DE1295410B - Wellenschaltkupplung, insbesondere fuer die Antriebsanlagen von Schiffen - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Wellenschaltkupplung, Rille angeordnet ist. Dadurch wird die Montage der insbesondere für die Antriebsanlagen von Schiffen, Kupplung wesentlich erleichtert, da der in die Rille die am treibenden und am getriebenen Kupplungs- eingreifende Ausrückring zweigeteilt ist und mit teil einander gegenüberliegende koaxiale, konische einem Zwischenring zusammengehalten wird, der und selbstsperrende Kupplungsflächen aufweist. Diese 5 seinerseits auf das Kupplungsteil aufschiebbar ist und bekannten Wellenkupplungen sind zwar zur Übertra- nicht in die Rille des Kupplungsteils eingreift, gung großer Drehmomente geeignet, jedoch nur als Bei Wellenkupplungen, bei denen der getriebene

nichtausrückbare Kupplungen zur dauernden Verbin- Kupplungsteil mit Hilfe von Bolzen an einem an der dung und Übertragung von Drehmomenten ausge- getriebenen Welle vorgesehenen Flansch befestigt ist, bildet, oder es sind die Kupplungsteile mit Druck- io können zweckmäßig wenigstens einige der Bolzen als elementen verbunden, die die Kupplung bei Lösung Kolbenstangen für die hydraulischen Aggregate ausder Kupplungsflächen durch Überlastung auseinan- gebildet sein. Dadurch werden in einfacher Weise derdrängen. ohnehin vorhandene Bolzen als Kolbenstangen für

Es ist auch bereits eine Einrichtung zum Betrieb die hydraulischen Aggregate benutzt, so daß die Ferder Spülluftpumpen für Zweitakt-ölmaschinen be- 15 tigung verbilligt und vereinfacht wird, kanntgeworden, die insbesondere zum Antrieb von Zweckmäßig können Ölleitungen, die zu den auf

Schiffen, Fahrzeugen od. dgl. dienen, bei denen die beiden Seiten der Kolben befindlichen Arbeits-Spülluftpumpen von den Hauptantriebsmaschinen kammern der hydraulischen Aggregate führen, an unter Zwischenschaltung einer Flüssigkeitsschalt- zwei Leitungen angeschlossen sein, die in einem gekupplung angetrieben werden. Eine solche Flüssig- ao schlossenen Ring um die Peripherie der Kupplung keitsschaltkupplung ist jedoch für die in Betracht herum liegen. Dadurch werden die Arbeitskammern kommenden Motorgrößen nicht benutzbar. Einerseits der hydraulischen Aggregate gleichzeitig mit öl bemüßten wegen der großen Flüssigkeitsmengen beson- aufschlagt, so daß eine gleichmäßige Verschiebung dere Vorratsbehälter geschaffen werden, die die Flüs- erfolgt.

sigkeit zwecks Ausrückung der Kupplung aufnehmen. 25 Bei Wellenkupplungen, bei denen in einem der Weiterhin würde die Kupplung einen sehr großen Kupplungsteile ein Kanal zur Zuführung von öl zu Durchmesser erhalten, der zu unangenehmen Schwin- den Kupplungsflächen vorgesehen ist, kann auch diegungserscheinungen führen würde. ser Kanal in zweckmäßiger Weise an eine geschlos-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine sene Ringleitung angeschlossen sein, die um die Peri-Wellenkupplung zu schaffen, die die Vorteile der ein- 30 pherie der Kupplung herum angebracht ist. Die Ringgangs erläuterten Wellenkupplung aufweist und dabei leitungen können dabei in besonders vorteilhafter jedoch in einfacher Weise als Schaltkupplung ge- Weise an mehreren Stellen mit Rückschlagventile versteuert ein- und ausgerückt werden kann. Dieses Ziel sehende Stutzen zum Anschluß einer Druckquelle ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch er- aufweisen. Dadurch wird erreicht, daß unabhängig reicht, daß um die Wellenteile der Kupplung herum 35 von der Stellung der Kupplung die Druckölleitung an eine Anzahl in Achsrichtung der Kupplung wir- einem der Stutzen angebracht und die Kupplung kende, hydraulische Zylinderaggregate angeordnet betätigt werden kann.

sind, deren Zylinder und Kolben jeweils mit einem Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der

der Kupplungsteile verbunden sind. Dadurch wird Wellenkupplung in einer Maschinenanlage für große erreicht, daß durch die Betätigung der in Achsrich- 40 Tank- oder Massengutfrachtschiffe mit einem Dieseltung der Kupplung wirkenden hydraulischen Zylin- motor, der eine Schraubenwelle antreibt, wobei in an deraggregate die durch die selbstsperrenden Kupp- sich bekannter Weise eine Wellenkupplung zwischen lungsflächen spielfreie Kupplung ein- bzw. ausge- der Kurbelwelle des Motors und der Schraubenwelle kuppelt wird. Die Kupplung ist dabei insbesondere und am anderen Ende der Kurbelwelle eine weitere für Schiffsantriebsanlagen vorteilhaft, da sie auch 45 Kupplung zur Verbindung des Antriebsmotors mit schwankende und sogar die Richtung ändernde große einer oder mehreren Cargopumpen vorgesehen ist. Drehmomente spielfrei übertragen kann. Die erfin- Dadurch wird erreicht, daß für die Cargopumpen dungsgemäße Wellenkupplung benötigt keine Schwin- nicht mehr besondere Antriebsmotoren erforderlich gungsdämpfer und kann Axialkräfte übertragen. sind, da der Hauptmotor zu diesem Zweck benutzt

In vorteilhafter Weise ist der eine Teil jedes Zylin- 50 wird, nachdem er von der Schraube losgekuppelt ist. deraggregats fest mit dem getriebenen Kupplungsteil Bei großen Schiffen, z. B. Tankschiffe von ungefähr und der andere Teil jedes Zylinderaggregats mit 100 000 Tonnen D. W. bedeutet dies wesentliche einem Ausrückring verbunden, der in eine umlaufende Ersparnisse gegenüber den bekannten Anlagen, bei Rille im treibenden Kupplungsteil eingreift. Dadurch denen die Cargopumpen mit Hilfe von Dampf- oder wird in einfacher Weise eine zuverlässig wirkende. 55 Gasturbinen, separaten Dieselmotoren oder Elektro-Einrichtung geschaffen, mit der die Kupplungsteile motoren gespeist von durch Hilfsdieselmotoren geeingekuppelt und entkuppelt werden können, wobei triebene Generatoren angetrieben werden, die Zylinderaggregate an einem Ausrückring angrei- Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschrei-

fen, der in einer Rille des treibenden Kupplungsteils bung an Hand von Zeichnungen näher erläutert, eingreift. Bei entkuppelter Kupplung kann somit der 60 deren

treibende Teil der Kupplung gedreht werden ohne Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungs-

den Ausrückring mit dem getriebenen Kupplungsteil gemäße Kupplung entlang der LinieI-I in Fig. 2 mitzunehmen. zeigt, deren

Vorteilhaft ist der Ausrückring zweigeteilt und die F i g. 2 eine Draufsicht der in F i g. 1 gezeigten

betreffenden Teile der Zylinderaggregate sind mit 65 Kupplung darstellt und deren einem geschlossenen Zwischenring am Ausrückring Fig. 3 eine schematische Draufsicht einer mit der

befestigt, wobei der geschlossene Zwischenring außer- Kupplung versehenen Maschinenanlage wiedergibt, halb der im treibenden Kupplungsteil vorgesehenen In den F i g. 1 und 2 bezeichnen 1 und 2 die beiden

koaxialen Wellenenden, die mit Hilfe der Kupplung verbunden werden. Die Welle 1 kann zum Beispiel eine Zwischenwelle sein, die mit ihrem nicht gezeigten Ende mit der Schraubenwelle eines Schiffes verbunden ist, und 2 ist dann eine sogenannte Druckwelle, die mit ihrem anderen Ende mit dem Hauptmotor des Schiffes verbunden ist. Die Zwischenwelle 1 ist mit einem Flansch 3 versehen, der mit Hilfe einer Anzahl Paßbolzen 5 bzw. 21 an einer Buchse 4 befestigt ist, die den getriebenen Teil der Kupplung bildet. Innen in der Kupplungsbuchse 4 ist eine relativ dünne Buchse 18 angebracht, deren schwach konisch ausgebildete Innenseite die eine Kupplungsfläche bildet. Die zweite Kupplungsfläche wird von einer entsprechenden konischen Fläche am Ende der Welle 2 gebildet. Der Konus kann z. B. von der Größenordnung 1:25 und damit selbstsperrend sein.

In der gezeigten Ausführungsform sind acht normale Paßbolzen 21 und vier Paßbolzen 5 vorgesehen, _ao die je eine axiale Verlängerung 6 aufweisen, an der ein hydraulischer Kolben 7 befestigt ist. Jeder Kolben 7 ist in einem Zylinder 13 verschiebbar, der mit Hilfe einer mit Gewinde versehenen Bundbuchse 12 an einem Ausrückring 10 befestigt ist. Der Ausrückring 10 ist durch einen diametralen Schnitt in zwei Teile geteilt, siehe Fig. 2, und die beiden Teile des Rings werden von einem geschlossenen Zwischenring 11 zusammengehalten, der mit Hilfe der Bundbuchsen 12 zwischen dem Ausrückring 10 und den Zylindem 13 festgeklemmt ist.

Der Ausrückring 10 greift in eine umlaufende Rille in den treibenden Kupplungsteil 2 zwischen zwei umlaufenden Kämmen oder Vorsprüngen 14 und 15 ein. Wenn durch eine Ölleitung 19 der in der Zeichnung linken Seite jedes hydraulischen Kolbens 7 unter passendem Druck Hydraulikflüssigkeit zugeführt wird, werden die Zylinder 13 und damit der Ausrückring 10 nach links verschoben und zur Anlage an den Druckkamm 14 des Kupplungsteils 2 gebracht. Wenn der Ring und der Kamm aneinander anliegen, führt weiteres Zuführen von öl, und zwar auf Grund dessen, daß der Kupplungsteil 2 axial nicht verschiebbar ist, dazu, daß die Kupplungsbuchse 4 und der Kupplungsteil 1 nach rechts gezogen und damit die Kupplung eingerückt wird. Bei Zufuhr von unter passendem Druck stehendem Öl durch eine Leitung 20 zur entgegengegesetzten Seite des Kolbens 7 wird der Zylinder 13 zuerst nach rechts verschoben, bis der Ausrückring 10 am Druckkamm 15 anliegt, und danach wird die Kupplungsbuchse 4 nach links verschoben und damit die Kupplung ausgerückt.

Die zu jedem Zylinder 13 führenden Ölleitungen 19 und 20 gehen von je einer geschlossenen Ringleitung 8 bzw. 9 aus, die entlang der Peripherie des Ausrückrings 10 angebracht ist. Entlang des Umf angs der Buchse 4 liegt eine entsprechende, geschlossene Ringleitung 17 mit einer oder mehreren Abzweigleitungen 23, die durch Kanäle 24 in der Buchse 4 und der inwendigen konischen Buchse 18 zu den konischen Kupplungsflächen 16 hinführen. In jeder der genannten Ringleitungen 8,9 und 17 sind an einer Anzahl Stellen sogenannte Schnappventile 25 vorgesehen zum Ankuppeln von Leitungen von einer Hochdruckölpumpe, die neben der Kupplung stationär angeordnet sein kann. In der gezeigten Ausführungsform sind sechs solcher Sätze Ventilanschlüsse vorgesehen. Hierdurch ist es immer möglich, ganz gleich welche Winkelstellung die Kupplungsteile einnehmen, eine Verbindung von der stationären Pumpe zur Kupplung herzustellen.

Zum Ausrücken der Kupplung setzt man erst die Leitung 17 unter Druck, wodurch den Kupplungsflächen 16 öl zugeführt wird, und dann die Leitung 9, wodurch durch die Leitungen 19 den Zylindern 13 auf der in F i g. 1 linken Seite der Kolben 7 Öl zufließt. Durch diese Maßnahme verhindert man ein unbeabsichtigtes Ausrücken der Kupplung als Folge der ölzufuhr zu den Kupplungsflächen. Hiernach werden auch die Leitung 8 und die zur anderen Seite der hydraulischen Kolben führenden Leitungen 20 unter Druck gesetzt und durch geeignetes Steuern der zu beiden Seiten der Kolben 7 herrschenden Öldrücke kann man das Ausrücken der Kupplung mit einer zweckmäßigen Geschwindigkeit ausführen.

Wenn die Kupplung wieder eingerückt werden soll, wird Druck auf beide Seiten der Kolben 7 gesetzt, doch der Druck im linken Raum jedes Zylinders 13 wird etwas höher gehalten als der im jeweiligen rechten Zylinderraum, wodurch die Kupplung leicht angezogen wird. Danach wird auch die Leitung 17 unter Druck gesetzt und das endgültige Einkuppeln kann nun auf analoge Weise durch Steuern der Drücke auf den beiden Seiten der hydraulischen Kolben gesteuert werden. Das Ein- und Ausrücken der Kupplung läßt sich manuell oder mit Hilfe eines geeigneten Steuersystems auch automatisch steuern.

Da die hydraulischen Zylinder und deren Ölzuführungsleitungen in der gezeigten Ausführungsform fest mit dem getriebenen Teil der Kupplung verbunden sind, sind sie nach dem Ausrücken der Kupplung stationär, so daß alle Anschlüsse bestehen bleiben können, auch wenn die treibende Welle zum Antrieb anderer Vorrichtungen wieder in Gang gesetzt wird, z. B. von Cargopumpen, die nach Abkuppeln der Schraube vom Schiffsmotor angetrieben werden. Ein erneutes Einrücken der Kupplung läßt sich deshalb sehr schnell durchführen.

Fig. 3 zeigt schematisch eine Draufsicht des Maschinenraums 26 und eines daran anschließenden, in einem großen Tankschiff achtern befindlichen Pumpenraums 27. Die beiden genannten Räume sind mit Hilfe einer Wand 28 voneinander getrennt. Im Maschinenraum 26 befindet sich der Hauptmotor 29 des Schiffs, der als neunzylindriger Dieselmotor dargestellt ist, dessen Kurbelwelle 32 auf übliche Weise auf dem Achterende des Motors aus diesem herausgeführt und durch eine Druckwelle 32' axial in einem Drucklager 30 fixiert ist. Hinter dem Drucklager 30 ist die Welle 32' mit Hilfe einer Flanschkupplung mit einer Welle 2 verbunden, die die Antriebswelle der in der oben beschriebenen, in Fig. 3 generell mit 31 bezeichneten Kupplung bilden kann. Die Abtriebswelle der Kupplung, die fest mit der achterausragenden Schraubenwelle verbunden ist, trägt genau wie in den F i g. 1 und 2 die Bezeichnung 1.

Die Kurbelwelle 32 ist auch am vorderen Ende des Motors 29 aus diesem heraus und weiter durch die hohle Antriebswelle 34 eines Zahnradgetriebes 33 zu einer ausrückbaren Kupplung 35 geführt. Diese Kupplung kann im Prinzip der Kupplung 31 entsprechen, natürlich unter Berücksichtigung der konstruktiven Änderungen, die deshalb erforderlich sind, daß die von der Verlängerung der Kurbelwelle 32 gebildete Antriebswelle der Kupplung durch die Hohlwelle 34 geführt ist, die die Antriebswelle der Kupp-

lung bildet. Das Getriebe 33, das geschwindigkeitserhöhend wirkt, treibt über seine Abtriebswelle ein Winkelgetriebe 36, dessen Abtriebswelle 40 in Schiffsquerrichtung verläuft. Über weitere Winkelgetriebe 37 treibt die Welle 40 eine Anzahl in Schiffslängsrichtung verlaufende Antriebswellen 39 für die im Pumpenraum 27 angebrachten, in der Zeichnung nicht gezeigten Cargopumpen. In der gezeigten Ausführungsform sind vier Wellen 39 vorgesehen, die jeweils eine Pumpe oder ein Pumpenaggregat antreiben, doch kann gegebenenfalls jede beliebige Anzahl von Wellen benutzt werden. In jede Welle 39 ist eine ausrückbare Kupplung 38 eingeschaltet, die ein wahlfreies Ein- und Auskuppeln der einzelnen Pumpen oder Pumpenaggregate gestattet. Die Kupplungen 38 können konventionelle Zahn- oder Klauenkupplungen oder gegebenenfalls Friktionskupplungen sein. In AnEetracht dessen, daß die durch die Kupplung 35 übertragene Leistung normalerweise wesentlich kleiner als die durch die Kupplung 31 übertragene ist, kann man sich die erstgenannte Kupplung auch als Zahnkupplung ausgebildet denken. Ein eventuelles Zahnspiel in einer solchen Kupplung würde nicht die gleiche nachteilige Wirkung haben wie in einer Kupplung, die den Motor mit der Schraubenwelle ver- as bindet.

Als Beispiel für die praktische Realisation der Erfindung läßt sich ein Tankschiff mit einer D. W.Tonnage von 200 000 Tonnen anführen, das bei einer Reisegeschwindigkeit von 16 Knoten eine Antriebsleistung von etwa 34 000 PS erfordert. Sollen die Cargopumpen 20 000 Tonnen öl pro Stunde mit einem Druck von etwa 14 at liefern, so wird hierzu eine Pumpenleistung von etwa 18 000 PS benötigt, d. h. mehr als die Hälfte der Antriebsleistung. Dieses Verhältnis zwischen der erforderlichen Pumpenleistung und der Antriebsleistung wächst mit wachsender Tonnage und mit wachsendem Lieferdruck der Cargopumpen noch mehr an. Bei noch größeren Schiffen sind die durch die Erfindung erreichbaren Ersparnisse noch wesentlich merkbarer.

Claims (8)

Patentansprüche: 45

1. Wellenschaltkupplung, insbesondere für Antriebsanlagen von Schiffen, die am treibenden und am getriebenen Kupplungsteil einander gegenüberliegende koaxiale, konische und selbstsperrende Kupplungsflächen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß um Wellenteile(2) der Kupplung herum eine Anzahl in Achsrichtung der Kupplung wirkende, hydraulische Zylinderaggregate (7,13) angeordnet sind, deren Zylinder

(13) und Kolben (7) jeweils mit einem der Kupplungsteile (2, 4) verbunden sind.

2. Wellenkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Teil (7) jedes Zylinderaggregates fest mit dem getriebenen Kupplungsteil (4) und der andere (13) jedes Zylinderaggregates mit einem Ausrückring (10) verbunden ist, der in eine umlaufende Rille im treibenden Kupplungsteil (2) eingreift.

3. Wellenkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausrückring (10) zweiteilig ist und die betreffenden Teile (13) der Zylinderaggregate (7,13) mit einem geschlossenen Zwischenring (11) am Ausrückring befestigt sind, wobei der geschlossene Zwischenring (11) außerhalb der im treibenden Kupplungsteil (2) vorgesehenen Rille angeordnet ist.

4. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der getriebene Kupplungsteil mit Hilfe von Bolzen an einem an der getriebenen Welle vorgesehenen Flansch befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Bolzen (5,6) als Kolbenstangen für die hydraulischen Aggregate (7,13) ausgebildet sind.

5. Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu den auf beiden Seiten der Kolben (7) befindlichen Arbeitskammern der hydraulischen Aggregate führende Ölleitungen (19,20) an zwei Leitungen (8,9) angeschlossen sind, die in einem geschlossenen Ring um die Peripherie der Kupplung herum liegen.

6. Wellenkupplung nach Anspruch 5, bei der in einem der Kupplungsteile ein Kanal zur Zuführung von Öl zu den Kupplungsflächen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch dieser Kanal (24) an eine geschlossene Ringleitung (17) angeschlossen ist, die um die Peripherie der Kupplung herum angebracht ist.

7. Wellenkupplung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß an mehreren Stellen der Ringleitungen (8, 9,17) mit Rückschlagventile versehene Stutzen (25) zum Anschluß einer Druckquelle angebracht sind.

8. Verwendung der Wellenkupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Maschinenanlage mit einem Dieselmotor, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise eine Wellenkupplung (31) zwischen der Kurbelwelle des Motors (29) und der Schraubenwelle (1) und am anderen Ende der Kurbelwelle (32) eine weitere Kupplung (35) zur Verbindung des Antriebsmotors (29) mit einer oder mehreren Cargopumpen vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen