DE8513640U1 - Zahnkupplung für Schiffsantriebsanlagen - Google Patents

Description

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Die Neuerung betrifft eine im Stillstand schaltbare Zahnkupplung ftlr Schiff santHebsanlagen, Insbesondere zum Kuppeln der Propellerwelle mit der Antriebswelle, bestehend aus mit AuBenverzahnungen versehenen Kuppliing^hälften der Antriebs- und^Abtr1ebsse1te sowie einer eine korrespondierende Verzahnung besitzende verschiebbare SchalthUlse und einem die Kupplungshälften und die SchalthUlse umgebendes Gehäuse.

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", Hannesmann Rexroth L+S: RE 75 003 09.83 .1.1.2 Nr. 5). Mindestens eins von den Lagern ist ein Axiallager.

Nachteil dieser Anordnung 1st neben der h&?/en 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 zum einen, daß während der Hontage hoher Aufwand betrieben werden muß, zum anderen, daß während des Betriebes, da der Schiffskörper sich selber verändert, die örtliche Lage der Bauteile zueinander sich ändert. 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 Machten. Wie bereits oben erwähnt, 1st der Einsatz von Axiallagern erforderlich, um den Axialschub von der Propellerwelle, wie auch von der Hotorwelle aufzunehmen. Es verbleibt aber Immer noch eine Axial bewegung zwischen den KupplungshäTften, die zu einem erhöhten Verschleiß der Zahnflanken führt. Beim,Anfahren der Schiffsantriebseinheit erwärmt sich das gesamte System. Das bedeutet_s 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 1st ein Verschleiß der Flankenballen.

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Die Neuerung hat sich die Aufgabe gestellt, eine Zahnkupplung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die In kompakter Bauweise ausgeführt 1st, sich leicht justieren läßt und In jeder Betriebsphase der Antriebseinheit verschleißarm 1st.
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Öle Aufgabe wird neuerungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zahnkupplung zwischen dem Gehäuse und der abtr1ebsse1t1gen Kupplungshälfte, zvrisehen den Kupplungshälften und zwisehen dem Gehäuse und der antr1ebsse1t1gen Kupplungshälfte Axiallager vorgesehen sind, wobei die Axiallager senkrecht zur Wellenachse angeordnet und jw Aufnahme der Insbesondere vom Propeller bewirkten Schub- bzw. Zugkräfte vorgesehen sind.

Die Drucklager nehmen die Druck- und Schubkräfte auf, die über die Propellerwelle und 1n geringem Maße auch über die Motorwelle 1n die .Kupplung eingeleitet werden. Die üblicherweise zu beiden Selten der Kupplung eingesetzten Axiallager sind dadurch entbehrlich. In vor-' teilhafter Heise 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 zur Kupplung herrufen können, die eine Veränderung der Lage der Zahnflanken zueinander bewirken und dabei erhöhten Verschleiß auslösen.

Ein weiterer Vorteil 1st der geringe körperliche Abstand der Verzahnung der Kupplung zu den Drucklagern. Hierdurch wird eine Relativbewegung der Zahnfianken 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 Liegezelt eines Schiffes und der relativ kurzen Zelt 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 Weliendurchmessern zwischen 300 und IdOO mm und Wellenstumpf1ängen von wenigen Metern tritt hler eine

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meßbare Bewegung auf« Durch den extrem kurzen Abstand zwischen Drücklager und Flanke bleibt der Betriebspunkt der Zahnflanken beider Küpplungshälften konstant* Ein Verschleiß, der hervorgerufen wird durch Verschiebung des Arbeltspunktes, kann somit nicht auftreten.

Ein weiterer Vorteil der neuerungsgemäßen Zahnkupplung 1st die exakte Ausrichtung der Mittenäcnsen der jeweiligen Zahnkupplungshälften, die auch 1m Betrieb keine Änderung erfährt. Durch einen geringen Achsversatz der Mittenachse der Antriebswelle zur Mittenachse der Propellerwelle kommt es zu einer Taumelbewegung der Zahnhülse. Die Taumelbewegungen der Zahnhülse führen bei den jeweiligen Zahnscheiben 1m Bereich der Zahnflanken zu einer Kippbewegung. Diese Kippbewegung führt zu einer intensiven Schmierung der kompletten Zahnflanke mit 1n der Kupplung vorhandenem Schmieröl. Hierdurch wird die Verschleißrate enorm gesenkt. Durch die kompakte Bauwelse der neuerungsgemäßen Zahnkupplung 1st diese Taumelbewegung nicht nur berechenbar und 1n vorgegebenen Grenzen zu halten, sie 1st bereits werkstattmäßig exakt einstellbar und von der Montage vor Ort sowie späteren Änderungen, beispielsweise" aus Verlagerungen des Schiffskörpers, unabhängig.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung wird Im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. 25

Es zeigen

F1g. 1 einen Längsschnitt der Kupplung,
F1g. 2 eine Teil ansicht eines Schnitts A-A des Gehäuses.

Im Schnitt des Getriebes 1n der Fig. 1 1st die Antriebswelle am Flansch 14 der antr1ebsseit1gen Kupplungshälfte 10 befestigbar. Der Flansch 14 1st ebenso wie der Druckbund 13 an der Helle 16 angeschmiedet. Am Umfang des Druckbundes 13 1st die Verzahnung 15 einge-^J arbeitet.

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Abtriebs sei tig 1st die Propellerwelle am Flansch 24 der abtr1ebsse1-tigen Kupplungshälfte 20 befestigbär. Der Flansch 24 1st afi der Welle 26 angeschmiedet, die antriebsseitig den Druckbund 23 sowie den Welienstüiiipf 22 aufweist. Am Druckbund 23 1st der mit einer Außenverzahnung versehene Zahnring 25 befestigbar. Die Kupplungshälften 10 und 20 sind durch eine verschiebbare Schalthülse 30, die eine Innenverzahnung 35 aufweist, entsprechend der Verzahnung des Zahnringes 25 sowie der Verzahnung 15 des Druckbundes 13, formschlüssig verbindbar. Die Schalthülse 30 besitzt m1tt1g nach Innen wHsend eine ringförmige Schulter 34, an der der Schalttopf 33 öefestigbar 1st. Der Schalttopf 33 1st über das Schaltgestänge 31 mit dem Schaltmuffenring 32 verbunden.

Im ausgerückten Zustand der Kupplung {obere Bildhälfte) stützt sich die Schalthülse 30 auf der Druckscheibe 28 ab. Dabei 1st an der Druckscheibe 28 eine ballige Zahnschulter 27 zum exakten Führen der Schalthülse 30 vorgesehen.

Für die Zahnkupplung 1st ein Gehäuse 40 vorgesehen, aus der axial Teile der Welle 16 mit dem Flansch 14 und Teile der Welle 26, der von» Schaltmuffenring umgeben 1st, sowie der Flansch 24. Die Kupplungshälften 10, 20 stützen sich 1m Bereich der Wellen 16, 26 radial über die Lager 41, 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 hervorgerufenen Zugkräfte auf. An der Druckscheibe 28, die st1rnse1t1g am Wellenstumpf 22 über die Nase 29 zentrierbar am Wellenstumpf 22 befestigt 1st, 1st antr1ebsse1t1g das Lager 12 angeordnet. Die Lager 11, 12, 21 sind In Segmente zerlegbar, um Ihre Montage zu ermöglichen. In axialer R1chtung, auf der der Befestigungsseite entgegengesetzten Seite; sind sie mit Weißmetall 51, 52, 53 belegt.

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Wirken Schubkräfte vom Propeller über die Propellerwelle auf die Kupplung so werden die Kräfte über die Welle 26 auf die Druckscheibe 28, von dort über das Axiallager 12 auf den Druckbund 13 und von dort über das Lager 11 auf das Gehäuse 40 und von hler wiederum über den Flansch 45 (F1g. 2} 1ns Fundament eingeleitet. Bei eingeschalteter Kupplung nimmt das Drucksegment 11 dynamisch den Propel!erschüb auf, bei ausgeschalteter Kupplung den statischen Schub. Das Drucksegment 12 nimmt bei eingeschalteter Kupplung den Vorausschub statisch und bei entkuppelter Anlage den Schub dynamisch auf. 10

in einer Werkstatt fertigungstechnisch einfach auszuführen, 1st die Möglichkeit, die Mittenachsen 43, 44 der Radial!ager 41, 42 nicht fluchtend vorzugehen. Dabei ist der Achsabstand a beliebig einstellbar.

Flg. 2 zeigt einen Teil des Schnittes A-A des Gehäuses 40, das sich 1m ausreichenden Abstand zur Außenkante der Schalthülse 30 befindet. M1tt1g zum Gehäuse 40 ist in einer Ebene E parallel zu den Mittenachsen 43, 44 der Flansch 45 vorgesehen. Der Flansch 45 1st am Fundament des Schiffskörpers befestigbar. Die Mittenachse des Flansches 45 1st vorzugsweise zwischen den Mittenachsen 43 und 44 angeordnet.

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	Bezugszeichen Viste	antr1ebsse1t1ge Kupplungshälfte
	10	antr1ebsse1t1ges Axiallager
J ' ' . I ■ · 1 · » · · * * * ■■ι ·· r · ··· ····· , , ; ·■:·· » · ··· · ·	11	Axiallager zwischen den Kupplungshälften
! I . ' It!·· ·· ·» ·····	12	Druckbund (antriebsse1t1g)
13	Flansch
14	Verzahnung
15	Welle
16	abtr1ebsse1t1ge Kupplungshälfte
20	abtriebsseites Axiallager
21	Well enstumpf
22	Druckbund (abtr1ebsse1t1g)
23	Flansch
24	Zahnring
25	Welle
26	ballige Zahnschulter
27	Druckscheibe
28	Nase
29	Schal thill se
30	Schaltgestänge
31	Schaltmuffenring
32	Schalttopf
33	Schulter
34	Verzahnung
35	Gehäuse
40	Radial!ager antr1ebsse1t1g
41	Radlallager abtr1ebsse1t1g
42	Mittenachse des Radiallagers 41
43	Mittenachse des Radi allagers 42
44	Flansch
45	Gleitschicht
50	Weißmetall für Lager 11
51	Weißmetall für Lager 12
52	Weißmetaal für Lager 21
53	Achsversatz
a	Ebene
E

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Claims (9)

Mannesniann Aktiengesellschaft, Düsseldorf FaT-T-Nr- ,-24-071 Zahnkupplung fur Schiffsantriebsanlagen SchutzansprüGhe i. Im Stillstand schaltbare Zahnkupplung für Schiffsantriebsanlagen, Insbesondere zum Kuppeln der Propellerwelle mit der Antriebswelle, bestehend aus mit Außenverzahnungen versehenen Kupplungshälften der Antriebs- und Abtriebsseite sowie einer eine korrespondierende Ver-, zahnung besitzende verschiebbare Schalthiiilse und einem die Kupplungshälften und die Schal thill se umgebendes Gehäuse, dadurch gekennzeichnet,

1.1 daß zwischen dem Gehäuse (40) und der abtr1ebsse1t1gen Kupplungshälfte (20) ein Axiallager (21)

1.2 daß zwischen den Kupp!ungshHlften (10, 20) ein Axiallager (12) und

1.3 daß zwischen dem Gehäuse (40) und der antr1ebsse1t1gen Kupplungshälfte (10) ein Axiallager (11)

. vorgesehen 1st, wobei die Axiallager (11, 12, 21) senkrecht zur Wellenachse angeordnet sind und zur Aufnahme der Insbesondere vom Propeller bewirkten Schub- bzw. Zugkräfte vorgesehen sind.

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2. Zahnkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, . ' daß die Axiallager (11, 12, 21) ringförmige Gleitlager sind.

3. Zahnkupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

f daß die Ringe (11, 12, 21) In Segmente zerlegbar sind.

4. Zahnkupplung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmente mit einer besondere Gleiteigenschaften besitzenden Schicht (51, 52, 53), vorzugsweise Weißmetall, belegt sind.

5. Zahnkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungshälften (10, 20) in radialer Richtung mit Lagern (41, 42), Insbesondere Gleitlager, 1m Gehäuse (40) geführt sind.

% 6. Zahnkupplung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittenachsen (43, 44) der Radiallager (41, 42) mit e1n3n Achsversatz (a) zueinander achsparailel geführt sind.

7. Zahnkupplung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsversatz/a) eine Größe von bis zu zwei Tausendstel des Wellendurchmessers aufweist.

8. Zahnkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (40) einen Flansch (45) aufweist, der mit einen Fundament des Schiffes verbindbar 1st.

9. Zahnkupplung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (45) m1tt1g das Gehäuse (40) in einer Ebene (E) umgibt» die parallel zu den Mittenachsen (43, (A) angeordnet 1st.

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