DE102009011289A1 - Turbomachine with a housing with increased tightness - Google Patents

Turbomachine with a housing with increased tightness Download PDF

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Dierk SCHRÖDER
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Abstract

Eine Strömungsmaschine mit einem Gehäuse (2), wenigstens einem Propeller (3) außerhalb des Gehäuses (2), einer Propellerwelle (4), die mit dem Propeller (3) gekoppelt ist, wobei die Propellerwelle (4) innerhalb des Gehäuses (2) gelagert ist und über eine Durchtrittsöffnung (5) aus dem Gehäuse (2) herausgeführt ist, einem Getriebe (6), das mit der Propellerwelle (4) gekoppelt ist, wobei das Getriebe (6) innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist und ein Getriebegehäuse (7) umfasst, und einer Wellendichtung (9), die die Durchtrittsöffnung (5) gegen einen Eintritt von Flüssigkeit in das Gehäuse (2) abdichtet, ist erfindungsgemäß das Getriebegehäuse (7) zumindest teilweise mit einer Getriebeflüssigkeit (8) gefüllt und die Wellendichtung (9) liegt an dem Getriebegehäuse (7) an oder ist in das Getriebegehäuse (7) integriert. Hierdurch können mechanische und thermische Belastungen der Wellendichtung und somit die Gefahr von Undichtigkeiten reduziert werden.A turbomachine comprising a housing (2), at least one propeller (3) outside the housing (2), a propeller shaft (4) coupled to the propeller (3), the propeller shaft (4) inside the housing (2) is mounted and via a passage opening (5) led out of the housing (2), a transmission (6) which is coupled to the propeller shaft (4), wherein the transmission (6) within the housing (2) is arranged and a Gear housing (7), and a shaft seal (9), which seals the passage opening (5) against ingress of liquid into the housing (2), according to the invention, the transmission housing (7) at least partially filled with a transmission fluid (8) and the Shaft seal (9) is applied to the transmission housing (7) or is integrated in the transmission housing (7). As a result, mechanical and thermal loads on the shaft seal and thus the risk of leaks can be reduced.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1; eine derartige Strömungsmaschine ist beispielsweise durch die EP 1 972 545 A1 bekannt.The invention relates to a turbomachine according to the preamble of patent claim 1; Such a turbomachine is for example by the EP 1 972 545 A1 known.

Die EP 1 972 545 A1 offenbart eine Strömungsmaschine, die als Pod-Antrieb für ein Schiff dient. Die Strömungsmaschine umfasst ein Unterwassergehäuse, das an dem Rumpf des Schiffes angeordnet ist, einen Propeller, der außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und eine Propellerwelle, auf der der Propeller sitzt. Die Propellerwelle ist in dem Gehäuse gelagert. Das Gehäuse weist eine Durchtrittsöffnung auf, über die die Propellerwelle aus dem Gehäuse heraus geführt ist. Innerhalb des Gehäuses ist ein Getriebe in Form eines Planetengetriebes angeordnet, das mit der Propellerwelle gekoppelt ist und ein Getriebegehäuse aufweist. Eine Wellendichtung dichtet die Durchtrittsöffnung gegen einen Eintritt von Flüssigkeit in das Gehäuse ab. Das Getriebe ist dabei von der Wellendichtung beabstandet.The EP 1 972 545 A1 discloses a turbomachine that serves as a pod drive for a ship. The turbomachine includes an underwater housing disposed on the hull of the vessel, a propeller disposed outside the housing, and a propeller shaft on which the propeller is seated. The propeller shaft is mounted in the housing. The housing has a passage opening through which the propeller shaft is guided out of the housing. Within the housing, a transmission in the form of a planetary gear is arranged, which is coupled to the propeller shaft and having a transmission housing. A shaft seal seals the passage opening against entry of liquid into the housing. The gear is spaced from the shaft seal.

Der Antrieb der Propellerwelle bzw. des Propellers über das Getriebe erfolgt durch eine Antriebsmotoreneinrichtung, die beispielsweise einen elektrischen Motor enthält. Dieser elektrische Motor kann im Inneren des Gehäuses oder außerhalb des Gehäuses im Schiffsrumpf angeordnet sein. Bei einer Anordnung im Schiffsrumpf erfolgt der Antrieb der Propellerwelle bzw. des Propellers über eine Vertikalwelle, die von dem Schiffsrumpf in das Gehäuse geführt ist, und einem zwischen dem Getriebe und der Vertikalwelle angeordneten Tellerrad-Kegelrad-Getriebe.Of the Drive the propeller shaft or the propeller over the Transmission is performed by a drive motor device, for example contains an electric motor. This electric engine can be inside the case or outside of the case Housing be arranged in the hull. In an arrangement in the hull of the propeller shaft or the drive Propellers over a vertical shaft coming from the hull is guided in the housing, and an intermediate the gear and the vertical shaft arranged crown gear bevel gear.

Mit der vorstehend beschriebenen Lösung ist bereits ein hoher Grad an Dichtheit der Strömungsmaschine gegeben. Beim Betrieb der Strömungsmaschine liegt jedoch an der Wellendichtung eine relativ hohe Druckdifferenz zwischen der sich außerhalb der Strömungsmaschine befindlichen Flüssigkeit (z. B. Meerwasser) und dem üblicherweise mit Luft gefüllten Innenraum an. Außerdem erwärmt sich die Dichtung aufgrund von Reibung an der sich drehenden Welle. Dies führt zu hohen mechanischen und thermischen Belastungen der Wellendichtung, die im Extremfall zu einer Undichtigkeit der Dichtung und somit zu einem Eintritt von Flüssigkeit in das Gehäuse führen können.With The solution described above is already a high one Degree of tightness of the turbomachine given. During operation However, the turbomachine is located on the shaft seal a relatively high pressure difference between the outside the fluid machine located fluid (eg seawater) and the usually filled with air Interior on. In addition, the seal heats up due to friction on the rotating shaft. this leads to excessive mechanical and thermal loads on the shaft seal, in the extreme case, a leak of the seal and thus too an entry of liquid into the housing being able to lead.

Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, bei einer Strömungsmaschine gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1 die Dichtheit noch weiter zu verbessern. Außerdem ist es Aufgabe vorliegender Erfindung, besonders vorteilhafte Verwendungen einer derartigen Strömungsmaschine anzugeben.It is therefore an object of the present invention, in a turbomachine according to the preamble of claim 1, the tightness even further to improve. In addition, it is task of present Invention, particularly advantageous uses of such Specify turbomachine.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch eine Strömungsmaschine gemäß Patentanspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 10. Besonders vorteilhafte Verwendungen der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine sind Gegenstand der Patentansprüche 11 bis 13.The Solution of this problem is achieved by a turbomachine according to claim 1. Advantageous embodiments are the subject of subclaims 2 to 10. Particularly advantageous uses of the invention Turbomachine are the subject of the claims 11 to 13.

Erfindungsgemäß ist das Getriebegehäuse zumindest teilweise mit einer Getriebeflüssigkeit gefüllt und die Wellendichtung liegt an dem Getriebegehäuse an oder ist in das Getriebegehäuse integriert. Über den hierdurch entstehenden direkten thermischen Kontakt zwischen der Dichtung und der Getriebeflüssigkeit kann besonders leicht Wärme von der Dichtung an die Getriebeflüssigkeit übertragen werden. Die Wärme der Dichtung kann somit besser abgeführt werden als mit der im Inneren des Gehäuses befindlichen Luft, wenn das Getriebe von der Wellendichtung beabstandet ist. Hierdurch kann die thermische Belastung der Dichtung verbessert und die Gefahr von Undichtigkeiten verringert werden.According to the invention the transmission housing at least partially with a transmission fluid filled and the shaft seal is located on the transmission housing on or is integrated in the transmission housing. about the resulting direct thermal contact between The seal and transmission fluid can be extra easily transfer heat from the seal to the transmission fluid become. The heat of the seal can thus be better dissipated are considered to be with the inside of the housing Air when the transmission is spaced from the shaft seal. This can improve the thermal load on the seal and the risk of leaks can be reduced.

Zusätzlich wird die an der Wellendichtung anliegende Druckdifferenz und somit die mechanische Belastung der Dichtung reduziert, wodurch ebenfalls die Gefahr von Undichtigkeiten der Dichtung verringert wird.additionally is the pressure applied to the shaft seal pressure difference and thus reduces the mechanical stress on the seal, which also causes the risk of leakage of the seal is reduced.

Bei einer Anordnung der elektrischen Maschine innerhalb des Gehäuses der Strömungsmaschine wird weiterhin sichergestellt, dass bei einer schadhaften Wellendichtung eine von außen in das Gehäuse eindringende Flüssigkeit, z. B. Meerwasser, nicht direkt auf die elektrische Maschine, sondern zuerst auf das Getriebe trifft. Hierdurch kann die elektrische Maschine besser gegen eine eindringende Flüssigkeit geschützt werden.at an arrangement of the electrical machine within the housing the turbomachine will continue to ensure that with a damaged shaft seal one from the outside in the housing penetrating liquid, eg. Seawater, not directly on the electric machine, but first on the Gear hits. This allows the electric machine better protected against an ingress of liquid become.

Nicht zuletzt kann durch die Erfindung die Ausdehnung der Strömungsmaschine in Richtung der Propellerwelle verkleinert werden, was in einigen Anwendungsfällen zu einer hydrodynamisch besseren Form der Strömungsmaschine führen kann.Not Finally, by the invention, the expansion of the turbomachine be reduced in the direction of the propeller shaft, resulting in some applications to a hydrodynamically better form of turbomachine can lead.

Das Getriebe kann als ein ein- oder mehrstufiges Getriebe ausgebildet sein. Weiterhin kann das Getriebe als ein mechanisches Getriebe, insbesondere ein Planetengetriebe ausgebildet sein, wobei es sich bei der Getriebeflüssigkeit dann um ein Schmiermittel handeln kann. Das Getriebe kann auch als ein hydraulisches Getriebe, insbesondere als ein hydrodynamisches Getriebe ausgebildet sein, wobei es sich bei der Getriebeflüssigkeit dann um die Betriebsflüssigkeit des Getriebes handeln kann.The Transmission can be designed as a single or multi-stage transmission be. Furthermore, the transmission as a mechanical transmission, in particular be formed a planetary gear, where it is then act on the transmission fluid to be a lubricant can. The transmission can also act as a hydraulic transmission, in particular be designed as a hydrodynamic transmission, where it is at the transmission fluid then to the operating fluid of the transmission can act.

Das Getriebe kann mit einer weiteren Maschine, wie z. B. einer elektrischen Maschine oder einer Verbrennungskraftmaschine, gekoppelt sein.The Transmission can with another machine, such. B. an electrical Engine or an internal combustion engine, be coupled.

Bevorzugt ist das Getriebe mit einer elektrischen Maschine gekoppelt, die ebenfalls innerhalb des Gehäuses der Strömungsmaschine angeordnet ist.Preferably, the transmission is with an electrical coupled machine, which is also disposed within the housing of the turbomachine.

Bei Kopplung mit einer elektrischen Maschine ist eine hydrodynamisch besonders vorteilhafte Form des Gehäuses dadurch möglich, dass das Getriebe derart ausgebildet ist, dass beim Betrieb der Strömungsmaschine die Drehzahl der elektrischen Maschine größer ist als die Drehzahl der Propellerwelle (z. B. 4 bis 5faches der Propellerdrehzahl). Als elektrische Maschine kann dann eine schnell laufende Maschine eingesetzt wer den, die kleinere Abmessungen als eine mit der Propellerdrehzahl laufende Maschine hat. Dies gilt insbesondere bei einer Verwendung der Strömungsmaschine als eine Antriebseinrichtung für eine schwimmende oder tauchende Einrichtung.at Coupling with an electric machine is a hydrodynamic particularly advantageous form of the housing thereby possible that the transmission is designed such that during operation of the turbomachine the speed of the electric machine greater is the speed of the propeller shaft (eg 4 to 5 times the Propeller speed). As an electric machine can be a fast running machine used who the smaller dimensions than has a running at the propeller speed machine. this applies in particular when using the turbomachine as a drive device for a floating or diving facility.

Die elektrische Maschine kann dabei als ein elektrischer Motor ausgebildet sein, der den Propeller antreibt. Als elektrische Motoren sind unterschiedlichste Elektromotoren wie z. B. Asynchron oder Synchronmotoren möglich, die durch Permanentmagnete oder ein Wicklungssystem erregt sein können, wobei diese auch in HTS(Hochtemperatur-Supraleiter)-Technik ausgeführt sein können.The Electric machine can be designed as an electric motor be who drives the propeller. As electric motors are very different Electric motors such. Asynchronous or synchronous motors possible, which may be excited by permanent magnets or a winding system These are also available in HTS (high temperature superconductor) technique can be executed.

Die elektrische Maschine kann aber auch als ein Generator ausgebildet sein, der von dem Propeller angetrieben wird.The Electric machine can also be designed as a generator be powered by the propeller.

In einer konstruktiv besonders einfachen Ausgestaltung bildet zumindest ein Teil des Getriebegehäuses selbst bereits einen Teil des Gehäuses der Strömungsmaschine. Hierdurch können das Gewicht und die Abmessung der Strömungsmaschine verringert werden.In a structurally particularly simple embodiment forms at least a part of the gear housing itself already a part the housing of the turbomachine. hereby can reduce the weight and size of the turbomachine be reduced.

Bei Verwendung eines im Inneren des Gehäuses angeordneten Elektromotors umfasst dieser zu seinem Schutz bevorzugt ein Motorgehäuse.at Use of an arranged inside the housing electric motor this preferably comprises a motor housing for its protection.

Zur weiteren Reduzierung des Gewichts und der Abmessungen der Strömungsmaschine kann zumindest ein Teil des Motorgehäuses einen Teil des Gehäuses der Strömungsmaschine bilden.to further reduction of the weight and dimensions of the turbomachine At least a portion of the motor housing may be part of the housing form the turbomachine.

Wenn das Motorgehäuse an dem Getriebegehäuse anliegt, kann der Motor besonders gut gegen in das Gehäuse eindringende Flüssigkeit geschützt werden.If the motor housing rests against the transmission housing, the motor can be particularly good against penetrating into the housing Be protected liquid.

Von besonderem Vorteil erfolgt eine Kühlung der elektrischen Maschine durch eine Wärmeübertragung durch das Gehäuse der Strömungsmaschine hindurch an eine Flüssigkeit außerhalb des Gehäuses.From Particular advantage is a cooling of the electrical Machine through a heat transfer through the Housing the turbomachine through to a Liquid outside the housing.

Eine erfindungsgemäße Strömungsmaschine kann auf ihrer dem Propeller abgewandten Seite eine weitere vorstehend geschilderte erfindungsgemäße Anordnung eines Propellers, einer Propellerwelle, einer Wellendichtung und eines Getriebes aufweisen, wobei die Propellerwelle bzw. der Propeller mit der gleichen elektrischen Maschine oder mit einer zweiten elektrischen Maschine gekoppelt sein können. Die beiden Propeller können dabei in gleicher Richtung rotieren oder auch kontrarotieren, wobei die Drehgeschwindigkeiten gleich oder auch unterschiedlich sein können. Bei einer derartigen Anordnung mit zwei Getrieben und zwei Propellern verteilen sich bei gleichbleibender Antriebsleistung die mechanischen Belastungen auf zwei Getriebe, so dass diese kleiner ausgelegt werden können.A Turbomachine according to the invention can on its side facing away from the propeller another one above described arrangement of a Propellers, a propeller shaft, a shaft seal and a Have gear, wherein the propeller shaft or the propeller with the same electric machine or with a second electric Machine can be coupled. The two propellers can rotate in the same direction or even contrarotate, where the rotational speeds are the same or different can. In such an arrangement with two gears and two propellers are distributed with the same drive power the mechanical loads on two gears, making them smaller can be interpreted.

Wenn das Gehäuse der Strömungsmaschine zumindest zum Teil durch das Getriebegehäuse und das Motorgehäuse gebildet wird, kann die Strömungsmaschine vorteilhaft modular aus zumindest einem oder zwei Propellermodulen, einem oder zwei Getriebemodulen und einem oder zwei Motormodulen aufgebaut sein. Die Module können dabei durch ein modulares Baukastensystem bereitgestellt werden, das Getriebemodule, Motormodule und Propellermodule unterschiedlicher Leistungsklassen und -Charakteristiken, Untersetzungsverhältnissen, Drehgeschwindigkeiten, Drehrichtungen, etc. umfasst.If the housing of the turbomachine at least for Part through the gearbox housing and the motor housing The turbomachine can advantageously be modular from at least one or two propeller modules, one or two transmission modules and one or two motor modules. The modules can be provided by a modular system, the gear modules, motor modules and propeller modules different Performance classes and characteristics, reduction ratios, rotational speeds, Turning directions, etc. includes.

Eine Strömungsmaschine kann dann beispielsweise je nach Bedarf aus folgenden Modulen zusammengesetzt werden, die in der angegebenen Reihenfolge aneinander gereiht werden:

  • – einem Motormodul, einem Getriebemodul und einem Zugpropellermodul,
  • – einem Druckpropellermodul, einem Getriebemodul und einem Motormodul,
  • – einem Druckpropellermodul, einem ersten Getriebemodul, einem Motormodul, einem zweiten Getriebemodul und einem Zugpropellermodul, wobei der Motor des Motormoduls beide Getriebe bzw. beide Propeller antreibt,
  • – einem Druckpropellermodul, einem ersten Getriebemodul, einem ersten Motormodul, einem zweiten Motormodul, einem zweiten Getriebemodul und einem Zugpropellermodul, wobei der Motor des ersten Motormoduls das Getriebe des ersten Getriebemoduls bzw. den Druckpropeller und der Motor des zweiten Motormoduls das Getriebe des zweiten Getriebemoduls bzw. den Zugpropeller antreibt.
A turbomachine can then be assembled, for example, according to requirements from the following modules, which are lined up in the order given:
  • A motor module, a transmission module and a traction propeller module,
  • A pressure propeller module, a transmission module and a motor module,
  • A pressure propeller module, a first transmission module, an engine module, a second transmission module and a traction propeller module, wherein the engine of the engine module drives both gears or both propellers,
  • A motor, a first engine module, a second engine module, a second transmission module and a traction propeller module, wherein the engine of the first engine module, the transmission of the first transmission module or the pressure propeller and the engine of the second engine module, the transmission of the second transmission module or . the drive propeller drives.

Eine besonders vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Strömungsmaschine liegt in einer Antriebseinrichtung für eine schwimmende oder tauchende Einrichtung, wie z. B. ein Schiff oder eine Offshore-Plattform, wobei die Strömungsmaschine, vorzugsweise horizontal und/oder vertikal drehbar, an einem Rumpf der schwimmenden oder tauchenden Einrichtung befestigt ist.A particularly advantageous use of the turbomachine according to the invention lies in a drive device for a floating or diving device, such. As a ship or an offshore platform, the turbomachine, preferably horizontally and / or vertically rotatable, on a hull of the floating or diving the device is attached.

Weiterhin kann die Strömungsmaschine vorteilhaft als eine Pumpe, ein Ventilator oder ein Verdichter verwendet werden.Farther can the turbomachine advantageously as a pump, a fan or a compressor are used.

Außerdem kann die Strömungsmaschine als eine Turbine verwendet werden, insbesondere zur Stromerzeugung bei einer schwimmenden oder tauchenden Einrichtung, in einem Strömungs- oder Gezeitenkraftwerk oder in einer Windkraftanlage.Furthermore can the turbomachine be used as a turbine in particular for power generation in a floating or diving Establishment, in a stream or tidal power station or in a wind turbine.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert; dabei zeigt:The Invention and further advantageous embodiments of the invention according to features of the subclaims in the following with reference to exemplary embodiments in the figures explained in more detail; showing:

1 eine Strömungsmaschine mit einer in ein Getriebegehäuse integrierten Wellendichtung 1 a turbomachine with a shaft seal integrated into a transmission housing

2 die Strömungsmaschine von 1 mit einer Vertikalwelle (L-Ausführung), 2 the turbomachine of 1 with a vertical shaft (L-type),

3 die Strömungsmaschine von 1 mit einer an ein Getriebegehäuse anliegenden Wellendichtung. 3 the turbomachine of 1 with a voltage applied to a transmission housing shaft seal.

1 zeigt in vereinfachter und schematischer Darstellung einen teilweisen Längsschnitt durch eine Strömungsmaschine 1, die als Antriebseinrichtung für eine schwimmende oder tauchende Einrichtung wie z. B. ein Schiff oder eine Offshore-Plattform dient und hierzu um eine Achse A drehbar am Rumpf 10 der schwimmenden Einrichtung befestigt ist. Eine derartige Antriebseinrichtung wird häufig auch als Ruderpropeller oder als Pod-Antrieb bezeichnet und hat üblicherweise eine Antriebsleistung von 0.5–10 MW. 1 shows a simplified and schematic representation of a partial longitudinal section through a turbomachine 1 used as a drive device for a floating or diving device such. B. a ship or an offshore platform and this purpose about an axis A rotatable on the hull 10 the floating device is attached. Such a drive device is often referred to as a rudder propeller or pod drive and usually has a drive power of 0.5-10 MW.

Die Strömungsmaschine 1 umfasst ein hydrodynamisch optimiert gestaltetes Unterwassergehäuse 2, das an dem Rumpf 10 des Schiffes angeordnet ist, einen Propeller 3, der außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist, und eine Propellerwelle 4, auf der der Propeller 3 sitzt. Die Propellerwelle 4 ist dabei mittels Lager 12 innerhalb des Gehäuses 2 drehbar gelagert und über eine Durchtrittsöffnung 5 aus dem Gehäuse 2 herausgeführt.The turbomachine 1 includes a hydrodynamically optimized designed underwater housing 2 on the hull 10 the ship is arranged, a propeller 3 that's outside the case 2 is arranged, and a propeller shaft 4 on which the propeller 3 sitting. The propeller shaft 4 is by means of bearings 12 inside the case 2 rotatably mounted and via a passage opening 5 out of the case 2 led out.

Ein Planetengetriebe 6 ist mit der Propellerwelle 4 gekoppelt und umfasst ein Getriebegehäuse 7, das mit einer Getriebeflüssigkeit 8 in Form von Öl oder einem anderen Schmiermittel gefüllt ist. Das Getriebegehäuse 7 bildet mit seiner Umfangsfläche einen Teil der Umfangsfläche des Gehäuses 2 der Strömungsmaschine. Sowohl die Durchtrittsöffnung 5 als auch die Wellendichtung 9 sind somit integraler Bestandteil des Getriebegehäuses 7.A planetary gear 6 is with the propeller shaft 4 coupled and includes a transmission housing 7 that with a transmission fluid 8th is filled in the form of oil or another lubricant. The gearbox 7 forms with its peripheral surface a part of the peripheral surface of the housing 2 the turbomachine. Both the passage opening 5 as well as the shaft seal 9 are thus an integral part of the gearbox 7 ,

An der Durchtrittsöffnung 5 für die sich drehende Propellerwelle 4 durch das Gehäuse 2 dichtet eine Wellendichtung 9 die Durchtrittsöffnung 5 gegenüber einem Eintritt von Flüssigkeit von außerhalb des Gehäuses 2 in einen Innenraum des Gehäuses 2 ab.At the passage opening 5 for the rotating propeller shaft 4 through the housing 2 seals a shaft seal 9 the passage opening 5 against entry of liquid from outside the housing 2 in an interior of the housing 2 from.

Durch den direkten thermischen Kontakt zwischen der Dichtung 9 und der Getriebeflüssigkeit 8 kann besonders leicht Wärme von der Dichtung 9 an die Getriebeflüssigkeit 8 übertragen werden, wodurch die thermische Belastung der Dichtung und somit die Gefahr von Beschädigungen verringert wird.Due to the direct thermal contact between the seal 9 and the transmission fluid 8th Can easily heat from the seal 9 to the transmission fluid 8th be transmitted, whereby the thermal load on the seal and thus the risk of damage is reduced.

Zwischen dem Meerwasser, das das Gehäuse 2 der Strömungsmaschine 1 umströmt, und der Getriebeflüssigkeit 8 besteht nur eine geringe Druckdifferenz, wodurch die mechanische Belastung der Dichtung 9 und somit ebenfalls die Gefahr von Beschädigungen der Dichtung 9 verringert werden.Between the sea water, the housing 2 the turbomachine 1 flows around, and the transmission fluid 8th There is only a small pressure difference, which reduces the mechanical stress on the seal 9 and thus also the risk of damage to the seal 9 be reduced.

Innerhalb des Gehäuses 2 befindet sich eine elektrische Maschine in Form eines elektrischen Motors 11 zum Antrieb des Propellers 3, wobei der elektrische Motor 6 mittels des Getriebes 6 mit der Propellerwelle 4 bzw. mit dem Propeller 3 gekoppelt ist.Inside the case 2 There is an electric machine in the form of an electric motor 11 to drive the propeller 3 where the electric motor 6 by means of the gearbox 6 with the propeller shaft 4 or with the propeller 3 is coupled.

Der elektrische Motor 11 umfasst ein Motorgehäuse 13, wobei die Umfangsfläche dieses Gehäuses 13 einen Teil der Umfangsfläche das Gehäuse 2 der Strömungsmaschine 1 bildet.The electric engine 11 includes a motor housing 13 , wherein the peripheral surface of this housing 13 a part of the peripheral surface of the housing 2 the turbomachine 1 forms.

Das Getriebegehäuse 7 liegt dabei an dem Motorgehäuse 13 an, so dass der elektrische Motor 11 gut gegen eine durch die Durchtrittsöffnung 5 in das innere des Gehäuses 2 eintretende Flüssigkeit geschützt ist.The gearbox 7 lies on the motor housing 13 so that the electric motor 11 good against one through the passage opening 5 into the interior of the case 2 entering liquid is protected.

Der elektrische Motor 11 ist als eine schnell laufende Maschine ausgebildet, wobei das Planetengetriebe 6 derart ausgebildet ist, dass beim Betrieb der Strömungsmaschine 1 die Drehzahl der elektrischen Maschine 11 größer ist als die Drehzahl der Propellerwelle 4 (z. B. 4 bis 5faches der Propellerdrehzahl).The electric engine 11 is designed as a high-speed machine, the planetary gear 6 is formed such that during operation of the turbomachine 1 the speed of the electric machine 11 greater than the speed of the propeller shaft 4 (eg 4 to 5 times the propeller speed).

Von besonderem Vorteil erfolgt eine Kühlung des elektrischen Motors 11 zumindest zum größten Teil durch eine Wärmeübertragung durch das Gehäuse 2 der Strömungsmaschine 1 hindurch an das Meerwasser außerhalb der Strömungsmaschine 1.Of particular advantage is a cooling of the electric motor 11 at least for the most part by a heat transfer through the housing 2 the turbomachine 1 through to the seawater outside the turbomachine 1 ,

Bevorzugt sind der elektrische Motor 11 und das Getriebe 6 gekapselt und damit besonders gut gegen Einflüsse von außen geschützt.Preferred are the electric motor 11 and the gearbox 6 encapsulated and thus particularly well protected against external influences.

2 zeigt die Strömungsmaschine 1 von 1, wobei sich jedoch kein elektrischer Motor im Inneren des Gehäuses 2 befindet. Statt dessen ist die Propellerwelle 3 über das Getriebe 6 mit einer Vertikalwelle 21 (L-Anordnung) gekoppelt, die mit einem nicht näher gezeigten elektrischen Motor gekoppelt ist, der im Inneren des Schiffsrumpfes 10 angeordnet ist. Dabei ist zur Kraftübertragung zwischen der Propellerwelle 4 und der Vertikalwelle 21 in dem Antriebsstrang zwischen dem Planetengetriebe 6 und der Vertikalwelle 21 ein Tellerrad-Kegelrad-Getriebe 22 angeordnet. 2 shows the turbomachine 1 from 1 but with no electric motor inside the housing 2 located. Instead, the propeller shaft 3 over the transmission 6 with a Verti kalwelle 21 (L-arrangement) is coupled, which is coupled to an electric motor, not shown in detail, inside the hull 10 is arranged. It is for power transmission between the propeller shaft 4 and the vertical shaft 21 in the drive train between the planetary gear 6 and the vertical shaft 21 a crown gear bevel gearbox 22 arranged.

3 zeigt die Strömungsmaschine 1 von 1 mit einer in das Gehäuse 2 integrierten und an dem Getriebegehäuse 7 anliegenden Wellendichtung 9 statt mit einer in das Getriebegehäuse 7 integrierten Wellendichtung. Auch bei einer derartigen Ausgestaltung kann besonders leicht Wärme von der Dichtung 9 an die Getriebeflüssigkeit 8 übertragen sowie eine nur verhältnismäßig geringe Druckdifferenz an der Dichtung ermöglicht werden, wodurch die im Zusammenhang mit 1 erläuterten Vorteile erzielt werden. Das Getriebegehäuse 7 besteht hierbei bevorzugt aus einem besonders wärmeleitfähigen Material. 3 shows the turbomachine 1 from 1 with one in the case 2 integrated and on the gearbox 7 adjacent shaft seal 9 instead of one in the gearbox 7 integrated shaft seal. Even with such a configuration can be particularly easy heat from the seal 9 to the transmission fluid 8th be transferred and only a relatively small pressure difference to the seal to be made possible, which in connection with 1 explained advantages are achieved. The gearbox 7 In this case, it preferably consists of a material which is particularly thermally conductive.

Die Strömungsmaschinen 1 der 1–3 können auf ihrer dem Propeller 3 abgewandten Seite jeweils eine weitere vorstehend geschilderte erfindungsgemäße Anordnung eines Propellers, einer Propellerwelle, einer Wellendichtung und eines Getriebes aufweisen, wobei die Propellerwelle bzw. der Propeller mit der gleichen elektrischen Maschine 11 oder mit einer zweiten elektrischen Maschine gekoppelt sein können. Die beiden Propeller können dabei in gleicher Richtung rotieren oder auch kontrarotieren, wobei die Drehgeschwindigkeiten gleich oder auch unterschiedlich sein können.The turbomachines 1 of the 1 - 3 can on their the propeller 3 each side facing away from another above-described arrangement of a propeller, a propeller shaft, a shaft seal and a transmission, wherein the propeller shaft or the propeller with the same electric machine 11 or coupled to a second electrical machine. The two propellers can rotate in the same direction or even contrarotate, the rotational speeds may be the same or different.

Die Strömungsmaschinen 1 der 1–3 sind modular aus einem Druckpropellermodul 23, einem Getriebemodul 24, einem Motormodul 25 und einem Endkappenmodul 26 aufgebaut. Die Module 23–26 sind dabei Bestandteile eines modularen Baukastensys tems, das Getriebemodule, Motormodule und Propellermodule unterschiedlicher Leistungsklassen und -charakteristiken, Untersetzungsverhältnissen, Drehgeschwindigkeiten, Drehrichtungen, etc. umfasst.The turbomachines 1 of the 1 - 3 are modular from a pressure propeller module 23 , a transmission module 24 , a motor module 25 and an end cap module 26 built up. The modules 23 - 26 are components of a modular Baukastensys system that includes gear modules, motor modules and propeller modules of different power classes and characteristics, reduction ratios, rotational speeds, directions of rotation, etc.

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Claims (13)

Strömungsmaschine (1) mit – einem Gehäuse (2), – wenigstens einem Propeller (3) außerhalb des Gehäuses (2), – einer Propellerwelle (4), die mit dem Propeller (3) gekoppelt ist, wobei die Propellerwelle (4) innerhalb des Gehäuses (2) gelagert ist und über eine Durchtrittsöffnung (5) aus dem Gehäuse (2) heraus geführt ist, – einem Getriebe (6), das mit der Propellerwelle (4) gekoppelt ist, wobei das Getriebe (6) innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist und ein Getriebegehäuse (7) umfasst, – eine Wellendichtung (9), die die Durchtrittsöffnung (5) gegen einen Eintritt von Flüssigkeit in das Gehäuse (2) abdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebegehäuse (7) zumindest teilweise mit einer Getriebeflüssigkeit (8) gefüllt ist und dass die Wellendichtung (9) an dem Getriebegehäuse (7) anliegt oder in das Getriebegehäuse (7) integriert ist.Turbomachine ( 1 ) with - a housing ( 2 ), - at least one propeller ( 3 ) outside the housing ( 2 ), - a propeller shaft ( 4 ), with the propeller ( 3 ), wherein the propeller shaft ( 4 ) within the housing ( 2 ) is mounted and via a passage opening ( 5 ) out of the housing ( 2 ), - a transmission ( 6 ), with the propeller shaft ( 4 ), wherein the transmission ( 6 ) within the housing ( 2 ) is arranged and a transmission housing ( 7 ), - a shaft seal ( 9 ), which the passage opening ( 5 ) against ingress of liquid into the housing ( 2 ) seals, characterized in that the transmission housing ( 7 ) at least partially with a transmission fluid ( 8th ) and that the shaft seal ( 9 ) on the transmission housing ( 7 ) or in the transmission housing ( 7 ) is integrated. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (6) als ein Planetengetriebe ausgebildet ist.Turbomachine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the transmission ( 6 ) is designed as a planetary gear. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (6) mit einer elektrischen Maschine (11) gekoppelt ist.Turbomachine ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the transmission ( 6 ) with an electric machine ( 11 ) is coupled. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (11) innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist.Turbomachine ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the electric machine ( 11 ) within the housing ( 2 ) is arranged. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (6) derart ausgebildet ist, dass beim Betrieb der Strömungsmaschine (1) die Drehzahl der elektrischen Maschine (11) größer ist als die Drehzahl der Propellerwelle (4).Turbomachine ( 1 ) according to claim 3 or 4, characterized in that the transmission ( 6 ) is designed such that during operation of the turbomachine ( 1 ) the speed of the electrical machine ( 11 ) is greater than the speed of the propeller shaft ( 4 ). Strömungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Getriebegehäuses (7) einen Teil des Gehäuses (2) der Strömungsmaschine (1) bildet.Turbomachine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least a part of the transmission housing ( 7 ) a part of the housing ( 2 ) of the turbomachine ( 1 ). Strömungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Maschine (11) ein Maschinengehäuse (13) umfasst, wobei zumindest ein Teil des Maschinengehäuses (13) einen Teil des Gehäuses (2) der Strömungsmaschine (1) bildet.Turbomachine ( 1 ) according to one of claims 3 to 6, characterized in that the electric machine ( 11 ) a machine housing ( 13 ), wherein at least a part of the machine housing ( 13 ) a part of the housing ( 2 ) of the turbomachine ( 1 ). Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengehäuse (13) an dem Getriebegehäuse (7) anliegt.Turbomachine ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the machine housing ( 13 ) on the transmission housing ( 7 ) is present. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kühlung der elektrischen Maschine (11) durch eine Wärmeübertragung durch das Gehäuse (2) der Strömungsmaschine (1) hindurch an die Umgebung außerhalb der Strömungsmaschine (1) erfolgt.Turbomachine ( 1 ) according to claim 3, characterized in that a cooling of the electric machine ( 11 ) by a heat transfer through the housing ( 2 ) of the turbomachine ( 1 ) through to the environment outside the turbomachine ( 1 ) he follows. Strömungsmaschine (1) nach Anspruch 6 und 7, gekennzeichnet durch einen modularen Aufbau aus zumindest einem oder zwei Propellermodulen (23), einem oder zwei Getriebemodulen (24) und einem oder zwei Motormodulen (25).Turbomachine ( 1 ) according to claim 6 and 7, characterized by a modular construction of at least one or two propeller modules ( 23 ), one or two transmission modules ( 24 ) and one or two motor modules ( 25 ). Verwendung der Strömungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als eine Antriebseinrichtung für eine schwimmende oder tauchende Einrichtung, wie z. B. ein Schiff oder eine Offshore-Plattform, wobei die Strömungsmaschine, vorzugsweise horizontal und/oder vertikal drehbar, an einem Rumpf (10) der schwimmenden oder tauchenden Einrichtung befestigt ist.Use of the turbomachine ( 1 ) according to one of claims 1 to 10 as a drive means for a floating or diving device, such as. As a ship or an offshore platform, the turbomachine, preferably horizontally and / or vertically rotatable, on a fuselage ( 10 ) is attached to the floating or diving device. Verwendung der Strömungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als eine Pumpe, ein Ventilator oder ein Verdichter.Use of the turbomachine ( 1 ) according to one of claims 1 to 10 as a pump, a fan or a compressor. Verwendung der Strömungsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 als eine Turbine, insbesondere zur Stromerzeugung bei einer schwimmenden oder tauchenden Einrichtung, in einem Strömungs- oder Gezeitenkraftwerk oder in einer Windkraftanlage.Use of the turbomachine ( 1 ) according to one of claims 1 to 10 as a turbine, in particular for power generation in a floating or diving device, in a flow or tidal power plant or in a wind turbine.
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