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1. Stand der Technik
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Seegehende
Schiffe sind üblicherweise mit ölgeschmierten
Propellerwellen ausgestattet. Das im Stevenrohr befindliche Öl
wird hinten gegen Wasser abgedichtet, vom gegen den Maschinenraum.
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Lippen-Abdichtungen
bewähren sich seit Jahrzehnten mit großem Erfolg
auf dem Gebiet der Stevenrohr-Abdichtungen für seegehende
Schiffe...
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Bei
klassischen hinteren Lippen-Abdichtungen ist bedingt durch hydrodynamische
Schmierfilme und gleichzeitigen Druckimpulsen der Stevenrohr-Öl-Austritt
ins Wasser üblich. Die Mengen betragen mehrere Liter Öl
pro Tag. Dies wird seit Jahrzehnten toleriert. Eine Non-Pollution-Marpol-Richtlinie gibt
es zZ noch nicht.
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Hintere
Lippen-Abdichtungen mit Luft können das Öl-Austritt-Problem
lösen. Jedoch, hintere Lippen-Abdichtungen mit „durchgebubbelter” Luft können Ölteilchen
mitreißen. Hintere Lippen-Abdichtungen mit Bilge-Rückführung
sind weitgehenst stabil, gravierende Betriebsstörungen
wurden aber bekannt.
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Die
Elastomere von Lippen-Abdichtungen müssen mit dem Stevenrohr-Öl
chemisch verträglich sein. Immer leistungsfähigere
Stevenrohr-Öle mit immer reaktionsfreudigeren Additiven
können problematisch sein. Das betrifft maßgeblich
die Laufflächen der Elastomer-Dichtringe, als Funktion
der Laufflächen-Temperaturen.
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Lippen-Abdichtungen
sind bezüglich des Differenzdrucks nur relativ gering belastbar.
Läuft ein Lippen-Dichtring mit der Rückseite gegen
Luft, ist die Schmierfilmstabilität ausschließlich
bei geringsten Differenzdrucken gewährleistet. Das macht
häufig Einschränkungen beim Schiffstiefgang bzw.
dem Abstand zwischen Wasser- und Ballast-Linie erforderlich. Lippen-Abdichtungen
sind häufig mit einem hohen Aufwand für Peripherie-Gerät
verbunden.
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Gleitring-Dichtungen
für die Stevenrohr-Anwendung sind weniger verbreitet. Verfügbar
sind nur einstufige Systeme. Der Non-Pollution-Charakter ist bei
Gleitring-Dichtungen bislang nicht realisiert.
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Aus
der Summe dieser Restriktionen leiten sich die Ziele im Sinne eines
technischen Fortschritts der hier zum Patent angemeldeten Dichtungs-Innovation
ab:
- – Keine Öl-Verschmutzung
des Wassers (Non-Pollution)
- – Chemische Resistenz der verwendeten Werkstoffe gegenüber
dem Stevennrohr-Öl
- – Unempfindlichkeit der Dicht-Elemente gegenüber
hohen Diffenzdrucken
- – Einfache Bedienung für das Bordpersonal
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2. Technische Wirkungsweise
der hinteren SAUBEREN DICHTUNG
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Rotierende
(Pos. 5, 6, 8) und stillstehende Bauelemente
(Pos. 1, 2, 3, 4, 7, 9, 10, 11, 12)
bilden die hintere 2-Stufen-Stevenrohr-Gleitrng-Dichtung, Typ SAUBERE
DICHTUNG.
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Das
Gehäuse (Pos. 2), ein stillstehender Dichtring
(Pos. 3), der stillstehende Gleitring (Pos. 4) zusammen
mit dem rotierenden Gleitring (Pos. 5) als dynamische Dichtung
sperren gegen Wasser.
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Das
Gehäuse (Pos. 2), ein stillstehender Dichtring
(Pos. 10), der stillstehende Gleitring (Pos. 9)
zusammen mit dem rotierenden Gleitring (Pos. 8) als dynamische
Dichtung sperren gegen das Stevenrohr-Öl.
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Zwischen
den Wasser bzw. Öl absperrenden Bauelementen ist ein Luftraum
angeordnet. Der Luftraum ist mit einer oberen und einer unteren
Rohrleitung durch das Stevenrohr mit dem Maschinenraum verbunden.
Am Ende der unteren Rohrleitung befindet sich eine Saugpumpe (Pos. 12),
welche über die obere Rohrleitung Luft aus dem Maschinenraum durch
die hintere 2-Stufen-Stevenrohr-Gleitring-Dichtung saugt (ggf. im
Wechsel mit einer Spülflüssigkeit). Eventuell
im Luftraum befindliche Wasser- oder Öl-Tröpfchen
werden nach innenbords gesaugt. Diese Gleitring-Technik mit Luftraumströmung
etabliert das technische Niveau der SAUBEREN DICHTUNG gemäß Non
Pollution.
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Die
rotierende Wellenhülse (Pos. 6) dichtet das Stevenrohröl
statisch mittels einem O-Ring an der Propellernabe gegen Wasser
ab und umgekehrt Wasser gegen Öl.. In der Wellenhülse
(Pos. 6) sind die rotierenden Gleitringe (Pos. 5, 8)
integriert. Die Wellenhülse (Pos. 6) bildet mit
den stillstehenden Gleitringen (Pos. 4, 9) Gleitlager
(Wasser- bzw. Ölschmierung) und zusammen mit den stillstehenden Dichtringen
plus Klemmring (Pos. 3, 10) radial und axial bewegliche
Dichtungen, entsprechend den Propellerwellen-Bewegungen.
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Stillstehende
Zugfedern (Pos 7) sorgen dafür, dass die Gleitringe
(Pos. 4/5, 8/9) im Kontakt sind,
zwecks Ausbildung der hydrostatischen Anpressdrucke.
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Zapfen
der stillstehenden Gleitringe (Pos. 4, 9), zusammen
mit einer Gehäusenut, bewirken die Verdreh-Sperre.
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Die
bei Gleitring-Dichtungen sonst übliche Restriktion bezüglich
axialem Wellenversatz mit den Veränderungen der Gleitring-Anpressdrucke
gibt es bei dieser hinteren 2-Stufen-Stevenrohr-Gleitring-Dichtung
nicht. Bei axialen Wellenbewegungen bleiben bei dieser hinteren
2-Stufen-Stevenrohr-Gleitring-Dichtung die spezifischen Gleitring-Anpressdrucke
konstant (innerhalb kontantem Schiffstiefgang), denn Gleitringe
(Pos. 4/5, 8/9), Zugfeder (Pos. 7),
Dichtringe (Pos. 3, 10) sowie Verdreh-Sperren-Zapfen
(Pos. 4, 9) folgen den schiffsüblichen
axialen Wellenbewegungen. So besteht bei dieser hinteren 2-Stufen-Stevenrohr-Gleitring-Dichtung
die Möglichkeit, den dynamischen Teil (Gleitringe Pos. 4/5, 8/9)
standzeit-optimierend auszulegen.
- Betriebs-Temperaturen
gemäß Schiffskriterien.
- Drehzahl gemäß Schiffskriterien.
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Der
Stevenrohr-Öl-Druck kann variabel ausgelegt werden: Höher,
niedriger oder gleich dem Wasserdruck.
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Das
Spülmedium Luft kann ggf. durch ein anderes Gas ersetzt
werden, auch sind Spülflüssigkeiten im Wechsel
denkbar.
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Der
Service der hinteren 2-Stufen-Stevenrohr-Gleitring-Dichtung ist
ohne Wellenarbeiten möglich. Die entsprechenden Bauteile
sind in axial geteilter Version vorgesehen, sodaß die Verschleißteile wie
stillstehender Dichtring (Pos. 3, 10) und die
Gleitringpaarungen (Pos. 4/5, 8/9)
austauschfähig sind (Dichtringe kleben und/oder vulkanisieren).
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3. Technische Alternativ-Versionen
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Einer
der Patentansprüche für diese 2-Stufen-Stevenrohr-Gleitring-Dichtung
besteht in der Anordnung eines Luftraumes mit Spülanschlüssen
zwischen den beiden Gleitringpaaren der Stufe Sperrung Wasser/Luft
und der Stufe Sperrung Öl/Luft.
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Ein
solcher Luftraum kann auch mit im Gehäuse integrierten
Gleitringen etabliert werden. Auch sind anstelle der stillstehenden
Dichtringe Elastomer-Bälge denkbar.
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Grundsätzlich
sind mehrere technische Lösungen denkbar unter dem Kriterium
eines spülfähigen (Luft...)-Raumes zwischen den
Gleitring-Paaren, je gegen Wasser und gegen Öl. Die Spülung
des (Luft...)-Raumes ist anstelle einer Saugpumpe in der unteren
Rohrleitung grundsätzlich auch mit einer Druckpumpe in
der oberen Rohrleitung möglich, bzw. mit einer Kombination
aus Druck- und Saug-Pumpe.
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4. Werkstoff-Auswahl
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Etliche
Werkstoffe sind für die Baulelemente der 2-Stufen-Stevenrohr-Gleitring-Dichtung
einsetzbar, zum Beispiel:
Bronze, Rotguss, Chromstahl, Weißmetall,
Kunststoff, Sintermetall, Kohlenstoff-Graphit, SiliziumCarbid, Perbunan.
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5. Resümse
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Die
unter 1. genannte technische Zielsetzung der hier zum Patent angemeldeten
hinteren 2-Stufen-Stevenrohr-Gleitring-Dichtung wird umgesetzt:
Keine Öl-Verschmutzung
des Wassers (Non-Pollution): Aufgrund der Gleitring-Technik mit
dem Luftraum berühren sich die abzusperrenden Flüssigkeiten Wasser
bzw. Öl nicht. Die Luftraumströmung fördert eventuell
im Luftraum befindliche Wasser- oder Öl-Tröpfchen
nach innenbords. So gelangt kein Öl in das Wasser (und
analog auch kein Wasser in das Stevenrohr-Öl).
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Chemische
Resistenz der verwendeten Werkstoffe gegenüber dem Stevennrohr-Öl:
Die dynamische Dichtung besteht aus elastomerfreien Materialien,
zum Beispiel Kunstkohle und Chromguss. Die verwendeten Elastomere
sind ausschließlich Dichtungen ohne jede Temperaturbeanspruchung durch
Dynamik. Somit entstehen keine chemischen Reaktionen als Folge höherer
Temperaturen.
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Unempfindlichkeit
der Dicht-Elemente gegenüber hohen Diffenzdrucken: Gleitring-Dichtungen sind
in der Lage, Druckdifferenzen aufzunehmen, die den Wasserdruck von Überwasserschiffen
bedeutsam übersteigen. Technische Restriktionen gegeben durch
Tiefgänge oder Abstände zwischen den Wasser- und
Ballast-Linien gibt es für die Schiffsanwendung mit der
hinteren 2-Stufen-Stevenrohr-Gleitring-Dichtung nicht. Luft an einer
Seite der Gleitring-Paarung stellt ebenfalls keine technische Einschränkung
dar. Mit dieser Dichtungs-Innovation ergeben sich hohe Reserven
bezüglich der Sicherheit in der Schiffsbetriebstechnik.
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Einfache
Bedienung für das Bordpersonal: Der betriebstechnische
Service der 2-Stufen-Stevenrohr-Gleitring-Dichtung begrenzt sich
auf die Kontrolle der Saugpumpe, den eventuell angesaugten Flüssigkeiten
und dem Öl-Niveau des Stevenrohr-Hochtanks. Elektronik
ist für die SAUBERE DICHTUNG nicht erforderlich. Das Peripherie-Gerät
begrenzt sich hier auf eine Minimum.
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- 1
- Hinterer
Gehäusering, axial geteilt, mit Schrauben
- 2
- Mitttlerer
Gehäusering, axial geteilt, mit Schrauben
- 3
- Stillstehender
Dichtring Wasser/Luft, mit axial geteiltem Klemmring, mit Schrauben
- 4
- Stillstehender
Gleitring Wasser/Luft, axial geteilt, mit Verdreh-Sperre, mit Gleitlager,
mit Schrauben
- 5
- Rotierender
Gleitring Wasser/Luft, axial geteilt, mit O-Ring
- 6
- Multi-Funktions-Wellenhülse,
mit O-Ring, mit Flachdichtung, mit Gleitlagerflächen, mit Schrauben
- 7
- Zugfeder
- 8
- Rotierender
Gleitring Öl/Luft, axial geteilt, mit O-Ring
- 9
- Stillstehender
Gleitring Öl/Luft, axial geteilt, mit Verdreh-Sperre, mit
Gleitlager, mit Schrauben
- 10
- Stillstehender
Dichtring Öl/Luft, mit axial geteiltem Klemmring, mit Schrauben
- 11
- Vorderer
Gehäusering, mit O-Ring, mit Schrauben
- 12
- Saugpumpe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Non-Pollution-Marpol-Richtlinie [0003]