DE3516614C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Schiffsdrucklager gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei Schiffen, deren Propellerwelle durch eine Kupplung trennbar ist, wird üblicherweise vor und hinter der Kupplung ein Lager angeordnet (vgl. dazu "Sketches and Data from Present-Day Ships and Vessels", Mannesmann Rexroth L + S: RE 75 00 309.83.1.1.2 Nr. 5). Mindestens eins von den Lagern ist ein Axiallager.

Ein Nachteil dieser Anordnung ist neben der hohen Anzahl der Bauteile insbesondere die Anzahl der erforderlichen Fundamente, und zwar mindestens zwei für die Lager und ggf. noch eins für das Gehäuse der Kupplung. Dies bedeutet, daß während der Montage ein hoher Aufwand erforderlich ist und auch für den Betriebszustand ein hoher Aufwand erforderlich ist, da der Schiffskörper selbst sich während des Betriebs verändert. Dies hat negative Auswirkungen auf das Verschleißverhalten der Zahnkupplung, insbesondere auf die Flanken der Zähne.

Die zum Einsatz kommenden Zahnkupplungen weisen Radiallager auf (Katalog Flender 4.82 ZAPEX-Kupplungen. 20.2 ZWS). Der Einsatz dieser bekannten Kupplung hat folgenden Nachteil. Wie bereits oben erwähnt, ist der Einsatz von Axiallagern erforderlich, um den Axialschub von der Propellerwelle, wie auch von der Motorwelle aufzunehmen. Es verbleibt aber immer noch eine Axialbewegung zwischen den Kupplungshälften, die zu einem erhöhten Verschleiß der Zahnflanken führt. Beim Anfahren der Schiffsantriebseinheit erwärmt sich das gesamte System. Das bedeutet, daß die Wellenenden sowohl der Propellerwelle wie auch der Antriebswelle infolge der Wärmedehnung in dem Bereich von dem jeweiligen Axiallager zur Kupplung hin sich ausdehnen. Die Folge ist ein Verschleiß der Flankenballen.

Aus Kurt Illies "Handbuch der Schiffsbetriebstechnik" (Teil 1, Seite 413, Vieweg Braunschweig 1984) sind im übrigen verschiedene Ausführungen von Propellerdrucklagern bekannt und ergänzend hierzu sei noch auf die DE-PS 11 81 992 verwiesen, aus der eine schaltbare Zahnkupplung bekannt ist, die bspw. in Schiffsantrieben Verwendung finden kann.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Zahnkupplung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die in kompakter Bauweise ausgeführt ist, sich leicht justieren läßt und in jeder Betriebsphase der Antriebseinheit verschleißarm ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmalen gelöst.

Die Drucklager nehmen die Druck- und Schubkräfte auf, die über die Propellerwelle und in geringem Maße auch über die Motorwelle in die Kupplung eingeleitet werden. Die üblicherweise zu beiden Seiten der Kupplung eingesetzten Axiallager sind dadurch entbehrlich. In vorteilhafter Weise kann nicht nur auf die Fundamente für die Axiallager verzichtet werden, gleichzeitig wird gerade die aufwendige Justierarbeit während der Montage vereinfacht. Hinzu tritt, daß Veränderungen des Körpers keine Lageveränderung der Drucklager der Zahnflanken zueinander bewirken und dabei erhöhten Verschleiß auslösen.

Ein weiterer Vorteil ist der geringe körperliche Abstand der Verzahnung der Kupplung zu den Drucklagern. Hierdurch wird eine Relativbewegung der Zahnflanken zueinander vermieden, die üblicherweise, in Abhängigkeit der Länge der Wellen vom Drucklager bis zur Zahnflanke infolge Wärmeausdehnung auftritt. Vom kalten Zustand der Antriebseinheit während der Liegezeit eines Schiffes und der relativ kurzen Zeit der Aufwärmung der Antriebseinheit auf Betriebstemperatur verlängern sich die Wellenenden vom Drucklager bis zur Zahnflanke der jeweiligen Kupplungshälfte. Durch die Relativbewegung der Kupplungshälften zueinander verschiebt sich der Kraftübertragungspunkt auf den jeweiligen Zahnflanken. Bei Wellendurchmessern zwischen 300 und 1000 mm und Wellenstumpflängen von wenigen Metern tritt hier eine meßbare Bewegung auf. Durch den extrem kurzen Abstand zwischen Drucklager und Flanke bleibt der Betriebspunkt der Zahnflanken beider Kupplungshälften konstant. Ein Verschleiß, der hervorgerufen wird durch Verschiebung des Arbeitspunktes, kann somit nicht auftreten.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Zahnkupplung ist die exakte Ausrichtung der Mittenachsen der jeweiligen Zahnkupplungshälften, die auch im Betrieb keine Änderung erfährt. Durch einen geringen Achsversatz der Mittenachse der Antriebswelle zur Mittenachse der Propellerwelle kommt es zu einer Taumelbewegung der Schalthülse. Die Taumelbewegungen der Schalthülse führen bei den jeweiligen Zahnscheiben im Bereich der Zahnflanken zu einer Kippbewegung. Diese Kippbewegung führt zu einer intensiven Schmierung der kompletten Zahnflanke mit in der Kupplung vorhandenem Schmieröl. Hierdurch wird die Verschleißrate enorm gesenkt. Durch die kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Zahnkupplung ist diese Taumelbewegung nicht nur berechenbar und in vorgegebenen Grenzen zu halten, sie ist bereits werkstattmäßig exakt einstellbar und von der Montage vor Ort sowie späteren Änderungen, beispielsweise aus Verlagerungen des Schiffskörpers, unabhängig.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt der Kupplung,

Fig. 2 eine Teilansicht eines Schnitts A-A des Gehäuses.

Im Schnitt des Schiffsdrucklagers in der Fig. 1 ist die antreibende Welle am Flansch 14 der antriebsseitigen Kupplungshälfte 10 befestigbar. Der Flansch 14 ist ebenso wie der Druckflansch 13 an der Antriebswelle 16 angeschmiedet. Am Umfang des Druckflansches 13 ist die Außenverzahnung 15 eingearbeitet.

Abtriebsseitig ist die Propellerwelle am Flansch 24 der abtriebsseitigen Kupplungshälfte 20 befestigbar. Der Flansch 24 ist an der Abtriebswelle 26 angeschmiedet, die antriebsseitig den Druckflansch 23 sowie den Wellenstumpf 22 aufweist. Am Druckflansch 23 ist ein mit der Außenverzahnung 25 versehener Ring befestigbar. Die Kupplungshälften 10 und 20 sind durch eine verschiebbare Schalthülse 30, die eine Innenverzahnung 35 aufweist, entsprechend den Außenverzahnungen 15 und 25 formschlüssig verbindbar. Die Schalthülse 30 besitzt mittig nach innen weisend eine ringförmige Schulter 34, an der der Schalttopf 33 befestigbar ist. Der Schalttopf 33 ist über das Schaltgestänge 31 mit dem Schaltmuffenring 32 verbunden.

Im ausgerückten Zustand der Kupplung (obere Bildhälfte) stützt sich die Schalthülse 30 auf dem Flansch 28 ab. Dabei ist an dem Flansch 28 eine ballige Zahnschulter 27 zum exakten Führen der Schalthülse 30 vorgesehen.

Aus dem Gehäuse 40 des Drucklagers stehen axial Teile der Antriebswelle 16 mit dem Flansch 14 und Teile der Abtriebswelle 26, die vom Schaltmuffenring 32 umgeben ist, sowie der Flansch 24 hervor. Die Kupplungshälften 10, 20 stützen sich im Bereich der Antriebswelle 16 und Abtriebswelle 26 über die Radiallager 41 und 42 am Gehäuse 40 ab. An den Stirnflächen des Gehäuses 40 sind die Axiallager 11 bzw. 21 angeordnet. Das Lager 21 nimmt dabei die von der Propellerwelle kommenden Zugkräfte auf. Am Flansch 28, der stirnseitig am Wellenstumpf 22 über die Nase 29 zentrierbar am Wellenstumpf 22 befestigt ist, ist antriebsseitig das Axiallager 12 angeordnet. Die Lager 11, 12, 21 sind in Segmente zerlegbar, um ihre Montage zu ermöglichen. In axialer Richtung, auf der der Befestigungsseite entgegengesetzten Seite, sind sie mit Weißmetall 51, 52, 53 belegt.

Wirken Schubkräfte vom Propeller über die Propellerwelle auf das Drucklager, so werden die Kräfte über die Abtriebswelle 26 auf den Flansch 28, von dort über das Axiallager 12 auf den Druckflansch 13 und von dort über das Axiallager 11 auf das Gehäuse 40 und von hier wiederum über den Flansch 45 (Fig. 2) ins Fundament eingeleitet. Bei eingeschalteter Kupplung nimmt das Axiallager 11 den Propellerschub auf, bei ausgeschalteter Kupplung den statischen Schub. Das Axiallager 12 wird bei eingeschalteter Kupplung durch den Propellerschub statisch und bei entkuppelter Anlage durch vorhandene Axialkräfte belastet.

In einer Werkstatt fertigungstechnisch einfach auszuführen, ist die Möglichkeit, die Mittenachsen 43, 44 der Radiallager 41, 42 nicht fluchtend vorzusehen. Dabei ist der Achsabstand a beliebig einstellbar.

Fig. 2 zeigt einen Teil des Schnittes A-A des Gehäuses 40, das sich im ausreichenden Abstand zur Außenkante der Schalthülse 30 befindet. Mittig zum Gehäuse 40 ist in einer Ebene E parallel zu den Mittenachsen 43, 44 der Gehäuseflansch 45 vorgesehen. Der Gehäuseflansch 45 ist am Fundament des Schiffskörpers befestigbar. Die Mittenachse des Flansches 45 ist vorzugsweise zwischen den Mittenachsen 43 und 44 angeordnet.

Bezugszeichenliste:

10 antriebsseitige Kupplungshälfte
11 Axiallager (antriebsseitig)
12 Axiallager zwischen An- und Abtriebswelle
13 Druckflansch (antriebsseitig)
14 Flansch (antriebsseitig)
15 Außenverzahnung
16 Antriebswelle
20 abtriebsseitige Kupplungshälfte
21 Axiallager (abtriebsseitig)
22 Wellenstumpf
23 Druckflansch (abtriebsseitig)
24 Flansch (abtriebsseitig)
25 Außenverzahnung
26 Abtriebswelle
27 ballige Zahnschulter
28 Flansch
29 Nase
30 Schalthülse
31 Schaltgestänge
32 Schaltmuffenring
33 Schalttopf
34 Schulter
35 Innenverzahnung
40 Gehäuse
41 Radiallager (antriebsseitig)
42 Radiallager (abtriebsseitig)
43 Mittenachse des Radiallagers 41
44 Mittenachse des Radiallagers 42
45 Gehäuseflansch
51 Weißmetall für Lager 11
52 Weißmetall für Lager 12
53 Weißmetall für Lager 21

a Achsversatz
E Ebene

Claims (2)

1. Schiffsdrucklager bestehend aus einer Lagerwelle, die einen propellerseitigen Flansch und einen antriebsseitigen Flansch aufweist, einem Gehäuse mit einem Gehäuseflansch zur Übertragung der Lagerkräfte auf das Schiffsfundament, mit zwei einander gegenüberliegenden und senkrecht zur Wellenachse angeordneten Axiallagern zur Aufnahme von Axialkräften in beiden Richtungen und mindestens einem Radiallager, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerwelle zwischen den Axiallagern (11, 21) in Antriebs- (16) und Abtriebswelle (26) geteilt ist und die beiden Druckflansche (13, 23) mit einer an sich bekannten schaltbaren Zahnkupplung verbunden sind, die eine mit den Außenverzahnungen (15, 25) der Druckflansche (13, 23) zusammenwirkende und durch das Innere eines der Wellenabschnitte betätigbare Schalthülse (30) umfaßt, daß ein zweites Radiallager (42) für die Abtriebswelle (26) vorgesehen ist, daß ein drittes Axiallager (12) senkrecht zur Wellenachse zwischen einem mit einem Flansch (28) versehenen Wellenstumpf (22) der Abtriebswelle (26) und dem Druckflansch (13) der Antriebswelle (16) angeordnet ist und daß die Antriebswelle (16) und die Abtriebswelle (26) achsparallel versetzt sind, um eine Taumelbewegung der Schalthülse (30) hervorzurufen.

2. Schiffsdrucklager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsversatz (a) eine Größe von bis zu zwei Tausendstel des Wellendurchmessers aufweist.