DE2147506A1 - Lageranordnung einer Schiffsschraubenwelle - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl. -Ing. W.Beyer

Dipl. -V.'ir tsch. -Ing. B. Joch em

6 Frankfurt am Main Freiherr-vom-Stein-Str. 18

Anmelder:

SKF Industrial Trading and 2147506

Development Company NV

Overtoom 141-145 \

Amsterdam/Holland

Priorität der schwedischen Anmeldung Nr. 13 169/70 vom 29. September 1970

Lageranordnung einer Schiffsschraubenwelle

Die Erfindung betrifft eine Lageranordnung mit einem Tonnen-' lager am Wellenaustritt einer Schiffsschraubenwelle.

Normalerweise umfaßt eine Lageranordnung am Wellenäustritt einer Schiffsschraubenwelle ein Gleitlager... Es ist auch schon öfters der Versuch unternommen worden, die Schraubenwelle mittels eines Wälzlagers - in der Regel mit einem Tonnenlager - zu lagern; aus verschiedenen, nachgehend geschilderten Gründen führten diese Versuche jedoch nicht zu dem gewünschten positiven Ergebnis.

Die eine Schwierigkeit der Anwendung von Wälzlagern bestand in der Herstellung des Lagersitzes, d.h. der Lagerbohrung im Schiffskörper am Wellenausgang. Besondere Schwierigkeiten ergaben sich inbesondere bei großen Schiffen, bei welchen der Durchmesser für die Bohrung am Wellenaustritt im Bereicht von 1,5 m liegt. Es ist sehr teuer und schwierig, eine so große Bohrung mit so engen Toleranzen herzustellen, wie sie verlangt werden müssen, um ein Präzisionsteil, wie etwa ein Wälzlager, richtig aufzunehmen, so daß dieses befriedigend funktioniert. Es besteht außerdem die Gefahr, daß bei zu großem Spiel die Lagerbohrung verschleißt und dadurch die Spaltweite vergrößert, was zur Gefährdung der gesamten Lageranordnung z.B. dadurch

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führen kann, daß die axiale freie Beweglichkeit behindert und auf die Dichtungen ein ungünstiger Einfluß ausgeübt wird.

Es muß möglich sein, die Dichtungen und sogar das eigentliche Lager von Zeit zu Zeit zu überprüfen. Bei den bekannten Lageranordnungen mit direkter Berührung zwischen dem Außenring des Wälzlagers und der Lagerbohrung im Lagerauge des Schiffskörpers war der Raum zwischen der Welle und dem Lagerauge zu klein für eine solche Kontrolle.

Der direkte Kontakt bringt auch die wei tere beträchtliche Gefahr mit sich, daß die Teile infolge.Korosion festfressen, und dadurch die Chance , sie ohne Komplikationen wieder zu demontieren, wesentlich verringern.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine die genannton Nachteile vermeidende, verbesserte Lageranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, und diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Außenring des Tonnenlagers in einer in der Lagerbohrung des Schiffskörpers sitzenden dehnbaren Lagerbüchse aufgenommen ist, welche aus zwei längs einer konischen Mantelfläche aneinander anliegenden Keilbüchsen besteht^ von denen durch gegenseitiges axiales Anziehen die äußere aufweitbar und die innere verengbar ist.

In^dem die vorgeschlagene Lageranordnung gemäß der Erfindung mit einer statischen Dichtung .(die bei der Montage oder Demontage zur Wirkung gebracht werden kann) zwischen dem Propeller und dem Lager sowie mit einer vorzugsweise in Verbindung mit der Dichtung angeordneten Unterstützungsmöglichkeit für die Schraubenwelle kombiniert wird, ergibt sich die Möglichkeit, das Lager ein- und auszubauen, ohne dazu das Schiff

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ins Dock zu nehmen. Der Ausbau kann dann vorzugsweise wie folgt vorgenommen werden: Anbringung der statischen Dichtung, Lösen der Schraubenwelle vor dem Lager'von der Antriebswelle, so daß die Schraubenwelle infolge Eigengewicht um den Drehpunkt des sphärischen Wälzlagers bis zur Auflage auf der Stützvorrichtung abkippt, senkrechte Einstellung des freien Endes der Schraubenwelle zur Entlastung des Lagers. Wenn sich die Welle in der fixierten Stellung befindet, kann das Lager ohne Schwierigkeit aus- und in derselben Weise wieder eingebaut werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Ausführung des hinteren End!lagers einer Schiffsschraubenwelle,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 in größerem Maßstab.

In der Zeichnung ist mit 4 eine Schiffsschraubenwelle und mit 5 die Na-be der Schraube bzw. des Propellers bezeichnet. Die Welle 4 ist in einem Tonnenlager 6 gelagert, dessen Innenring 7 mittels einer Passbüchse 8 auf der Welle befestigt ist. Der äußere Laufring 9 des Tonrienlagers sitzt in einer inneren, als Klemmbüchse ausgebildeten Keilbüchse 10b, welche zusammen mit einer äußeren, ebenfalls als Klemmbüchse ausgebildeten Keilbüchse 10a eine dehnbare Lagerbüchse bildet, die ihren Sitz in einer Bohrung 12 eines Lagerauges 13 des Schiffskörpers hat. Die Klemmbüchsen 10a und 10b haben schwactjkonische, in gegenseitiger Anlage zusammenwirkende Mantelflächen. Durch eine relative axiale Bewegung in der einen Richtung verformen sich die Klemmbüchsen gegenseitig elastisch· in der Weise, daß

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sich die äußere Büchse 10a radial aufweitet, so daß der Außendurchmesser größer wird, und sich die innere Büchse 10b im Innendurchmesser verengt. Die radial gemessene Dicke-der -Büchse 10a ist deutlich geringfügiger als die der Büchse 10b. Die Funktion der dehnbaren Lagerbuchse und die mit ihrer Hilfe gewonnenen technischen Vorteile werden nachstehend bei der Beschreibung der Montage .und Demontage der Lageranordnung näher erläutert.

Das Lager muß natürlich gegen Wasser und Fremdstoffe geschützt werden, und gleichzeitig muß das Schmiermittel, in diesem Fall Öl, im Lager zurückgehalten werden. Aus diesem Grund sind eine Dichtung 11 auf Seiten des Propellers und eine weitere Dichtung 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Lagers vorgesehen. Die Dichtungen 11 und 14 sind in. Fig.l angedeutet.

Es ist von großer ökonomischer Bedeutung, daß ein Schiff nicht ins Trockendock muß, wenn die Dichtungen und das Lager kontrolliert oder ersetzt werden sollen. Diese Arbeiten sollten am schwimmenden Schiff auszuführen sein. Zu diesem Zweck ist die dargestellte Lageranordnung mit einer statischen Dichtungsvorrichtung ausgerüstet, die an einem Labyrinth/ausgebildet ist. Die des Labyrinth bildenden Teile 16 und 17 sind an der ψ Propellerna-be 5 und dem Lagerauge 13 unmittelbar oder an einem mit diese-η verbundenen Teil ausgebildet. Eine statische Dichtung 18 ist an dem nicht rotierenden Teil des Labyrinths, also auf Seiten des Lagerauges, angebracht. Im Prinzip isteht diese Dichtung aus einem oder mehreren Schläuchen, die aufgeblasen werden können und dadurch den Spalt im Labyrinth dicht verschließen. Zusätzlich sind die das Labyrinth bildenden Teile 16 und 17 mit ringförmigen, gegenüberliegenden Tragoder Stützflächen 19 und 20 versehen, die sich normalerweise während des Betriebs nicht berühren. Die Funktion dieser Stützflächen wird nachstehend im Zusammenhang mit der Beschreibung des Ausbaus der Lageranordnung näher erläutert.

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Aufbau und Punktion der dehnbaren Lagerbuchse 10 gehen noch besser aus der im größeren Maßstab dargestellten Fig. hervor. Dort ist mit 21 ein Ringflansch bezeichnet, der aus zwei Teilen 21a und 21b besteht und mit der äußeren Klemmbüchse 10a verbunden ist. Der Ringsflansch 21 trennt zwei abgedichtete ringförmige Druckkammern, nämlich eine innere Kammer 22 und eine äußere Kammer 23, zu welchen Kanäle 24 bzw. 25 führen. Über diese Kanäle, von denen der eine in die innere Klemmbüchse 10b gebohrt ist, werden die Druckkammern an eine Druckölquelle angeschlossen. Die äußere 'Klemmbuchse 10a ist mit einem Flansch'26 verbunden, der mit dem Lagerauge 13 mittels Schraubenbolzen 27 verschraubt werden kann. Ein Kanal 32 führt Drucköl auch zu den konischen Mantelflächen der Klemmbüchsen. Wenn Drucköl dorthin und gleichzeitig in die Druckkammer 23 geleitet wird, während die Druckkammer 22 vom Druck entlastet bzw. leer gepumpt wird, verschieben sich die Klemmbüchsen 10a und 10b in axialer Richtung relativ zueinander unter Expansion in radialer Richtung, d.h. die äußere Klemmbuchse wird weiter auf die innere getrieben. Umgekehrt gleitet die äußere Klemmbuchse von der inneren herab, wenn Drucköl zu dem Kanal 32 und eventuell gleichzeitig zur Druckkammer 22 gepumpt wird, während der Druck in der Druckkammer 23 verringert wird.

Der Ringflansch 21 besteht aus zwei ringförmigen Teilen 21a und 21b, von denen der Teil 21a direkt verbunden ist mit der äußeren Klemmbüchse und der Teil 21b verbunden ist mit dem Flansch 26. Ein O-Ring ist als Dichtung zwischen die Flanschteile 21a und 21b eingesetzt. In^dem die äußere Klemmbüchse, so wie gezeigt, nicht fest mit dem Flansch 26 verbunden wird, ergibt sich der Vorteil, daß sich der Flansch bei der Expansion der Klemmbüchse nicht mitbewegt. Auf diese Weise wird eine Leckage an Dichtungen 33 und 34 zu beiden Seiten der Druckkammer 23 verhindert. Nachdem die äußere Klemmbüchse 10a genügend weit auf die innere Klemmbuchse 10b aufgetrieben worden ist, wird sie mit Bezug auf die letztere in der vorbestimmten Stellung durch Schrauben 35 arretiert. Diese Schrau-

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ben können in einem mit der. inneren Klemmbüchse 10b fest verbundenen Deckel sitzen und werden gegen eine Schulter am Plansch 26 angezogen.

Die Arbeitsfolge beim Ausbau eines Lagers gemäß der Erfindung ist wie folgt:

Zunächst kommt die statische Dichtung 18 zur Anwendung, in-dem sie mit Luft aufgeblasen wird, wonach der Raum hinter der Dichtung trainiert wird. Die Schraubenwelle wird vor dem Lager gelöst, in-dem eine Kupplungsbüchse 30 (siehe Fig.l) abgenommen und eine Zwischenbüchse 29 entfernt wird. Die

W Schiffsschraube, die in der Regel ein beträchtliches Gewicht hat, senkt sich danach ab, d.h. die Schraubenwelle dreht in Richtung des Pfeiles A um den Mittelpunkt 31 des Lagers bis die Stützflächen 19 und 20 am Labyrinth 15 aneinander zur Anlage kommen. Durch Absenken oder, je nach der Gleichgewichtslage, geringfügiges Anheben des inneren Wellenendes kann das Lager vollständig entlastet v/erden, und Fühl- oder Meßvorrichtungen können durch nicht gezeigte Öffnungen in dem die Dichtung 14 tragenden Deckel zwischen die Rollen .und den äußeren Laufring eingeführt v/erden, um zu kontrollieren, ob das Lager vollständig entlastet ist. Nun werden die Schraubenbolzen 27 und die Sicherungsschrauben

fc abgenommen, und die Druckkkammer 23 wird mit einem verhältnismäßig geringen hydraulischen Druck beaufschlagt, während gleichzeitig über den Kanal 32 Öl rail; einem höheren Druck zwischen die zusammenwirkenden konischen Mantelflächen der Klemmbüchsen gepreßt wird. Der Öldruck zwischen den konischen· Mantelflächen hat die Tendenz, die äußere Klemmbüchse von der inneren herabzustoßen. Sollte sich herausstellen, das diese Maßnahme noch nicht genügt, so kann auch die Druckkammer mit hydraulischem Druck beaufschlagt werden. Der Gegendruck in der Druckkammer 23 wirkt dann als eine Bremse. Durch Verringerung des Gegendrucks kann in geeigneter Weise die Ge- , schwindigkeit des Abgleitens der Klemmbüchsen beeinflußt werden.

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Beim Zusammenbau der Lageranordnung wird im wesentlichen im umgekehrter Reihenfolge vorgegangen. Alle ringförmigen Lagerbestandteile, wie z.B. die Dichtungen, das Wälzlager mit seiner Pö«büchse und die dehnbare Lagerbüchse werden auf das freie Ende der Schraubenwelle aufgesetzt, wonach die Welle in die mittige Lage mit Bezug auf die Lagerbohrung gebracht wird. In dieser Stellung tragen die Stützflächen am Labyrinth 15, und das freie Ende der Welle ist in einer anderen geeigneten Weise fixiert. Das Wälzlager wird dann auf der Welle befestigt, indem es auf die Passbüchse 8 in eine gewünschte Stellung aufgezogen wird, in welcher sich ein bestimmtes inneres Lagerspiel ergibt. Die dehnbare Lagerbüchse 10, zwischen der und der Sitzfläche der Lagerbohrung im Lagerauge eine Spaltweite von 0,7 bis 1,0 mm und zwischen welcher im Verhältnis zum äußeren Laufring des, Wälzlagers eine Spaltweite von 0,5 mm besteht, wird in Stellung gebracht und dann der Flansch 26 fest mit dem Lagerauge 13 verschraubt. Über den Kanal 32 wird Drucköl zu den konischen Mantelflächen der Klemmbüchsen geleitet und gleichzeitig, während die Druckkammer 23 mit Druck beaufschlagt wird, die Druckkammer 22 geöffnet. Da die äußere Klemmbüchse 10a dünner ist als die innere Klemmbüchse 10b , dehnt sie sich beim gegenseitigen Aufziehen stärker aus als die innere zusammengepreßt wird. Im Verlauf des Festziehens der dehnbaren Lagerbüchse 10 verschwindet also zunächst das Spiel gegenüber der aufnehmenden Lagerbohrung im Lagerauge, wodurch die dehnbare Lagerbüchse in dieser Bohrung festgelegt wird. Das Auftreiben der Klemmbüchsen wird dann fortgesetzt, bis ungefähr eine Spaltweite von ca. 0, 15 mm zwischen dem äußeren Laufring des Wälzlagers und der dehnbaren Lagerbüchse erreicht ist. Es ist ersichtlich, daß sich mittels der Erfindung das Spiel zwischen dem Außenring des Wälzlagers und der dieses aufnehmenden dehnbaren Lagerbüchse 10 sehr genau so einstellen läßt, wie es für eine gewisse Bewegungsfreiheit des Lagers erforderlich ist.

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Die beschriebene Lageranordnung kann natürlich in vielfacher Hinsicht konstruktiv abgewandelt werden. So kann z.B. der ringförmige Flansch 21 an der inneren Klemmbüchse ausgebildet oder mit dieser statt der äußeren Klemmbuchse verbunden werden. Es ist offensichtlich, daß die dehnbare Lagerbüchse auch aus drei oder mehr ineinander gesetzten Klemmbüchsen mit getrennter Einstellmöglichkeit bestehen kann. Durch solche Anordnungen können sehr weite Toleranzen akzeptiert und ausgeglichen werden, allerdings wird andererseits dadurch auch die Ausführung komplizierter.

/Patentansprüche

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Claims (6)

2 H 75 06· Patentansprüche

1. ) Lageranordnung mit einem Tonnenlager am Wellenaus-

itt einer Schiffsschraubenwelle, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (9) des. Tonnenlagers (6) in einer in der Lagerbohrung (12) des Schiffskörpers (13) sitzenden dehnbaren Lagerbüchse (10) aufgenommen ist, welche aus zwei längs einer konischen Mantelfläche aneinander anliegenden Keilbüchsen (10a, 10b) besteht, von denen durch gegenseitiges axiales Anziehen die äußere aufweitbar und die innere verengbar ist.

2. Lageranordnung nach Anspruch 1, dadurch g e - \ kennzeichnet, daß die Keilbüchsen (10a, 10b) durch hydraulischen Druck axial anziehbar und lösbar sind.

3. Lageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schiffsschraubenna-be (5) und dem Tonnenlager (6) eine bei der Montage oder Demontage des Lagers zur Wirksamkeit zulbringende statische Dichtung (18) angeordnet ist.

4. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,- dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit der statischen Dichtung (18) am Schiffskörper (13) und der Schiffsschraubenwelle (4) zusammenwirkende Stützflächen (19, 20) ausgebildet sind, welche während des Betriebs außer Anlage sind und auf welchen die Schiffsschraubenwelle während der Montage oder Demontage ruht.

5. Lageranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiffsschraubenwelle (4) vor dem Tonnenlager (6) von ihrer Antriebs-* welle lösbar ist.

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2 TA 7 5

6. Verfahren zum Ausbau einer Lageranordnung nach Anspruch'..... 5, gekennzeichnet durch die in «der angegebenen Reihenfolge vorzunehmenden Schritte: Anbringung der statischen Dichtung (18), Lösen der SchiffsschraubenwelIe (4) von der Antriebswelle, wonach die erstere infolge Eigengewicht der Schiffsschraube um den Mittelpunkt (31) des Tonnenlagers (6) bis zur gegenseitigen Anlage der Stützflächen (19, 20) dreht, senkrechtes und ggf. seitliches Ausrichten des freien Endes der Schiffsschraubenwelle (4) sur voll—

ständigen Entlastung des Tonnenlagers (6) und Abnehmen der Teile des Lagers in bekannter Weise. ' ^:.

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