-
Die Erfindung betrifft ein Schmier- und Kühlsystem für Lenkpropellerantriebe,
bestehend aus einer unter dem Wasserspiegel liegenden Gondel mit Propellerwelle,
auf welcher außer dem Kegelrad des Getriebes auch eine Schmierölpumpe angeordnet
ist, ferner aus einem nach oben verlaufenden Tragschaft für die Gondel, aus einem
auf diesen aufgesetzten Getriebekopf zur Einleitung der Motorleistung, aus einer
lotrechten Antriebswelle, welche innerhalb des Gondeltragschaftes liegend das obere
Getriebe mit dem Kegelradgetriebe in der Gondel verbindet, und aus einem unterhalb
des oberen Getriebes angeordneten ölsammelbehälter, der durch eineZu- und Rücklaufverbindung
mit dem Gondelraum verbunden ist.
-
Ein derartiges System läßt sich z. B. aus der deutschen Patentschrift
357 934 in Verbindung mit der Anordnung nach den USA.-Patentschriften 2 458
177 und 2 918 986 entnehmen.
-
Bei Lenkpropellerantrieben der erwähnten Art bestehen von der Praxis
her einige Forderungen, welche deren Betriebssicherheit und Wirkungsgrad betreffen.
Bei der Forderung nach gutem Wirkungsgrad ist zu berücksichtigen, daß durch die
Leistungsübertragung vom Motor auf die Propellerwelle über mehrere Zahnradpaare
unvermeidliche Mindestverluste gegeben sind. Letztere können sich aber wesentlich
erhöhen, wenn beispielsweise durch entsprechende ölfüllung der Getriebegehäuse Verluste
durch Pantschen der Getrieberäder im Öl auftreten.
-
Um den genannten Forderungen zu entsprechen, ist es notwendig, ein
besonders zweckmäßig ausgebildetes ölunflaufsystem vorzusehen. Diese Erkenntnis
ist an sich nicht neu. Bei der überprüfung der bekannten Vorschläge, z. B. nach
den USA.-Patentschriften 2 458 177 und 2 918 986, ist jedoch festzustellen,
daß die dort getroffenen Maßnahmen nicht ausreichen bzw. nicht so geartet sind,
um zugleich alle mit den genannten Forderun 'gen zusammenhängenden Bedingungen zu
erfüllen. Dies gilt auch bezüglich der bekannten Vorschläge zur Sicherung gegen
ein Eindringen von Wasser in das Gondelgehäuse, wobei neben einer Wellendichtung
eine totale ölfüllung sowohl des Gondelgehäuses als auch der mit ihm kommunizierenden
Hohlräume des Gondelschaftes und des Getriebekopfes vorgesehen ist. Diese Maßnahme
soll bewirken, daß die ölfüllung im Gondelraum unter einem statischen Druck
der ölsäule steht, der dem an der Wellendichtung herrschenden statischen Wasserdruck
mindestens das Gleichaewicht hält. Diese Vollfüllung der Getrieberäume hat jedoch
den Nachteil, daß die dort laufenden Zahnräder die erwähnte Wirkungsgradverschlechterung
durch Pantschverluste hervorrufen.
-
Man hat zwar durch eine besonders dünnflüssige ölfüllung diese Verluste
zu mindern versucht. Leider sind aber auch hiermit wieder neue Nachteile verbunden.
Zum Beispiel verlangt ein guter Wirkungsgrad unter anderem auch eine möglichst gedrun2ene
Bauform der Gondel mit geringem Strömungswiderstand. Wie weit dieses Ziel erreicht
werden kann, hängt weitgehend von dem Raumbedarf des Kegeltriebes in der Gondel
ab, und man ist daher bestrebt, durch einen höchstbelastbaren und wenig Raum beanspruchenden
Kegeltrieb ein Minimum an Widerstand verursachendem Querschnitt der Gondel zu erreichen.
Es ist aber bekannt, daß in diesem Fall die Verwendung dünnflüssiger Schmieröle
den Verschleiß der Zahnräder sehr beschleunigt und damit die Betriebssicherheit
und Lebensdauer herabsetzt. Die Minderung der Pantschverluste fordert also ein dünnflüssiges,
die Minderung des Verschleißes ein relativ zähflüssiges Schmieröl, so daß zwei sich
diametral gegenüberstehende und mit den bekannten Mitteln nicht realisierbare Wünsche
bezüglich des Schmieröles bestehen.
-
Zur Erfüllun der Forderuna nach einem zäh-9 ZD flüssigen Schmieröl
könnte z. B. die in der USA.-Patentschrift 2 458 177 gezeigte Lösung dienen,
bei welcher am Unterteil des Gondelgehäuses ein separater ölspeicher vorgesehen
ist, aus welchem eine ölpumpe das Öl ansaugt und bis zum oberen Getriebekopf
drückt, von wo aus es, sämtliche Zahnräder usw. schmierend, wieder nach unten zum
Ölspeicher zurückfließt. Diese Anordnung läßt zwar die Verwendung von zähflüssigem
Schmieröl zu und vermeidet dabei auch weitgehend die nachteiligen Pantschverluste.
Andererseits sind hier aber die gleichzeitig bestehenden Forderungen bezüglich der
Propellerwellendichtung nicht erfüllt. Außerdem wird der Widerstand erzeugende Querschnitt
der Gondel durch den unterhalb des Kegeltriebes angeordneten ölspeicher wesentlich
vergrößert.
-
Aus vorstehendem ergibt sich also, daß noch kein Schmiersystem für
Lenkpropellerantriebe bekannt ist, welches den angegebenen Ansprüchen und Forderungen
entspricht.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, zur Verbesserung
des Gesamtwirkungsgrades der Anlage alle vermeidbaren Verluste zu beseitigen, wobei
also sowohl die Propellerwellendichtung als auch das mit ihr gekoppelte Schmiersystem
gegenüber den bekannten Vorschlägen entsprechend verbessert werden sollen. Dabei
sieht die Erfindung die geeignete Lösungsmöglichkeit in einer Bauweise, bei welcher
durch das Zusammenwirken von zum Teil bekannten baulichen Merkmalen mit neu hinzukommenden
Vorschlägen die angestrebten Wirkungen erzielt werden.
-
Eine derartige Kombination ist erfindungsgemäß bei einem Schmier-
und Kühlsystem für Lenkpropellerantriebe der eingangs definierten Art dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansaugöffnung der ölpumpe in der Gondel in der Höhe des unteren Kegelradumfanges
liegt und die Druckseite der Pumpe über Bohrungen in der Propellerwelle mit einem
die Propellerwelle umschließenden, an sich bekannten Ölzuführungsorgan verbunden
ist, welches an die aus Rohren gebildete Ölzulaufverbindungsleitung angeschlossen
ist, die in bekannter Weise durch die lotrechte Antriebswelle geführt ist und deren
oberes Ende oberhalb des oberen Getriebes in ebenfalls bekannter Weise in den Getriebekopf
mündet, dessen unterhalb der die Motorleistung übertragenden Getrieberäder befindlicher
Teil so angeordnet ist, daß diese Räder stets über dem Ölspiegel laufen, und daß
ferner in der zwischen dem Gondelschaft und der Antriebswelle geführten, an sich
bekannten Rücklaufverbindung zur Begrenzung des ölrücklaufes bei höheren Betriebsdrehzahlen
eine Drosselstelle vorgesehen ist, so daß sich von einer bestimmten Propellerwellendrehzahl
an alle unter dem Getriebekopf liegenden Hohlräume einschließlich der Gondel in
den Getriebekopf ganz oder nahezu entleeren.
-
Dabei ist erfindungsgemäß das untere Ölrohr
durch
Federdruck an den Kugelzapfen des auf der Propellerwelle drehbar gelagerten Ölübertragungsorgans
angedrückt, welches über radiale Bohrunggen mit einer in der Propellerwelle vorgesehenen
Längsbohrung verbunden ist, die an die Druckseite der ölpumpe angeschlossen ist.
-
Durch diese Mittel ist erreicht, daß trotz des Vorhandenseins der
bekannten ölsäule die Zahnräder und Wellen wenigstens im Betriebsdrehzahlbereich
nicht verlustbringend im vollen ölbad laufen. Die ölpumpe in der Gondel saugt mit
einer entsprechend der Propellerdrehzahl sich ändernden Fördermenge dauernd einen
ölstrom ab und führt diesen einem über dem Wasserspiegel angeordneten ölspeicher
zu.
-
Die Drosselstelle im Ölabfluß sorgt dafür, daß nur unter dem Betriebsdrehzahlbereich
ein Rücklauf der vollen von der Ölpumpe geförderten Ölmenge möglich ist, so daß
im Betriebsdrehzahlbereich eine Ansammlung des nicht abfließenden Teiles der dann
erhöhten Pumpenfördermenge im ölspeicher erfolgt. Dadurch tritt eine selbsttätige
Entleerung der Getrieberäume und damit des Gondelhohlraumes bis auf die Höhe des
Saugrohres der Ölpumpe ein, und zwar in einem Drehzahlbereich, in welchem diese
Entleerung für die Vermeidung von Wirkungsgradverlusten notwendig ist.
-
In diesem Zustand kann die ölpumpe nur noch den dauernd zurückfließenden
Ölstrom und Luft ansaugen. Um diese Luft abzuführen, ist erfindungsgemäß der untere
Ölraum in der Gondel durch axiale Nuten des Kugelzapfens bzw. des Rohres, eine Mittelbohrung
in der Kegelradnabe, Bohrungen der lotrechten Welle, Längsnuten des unteren Rohres,
den das obere Rohr umgebenden Zwischenraum und Bohrungen im obersten Zahnrad in
einer über dem höchsten Ölstand des oberen ölspeichers liegenden Höhe über Entlüftungsbohrungen,
z. B. der Öleinfüllschraube, mit der freien Atmosphäre verbunden, so daß ein öl-Luft-Gemisch
in den ölspeicher gefördert wird. Damit ist ein Dauerzustand erreicht, der so lange
bestehenbleibt, bis, wie schon erwähnt, bei abnehmender Propellerdrehzahl der ölablauf
aus dem Ölspeicher die nun ebenfalls abnehmende Pumpenförderung überwiegt und sich
eine selbsttätige Wiederauffüllung der Getriebehohlräume aus dem ölspeicher vollzieht.
-
Da hier bei höheren Drehzahlen bzw. im Betriebsdrehzahlbereich das
ölbad in den Getrieberäumen fehlt, so kann zur Vermeidung von Schäden für die Zahnräder
und Wellenlager der Förderstrom der Pumpe auf dem Wege zum oberen ölspeicher bzw.
der Ablaufstrom aus diesem, in bekannter Weise durch Kanäle, Bohrungen, Rinnen usw.
über sämtliche La,-er und Zahnräder geleitet werden. Dabei kommt ein weiterer Vorteil
des erfindungsgemäßen Svstems zur Geltung, indem der während des Betriebes dauernd
umgewälzte Ölstrom durch das die Gondel und den Gondelschaft umströmende Wasser
eine intensive Kühlung erfährt und somit neben dem Schmiersvstem auch ein Kühlsvstem
für die über dem Wasser liegenden Getriebeteile und Lager gebildet wird.
-
Die eingangs erwähnte Forderung nach einer absoluten Sicherung in
allen Betriebszuständen gegen ein Eindrinaen von Wasser in die Gondel ist vor allem
dann problematisch, wenn bei dem erfindungsgemäßen Schmier- und Kühlsystem während
des Betriebes mit entleerter Gondel und auch schon bei den übergängen zu diesem
Zustand das zur Unterstützung der Propellerwellendichtung notwendige ölpolster fehlt
bzw. nur einen ungenügenden Druck aufweist.
-
Um den daraus resultierenden Nachteil abzuwenden, verwendet die Erfindung
als Propellerwellendichtung eine Sperrzelle, welche dadurch gekennzeichnet ist,
daß der zwischen zwei Wellendichtungen liegende Raum mit der Druckseite der Ölpumpe
und mit dem oberen und unteren ölspeicher in ständiger Verbindung steht, wobei die
Propellerwellendichtung zwei Axialdichtungen aufweist, deren Dichtringe aus Metall,
Kunststoff oder Sintermetall bestehen und die durch Federn sowie durch den Sperrdruck
des zwischen ihnen wirksamen Ölpolsters gegen umlaufende Planflächen der Propellerwelle
oder auf ihr befestigter Getriebeteile usw. dichtend angedrückt werden, die Welle
mit radialem Spiel umfassen und an ihrem Umfang von in Ringnuten der Gehäusebohrung
eingelegten Dichtringen, beispielsweise O-Ringen, axial beweglich und
öl- und wasserdicht geführt sind.
-
Das bei dieser Sperrzelle zwischen den beiden Wellendichtungen gebildete
ölpolster steht bei allen Betriebszuständen unter einem Sperrdruck, dessen Größe
von der Höhenlage des ölspeichers bestimmt wird, wobei also die Sperrzelle während
des Betriebes ständig und selbsttätig von der ölpumpe unter einem den statischen
Wasserdruck übertreffenden öldruck gehalten wird. Die Wirkung der Propellerwellendichtung
ist damit völlig unabhängig von dem Ölstand im Gondelhohlraum.
-
Bei einer bekannten Propellerwellendichtung, welche ebenfalls als
Sperrzelle ausgebildet ist, wird der Zwischenraum zwischen zwei Wellendichtungen
mit öl oder Fett ausgefüllt, welches durch eine nach oben herausgeführte
Zuleitung nachgefüllt werden kann. Voraussetzung für ein sicheres Funktionieren
einer solchen Sperrzelle ist aber eine häufige Kontrolle bzw. Nachschmierung der
Sperrzelle. Es ist aber nicht gezeigt worden, wie diese manuelle Nachschmierung
bei solchen Lenkpropellerantrieben erfolgen soll, besonders wenn deren Gondel außer
einer Drehung auch noch eine Höhenverstellung zuläßt.
-
Außerdem ist es bekannt, als Wellendichtungen bei Lenkpropellerantrieben
sogenannte Simmerringe als Dichtringe zu verwenden. Diese verursachen jedoch erfahrungsgemäß
erhebliche Reibungsverluste, die bei der erfindungsgemäßen Doppeldichtung besonders
spürbar wären. Die Erfindung hat daher die oben gekennzeichneten Axialdichtungen
als Propellerwellendichtungen vorgeschlagen. Diese weisen zusammen weniger Reibung
auf als eine einzige Radialdichtung der bekannten Ausführung, so daß mit ihnen auch
eine größere Betriebssicherheit und Lebensdauer erreichbar ist.
-
Bei Anlagen, bei denen die Welle des fest im Schiff eingebauten Motors
unterhalb des Getriebekopfes angeordnet ist, also insbesondere auch bei Lenkpropellerantrieben
mit höhenverstellbarem Gondeltragschaft, besteht das Getriebe zum Antrieb der lotrechten
Welle aus einem Kegeltrieb und einem diesem nachgeschalteten Parallelgetriebe,Zur
Schmierung und Kühlung dieses Vorgetriebes wird erfindungsgemäß ein besonderer ölkreislauf
gebildet, in dem das öl für die Schmierstellen des Kegeltriebes vom Druckölstrom
über dem höchsten Ölstand des oberen ölspeichers, d. h. desjenigen im Getriebekopf,
abgezweigt wird und im unteren Teil des Gehäuses
des Kegeltriebes
eine Ölpumpe angeordnet ist, deren Druckseite über eine gesonderte Rückleitung mit
dem oberen ölspeicherraum im Getriebekopf verbunden ist.
-
Dadurch ist in zweckmäßiger und zuverlässiger Weise die Gefahr beseitigt,
daß das Gehäuse des Vorgetriebes sich im Laufe der Zeit vom Getriebekopf aus mit
Öl füllt, so daß die Kegelräder des Vorgetriebes im vollen ölbad laufen,
was im Sinne der Erfindungsaufgabe zu vermeiden ist. An sich könnte die Auffüllung
des Getriebegehäuses auch durch die Anordnung einer Abdichtung vermieden bzw. verzögert
werden. Wegen der schon erwähnten Reibungsverluste solcher Wellendichtungen bevorzugt
die Erfindung jedoch an Stelle der Dichtung die Verwendung einer zweiten, ebenfalls
vom Propellerantrieb mitangetriebenen ölpumpe, welche das Öl
aus dem Vorgetriebegehäuse
auf einen unschädlichen Stand absaugt und dem Speicherraum im Getriebekopf zuführt.
In vorteilhafter Weise ist dabei erfindungsgemäß diese ölpumpe als Kreiselpumpe
ausgeführt, bei der das am tiefsten liegende Zahnrad des Kegeltriebes als Schleuderrad
wirksam ist.
-
Durch das erfindungsgemäße Schmier- und Kühlsystem für Lenkpropellerantriebe
werden außer neuen vorteilhaften Wirkungen auch die Vorteile der bisher bekannten
Teillösungen zugleich erreicht und deren Nachteile vermieden. Die Vollfüllung bei
niedriger Drehzahl und bei Stillstand verhindert auch bei längster Liegezeit jegliches
Eindringen von Wasser in die Gondel, weil gleichzeitig auch über dem Sperraum der
Propellerwellendichtung die entsprechende ölsäule lastet. Die Entfernung der Ölfüllung
aus der Gondel im Betriebsdrehzahlbereich erlaubt die Verwendung von für den Hochleistungskegeltrieb
in der Gondel bestgeeignetem hochviskosem Schmieröl ohne Pantschverluste. Die von
der öldruckleitung ausgehende, während des Betriebs ständig und selbsttätig erfolgende
Druckbelastung der Sperrzelle gewährleistet auch während der Betriebsphase (mit
leergepumpter Gondel) die sichere Ab-
dichtung der Propellerwelle, wobei sich
jegliche Kontrolle, Nachfüllung od. dgl. erübrigt. Auch erübrigt sich ein unterhalb
der Gondel anzuordnender Öl-
behälter, denn die Gondel selbst dient als ölbehälter.
Folglich und in Verbindung mit dem Hochleistungskegeltrieb kann auch die Gondel
auf geringstmöglichen Strömungswiderstand bemessen und geformt werden.