FI67063C - Rodermotor foer fartyg och flytande anordningar - Google Patents

Description

- — -'-"I Γβ1 KUULUTUSJULKAISU

W ί11) utlAcgningssrrift 67063 C tAKi avSr.nc-Ity 10 01 1985 ^ P-itcnt nccMclat ^ ^ (51) Kv.Hu/hN.a3 B 63 H 25/38 SUOMI—FINLAND (2i) ι^*ιιιλ«*·-ρ«»ν«λ«ι«« 79326^+ (22) HmfcwntapUvt — Aiwatoilnpdtf 13.10.79 ' (23) AHaipaM—aMglMadtg 19.10.79 (41) TiHliNiulklMkal —BHvHoffMNH· 31.05.80

Patentti- ja rekisterihallitus (4A NShtSvltalsuiee μ toel+iHctese pvm.—

Patent- och registerstyrel sen AmBkan uthgd och ucLskiHtsn psbHeand 28.09.84 (32)(33)(31) ^yyJtty *uotk«u« BspSrd prtortuc 30.11.78

Saksan Lii ttotasava1ta-Förbundsrepubli ken

Tyskland(DE) P 2851733.1

Toteennäytetty-Styrkt (71) Jastram-Werke GmbH KG, Billwerder Bill de i ch 603, 2050 Hamburg 80,

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Fred Petersen, Hamburg, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (?4) Oy Kolster Ab (54) Peräsinmoottori aluksia ja kelluvia laitteita varten -Rodermotor för fartyg och flytande anordningar

On tunnettua, että aluksien ja kelluvien laitteiden peräsimien yhteydessä noin 2/3 peräsimentehosta tuotetaan imupuolella ja noin 1/3 peräsimentehosta painepuolella. Peräsimen sivusuhteista ja sen rakenteesta potkurisuihkun ulkopuolella riippuen syntyy imupuolen hajoamista peräsimen kulman ollessa 15-35°, jolloin imusivuvaikutus suurelta osin katoaa. Ratkaisuksi tähän ongelmaan ovat osoittautuneet käytetyt roottorit, jotka on sijoitettu joko peräsimen etureunaan tai moniosaisten peräsimien taivekohtiin (DE-patenttihakemus 2 820 355, DE-patenttijulkaisu 420 840).

Tähän asti valmistettuja peräsinroottoreita käytettiin joko mekaanisesti tai hydrauliikkamoottorin avulla, jolloin tulojohto kulki ontoksi poratun peräsimenvarren läpi.

Peräsinroottorin mekaaninen käyttö ontoksi poratun peräsimenvarren kautta on luonnollisesti aika monimutkaista ja vaatii laivanrakennuksessa tuskin ylläpidettävää valmistustarkkuutta. Tämä käyttö 67063 2 on vastaavasti kallista.

Peräsimenlapaan sovitetun hydrauliikkamoottorin avulla suoritettava käyttö on huomattavasti yksinkertaisempi, joskaan vaadittavien sangen paksujen hydraulisten putkijohtojen asentaminen ontoksi poratun peräsimenvarren läpi ja peräsinkappaleeseen ei itsessään ole ongelmatonta, varsinkin kun otetaan huomioon, että peräsimen täytyy olla koottavissa ja purettavissa nopeasti ja ongelmattomasti, jottei tarpeettomasti estetä potkurin ja vastaavasti potkutinakselin kunnossapito- ja korjaustöitä. Sitä paitsi aiheuttavat vaadittavat monet kaaret hydrauliikkajohdoissa huomattavia virtausvastuksia. Rakennettujen laitteistojen yhteydessä menee yli 60 % peräsimen konetilassa syötetystä tehosta hukkaan hydrauliikkajohdoissa. Hydraulisen roottorin käytön eräänä toisena haittana on vuotojen vaara, jotka vuodot voidaan korjata ainoastaan aluksen ollessa telakoituna.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on saada aikaan peräsinroot-tori, joka voidaan asentaa mahdollisimman yksinkertaisesti peräsimen-lapaan ja ilman suuria aluksen liitäntäosien valmistustarkkuuteen kohdistuvia vaatimuksia, jonka energiansyöttö voidaan saada aikaan mahdollisimman yksinkertaisesti ja pienin häviöin, joka on vahva ja kestävä ja joka estää mahdollisimman vähän peräsimenlavan kokoamista ja purkamista.

Tämän tehtävän ratkaisemiseksi ehdotetaan peräsinroottoria, joka on keksinnön mukaisesti tehty ulkoroottorilla varustetuksi vedenalaiseksi sähkömoottoriksi. Roottorin keskeisen staattorinrunko-osan läpimenevä akseli voidaan kiinnittää välyksellä, mahdollisesti myös joustavasti tai niveltyvästä ylhäältä ja alhaalta peräsimenlapaan, jolloin tämän liitännän on oleellisesti oltava ainoastaan väännönkestävä staattorinrunko-osan pyörimisen vapausasteen suhteen oman pituusakselin ympäri toimiakseen pyörivän roottorin vääntömomenttia varten tukilaake-rina ja lisäksi tämän lukittumisen väännön suhteen tarvitsee olla varmistettu ainoastaan roottorin yhdellä puolella, siis joko ylhäällä tai alhaalla. Luonnollisestikaan ei momenttilukittumisen suinkaan tarvitse olla jäykkä, vaan sillä voi olla suorastaan tietty joustavuus. Niinpä voidaan roottori laakeroida vieläpä täysii joustavasti peräsimenlapaan, niin ettei myöskään liitäntäosien suhteellisen suuren valmistustarkkuuden yhteydessä esiinny liikajännittymistä ja lisäksi voidaan saada aikaan värähtelyn vaimeneminen molemmissa suunnissa, sekä peräsimenlavasta roottoriin että myös päinvastoin.

67063

Roottorin erityisen korostetun pehmeänripustuksen yhteydessä, esim. värähtelymetallielementteihin, voidaan saavuttaa jopa käynnistysimpuls-sin ja siten myös kytkentävirtahuipun pieneneminen.

Näin muodostettu sähkö-peräsinroottori voidaan valmistaa täysin valmiiksi ja asentaa sen jälkeen suljettuna yksikkönä peräsimenlapaan, ilman että tällöin on vielä suoritettava koneen rakennukseen liittyviä töitä.

Sähkökaapeli! lautta tapahtuva energiasyöttö on tässä yhteydessä varmasti oleellinen parannus tähän asti tehtyihin ratkaisuihin verrattuna. Sen hukka on erittäin pieni,se on vahva ja kestävä. Kaapeli on yksinkertainen asentaa ja suhteellisen ohut, millä on merkitystä peräsimenvarressa olevalle poraukselle. Lisäksi ovat sähkökaapelin yhteydessä myös muut energian siirtämistiet ajateltavissa kuin ontoksi poratun peräsimenvarren läpimenevä. Koska sähkökaapeli on hyvin taipuisa, voidaan se viedä esim. peräsimenvarren vieressä ulos aluksen rungosta , sen jälkeen löyhänä kierukkana peräsimenvarren ympärillä ja sitten peräsimenlapaan.

Esillä olevan keksinnön mukainen sähkö-peräsinroottori on esillä olevan ongelman yksinkertaisin ajateltavissa oleva ja selvästi hinnaltaan edullisin ratkaisu. Se ei tarvitse huoltoa hyvin pitkiin aikoihin ja se on varmakäyttöinen. Roottori ja vastaavasti roottori-laitteisto voidaan valmistaa kustannuksia säästäen eikä se ole sijoitettavissa ainostaan peräsimiin, vaan kaikkialle, missä roottoreita käytetään virtaukseen vaikuttamiseksi.

On olemassa lukuisia mahdollisuuksia sähköroottorin valmistamiseksi. Periaatteessa on jokainen kone sopiva, johon syötetään sähkövirtaa liikkumattoman akselitapin kautta ja jossa omaa ulkovaippaa käytetään.

Keksinnön edulliset suoritusmuodot käyvät ilmi alipatenttivaati-muksista.

Piirustuksessa on esitetty keksinnön kohde esimerkkeinä.

Kuvio 1 esittää osittain sivukuvantona, osittain pystyleikkauk-sena peräsimenlavan etureunaan sovitettua sähkö-peräsinroottoria, kuvio 2 esittää osittain sivukuvantona, osittain pystyleikkauksena sähkö-peräsinroottoria, jossa kuitenkin staattorin akseli on viety ainoastaan yhdellä sivulla ulos moottorista, kun taas roottori on laakeroitu toiselta sivulta kiertyvästä peräsimenlapaan, kuvio 3 esittää osittain sivukuvantona, osittain pystyleikkauksena erästä toista suoritusmuotoa kuviota 2 vastaten, kuitenkin käyttäen 4 67063 liukurengasroottori-sähkömoottorin päinvastaista periaatetta, kuvio 4 esittää osittain sivukuvantona,osittain pystyleikkauksena sähkö-peräsinrattoria, jossa moottoriosan sisällä oleva roottoriosa pyörii kuten tavallisessa sisäroottorilla varustetussa sähkömoottorissa ja ottaa mukaansa peräsinroottorin vaipan, jolloin staattoriosa seisoo, kuvio 5 esittää hidastusvaihteella varustettua sähkö-peräsinroot toria pystyleikkauksena ja kuvio 6 esittää osittain sivukuvantona, osittain pystyleikkauksena sähkö-peräsinroottoria, joka on tehty ylhäältä täysin tiiviiksi, niin että ylös roottoriin sovitettu sähkömoottoriosa ei voi joutua veteen ilmakuplan vuoksi, joka muodostuu alhaalta tunkeutuvan veden yhteyteen.

Kuviossa 1 esitetyssä suoritusmuodossa on peräsinroottori tehty ulkoroottorilla varustetuksi vedenalaiseksi sähkömoottoriksi. Läpimenevä staattorin akseli 11 on yhdistetty ylhäältä ja alhaalta väännön-kestävästi peräsimenlavan 90 kanssa. Liitäntöjä varten tarkoitettuja suoritusmahdollisuuksia on selvitelty edellä. Staattorinakselille 11 on sovitettu varsinainen staattoriosa 12, johon syötetään sähköenergiaa sähkökaapelin 10 välityksellä, kun taas roottoriosaa on merkitty numerolla 13. Roottoriosa 13, joka on tehty oikosulkuroottoriksi, on käytetty. Lisäksi on roottoriosa 13 asennettu välittömästi peräsin-roottorin lieriön 14a sisäsivulle.

Tällainen suoritusmuoto vaatii kuitenkin kaksi kallista ja ajan oloon kuluvaa tiivistettä merivettä vastaan, nimittäin kummassakin roottorinpäässä. Lisäksi eivät sähkömoottorin osat, siis staattoriosa ja roottoriosa, yleensä läheskään täytä roottorin koko pituutta, niin että tässä suoritusmuodossa saadaan kuvion 1 mukaisesti pitkä ja vastaavasti taipuisa staattorin akseli.

Kuvion 2 mukaisessa suoritusmuodossa on roottori 24 sitä vastoin laakeroitu välittömästi sähkömoottorin osan molemmilla sivuilla staattoriosan 22 lyhyelle akselille 21, niin että staattoriosa 22 ja roottoriosa 23 on kiinnitetty keskenään parhaaUa mahdollisella tavalla. Tällöin on tosin roottorin sylinterin 24a lisälaakerointi 25 sen alapäässä peräsimenlavalle 90 välttämätön. Luonnollisesti voidaan kaikki havainnollistetut roottorit asentaa myös 180° käännettyinä.

Tämä laakerointi voidaan tehdä edullisesti esim. vedellä voidelluksi liukulaakeriksi.

5 67063

Kuviossa 3 esitetty suoritusmuoto vastaa kaikilta toiminnoiltaan kuvion 2 mukaista suoritusmuotoa, ainoastaan staattoriosan 22 ja roottoriosan 23 sähköiset toimintatavat on vaihdettu, ts. tässä tapauksessa virtaa syötetään roottoriosaan 23. Virransyöttö tapahtuu liukurenkaiden 36 välityksellä. Tämän suoritusmuodon etuna on, että sangen pitkälle voidaan turvautua saatavissa olevien sisäroottorilla varustettujen sähkömoottoreiden rakenneosiin.

Vielä pitemmälle on tavanomaisen sisäroottorilla varustetun sähkömoottorin periaate säilytetty kuvion 4 suoritusmuodossa. Tässä tapahtuu virransyöttö suoraan staattoriosaan 42. Staattoriosassa 42 pyörii roottoriosa 41 ja ottaa akselinsa 46 ja vaipan 45 välityksellä mukaansa peräsinroottorin 44 sylin 44a. Tässä suoritusmuodossa on roottorin sylinteri 44a yhdistetty kiinteästi roottoriosan 41 akselin 46 alapäähän ja alapäästään laakeroitu akselitapin 43b välityksellä peräsimenlavalle 90. Roottorin sylinterin 44a yläpää on laakeroitu akselille 43a, joka on yläpäästään yhdistetty kiinteästi peräsimenla-van 90 kanssa, kun taas akselin 43a alapää on yhdistetty staattorin-runko-osaan 43, joka vastaanottaa staattoriosan 42 ja johon roottorin akselin 46 yläpää on laakeroitu. Roottoriosa 41 on sovitettu tällöin pyörivästä staattoriosaan 42, kun taas staattorinrunko-osan 43 kanssa yhdistetty akseli 43a on viety peräsinroottorin 44 vaipan läpi ja kiinnitetty peräsimenlavalle 90.

Kuvion 4 mukaiseen suoritusmuotoon voidaan suhteellisen yksinkertaisesti rakentaa allennusvaihde, joka voi olla erittäin hyödyllinen. Liian suuri kierrosluku ei tosin ole epäedullinen toivotulle teholle; kuitenkin se nostaa tehontarvetta kolmannessa potenssissa. Sikäli on alennusvaihteen käsittävä ratkaisu hyvin edullinen.

Luonnollisesti ovat tässä tapauksessa lukuisat vaihteen rakenne-tavat käyttökelpoisia. Esillä olevassa tapauksessa tarjotaan erilaisia kiertopyörästön rakennetapoja. Mutta myös lieriöhammaspyörästöt ovat mahdollisia, kuten yhtenä mahdollisuutena kuviossa 5 esitetty esimerkki osoittaa.

Kuviossa 5 esitetyssä suoritusmuodossa pyörii sisäroottorilla varustettu oikosulkuroottori staattoriosan 52 sitä ympäröivän staatto-rikäämityksen kentässä. Staattoriosa 52 on kiinnitetty staattorinrun-ko-osalle 53. Se kannattaa molemmissa päissä peräsimenlavalle 90 kiinnitettyjä akselin päitä 88 ja 89, jotka on päässä viety ulos roottorin sylinteristä. Roottorin sisätilaan on sovitettu sekä laakerit 57 ja 58 roottoriosaan 51 varten että myös laakerit 81 ja 82 6 67063 voimansiirtoakselia 80 varten. Roottorin akseli 56 siirtää vääntömo-mentin pienen hammaspyörän 59 välityksellä hammaspyörälle 83, joka taas voimansiirtoakselin 80 ja pienen hammaspyörän 84 välityksellä pyörittää hammaspyörää 85. Hammaspyörä 85 on yhdistetty jäykästi roottorin ulkovaipan kanssa, niin että tämän liikkumattomille akselin-päille 88 ja 89 laakeroituna täytyy pyöriä mukana.

Kuvio 6 esittää rakennetapaa, jossa sähkömoottorin osat on erityisen hyvin suojattu ympäröivältä merivedeltä. Tässä tapauksessa on ylös sovitettu liukulaakeri 65, niin että peräsinroottori on suljettu ylöspäin täysin ilmatiiviisti. Ylös roottoriin on sovitettu sähkömoottori .

Kuviossa 6 esitetyssä peräsinroottorissa on käytetty kuviossa 2 esitetyn peräsinroottorin käyttöperiaatetta. Mutta tässä tapauksessa voidaan käyttää myös muita edellä selitettyjä työperiaatteita. Oleellista on, että veden tunkeutuessa roottorin sisätilaan - mikä voi tapahtua ainoastaan laakerointikohdassa 69 - muodostuu ylös roottoriin ilmakupla, joka suojaa sinne sovitettuja sähkömoottorin osia vedeltä. Tällöin on ajateltavissa, että alalaakeri 69 tehdään vedellä voidelluksi liukulaakeriksi ja tässä kohdassa olevasta erityisestä tiivisteestä luovutaan täysin. Lisäksi voidaan roottoriin joko ajoittain puhaltaa paineilmaa erityisen johdon kautta tai myös tämän voi suorittaa ainoastaan kerran sukeltaja aluksen ollessa vedessä, niin että roottorin sisällä oleva ilmanpaine vastaa valmiiksi likimain ympäröivän veden staattista painetta, ilman että paineentasaamiseksi tunkeutuisi suurempi vesimäärä alhaaltapäin roottoriin. Periaatteessa täytyy tällöin ylös roottoriin sovitettu moottori olla tiivistetty ainoastaan rois-kevettä vastaan, kuviossa 6 suunnilleen laakerin 68 kohdalta.

Kuvion 6 suoritusesimerkissä on läpimenevään akseliin 66, 66a sovitettu joustava elin 70 kolmen laakerin 67, 68 ja 69 oikaisuvirhei-den vastaanottamiseksi. Tämä joustava elin voi olla värähtelymetallia, mutta se voi olla tehty myös sakarakytkimeksi tai sentapaiseksi. Oleellista on, että se ei siirrä mainittavaa taivutusmomenttia.

Claims (13)

67063

1. Peräsinroottori aluksia ja kelluvia laitteita varten, tunnettu siitä, että peräsinroottori on tehty ulkoroottorilla varustetuksi vedenalaiseksi sähkömoottoriksi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen peräsinroottori, tunnet-t u siitä, että peräsinroottori (14) muodostuu liikkumattomasta staattorinrunko-osasta (12), jonka akseli (11) on kiinnitetty yhdestä tai molemmista päistä peräsimenlapaan (90) ja ympäröivästä rootto-riosasta (13), joka kannattaa lieriömäistä roottorin sylinteriä (14a), samalla kun virransyöttö tapahtuu staattorinrunko-osan (12) liikkumattoman akselin (11) välityksellä ja roottoriosa (13) on tehty välittömästi staattorinrunko-osan (12) ja roottoriosan (13) välisen magneettisen vuorovaikutuksen avulla pyörittäen käytetyksi.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen peräsinroottori, tunnet-t u siitä, että peräsinroottorin (24) toinen pää on laakeroitu pe-räsimenlavalle (90) ja toinen pää välittömästi sähkömoottoriosan molemmilla sivuilla lyhyelle staattorin akselille (21), joka on kiinnitetty yhdestä päästä peräsimenlavalle (90) ja kannattaa virralla syötettyä staattoriosaa (22) , jota ympäröi roottorin sylinterin (24a) kanssa yhdistetty roottoriosa (23) .

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen peräsinroottori, tunnet-t u siitä, että peräsinroottori (44) on yhdistetty roottoriosan (41) akselin (46) kanssa ja alapäästään laakeroitu akselin pään (43b) avulla peräsimenlapaan (90) ja yläpäästään akselille (43a), joka on yläpäästään kiinnitetty peräsimenlavalle (90) ja jonka toinen pää on yhdistetty roottorin sylinterin yläalueelle sovitetun, staattoriosaa (42) kantavan staattorinrunko-osan (43) kanssa, johon roottoriosa (41) on sovitettu pyörivästi.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen peräsinroottori, tunnet-t u siitä, että vedenalainen sähkömoottori on tehty vaihdemoottorik-si.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen peräsinroottori, tunnet-t u siitä, että vedenalainen sähköroottori on varustettu integroidulla alennusvaihteella. 8 67063

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen peräsinroottori, tunnet-t u siitä, että peräsinroottori on toimintayhteydessä alennusvaih-teena olevan lieriöhammaspyörästön kanssa ja muodostuu staattoriosan (52) kentän sisäpuolella pyörivästä oikosulkuroottorista (51), että staattoriosa (52) on kiinnitetty staattorinrunko-osalle (53) , joka molemmissa päissään kannattaa peräsimenlavalle (90) kiinnitettyjä akselin päitä (88,89), että staattorinrunko-osassa (53) on sen sisätilassa laakerit (57,58) roottoriosaa (51) varten ja laakerit (81,82) voimansiirtoakselia (80) varten ja että roottorin akseli (56) kannattaa päässään pientä hammaspyörää (59), joka on lomituksessa hammaspyörän (83) kanssa, joka on sovitettu toisella pienellä hammaspyörällä (84) varustetulle voimansiirtoakselille (80) , joka pieni hammaspyörä tarttuu hammaspyörään (85), joka on kiinnitetty jäykästi akselin päähän (88).

8. Patenttivaatimuksien 1-7 mukainen peräsinroottori, tunnettu siitä, että roottorin sisätila on suljettu ylöspäin ilmatiiviisti ja muodostettu alaspäin tiivistämättömäksi.

9. Patenttivaatimuksien 1-8 mukainen peräsinroottori, tunnettu siitä, että roottorin sisätila on yhdistetty paineilmajohtoon.

10. Patenttivaatimuksien 1-9 mukainen peräsinroottori, tunnettu siitä, että roottorin sisätilaan voidaan ulkoapäin puhaltaa paineilmaa suljettavien tai ei suljettavissa olevien aukkojen kautta.

11. Patenttivaatimuksien 1-10 mukainen peräsinroottori, tunnettu siitä, että peräsinroottorin sisätilaan on sovitettu vesimäärä, jonka yläpuolelle on tehty suojailmakupla sähkömoottorin osia (roottori- ja staattoriosaa) varten.

12. Patenttivaatimuksien 1-11 mukainen peräsinroottori, tunnettu siitä, että roottoriosa (23) on yhdistetty virransyöttö-liukurenkaiden (36) kanssa.

13. Patenttivaatimuksien 1 ja 12 mukainen peräsinroottori, tunnettu siitä, että peräsinroottori on kiinnitetty joustavasti tai niveltyvästi peräsimenlavalle (90). 9 Paten tkrav 6 70 6 3