DE19855420A1

DE19855420A1 - Schwerer Drehschwingungsdämpfer

Info

Publication number: DE19855420A1
Application number: DE19855420A
Authority: DE
Inventors: Joerg Sandig; Lutz Janner; Jens Herrmann; Joachim Conseur
Original assignee: Hasse and Wrede GmbH
Current assignee: Hasse and Wrede GmbH
Priority date: 1998-12-01
Filing date: 1998-12-01
Publication date: 2000-06-08
Anticipated expiration: 2018-12-02
Also published as: DE19855420C2; GB2344398B; KR100688134B1; GB9928445D0; JP2000199544A; KR20000052393A; GB2344398A

Abstract

Bei einem bekannten schweren Drehschwingungsdämpfer weist ein Gehäuse Wände auf, die einen ringförmigen Kanal definieren. Ein ringförmiges Lager ist zwischen einem allseitig umschlossenen Schwungring und einer Wand des Kanals vorgesehen. Der neue schwere Drehschwingungsdämpfer soll störungsarm ausgebildet werden. DOLLAR A Hierzu ist ein schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) mit einem in einem Gehäuse (2) mittels einer Lagervorrichtung (12) gelagerten Schwungring (10) vorgesehen, bei dem die Lagervorrichtung (12) aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Materialschichten (15, 16 bzw. 15, 17) besteht. DOLLAR A Hierdurch ist es möglich, den schweren Drehschwingungsdämpfer für störungsfreie Laufzeiten von mehr als 60000 Betriebsstunden auszulegen. Dabei ist es möglich, die gewählten Materialien in Abhängigkeit von insbesondere der Masse des Schwungrings und dem verwendeten Dämpfungsmittel zu wählen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen schweren Drehschwingungsdämpfer, insbe sondere für langsamlaufende Schiffs-Hauptmotoren, mit einem in einem Gehäuse mittels einer Lagervorrichtung gelagerten Schwungring.

Drehschwingungsdämpfer bestehen ganz allgemein aus einem ringförmigen, herme tisch geschlossenen Gehäuse, das an der Kraftgegenseite einer zu dämpfenden Kurbelwelle angeflanscht ist. In dem Gehäuse ist ein Schwungring mit engem Spiel eingepaßt. Die zwischen Schwungring und Gehäuse verbleibenden Spalträume sind mit einem Dämpfungsmittel, insbesondere hochviskosem Silikonöl, gefüllt. Beim Auftreten von Drehschwingungen entstehen Relativdrehungen zwischen dem Schwungring und dem ihn umgebenden Gehäuse, die das Dämpfungsmittel im Takt der Schwingungen wechselnd scheren. Diese Wechsel-Schubverformung bewirkt einen federnden und dämpfenden Effekt.

Zur Durchführung der Relativdrehung muß der Schwungring im Gehäuse drehbar gelagert sein. Hierzu ist in der DE-PS 95 19 65 ein bronzener Lagerring vorgesehen, dessen äußere zylindrische Fläche mit einer entsprechenden inneren Fläche des Schwungrings in enger Berührung steht und mit diesem verbunden ist.

Aus der EP 0 787 925 A2 ist ein schwerer Drehschwingungsdämpfer bekannt, der ein Gehäuse mit Wänden aufweist. Die Wände definieren einen ringförmigen Kanal, in dem ein Schwungring drehbar aufgenommen ist, wobei ein ringförmiges Lager in der zentralen Bohrung des Schwungrings sowie ein ringförmiger Lagerträger aus verschleißarmen Material zwischen dem ringförmigen Lager und der inneren Wand des Kanals vorgesehen sind. Das verschleißarme Material ist ein gehärtetes Metall.

In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß die aus den genannten Druckschriften be kannten schweren Drehschwingungsdämpfer höchst störanfällig sind. Die Lagerele mente schwerer Drehschwingungsdämpfer müssen vor Ablauf der an sich geforder ten störungsfreien Laufzeit von etwa 60 000 Betriebsstunden in nachteiliger Weise nachgebessert oder ausgewechselt werden. Eine solche Reparatur gestaltet sich in Anbetracht der beschränkten Platzverhältnisse im Maschinenraum des Schiffes, we gen der zu bewegenden großen Massen und dem Fehlen leistungsfähiger Hebezeu ge schwierig.

Aus der EP 0 009 981 B1 ist ein Drehschwingungsdämpfer bekannt, dessen Schwungring auf einer aus Polytetrafluorethylen (PTFE) bestehenden Hülse radial gelagert ist, die gegen einen Nabenflansch des Gehäuses anliegt. Die in dieser Druckschrift beschriebene Lagerung des Schwungrings mittels PTFE-Hülse ist je doch bei schweren Drehschwingungsdämpfern ungeeignet, da die Tragfähigkeit der PTFE-Hülse überschritten wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen schweren Drehschwingungsdämpfer störungsarm auszubilden.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Durch die Ausbildung der Lagervorrichtung aus wenigstens zwei miteinander ver bundenen Materialschichten ist es in vorteilhafter Weise möglich, den erfindungsge mäßen schweren Drehschwingungsdämpfer für eine störungsfreie Laufzeit von mehr als 60 000 Betriebsstunden auszulegen. Dabei ist es möglich, die betreffenden Ma terialien in Abhängigkeit von insbesondere der Masse des Schwungrings und dem verwendeten Dämpfungsmittel zu wählen.

Die in dem erfindungsgemäßen schweren Drehschwingungsdämpfer vorgesehene Lagervorrichtung hat funktionsbedingt den Schwungring zu tragen und zu führen. Daher ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, daß die miteinander verbundenen Ma terialschichten aus einem reibungsarmen und/oder verschleißarmen Werkstoff be stehen. Eine besonders gute Tragfähigkeit der Lagervorrichtung wird erzielt, wenn wenigstens eine der vorgesehenen Materialschichten aus einem metallischen Werkstoff besteht. Eine besonders reibungsarme Lagervorrichtung wird erzielt, wenn wenigstens eine Materialschicht aus Kunststoff, insbesondere aus einem Polyfluor carbon, besteht. Das Polyfluorcarbon ist insbesondere PTFE, Polychlortrifluorethylen (PCTFE) oder Polytetrafluorethylenperfluorpropylen (PFEP). Durch die Verwendung eines Kunststoffs kann die Lagervorrichtung des erfindungsgemäßen schweren Drehschwingungsdämpfers in vorteilhafter Weise sowohl die großen Kräfte aufneh men als auch die Schwingbewegungen bei hohen Temperaturen ertragen, die wäh rend des Betriebs des Drehschwingungsdämpfers auftreten. Dem Kunststoff, insbe sondere dem Polyfluorcarbon, können verschleißfestigkeitserhöhende Zuschlagstof fe beigemengt werden, insbesondere Bronzepartikel, Glasfasern, Graphit, Kohle oder aromatische Polyester.

Ein besonders vorteilhafter schwerer Drehschwingungsdämpfer weist eine Lagervor richtung mit einer aus einem metallischen Werkstoff bestehenden Materialschicht auf, auf deren Oberseite und auf deren Unterseite sich jeweils eine aus Kunststoff, insbesondere aus einem Polyfluorcarbon, bestehende Materialschicht befindet. In diesem Fall dient die aus dem metallischen Werkstoff bestehende Materialschicht als Trägerschicht für die als Gleitschicht zwischen Schwungring und Gehäuse des schweren Drehschwingungsdämpfers vorgesehene Lagervorrichtung. In besonders vorteilhafter Weise weisen die aus einem Kunststoff bestehenden Materialschichten jeweils eine Schichtdicke von wenigen Zehntel Millimetern auf.

Die aus wenigstens zwei miteinander verbundenen Materialschichten bestehende Lagervorrichtung kann als Lagerring ausgebildet sein, der sich zwischen Schwung ring und wenigstens einem Teil des Gehäuses des schweren Drehschwingungs dämpfers befindet. Handelt es sich bei dem entsprechenden Teil des Gehäuses um den Lagerstuhl des schweren Drehschwingungsdämpfers, so wird in vorteilhafter Weise eine radiale Führung des Schwungrings erzielt. Ist hingegen der entspre chende Teil des Gehäuses die Rückwand oder der Deckel des Drehschwingungs dämpfers, so wird eine axiale Führung des Schwungrings in dem schweren Dreh schwingungsdämpfer erzielt.

Eine kombinierte radiale und axiale Führung des Schwungrings wird in vorteilhafter Weise dann erzielt, wenn von dem Lagerring wenigstens eine Lagerfläche abragt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn der Lagerring und eine von ihm abragen de Lagerfläche eine im Querschnitt im wesentlichen L-förmige Lagerbuchse ausbil den.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Lagervorrichtung schwimmend zwischen Schwungring und Gehäuse anzuordnen.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung, in der

Fig. 1 einen Teil einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen schweren Drehschwingungsdämpfers in perspektivischer, teilweise ge schnittener Ansicht darstellt,

Fig. 2 einen Teil der in Fig. 1 vorgesehenen Lagervorrichtung in vergrößerter Ansicht,

Fig. 3 einen Teil einer weiteren alternative Ausführungsform des erfindungs gemäßen schweren Drehschwingungsdämpfers in perspektivischer, teilweise geschnittener Ansicht darstellt, und

Fig. 4 einen Teil einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen schweren Drehschwingungsdämpfers in perspektivischer, teilweise ge schnittener Ansicht darstellt.

Unter schweren Drehschwingungsdämpfern können insbesondere jene Scherspalt- Tilger verstanden werden, deren Außendurchmesser etwa 1,5 bis 3,0 m betragen. Ihre Gesamtmasse beläuft sich auf 3 bis 20 Tonnen. Dämpfer dieser Größe werden üblicherweise an die Kurbelwellen langsamlaufender Zweitakt-Kreuzkopfmotoren mit 5 bis 13 Zylindern und 350 bis 900 mm Kolbendurchmesser angeflanscht. In den allermeisten Anwendungsfällen treibt ein solcher Motor direkt, d. h. ohne zwischen geschaltete elastische Kupplung oder Getriebe, den Propeller eines Hochseeschiffes an. Es versteht sich, daß der erfindungsgemäße schwere Drehschwingungsdämpfer insbesondere andere Abmessungen und Massen aufweisen sowie für andere Ein satzzwecke vorgesehen sein kann.

In Fig. 1 ist ein Teil eines schweren Drehschwingungsdämpfers 1 beispielhaft dar gestellt. Er weist ein Gehäuse 2 und eine Rückwand 3 auf, von der ein Gehäuse mantel 4 und ein Lagerstuhl 5 abragen. An dem Lagerstuhl 5 ist ein Befestigungs flansch 6 angeordnet, mit dem der schwere Drehschwingungsdämpfer 1 an einer hier nicht gezeigten Motorkurbelwelle, beispielsweise eines Schiffs-Hauptmotors oder einer als Langsamläufer ausgebildeten, stationären Verbrennungskraftmaschi ne, befestigt werden kann. Das Gehäuse 2 wird durch einen Deckel 7 mittels symbo lisch dargestellter Schrauben 8, die über den äußeren und inneren Umfang des Dec kels 7 verteilt sind, verschlossen. Zur Abdichtung des Gehäuses 2 ist jeweils ein Dichtelement 9 in den Stirnflächen von Gehäusemantel 4 und Lagerstuhl 5 ange bracht. Das Dichtelement 9 ist in dem hier dargestellten Beispiel ein O-Ring, doch können auch andere Dichtelemente vorgesehen sein. Alternativ oder kumulativ ist es möglich, eine Abdichtung mittels auf den Berührungsflächen von Gehäusemantel 4 und Deckel 7 sowie Lagerstuhl 5 und Deckel 7 aufgestrichener Flüssigdichtungen vorzusehen.

In dem Gehäuse 2 befindet sich ein Schwungring 10. Zwischen Schwungring 10, Rückwand 3, Gehäusemantel 4 und Deckel 7 sind Scherspalte 11 vorgesehen, in denen sich ein Dämpfungsmittel, beispielsweise hochviskoses Silikonöl, befindet. Die in Fig. 1 innere Peripherie des Schwungrings 10 ist radial auf einer Lagervor richtung 12 gelagert, die auf dem Lagerstuhl 5 aufliegt. In dem hier gezeigten Aus führungsbeispiel ist die Lagervorrichtung 12 als bandartiger Lagerring 13 ausgebil det, der sich in axialer Richtung von der Rückwand 3 bis zu dem Deckel 7 des Ge häuses 2 erstreckt und schwimmend angeordnet ist.

Zur axialen Führung des Schwungrings 10 sind an seinen der Rückwand 3 sowie dem Deckel 7 zugewandten Flanken an sich bekannte Anlaufstopfen 14 befestigt, die pilzartig oder scheibenförmig ausgebildet sind.

Der in Fig. 1 dargestellte Ausschnitt A ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt. Der La gerring 13 ist in dem hier gewählten Beispiel aus drei Materialschichten 15, 16 und 17 aufgebaut. Die in Fig. 2 dargestellte mittlere Materialschicht 15 besteht aus Me tall und dient als Trägerschicht für die Materialschichten 16 und 17, die sich unter halb bzw. oberhalb der Materialschicht 15 bzw. radial innen und radial außen befin den. Die Materialschichten 16 und 17 sind jeweils aus einem geeignete Kunststoff, insbesondere einem Polyfluorcarbon, beispielsweise PTFE, ausgebildet. Die Materi alschichten 16 und 17 sind druckfest und reibungsarm, so daß der Schwungring 10, der mit seiner Innenbohrung gegen die Materialschicht 17 anliegt, gut mittels des Lagerrings 13 auf dem Lagerstuhl 5 des Gehäuses 2, gegen den die Materialschicht 16 anliegt, gleiten kann. Die aus beispielsweise Polyfluorcarbon bestehenden Mate rialschichten 16 und 17 dienen gleichsam als Kontaktschichten der Lagervorrichtung 12 gegenüber dem Schwungring 10 und dem Lagerstuhl 5. Zur Erhöhung der Ver schleißfestigkeit der aus Kunststoff bestehenden Materialschichten 16 und 17 kön nen diesen Zuschlagstoffe wie beispielsweise Bronzepartikel, Glasfasern, Graphit, Kohle oder aromatische Polyester zugemischt sein.

In dem hier dargestellten Beispiel ist die aus Metall bestehende Materialschicht 15 dicker ausgeführt als die aus einem Kunststoff bestehenden Materialschichten 16 und 17, die eine Dicke von jeweils wenigen Zehntel Millimetern aufweisen. Insbe sondere kann die aus einem Metall bestehende Materialschicht 15 eine Dicke von etwa 0,3 mm, und die an dieser beiderseits aufkaschierten Gleitschichten können jeweils eine Dicke von 0,5 mm aufweisen. Dies ist jedoch nicht zwingend; vielmehr können je nach Anwendungszweck beliebige Materialdicken der einzelnen Material schichten 15, 16 und 17 vorgesehen sein.

In Fig. 3 ist eine gegenüber Fig. 1 modifizierte Ausführungsform des schweren Drehschwingungsdämpfers 1 dargestellt. Die axiale Lagerung des Schwungrings 10 erfolgt nunmehr nicht mehr mittels Anlaufstopfen 14, sondern mittels zweier Lager ringe 13' bzw. 13", die zwischen dem Lagerring 10 und der Rückwand 3 bzw. zwi schen dem Schwungring 10 und dem Deckel 7 des Gehäuses 2 angeordnet sind und sich über den gesamten Umfang des Schwungrings 10 erstrecken. Die Lager ringe 13' und 13" sind ebenso wie der Lagerring 13 beispielhaft aus einer aus Metall bestehenden Materialschicht 15 und zweier diese umgebenden Materialschichten 16 und 17 aus einem Kunststoff, etwa einem Polyfluorcarbon, wie bereits beschrieben, derart aufgebaut, daß die Materialschichten 16 bzw. 17 an der Rückwand 3 und am Schwungring 10 im Fall des Lagerrings 13' bzw. an dem Deckel 7 und am Schwung ring 10 im Fall des Lagerrings 13" anliegen.

In dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel sind die Lagerringe 13' und 13" nicht mit dem Lagerring 13 verbunden. Demgegenüber ist in Fig. 4 vorgesehen, daß zwei, den Schwungring 10 radial lagernde Lagerringe 13 vorgesehen sind, an denen je weils ein den Schwungring 10 axial führender Lagerring 13' bzw. 13" integral ange bracht ist. Somit wird der Schwungring 10 mittels zweier im wesentlichen L-förmiger Bundbuchsen axial und radial gelagert. Damit können in vorteilhafter Weise nicht nur zu dämpfende Drehschwingungen, sondern auch radiale und axiale Beschleunigun gen aufgenommen werden.

Die Lagerringe 13' und 13" gewährleisten nicht nur eine möglichst verschleißarme axiale Lagerung des Schwungrings 10, sondern halten darüber hinaus die seitlichen, mit dem als Dämpfungsmedium dienenden hochviskosen Silikonöl gefüllten Scher spalte 11 aufrecht. Die Versorgung der Scherspalte 11 mit hochviskosem Silikonöl ist besonders wirkungsvoll, wenn - wie in Fig. 4 dargestellt - zwei voneinander beab standete, der radialen Lagerung des Schwungrings 10 dienende Lagerringe 13 vor gesehen sind, da das in einem Vorratsraum 18 befindliche Dämpfungsmedium hier durch leicht in die Scherspalte 11 gelangen kann.

Für eine erleichterte Montage der Lagervorrichtung 12 kann vorgesehen sein, daß in den Lagerringen 13, 13' und/oder 13" ein oder mehrere Schlitze vorgesehen sind.

Bezugszeichenliste

1

Schwerer Drehschwingungsdämpfer

2

Gehäuse

3

Rückwand

4

Gehäusemantel

5

Lagerstuhl

6

Befestigungsflansch

7

Deckel

8

Schrauben

9

Dichtelemente

10

Schwungring

11

Scherspalte

12

Lagervorrichtung

13

,

13

',

13

" Lagerring

14

Anlaufstopfen

15

Materialschicht

16

Materialschicht

17

Materialschicht

18

Vorratsraum

Claims

1. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1), insbesondere für langsamlaufende Schiffs-Hauptmotoren, mit einem in einem Gehäuse (2) mittels einer Lager vorrichtung (12) gelagerten Schwungring (10), dadurch gekennzeichnet, daß die Lagervorrichtung (12) wenigstens zwei miteinander verbundene Material schichten (15, 16 bzw. 15, 17) aufweist.

2. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Materialschichten (15, 16, 17) aus einem reibungsarmen und/oder verschleißarmen und/oder druckfesten Werkstoff bestehen.

3. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Materialschicht (15, 16, 17) aus einem metallischen Werkstoff besteht.

4. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Materialschicht (15, 16, 17) aus einem Kunststoff, insbesondere einem Polyfluorcarbon, besteht.

5. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) gemäß Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß sich in der Materialschicht (15, 16, 17) aus Kunststoff ver schleißfestigkeitserhöhende Zuschlagstoffe befinden.

6. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) gemäß Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einem Kunststoff bestehende Materialschicht (15, 16, 17) als Kontaktschicht ausgebildet ist, die gegen den Schwungring (10) und/oder das Gehäuse (2) anliegt.

7. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagervorrichtung (12) eine aus einem me tallischen Werkstoff bestehende, als Trägerschicht ausgebildete Material schicht (15) aufweist, auf deren Oberseite und Unterseite sich jeweils eine aus einem Kunststoff, insbesondere einem Polyfluorcarbon, bestehende Material schicht (16, 17) befindet.

8. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagervorrichtung (12) wenigstens einen La gerring (13, 13', 13") aufweist, der sich zwischen Schwungring (10) und we nigstens einem Teil des Gehäuses (2) befindet.

9. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekenn zeichnet, daß der Lagerring (13, 13', 13") bandartig ausgebildet ist.

10. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) gemäß Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Lagerring (13) wenigstens ein weiterer Lager ring (13', 13") abragt, der ebenfalls Bestandteil der Lagervorrichtung (12) ist.

11. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) gemäß Anspruch 10, dadurch ge kennzeichnet, daß der Lagerring (13) und der von ihm abragende Lagerring (13', 13") eine im Querschnitt im wesentlichen L-förmige Lagerbuchse derart ausbilden, daß der Lagerring (13) den Schwungring (10) radial lagert und der von ihm abragenden Lagerring (13', 13") den Schwungring (10) axial lagert.

12. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagervorrichtung (12) schwimmend zwi schen Schwungring (10) und Gehäuse (2) angeordnet ist.

13. Schwerer Drehschwingungsdämpfer (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Schwungring (10) und/oder dem Gehäuse (2) der axialen Lagerung des Schwungrings (10) dienende Anlauf stopfen (14) vorgesehen sind.