DE3319040C2 - Abdichtungsanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Abdichtungsanordnung zum Abdich­ ten einer sich vom Innenraum eines Schiffes durch die Schiffswand in das umgebende Wasser erstreckenden Schiffsschraubenwelle nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Abdichtungsanordnung ist aus der DE 30 45 855 A1 bekannt und weist einen ersten mit einer Wellenhülse ver­ bundenen Gleitring auf, gegen den ein zweiter nicht drehen­ der Gleitring gedrückt wird. Der zweite Gleitring ist an ei­ nem Halterungsring angeordnet, der teilweise in einem ring­ förmigen Gehäuseflansch aufgenommen ist. Dabei ist zwischen dem Gehäuseflansch und dem Halterungsring ein Raum vorgese­ hen, in den Seewasser eindringen kann und der nach innen ge­ gen ein Leckraum abgedichtet ist, der normalerweise nur Luft enthält. Der Halterungsring wird dadurch vom Seewasserdruck so beaufschlagt, daß die Gleitringe genügend fest zusammenge­ drückt werden.

Diese innere Gleitringdichtung ist radial außen von einer Kammer umge­ ben, die durch eine äußere Gleitringdichtung gegen Seewasser abgedichtet ist und in die eine Druckwasserzuleitung mündet. Diese Druckwasserzuleitung erstreckt sich durch den Gehäuse­ flansch und den Halterungsring und ist vollständig gegen den Leckraum abgedichtet. Dabei steht das der Kammer zugeführte Druckwasser unter einem etwas höheren Druck als das umgeben­ de Seewasser.

Das Druckwasser in der Kammer bewirkt, daß zwischen den Gleitringen der äußeren Dichtung ein Spalt gebildet wird durch den etwas Wasser nach außen gelangen kann. Die innere Gleitringdichtung wird durch das Druckwasser in der Kammer dynamisch geschmiert, wobei durch die innere Gleitringdich­ tung hindurchleckendes Wasser in den Leckraum gelangt und von dort über eine Ablaufleitung abfließen kann.

Das in der Kammer zwischen der inneren und der äußeren Gleit­ ringdichtung befindliche Druckwasser bewirkt aber nicht nur eine Schmierung dieser Dichtungen, sondern erzeugt auch eine auf den Halterungsring wirkende Kraft, die der vom Seewasser­ druck erzeugten Kraft genau entgegengesetzt ist. Daher ist es bei der bekannten Abdichtungsanordnung erforderlich, daß die vom Seewasserdruck beaufschlagte vordere Fläche des Hal­ terungsrings relativ groß ausgebildet ist, um insbesondere die Gleitringe der inneren Dichtung in der erforderlichen Weise gegeneinander zu pressen.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Abdichtungsanord­ nung besteht darin, daß der Halterungsring und der Gehäuse­ flansch korrosivem Seewasser ausgesetzt werden müssen, um die Andruckkraft für die innere Gleitringdichtung zu erzeu­ gen. Außerdem kann es in dem Raum zwischen Gehäuseflansch und Halterungsring zu einem erheblichen Bewuchs kommen, wo­ durch dieser Raum im Laufe der Zeit zugesetzt wird.

Aus der DE 29 25 244 A1 ist eine weitere Abdichtungsanord­ nung bekannt, bei der gegeneinander gedrückte Gleitringe in einem Gehäuse angeordnet sind und eine radial außen liegende Gehäusekammer gegen einen Leckraum abdichten. Der Gehäusekam­ mer wird Druckwasser zugeführt, daß durch eine dieser Kammer gegen Seewasser abdichtende Lippendichtung nach außen gelan­ gen kann.

Um bei dieser Gleitringdichtung die erforderliche Andruck­ kraft für die Gleitringe zu erzeugen, ist der eine Gleitring als Ringkolben ausgebildet und wird von einem Druckmittel beaufschlagt. Bei dieser bekannten Abdichtungsanordnung sind zwar die Gleitringe selbst dem Seewasser nicht ausgesetzt, es ist jedoch erforderlich, zwei voneinander unabhängige Druckmittelzuleitungen vorzusehen, wodurch der Betrieb der Abdichtungsanordnung verhältnismäßig aufwendig ist. Ein wei­ terer Nachteil besteht darin, daß zum Schutz der Gleitring­ dichtung gegen Seewasser ein besonderes Gehäuse mit einer zusätzlichen gegen umgebendes Seewasser wirkenden Dichtung vorgesehen sein muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ab­ dichtungsanordnung der eingangs genannten Art bereitzustel­ len, die im Betrieb einer verminderten Korrosion durch das umgebende Wasser ausgesetzt ist und eine Steuerung des erforderlichen Drucks für die Anpressung der Gleitringe gegeneinander ermöglicht. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Einleitung von unter höherem Druck als der äußere Wasser­ druck stehendem Kühlwasser erfolgt also erfindungsgemäß direkt in den Raum zwischen Halterungsring und Gehäusering und setzt diesen Halterungsring unter Druck. Von dort strömt das Kühlwasser durch im Halterungsring vorgesehene Durchgangsbohrungen in den Außenbereich der Gleitringdichtung.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau gelingt es auf einfache Weise, den mittels Druckfedern vorgespannten Halterungsring mit dem für die Anpressung der Gleitringe gegeneinander er­ forderlichen Druck zu beaufschlagen, ohne hierbei das Seewas­ ser auszunützen und die Druckfedern übermäßig stark ausbilden zu müssen. Die Umgebung der Gleitringe, des Halte­ rungsrings und des Gehäuserings kann somit im Betrieb im wesentlichen frei von Seewasser gehalten werden.

Die auf den Halterungsring wirkenden Druckfedern haben lediglich den Zweck, im Ruhezustand, wenn kein Druck im Raum vorliegt, die Gleitringe in dichtender Anlage zu halten. Die Vorspannkräfte der Druckfedern dürfen dabei nicht zu hoch sein, weil sonst bei ungenügendem Seewasserdruck die Anlage­ kraft der Gleitringe zu groß und somit die Reibung zwischen ihnen zu stark werden würde, was zu erhöhter Abnutzung und Erhitzung führt. Bei Tauchbooten würde also die Kraft der Druckfedern schon bei geringen Tauchtiefen nicht mehr ausrei­ chen, die Gleitringe in Anlage zu halten.

Die erfindungsgemäße Abdichtungsanordnung läßt sich auch bei Drücken im abzudichtenden umgebenden Seewasser bis etwa 50 bar einsetzen und ist daher insbesondere für Tauchboote ge­ eignet. Bei derartigen Drücken im umgebenden Seewasser, die bei größeren Tauchtiefen auftreten, entsteht eine hohe Wärme­ entwicklung in der Abdichtungsanordnung. Die Wärme wird je­ doch durch das mit einem höheren Druck als der äußere Wasser­ druck zugeführten Kühlwasser ständig abgeführt.

Die am äußeren Umfang des Halterungsringes anliegende Lippendichtung gewährleistet, daß sich im Raum der für das Anpressen der Gleitringe aneinander und das Durchströ­ men der Durchgangsbohrungen erforderliche Druck aufbauen kann.

Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Unteranspruch beschrieben.

Ein schematisch dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben und zeigt die Anwendung der Erfindung bei einer Stevenrohrabdichtung. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die obere Hälfte einer Abdichtungsanordnung im Betriebs­ zustand,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die obere Hälfte einer Abdichtungsanordnung in zum Auswech­ seln eines Dichtungsrings auseinanderge­ zogener Stellung.

An der auf den Zeichnungen dargestellten Abdichtungsanordnung schließt nach links das wassergeschmierte Stevenrohr und der Propeller an, die nicht dargestellt sind. Die Abdichtung ist von dem rechts befindlichen Innenraum des Schiffes zugäng­ lich. Die Anordnung dichtet die Propellerwelle 100 ab. Sie ist mit einem Gehäuseflansch 1 innen an der nicht dargestell­ ten Stevennuß befestigt. Mit dem Gehäuseflansch 1 ist ein Gehäusering 49 verbunden. In den Gehäuseflansch 1 ist eine aufblasbare Hilfsdichtung 9 eingesetzt. Die Hilfsdichtung 9 besteht aus einem dehnfähigen elastischen Material. Die Hilfsdichtung 9 kann durch Zuführung von pneumatischem oder hydraulischem Druck über die Zuführungsbohrung 8 aufgeblasen werden. Die Welle 100 ist mit einem aus korrosionsfestem Ma­ terial bestehenden Wellenbezug 101 fest verbunden. Der Wel­ lenbezug 101 besteht z. B. aus Bronze, so daß an ihm eine Befestigung eines durch ein Drehmoment beanspruchten Ringes durch z. B. eine Paßfeder nicht sicher genug möglich ist. Die Welle 100 ist im Bereich der Abdichtungsanordnung von einer Wellenhülse 44 umgeben, welche an ihrem hinteren Ende einen Kragen 48 in Form eines verbreiterten Flansches enthält und am vorderen Ende 44a mit der Welle 100 beispielsweise durch Klemmringe 45, 46 fest verbunden ist. Auf den Umfang des Kragens 48 ist die Hilfsdichtung 9 durch Aufblasen andrückbar. Der Kragen 48 besitzt eine ringförmige Ausnehmung 15, in der ein mit der Welle 100 rotierender erster Gleitring 13 als Dichtungsring angebracht und gegen Verdrehen durch einen Stift 14 gesichert ist. Abmessungen und Form des Kragens 48 sind so gewählt, daß der Gleitring 13 weder bei der Montage noch durch irgendeinen Druck verformt wird.

Innerhalb des Gehäuserings 49 befindet sich ein Halterungs­ ring 22, welcher einen nichtrotierenden zweiten Gleitring 19 als Dichtungsring in einer zylindrischen Ausnehmung 21 enthält. Der Halterungsring 22 wird durch Druckfedern 23 in Richtung auf den rotierenden Gleitring 13 gedrückt, wobei sich die Druckfedern 23 an einem Stützring 25 abstützen. Der Halterungsring 22 ist durch mehrere radiale Sicherungsnasen 17, die in Nuten 26 vorspringen, welche in einem Flanschring 16 ange­ ordnet sind, mit geringem radialem Spiel geführt und zum Ausgleich von Längenänderungen der Welle auch axial beweg­ lich.

In die Abdichtungsanordnung wird über einen Spülwasseran­ schluß 24 Wasser zum Kühlen der Gleitringpaarung 13, 19 und zur Schmierung des nach hinten anschließenden Stevenrohrs eingeleitet. Der Raum 30 auf der vorderen Seite des Halte­ rungsrings 22 ist daher mittels einer für hohen Druck ausge­ legten elastischen Lippendichtung 28 abgeschlossen. Um eine gute Kühlung insbesondere des Gleitrings 19 zu erreichen, besitzt der Halterungsring 22 Durchgangsbohrungen 50 und ist an seinem äußeren Umfang durch eine Lippendichtung 20 gegen den Gehäusering 49 abgedichtet. Das Kühlwasser wird mit einem Druck zugeführt, der höher als der äußere Wasserdruck ist. Der Kühlwasserdruck wirkt somit in Richtung der Druckfedern 23 und entlastet diese, so daß die Druckfedern 23 praktisch nur wirksam sind, wenn die Differenz der Drücke vor und hin­ ter dem Halterungsring 22 klein ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Stevenrohrabdichtung enthält ferner als weitere Dichtungseinrichtung eine Stopfbüchse mit Packungsringen 33, die von einem Stopfbüchsenring 34 umgeben ist und durch eine Stopfbüchsenbrille 37 zusammengedrückt wird. Das axiale Andrücken erfolgt mittels einer Anzahl von Stopfbüchsenschrauben 35, auf denen kleine Zahnräder 40 sit­ zen, welche gemeinsam und gleichmäßig durch einen Zahnring 41 auf die Stopfbüchsenschrauben 35 geschraubt werden. Die Zahnräder 40 werden durch schraubbare Ringe 36 in der Stopf­ büchsenbrille 35 gehalten, und der Zahnring 41 ist durch ei­ nen Flansch 38 gesichert.

Wenn die Packungsringe 33 der Stopfbüchse versuchsweise oder als Ersatz bzw. in Ergänzung zu der Gleitringpaarung 13, 19 aus ih­ rer normalerweise entspannten Stellung an die Wellenhülse 44 angedrückt werden, können durch Reibung insbesondere bei feh­ lendem Schmiermittel Verschleißspuren auf dem äußeren Umfang der Wellenhülse 44 entstehen. Die Wellenhülse 44 schützt somit den Wellenbezug 101 vor derartigen Beschädigungen. Ein Aus­ wechseln der Wellenhülse 44 ist bedeutend einfacher als eine Be­ seitigung von Verschleißspuren auf dem unlösbaren Wellenbe­ zug 101 bzw. auf der Welle 100 selbst.

Die Stopfbüchsenpackung dient bei dem dargestellten Beispiel nur als eine zusätzliche Sicherung, die bei Beschädigung der Gleitringpaarung 13, 19 für begrenzte Zeit eine Abdichtung der drehenden Propellerwelle 100 ermöglicht, die aber bei längeren Fahrten von Schiffen nicht ausreicht, wenn die anderen Dich­ tungseinrichtungen ausgefallen sein sollten. Es kann daher notwendig sein, die vorzugsweise zweiteiligen Gleitringe der Gleitringpaarung 13, 19 zu einem geeigneten Zeitpunkt auszuwechseln. Hierfür wird die Hilfsdichtung 9 aufgeblasen und kann bei stehender Welle 100 vorübergehend die Abdichtung auch gegen hohen äußeren Wasserdruck, wie z. B. bei getauchten Booten, übernehmen. In diesem Fall wird jedoch durch das Stevenrohr der äußere Wasserdruck gegen den Kragen 48, der daher gegen diese hohe Schubkraft auf der Welle 100 zu sichern ist, was dadurch erfolgt, daß die Schubkraft zum vorderen Ende der Wellenhülse 44 geleitet und hier an die Welle 100 oder, wie in Fig. 2 gezeigt, an einen Kupplungsflansch 103 der Welle 100 übertragen wird.

Fig. 2 zeigt, daß nach der Entfernung von Teilen der Stopf­ büchsenpackung, die zweiteilig ausgebildet sind, der Gehäuse­ ring 49 mit den von ihm umschlossenen Teilen auf der hülse nach vorne verschoben werden kann, so daß die Gleit­ ringe 13 und 19 zugänglich sind und gegebenenfalls ausge­ wechselt werden können.

Auf den Zeichnungen sind die Schrauben nicht dargestellt, mit denen die Teile der Abdichtungsanordnung miteinander verbun­ den sind.

Während bei der Ausführung nach Fig. 1 das vordere Ende 44a der Wellenhülse 44 durch ein Paar von Klemmringen 45, 46 mit zusammenwirkenden konischen Flächen fest an den Umfang der Welle 100 bzw. des Wellenbezugs 101 gedrückt wird, ist bei der Aus­ führung nach Fig. 2 am vorderen Ende 144a der Wellenhülse 144 ein zusätzlicher Flanschteil 104 vorgesehen und an einen Kupplungsflansch 103 an der Welle 100 geschraubt. Der Flansch­ teil 104 besteht aus zwei oder mehr Teilen und greift bei­ spielsweise mittels einem oder mehreren Zähnen in das vorde­ re Ende 144a der Wellenhülse 44 ein, um die Drehung der Welle 100 auf die Wellenhülse 144 und den Gleitring 13 zu übertragen bzw. ein z. B. bei Trockenlauf der Gleitringpaa­ rung 13, 19 der Stopfbüchse auftretendes großes Drehmoment an die Welle 100 weiterzuieiten und die Wellenhülse 144 axial zu stützen.

Die Wellenhülse 44, 144 besteht zweckmäßigerweise aus korrosionsbe­ ständiger Aluminiumbronze, die durch eine Herstellung im Schleudergußverfahren eine hohe Festigkeit besitzt. Sie ist einteilig, kann aber bei einer etwa notwendigen Reparatur des Stevenrohrlagers ausgewechselt werden, ohne daß andere Teile der Abdichtungsanordnung angepaßt werden müssen. We­ gen Verschleiß oder Beschädigung des Wellenbezugs 101 im La­ ger kann es notwendig sein, den Wellenbezug unter Verringe­ rung seines Außendurchmessers abzudrehen. In diesem Fall wird eine neue Wellenhülse 44, 144 mit entsprechend geringerem Innendurch­ messer eingesetzt, während die übrigen Teile und Abmessun­ gen der Abdichtung unverändert bleiben. Wird die Wellenhülse 44, 144 wenigstens in ihren auf der Welle 100 bzw. dem Wellenbezug 101 auf­ liegenden Bereichen mit verhältnismäßig großer Wanddicke hergestellt, kann ihr Innendurchmesser dem jeweiligen Wellen­ durchmesser angepaßt werden, während alle weiteren Abmessun­ gen der Abdichtungsanordnung unverändert bleiben. Dies er­ möglicht beispielsweise auch eine Standardisierung von Ab­ dichtungen in gewissen Größenbereichen von Wellen, wodurch die Lagerhaltung von Ersatzteilen vereinfacht und die Repara­ turzeiten verkürzt werden.

Claims (2)

1. Abdichtungsanordnung zum Abdichten einer sich vom Innen­ raum eines Schiffes durch die Schiffswand in das umgebende Wasser erstreckenden Schiffsschraubenwelle mit einer die Welle umgebenden und mit ihr rotierenden Wellenhülse (44), an der ein erster Gleitring (13) befestigt ist, dessen nach vorn weisende Gleitfläche an einem zweiten, nicht rotierenden Gleitring (19) anliegt, der an einem Halterungsring (22) befestigt ist, welcher axial verschiebbar und in Richtung auf den ersten Gleitring (13) federvorgespannt innerhalb eines die Wellenhülse (44) umgebenden ortsfesten Gehäuseringes (49) angeordnet ist, wobei ein Raum (30) zwischen dem Gehäusering (49) und dem Halterungsring (22) durch am Gehäusering (49) angeordnete Lippendichtungen (20, 28) gegenüber dem Innenraum und dem umgebenden Wasser abgeschlossen ist, und mit einem im Gehäusering (49) vorgesehenen Spülwasseranschluß (24), der unter höherem Druck als der äußere Wasserdruck stehendes Kühlwasser durch Durchgangsbohrungen (50) im Halterungsring (22) in das umgebende Wasser leitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülwasseranschluß (24) mit dem Raum (30) zwischen dem Gehäusering (49) und dem Halterungsring (22) und dieser Raum (30) mit den Durchgangsbohrungen (50) verbunden ist und daß die Lippendichtung (20) zum Abdichten des Raumes (30) gegenüber dem umgebenden Wasser am äußeren Umfang des Halterungsringes (22) und die Lippendichtung (28) zum Abdichten des Raumes (30) gegenüber dem Innenraum ebenfalls am Halterungsring (22) anliegt.

2. Abdichtungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Inneren des Gehäuseringes (49) angeordnete Halterungsring (22) durch mehrere radiale Sicherungsnasen (17), die in an einem Flanschring (16) angeordnete Nuten (26) eingreifen, mit radialem Spiel geführt ist.