DE3342297A1

DE3342297A1 - Vorrichtung zum abdichten eines oelgeschmierten lagers in groesserer wassertiefe

Info

Publication number: DE3342297A1
Application number: DE19833342297
Authority: DE
Inventors: Friedrich Wilhelm 2000 Hamburg Otto
Original assignee: Howaldtswerke Deutsche Werft GmbH
Current assignee: SKF Marine GmbH
Priority date: 1983-11-23
Filing date: 1983-11-23
Publication date: 1985-06-05
Also published as: NO165736C; GB2150234B; SE8405875L; NL8403566A; GB2150234A; GB8428224D0; NO844247L; SE459167B; NO165736B; SE8405875D0; DE3342297C2

Description

EOWALDTSWERKE - DEUTSCHE -WERFT "Akt"?eng>€[eli;schaft Hamburg und KieZ

Vorrichtung zum Abdichten eines ölgeschmierten Lagers in größerer Wassertiefe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abdichten eines ölgeschmierten Lagers in größerer Wassertiefe. In dem Lager ist z.B. eine Antriebswelle, vorzugsweise eine Propellerwelle gelagert.

Für schwimmende Bohrinseln und für die Bewegung von in der Offshore-Technik eingesetzten Tauchkörpern mit Werkzeugen für Arbeiten am Meeresboden werden Abdichtungen für die Antriebswellen benötigt, die auch noch in Wassertiefen von 30 bis 50 m und bis zu ca. 100 m zuverlässig sind.

Es ist eine Dichtungsanordnung für Schiffe bekannt, bei der an eine hintere Gleitringdichtung ein Lu?traum mit einem Ablaufkanal anschließt und vor diesem eine ölkammer mit zwei einander zugekehrten Lippendichtungen angeordnet ist, die zugleich das ölgesclmierte Lager gegen den Leckraum abdichtet. Aus der Ölkammer kann öl oder eingedrungenes Leckwasser durch einen Kanal abfließen, wenn der Druck in der ölkammer höher als der Druck im Lager ist. Diese Lösung kann jedoch bei Abt-ichtungen in größeren Wassertiefen nicht angewendet werden, da bei Zusammentreffen ungünstiger Umstände der volle Außenwasserdruck auf die unmittelbar hinter dem Lager angeordnete Lippendichtung treffen würde und diese hierdurch in kurzer Zeit zerstört wird, da Lippendichtungen nur für einen begrenzten Druckunterschied geeignet sind.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine bei

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Ausfallen der wasserseitigen Gleitringdichtung wirksam xtferdende Anordnung mit Lippendichtungen zu schaffen, die trotz eines hohen Außenwasserdrucks die Abdichtung gegen das Eindringen von Wasser in ein iia wesentlichen druckloses, ölgeschmiertes Lager übernehmen kann.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene "Vorrichtung gelöst. Die Unteranspruche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen insbesondere bezüglich der Einrichtungen zur Anpassung des Öldrucks an den Wasserdruck und einer selbsttätigen Aktivierung der Lippendichtungen.

Die Erfindung sieht vor, in der durch die Lippendichtungen gebildeten Ölkammer eine weitere Lippendichtung anzuordnen, die bei dem normalen Betrieb der Abdichtungsvorrichtung unbelastet ist und info"¹ -e der Schmierung von beiden Seiten in der Ölkammer auch nach langer Betriebszeit keinerlei Verschleiß aufweist. Sollte aber der Druck in dem Leckraum ansteigen, würde die hintere Lippendichtung abgehoben werden und Wasser in den hinteren Teil der Ölkammer eindringen. Dies bewirkt, daß die zusätzliche, mittlere Lippendichtung an die Welle angedrückt wird, womit ein weiteres Vordringen des Wassers in den vorderen Teil der ölkammer verhindert wird. Die mittlere Dichtung bleibt wirksam, solange der hinter ihr herrschende Druck größer als der Druck im vorderen Teil der ölkammer ist. Wirkt aber von hinten der volle Wasserdruck in z.B. 40 m Wassertiefe (also ein Überdruck von etwa 4- bar) auf die mittlere Dichtung, wird an ihrer vorderen Seite im vorderen Teil der ölkammer ein Druck von etwa 2 bar eingestellt. Hierdurch ergibt sich an der mittleren und an der vorderen

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Dichtung eine Druckdifferenz von jeweils 2 bar, rait der geeignete Lippendichtungen für eine längere Zeit bis zum Auswechseln von schadhaften Gleitringdichtungen oder der Behebung eines Fehlers bei der Leckwasserableitung betrieben xverden können.

Weitere Einzelheiten der Erfindung v/erden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeicpiela beschrieben, das auf der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellt ist und eine Abdichtungsanordnung teilweise im Schnitt sowie die zugehörigen Einrichtungen zeigt. Sine Antriebswelle 1 ist in der Laufbuchse 2 eines Lagers 3 gelagert, an dessen hinterern Ende sich ein ölraum 4- befindet, in dem sich ein Teil des im wesent-

1p liehen drucklosen Schmieröl für das Lager befindet. An dem in das umgebende Wasser sich erstreckenden freien, hinteren Ende der Welle 1 ist ein Flansch 5 eines Antriebspropellers angedeutet. Auf der Welle 1 sitzt eine Buchse 6, die mit einem flanschartigeri Ende 7 an dem Flansch 5 befestigt ist.

Eine Gleitringdichtung besteht aus einen ersten Gleitring 11, der sich mit der Buchse 6 bzw. der Welle 1 dreht und durch Stifte 13 an dem flanschartigen Ende 7 gesichert ist, und aus einem zweiten Gleitring 12, z.B. einem Ring aus Kunstkohle, der elastisch axial gegen den ersten Gleitring angedrückt wird. Der Gleitring 12 wird durch einen ringförmigen Körper 14 abgestützt, an dessen vorderer Seite eine Druckfeder 15 angreift, und i^ird durch einen Sing 16 radial an dem Körper 14· gesichert. Der sich nicht drehende Körper 14 ist mit Abstand innerhalb eines festen Ringes 17 angeordnet und der Spalt wird durch eine hohem statischen Druck widerstehende Lippendichtung 18 abgedichtet. Zwischen den inneren

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Umfangen des Gleitrings 12 sowie des Körpers 14- und der Buchse 6 befindet sich Spalt 19» durch den zwischen den Gleitringen einsickerndes Wasser in einen Leckraum 20 fließen kann. Die insoweit beschriebenen Elenente der Gleitringdichtung sind bekannt und können in zweckmäßiger V/eise abgewandelt werden.

Zwischen der hinten angeordneten Gleitringdichtung und dem hinteren Ende des Lagers 3 ist ein Dichtungs-

'"O gehäuse angeordnet, das aus den Gehäuseringen 2% 22, 23, 2·'+ zusammengesetzt ist. Zwischen den Gehäuseringen sind Lippendichtungen 25, 26, 27 eingespannt. Die Dichtungen 25 und 27 begrenzen eine ölkamiaer 30, die durch die mittlere Dichtung 26 in einen hinteren Teil 30 a und einen vorderen Teil 30 b unterteilt . wird. Die Lippen der Dichtungen 25, 27 sind einander zugekehrt. Die Lippe der mittleren Dichtung 26 weist nach hinten.

In den vorderen ölkamiaer teil 30 b führt eine öllei-

tung 311 die öl unter einem Druck in die Kammer 30 einleitet, welcher etwas höher als der Öldruck in dem Saum 4- des Lagers und auch höher als der normalerweise in dem Leckraum 20 herrschende Wasserdruck ist. Hierdurch werden die Lippen der Dichtungen 2p, angedrückt, und es wird verhindert, daß 01 aus dem Lager oder Wasser in die Ölkammer eindringen. Wie in dem Beispiel dargestellt, erfolgt die Zuführung des Öls über die- Leitung 31 vorzugsweise aus einem Hochtank 32. Falls eine Ölzirkulation durch die Kammer

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erwünscht ist, kann das 01 auch eine Pumpe mit regelbarem Druck zugeführt werden. Das Öl kühlt und schmiert die Lippendichtungen, die wegen der normalerweise geringen Druckdifferenzen zwischen ihren beiden Seiten

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nur wenig belastet sind und daher eine sehr lange Lebensdauer hoben. Die mittlere Dichtung 26 ist vollständig entlastet, da in beiden Teilen der Ölkammer derselbe Druck vorhanden ist. Die Dichtung 26 wird durch das Öl in der Kammer 30 stets gut geschmiert und geküßt, so daß sie bei einem Druckanstieg in dem hinteren Kammerteil 30a wie eine bisher nicht beanspruchte Reservedichtung aktiviert werden kann.

Aus dem Leckraum 20 wird das durch die Gleitringdichtung eindringende Wasser über einen Kanal 40 in einen Sammelraum 41 abgeleitet. Da bei bestimmten Einrichtungen wie z. B. auch bei einigen Bohrinseln der Antrieb an der tiefsten Stelle angeordnet ist, ist ein Sammelraum 41 vorgesehen, der sich in gerir^er Höhe oberhalb der Abdichtungsvorrichtung befindet. Aus ihm wird mittels einer Leckwasserpumpe 42 über ein Rückschlagventil 43 und eine Leitung 44 das Wasser von Zeit zu Zeit abgepumpt. Vorzugsweise steht der Sammelraum 41 unter atmosphärischem Druck und besitzt ein Entlüftungsrohr Die Pumpe 42 wird durch nicht dargestellte Einrichtungen abhängig vom Füllstand in Betrieb gesetzt.

Obwohl Gleitringdichtungen sehr zuverlässing sind, werden bei einer Abdichtung für die Offshore-Technik und ähnliche Anwendungen zusätzliche Sicherheiten für den Fall gefordert, daß in dem System der Gleitringdichtung irgendwelche Schäden auftreten, die zu einem Anstieg des Drucks des Leckwassers in dem Raum 20 auf den Druck des Außenwa.. sers führen und damit auch den Druck in dem Sammelraum 41 erhöhen.

Eine Druckerhöhung im Leckraum 20 bewirkt ein Abheben der Dichtung 25, so daß Leckwasser in den hinteren Teil 30a der Ölkammer mit hohem Druck eindringt. Dieser belastet nun die Dichtung 26. Diese würde gegebenenfalls

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sehr schnell zerstört werden, wenn an ihrer Lippe der Außenwasserdrnck angreift, während an ihrer Rückseite der vordere Ölkammerteil 30b nur einen geringen, zur Abdichtung des Lagers ausreichenden Druck aufweist.Nach der Erfindung ist daher weiter vorgesehen, bei einem Anstieg des Drucks im Leckraum 20 über den normalen Druck im vorderen Kammerteil 30b den Druck im vorderen Ölkammerteil 30b auf etwa die Hälfte des Außenwasserdrucks zu erhöhen. Auf diese Weise werden die Dichtungen 26 und 27 nur mit je der Hälfte der gesamten Druckdifferenz zwischen dem umgebenden Seewasser und dem Lager belastet.

Zur Erhöhung des Öldrucks ist ein weiterer, höher gelegener Öltank 33 vorgesehen. In dem Entlüftungsrohr 45 des Sammelraums 41 ist ein Wassermelder 46 angeordnet, der auf in dem Entlüftungsrohr bis zu ihm ansteigende Flüssigkeit anspricht und über eine elektrische Schaltung Signale abgibt, die auf einen Druckanstieg bzw. einen Wassereinbruch im Leckraum 20 hinweisen. Ein Signal kann eine nicht dargestellte Alarmeinrichtung betätigen. Ein anderes Signal wirkt auf ein Ventil 34, das Öl aus dem zweiten Hochtank 33 über eine Leitung 35 und von diesem in den vorderen Ölkammerteil 30b strömen läßt. Die Höhe des Öltanks 33 ist so gewählt, daß er einen Druck des Öls in dem Kammerteil 30b erzeugt, der etwa der Hälfte des Außenwasserdrucks in der Wassertiefe entspricht, in der sich die Antriebseinrichtung normalerweise befindet. Die Öltanks 32,33 sind zweckmäßigerweise über Entlüftungsrohre 36,37 mit der Atmosphäre verbunden.

Ein weiteres Signal des Wassermelders 46 kann, gegebenenfalls mit einer zeitlichen Verzögerung, auf ein Ventil 47 wirken, um den weiteren Zufluß von Wasser aus dem

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Leckraum 20 in den Sammelraum 41 abzusperren. Zusätzlich kann zugleich auch die Leckwasserpumpe 4? abgeschaltet werden.

Das auf der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel mit zwei in verschiedener Höhe über der Abdichtungsvorrichtung gelegenen Öltanks 32,33 läßt sich bei einer Bohrinsel mit annähernd konstanter Eintauchtiefe der Antriebswelle verwirklichen. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sich in einem Notfall der Öldruck in der vorderen Kammer 30b sicher und mit einfachen Mitteln erhöhen läßt, wobei das Ventil 34 auch von Hand bedienbar sein kann.

Ist mit nur vorübergehenden Drucksteigerungen im Leckraum 20 zu rechnen oder eine Zirkulation des Öls durch die Ölkammer 30 erwünscht, kann eine Rückflußleitung 50 vorgesehen werden,die von dem hinteren Kammerteil 30a ausgeht. Über die Leitung 50, an der nicht gezeigte Absperrorgane und eine Pumpe angeordnet sein können, kann eine nur vorübergehend notwendige Druckerhöhung in der Kammer 30 abgebaut werden.

Bei Tauchbooten und Unterwasserwerkzeugen, bei denen die Zuführung von Öl aus entsprechend hoch gelegenen Öltanks kaum möglich ist, kann der notwendige, der jeweiligen Tauchtiefe anzupassende Öldruck auch durch Pumpen mit Druckregeleinrichtungen erzeugt werden. Für sehr große Wassertiefen können ferner in der Ölkammer 30 auch mehrere, normalerweise unbelastete, Dichtungen 26 angeordnet sein.

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Claims

KOWALDTSWERKE --DEUTSCHS:WESFT 'Aktiengesellschaft Hamburg und Ki Vorrichtung zum Abdichten eines ölgeschmierten Lagers in größerer Wassertiefe ^Yi -J-. - Ή C G 1

1. Vorrichtung zum Abdichten eines ölgeschmierten Lagers einer Antriebswelle in größerer Wassertiefe, bestehend aus einer Gleitringdichtung mit einem vor ihr in Richtung auf das Lager angeordnetem Leckraum und mit einer abdichtenden Ölkammer, die von Lippendichtungen mit einander zugekehrten Dichtungslippen begrenzt ist und an der sich eine Ölleitung befindet, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ölkammer (30) wenigstens eine weitere Lippendichtung (26) mit nach hinten gerichteter Dichtungslippe angeordnet ist und daß Einrichtungen vorhanden sind, die bei einem Ansteigen des Wasserdrucks im Leckraum (20) den Öldruck in dem vor der Lippendichtung (26) befindliehen vorderen Teil (30 b) der Ölkammer (30) auf etwa die Hälfte des Wasserdrucks im Leckraum erhöhen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Zuführung des Öls in die ölkammer die Ölleitung einerseits mit dem vorderen Teil (30 b) der ölkammer (30) und andererseits mit einem öltank (32) verbunden ist, der in der ölkammer (30) einen Druck ergibt, welcher höher als der normale Druck im Leckraum (20) und ebenfalls höher als der Öldruck im Lager (3) ist

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und daß ein weiterer Öltank (33), der einen höheren Druck in wenigstens dem vorderen Teil (30b) der Glkammer erzeugen kann, zuschaltbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Leckwasser in einem im wesentlichen unter atmosphärischem Druck stehenden Sammelraum (41) gesammelt und durch eine Leckwasserpumpe (42) abgeführt wird und das Entlüftungsrohr (45) des Sammelraums (41) mit einem Wassermelder (46) versehen ist, der bei Ansteigen des Wasser im Entlüftungsrohr (45) Einrichtungen (33,34) zur Erhöhung des Öldrucks wenigstens im vorderen Teil (30b) der Ölkammer einschalten.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (41) für das Leckwasser als ein oberhalb der Abdichtungsvorrichtung angeordneter Tank ausgebildet ist.

⁽i. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Öltanks (32, 33) als unter atmosphärischem Druck stehende, in verschiedener Höhe oberhalb der Ölkammer (30) angeordnete Hochtanks ausgebildet und durch eine über ein Ventil (34) absperrbare Leitung (35) verbunden sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Wassermelder (46) über eine elektrische Schaltung mit dem Ventil (34) sowie mit einem Absperrventil (47) in der Leitung zum Sammeltank (41) und mit einer Alarmeinrichtung verbunden ist, so daß bei einem Ansteigen des Wassers bis zum Wassermelder (46) das Ventil (34)zur Erzeugung eines höheren Öldrucks geöffnet, das Ventil (47) abgesperrt und durch die Alarmeinrichtung auf die veränderten Betriebsverhältsnisse in der Abdichtung hingewiesen wird.

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