WO2010130426A1 - Strahlantrieb mit wenigstens einer antriebseineheit mit peripher gelagertem propeller - Google Patents

Strahlantrieb mit wenigstens einer antriebseineheit mit peripher gelagertem propeller Download PDF

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WO2010130426A1
WO2010130426A1 PCT/EP2010/002916 EP2010002916W WO2010130426A1 WO 2010130426 A1 WO2010130426 A1 WO 2010130426A1 EP 2010002916 W EP2010002916 W EP 2010002916W WO 2010130426 A1 WO2010130426 A1 WO 2010130426A1
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bearing
propulsion system
rotor
designed
jet propulsion
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PCT/EP2010/002916
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Nicky Wolter
Jürgen Friedrich
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Voith Patent Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a jet drive with at least one drive unit according to the closer defined in the preamble of claim 1.
  • Such jet drives with one or more axially successively arranged drive units are known from WO 2005/049420 and DE 10 2007 002 519 A1.
  • a plurality of rotor blades are arranged on the inner circumference of the rotor, which extend up to the region of the axis of rotation of the rotor and leave a space there free. The free ends of the rotor blades thus do not touch and there is no hub provided.
  • a jet drive comprises a housing in which the rotor is rotatably mounted.
  • the rotor can be designed as an electric motor with rotor ring and an associated stator ring arranged in the housing.
  • Rotor ring and stator are arranged coaxially with the rotor and the rotor ring is rotatably connected to the rotor.
  • This type of jet engines has many advantages over conventional jet engines. It is of relatively simple construction and therefore inexpensive to manufacture. In addition, such jet drives have a relatively low efficiency.
  • each individual tilting segment automatically aligns itself depending on the forces acting on it.
  • the tilting segments can be designed to be movable in an ideal manner in all directions, but in particular they should be tiltable at least in the tangential direction to the circumference of the track disc. This makes it possible to achieve a uniform force distribution in the axial bearing without having to comply with high production and / or assembly tolerances.
  • the storage realized via tilting segments thus offers the advantage of realizing the construction of the jet drive with lower manufacturing and / or assembly tolerances.
  • the jet propulsion system according to the invention allows for a more cost-effective construction.
  • Tilting pads formed bearing elements consist of a polymer material having at least one layer, which contains polytetrafluoroethylene (PTFE).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • Such a bearing material which is available for example under the trade name Orkot TXM or TXMM, has particularly favorable properties for use in seawater.
  • the bearing elements made of this material can provide a very high wear resistance and at the same time a high load capacity even in the adverse conditions to which they are exposed when used in seawater over a corresponding long period of time. Together with the inventive concept of forming the bearing elements as Kippsegmente, therefore, creates a structure which ensures a very simple, inexpensive and insensitive to maintenance construction of the jet propulsion system according to the invention.
  • the radial bearings are designed as sliding bearings and bearing bushes, which also consist of a polymer material having at least one layer containing polytetrafluoroethylene.
  • this bearing material not only for the bearing elements of the tilting segments, but also for the bearing bushes designed as plain bearings radial bearing makes it possible to use the above-described advantageous properties not only for the axial bearing, but also for the radial bearing, and so in the radial Direction to create a very simple, inexpensive storage, which works reliably and little Maintenance needed.
  • This construction allows the very small thickness of the bushing of only about 1/100 of the nominal diameter of the jet propulsion.
  • FIG. 1 shows a drive unit of a jet drive in a three-dimensional
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through the housing and rotor of the jet drive in the construction according to FIG. 1 in a mounted embodiment
  • FIG. 3 shows a section through the region of the axial bearing of the rotor
  • FIG. 4 shows an enlarged detail of region IV in FIG. 3
  • Figure 5 shows a cross section through a radial bearing of the rotor.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional representation of a jet drive 1 or a drive unit of a jet drive 1.
  • the jet drive 1 can consist of a single drive unit or of two or more consist more in the axial direction successively arranged drive units. The following invention will be explained with reference to a single drive unit of the jet engine 1, but it can be easily transferred to several such drive units, which are then connected in series.
  • the jet drive 1 in FIG. 1 consists essentially of a rotor 2 and a housing 3.
  • the rotor 2 has rotor blades 4 fixed on its inner circumference, which extend up to the region of the axis of rotation of the rotor 2 and leave the space remaining there free.
  • the housing 3, in which the rotor 2 is mounted via a later explained in more detail storage, has at its one end a receiving device 5 for attachment of the jet propulsion system 1, for example, on a watercraft.
  • the jet drive 1 in the embodiment shown here is driven by an electric motor, for example, as it is known from the prior art.
  • annular member 6 in the exploded view of Figure 1, is composed of a radially extending track disc 7 and extending in the axial direction of a ring 8, which connects the track disc 7 rotatably connected to the rotor 2.
  • annular first carrier 9 can be seen on the housing, which has a plurality of bearing elements 10.
  • a further housing 3 in the assembled state final ring is formed as a second carrier 11, which is constructed on its side facing the track disc 7 side comparable to the first carrier 9 and also has a plurality of bearing elements 10.
  • the jet drive 1 can be seen in assembled form.
  • the track disc 7 forms together with the bearing elements 10 in the first carrier 9 and the second carrier 11, a thrust bearing 100 for the rotor 2.
  • a first radial bearing 200 with a bearing bush 12 is arranged is.
  • the bearing bush 12 is arranged on the first carrier 9 in a plane perpendicular to the bearing elements 10.
  • the ring 8 then forms the mating surface 13 to the bearing bush 12.
  • the rotor 2 also has a rotor 14 for the electromotive Drive, which cooperates with a stator 15 in the housing 3 in a conventional manner.
  • a further ring 16 is disposed on the rotor 2, which also has a mating surface 17 for another
  • Bearing bush 18 has. This further bearing bushing 18 is arranged on a third carrier 19 in the housing 3 and forms a second radial bearing 300.
  • the rotor 2 with its rotor blades 4 can be driven in a manner known per se by an electric motor by the rotors connected to the rotor 2 rotatably 14 rotates relative to the stator 15 in the housing 3 accordingly.
  • About the two bushings 12, 18 and the mating surfaces 13, 17 for these bushings of the rotor 2 is radially mounted.
  • the axial bearing takes over the track disc 7, which is rotatably connected via the ring 8 to the rotor 2.
  • the track disc 7 is mounted in both axial directions between the bearing elements 10. As can be seen from the illustration in FIG.
  • bearing elements 10 are distributed over the circumference of the first carrier 9.
  • first carrier 9 With a nominal diameter of about 1,000 mm forty-eight bearing elements 10 are installed in the embodiment shown here.
  • second carrier 11 is a comparable structure, which is not visible in the illustration of Figure 1 so.
  • the illustration in FIG. 3 now shows the area of the axial bearing 100 and the radial bearing 200 arranged next to it from the bearing bush 12 and the mating surface 13 in an enlarged sectional representation. Again, the two carriers 9, 11 and the annular member 6 can be seen.
  • the bushing 12 is constructed in the embodiment shown here from a multilayer polymer material containing polytetrafluoroethylene (PTFE), and which may also be provided with embedded silicates. Such a material can be, for example, the bearing material available under the trade name Orkot TXMM, which is known for maritime applications.
  • the radial bearing 200 for the rotor 2 is shown in the here Embodiment designed with a bearing bush 12 which extends in the axial direction in about 40 mm and has a thickness of about 10 mm.
  • the bushing 12 may additionally have a relief groove at one or more points of its circumference.
  • the structure of the radial bearing is thus designed as a plain bearing.
  • the mating surface 13 to the bearing bush 12 may in principle be formed from the material of the ring 8.
  • the ring 8 particularly preferably has a coating in the region of the mating surface 13, in particular a coating which contains seawater-resistant carbides.
  • An example of such a coating would be a material of tungsten carbide with cobalt-chromium compounds.
  • Such a compound can be applied in particular by thermal spraying.
  • the material available under the name WOKA 3652 from Sulzer Metco can be cited.
  • the track plate 7 which is held via the bearing elements 10 between the first carrier 9 and the second carrier 11 in the axial direction.
  • the same material is suitable as material for the bearing elements 10, which was also used for the bearing bush 12.
  • the track disc 7 can have a corresponding coating, at least in the areas in which it comes into contact with the bearing elements 10, in particular a coating with seawater-solid carbides, for example in the same way and from the same material as the coating of the mating surface 13th
  • the bearing elements 10 are arranged in corresponding openings 20 of the carrier 9, 11.
  • the structure is exemplified on one of the bearing elements 10.
  • the bearing element 10 is designed as a so-called tilting segment, which is designed by suitable recesses in the region between the second carrier 11 and the bearing element 10 so that a slight tilting of the bearing element 10 is possible.
  • the bearing element 10 is in the opening 20 so arranged so that this protrudes beyond the surface of the second carrier 11 facing the track disc 7 and thus enables a storage of the track disc 7, without this coming into contact with the second carrier 11.
  • the structure is in the region of the circumference of the opening 20, which faces the track disc 7, provided with a recess 21 so that K can interfere with a contact of the components tilting of the bearing element 10.
  • Further recesses 22 are provided in the disk disc 7 facing away from the surface of the bearing member 10.
  • the recesses 21, 22 and a certain flexibility of the material of the bearing elements 10 thus allow the tilting of the bearing elements 10.
  • the recesses are mounted in the embodiment shown here in the bearing element 10 itself. Of course, these could also be arranged in the region of the second carrier 11 in order to allow a comparable effect.
  • bearing elements 10 In addition to the embodiment of the bearing elements 10 shown here as circular disks, other embodiments would of course be conceivable, for example with square, oval or differently shaped cross sections of the bearing elements 10.
  • the structure of the bearing elements 10 as tilting elements is carried out on the other side of the track plate 7 in the region of the first carrier 9 while analogous to the enlarged section shown here.
  • the use of the bearing elements 10 in the form of tilting segments now allows a very uniform distribution of the forces and the load of the axial bearing 100 on the carrier 9, 11, since the bearing elements designed as Kippsegmente 10 can tilt according to the forces occurring on them. This allows an independent adaptation of the tilting segments to the respective situation.
  • the jet drive 1 can still be formed safely and reliably at comparatively low manufacturing and assembly tolerances.
  • the region of the second radial bearing 300 is now also shown in a cross section.
  • This second radial bearing 300 with the bearing bush 18 and the mating surface 17 on the other ring 16 is here formed substantially analogous to the radial bearing 200 already described above. In particular, the same materials and coatings can be used here.
  • the radial bearing 200 is arranged on the further support 19, which carries the bearing bush 18. Since the axial bearing 100 already by the track disc 7 and in both axial

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Strahlantrieb (1) mit wenigstens einer Antriebseinheit, welche einen Rotor (2) und ein Gehäuse (3) aufweist. An dem Innenumfang des Rotors (2) sind Rotorblätter (4) fixiert, und der Rotor (2) ist über eine Lagerung drehbar in dem Gehäuse (3) gelagert. Die Lagerung umfasst dabei Radiallager (200, 300) und wenigstens ein Axiallager (100). Das Axiallager (100) weist eine drehfest mit dem Rotor (2) verbundene Spurscheibe (7) auf, welche in wenigstens einer axialen Richtung auf einem Träger (9, 11) mit Lagerelementen (10) gelagert ist. Die Lagerelemente (10) sind als Kippsegmente ausgebildet. Die Lagerelemente (10) des Axiallagers (100) und die Lagerbuchsen (12, 18) der vorzugsweise als Gleitlager ausgebildeten Radiallager (200, 300) bestehen aus einem wenigstens eine Schicht aufweisenden Polymerwerkstoff, der Polytetrafluorethylen enthält. Die Spurscheibe (7) und die Gegenlaufflächen (13, 17) zu den Lagerbuchsen (12, 18) sind mit einer Beschichtung versehen, welche Carbide, insbesondere seewasserfeste Carbide aufweist.

Description

STRAHLANTRIEB MIT WENIGSTENS EINER ANTRIEBSEINEHEIT MIT PERIPHER
GELAGERTEM PROPELLER
Die Erfindung betrifft einen Strahlantrieb mit wenigstens einer Antriebseinheit nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Derartige Strahlantriebe mit einer oder mehreren axial hintereinander angeordneten Antriebseinheiten sind dabei aus der WO 2005/049420 und der DE 10 2007 002 519 A1 bekannt. Bei solchen Strahlantrieben sind am Innenumfang des Rotors mehrere Rotorblätter angeordnet, die sich bis zum Bereich der Drehachse des Rotors hin erstrecken und dort einen Raum frei lassen. Die freien Enden der Rotorblätter berühren sich somit nicht und es ist auch keine Nabe vorgesehen. Ferner umfasst ein solcher Strahlantrieb ein Gehäuse, in dem der Rotor drehbar gelagert ist. Der Rotor kann dabei als Elektromotor mit Läuferring und einem zugeordneten, im Gehäuse angeordneten Statorring ausgebildet sein. Läuferring und Statorring sind koaxial zu dem Rotor angeordnet und der Läuferring ist mit dem Rotor drehfest verbunden. Dieser Typ von Strahlantrieben hat gegenüber konventionellen Strahlantrieben zahlreiche Vorteile. Er ist von verhältnismäßig einfachem Aufbau und daher kostengünstig in der Herstellung. Außerdem haben derartige Strahlantriebe einen relativ günstigen Wirkungsgrad.
Nun ist jedoch mit steigendem Durchmesser des Rotors eine zunehmende Problematik in der Lagerung zwischen Rotor und Gehäuse jeder der Antriebseinheiten des Strahlantriebs gegeben. Insbesondere bei der Verwendung des Strahlantriebs für Wasserfahrzeuge, und hier insbesondere für
Wasserfahrzeuge zum Einsatz in Seewasser, stellen sich entsprechend hohe Anforderungen an die Lagerung des Rotors. Die beiden oben genannten Schriften beschäftigen sich hiermit eingehend, wobei Lagerungen auf der Basis von seewasserfesten Carbiden vorgeschlagen sind.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese Lager teuer und auffällig sind. Außerdem sind, insbesondere für die Lagerung in axialer Richtung, vergleichsweise exakte Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen einzuhalten. Dies erhöht wiederum die Herstellungskosten.
Es ist nun die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, einen Strahlantrieb mit wenigstens einer Antriebseinheit zu schaffen, welcher die oben genannten Nachteile vermeidet und eine einfache, sichere und kostengünstige Art der Lagerung ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Strahlantriebs an.
Durch die Ausbildung des Axiallagers mittels einer drehfest mit dem Rotor verbundenen Spurscheibe sowie der Lagerung gegenüber einem Träger mit Lagerelementen, welche als Kippsegmente ausgebildet sind, wird eine im Aufbau einfache, aber sehr sicher und zuverlässige Lagerung in axialer Richtung erreicht. Dadurch, dass der erfindungsgemäße Strahlantrieb über die als Kippsegmente ausgebildete Lagerelemente gelagert wird, richtet sich jedes einzelne Kippsegment selbsttätig in Abhängigkeit der auf ihn wirkenden Kräfte aus. Die Kippsegmente können dabei in idealer Weise in alle Richtungen beweglich ausgebildet sein, insbesondere sollten sie jedoch zumindest in tangentischer Richtung zum Umfang der Spurscheibe kippbeweglich sein. Damit lässt sich eine gleichmäßige Kraftverteilung in dem Axiallager erreichen, ohne dass hierfür hohe Fertigungs- und oder Montagetoleranzen eingehalten werden müssen.
Die über Kippsegmente realisierte Lagerung bietet also den Vorteil, den Aufbau des Strahlantriebs mit geringeren Fertigungs- und/oder Montagetoleranzen zu realisieren. Damit lässt der erfindungsgemäße Strahlantrieb einen kostengünstigeren Aufbau zu.
Aufgrund der gleichmäßigeren Belastung der Lager lässt sich außerdem bei gleicher Baugröße eine höhere Belastung beziehungsweise eine höhere Sicherheit erreichen oder bei gleicher Belastung beziehungsweise gleicher Sicherheit ein entsprechend kleinerer Aufbau des Lagers realisieren.
Gemäß einer besonders günstigen und vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Strahlantriebs ist es ferner vorgesehen, dass die als
Kippsegmente ausgebildeten Lagerelemente aus einem wenigstens eine Schicht aufweisenden Polymerwerkstoff bestehen, welcher Polytetrafluorethylen (PTFE) enthält.
Ein derartiger Lagerwerkstoff, welcher beispielsweise unter dem Handelsnamen Orkot TXM oder TXMM erhältlich ist, weist besonders günstige Eigenschaften für den Einsatz in Seewasser auf. Die Lagerelemente aus diesem Material können dabei eine sehr hohe Verschleißfestigkeit und gleichzeitig eine hohe Tragfähigkeit auch bei den widrigen Bedingungen, welchen sie beim Einsatz in Seewasser ausgesetzt sind, über einen entsprechenden langen Zeitraum leisten. Zusammen mit dem erfindungsgemäßen Konzept, die Lagerelemente als Kippsegmente auszubilden, entsteht daher ein Aufbau, welcher einen sehr einfachen, kostengünstigen und hinsichtlich der Wartung unempfindlichen Aufbau des erfindungsgemäßen Strahlantriebs sicherstellt.
In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Strahlantriebs ist es ferner vorgesehen, dass die Radiallager als Gleitlager ausgebildet sind und Lagerbuchsen aufweisen, welche ebenfalls aus einem wenigstens eine Schicht aufweisenden Polymerwerkstoff bestehen, welcher Polytetrafluorethylen enthält.
Der Einsatz dieses Lagerwerkstoffs nicht nur für die Lagerelemente der Kippsegmente, sondern auch für die Lagerbuchsen der als Gleitlager ausgebildeten Radiallager ermöglicht es, die oben bereits beschriebenen vorteilhaften Eigenschaften nicht nur für die Axiallagerung, sondern auch für die Radiallagerung zu nutzen, und so auch in radialer Richtung eine sehr einfache, kostengünstige Lagerung zu schaffen, welche zuverlässig arbeitet und wenig Wartung benötigt. Dieser Aufbau erlaubt dabei die sehr geringe Dicke der Lagerbuchse von lediglich ca. 1/100 des Nenndurchmessers des Strahlantriebs.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen abhängigen Ansprüchen und werden anhand des Ausführungsbeispiels deutlich, welches nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben ist.
Dabei zeigen:
Figur 1 eine Antriebseinheit eines Strahlantriebs in einer dreidimensionalen
Explosionsdarstellung;
Figur 2 einen Längsschnitt durch Gehäuse und Rotor des Strahlantriebs in den Aufbau gemäß Figur 1 in einer montierten Ausführung;
Figur 3 einen Schnitt durch den Bereich der Axiallagerung des Rotors;
Figur 4 eine Ausschnittsvergrößerung des Bereichs IV in Figur 3; und
Figur 5 einen Querschnitt durch ein Radiallager des Rotors.
Figur 1 zeigt eine dreidimensionale Darstellung eines Strahlantriebs 1 beziehungsweise einer Antriebseinheit eines Strahlantriebs 1. Wie in den eingangs genannten Schriften WO 2005/049420 A1 und DE 10 2007 002 519 A1 beschrieben, kann der Strahlantrieb 1 dabei aus einer einzigen Antriebseinheit oder auch aus zwei oder mehr in axialer Richtung hintereinander angeordneten Antriebseinheiten bestehen. Die nachfolgende Erfindung wird dabei anhand einer einzigen Antriebseinheit des Strahlantriebs 1 erläutert, sie lässt sich jedoch problemlos auf mehrere derartige Antriebseinheiten, welche dann hintereinander geschaltet werden, übertragen. Der Strahlantrieb 1 in Figur 1 besteht im Wesentlichen aus einem Rotor 2 und einem Gehäuse 3. Der Rotor 2 weist dabei an seinem Innenumfang fixierte Rotorblätter 4 auf, welche sich bis zum Bereich der Drehachse des Rotors 2 erstrecken und den dort verbleibenden Raum freilassen. Das Gehäuse 3, in welchem der Rotor 2 über eine später noch näher erläuterte Lagerung gelagert ist, weist an seinem einen Ende eine Aufnahmevorrichtung 5 zur Befestigung des Strahlantriebs 1 beispielsweise an einem Wasserfahrzeug auf. Der Strahlantrieb 1 in der hier dargestellten Ausführung ist beispielsweise elektromotorisch angetrieben, wie es so auch aus dem Stand der Technik bekannt ist.
In der Explosionsdarstellung der Figur 1 ist ein ringförmiges Bauteil 6 zu erkennen, welches sich aus einer sich radial erstreckenden Spurscheibe 7 und einem sich in axialer Richtung erstreckenden Ring 8 zusammensetzt, welcher die Spurscheibe 7 drehfest mit dem Rotor 2 verbindet. Ferner ist ein ringförmiger erster Träger 9 an dem Gehäuse zu erkennen, welcher eine Vielzahl von Lagerelementen 10 aufweist. Ein weiter das Gehäuse 3 in zusammengebautem Zustand abschließender Ring ist als zweiter Träger 11 ausgebildet, welcher auf seiner der Spurscheibe 7 zugewandten Seite vergleichbar dem ersten Träger 9 aufgebaut ist und ebenfalls eine Vielzahl von Lagerelementen 10 aufweist.
In der Schnittdarstellung der Figur 2 ist der Strahlantrieb 1 in zusammengebauter Form zu erkennen. Der bereits aus der Explosionsdarstellung der Figur 1 bekannte Abschnitt mit dem ringförmigen Bauteil 6, bestehend aus der Spurscheibe 7 und dem Ring 8, ist hier ebenfalls erkennbar. Die Spurscheibe 7 bildet zusammen mit den Lagerelementen 10 im ersten Träger 9 und im zweiten Träger 11 ein Axiallager 100 für den Rotor 2. Außerdem ist in der Darstellung zu erkennen, dass im Bereich dieses Axiallagers 100 außerdem ein erstes Radiallager 200 mit einer Lagerbuchse 12 angeordnet ist. Die Lagerbuchse 12 ist dabei auf dem ersten Träger 9 in einer Ebene senkrecht zu den Lagerelementen 10 angeordnet. Der Ring 8 bildet dann die Gegenlauffläche 13 zur Lagerbuchse 12. Der Rotor 2 weist außerdem einen Läufer 14 für den elektromotorischen Antrieb auf, welcher mit einem Stator 15 in dem Gehäuse 3 in an sich bekannter Art und Weise zusammenwirkt.
Auf der gegenüberliegenden Seite des Rings 8 ist am Rotor 2 ein weiterer Ring 16 angeordnet, welcher ebenfalls eine Gegenlauffläche 17 für eine weitere
Lagerbuchse 18 aufweist. Diese weitere Lagerbuchse 18 ist auf einem dritten Träger 19 in dem Gehäuse 3 angeordnet und bildet ein zweites Radiallager 300. Der Rotor 2 mit seinen Rotorblättern 4 kann in an sich bekannter Art und Weise elektromotorisch angetrieben werden, indem der drehfest mit dem Rotor 2 verbundene Läufer 14 sich gegenüber dem Stator 15 in dem Gehäuse 3 entsprechend dreht. Über die beiden Lagerbuchsen 12, 18 sowie die Gegenlaufflächen 13, 17 für diese Lagerbuchsen ist der Rotor 2 radial gelagert. Die axiale Lagerung übernimmt die Spurscheibe 7, welche über den Ring 8 drehfest mit dem Rotor 2 verbunden ist. Die Spurscheibe 7 ist in beide axiale Richtungen zwischen den Lagerelementen 10 gelagert. Wie aus der Darstellung in Figur 1 zu erkennen ist, sind dabei über den Umfang des ersten Trägers 9 zahlreiche Lagerelemente 10 verteilt angeordnet. Beim hier dargestellten Beispiel eines Strahlantriebs 1 mit einem Nenndurchmesser von ca. 1.000 mm sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel achtundvierzig Lagerelemente 10 verbaut. Im zweiten Träger 11 liegt ein vergleichbarer Aufbau vor, was in der Darstellung der Figur 1 so nicht zu erkennen ist.
Die Darstellung der Figur 3 zeigt nun den Bereich des Axiallagers 100 und des daneben angeordneten Radiallagers 200 aus der Lagerbuchse 12 und der Gegenlauffläche 13 in einer vergrößerten Schnittdarstellung. Auch hier sind die beiden Träger 9, 11 sowie das ringförmige Bauteil 6 zu erkennen. Die Lagerbuchse 12 ist in der hier dargestellten Ausführungsform aus einem mehrschichtigen Polymerwerkstoff aufgebaut, welcher Polytetrafluorethylen (PTFE) enthält, und welcher außerdem mit eingelagerten Silikaten versehen sein kann. Ein solcher Werkstoff kann beispielsweise der unter dem Handelsnamen Orkot TXMM erhältliche Lagerwerkstoff sein, welcher für maritime Anwendungen bekannt ist. Das Radiallager 200 für den Rotor 2 ist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Lagerbuchse 12 ausgeführt, welche sich in axialer Richtung in etwa 40 mm erstreckt und eine Dicke von ca. 10 mm aufweist. Die Lagerbuchse 12 kann dabei an einer oder mehreren Stellen ihres Umfangs zusätzlich eine Entlastungsnut aufweisen. Der Aufbau des Radiallagers ist also als Gleitlager ausgebildet. Die Gegenlauffläche 13 zur Lagerbuchse 12 kann dabei prinzipiell aus dem Material des Rings 8 ausgebildet sein. Besonders bevorzugt weist der Ring 8 im Bereich der Gegenlauffläche 13 jedoch eine Beschichtung auf, insbesondere eine Beschichtung, welche seewasserfeste Carbide enthält. Ein Beispiel für eine solche Beschichtung wäre ein Material aus Wolframcarbid mit Kobalt-Chrom-Verbindungen. Eine solche Verbindung kann insbesondere durch thermisches Spritzen aufgebracht sein. Als Beispiel für ein derartiges Material kann das unter der Bezeichnung WOKA 3652 von Sulzer Metco erhältliche Material genannt werden.
Als Axiallager 100 für den Rotor 2 dient, wie bereits erwähnt, die Spurscheibe 7, welche über die Lagerelemente 10 zwischen dem ersten Träger 9 und dem zweiten Träger 11 in axialer Richtung gehalten wird. Auch hier ist als Material für die Lagerelemente 10 wiederum dasselbe Material geeignet, welches auch für die Lagerbuchse 12 eingesetzt wurde. Die Spurscheibe 7 kann dabei zumindest in den Bereichen, in denen sie mit den Lagerelementen 10 in Kontakt kommt, eine entsprechende Beschichtung aufweisen, insbesondere eine Beschichtung mit seewasserfesten Carbiden, beispielsweise in derselben Art und aus demselben Material, wie die Beschichtung der Gegenlauffläche 13.
In der Darstellung der Figur 3 ist außerdem zu erkennen, dass die Lagerelemente 10 in entsprechenden Öffnungen 20 der Träger 9, 11 angeordnet sind. Insbesondere in der vergrößerten Darstellung des Ausschnitts IV der Figur 3 in Figur 4 ist der Aufbau beispielhaft an einem der Lagerelemente 10 dargestellt. Das Lagerelement 10 ist dabei als sogenanntes Kippsegment ausgebildet, welches durch geeignete Ausnehmungen im Bereich zwischen dem zweiten Träger 11 und dem Lagerelement 10 so ausgestaltet ist, dass ein geringfügiges Verkippen des Lagerelements 10 möglich ist. Das Lagerelement 10 ist in der Öffnung 20 so angeordnet, dass dieses über die der Spurscheibe 7 zugewandte Oberfläche des zweiten Trägers 11 hinaussteht und so eine Lagerung der Spurscheibe 7 ermöglicht, ohne dass diese mit dem zweiten Träger 11 in Berührung kommt. Der Aufbau ist dabei in dem Bereich des Umfangs der Öffnung 20, welcher der Spurscheibe 7 zugewandt ist, mit einer Ausnehmung 21 versehen, so dass K eine Berührung der Bauteile ein Verkippen des Lagerelements 10 behindern kann. Weitere Ausnehmungen 22 sind dabei in der der Spurscheibe 7 abgewandten Fläche des Lagerelements 10 vorgesehen. Die Ausnehmungen 21, 22 sowie eine gewisse Flexibilität des Materials der Lagerelemente 10 ermöglichen so das Verkippen der Lagerelemente 10. Die Ausnehmungen sind in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in dem Lagerelement 10 selbst angebracht. Diese könnten selbstverständlich auch im Bereich des zweiten Trägers 11 angeordnet sein, um einen vergleichbaren Effekt zu erlauben.
Neben der hier dargestellten Ausführungsform der Lagerelemente 10 als kreisförmige Scheiben wären selbstverständlich andere Ausführungsformen beispielsweise mit quadratischen, ovalen oder andersartig geformten Querschnitten der Lagerelemente 10 denkbar. Der Aufbau der Lagerelemente 10 als Kippelemente ist auf der anderen Seite der Spurscheibe 7 im Bereich des ersten Trägers 9 dabei analog dem hier dargestellten vergrößerten Ausschnitt ausgeführt. Der Einsatz der Lagerelemente 10 in Form von Kippsegmenten erlaubt nun eine sehr gleichmäßige Verteilung der Kräfte und der Last des axialen Lagers 100 über die Träger 9, 11 , da die als Kippsegmente ausgebildeten Lagerelemente 10 sich entsprechend der an ihnen auftretenden Kräfte verkippen können. Dies ermöglicht eine selbständige Anpassung der Kippsegmente an die jeweilige Situation. Der Strahlantrieb 1 kann so bei vergleichsweise geringen Herstellungs- und Montagetoleranzen dennoch sicher und zuverlässig ausgebildet werden.
In der Darstellung der Figur 4 ist nun der Bereich des zweiten Radiallagers 300 ebenfalls in einem Querschnitt dargestellt. Dieses zweite Radiallager 300 mit der Lagerbuchse 18 und der Gegenlauffläche 17 auf dem weiteren Ring 16 ist dabei im Wesentlichen analog zu dem oben bereits beschriebenen Radiallager 200 ausgebildet. Insbesondere können hier die gleichen Materialien und Beschichtungen eingesetzt werden. Das Radiallager 200 ist dabei auf dem weiteren Träger 19 angeordnet, welcher die Lagerbuchse 18 trägt. Da die Axiallagerung 100 bereits durch die Spurscheibe 7 und die in beide axiale
Richtungen an der Spurscheibe 7 anliegenden Lagerelemente 10 in den Träger 9, 11 erfolgt ist, kann im Bereich des weiteren Radiallagers 300 auf ein Axiallager 100 gänzlich verzichtet werden. Selbstverständlich wäre es alternativ dazu auch denkbar, das Axiallager über zwei Spurscheiben zu realisieren, wobei dann jeweils eine der Spurscheiben in nur eine der axialen Richtungen gelagert werden dürfte.

Claims

Patentansprüche
1. Strahlantrieb mit wenigstens einer Antriebseinheit, welche
1.1 einen Rotor, an dessen Innenumfang Rotorblätter fixiert sind; und 1.2 ein Gehäuse in dem der Rotor über eine Lagerung drehbar gelagert ist; umfasst, wobei
1.3 die Lagerung Radiallager und wenigstens ein Axiallager aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass
1.4 das Axiallager (100) eine drehfest mit dem Rotor (2) verbundene Spurscheibe (7) aufweist, welche in wenigstens einer axialen Richtung auf einem Träger (9, 11) mit Lagerelementen (10) gelagert ist, wobei
1.5 die Lagerelemente (10) als Kippsegmente ausgebildet sind.
2. Strahlantrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die als Kippsegmente ausgebildeten Lagerelemente (10) in einer Richtung tangential zum Umfang der Spurscheibe (7) beweglich ausgebildet sind.
3. Strahlantrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurscheibe (7) in beide axiale Richtungen über die als Kippsegmente ausgebildete Lagerelemente (10) auf Trägern (9, 11) gelagert ist.
4. Strahlantrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Antriebseinheiten über zwei Radiallager (200, 300) und ein Axiallager (100) gelagert ist.
5. Strahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Axiallager (100) und eines der Radiallager (200) im selben Bereich des Gehäuses (3) angeordnet sind, wobei der Träger (9) für das Radiallager (200) und das Axiallager (100), in wenigstens eine der axialen Richtungen, als ein Bauteil ausgeführt ist.
6. Strahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (9, 11) für die Lagerung in jeder der axialen Richtungen mehr als zwanzig, bevorzugt mehr als vierzig der als Kippsegmente ausgeführten Lagerelemente (10) über den Umfang verteilt aufweist.
7. Strahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kippsegmente ausgebildeten Lagerelemente (10) aus einem wenigstens eine Schicht aufweisenden Polymerwerkstoff bestehen, welcher Polytetrafluorethylen enthält.
8. Strahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spurscheibe (7) zumindest in den Bereichen, in denen sie mit den als Kippsegmenten ausgebildeten Lagerelementen (10) in Kontakt kommt, eine Beschichtung aufweist, welche Carbide, insbesondere seewasserfeste Carbide, aufweist.
9. Strahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Radiallager (200, 300) als Gleitlager ausgebildet sind und Lagerbuchsen (12, 18) aufweisen, welche aus einem wenigstens eine Schicht aufweisenden Polymerwerkstoff bestehen, welcher
Polytetrafluorethylen enthält.
10. Strahlantrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenlaufflächen (13, 17) zu den Lagerbuchsen (12, 18) der Radiallager (200, 300) mit einer Beschichtung versehen sind, welche Carbide, insbesondere seewasserfeste Carbide, aufweist.
11. Strahlantrieb nach einem der Ansprüche 7 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Polymerwerkstoff ferner Silikate enthält.
12. Strahlantrieb nach einem der Ansprüche 8 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung Wolframcarbid und Cobalt-Chrom- Verbindungen aufweist.
13. Strahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kippsegmente ausgebildeten Lagerelemente (10) in korrespondierenden Öffnungen (20) der Träger (9, 11) angeordnet sind, und deren der Spurscheibe (7) zugewandten Oberflächen überragen.
14. Strahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kippsegmente ausgebildeten Lagerelemente (10) und/oder deren Träger (9, 11) im Bereich der einander zugewandten Flächen an wenigstens zwei Seiten Ausnehmungen (22) aufweisen.
15. Strahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kippsegmente ausgebildeten Lagerelemente (10) und/oder deren Träger (9, 11) in dem der Spurscheibe (7) zugewandten Bereich ihrer sich zugewandten Umfange Ausnehmungen (21) aufweisen.
16. Strahlantrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kippsegmente ausgebildeten Lagerelemente (10) als kreisförmige mit den Ausnehmungen (21 , 22) versehene Scheiben ausgebildet sind, welche in zylindrischen Öffnungen (20) in den Trägern (9, 11) angeordnet sind.
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