meerwassers auf das Lager richten, wobei
der Strom das Lager mindestens abschnittsweise durchsetzt.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die an das Lager angrenzende Umgebung des Medium, speziell
des Meerwassers, in einem Innenraum eines Gehäuses angeordnet
ist, wobei das Gehäuse das Lager umgibt. Das Gehäuse
trennt das Lager räumlich von entfernteren Bereichen des
Meerwassers. Dabei bietet sich die Möglichkeit, den Druck
in dem Gehäuse bzw. die Zusammensetzung des Meerwassers
in dem Gehäuse zu kontrollieren bzw. zu steuern. Innerhalb
des Gehäuses bildet sich im wesentlichen ortsunabhängiger
Druck aus, so dass das Meerwasser als Schmiermittel des Lagers an
sämtlichen Stellen des Lagers in gleicher Weise wirkt.
Innerhalb des Ge häuses kann das Meerwasser zwischen einem
Einlass und einem Auslass zirkulieren und damit eine bestimmte,
durch Formgebung des Gehäuses einstellbare Strecke durchlaufen.
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Alternativ
hierzu kann vorgesehen sein, das Lager in dem Meerwasser ohne Gehäuse
anzuordnen, so dass das Lager unmittelbar von dem durch die Überdruckvorrichtung
auf das Lager gelenkten Meerwasser angeströmt und durchsetzt
wird. Hierbei kann sich allerdings der Druck des Meerwasser sowohl
zeitlich als auch im Bereich des Lagers räumlich ändern,
insbesondere, wenn die Überdruckvorrichtung so leistungsstark
ist, dass im Bereich des Lagers ein turbulenter Fluss des strömenden
Meerwassers auftritt. Der turbulente Fluss, gerade aufgrund der
auftretenden Verwirbelungen, kann zusätzlich das Auftreten
des Fouling unterdrücken, da die Turbulenz ein dauerhaftes
Festsetzen von Organismen in dem Lager mechanisch erschweren kann.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Überdruckvorrichtung eine Pumpe
umfasst, die das Meerwasser, an das Lager führt. Die Pumpe
bietet die Möglichkeit, den Durchfluss des Meerwassers durch
das Lager zu steuern, und zwar sowohl die Richtung, aus der das
Meerwasser auf das Lager trifft, als auch den Durchsatz, mit dem
das Meerwasser das Lager durchsetzt. Das gilt sowohl für
den Fall, dass das Lager frei im Meerwasser angeordnet ist und von
der Pumpe mit Meerwasser angeströmt wird, als auch für
den Fall, dass das Lager in einem Gehäuse angeordnet ist,
und die Pumpe das Meerwasser aus der entfernteren Umgebung in das
Gehäuse fördert.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass der Überdruckvorrichtung ein der Pumpe
vorgeschalteter Filter zugeordnet ist. Der Filter lässt
mechanische Partikel nicht in den Bereich der Pumpe kommen, so dass
das von der Pumpe auf das Lager gelenkte Meerwasser frei von Partikeln
ist. Ist das Lager in einem Gehäuse angeordnet, verhindert
der Filter zusätzlich, dass Partikel in das Gehäuse
gelangen. Steht in dem Überlauf zusätzlich das
Wasser über dem Niveau des umgebenden Meerwassers, so ist sichergestellt,
dass in dem Gehäuse immer ein Überdruck vorliegt.
Die Pumpe kann nur zeitweilig betrieben werden und ausgeschaltet
werden, sobald ein ausreichender Überdruck aufgebaut ist.
Wird der Überdruck abgebaut und fällt unter einen
kritischen Wert, kann die Pumpe für kurze Zeit eingeschaltet werden,
bis ein ausreichender Überdruck aufgebaut ist.
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Vorzugsweise
umfasst das Gehäuse einen Auslass mit einer Dichtung, wobei
die Dichtung ein Austreten des in dem Gehäuse befindlichen
Meerwassers behindert, so dass sich in dem Gehäuse ein Überdruck
aufbaut, während ein Eindringen von Meerwasser von außen
durch die Dichtung in das Gehäuse unterbunden wird. Die
Dichtung wirkt damit als eine Art Ventil, das zwar Meerwasser aus
dem Gehäuse austreten, nicht aber in das Gehäuse
eintreten lässt. Es versteht sich, dass alternativ oder
ergänzend zu der Dichtung auch ein Ventil, insbesondere
ein Überdruckventil, vorgesehen sein kann, insbesondere
dann, wenn die Dichtung als möglichst effektiv dichtend
ausgelegt ist.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Überdruckvorrichtung eine ein
Fouling hemmende Schicht aufweist. Hierzu ist beispielsweise bekannt, dass
Kupfer eine Mikroorganismen schädigende Wirkung aufweist,
so dass die Überdruckvorrichtung eine Kupferschicht aufweisen
kann. Umfasst die Überdruckvorrichtung eine Pumpe mit einem
Filter und einem Überlauf, kann die Kupferschicht in dem Filter
bzw. in dem Überlauf vorgesehen sein. Alternativ oder ergänzend
zu der Fouling hemmenden Schicht kann ein Fouling hemmender anodischer oder
kathodischer Schutz vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer
Kathode, die an einer Stelle des Gehäuses bzw. der Zuleitung
zu dem Gehäuse angeordnet ist, und die das kathodische
Material, beispielsweise Kupfer in Form von Kupferionen, an das Meerwasser,
das in das Gehäuse gefördert wird, abgibt.
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Alternativ
oder ergänzend zu der das Fouling hemmenden Schicht bzw.
dem das Fouling hemmenden Schutz ist vorzugsweise der Überdruckvorrichtung
ein Depot zugeordnet, das eine chemische oder biologische Substanz
abgibt, die das Fouling hemmt oder verhindert. Das Depot ist im
Bereich der Überdruckvorrichtung angeordnet und gibt eine
das Fouling hemmende oder verhindernde, chemisch oder biologisch
wirkende, Substanz ab, die über einen langen Zeitraum freigesetzt
werden kann. Das Depot kann speziell beispielsweise im Bereich des
Filters angeordnet sein, so dass das verbrauchte Depot zusammen
mit dem Filter routinemäßig ausgetauscht bzw.
ersetzt werden kann.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Überdruckvorrichtung eine eine
Korrosion des Lagers hemmende Schicht in Form einer Beschichtung oder
nach Art einer Opferanode aufweist. Alternativ oder ergänzend
zu der die Korrosion des Lagers hemmenden Schicht kann die Korrosion
hemmender anodischer oder kathodischer Schutz vorgesehen sein, beispielsweise
in Form einer an einer Stelle des Lagers angeordneten Opferanode.
Diese Schicht bzw. der Schutz, speziell die Opferanode, kann beispielsweise
im Bereich des Filters vorgesehen sein, da der Filter in regelmäßigen
Abständen ausgetauscht wird, so dass sich ein Materialabtrag
leicht kompensieren lässt.
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Weitere
Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie
aus den abhängigen Ansprüchen.
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Die
Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung
anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher
beschrieben und erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine teilweise geschnittene Darstellung eines Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Lageranordnung.
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Detaillierte Beschreibung
der Zeichnung
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1 zeigt
eine Welle 1, die mittels eines ersten, als Wälzlager
ausgebildeten Lagers 3 und eines zweiten, als Wälzlager
ausgebildeten Lagers 4 gelagert ist. Die Welle 1 ist
unterhalb eines Meeresspiegels 7 gelagert. Den Lagern 3, 4 ist
eine Überdruckvorrichtung zugeordnet, die ein Gehäuse 2 umfasst,
innerhalb deren Innenraum 10 die Welle 1 abschnittsweise
und die beiden Lager 3, 4 vollständig angeordnet
sind. Das Gehäuse 2 weist einen Einlass und einen
Auslass auf. Einlassseitig ist eine Pumpe 8 vorgesehen,
der ein Filter 6 vorgeschaltet ist, wobei die Pumpe 8 aus
der Umgebung 11 des Gehäuses 2 Meerwasser über
einen Überlauf 9 in den Innenraum 10 des
Gehäuses führt. Auslassseitig sind leichte Dichtungen 5 angeordnet,
von denen nur eine dargestellt ist. Die Dichtungen 5 dichten
zwischen dem Gehäuse 2 und der Welle 1 ab,
so dass in dem Innenraum 10 des Gehäuses 2 ein Überdruck
entstehen kann, sobald die Pumpe 8 Seewasser 11 in
das Gehäuse 2 fördert. Ist der Überdruck
in dem Gehäuse 2 ausgebildet, kann die Pumpe 8 für
eine Zeit stillgesetzt werden, während sich der Überdruck
in dem Gehäuse 2 langsam verringert. Unterschreitet
der Überdruck in dem Gehäuse 2 einen
kritischen Wert, kann die Pumpe 8 wieder angestellt werden,
und erneut den Überdruck in dem Gehäuse 2 vergrößern.
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Aufgrund
der ständigen Zufuhr von Meerwasser aus der Umgebung 11 des
Gehäuses mittels der Pumpe 8 der Überdruckvorrichtung
in das Gehäuse 2 steigt der Wasserspiegel 12 in
der Zuleitung zu dem Gehäuse 2 gegenüber
dem Meeresspiegel 7 der Umgebung 11 des Gehäuses 2 an
und es bildet sich in dem Innenraum 10 des Gehäuses 2 ein Überdruck
aus. Der Wasser spiegel 12 innerhalb der Zuleitung zu dem
Gehäuse 2 steht um ca. 1 bis 2 Meter über
dem Meeresspiegel 7 über, so dass sich innerhalb
des Gehäuses ein Überdruck von ca. 0,1 bis 0,2 bar
ausbildet, der ausreicht, um einen Staudruck im Bereich der Dichtungen 5 zu
kompensieren. Aus den Dichtungen 5 kann Meerwasser aus
dem Innenraum 10 des Gehäuses in die Umgebung 11 des
Gehäuses 2 wieder austreten. Die Pumpe 8 fördert
das Meerwasser aus der Umgebung 11 des Gehäuses 2 derart in
das Gehäuse 2, dass das Meerwasser im wesentlichen
senkrecht in das Gehäuse 2 tritt, und dort seitlich,
im wesentlichen um 90° abgelenkt, an den Dichtungen 5 wieder
austritt. Jedes der Lager 3, 4 wird von dem Strom
des Meerwassers durchsetzt, so dass in den jeweiligen Lagern 3, 4 kein
Bereich auftritt, in dem das Meerwasser steht und in dem ein Fouling
leicht auftreten könnte. Der der Pumpe 8 vorgeschaltete
Filter 6 verhindert ein Eintreten von Partikeln in den
Innenraum 10 des Gehäuses 2, wobei auch
solche Partikel ferngehalten werden, die ein Fouling unterstützen
können, also beispielsweise Mikroorganismen, die sich innerhalb
des Innenraums 10 des Gehäuses 2 festsetzen
könnten. Die Innenseite des Überlaufs 9 sowie
des Gehäuses 2 weist einen nicht dargestellten Überzug
aus einer das Fouling hemmenden Beschichtung, beispielsweise aus Kupfer
oder einer kupferhaltigen Substanz, auf, so dass in dem Innenraum 10 des
Gehäuses 2, insbesondere auch im Bereich der beiden
Lager 3, 4, eine erhöhte Konzentration
von Kupfer in dem Meerwasser innerhalb des Innenraums 10 des
Gehäuses 2 auftritt.
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In
dem Filter 6 befindet sich ebenfalls der Überzug
aus der das Fouling hemmenden Substanz; weiter ist in dem Filter 6 eine
die Korrosion der Lager 3, 4 hemmende Schicht,
die beispielsweise als Opferanode wirkt.
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Das
Medium, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das in
den Innenraum 10 des Gehäuses 2 geförderte
Meerwasser, wirkt als Schmiermittel für die beiden Lager 3, 4.
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Das
Gehäuse 2 ist von den beiden Lagern 3, 4 baulich
getrennt ausgebildet, in dem Sinne, dass bei in Einbaustellung befindlichen
Lagern 3, 4 das Gehäuse 2 nachträglich
angebracht werden kann, so dass sich die Lager 3, 4 in
dem Innenraum 10 des Gehäuses 2 befinden.
Insbesondere ist die Ausgestaltung des Gehäuses 2 von
der speziellen Auslegung der Lager 3, 4 unabhängig.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war eine
einzige Pumpe 8 als Bestandteil der Überdruckvorrichtung
vorgesehen. Es versteht sich, dass zwei oder mehr Pumpen vorgesehen sein
können, die gleichzeitig, aber auch abwechselnd betrieben
werden können. Insbesondere bei abwechselnden Betrieb der
Pumpen ändern sich die Strömungsverhältnisse
im Bereich der Lager 3, 4 so dass einem Auftreten
von Fouling im Bereich der Lager 3, 4 besonders
wirksam begegnet werden kann.
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Der
Filter 6 bzw. der Überlauf 9 kann zusätzlich
einen Vorrat einer keimtötenden Substanz wie Chlor enthalten,
die zu bestimmten Zeiten freigesetzt wird und den Innenraum 10 des
Gehäuses 2 durchsetzt, um das Fouling zusätzlich
zu unterdrücken. Bei einer Wartung des Gehäuses 2,
insbesondere bei einem Austausch des Filters 6, kann der
verbrauchte Vorrat der keimtötenden Substanz ersetzt werden.
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Es
kann ferner als Abwandlung des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels
vorgesehen sein, den Innenraum 10 des Gehäuses 2 mit Süßwasser
zu spülen, entweder, indem ständig Süßwasser über
die Pumpe 8 in den Innenraum 10 des Gehäuses 2 gefördert
wird, oder indem zu bestimmten Zeiten, wenn beispielsweise aus Wartungsgründen
die Pumpe 8 stillsteht, der Innenraum 10 des Gehäuses 2 mit
Süßwasser gefüllt ist. Insbesondere kann
ein häufiger, schneller Wechsel im Salzgehalt des Mediums,
speziell des die Lager 3, 4 umgebenden Wassers,
das Auftreten von Fouling hemmen.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel war Meerwasser
als Medium vorgesehen, das die Lager 3, 4 durchsetzte
und schmierte. Es versteht sich, dass auch andere Medien vorgesehen
sein können, insbesondere Süßwasser,
speziell organisch kontaminiertes Süßwasser, oder
eine bei der Herstellung von Nahrungsmitteln oder Arzneistoffen
dienende Flüssigkeit.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel umfasste
die Überdruckvorrichtung das Gehäuse 2,
in das von der Pumpe 8 Meerwasser gefördert wurde.
Es kann fallweise ausreichend sein, das Gehäuse 2 fortzulassen
und nur mindestens eine Pumpe vorzusehen, die einen Strom von Meerwasser
auf die Lager 3, 4 richtet, so dass die Lager 3, 4 ständig
von dem Meerwasser umspült werden. In diesem Fall umfasst
die Überdruckvorrichtung die mindestens eine Pumpe bzw.
ein anderes Mittel, das geeignet ist, um im Bereich der Lager 3, 4 ständig
einen Überdruck zu erzeugen bzw. aufrechtzuerhalten, so dass
das Lager 3, 4 ständig von dem Meerwasser bzw.
allgemein dem Medium durchströmt ist.
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Die
Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben, bei dem die Lager 3, 4 als Wälzlager
ausgebildet waren. Es versteht sich, dass auch andere Lagerarten,
beispielsweise Gleitlager oder Gelenklager, vorgesehen sein können.
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- 1
- Welle
- 2
- Gehäuse
- 3
- erstes
Lager
- 4
- zweites
Lager
- 5
- Dichtung
- 6
- Filter
- 7
- Meeresspiegel
- 8
- Pumpe
- 9
- Überlauf
- 10
- Innenraum
des Gehäuses
- 11
- Umgebung
des Gehäuses
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 69729678
T2 [0005]
- - JP 09042279 AA [0006]
- - JP 10082418 AA [0006]
- - JP 06123315 AA [0007]
- - EP 0258706 A1 [0008]
- - EP 0607551 A1 [0009]
- - DE 69214065 T2 [0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - ,Oil-free
hubs spare hydro's blushes' in International Water Power & Dam Construction,
Dezember 1999, S. 19 bis 21 [0004]