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Abdichtung für die Stevenrohrenden auf Schiffen Schraubenwellen von
Seeschiffen werden bisher im Stevenrohr bekanntlich vorwiegend auf Pockholz gelagert.
Solche mit Seewasser geschmierten Lager sind in der Regel nur am vorderen Ende nach
dem Wellentunnel hin abgedichtet; dort ist eine Stopfbuchse vorgesehen, die eine
mit Fett oder Öl getränkte Hanfpackung hat und zum Dichthalten gegen den jeweiligen
äußeren Wasserdruck verhältnismäßig stark angezogen werden muß.
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Derartige Anordnungen haben erfahrungsgemäß verschiedene Nachteile,
die vor allem in den erheblichen Reibungsverlusten des Lagers und der Abdichtung
sowie den hohen Herstellungskosten bestehen, welche durch die dabei erforderliche
Verwendung eines Bronzewellenbezuges bedingt sind. Auch nutzt sich das Pockholz
eines Stevenrohrlagers infolge der starken Reibung schnell ab und muß je nach der
Beanspruchung von Zeit zu Zeit, normalerweise etwa alle zwei Jahre, erneuert werden.
Desgleichen wird der Bezug auf der Schraubenwelle durch das Pockholz und die Hanfpackung
der Stopfbuchse angegriffen, so daß derselbe häufig abgedreht oder erneuert werden
muß.
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Man hat nun schon versucht, die erwähnten Mängel bezüglich der Stevenrohrlagerung
von Schiffsschraubenwellen und der Abdichtung dieses Lagers dadurch zu beseitigen,
daß zur Lagerung der Schraubenwelle statt des Pockholzes Gußeisen oder Weißmetall
verwendet wird. Die dabei notwendige Ölschmierung macht allerdings eine beiderseitige
Abdichtung des Lagers erforderlich. Die für die hintere Stevenrohrabdichtung bekannten
Konstruktionen, z. B. unter Verwendung von senkrecht zur Wellenachse verlaufenden
Dichtungsflächen, die durch genau ausgewogene Federn gegeneinandergepreßt werden,
haben in der Praxis nicht befriedigt.
Es hat sich nämlich gezeigt,
daß auf diese Weise das Stevenrohrlager doch nicht vollkommen gegen das Eindringen
von Seewasser abgedichtet werden kann. Infalgedessen war man gezwungen, zur Schmierung
des Lagers emulgierendes Öl zu verwenden, mit dem sich kein einwandfreier
Ölfilm erreichen läßt. Es muß also eine metallische Berührung zwischen Welle und
Lagerlaufbuchse in Kauf genommen werden.
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Nur dem Umstand, daß es bisher keine Stevenrohrabdichtung gibt, die
im praktischen Betrieb wirklich dicht hält und auch den sonstigen Anforderungen
entspricht, ist es zuzuschreiben, daß die an sich großen Vorteile einer Lagerung
von Schiffsschraubenwellen auf Gußeisen oder Weißmetall mit Ölschmierung gegenüber
der Pockholzlagerung mit Seewasserschmierung bisher nicht richtig ausgenutzt wurden
und nur eine vergleichsweise gering--Anzahl von Seeschiffen, etwa i bis 20/0, mit
Stevenrohrlagern der erstgenannten Art ausgerüstet ist.
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Um dieses Problem, dessen große wirtschaftliche Bedeutung auf der
Hand liegt, zu lösen, will die Erfindung eine Abdichtung für Schiffsschraubenwellen
schaffen, welche die Anwendung einer reinen Ölfilmschmierung mittels eines nicht
emulgierenden Schmieröls ermöglicht, Dabei soll ebenso ein Austreten des unter Druck
stehenden Lageröls wie ein Eindringen von Außenbordwasser in das Lager zuverlässig
verhindert werden, und zwar gerade auch bei den im Schiffsbetrieb vorkommenden Verlagerungen
und Verschiebungen der Schraubenwelle.
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Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, daß die Mängel der
bekannten Stevenrohrabdichtungen in wesentlichem Maße darauf zurückzuführen sind,
daß dieselben nicht in der Werkstatt, sondern erst beim Einbau auf dem Helgen oder
im Dock endgültig montiert werden können und jedesmal beim Ziehen der Schraubenwelle
wiederausgebaut werden müssen. Infolgedessen kann der Zusammenbau der einzelnen
Abdichtungsteile oft nicht mit der erforderlichen Sorgfalt vorgenommen werden, abgesehen
davon, daß eine vorhergehende Erprobung der ganzen Abdichtung im fertigen Zustand
überhaupt nicht möglich ist.
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Die genannten Voraussetzungen für die erwünschte allgemeine Verwendung
von Gußeisen oder Weißmetall für die Lagerung von Schiffsschraubenwellen im Stevenrohr
werden gemäß der Erfindung dadurch geschaffen, daß ein Gehäuse, eine Ölkammer und
eine über die Schraubenwelle zu ziehende und mit dieser umlaufende Buchse gemeinsam
einen Bauteil bilden, der unabhängig davon, ob die Schraubenwelle eingelagert ist
oder nicht, in Fertig zusammengebautem Zustand am Stevenrohr angebracht wird. Die
Ölkammer der Abdichtung wird seitlich durch Wände aus elastischem Material, z. B.
künstlichem Kautschuk, begrenzt, die mit ihrem äußeren Rand am Gehäuse befestigt
sind und mit 'hrem inneren Rand gegen die Buchse anliegende Dichtungslippen bilden.
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Ein weiterer Vorschlag der Erfindung, der insbesondere für die hintere,
dem Propeller zugekehrte Stevenrohrabdichtung in Betracht kommt, in deren Bereich
vornehmlich oder jedenfalls stärker Verlagerungen der Schraubenwelle auftreten,
besteht darin, daß die Wände der Ölkammer balgartig ausgebildet und zusätzlich an
einem zwischen ihnen liegenden Führungsring befestigt sind, so daß sich die Lage
der Dichtungslippen der Balgelemente den jeweiligen Verlagerungen der Welle und
der Buchse genau anpaßt.
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Schließlich hat es sich als zweckmäßig erwiesen, das Eindringen von
Schmutzteilen u. dgl. vom Außenwasser her in die hintere Stevenrohrabdichtung dadurch
zu verhindern, daß den Dichtungselementen auf der dem Außenwasser zugekehrten Seite
ein ebenfalls konzentrisch zur Welle geführter, selbstschmierender Schutzring vorgeschaltet
ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung und Einzelheiten der mit ihr erzielten
Vorteile ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von zwei in den Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes. Es zeigt Fig. z
einen unterbrochenen Längsschnitt durch das Stevenrohrlager einer Schiffsschraubenwelle
mit an beiden Enden angeordneten, im wesentlichen gleichartig, aber nicht mit allen
Einzelheiten dargestellten Abdichtungen, Fig. 2 in größerem Maßstab das hintere
Ende des Stevenrohres mit der hier vorgesehenen Außenabdichtung in gegenüber Fig.
i vervollständigter Darstellung und Fig.3 als Gegenstück zu Fig. 2 das vordere Ende
des Stevenrohres mit einer anderen, einfacheren Ausführung der Innenabdichtung.
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Die Schraubenwelle i eines Seeschiffes ist im Stevenrohr 2 in einem
mit Weißmetall 3 ausgegossenen Lagerkörper 4 gelagert. Das Stevenrohrlager ist mit
Druckölschmierung versehen, deren besondere Einrichtungen nicht dargestellt sind.
Die beiden Enden des Stevenrohres sind durch je eine Abdichtung verschlossen.
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Die innere Abdichtung der Schraubenwelle i am 'vorderen Ende des Stevenrohrlagers
(Fig. 3) besteht aus zwei scheibenförmigen Ringen 5 aus elastischem, ölbeständigem
Material, etwa künstlichem Kautschuk, ferner einem Gehäuse 6, das mit zwei den äußeren
Rand der Ringe 5 gegen einen Distanzkörper 7 festeinspannenden Deckeln 8, g zu einer
an der vorderen Stirnseite des Stevenrohres befestigten Einheit verbunden ist.
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Die elastischen Ringe 5 bilden die Seitenwände einer Ölkammer io;
an ihrem inneren Ende haben sie nach der Lagerseite hin gerichtete, schräg zur Welle
verlaufende Lippen ii, die mit Hilfe von Schlauchfedern 12 ringsum gleichmäßig gegen
eine über die Welle gezogene und mit einem- auf dieser festsitzenden Ring 13 verbundene
Laufbuchse 14 angedrückt werden.
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Die äußere Abdichtung der Schraubenwelle i am hinteren Ende des Stevenrohrlagers
(Fig. 2) hat einen ähnlichen Aufbau, indem auch hier ein Gehäuse 15 und zwei mit
diesem verbundene Deckel 16, 17, welche die ganze Anordnung axial begrenzen, gemeinsam
an der betreffenden Stirnseite des Stevenrohres befestigt sind. Die Seitenwände
der
innerhalb des Gehäuses vorgesehenen Ölkammern 18 werden durch
zwei balgartig geformte Ringe ig gebildet, die aus dem gleichen Material wie die
scheibenförmigen Ringe 5 am anderen Ende des Stevenrohrlagers bestehen und ebenfalls
an ihrem äußeren Rand mittels der Gehäusedeckel Wasser- und öldicht eingespannt
sind. Desgleichen haben die Balgringe ig an ihrem inneren Ende schräg zur Welle
verlaufende Dichtungslippen i i, die durch Schlauchfedern 12 ringsum gleichmäßig
gegen eine über die Welle gezogene und mit dieser umlaufende Buchse 2o angedrückt
werden. Diese Buchse ist Wasser- und öldicht an dem auf das konisch verjüngte Wellenende
aufgesetzten Propeller 2i befestigt.
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Die beiden Bälgringe ig der äußeren Stevenrohrabdichtung sind spiegelbildlich
zueinander angeordnet, so daß ihre Lippen i i nach entgegengesetzten Seiten gerichtet
sind. In ihrem mittleren, eingezogenen Querschnittsteil sind diese elastischen Ringe
mit einem zwischen ihnen angeordneten metallischen Führungsring 22 verschraubt.,
welcher auch die Rückseite der Dichtungslippen i i abstützt und mit seiner mit Weißmetall
ausgegossenen Innenfläche die Wellenbuchse 2o mit Gleitsitz umfaßt. Die Lauffläche
des Führungsringes 22 auf der Wellenbuchse 20 wird durch das in der Kammer 18 vorhandene
Öl geschmiert.
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Unmittelbar hinter dem äußeren Gehäusedeckel 17 ist noch ein besonderer,
selbstschmierender Schutzring 23 angeordnet, dessen Form etwa dem inneren Teil der
beiden balgartigen Ringe entspricht und der wie diese an seinem gegen die Wellenbuchse
anliegenden Lippenende von einer vorgespannten Schlauchfeder 12 umspannt wird. Der
Schutzring 23
ist gleichfalls zentrisch zur Welle geführt und auf seiner Rückseite
abgestützt.
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Die Ölkammern io, 18 der beiden Stevenrohrabdichtungen stehen mit
zwei Längsbohrungen 2q., 25 im oberen bzw. im unteren Teil des Stevenrohres in Verbindung.
Der oberen Bohrung 24 wird das in die Kammern einzufüllende Öl von einem nicht dargestellten,
hochliegenden Ölbehälter aus durch natürliches Gefälle zugeführt, während die untere
Bohrung 25 dazu dient, das Öl im Bedarfsfalle aus den Kammern abzulassen.
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Am günstigsten. ist es, wenn der Öldruck in den Kammern io, 18 einer
solchen Abdichtung gleich groß oder niedriger als der von außen wirkende Druck ist.
Für solche Fälle ist die aus Fig. 2 ersichtliche Anordnung der balgartigen Ringe
geeignet. Es ist aber auch möglich, den Druck in der Ölkammer so einzustellen, daß
er höher ist als der Außenwasserdruck und der Schmieröldruck im Stevenrohrlager.
Dann müssen die Balgkörper ig mit einander zugekehrten Lippen i i angeordnet werden.
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Bei der Innendichtung gemäß Fig. 3 gilt für die Ringe 5 ins fern dasselbe,
als auch deren Lippen i i nach der Seite des höheren Druckes gerichtet sind, um
dadurch zusätzlich zu der Spannkraft der Schlauchfedern 12 gegen die Wellenbuchse
14 angedrückt zu werden. Bei der dargestellten Anordnung ist angenommen, daß der
Öldruck in der Kammer io kleiner ist als der Schmieröldruck im Stevenrohr-Lager.
In dem an dieses Ende des Stevenrohrlagers angrenzenden Wellentunnel herrscht dagegen
kein Überdruck; daher ist die Lippe des äußeren Dichtungsringes nach der Kammer
hin gerichtet.
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An Stelle der gegebenenfalls als Innenabdichtung des Stevenrohrlagers
genügenden, einfacheren Ausführung nach Fig.3 kann grundsätzlich auch eine Ausführung
nach Fig. 2 vorgesehen werden, bei welcher der Führungsring 22, unterstützt durch
die größere Verformbarkeit der balgartigen Ringe ig, zwangsläufig dafür sorgt, daß
die Lippen i i dieser Ringe immer ihre richtige, eine gute Abdichtung gewährleistende
Lage zur Wellenbuchse 2o beibehalten. Eine solche Führung ist besonders dort zweckmäßig,
w o mit Querverlagerungen der Schraubenwelle, z. B. infolge Abnutzung des Wellenlagers,
oder mit Längsverschiebungen der Schraubenwelle im Stevenrohr, die auf großen Schiffen
erfahrungsgemäß bis zu etwa 30 mm betragen können, gerechnet werden muß.
Der zum' Fernhalten von groben Schmutzteilen dienende Schutzring 23 braucht bei
der vorderen Abdichtung des Stevenrohrlagers gegen den Wellentunnel nicht vorgesehen
zu werden.
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Die als Hauptvorteil der neuen Abdichtung anzusehende große Betriebssicherheit
derselben beruht gerade unter den im vorliegenden Zusammenhang gegebenen Verhältnissen
weitgehend darauf, daß sie mit allen zugehörigen Teilen einschließlich der Wellenbuchse
in der Werkstatt zusammengebaut, erprobt und dann im fertigen, Zustand am Stevenrohr
angebracht werden kann. Der Einbau kann unabhängig davon vorgenommen werden, ob
die Schraubenwelle bereits eingelagert ist oder nicht; entsprechend ist auch ein
Ziehen der Schraubenwelle ohne Ausbau der Abdichtung möglich. Es braucht nur jeweils
die Buchse mit dem Propeller 2i bzw. dem auf der Welle festsitzenden Ring 13 verbunden
oder von dem betreffenden Bauteil gelöst zu werden.
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Schließlich brauchen die Einzelteile einer solchen Abdichtung nicht
für jeden Wellendurchmesser anders ausgeführt zu werden. Vielmehr können innerhalb
gewisser Grenzen. für verschieden starke Schraubenwellen die gleichen Gehäuse, Deckel,
Lippendichtungselemente und Führungsringe verwendet werden, indem die Wellenbuchsen
bei gleichem Außendurchmesser mit ihrem Innendurchmesser jeweils der Welle angepaßt
werden. Dadurch sind eine wirtschaftliche Fertigung und eine geringe Lagerhaltung
möglich.