DE1928741A1

DE1928741A1 - Vorrichtung zum abgedichteten UEberfuehren einer unter Druck stehenden Fluessigkeit von einem stationaeren Teil zu einem sich drehenden Teil oder umgekehrt

Info

Publication number: DE1928741A1
Application number: DE19691928741
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Lips NV
Current assignee: Lips NV
Priority date: 1968-06-05
Filing date: 1969-06-06
Publication date: 1970-02-19
Also published as: FR2010202A1; SE367370B; US3604764A; GB1255668A; NL6807878A; NO128989B

Description

Dipl.-Ing. Heini Leijer, Patentanwalt D - 8 München 81, Cosimastrofte 81 · Talefon. (0811) 48 38 20

UPS N. V. L 8739

Drunen/Niederlande Gg/to

5.6.69

Vorrichtung zum abgedichteten überführen einer «unter Druck stehenden Flüssigkeit von einem stationären Teil zu einem eich drehenden Teil oder umgekehrt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum abgedichteten überführen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit von einem stationären Teil zu einem sich drehenden Teil, wie einer Welle, oder umgekehrt, wobei der sich drehende Teil innerhalb eines Gehäuses gelagert ist, das mindestens eine Ringkammer aufweist, die an ihrer inneren Seite durch einen Teil der Umfangsfläche des sich drehenden Teils begrenzt ist, in welcher ein radialer Kanal desselben mündet, während in der Außenseite dieser Ringkammer ein sich gleichfalls radial erstreckender Kanal mündet, der sich weiter wenigstens teilweise durch das stationäre Gehäuse hindurch erstreckt und der mit dem anderen radialen Kanal über diese Ringkammer verbunden ist, und wobei zu beiden Seiten der Ringkammer Gleitlager für den sich drehenden Teil angeordnet sind.

Vorrichtungen der vorgenannten Art sind bekannt'und beispielsweise schematisch in der holländischen Patentanmeldung 294 348 angedeutet. Sie finden hauptsächlich Verwendung für Schiffschrauben mit hydraulisch steuerbaren Schaufeln, bei welchen öl unter sehr hohem Druck

Dipl.-Ing. Heim Lasser, Patentanwalt D - 8 München 81, Coiimaitroge 31 Telefon: (0811) 48 38 20

von einer nicht mit der Welle der Schraube drehenden Pumpe zu Kanälen innerhalb der Welle zu überführen ist. Die Kanäle erstrecken sich axial durch die Welle der Schraube und stehen je in Verbindung mit einem sich radial zu der Umfangsfläche der Welle hin erstreckenden Kanal. Im Regelfall sind zwei eolche radiale Kanäle vorgesehen, von welchen jeder mit einer Überführungsvorrichtung der vorgenannten Art zusammenwirkt. Im Rahmen der nachfolgenden Beschreibung wird ausschließlich bezug genommen auf eine Schiffsschraube mit steuerbaren Schaufeln, wobei zur Vereinfachung nur eine der Vorrichtungen der eingangs genannten Art, von welchen für solche Schiffsschrauben im Regelfall zwei zur Verwendung kommen, näher beschrieben wird. In diesem Zusammenhang sei der Hinweis vorgenommen, daß für Vorrichtungen der im Rahmen der vorliegenden Erfindung angesprochenen Art auch andere Anwendungsbereiche denkbar sind.

Infolge des sehr hohen Druckes der zu überführenden Flüssigkeit und infolge des sehr großen Durchmeesers der W^lIe von Schiffsschrauben sehr großer Schiffe kann es nicht verhindert werden, daß ein Teil der Flüssigkeit durch die Gleitlager hindurchgedrückt wird und in die Abführkanäle für diese Leckflüssigkeit kommt. An den Enden des im Regelfall rohrförmigen Gehäuses sind Dichtungen angeordnet, welche mit der drehenden Welle zusammenwirken. In der vorbekannten Vorrichtung resultiert nun der Druck der zugeführten Flüssigkeit und der zwischen der Welle und den Gleitlagern zu entweichen versuchenden Leckflüssigkeit in einer Erhöhung des Durchmessers des rohrförmigen Gehäuses, wodurch das Lagerspiel so groß wird, daß eine nicht mehr zuzugestehende Leckage der Flüssigkeit auftritt.. Für die Steuerung der Schaufeln der Schiffsschraube steht also dann nur eine Teilmenge der unter Druck stehenden Flüssigkeit zur Verfügung, was wiederum zur Folge hat, daß die Pumpenkapazität zu überhöhen ist, um erforderlic

009808/1119

Dipl.-lng. H«inz1.Mter. Patentanwalt D - 8 MGnaStn 81, Cosirmntrofc· 81 · T*!efon_: (0811) 48 38 20

werdende Steuerungen vornehmen zu können.

Unter Berücksichtigung der vorstehenden Ausführungen liegt der Erfindung zugrunde, eine Leckage der unter Druck stehenden Flüssigkeit so weit wie möglich zu vermeiden. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungegemäß eine Auegleicheeinrichtung vorgesehen wird, auf welche die vinter Druck stehende Flüssigkeit während ihrer überführung einwirkt, um nach außen gerichtete Kräfte auszugleichen, die in den Gleitlagern durch die unter Druck stehende Flüseigkeit in radialer Richtung hervorgerufen werden. Mit dieser erfindungsgemäßen Maßnahme wird verhindert, daß das Lagerepiel als Folge der durch die Gleitlager hindurchfließenden Flüseigkeit in einem unerwünschten Ausmaße größer wird. Ee kann zwar auch erfindungsgemäß nicht verhindert werden, daß eine gewisse Leckage auftritt, eine solche muß aber ohnehin vorhanden sein, um die Gleitlager zu schmieren und zu kühlen, zu welchem Zwecke auch das Lagerspiel nicht zu klein bemessen sein darf, weil andererseits sonst die Temperatur der Gleitlager zu hoch werden würde.

In einer bevorzugten Ausführungeforrn der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht die Auegleichseinrichtung aus einem die Außenfläche des stationären Gehäuses abgedichtet umfassenden Körper, in welchen ein sich wenigetena teilweise radial erstreckender und im wesentlichen mit dem radialen Kanal des Gehäuses fluchtender Kanal vorhanden ist, und aus einer Ringkammer an der Außenseite des Gehäuses, welche der Ringkammer nach der Innenseite dieses Gehäuses gegenüberliegt und über welche die Kanäle in dem bei rohrförmigen-! Gehäuse rohrförmig ausgebildeten Körper untereinander verbunden sind. Die an der Außenseite des Gehäuses liegende Ringkammer weist zweckmäßig eine solche axiale Länge nach zwei Richtungen auf, daß sie sich

009808/ 1119

BAD ORHSlNAl-

Dipl.-Ing. Heinz Lester, Patentanwalt D - 8 München 81. Coiimastrofc· 81 · Telefon: (0811) 48 38 20

wenigstens teilweise über die Länge der Gleitlager erstreckt. Diese zweite Ringkammer braucht sich also nicht unbedingt über die ganze Länge der Gleitlager zu erstrecken, weil in diesem Zusammenhang davon ausgegangen werden kann, daß der zur Beaufschlagung der Innenseite des Gehäuses kommende Fl üseigkeitsdruck nicht konstant über die volle Länge jedes Gleitlagers ist. Dieser Flüssigkeitsdruck besitzt gegen das Ende des Gleitlagers in der Nähe des radialen Kanals in der Welle einen Maximalwert, während er am anderen Ende einen Minimalwert besitzt, so daß die nach außen gerichtete, resultierende Kraft, in einem Längsschnitt gesehen, kleiner ist als das Produkt aus Flüssigkeitsdruck und Länge der Gleitlager. Andererseits herrscht in der gesamten zweiten Ringkammer der maximale Flüssigkeitsdruck vor, so daß die resultierende, nach innen gerichtete Kraft gleich dem Produkt aus Flüssigkeitsdruck und Länge dieser zweiten Ringkammer ist. Die zweite Ringkammer muß nun weiterhin eine größere Länge aufweisen als die erste Ringkammer, weil sonst ein ausreichender Ausgleich nicht erhalten werden könnte. Diese größere Länge ist also die eigentliche Ursache dafür, daß das Lagerspiel bei der Überführung von Flüssigkeit unter Druck verringert wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungs

form der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausführungs

form der erfindungegemäßen Vorrichtung , und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine dritte Aueführungs

form derselben.

009808/1119

BAD ORIGINAL

Dipl.-Ing. Heinz U»«r, Patentanwalt D - 8 Mönchen 81, Cosimastraft· 81 ■ Telefon: (0611) 48 38 20

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt ein Gehäuse zur Zuführung von öl unter Druck, welches mit einer Vorrichtung nach der Erfindung versehen ist. Die Bezugsziffer 1 bezeichnet die Welle einer Schiffsschraube, in welchei ein axialer Kanal 2 vorgesehen ist, der zu der Steuervorrichtung der steuerbaren Schaufeln der Schraube führt und an einen radialen Kanal 3 angeschlossen ist. Es sind noch weitere Kanäle vorhanden, die jedoch in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Das rohrförmige Gehäuse ist mit 4 bezeichnet, es ist mit vier Gleitlagern 5 und zwei Dichtungen 6 ausgerüstet, von welchen nur zwei Gleitlager 5 und eine Dichtung 6 in der Zeichnung gezeigt sind. Zwischen den Gleitlagern 5 ist in dem Gehäuse 4 eine Ausnehmung in der Form einer Ringkammer 7 , dem radialen Kanal 3 gegenüberliegend, ausgeformt. In derselben Radialebene , in welcher der Kanal 3 liegt, erstreckt sich ein~radialer Kanal 8 durch das Gehäuse 4 hindurch, dieser mündet in der Ringkammer 7. Über das andere Ende des Kanales 8 ist ein zylindrischer Ring 9 geschoben, der mittels O-Ringen 10 abgedichtet mit dem Gehäuse 4 verbunden ist. Durch diesen Ring 9 hindurch erstreckt sich ein radialer Kanal 11, welcher mit dem Kanal 8 fluchtet. An der Außenseite des Kanales 11 ist die zu einer nicht dargestellten Flüssigkeitspumpe, wie einer ölpumpe, führende, gleichfalls nicht dargestellte Druckleitung angeschlossen. Das innere Ende des Kanales 11 mündet in einer zweiten Ringkammer 12, die als eine Ausnehmung in der äußeren Umfangefläche des Gehäuses 4 angeordnet ist. Diese Ringkammer 12 besitzt eine größere Länge als die Ringkammer 7 und erstreckt sich über eine Teillänge der Gleitlager 5. Das an den Lagern 5 an beiden Seiten der Ringkammer 7 vorbeiströmende öl kann über Leckageleitungen 13 und 14 abgeleitet werden.

Wenn öl unter Druck durch die nicht dargestellte Druckleitung von der ölpumpe zugeführt wird, dann strömt die größere Menge dieses

009808/1119

Dipl.-lng. Heinz U»*r. Patentanwalt D - 8 München 81, Coiimartrofc« 81 - TaUfon: (0611) 48 38 20

Öls durch den Kanal 11 , die zweite Ringkammer 12, den Kanal 8, die erste Ringkammer 7 und den Kanal 3 zu dem Kanal 2 hin und von diesem zu der nicht dargestellten Steuervorrichtung der Schiffsschraube. Eine kleinere ölrnenge bis maximal^+ 1 5 % strömt durch die Gleitlager δ zu den Leitungen 13 und 14 hin. Der Druck dieses Leckageöls versucht das Lagerspiel zu vergrößern und weiterhin das rohrförmige Gehäuse 4 radial auszudehnen. Dieser Ausdehnung wirkt jedoch der in der Ringkammer 12 vorherrschende, radial nach innen wirkende Öldruck entgegen. Die nach außen gerichten Drücke sind nicht gleich über die Gesamtlänge der beiden Gleitlager 5 , sie wechseln vielmehr von einem Maximalwert zu einem Minimalwert. Der Maximaldruck herrschtam Ende jedes Gleitlagers 5 nahe der Ringkammer 7 vor, während der Minimaldruck am anderen Ende vorherrscht. Die nach außen gerichtete, resultierende Kraft in der Achse des Kanals 8, in einem Längsschnitt gesehen, ist also kleiner als das Produkt aus Öldruck und Gesamtlänge der beiden Gleitlager. In der Ringkammer 12 herrscht überall der volle Öldruck vor, so daß die resultierende, nach innen gerichtete Kraft gleich dem Produkt aus diesem Druck und der Länge der Ringkammer 12 ist. Aus diesem Tatbestand resultiert die Feststellung, daß zum Erreichen eines ausreichenden Ausgleiches die Länge der Kammer 12 größer sein muß als die Länge der Kammer 7, jedoch kleiner als der Gesamtabstand zwischen den Enden der Gleitlager, die in bezug aufeinander sich in verschiedenen Richtungen erstrecken. Durch eine geeignete Wahl der Länge der Ringkammer 12 kann also selbst für einen übermäßigen Ausgleich vorgesorgt werden, was zur Folge hat, daß der Druck des zugeführten Öles eine radiale Zusammendrückung des Gehäuses hervorruft.

In der in Fig. 2 dargestellten «weiten Ausführungsform der erfindungs-

009808/1119

Dipl.-Ing. Heim Uufr, Patentanwalt D - 8 MCndien 81, Coiinioitrofe· 81 · Telefon: (0811) 48 38 30

gemäßen Vorrichtung sind für gleiche Teile gleiche Bezugsziffern gewählt. In Unterscheidung zu der vorbeschriebenen AusführungsfoTm ist hier die zweite Ringkammer in dem Gehäuse 4 selbst ausgeformt und mit der Bezugsziffer 15 bezeichnet. Diese Kammer 15 größerer Länge geht in die Kammer 7 über, wobei Lippen 4a und 4b die Kammer

15 teilweise von der Welle 1 abtrennen. Der einen Ausgleich bewirkende Öldruck wirkt nunmehr auf diese Lippen 4 a und 4 b ein, wodurch die nach außen gerichtete Kraft auf diese Lippen als ein Ergebnis des Druckes des Lecköleo ausgeglichen wird.Die Länge der Kammer 15 entspricht im wesentlichen der Länge der Kammer 1 2 in Fig. 1.

In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform findet ein Ring 16 für den Ausgleich Verwendung, der innerhalb des Gehäuses 4 angeordnet ist und die Gleitlager 5 lagert. Dieser Ring 16 ist durch O-Ringe

17 gegenüber dem Gehäuse 4 abgedichtet, er ist in einer Ausnehmung

18 der Innenwand des Gehäuses 4 angeordnet, wodurch um den Ring

16 herum die zweite Ringkammer 19 geformt wird. In dieser Ausführungeform wirkt der dem Auegleich dienende Öldruck über diese Kammer 19 auf die äußere Umfangefläche des Rings 16 und gleicht damit dessen radiale Ausdehnung aus. Die Länge der Kammer 19 entspricht auch hier wiederum der Länge der Kammer 15 bzw. der Kammer 1 2 in den Aueführungsformen nach den Fig. 2 bzw. 1.

Unter den dargestellten Aueführungsformen wird der Ausführungeform gemäß Fig. 1 der Vorzug zu geben sein. Die erfindungegemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere für solche Anwendungsbereiche, wo mit sehr hohen Öldrücken gearbeitet wird und wo die Wellendurchmeeser sehr groß sind, wie dies insbesondere bei sehr großen Tankern der Fall ist. Abschließend sei darauf hingewiesen, daß bei niedrigen Öldrücken und Wellen kleinen Durchmessers eine Auedehnung des

0 0 9 8 0 8/1119

BAD

Dipl.-Ing. Heinz Utss«r, Patentanwalt D - 8 MOndwn 81, Corimcntrafc* 81 ■ Telefon: (0811) 48 38 20

Gehäuses kaum feststellbar ist und deshalb für solche Fälle ein solcher Ausgleich nicht vorzusehen ist.

009808/1 1 19

Claims

Dipl.-lng. Heinz Uuer. Patentanwalt D - 8 Mund»« 81, Cotimattrai· 81 ■ Telefon: (ΟβΠ) 4838 20

PATENTANSPRÜCHE

/ 1 .!Vorrichtung zum abgedichteten Überführen einer unter Druck stehenden Flüssigkeit, insbesondere von Drucköl, von einem stationären Teil zu einem sich drehenden Teil, wie einer Welle

od. dgl. , oder umgekehrt, wobei der sich drehende Teil innerhalb eines Gehäuses gelagert ist, das mindestens eine Ringkammer aufweist, die an ihrer inneren Seite durch einen Teil der Umfangsfläche des sich drehenden Teils begrenzt ist, in welcher ein radialer Kanal desselben mündet, während in der Außenseite dieser Ringkammer ein sich gleichfalls radial erstreckender Kanal mündet, der sich weiter wenigstens teilweise durch das stationäre Gehäuse hindurch erstreckt und der mit dem anderen radialen Kanal über die Ringkammer verbunden ist, und wobei zu beiden Seiten der Ringkammer Gleitlager für den sich drehenden Teil angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine Ausgleichseinrichtung, auf welche die unter Druck stehende Flüssigkeit während ihrer über führung einwirkt, um nach außen gerichtete Kräfte auszugleichen, die in den Gleitlagern durch die unter Druck stehende Flüssigkeit in radialer Richtung hervorgerufen werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichseinrichtung aus einem die Außenfläche des stationären Gehäuses abgedichtet umfassenden Körper, in welchem ein sich wenigstens teilweise radial erstreckender und im wesentlichen mit dem radialen Kanal des Gehäuses fluchtender Kanal vorhanden ist, und aus einer Ringkammer an der Außenseite des Gehäuses besteht, welche der Ringkammer an der Innenseite dieses Gehäuses gegenüberliegt und über welche die Kanllle im Körper und Gehäuse untereinander verbunden sind.

009808/1119

Dipl.-lmj. Heinz Utw, Patentanwalt D - 8 MOndwn 81, Coumodro|· 81 ■ Telefon: (0611) 4838 20
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Außenseite des Gehäuses liegende Ringkammer eine solche axiale Länge nach zwei Richtungen aufweist, daß sie sich wenigstens teilweise über die Länge der Gleitlager erstreckt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichseinrichtung aus einer völlig in dem stationären Gehäuse angeordneten Ringkammer besteht, deren gegen den sich drehenden Teil gerichtete Seite im mittleren Bereich mit der Aufls nseite der Gehäuse-Ringkammer nahe der Umfangsfläche des sich drehenden Teils zusammenfällt, während die übrigen Bereiche dieser Seite sich wenigstens teilweise über die Länge der Gleitlager erstrecken.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichseinrichtung aus einem zwischen dem sich drehenden Teil und dem stationären Gehäuse angeordneten zylindrischen Ringkörper beeteht, welcher die Ringkammer und die Gleitlager aufnimmt, wobei an der Außenseite dieses Ringkörpers eine weitere Ringkammer liegt, die eine solche axiale Länge nach zwei Richtungen aufweist, daß sie sich wenigstens teilweise über die Länge der Gleitlager erstreckt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ringkammer der Ausgleichseinrichtung eine größere axiale Länge als die Gehäuse-Ringkammer aufweist. -^:

009808/1119

ORIGINAL INSPECTED