WO2013064385A1 - Reibscheibenkomponente, anordnung und unterwasserkraftwerk - Google Patents

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WO2013064385A1
WO2013064385A1 PCT/EP2012/070836 EP2012070836W WO2013064385A1 WO 2013064385 A1 WO2013064385 A1 WO 2013064385A1 EP 2012070836 W EP2012070836 W EP 2012070836W WO 2013064385 A1 WO2013064385 A1 WO 2013064385A1
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friction
friction disc
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friction disk
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Fred Menig
Johannes Goetz
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Aktiebolaget Skf
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    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the invention relates to the field of underwater power plants, in particular the connection and sealing of drive shafts in underwater power plants.
  • Submarine power plants are already known from the field of conventional technology.
  • well-known storage concepts for underwater power plants are briefly summarized.
  • the publication DE102009005556A1 discloses a concept for flushing of underwater power plants, which consciously dispenses with encapsulation of the bearings used.
  • the area in direct contact with the surrounding water is to be protected against excessive sediment.
  • the growth in this area must be limited.
  • One of the measures relating to this is to rinse the flooded area and in particular the bearings and the components associated therewith, such as sealing elements and the like.
  • One concept provides for applying at least one flushing connection to an underwater power station, by means of which a flushing medium can be supplied to the system from outside. Accordingly, there is no delivery system, such as a pump or the like, for the flushing medium in the system itself between the external flushing connection and the area to be flushed. Furthermore, an additional filter system is dispensed with. Instead, the flushing medium is supplied at such an overpressure at the external flushing connection that a sufficiently strong flow through the area to be flushed and an outflow to the outside takes place, as a result of which sediments and, preferably, an initially present vegetation are transported to the outside.
  • a concept for optimized power control and control of underwater power plants is disclosed in the publication DE102008053732B3.
  • Document DE102008031615A1 shows a generator assembly which can be handled as a whole and can be mounted as a unit, which can be transported and mounted separately from the actual drive shaft of an underwater power plant.
  • This includes a generator rotor and a generator stator, the basic components of an electric generator.
  • a generator housing is part of the generator unit. The control and power components of the electric generator can be additionally included in the generator assembly.
  • the profile of the sliding surface is maintained, which typically corresponds to that of the mating surface.
  • the adjustment of the material thickness of the sliding lining is carried out by a corresponding profiling of the bearing surface on the base body, which is opposite to the back of the sliding lining.
  • a raised pedestal is provided in the central region of the support surface of the main body. A more accurate adjustment can be effected by a multiple stepped or convex course of the support surface.
  • FIG. 3 shows a schematic structure of an underwater power plant.
  • FIG. 3 illustrates a nacelle 300 having a segmented structure.
  • the nacelle 300 is followed by a hood 305 and a propeller-shaped water turbine 310 in the front area.
  • the nacelle 300 includes two segments 315 and 320 that contain the drive shaft 325.
  • a generator 335 which is coupled to the drive shaft 325.
  • Another hood 340 terminates the underwater power plant after the generator 335.
  • the hood 305 forms with the water turbine 310 a peripheral unit which is coupled to the drive shaft 325.
  • a plurality of plain bearings are provided for storage of the drive shaft 325 .
  • a radial slide bearing 345 In the front area of the drive shaft 325 facing the water turbine 310 there is a radial slide bearing 345.
  • a radial slide bearing 350 In the rear area of the drive shaft 325 facing the generator 335 is another radial slide bearing 350. Axial forces of the drive shaft are absorbed by the two axial slide bearings 355 and 360, which axially supporting a track disc 365 connected to the drive shaft 325.
  • the plain bearings 345, 350, 355 and 360 can be carried out seawater resistant, in particular water lubricated. This makes it possible to flood the entire interior of the machine nacelle 300 and to dispense with elaborate seals, in particular the bearings.
  • the sliding bearings used 345, 350, 355 and 360 are partially realized directly on the drive shaft 325.
  • very hard coatings are applied to the two respective ends of the shaft 325 over a width of about 100-4000 mm, which then each represent the inner ring for one of the radial sliding bearings 345, 350.
  • a coating method e.g. high-speed flame spraying (also known as HVOF, derived from high-velocity oxygen-fuel) or another thermal coating process for surface treatment.
  • HVOF high-speed flame spraying
  • a steel ring can first be applied by welding and the coating applied to the surface thereof.
  • the warehouse runs directly in the water or seawater.
  • portions of the drive shaft 325 are provided with a coating, or is first carried out an attachment of Lag erring the respective shaft ends by welding and then a coating of these rings.
  • the coated areas must be reworked, eg by grinding. An exchange of the bearings in case of damage is not directly possible, so that in case of damage the complete shaft has to be repaired or exchanged.
  • a disadvantage of the conventional concepts is the need to handle a large one-piece shaft.
  • the length of such a drive shaft may be several meters, the diameter may also be over one meter. Typical values are 0.1 - 15 m in length with a diameter of 30 mm - 6000 mm and this with a power of 0.5 kW - 15 MW.
  • the weight of such a drive shaft can easily amount to several tons, a typical weight would be 0.01 - 100 1.
  • the torques acting between the components are very large, such as. B. between drive shaft, bearing, rotor, stator, generator, turbine, etc. between these components, for example, flanges can be used, which are designed according to the torques.
  • the mounting options between see the individual components or their flanges must be adjusted accordingly to transmit the respective torques.
  • Some of the components can be designed as hollow components, for example, hollow shafts can be used as drive shafts in underwater power plants. To reduce the load on the bearings, they can be filled with air or a gas. The resulting buoyancy can reduce the load on the bearings.
  • hollow shafts filled with air or gas require that the flanges be sealed in order to prevent ingress of water into the hollow shaft or escape of the gas from the hollow shaft.
  • Flanges should therefore be tight to prevent water from entering or leaving the hollow shaft to avoid the gas from the hollow shaft.
  • a seal is done for example by welding.
  • a friction disk component an arrangement and an underwater power plant according to the independent claims.
  • Exemplary embodiments are based, for example, on the knowledge that the acting torques in an underwater power plant are very large. Flanges that are used for the mechanical coupling of bearings and shafts must be dimensioned accordingly and have appropriate mounting options.
  • Embodiments are based on the recognition that a friction disk between the components of an underwater power plant can be used to increase the friction and thus the frictional connection between the components. It is therefore a core idea of the present invention to save installation effort by using such friction plates.
  • friction coatings are provided on the friction plates in order to increase a frictional force between the components or components.
  • Embodiments include a friction disc component comprising a mounting option for connecting two components.
  • the friction disk component has a coating which increases a frictional force between the friction disk component and at least one of the components, and further comprises a recess for a seal such that the friction disk component is watertightly connectable to at least one of the components.
  • the friction disk component is understood to mean part of a friction disk or an entire friction disk.
  • the friction disk component may be formed as a friction disk segment, friction disk segment, friction disk, or friction disk ring.
  • Exemplary embodiments also include an arrangement of a drive shaft for an underwater power plant, a friction disk component of the above description and a component connected to the drive shaft via the friction disk component.
  • embodiments may also provide an underwater power plant comprising such an arrangement.
  • the waterproof connection can prevent, for example, when used under water, water enters the interior of a hollow shaft.
  • the sealed interior of a construction or arrangement of, for example, a bearing, the friction disc component and a shaft is under pressure, that is, for example, filled under pressure with gas or air. This pressure can then counteract the pressure of the water.
  • the construction may also have a vacuum inside, for example, to further increase buoyancy.
  • the friction disk component can be connectable to the component in a gas-tight or airtight manner.
  • the friction disc component can be designed such that it can also serve as a seal of the hollow shaft or a bearing ring itself.
  • the friction disk component may be designed, for example, as a disk so that it can form a cover for the cavity to be sealed, for example as a cover for a hollow shaft, a bearing ring, etc.
  • the friction disk component for fixing a drive shaft of a Unterwasserkraftwerks be adapted to a further drive shaft, a bearing component, a rotor shaft, or a generator shaft. The recess for the seal can then be adapted to seal the cavity of the drive shaft when mounted on a hollow shaft as the drive shaft.
  • the friction disc component may have a further recess for another seal in exemplary embodiments.
  • the friction disk component can then be connected in a watertight manner to both components.
  • the friction disk component can be coated on both sides.
  • the recess and the further recess may be located on axially opposite sides of the friction disk component.
  • the friction disc component may have coatings on two axially opposite sides.
  • the friction disk component can be clamped between two hollow shaft sections and thus, on the one hand, increase the friction with respect to these hollow shaft sections and, in addition, seal tightly with the two hollow shaft sections, so that the two cavities are sealed together.
  • the friction disk component may be designed as a friction disk segment.
  • the friction disk segment can have on at least one side an additional recess for receiving a seal for sealing the friction disk segment with respect to a further friction disk segment.
  • a friction disk segment will be understood below to mean a part of a friction disk or a friction disk segment. Accordingly, the friction disk segment may, for example, comprise a certain angular range of a friction disk ring or a friction disk, ie, in exemplary embodiments, a plurality of identical or also unequal friction disk segments may form a friction disk ring or a friction disk.
  • Embodiments of friction disk segments are not limited to a specific subdivision of a friction disk ring or a friction disk in segments, there are any axial and radial segmentation conceivable.
  • embodiments may provide the necessary fastening means, such as screws or bolts, which are used for attachment of the friction disk component to the component or component to keep wall as low as possible, ie, for example, get along with as few screws. This can be achieved by the coating on the friction disk component having a frictional force between the friction disc component and the component increases. Due to the increased frictional force fastening means, such as screws or bolts, can be saved. This reduces the maintenance and assembly costs, since the corresponding parts can thus be assembled and disassembled faster.
  • the recess may be surrounded by the coating, ie bordering the coating.
  • the coating can be interrupted by the recess, so that opposite the component two surfaces for force coupling arise, between which a ne sealing surface, formed by the recess and the seal, is located.
  • Embodiments may therefore provide a friction disc component that includes a coating which increases a frictional force between the friction disc component and the component and adjacent the recess to the coating.
  • a flange may also be provided on the friction disk component, eg at its axial or radial end, as a fastening possibility.
  • This can also be composed of several segments, each of which may be the same or different.
  • friction disk segments can have corresponding flange segments. If, in the following, the flange is described, it can therefore also be embodied in one piece or in one piece, or in multiple pieces or in several parts, that is to say composed of flange segments. This flange is used for. B. for attachment of the friction disc component to the drive shaft.
  • the friction disc component may be integrally formed with the flange. In other embodiments Reibusionnkom- component and flange may also be formed in several pieces.
  • the mechanical separation of the components of an underwater power plant can make maintenance a lot easier.
  • the drive shaft and bearings can also be removed and maintained separately after mechanical decoupling.
  • This advantage increases with the number of mechanically decoupled components.
  • the drive shaft can be supported by a plurality of decoupled or flanged bearings, whereby the maintenance effort, due to the possibility of separate handling for each decoupled pelte camp reduced.
  • embodiments may also include an underwater power plant having a friction disk component and a drive shaft as described above, wherein the friction disk component is at least watertightly connected to the drive shaft.
  • Embodiments of underwater power plants and their components may be generally adapted for use underwater.
  • embodiments may be adapted for use in oceans, in rivers, locks, barrages, etc., ie generally for use in salt and fresh water.
  • embodiments may be designed for different depths, variable water pressure, temperatures, etc.
  • the processing of the now smaller components, ie bearing and drive shaft can be made possible separately. As a result, smaller production plants can be used, which can further reduce manufacturing costs.
  • the manufacturing precision can be increased and the bearings can be individually coated separately.
  • there are also other options with regard to the coating such as dipping / bath treatment, since a direct coating on the shaft surface is no longer necessary. Also, there is no longer any distortion due to welding and no cleaning work is required, which would occur in conventional concepts after welding.
  • seals can be used during assembly, which allow a complete sealing of the components on the Reibusionnkomponenten with each other.
  • the complex conventional system can thus be broken down by embodiments into several simplified subsystems.
  • the individual subsystems can be processed more cost-effectively, or they can only be determined due to the decomposition Process or processing steps are made accessible. This can allow a better adaptation or optimization of the processes to the subsystems and thus a cost reduction. Downtimes of the system can be reduced, in particular by the fact that now storage changes are possible on site. Also, by exemplary embodiments, a stock preparation without large logistics effort possible. This also allows a cost reduction in production - assembly and maintenance can be achieved.
  • bearings can be processed separately, thereby tribologically more favorable surface designs are possible, for example, an introduction of application-oriented lubrication grooves and holes is facilitated and not least, the provision of recesses for the seals.
  • lubricant lines and lubricant delivery systems can be more easily introduced into the system, ultimately reducing maintenance and, hence, operating costs. Due to the friction disk component, the mounting effort of the individual power plant components can be reduced. The fasteners can be reduced accordingly, if the friction between the components can be increased accordingly. Accordingly, less fasteners, such as screws, rivets, etc. are necessary to ensure a secure attachment.
  • Embodiments may therefore provide for a coating of the friction disk component in such a way that a frictional connection with the respective component, such as the drive shaft, increases.
  • the coating can have various properties, such as an extremely large coefficient of friction.
  • the opposite side can likewise be coated, ie in embodiments both the friction disk component and the component, eg a drive shaft, can be coated.
  • the recesses for the seal can also be within the coating, in some embodiments, the recesses may relate only to the coating, ie, a recess may also be realized by an interruption of the coating.
  • the segments can be mounted on, for example, a shaft such that the side with the friction coating lies on the end face of the drive shaft or on the shaft shoulder and / or on the shaft axis.
  • the attachment can be done eg by means of screws, bolts, pins, rivets, gluing, plugging, etc. Due to the friction coating, the resistance of the segments against co-rotation or mitwandern in Circumferential direction are greatly increased. This can result in exemplary embodiments that substantially fewer fastening elements are required for the attachment of the segment pieces to the shaft shoulder. As a result, the wave itself is weakened less.
  • the recesses for the seal can also be provided on the front side of the drive shaft, for example in such a way that a recess on the drive shaft overlaps with a recess on the friction disk component. In the resulting cavity, a seal can be provided such that it jammed between the recesses and thus ensures a reliable seal.
  • the friction disk component for example, between the end faces of the flange, eg radial bearings, shaft, rotor, generator, turbine, are inserted.
  • a seal that can be integrated in the friction disc component and between the individual friction disc segments.
  • a seal for example, an O-ring, a sealing cord, an adhesive sealant (cohesive, adhesive, putty, elastomer), a special seal, a metal composite gasket, a textile gasket, an inflatable seal, a gasket, a profile gasket, a sleeve seal, etc. are used ,
  • These seals can be made of different materials and of different shapes.
  • the installation of the seal can be realized radially, axially or in combination radially and axially.
  • the friction coating on the friction disc by the friction coating on the friction disc, a reduction of the fastening screws / the fastening material can be made possible. This may be followed by an increase in the transmittable torque or a reduction in the flange diameter and the fastening means.
  • the sealing may cause the penetration of liquid into a cavity or the escape of gases from the cavity, e.g. a hollow shaft, to be avoided.
  • a hollow shaft may have a gas filling which represents a relief of the shaft and bearing. Embodiments could thus allow a compact design by combining friction coating and seal.
  • FIG. 2a shows a further exemplary embodiment of a friction disk component
  • FIG. 2b shows an exemplary embodiment of friction disk components with a sealing cord
  • Figure 3 is a conventional underwater power plant.
  • FIG. 1a shows an arrangement of several exemplary embodiments of friction disk components 100.
  • the upper half of a friction disk is shown, which is composed of four identical friction disk components 100, which are designed as segments.
  • the friction disk component comprises a mounting option 120 for connecting two components, which are realized in the present embodiment as bores 120.
  • the front side (front side in the drawing plane) of the friction disk component 100 shown in FIG. 1 a is provided with a coating 125 which increases a frictional force between the friction disk component 100 and at least one of the components.
  • the friction disk component 100 furthermore comprises a recess 115 for a seal 119, such that the friction disk component 100 can be connected in a watertight manner to at least one of the components.
  • the recess 115 may also be in or on a flange which cooperates with a counter surface corresponding to the component.
  • Figure la shows a further seal 119a, with which the friction disc segments 100 are sealed to each other.
  • the seal may be gas or airtight in some embodiments.
  • the friction disk segment 100 has on at least one side an additional recess for receiving the seal 119a for sealing the friction disk segment 100 relative to a further friction disk segment 100.
  • the mounting option 120 may, for example, attachment means, such as holes, threads, welding studs, weld nuts, screws, lands or grooves, clamping men, etc.
  • attachment means such as holes, threads, welding studs, weld nuts, screws, lands or grooves, clamping men, etc.
  • Under a flange here is a bridge, a nose, a spring, an extension oa. understood, which serves for attachment to another component.
  • the respective other component can likewise have fastening means or fastening possibilities such as bores, threads, screws, welding studs, webs or grooves, clamps, etc.
  • the flange can have grooves, webs, or a toothing in order, for example, to achieve a secure engagement with a drive shaft and a connection secured against rotation with the drive shaft.
  • the drive shaft may be designed accordingly in embodiments.
  • a friction disk component 100 can also be designed as a friction disk segment, friction disk, or friction disk ring.
  • Figure lb shows a section of the Reibusionnringsegmentes 100 of Figure la.
  • the figure lb shows the recess 115 which is adjacent to the coating or the friction lining 125 and which is designed as a groove 115 for the seal 119.
  • a seal 119 In the recess 115 is, as shown in the figure la, in the mounted state, a seal 119.
  • the friction disc component 100 can then be used to attach a drive shaft of an underwater power plant to another drive shaft, a bearing component, a rotor shaft, or a generator shaft.
  • the recess 115 for the seal 119 is adapted to seal the cavity of the drive shaft when mounted on a hollow shaft as a drive shaft.
  • FIG. 2 a illustrates a further exemplary embodiment of a friction disk component 100 with the coating 125 and the recess 115.
  • the friction disk component 100 has a further recess 115 a for a further seal such that the friction disk component 100 can be connected in a watertight manner to both components.
  • FIG. 2a illustrates how the friction disk component can be clamped between two components 130, 130a so as to increase the frictional force over the coatings 125, 125a relative to both components 130, 130a and to provide at least watertight couplings. It can also be seen in FIG.
  • the friction disk component 100 can be connectable to the component 130, 130a in a gas-tight or air-tight manner, ie the connection can be sealed in such a way that even a pressurized gas does not escape.
  • the seal can be designed such that even if, for example, there is a vacuum in the interior of a hollow shaft sealed with the friction disk component and the entire assembly is under water, no water can penetrate into the interior of the arrangement.
  • the water pressure can be considerable, especially at greater depths.
  • the water pressure increases by about ever per 10m water depth.
  • the seal may be formed in embodiments to withstand a water pressure of lbar, 5bar, 10bar, 20bar, 50bar, 100bar, 200bar, 500bar or 1000bar.
  • the coating 125, 125 a is shown on two sides in Figure 2a, but embodiments may also include one-sided coatings.
  • the coating may also cover larger areas such as e.g. include entire side surfaces or surfaces.
  • FIG. 2b illustrates an exemplary embodiment with friction disk segments 100 that are sealed to the outside with a sealing cord 119b.
  • the sealing strip 119 b extends along the circumference of the friction disk ring, which is formed from the friction disk segments 100.
  • seals 119, 119a, 119b for example, O-rings, sealing cords, adhesive sealants, adhesives, putties, elastomers, special seals, metal composite seals, fabric seals, inflatable seals, gaskets, gaskets, sleeve gaskets, etc. may be used. These seals can be made of different materials and of different shapes. The installation of the seals can be realized radially, axially or in combination radially and axially.
  • the friction disk component 100 may correspond in embodiments to a portion of a friction disk or friction disk ring having an outer diameter of, for example, 2200 mm.
  • the outer diameter (double outer radius) can also be greater than or equal to 40, 60, 100, 1000, 2000, 3000, 4000, 6000 or 10000 mm.
  • the inner diameter (twice the inner radius) of the friction disk ring comprises approximately 1800 mm.
  • the inner diameter (double inner radius) of the friction disk ring can also be greater than or equal to 20, 30, 50, 500, 1000, 1500, 2000, 3000, 5000 or 10000 mm.
  • the coating 125, 125a may in embodiments include a different material than the components 130, 130a.
  • the coating 125, 125a may comprise nickel, tungsten, cobalt, chromium, aluminum, diamond or a ceramic material.
  • the coating 125, 125a may generally have particles with a Mohs hardness greater than or equal to 9.
  • the friction disk component 100, the components 130, 130a or the drive shaft 130 may comprise a metallic, a ceramic or a mixed material or a partially ceramic material.
  • the coating 125 serves to increase a frictional force and thus the adhesion to the components.
  • the friction coating 125 can have as its main component a high-strength, tough and hard metal, wherein the coating 125, 125a in at least one Oberfi ⁇ - chen Scheme with a square base area with a side length in the range of around one millimeter, by a profile with many pointed mountains and Valleys can be marked. In this surface area, a proportion of those mountains and valleys which project beyond a plane parallel to the ground plane, which has a distance in the range between 15 and 30 ⁇ m from the highest mountain, can be greater than approximately 20%.
  • the topography of the friction coating 125 in particular when the coating is formed as a flame-sprayed molybdenum coating, can have a high surface carrying ratio, for example greater than 20%, and high static friction coefficients, for example greater than 0.6 or even greater than 0.65, based on pairing of said coating with one steel counterpart, or with the end face of the drive shaft, the wave washer or the shaft shoulder, have.
  • the friction coating 125 particles having a Mohs hardness greater than or equal to 9 and / or a predetermined average grain size exhibit. In embodiments, however, particles having a Mohs hardness greater than or equal to 6, 7 or 8 may also occur.
  • the coating may have a thickness approximately equal to half the mean grain size.
  • the coating carrier ie the uncoated friction disk component 100, can have a surface comprising recesses. A proportion of about 85% or more of the recesses may be formed with respect to a surface surrounding the respective recess with a depth of less than about 10% and / or an opening width less than or equal to about 15% of the coating thickness.
  • the coating 125 may be applied to the surface of the coating carrier and enclose the particles at least in a lower region oriented towards the coating carrier.
  • the surface of the coating carrier can therefore be designed such that the groove-like depressions have a surface area surrounding the respective depression, a depth of less than approximately 10% of the coating thickness and / or an opening width of less than approximately 15% of the coating thickness. This ensures optimum adhesion to the coating 125 and at the same time prevents particles from disappearing into depressions in such a way that they do not contribute to increasing the friction of the coating arrangement.
  • the friction coating 125 may comprise, for example, nickel, tungsten, cobalt, chromium, aluminum, diamond or a ceramic material.
  • the coating 125 can be formed, for example, from electrodeposited nickel, so that at the same time a protective layer against corrosion-causing and other environmental influences is generated for the coating carrier.
  • the coating 125, 125a hard particles, in particular particles with the degree of hardness of diamond or cubic boron nitrate (CBN) or of corundum or carbide, have.
  • the coatings 125, 125a can be characterized in that they improve the releasable connection between the components as friction-increasing coatings.
  • the coating 125, 125a may comprise zinc silicate or the particles may be formed, for example by spray-galvanizing or the like, correspondingly with a friction-increasing coating. Because the connection is sprayed zinc, a reliable, friction-increasing coating can also be provided.
  • hard particles such as e.g. Diamond may be used, wherein the particle size may be greater than 30 pm, preferably more than 35 pm.
  • a nickel-based electroplating coating 125 for diamond coating with a mean particle size of 46 pm can be produced.
  • the material of the friction disc component with a greater Mohs hardness and / or a greater tensile strength can be selected than the material of the components 130, 130a. Therefore, the regions of the particles projecting beyond the coating 125, 125a can press into the component and thus increase the friction.
  • the coating 125 below the particles as well as the areas of the coating carrier below the particles can only be slightly deformed compared to the impressions in the counterelement / component.
  • a hard coating with the o.g. Properties and a softer coating which is just intended for receiving or pressing the particles are present.
  • particles can be applied in one or a few layers as a friction coating 125, 125a, with a subsequent fixing of the particles by an electrodeposited metal, in particular nickel, so that a particle layer is fixed, wherein when applying several layers, the excess layers at - For example, can be removed by brushing after fixing.
  • a coating 125 is conceivable in which the particle area protruding out of the nickel layer accounts for more than 25%, or up to 40%, of the surface of the coating, thus ultimately achieving very high static friction coefficients of greater than 0.7 and also greater than 0.8.
  • Coating methods include, for example, thermoplastic polymer coating, nanocoating, plasma coating, carbide coating, PVD, CVD (chemical vapor deposition), TiC coating, TiCN, TiN, AlTiN, DLC (diamond-like carbon coating) engl, dia- moon-like carbon), HVOF, etc., conceivable.

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Abstract

Ausführungsbeispiele stellen eine Reibscheibenkomponente 100 bereit, die eine Befestigungsmöglichkeit 120 zur Verbindung zweier Bauelemente 130; 130a umfasst, wobei die Reibscheibenkomponente 100 eine Beschichtung 125 aufweist, die eine Reibkraft zwischen der Reibscheibenkomponente 100 und zumindest einem der Bauelemente 130, 130a erhöht, und ferner eine Ausnehmung 115 für eine Dichtung 119 aufweist, derart dass die Reibscheibenkomponente 100 mit zumindest einem der Bauelemente 130; 130a wasserdicht verbindbar ist.

Description

B e s c h r e i b u n g
Reibscheibenkomponente, Anordnung und Unterwasserkraftwerk Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Unterwasserkraftwerke, insbesondere der Verbindung und Abdichtung von Antriebswellen in Unterwasserkraftwerken.
Aus dem Bereich der konventionellen Technik sind Unterwasserkraftwerke bereits bekannt. Im Folgenden werden bekannte Lagerungskonzepte für Unterwasserkraftwerke kurz zusammengefasst. Die Druckschrift DE102009005556A1 offenbart ein Konzept zur Spülung von Unterwasserkraftwerken, bei denen bewusst auf eine Kapselung der eingesetzten Lager verzichtet wird. Bei derartigen Konstruktionen ist der Bereich, der in direktem Kontakt mit dem Umgebungswasser steht, gegen einen übermäßigen Sedimenteinfall zu schützen. Des Weiteren muss der Bewuchs in diesem Bereich begrenzt werden. Eine der diesbe- züglichen Maßnahmen besteht darin, den gefluteten Bereich und insbesondere die Lager sowie die diesen zugeordneten Komponenten, wie Dichtungselemente und dergleichen, zu spülen.
Ein Konzept sieht vor, an einem Unterwasserkraftwerk mindestens einen Spülanschluss anzulegen, durch den der Anlage von außen ein Spülmedium zugeleitet werden kann. Demnach liegt in der Anlage selbst zwischen dem externen Spülanschluss und dem zu spülenden Bereich kein Fördersystem, wie eine Pumpe oder dergleichen, für das Spülmedium vor. Des Weiteren wird auf ein zusätzliches Filtersystem verzichtet. Stattdessen wird am externen Spülanschluss das Spülmedium mit einem solchen Überdruck zugeführt, dass ei- ne hinreichend starke Durchströmung des zu spülenden Bereichs und eine Abströmung zum Außenbereich erfolgt, wodurch Sedimente und, bevorzugt ein ursprünglich vorliegender Bewuchs, nach außen transportiert werden. Ein Konzept zur optimierten Leistungsregelung und Steuerung von Unterwasserkraftwerken ist in der Druckschrift DE102008053732B3 offenbart. Die Druckschrift DE102008031615A1 zeigt eine als Ganzes handhabbare und als Einheit montierbare Gene- rator-Baueinheit, die von der eigentlichen Antriebswelle eines Unterwasserkraftwerks getrennt transportiert und montiert werden kann. Diese umfasst mit einem Generatorläufer und einem Generatorstator die Grundkomponenten eines elektrischen Generators. Zusätzlich ist ein Generatorgehäuse Teil der Generator-Baueinheit. Die Steuerungs- und Leistungskomponenten des elektrischen Generators können zusätzlich in die Generator- Baueinheit aufgenommen werden.
Die Druckschrift DE 102008061912A1 beschäftigt sich mit Lagerkissen, beispielsweise für seewassertaugliche Gleitlager. Für einen sich hydrodynamisch aufbauenden Schmierfilm und der damit verbundenen parabolischen Druckentwicklung für weiche beziehungsweise elastische Gleitbeläge tritt eine konkave Einfederung im zentralen Bereich auf. Diese führt zu einer Lagerspalterweiterung und einem Einbruch der Druckverteilung im mittleren Bereich der Gleitfläche. Dem wird dadurch entgegengewirkt, dass die Materialstärke des Gleitbelags in Richtung der Flächennormalen der Gleitfläche an den beim Betrieb auftretenden Schmierfilmdruck angepasst wird. In den Bereichen hohen Drucks, welche um das Flächenzentrum der Gleitfläche liegen, wird eine verringerte Materialstärke verwendet, während die Randbereiche eine hohe Materialstärke aufweisen. Dabei bleibt das Profil der Gleitfläche erhalten, das typischerweise jenem der Gegenlauffläche entspricht. Die Anpassung der Materialstärke des Gleitbelags erfolgt durch eine entsprechende Profilierung der Auflagefläche am Grundkörper, die der Rückseite des Gleitbelags gegenüberliegt. Im ein- fachsten Fall wird ein erhabener Sockel im Zentralbereich der Auflagefläche des Grundkörpers vorgesehen. Eine genauere Anpassung kann durch einen mehrfach gestuften oder konvexen Verlauf der Auflagefläche bewirkt werden.
Die Druckschrift DE102008006899A1 offenbart ein Konzept zur Lagerung einer An- triebswelle eines Unterwasserkraftwerks. Hier wird eine Lageranordnung zur Lagerung einer Welle bereitgestellt, wobei die Lageranordnung wenigstens ein Radialgleitlager und wenigstens ein Axialgleitlager aufweist und wobei die Lageranordnung durch von außen eindringendes Wasser schmierbar ist. Die Figur 3 zeigt einen schematischen Aufbau eines Unterwasserkraftwerks. Die Figur 3 illustriert eine Maschinengondel 300 mit einem segmentierten Aufbau. An die Maschinengondel 300 schließen sich im vorderen Bereich eine Haube 305 und eine propellerförmige Wasserturbine 310 an. Die Maschinengondel 300 umfasst zwei Segmente 315 und 320, die die Antriebswelle 325 enthalten. In einem weiteren Segment 330 befindet sich ein Generator 335, der mit der Antriebswelle 325 gekoppelt ist. Eine weitere Haube 340 schließt das Unterwasserkraftwerk nach dem Generator 335 ab.
Die Haube 305 bildet mit der Wasserturbine 310 eine umlaufende Einheit, die mit der An- triebswelle 325 gekoppelt ist. Zur Lagerung der Antriebswelle 325 sind mehrere Gleitlager vorgesehen. Im der Wasserturbine 310 zugewandten vorderen Bereich der Antriebswelle 325 befindet sich ein Radialgleitlager 345. Im dem Generator 335 zugewandten hinteren Bereich der Antriebswelle 325 befindet sich ein weiteres Radialgleitlager 350. Axiale Kräfte der Antriebswelle werden durch die beiden Axialgleitlager 355 und 360 aufgenom- men, die eine mit der Antriebswelle 325 verbundene Spurscheibe 365 axial abstützen.
Die Gleitlager 345, 350, 355 und 360 können dabei seewasserfest ausgeführt sein, insbesondere wassergeschmiert. Damit ist es möglich den gesamten Innenbereich der Maschinengondel 300 zu fluten und auf aufwändige Abdichtungen, insbesondere der Lager, zu verzichten.
Die zum Einsatz kommenden Gleitlager 345, 350, 355 und 360 werden teilweise direkt auf der Antriebswelle 325 realisiert. Zur Realisierung der Radialgleitlager 345, 350 werden an den beiden jeweiligen Enden der Welle 325 über eine Breite von ca. 100 - 4000 mm sehr harte Beschichtungen aufgetragen, die dann jeweils den Innenring für eines der Radialgleitlager 345, 350 darstellen. Als Beschichtungsverfahren kann z.B. das Hochgeschwin- digkeits-Flammspritzen (auch HVOF, abgeleitet von High-Velocity-Oxygen-Fuel) oder ein anderes thermisches Beschichtungsverfahren zur Oberflächenbehandlung verwendet werden. Darüber hinaus kann an diesen Stellen zunächst ein Stahlring durch Schweißen aufge- bracht werden und auf dessen Oberfläche die Beschichtung erfolgen. Das Lager läuft dabei direkt im Wasser bzw. Seewasser.
Bei der konventionellen Vorgehensweise werden Abschnitte der Antriebswelle 325 mit einer Beschichtung versehen, bzw. erfolgt zunächst eine Befestigung von Lag erringen auf den jeweiligen Wellenenden durch Schweißen und anschließend eine BeSchichtung dieser Ringe. Darüber hinaus müssen die beschichteten Stellen nachbearbeitet werden, z.B. durch Schleifen. Ein Austausch der Lager bei einem Schaden ist nicht direkt möglich, so dass im Schadenfall die komplette Welle repariert bzw. ausgetauscht werden muss.
Nachteilig an den konventionellen Konzepten ist die Notwendigkeit, eine große einteilige Welle handhaben zu müssen. Die Länge einer solchen Antriebswelle kann mehrere Meter betragen, wobei der Durchmesser ebenfalls über einem Meter liegen kann. Typische Werte sind 0,1 - 15 m Länge bei einem Durchmesser von 30 mm - 6000 mm und dies bei einer Leistung um 0,5 kW - 15 MW. Darüber hinaus kann sich das Gewicht einer solchen Antriebswelle leicht auf mehrere Tonnen belaufen, ein typisches Gewicht wäre 0,01 - 100 1.
Ein Problem besteht nun darin, dass eine sehr große und schwere Antriebswelle 325 gehandhabt, transportiert, auf eine Maschine aufgespannt, ggf. beschichtet werden muss. Dies ist sehr kostenintensiv. Neben der oben beschriebenen Handhabung bei der Montage und der Lagerwartung stellt bei solch großen Wellen die Handhabung generell ein Problem dar. Insbesondere unter Wasser, wo eine solche Welle meist angeseilt bewegt wird, stellt das Bewegen und Ausrichten eine große Herausforderung dar. Nicht zuletzt das hohe Gewicht dieser Wellen bringt für die verwendeten Lager eine hohe Belastung mit sich.
Darüber hinaus sind die zwischen den Komponenten wirkenden Drehmomente sehr groß, wie z. B. zwischen Antriebswelle, Lager, Rotor, Stator, Generator, Turbine, etc. Zwischen diesen Komponenten können beispielsweise Flansche eingesetzt werden, die entsprechend den Drehmomenten ausgelegt sind. Ferner müssen die Befestigungsmöglichkeiten zwi- sehen den einzelnen Komponenten oder deren Flansche entsprechend angepasst werden, um die jeweiligen Drehmomente zu übertragen. Einige der Komponenten können dabei als Hohlbauteile ausgeführt sein, z.B. können Hohlwellen als Antriebswellen bei Unterwasserkraftwerken eingesetzt werden. Um die Belastung der Lager zu reduzieren, können diese mit Luft oder einem Gas gefüllt werden. Der daraus resultierende Auftrieb kann die Be- lastung der Lager verringern. Insbesondere mit Luft oder Gas gefüllte Hohlwellen erfordern jedoch, dass die Flansche abgedichtet sind, um ein Eindringen von Wasser in die Hohlwelle bzw. ein Entweichen des Gases aus der Hohlwelle zu vermeiden. Flansche sollten daher dicht sein, um ein Eindringen von Wasser in die Hohlwelle bzw. ein Entweichen des Gases aus der Hohlwelle zu vermeiden. Eine Abdichtung erfolgt dabei beispielsweise durch Schweißen.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Konzept zur Monta- ge von Komponenten für ein Unterwasserkraftwerk zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch eine Reibscheibenkomponente, eine Anordnung und ein Unterwasserkraftwerk gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Ausführungsbeispiele beruhen beispielsweise auf der Erkenntnis, dass die wirkenden Drehmomente bei einem Unterwasserkraftwerk sehr groß sind. Flansche, die zur mechanischen Kopplung von Lagern und Wellen verwendet werden, müssen dementsprechend dimensioniert werden und entsprechende Befestigungsmöglichkeiten aufweisen. Ausführungsbeispiele beruhen auf der Erkenntnis, dass eine Reibscheibe zwischen den Kompo- nenten eines Unterwasserkraftwerks eingesetzt werden kann, um die Reibung und damit den Kraftschluss zwischen den Komponenten zu erhöhen. Es ist daher ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung, Montageaufwand durch Einsatz solcher Reibscheiben einzusparen. In Ausführungsbeispielen sind an den Reibscheiben Reibbeschichtungen vorgesehen, um eine Reibkraft zwischen den Bauteilen oder Bauelementen zu erhöhen. So kann zum einen auf eine Verschweißung verzichtet werden und, aufgrund der Reibkraft zwischen den Bauteilen, kann des Weiteren auf Montagemittel, wie Bohrungen, Bolzen, Schrauben, etc. verzichtet werden. Der Vorteil der Verringerung der Montagemittel kann jedoch einen Nach- teil der erschwerten Abdichtung mit sich bringen. Diesen Nachteil können Ausführungsbeispiele durch dafür vorgesehene Ausnehmungen an der Reibscheibe beheben, da die Ausnehmungen eine Verwendung von Dichtungen erlauben, die wiederum eine Abdichtung der Bauteile untereinander ermöglichen. Ausführungsbeispiele beruhen ferner auf der Erkenntnis, dass entgegen dem konventionellen Abdichten durch Schweißen und einem entsprechend großen Dimensionieren der Flansche, Dichtungen vorgesehen werden können. Diese können insbesondere dann eine gute Dichtwirkung erzielen, wenn diese an den Reibscheiben, wie z.B. zwischen Lagern, Wellen und Flanschen, in dafür vorgesehenen Ausnehmungen oder Nuten vorgesehen sind. Hier und im Folgenden werden unter den Begriffen Bauteil oder Bauelement z.B. Komponenten eines Unterwasserkraftwerks verstanden, d.h. Lagerringsegmente, Lagerringe, Lager, Wellen, an diesen vorgesehene Flansche, etc. Ausführungsbeispiele umfassen eine Reibscheibenkomponente, die eine Befestigungsmöglichkeit zur Verbindung zweier Bauelemente umfasst. Die Reibscheibenkomponente weist eine Beschichtung auf, die eine Reibkraft zwischen der Reibscheibenkomponente und zumindest einem der Bauelemente erhöht, und umfasst ferner eine Ausnehmung für eine Dichtung, derart dass die Reibscheibenkomponente mit zumindest einem der Bauelemente wasserdicht verbindbar ist. Hier und im Folgenden wird unter der Reibscheibenkomponente ein Teil einer Reibscheibe oder eine ganze Reibscheibe verstanden. Die Reibscheibenkomponente kann als Reibscheibensegment, Reibscheibenrmgsegment, Reibscheibe, oder Reibscheibenring ausgebildet sein. Ausführungsbeispiele umfassen auch eine Anordnung aus einer Antriebswelle für ein Unterwasserkraftwerk, einer Reibscheibenkomponente der obigen Beschreibung und einem mit der Antriebswelle über die Reibscheibenkomponente verbundenen Bauelement. Darüber hinaus können Ausführungsbeispiele auch ein Unterwasserkraftwerk schaffen, das eine solche Anordnung umfasst. Dabei kann die wasserdichte Verbindung beispielsweise verhindern, dass beim Einsatz unter Wasser, Wasser in das Innere einer Hohlwelle gelangt. In einigen Ausführungsbeispielen kann auch vorgesehen sein, dass das abgedichtete Innere einer Konstruktion oder Anordnung aus beispielsweise einem Lager, der Reibscheibenkomponente und einer Welle unter Druck steht, d.h. beispielsweise unter Druck mit Gas oder Luft befüllt wird. Dieser Druck kann dann dem Druck des Wassers entgegenwirken. In anderen Ausführungsbeispielen kann die Konstruktion im Innern auch ein Vakuum aufweisen, beispielsweise um den Auftrieb weiter zu erhöhen.
In Ausführungsbeispielen kann die Reibscheibenkomponente mit dem Bauelement gas- oder luftdicht verbindbar sein. Die Reibscheibenkomponente kann derart ausführt sein, dass sie auch selbst als Abdichtung der Hohlwelle oder eines Lagerrings dienen kann. In diesen Ausführungsbeispielen kann die Reibscheibenkomponente z.B. als Scheibe ausgeführt sein, so dass diese eine Abdeckung für den abzudichtenden Hohlraum bilden kann, beispielsweise wie ein Deckel für eine Hohlwelle, einen Lagerring, etc. In Ausführungsbeispielen kann die Reibscheibenkomponente zur Befestigung einer Antriebswelle eines Unterwasserkraftwerks an eine weitere Antriebswelle, eine Lagerkomponente, eine Rotorwelle, oder eine Generatorwelle angepasst sein. Die Ausnehmung für die Dichtung kann dann angepasst sein, um bei Befestigung an einer Hohlwelle als Antriebswelle, den Hohlraum der Antriebswelle abzudichten.
Die Reibscheibenkomponente kann in Ausfährungsbeispielen eine weitere Ausnehmung für eine weitere Dichtung aufweisen. Die Reibscheibenkomponente kann dann mit beiden Bauelementen wasserdicht verbindbar sein. Ebenso kann die Reibscheibenkomponente beidseitig beschichtet sein. Die Ausnehmung und die weitere Ausnehmung können sich an axial gegenüberliegenden Seiten der Reibscheibenkomponente befinden. Die Reibscheibenkomponente kann Beschichtungen an zwei sich axial gegenüberliegenden Seiten aufweisen. Beispielsweise kann die Reibscheibenkomponente zwischen zwei Hohlwellenabschnitten eingeklemmt werden und so zum einen die Reibung gegenüber diesen Hohlwellenabschnitten jeweils erhöhen und zusätzlich mit den beiden Hohlwellenabschnitten dicht abschließen, so dass die beiden Hohlräume dicht miteinander verbunden sind.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Reibscheibenkomponente als Reibscheibensegment ausgeführt sein. Das Reibscheibensegment kann an zumindest einer Seite eine zusätzliche Ausnehmung zur Aufnahme einer Dichtung zur Abdichtung des Reibscheiben- segments gegenüber einem weiteren Reibscheibensegment aufweisen. Unter einem Reibscheibensegment wird im Folgenden ein Teil einer Reibscheibe oder eine Reibscheibensegments verstanden. Das Reibscheibensegment kann demnach beispielsweise einen gewissen Winkelbereich eines Reibscheibenrings oder einer Reibscheibe umfassen, d.h. in Ausführungsbeispielen können mehrere gleiche oder auch ungleiche Reibscheibensegmen- te einen Reibscheibenring oder eine Reibscheibe bilden. Ausführungsbeispiele von Reibscheibensegmenten sind nicht auf eine bestimmte Unterteilung eines Reibscheibenrings oder einer Reibscheibe in Segmente beschränkt, es sind beliebige axiale und auch radiale Segmentierungen denkbar. Darüber hinaus können Ausführungsbeispiele vorsehen, die notwendigen Befestigungsmittel, wie z.B. Schrauben oder Bolzen, die zur Befestigung der Reibscheibenkomponente an dem Bauteil oder Bauelement verwendet werden, möglichst aufwandgünstig zu halten, d.h. beispielsweise mit möglichst wenig Schrauben auszukommen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Beschichtung an der Reibscheibenkomponente eine Reibkraft zwischen der Reibscheibenkomponente und dem Bauteil erhöht. Durch die erhöhte Reibkraft können Befestigungsmittel, wie z.B. Schrauben oder Bolzen, eingespart werden. Dies reduziert den Wartungs- und Montageaufwand, da die entsprechenden Teile somit schneller montiert und demontiert werden können. Dabei braucht durch die oben beschriebenen Abdich- tungsmaßnahmen nicht auf eine Verwendung von Luft oder Gas gefüllten Hohlwellen, bzw. auf unter Vakuum stehende Bauteile, verzichtet zu werden. Die Ausnehmung kann dabei von der Beschichtung umgeben sein, d.h. an die Beschichtung grenzen. In anderen Worten kann die Beschichtung von der Ausnehmung unterbrochen werden, sodass gegenüber dem Bauelement zwei Flächen zur Kraftkopplung entstehen, zwischen denen sich ei- ne Dichtfläche, gebildet durch die Ausnehmung und die Dichtung, befindet. Ausführungs- beispiele können daher eine Reibscheibenkomponente vorsehen, die eine Beschichtung umfasst, die eine Reibkraft zwischen der Reibscheibenkomponente und dem Bauteil erhöht und die Ausnehmung an die Beschichtung grenzt. In Ausführungsbeispielen kann als Befestigungsmöglichkeit auch ein Flansch an der Reibscheibenkomponente, z.B. an deren axialen oder radialen Ende, vorgesehen sein. Dieser kann ebenfalls aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sein, die jeweils untereinander gleich oder unterschiedlich sein können. In Ausführungsbeispielen können beispielsweise Reibscheibensegmente entsprechende Flanschsegmente aufweisen. Wenn im Folgenden der Flansch beschrieben wird, kann dieser daher ebenfalls einstückig bzw. einteilig, oder mehrstückig bzw. mehrteilig, d.h. aus Flanschsegmenten zusammengesetzt, ausgebildet sein. Dieser Flansch dient z. B. zur Befestigung der Reibscheibenkomponente an der Antriebswelle. In Ausführungsbeispielen kann die Reibscheibenkomponente mit dem Flansch einstückig ausgebildet sein. In anderen Ausführungsbeispielen können Reibscheibenkom- ponente und Flansch auch mehrstückig ausgebildet sein.
Durch die mechanische Trennung der Komponenten eines Unterwasserkraftwerks kann sich die Wartung erheblich erleichtern. Bei Wartungsarbeiten an Lagern oder der Welle muss nicht mehr die ganze Antriebswelle, bzw. der ganze Antriebsstrang gewechselt wer- den, sondern Antriebswelle und Lager können nach der mechanischen Entkopplung auch getrennt voneinander entnommen und gewartet werden. Dieser Vorteil wächst mit der Anzahl der mechanisch entkoppelten Komponenten. In anderen Worten kann die Antriebswelle über mehrere entkoppelte bzw. angeflanschte Lager gelagert werden, wobei sich der Wartungsaufwand aufgrund der Möglichkeit der getrennten Handhabung für jedes entkop- pelte Lager reduziert. Darüber hinaus kann der Wartungsaufwand durch die reibkrafterhö- hende Beschichtung der sich zwischen den Komponenten befindenden Reibscheibenkomponenten weiter gesenkt werden, da die Befestigungsmittel, z.B. für die Befestigung des Lagers an der Antriebswelle, und damit Montage- und Wartungszeiten reduziert oder mi- nimiert werden können. An einer Hohlwelle vorgesehene Ventile können darüber hinaus auch ermöglichen, diese nach der Montage mit Luft oder Gas zu befüllen. Diese über entsprechend vorgesehene Ausnehmungen an den Reibscheibenkomponenten gegeneinander entsprechend abgedichtet werden. Ferner können Ausführungsbeispiele auch ein Unterwasserkraftwerk mit einer Reibscheibenkomponente und einer Antriebswelle gemäß der obigen Beschreibung umfassen, wobei die Reibscheibenkomponente mit der Antriebwelle zumindest wasserdicht verbunden ist. Ausführungsbeispiele von Unterwasserkraftwerken und deren Komponenten können an den Einsatz unter Wasser generell angepasst sein. Beispielsweise können Ausführungsbei- spiele für den Einsatz in Ozeanen, in Flüssen, Schleusen, Sperrwerken, etc. angepasst sein, d.h. allgemein für den Einsatz in Salz- und Süßwasser. Darüber hinaus können Ausführungsbeispiele für verschiedene Tiefen, variablen Wasserdruck, Temperaturen usw. ausgelegt sein. In einem Ausführungsbeispiel kann die Bearbeitung der nun kleineren Bauteile, d.h. Lager und Antriebswelle, getrennt voneinander ermöglicht werden. Dadurch können kleinere Fertigungsanlagen genutzt werden, was die Fertigungskosten weiter reduzieren kann. Darüber hinaus kann die Fertigungspräzision erhöht werden und die Lager können separat individuell beschichtet werden. Dadurch ergeben sich auch hinsichtlich der Beschichtung weitere Möglichkeiten, wie z.B. Tauchen/Badbehandlung, da eine direkte Beschichtung auf der Wellenoberfläche nicht mehr notwendig ist. Auch kommt es nicht mehr zu Verzug durch Schweißen und es sind keine Reinigungsarbeiten notwendig, die bei konventionellen Konzepten nach dem Verschweißen anfielen. Durch die vorgesehenen Ausnehmungen können bei der Montage Dichtungen verwendet werden, die ein völliges Abdichten der Komponenten über die Reibscheibenkomponenten untereinander ermöglichen.
Das komplexe konventionelle System kann somit durch Ausführungsbeispiele in mehrere vereinfachte Teilsysteme zerlegt werden. Die einzelnen Teilsysteme können aufwandsgünstiger bearbeitet werden, bzw. können diese erst aufgrund der Zerlegung bestimmten Prozess- oder Bearbeitungsschritten zugänglich gemacht werden. Dies kann eine bessere Anpassung bzw. Optimierung der Prozesse an die Teilsysteme und damit eine Kostenreduktion ermöglichen. Stillstandszeiten der Anlage können reduziert werden, insbesondere dadurch, dass nunmehr Lagerwechsel vor Ort möglich sind. Auch wird durch Ausfüh- rungsbeispiele eine Lageraufbereitung ohne großen Logistikaufwand möglich. Auch dadurch kann eine Kostenreduktion bei Herstellung - Montage und Wartung erzielt werden. In Ausfuhrungsbeispielen können Lager separat bearbeitet werden, dadurch werden tribo- logisch günstigere Oberflächengestaltungen möglich, beispielsweise ein Einbringen von anwendungsgerechten Schmiernuten und Bohrungen wird erleichtert und nicht zuletzt auch das Vorsehen von Ausnehmungen für die Dichtungen. Darüber hinaus können Schmierstoffleitungen und Zuführsysteme für Schmierstoffe leichter in das System eingebracht werden, wodurch sich letztendlich wiederum der Wartungsaufwand und damit die Betriebskosten senken lassen können. Durch die Reibscheibenkomponente kann der Befestigungsaufwand der einzelnen Kraftwerkskomponenten reduziert werden. Die Befestigungsmittel können entsprechend reduziert werden, wenn die Reibung zwischen den Komponenten entsprechend vergrößert werden kann. Entsprechend weniger Befestigungsmittel, wie Schrauben, Nieten, etc. sind notwendig, um eine sichere Befestigung zu gewährleisten. Ausführungsbeispiele können da- her eine Beschichtung der Reibscheibenkomponente derart vorsehen, dass sich ein Kraft- schluss zu dem jeweiligen Bauteil, wie z.B. der Antriebswelle, erhöht. Die Beschichtung kann verschiedene Eigenschaften besitzen wie z.B. einen extrem großen Reibkoeffizienten. Die Gegenseite kann ebenfalls beschichtet werden, d.h. in Ausführungsbeispielen können sowohl die Reibscheibenkomponente als auch das Bauteil, z.B. eine Antriebswelle, be- schichtet sein. Die Ausnehmungen für die Dichtung können dabei auch innerhalb der Beschichtung liegen, in manchen Ausführungsbeispielen können sich die Ausnehmungen auch nur auf die Beschichtung beziehen, d.h. eine Ausnehmung kann auch durch eine Unterbrechung der Beschichtung realisiert sein. Die Segmente können in Ausführungsbeispielen so auf beispielsweise eine Welle montiert werden, dass die Seite mit der Reibbeschichtung auf der Stirnseite der Antriebswelle bzw. auf der Wellenschulter und/oder auf der Wellenachse liegt. Die Befestigung kann z.B. mittels Schrauben, Bolzen, Stiften, Nieten, Kleben, Stecken, etc. erfolgen. Durch die Reibbeschichtung kann der Widerstand der Segmente gegen ein Mitdrehen bzw. Mitwandern in Umfangsrichtung stark erhöht werden. Dies kann in Ausfuhrungsbeispielen zur Folge haben, dass wesentlich weniger Befestigungselemente für die Anbringung der Segmentstücke an der Wellenschulter erforderlich sind. Dadurch wird auch die Welle selbst weniger stark geschwächt. Gleichzeitig können auch die Ausnehmungen für die Dichtung an der Stirnsei- te der Antriebswelle vorgesehen sein, z.B. so, dass sich eine Ausnehmung an der Antriebswelle mit einer Ausnehmung an der Reibscheibenkomponente überdeckt. In dem so entstehenden Hohlraum kann eine Dichtung derart vorgesehen werden, dass diese zwischen den Ausnehmungen verklemmt und so eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet. In Ausführungsbeispielen kann die Reibscheibenkomponente beispielsweise zwischen die Stirnseiten der Flanschpartner, z.B. Radiallager, Welle, Rotor, Generator, Turbine, eingelegt werden. Das Eindringen von Wasser in bzw. das Austreten eines Gases aus einer Hohlwelle kann durch eine Dichtung verhindert werden, die in der Reibscheibenkomponente und zwischen die einzelnen Reibscheiben-Segmente integriert werden kann. Als Dichtung kann beispielsweise ein Runddichtring, eine Dichtschnur, ein Klebe-Dichtstoff (stoffschlüssig, Kleber, Kitt, Elastomer), eine Spezialdichtung, eine Metallverbunddichtung, eine Textildichtung, eine aufblasbare Dichtung, eine Flachdichtung, eine Profildichtung, eine Muffendichtung, etc. eingesetzt werden. Diese Dichtungen können aus verschiedenen Materialen und aus unterschiedlichen Formen bestehen. Der Einbau der Dichtung kann radial, axial oder auch in Kombination radial und axial realisiert werden.
In Ausführungsbeispielen kann durch die Reibbeschichtung auf der Reibscheibe eine Reduzierung der Befestigungsschrauben/des Befestigungsmaterials ermöglicht werden. Daraus kann eine Erhöhung des übertragbaren Drehmomentes folgen bzw. eine Reduzierung des Flanschdurchmesser und der Befestigungsmittel. In Ausführungsbeispielen kann durch die Abdichtung das Eindringen von Flüssigkeit in einen Hohlraum bzw. das Entweichen von Gasen aus dem Hohlraum, z.B. einer Hohlwelle, vermieden werden. Ebenso kann eine solche Hohlwelle eine Gasfüllung besitzen die eine Entlastung der Welle und Lager darstellt. Ausführungsbeispiele könne so eine kompakte Bauweise durch Kombination von Reibbeschichtung und Dichtung ermöglichen.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren im Detail erläutert. Es zeigen Figuren la ein Ausfuhrungsbeispiel einer Anordnung von Reibscheibenkomponenten;
Figuren lb einen Ausschnitt eines Ausfuhrungsbeispiels einer Reibscheibenkomponente; Figur 2a ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer Reibscheibenkomponente;
Figur 2b ein Ausfuhrungsbeispiel von Reibscheibenkomponenten mit einer Dichtschnur; und
Figur 3 ein konventionelles Unterwasserkraftwerk.
Die Figur la zeigt eine Anordnung mehrerer Ausfuhrungsbeispiele von Reibscheibenkomponenten 100. In dem Ausfuhrungsbeispiel der Figur la ist die obere Hälfte einer Reibscheibe gezeigt, die sich aus vier gleichen Reibscheibenkomponenten 100, die als Segmente ausgeführt sind, zusammensetzt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die strukturel- len Ausgestaltungen an nur einer Reibscheibenkomponente mit Bezugszeichen versehen. Die Reibscheibenkomponente umfasst eine Befestigungsmöglichkeit 120 zur Verbindung zweier Bauelemente, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Bohrungen 120 realisiert sind. Darüber hinaus ist die in der Figur la gezeigte Vorderseite (Stirnseite in der Zeichenebene) der Reibscheibenkomponente 100 mit einer Beschichtung 125 versehen, die eine Reibkraft zwischen der Reibscheibenkomponente 100 und zumindest einem der Bauelemente erhöht. Die Reibscheibenkomponente 100 umfasst darüber hinaus eine Ausnehmung 115 für eine Dichtung 119, derart dass die Reibscheibenkomponente 100 mit zumindest einem der Bauelemente wasserdicht verbindbar ist. Wie die Figur la zeigt, kann sich die Ausnehmung 115 auch in oder an einem Flansch befinden, der entsprechend mit einer Gegenfläche an dem Bauelement zusammenwirkt. Ferner zeigt die Figur la eine weitere Dichtung 119a, mit der die Reibscheibensegmente 100 untereinander abgedichtet sind. Die Abdichtung kann in einigen Ausführungsbeispielen gas- oder luftdicht sein. Das Reibscheibensegment 100 weist an zumindest einer Seite eine zusätzliche Ausnehmung zur Aufnahme der Dichtung 119a zur Abdichtung des Reibscheibensegments 100 gegenüber einem weiteren Reibscheibensegment 100 auf.
Die Befestigungsmöglichkeit 120 kann beispielsweise Befestigungsmittel, wie z.B. Bohrungen, Gewinde, Schweißbolzen, Schweißmuttern, Schrauben, Stege oder Nuten, Klem- men, etc. umfassen. Unter einem Flansch sei hier ein Steg, eine Nase, eine Feder, ein Fortsatz o.ä. verstanden, der zur Befestigung an einem anderen Bauelement dient. Das jeweilige andere Bauelement kann dabei ebenfalls Befestigungsmittel oder Befestigungsmöglichkeiten wie Bohrungen, Gewinde, Schrauben, Schweißbolzen, Stege oder Nuten, Klemmen etc. aufweisen. Darüber hinaus kann der Flansch in Ausführungsbeispielen Nuten, Stege, oder eine Verzahnung aufweisen, um beispielsweise einen sicheren Eingriff an einer Antriebswelle und eine gegen ein Verdrehen gesicherte Verbindung mit der Antriebswelle zu erreichen. Die Antriebswelle kann in Ausführungsbeispielen entsprechend ausgebildet sein.
Die Figur la illustriert dabei ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Reibscheibenkomponenten als Reibscheibenringsegmente ausgeführt sind. Generell kann eine Reibscheibenkomponente 100 auch als Reibscheibensegment, Reibscheibe, oder Reibscheibenring ausgebildet sein.
Zur näheren Verdeutlichung der strukturellen Ausgestaltung dieses Ausführungsbeispiels zeigt die Figur lb einen Ausschnitt aus des Reibscheibenringsegmentes 100 der Figur la. Die Figur lb zeigt die Ausnehmung 115, die an die Beschichtung oder den Reibbelag 125 grenzt und die als Nut 115 für die Dichtung 119 ausgeführt ist. In der Ausnehmung 115 befindet sich, wie in der Figur la gezeigt, im montierten Zustand eine Dichtung 119. Die Reibscheibenkomponente 100 kann dann zur Befestigung einer Antriebswelle eines Unterwasserkraftwerks an eine weitere Antriebswelle, eine Lagerkomponente, eine Rotorwelle, oder eine Generatorwelle eingesetzt werden. Die Ausnehmung 115 für die Dichtung 119 ist angepasst, um bei Befestigung an einer Hohlwelle als Antriebswelle, den Hohlraum der Antriebswelle abzudichten.
Die Figur 2a illustriert ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Reibscheibenkomponente 100, mit der Beschichtung 125 und der Ausnehmung 115. Die Reibscheibenkomponente 100 weist eine weitere Ausnehmung 115a für eine weitere Dichtung auf, derart dass die Reibscheibenkomponente 100 mit beiden Bauelementen wasserdicht verbindbar ist. Die Figur 2a verdeutlicht, wie die Reibscheibenkomponente zwischen zwei Bauelemente 130, 130a geklemmt werden kann, um so gegenüber beiden Bauelementen 130, 130a die Reibkraft über die Beschichtungen 125, 125a zu erhöhen und jeweils zumindest wasserdichte Kopplungen bereitzustellen. In der Figur 2a ist ferner zu erkennen, dass sich die Ausneh- mung 115 und die weitere Ausnehmung 115a an axial gegenüberliegenden Seiten der Reibscheibenkomponente 100 befinden und die Reibscheibenkomponente Beschichtungen 125, 125a an zwei sich axial gegenüberliegenden Seiten aufweist. Die Reibscheibenkomponente 100 kann mit dem Bauelement 130, 130a gas- oder luftdicht verbindbar sein, d.h. die Verbindung kann derart abgedichtet werden, dass auch ein unter Druck stehendes Gas nicht entweicht. Darüber hinaus kann die Abdichtung derart ausgebildet sein, dass selbst wenn sich z.B. im Innern einer mit der Reibscheibenkomponente abgedichteten Hohlwelle ein Vakuum befindet und die ganze Anordnung sich unter Was- ser befindet, kein Wasser ins Innere der Anordnung dringen kann. Der Wasserdruck kann dabei, gerade in größeren Tiefen, erheblich sein. Der Wasserdruck erhöht sich um etwa je lbar pro 10m Wassertiefe. Die Abdichtung kann in Ausführungsbeispielen ausgebildet sein, um einem Wasserdruck von lbar, 5bar, lObar, 20bar, 50bar, 100bar, 200bar, 500bar oder 1000bar standzuhalten.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Beschichtung 125, 125 a in der Figur 2a zweiseitig dargestellt ist, Ausführungsbeispiele können aber ebenfalls einseitige Beschichtungen umfassen. Darüber hinaus ist die Beschichtung 125, 125a in den Figuren der Übersichtlichkeit halber lokal begrenzt dargestellt. In Ausführungsbeispielen kann die Beschichtung auch größere Flächen wie z.B. ganze Seitenflächen oder Oberflächen umfassen.
Die Figur 2b illustriert ein Ausführungsbeispiel mit Reibscheibensegmenten 100, die nach außen hin mit einer Dichtschnur 119b abgedichtet sind. Wie in der Figur 2b zu erkennen ist, verläuft die Dichtschur 119b in diesem Ausführungsbeispiel entlang des Umfangs des Reibscheibenrings, der aus den Reibscheibensegmenten 100 gebildet ist.
In Ausführungsbeispielen können als Dichtungen 119, 119a, 119b beispielsweise Runddichtringe, Dichtschnüre, Klebe-Dichtstoffe, Kleber, Kitte, Elastomere, Spezialdichtungen, Metallverbunddichtungen, Textildichtungen, aufblasbare Dichtungen, Flachdichtungen, Profildichtungen, Muffendichtungen, etc. eingesetzt werden. Diese Dichtungen können aus verschiedenen Materialen und aus unterschiedlichen Formen bestehen. Der Einbau der Dichtungen kann radial, axial oder auch in Kombination radial und axial realisiert werden. Die Reibscheibenkomponente 100 kann in Ausführungsbeispielen einem Teil einer Reibscheibe oder eines Reibscheibenrings mit einem Außendurchmesser von beispielsweise 2200 mm entsprechen. Generell kann der Außendurchmesser (doppelter Außenradius) auch größer gleich 40, 60, 100, 1000, 2000, 3000, 4000, 6000 oder 10000 mm sein. In ei- nem Ausführungsbeispiel als Reibscheibenring umfasst der Innendurchmesser (der doppelte Innenradius) des Reibscheibenrings etwa 1800 mm. In Ausführungsbeispielen kann der Innendurchmesser (doppelter Innenradius ) des Reibscheibenrings auch größer gleich 20, 30, 50, 500, 1000, 1500, 2000, 3000, 5000 oder 10000 mm sein. Die Beschichtung 125, 125a kann in Ausführungsbeispielen ein anderes Material als die Bauelemente 130, 130a umfassen. In Ausführungsbeispielen kann die Beschichtung 125, 125a Nickel, Wolfram, Kobalt, Chrom, Aluminium, Diamant oder einen keramischen Werkstoff umfassen. Die Beschichtung 125, 125a kann generell Partikel mit einer Mohshärte größer gleich 9 aufweisen.
In Ausführungsbeispielen können die Reibscheibenkomponente 100, die Bauelemente 130, 130a oder die Antriebswelle 130 einen metallischen, einen keramischen oder einen Mischwerkstoff bzw. einen teilkeramischen Werkstoff umfassen. Die Beschichtung 125 dient dazu, eine Reibkraft und damit den Kraftschluss zu den Bauelementen zu erhöhen. Die Reibbeschichtung 125 kann dabei als Hauptbestandteil ein hochfestes, zähes und hartes Metall aufweisen, wobei die Beschichtung 125, 125a in wenigstens einem Oberfiä- chenbereich mit einer quadratähnlichen Grundfläche mit einer Seitenlänge im Bereich um einen Millimeter herum, durch ein Profil mit vielen spitzen Bergen und Tälern gekennzeichnet sein kann. In diesem Oberfiächenbereich kann ein Anteil derjenigen Berge und Täler, die eine zur Grundfläche planparallele Ebene überragen, die vom höchsten Berg einen Abstand im Bereich zwischen 15 und 30 pm aufweist, größer als etwa 20% sein.
Die Topographie der Reibbeschichtung 125, insbesondere bei Ausbildung der Beschichtung als fiammgespritzte Molybdänbeschichtung, kann einen hohen Flächentraganteil, bei- spielsweise größer 20%, sowie große Haftreibungszahlen, beispielsweise größer 0,6 oder sogar größer 0,65 bezogen auf eine Paarung besagter Beschichtung mit einem stählernen Gegenstück, bzw. mit der Stirnseite der Antriebswelle, der Wellenspurscheibe oder der Wellenschulter, aufweisen. In Ausführungsbeispielen kann die Reibbeschichtung 125 Partikel mit einer Mohshärte größer gleich 9 und/oder einer vorgebbaren mittleren Korngröße aufweisen. In Ausführungsbeispielen können aber auch Partikel mit einer Mohshärte größer gleich 6, 7 oder 8 vorkommen. Ferner kann die Beschichtung eine Dicke in etwa entsprechend der halben mittleren Korngröße aufweisen. Der Beschichtungsträger, d.h. die unbeschichtete Reibscheibenkomponente 100, kann eine Vertiefungen umfassende Ober- fläche aufweisen. Ein Anteil von ca. 85% oder mehr der Vertiefungen kann gegenüber einer die jeweilige Vertiefung umgebenden Oberflächenumgebung mit einer Tiefe kleiner ca. 10% und/oder einer Öff ungsweite kleiner gleich ca. 15% der Beschichtungsdicke ausgebildet sein. Die Beschichtung 125 kann auf der Oberfläche des Beschichtungsträgers aufgebracht sein und die Partikel wenigstens in einem unteren, zum Beschichtungsträger hin orientierten Bereich, umschließen.
Die Oberfläche des Beschichtungsträgers, kann demnach derart ausgebildet sein, dass die furchenartigen Vertiefungen gegenüber einer die jeweilige Vertiefung umgebenden Oberflächenumgebung, eine Tiefe kleiner ca. 10% der Beschichtungsdicke und/oder einer Öff- nungsweite kleiner ca. 15% der Beschichtungsdicke aufweisen. So kann eine optimale Haftung für die Beschichtung 125 sichergestellt und gleichzeitig verhindert werden, dass Partikel derart in Vertiefungen verschwinden, dass sie nicht zur Reibungserhöhung der Be- schichtungsanordnung beitragen. Die Reibbeschichtung 125 kann beispielsweise Nickel, Wolfram, Kobalt, Chrom, Aluminium, Diamant oder einen keramischen Werkstoff aufweisen. Die Beschichtung 125 kann beispielsweise aus galvanisch aufgebrachtem Nickel gebildet werden, so dass für den Beschichtungsträger gleichzeitig eine Schutzschicht gegen Korrosion verursachende und andere Umwelteinflüsse erzeugt wird.
Darüber hinaus kann die Beschichtung 125, 125a Hartpartikel, insbesondere Partikel mit dem Härtegrad von Diamant oder kubischem Bor-Nitrat (CBN) oder von Korund oder Carbid, aufweisen. Die Beschichtungen 125, 125a können sich dadurch auszeichnen, dass sie als reibwerterhöhende Beschichtungen die lösbare Verbindung zwischen den Bauteilen verbessern.
In Ausfuhrungsbeispielen kann die Beschichtung 125, 125a Zinksilicat umfassen oder die Partikel können z.B. durch Spritzverzinken oder dergleichen entsprechend mit einer reib- werterhöhenden Beschichtung ausgebildet sein. Dadurch, dass die Verbindung spritzver- zinkt ist, kann ebenfalls eine zuverlässige, reibwerterhöhende Beschichtung bereitgestellt werden.
In Ausführungsbeispielen können als Partikel Hartpartikel, wie z.B. Diamant verwendet werden, wobei die Partikelgröße größer als 30 pm, vorzugsweise mehr als 35 pm betragen kann. Z.B. kann eine Beschichtung 125 galvanisch auf Nickelbasis zur Diamantbeschich- tung mit einer mittleren Partikelgröße von 46 pm (Diamant D46) erzeugt werden.
In Ausführungsbeispielen mit einseitiger Beschichtung 125, 125a, d.h. nur auf der Seite der Reibscheibenkomponente 100 und nicht auf der Seite des Bauelements, kann das Material der Reibscheibenkomponente mit einer größeren Mohshärte und/oder einer größeren Zugfestigkeit gewählt werden als das Material der Bauelemente 130, 130a. Daher können sich die über die Beschichtung 125, 125a hinausragenden Bereiche der Partikel in das Bauelement eindrücken und so die Reibung erhöhen. Die Beschichtung 125 unterhalb der Partikel sowie die Bereiche des Beschichtungsträgers unterhalb der Partikel können gegenüber dem Eindrücken in das Gegenelement/Bauelement nur geringfügig verformt werden. In beidseitig beschichteten Ausführungsbeispielen können auch insbesondere eine harte Beschichtung mit den o.g. Eigenschaften und eine weichere Beschichtung, die gerade zum Aufnehmen oder sich Eindrücken der Partikel vorgesehen ist, vorliegen.
In Ausführungsbeispielen können als Reibbeschichtung 125, 125a Partikel in einer oder wenigen Lagen aufgetragen werden, mit einem sich daran anschließenden Fixieren der Partikel durch ein galvanisch aufgebrachtes Metall, insbesondere Nickel, so dass eine Partikellage fixiert wird, wobei beim Auftragen mehrerer Lagen die überschüssigen Lagen bei- spielsweise durch ein Bürsten nach dem Fixieren entfernt werden können. Beispielsweise ist eine Beschichtung 125 denkbar, bei der aus der Nickelschicht herausragende Partikelbereiche über 25%, oder bis 40% der Oberfläche der Beschichtung ausmachen, womit letztendlich sehr hohe Haftreibungszahlen von größer 0,7 und auch über 0,8 erzielbar sind. Dabei ist unter einlagig zu verstehen, dass bei einem überwiegenden Anteil der beschichteten Oberfläche, insbesondere größer 75%, tatsächlich nur eine Lage von Partikeln fixiert wird, und lediglich in kleineren Teilbereichen der beschichteten Oberfläche die Partikel auch mehrlagig, insbesondere zweilagig anhaften können. Als Beschichtungsverfahren sind z.B. thermoplastisches Polymerbeschichten, Nanobe- schichten, Plasmabeschichten, Karbidbeschichten, PVD, CVD (Beschichten durch chemisches Gasphasenabscheiden, von engl, chemical vapour depostion), Beschichten mit TiC, TiCN, TiN, AlTiN, DLC (Beschichten mit diamantähnlichem Kohlenstoff, von engl, dia- mond-like carbon), HVOF, etc., denkbar.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Reibscheibenkomponente, Anordnung und Unterwasserkraftwerk
Eine Reibscheibenkomponente (100), die eine Befestigungsmöglichkeit (120) zur Verbindung zweier Bauelemente (130; 130a) umfasst, wobei die Reibscheibenkomponente (100) eine Beschichtung (125) aufweist, die eine Reibkraft zwischen der Reibscheibenkomponente (100) und zumindest einem der Bauelemente (130; 130a) erhöht, und ferner eine Ausnehmung (115) für eine Dichtung (119) aufweist, derart dass die Reibscheibenkomponente (100) mit zumindest einem der Bauelemente (130; 130a) wasserdicht verbindbar ist, wobei die Reibscheibenkomponente (100) als Reibscheibensegment (100) ausgeführt ist.
Die Reibscheibenkomponente (100) gemäß Anspruch 1, die als Reibscheibensegment, Reibscheibenringsegment, Reibscheibe, oder Reibscheibenring ausgebildet ist.
Die Reibscheibenkomponente (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die mit dem zumindest einen der Bauelemente (130; 130a) gas- oder luftdicht verbindbar ist.
Die Reibscheibenkomponente (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Ausnehmung (115) an die Beschichtung (125) grenzt.
Die Reibscheibenkomponente (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die zur Befestigung einer Antriebswelle eines Unterwasserkraftwerks an eine weitere Antriebswelle, eine Lagerkomponente, eine Rotorwelle, oder eine Generatorwelle angepasst ist, wobei die Ausnehmung (115) für die Dichtung (119) angepasst ist, um bei Befestigung an einer Hohlwelle als Antriebswelle, den Hohlraum der Antriebswelle abzudichten.
6. Die Reibscheibenkomponente (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die eine weitere Ausnehmung (115a) für eine weitere Dichtung aufweist, derart dass die Reibscheibenkomponente (100) mit beiden Bauelementen (130; 130a) wasserdicht verbindbar ist.
7. Die Reibscheibenkomponente (100) gemäß dem vorangehenden Anspruch, bei der sich die Ausnehmung (1 15) und die weitere Ausnehmung (115a) an axial gegenüberliegenden Seiten der Reibscheibenkomponente (100) befinden und die Reibscheibenkomponente Beschichtungen (125; 125 a) an zwei sich axial gegenüberliegenden Seiten aufweist.
8. Die Reibscheibenkomponente (100) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Reibscheibensegment (100) an zumindest einer Seite eine zusätzliche Ausnehmung zur Aufnahme einer Dichtung (119a) zur Abdichtung des Reibscheibensegments (100) gegenüber einem weiteren Reibscheibensegment (100) aufweist.
9. Eine Anordnung aus einer Antriebswelle (130) für ein Unterwasserkraftwerk, einer Reibscheibenkomponente gemäß einem der vorangehenden Ansprüche und einem mit der Antriebswelle (130) über die Reibscheibenkomponente verbundenen Bauelement (130; 130a).
10. Ein Unterwasserkraftwerk mit einer Anordnung gemäß Anspruch 9.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9225399B2 (en) 2012-11-01 2015-12-29 Intel Corporation Method to enable optimization for small data in an evolved packet core (EPC)
US11788595B2 (en) 2020-02-14 2023-10-17 Aktiebolaget Skf Machine assembly, in particular a tidal power plant

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013223174A1 (de) * 2013-11-14 2015-06-03 Aktiebolaget Skf Gezeitenströmungskraftanlage
EP3742002A1 (de) * 2019-05-24 2020-11-25 3M Innovative Properties Company Verbindungselement zur reibungserhöhenden verbindung von komponenten, verfahren zur herstellung eines verbindungselements und verwendung eines verbindungselements

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993019312A1 (en) * 1992-03-18 1993-09-30 Corrosion Control Corp. Isolation gasket for critical service flow line applications
DE19507854A1 (de) * 1994-03-09 1995-09-14 Connectorate Ag Mehrteilige Dichtungsvorrichtung
DE102007014861A1 (de) * 2007-03-26 2008-10-02 Repower Systems Ag Verbindung von Bauteilen einer Windenergieanlage
DE102008006899A1 (de) 2008-01-31 2009-08-06 Schaeffler Kg Wassergeschmierte Lageranordnung
DE102008031615A1 (de) 2008-07-07 2010-01-14 Voith Patent Gmbh Unterwasserkraftwerk und Verfahren für dessen Montage
DE102008053732B3 (de) 2008-10-29 2010-01-21 Voith Patent Gmbh Verfahren und Vorrichtung für die Leistungsregelung eines Unterwasserkraftwerks
DE102008061912A1 (de) 2008-12-15 2010-06-17 Voith Patent Gmbh Lagerkissen für ein segmentiertes, mediengeschmiertes Gleitlager
DE102009005556A1 (de) 2009-01-20 2010-07-22 Voith Patent Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Durchspülen eines Unterwasserkraftwerks
US20100240463A1 (en) * 2009-02-02 2010-09-23 Aktiebolaget Skf Shaft coupling
EP2273142A1 (de) * 2009-07-08 2011-01-12 Aktiebolaget SKF Wellenkupplung einer Wasserkraftanlage

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006056819A1 (de) * 2006-12-01 2008-06-05 Deutz Ag Erhöhung der übertragbaren Reibkräfte an Dichtstellen
DE102010063276A1 (de) * 2010-12-16 2012-06-21 Aktiebolaget Skf Axiallagerscheibensegment, Axiallagerscheibe, Antriebswelle und Montageverfahren

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993019312A1 (en) * 1992-03-18 1993-09-30 Corrosion Control Corp. Isolation gasket for critical service flow line applications
DE19507854A1 (de) * 1994-03-09 1995-09-14 Connectorate Ag Mehrteilige Dichtungsvorrichtung
DE102007014861A1 (de) * 2007-03-26 2008-10-02 Repower Systems Ag Verbindung von Bauteilen einer Windenergieanlage
DE102008006899A1 (de) 2008-01-31 2009-08-06 Schaeffler Kg Wassergeschmierte Lageranordnung
DE102008031615A1 (de) 2008-07-07 2010-01-14 Voith Patent Gmbh Unterwasserkraftwerk und Verfahren für dessen Montage
DE102008053732B3 (de) 2008-10-29 2010-01-21 Voith Patent Gmbh Verfahren und Vorrichtung für die Leistungsregelung eines Unterwasserkraftwerks
DE102008061912A1 (de) 2008-12-15 2010-06-17 Voith Patent Gmbh Lagerkissen für ein segmentiertes, mediengeschmiertes Gleitlager
DE102009005556A1 (de) 2009-01-20 2010-07-22 Voith Patent Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Durchspülen eines Unterwasserkraftwerks
US20100240463A1 (en) * 2009-02-02 2010-09-23 Aktiebolaget Skf Shaft coupling
EP2273142A1 (de) * 2009-07-08 2011-01-12 Aktiebolaget SKF Wellenkupplung einer Wasserkraftanlage

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9225399B2 (en) 2012-11-01 2015-12-29 Intel Corporation Method to enable optimization for small data in an evolved packet core (EPC)
US9572077B2 (en) 2012-11-01 2017-02-14 Intel Corporation Inter-RAT mobility of in-device coexistence
US9838932B2 (en) 2012-11-01 2017-12-05 Intel Corporation PCI partition and allocation for cellular network
US9930596B2 (en) 2012-11-01 2018-03-27 Intel Corporation Method and apparatus for controlling small data transmission on the uplink
US11788595B2 (en) 2020-02-14 2023-10-17 Aktiebolaget Skf Machine assembly, in particular a tidal power plant

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Publication number Publication date
EP2773864A1 (de) 2014-09-10
EP2773864B1 (de) 2017-08-23
DE102011085612A1 (de) 2013-05-02

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