WO2014187711A1 - Gehäuse für ein propelleeantriebsaggregat - Google Patents

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WO2014187711A1
WO2014187711A1 PCT/EP2014/059865 EP2014059865W WO2014187711A1 WO 2014187711 A1 WO2014187711 A1 WO 2014187711A1 EP 2014059865 W EP2014059865 W EP 2014059865W WO 2014187711 A1 WO2014187711 A1 WO 2014187711A1
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WO
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housing
shaft
pressure
configuration
shaft seal
Prior art date
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PCT/EP2014/059865
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Inventor
Sebastian MATZ
Torsten PFÜTZENREUTER
Daniel Weber
Original Assignee
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
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Publication date
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    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
    • B63H5/07—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers
    • B63H5/125—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers movably mounted with respect to hull, e.g. adjustable in direction, e.g. podded azimuthing thrusters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H20/00—Outboard propulsion units, e.g. outboard motors or Z-drives; Arrangements thereof on vessels
    • B63H20/007—Trolling propulsion units
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    • B63H5/125—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water of propellers movably mounted with respect to hull, e.g. adjustable in direction, e.g. podded azimuthing thrusters
    • B63H2005/1254—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis
    • B63H2005/1258—Podded azimuthing thrusters, i.e. podded thruster units arranged inboard for rotation about vertical axis with electric power transmission to propellers, i.e. with integrated electric propeller motors

Definitions

  • Embodiments of the invention relate to a housing for a propeller drive unit, to a housing system with such a housing and to a drive system with the housing.
  • propeller nacelles are often used as drive units.
  • the propeller pods typically include an electric motor integrated with the propeller pod housing.
  • These propeller pods which are also referred to as "pods", are fastened eg to the underside of the hull or to the stern of the vessel and are typically pivotable over a wide angle range or even over 360 °. Both the functionality of the drive (cf the rotating drive) and the functionality of the rudder device could be combined.
  • a powerful electric motor with a directly flanged shaft is typically provided in the propeller pod housing, whereby the shaft protrudes through the housing.
  • a critical point in such electric gondola drives is always the sealing of the shaft, so that no seawater can penetrate into the housing with the engine and the electronics and the electrical functionality of the Elek impaired tromotors.
  • Radial shaft seals are often used as shaft seals, which are pressed radially onto the shaft by means of an ambient pressure or an internal pressure. Due to the dependency on the ambient draft, different sealing systems are used for shallow water operation (eg in ships or shallow diving underwater vehicles) and deep water operation (eg for deep submersible underwater vehicles).
  • Object of the present invention is to provide a housing or drive system that can be used flexibly in different applications.
  • Embodiments of the present invention provide a housing for a propeller drive assembly having a first housing part and a second housing part.
  • the two housing parts are pressure-tight connected or connectable.
  • the first housing part has a shaft bore with a first shaft seal receptacle on an inner side and a second shaft seal receptacle on an outer side.
  • one of the housing parts has a drain line connection, via which the interior of the housing can be pressurized.
  • the core of the present invention thus lies in the fact that a universally applicable housing can be created in that it is prepared for both the pressure-sealed and the pressure-compensated operation.
  • the housing part such as e.g. the cover of the housing through which the shaft protrudes, is designed such that the shaft seal can be arranged both on the inside (for example, for the pressure compensated operation in deep water operation) as well as on the outside (for example, for the pressure-sealed operation in shallow water use).
  • Another measure is that by default on the housing or on one of the housing parts of the Anschiuss for the pressure line, by means of which the housing interior is pressurized in pressure-compensated operation, is provided.
  • the presented system or the presented housing has the advantage that the same components are used for different depths, regardless of which depth a drive system is designed because the housing are designed solely by a conversion or a Umkontiguration to different conditions of use can.
  • Another advantage is that the variety of variants is reduced at a manufacturer for such maritime propulsion systems, if he offers products based on the core idea described above.
  • the first configuration is defined by the housing internal pressure being greater than the ambient pressure
  • the second configuration being defined by the housing internal pressure being less than the ambient pressure
  • the housing comprises a third housing part, which is arranged for example as an intermediate piece with a cylindrical shape between the first and second housing part.
  • FIGS. 1a, 1b are schematic views of a housing in the first and second configurations according to embodiments
  • FIG. 2a shows a schematic three-dimensional representation of a drive system according to an embodiment
  • FIG. 2b shows an exemplary construction drawing of the first housing part, which is used in the embodiment of Figure 2a.
  • Fig. 2c is an exemplary illustration of the second housing part used in the embodiment of Fig. 2a.
  • Fig. 2d is an exemplary design drawing of a third optional housing part, which is used in the embodiment of Fig. 2a.
  • FIG. 1 a shows a housing 10 of a drive system that includes the optional motor 12.
  • the housing 10 furthermore comprises a first housing part 14, here a housing cover and a second housing part 16, here a housing bell.
  • the first housing part 14 has the shaft bore 14 a for the shaft 12 a of the motor 12.
  • the shaft bore 14a is arranged opposite to the shaft motor 12 such that the shaft 12a can protrude substantially perpendicularly through the shaft bore 14a.
  • the shaft seal 18 is provided adjacent to the shaft bore 14a for the drive system.
  • the shaft seal is typically a rotor element with at least one flexible lip.
  • the first housing part 14 comprises the first shaft seal receptacle 14b_1 on an inner side (see FIG. Alternatively, a further shaft seal receptacle 14b_2 on the outside (see FIG. 10u) is provided for the shaft seal 18, which is used in a correspondingly different configuration.
  • the shaft seal receptacle 14b 3 or 14b__2 is arranged in this embodiment as a concentric recess around the shaft bore 14a.
  • the shaft seal 18 can be glued or pressed.
  • the second housing part 16 a Drackan gleich 20 for acting on the inner volume 10i with an overpressure and a connection or a passage for the electrical connection line 12b of Motors 12 includes.
  • the seal 18 on the inside (see Fig. 10i) in the shaft seal 14b 1 is arranged.
  • Such an arrangement is typical for so-called pressure-compensated systems.
  • the internal pressure in the housing interior 10i is increased relative to the external pressure (see Fig. 10u), so that the flexible seal 18 is deformed in such a way that the lip of the flexible seal 18 rests against the shaft 12a.
  • Deformation occurs in the direction of the low pressure region (that is, axially outward direction), and the deformation force resulting from the pressure difference is supported and influenced by the engaged shaft seal receiver 14b_1.
  • the plane engaging region of the shaft seal 14b_1 or the used shaft seal receiver 14b 1 faces the overpressure side.
  • the pressurization in the housing interior 10i takes place for example via a gas volume or preferably via a fluid volume.
  • the fluid filling can be realized, for example, by means of a non-conductive fluid, such as an oil be.
  • the pressure increase (with an overpressure) is realized with the aid of the pressure connection 20 and the pressure line 22, for example, by an external pressure generator.
  • This type of shaft seal is called static seal.
  • the pressure difference is preferably formed such that on the side on which the shaft seal 18 is arranged, the higher pressure prevails.
  • the internal pressure is typically increased in dependence on the depth via the pressure line 22 or generally adjusted such that the pressure difference is maintained even with changing ambient pressure conditions.
  • the increased internal pressure which serves to seal the inner side of the housing 10 also acts on the engine 12 and any engine electronics (not shown), so that it may impair its function or service life can be. Therefore, as far as possible, it is clever to arrange the seal 18 on the outside (cf the second shaft receptacle 14b 2) so that the pressure of the surrounding medium 10u, eg of the water, is expressed as overpressure relative to the internal pressure (compare 10i). can be used.
  • housing 10i is explained with reference to FIG. 1b.
  • FIG. 1b shows the housing 10 with the first housing part 14 and the second housing part 16, the electric motor 12 in turn being arranged with the shaft 12a in the housing interior 10i.
  • the seal 18 is on the outside of the housing (see Fig. 10u), i. So arranged in the shaft seal receptacle 14b_ 2.
  • the internal pressure 10i is set to be smaller than the outer wall 10u, so that the seal 18 can be deformed to be radially pressed against the shaft 12a.
  • the outer track results from the diving depth or the distance of the nacelle to the water surface.
  • the housing interior 10i is not pressurized, so that a pressure difference between the external pressure and the enclosed internal pressure is established. This can be seen from the fact that the pressure connection 20 is not occupied (pressure encapsulation).
  • the housing interior 10i may advantageously be filled with a gas, such as air.
  • a liquid medium such as a non-conductive fluid, as a filling would be conceivable.
  • the choice of media for the housing interior 10i is typically made depending on the particular application or depth of use.
  • the internal pressure may be lower than, equal to, or higher than the atmospheric pressure according to the intended application.
  • the same housing 10 is used for both the first configuration (see Figure 1 a) and the second configuration (see Figure 1b), with the seal 18 at different shaft seal receptacles 14b 1 or 14 2 is arranged.
  • a drive system can be created by the above constructive solution that is equally suitable for a seal against internal pressure or against external pressure.
  • This drive system is thus by inserting the appropriate seal 18 at the corresponding position 14b_1 or 14b 2 and optionally by supplying overpressure (see pressure line 22) from the pressure-encapsulated variant (see Fig. 1 b) to the pressure-compensated variant (see FIG 1 a) convertible.
  • FIG. 2a shows an embodiment of a drive gondola 100 with a housing 10 '.
  • the housing 10 ' is designed in three parts and comprises the housing part 14', the second housing part 16 'and a third housing part 30'.
  • the third housing part 30 ' is designed as a cylinder element and opposite the two other housing parts 14' and 16 ', each having a cylinder cover shape, pressure-tight manner.
  • the drive system 100 includes an electric motor 12; wherein the shaft 12a 'again projects through the first housing part 14' or the shaft bore 14a '.
  • the electric motor 12 ' is axially connected by means of a plurality of screws 38' with the first housing part 14 '.
  • a control electronics 32' is integrated, which in this embodiment aufenfin the second housing part 16 ', so look up the housing part with the pressure port 20', is arranged.
  • the drive system includes a drive screw 34 which is rotatably coupled to the shaft 12a '.
  • FIGS. 2b to 2d shows the first housing part 14 '(see top view) with two additional sectional views (compare sections AA and BB) and a detailed view (see detail C).
  • the cylindrical disc-shaped cover 14 'both the central bore 14a' with the diameter d 14a ' and the two shaft seal ungsingn 14b_1' and 14b_ 2 'with the diameters d' 14b_1 ' and d' 14b _1 includes.
  • the lid also referred to as a boot lid
  • the largest diameter d 14a ' corresponds to the diameter of the cylinder 30' and forms a stop 14c 'upon insertion of the lid 14' in the cylinder 30 '. Therefore, the header 14c 'is disposed on the outside.
  • the lid 14 ' has a cylindrical shape and has a cylindrical surface which has a diameter d 14d' , the diameter d 14d ' corresponding to the inner diameter of the cylinder 30' (apart from fitting tolerances).
  • the cover 14' On this cylinder jacket surface are two grooves 14 d ', which are introduced radially into the cylinder surface of the cover 14'. These grooves 14d 'are used to receive sealing rings, such as O-ring seals and seal the connection surface pressure-tight when connecting the two housing parts 14' and 30 '.
  • the plurality of radially arranged screw connections 36 ' which can be screwed into the tapping rams 14i', serve for the mechanical connection.
  • the threaded holes 14i ' are distributed radially along the Zylindcrmantelfläehe.
  • the cover additionally has axial bores 14 f for the axial displacement of the motor by means of the screws 38 '.
  • FIG. 2c shows a plan view and two sectional views (section AA and section BB) together with a detailed view (see detail C) for the second cover 16 ', which is also referred to as a nose cover.
  • the lid 16 ' has a second diameter d 16' , wherein the diameter d 16 ' corresponds to the diameter d 14' .
  • the plurality of threaded boring bars 16e '(see 14e') for the screws 36 ' are radially provided in the lateral surface.
  • the lateral surface is delimited by the attachment 16c '(see 14c') on the outside.
  • the header 16c ' forms the stop during assembly with the housing part 30'.
  • the cover 16' does not have the central bore for the shaft, but a bore 20 ', which extends on the front side through the lid 16' and forms the DruckanShluss 20 '.
  • This bore 20 ' is designed as a threaded bore, so that a flange, such as a Swaggelog flange or a screw can be screwed.
  • the inner diameter diso- corresponds, apart from fit tolerances or any play for the seals the diameter d 14d ' and d 16d' , since these two cylinder jacket surfaces of the lid 14 'and 16' with the mecaniczylindenmantelf laugh of the housing part 30 during assembly into engagement bring.
  • the ends of the housing part 30 are machined in such a way that they form with the housing seals (not shown) an optimal sealing effect.
  • the inside is provided with shoulders 30a ', 30b' and a bevel 30c 'and corresponding surface tolerances.
  • each of the housing ends has the radially arranged bores 30d 'for the screw connections 36'.
  • the shaft seal receptacles 14b 1 and 14b 2 can also be designed differently.
  • these can also be designed as planarized regions of the cover around the bore or have a cone shape.
  • the exact configuration depends on the seal used.
  • the seal could be replaced by a projection, e.g. a rotationally symmetrical spring, can be held in position.
  • a projection e.g. a rotationally symmetrical spring
  • each of the illustrated housing parts 14 or 14 'or 30' may have the pressure connection 20.
  • Figs. 2a to 2d it should be noted that, even though the screw connections are shown at the top so that four screws are provided for each element to be fastened, the number of screw points may vary.
  • the motor 12 ' can be fastened by means of only one screw or screwed by means of more than four screws.
  • the housing 10 'shown above comprises additional features for attaching the housing to the object to be driven.

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Abstract

Ein Gehäuse für einen Propellerantriebsaggregat umfasst einen ersten Gehäuseteil und einen zweiten Gehäuseteil. Die zwei Gehäuseteile sind druckdicht miteinander verbunden oder verbindbar. Das erste Gehäuseteil umfasst eine Wellenbohrung mit einer ersten Wellendichtungsaufnahme auf einer Innenseite und mit einer zweiten Wellendichtungsaufnahme auf einer Außenseite. Eines der Gehäuseteile umfasst einen Druckleitungsanschluss, über welchen das Gehäuseinnere mit Druck beaufschlagbar ist.

Description

GEHÄUSE FÜE EIN PROPELLERANTRIEBSAGGREGAT
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der Erfindung beziehen sich auf ein Gehäuse für ein Propellerantriebsaggregat, auf ein Gehäusesystem mit einem derartigen Gehäuse und auf ein Antriebssystem mit dem Gehäuse. Bei Wasserfahrzeugen, wie z.B. Kreuzfahrtschiffen oder bei Unterseefahrzeugen, werden häufig sogenannte Propellergondeln als Antriebsaggregate eingesetzt. Die Propellergondeln umfassen neben dem Propeller typischerweise einen Elektromotor, der in das Propellergondelgehäuse integriert ist. Diese Propellergondeln, die auch als „Pods" bezeichnet werden, werden z.B. an der Unterseite des Rumpfes oder am Heck des Wasserfahrzeuges befestigt und sind typischerweise in einem großen Winkelbereich oder auch über 360° schwenkbar. Durch die Schwenkbarkeit der gesamten Einheit können in derartigen Podan- trieben sowohl die Funktionalität des Antriebs (vgl. rotierender Antrieb) als auch die Funktionalität der Rudereinrichtung vereint werden. Bei den beschriebenen elektrisch angetriebenen Propellergondeln ist typischerweise ein leistungsstarker Elektromotor mit einer direkt angeflanschten Welle in dem Propellergondelgehäuse vorgesehen, wobei die Welle durch das Gehäuse hindurchragt, so dass der Propeller direkt auf der Welle befestigt werden kann. Ein kritischer Punkt bei derartigen elektrischen Gondelantrieben ist stets die Abdichtung der Welle, so dass kein Seewasser in das Gehäuse mit dem Motor und der Elektronik eindringen kann und die elektrische Funktionalität des Elektromotors beeinträchtigt. Als Wellendichtungen kommen häufig Radiai- Wellendichtringe zum Einsatz, die mittels eines Umgebungsdrucks oder eines Innendrucks radial auf die Welle gepresst werden. Aufgrund der Abhängigkeit von dem Umgebungs- drack werden unterschiedliche Dichtungssysteme für den Flachwasserbetrieb (z.B. bei Schiffen oder flach tauchenden Unterwasserfahrzeugen) und den Tiefwasserbetrieb (z.B. bei tief tauchenden Unterwasserfahrzeugen) eingesetzt. Abhängig von der jeweiligen Einsatztiefe kommen entweder druckgekapselte Antriebssysteme (Abdichtung gegen äußeren Überdruck) oder druckkompensierte Antriebssysteme (Abdichtung gegen inneren Überdruck) zum Einsatz. Die Folge hiervon ist, dass der flexible Einsatz von einheitlichen Pro- pellergondelantrieben verhindert wird. Deshalb besteht der Bedarf nach einem verbesserten Ansatz. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gehäuse oder Antriebssystem zu schaffen, dass flexibel in unterschiedlichen Einsatzbereichen einsetzbar ist.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein Gehäuse für ein Propellerantriebsaggregat mit einem ersten Gehäuseteil und einem zweiten Gehäuseteil. Die zwei Gehäuseteile sind druckdicht miteinander verbunden oder verbindbar. Ferner weist das erste Gehäuseteil eine Wellenbohrung mit einer ersten Wellendichtungsaufnahme auf einer Innenseite und einer zweiten Wellendichtungsaufnahme auf einer Außenseite auf. Zusätzlich weist eines der Gehäuseteile einen Drackleitungs-Anschluss auf, über welchen das Gehäuseinnere mit Druck beaufschlagbar ist.
Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt somit darin, dass ein universell einsetzbares Gehäuse dadurch geschaffen werden kann, dass dieses sowohl für den druckgekapselten als auch für den druckkompensierten Betrieb vorbereitet ist. Dies wird dadurch erreicht, dass der Gehäuseteil, wie z.B. der Deckel des Gehäuses, durch welchen die Welle hindurchragt, derart gestaltet wird, dass die Wellendichtung sowohl auf der Innenseite (beispielsweise für den druckkompensierten Betrieb im Tiefwassereinsatz) als auch auf der Außenseite (beispielsweise für den druckgekapselten Betrieb im Flachwassereinsatz) angeordnet werden kann. Eine weitere Maßnahme liegt darin, dass standardmäßig an dem Gehäuse bzw. an einem der Gehäuseteile der Anschiuss für die Druckleitung, mittels welcher im druckkompensierten Betrieb das Gehäuseinnere mit Druck beaufschlagt wird, vorgesehen ist. In Summe bietet das vorgestellte System bzw. das vorgestellte Gehäuse den Vorteil, dass gleiche Komponenten für unterschiedliche Tauchtiefen Verwendung finden, unabhängig davon, für welche Tauchtiefe ein Antriebssystem ausgelegt ist, da das Gehäuse allein durch einen Umbau bzw. eine Umkontiguration auf unterschiedliche Einsatzbedingungen ausgelegt werden kann. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Variantenvielfalt bei einem Hersteller für derartige maritime Antriebssysteme reduziert wird, wenn er Produkte basierend auf der oben beschriebenen Kernidee anbietet.
Entsprechend Auslührungsbcispielen ist die erste Konfiguration (Wellendichtung auf der Innenseite) dadurch definiert, dass der Gehäuseinnendruck größer als der Umgebungsdruck ist, wobei die zweite Konfiguration (Dichtung auf Gehäuseaußenseite) dadurch definiert ist, dass der Gehäuseinnendruck kleiner als der Umgebungsdruck ist. Entsprechend weiteren Ausführangsbeispielen umfasst das Gehäuse ein drittes Gehäuseteil, das beispielsweise als Zwischenstück mit einer Zylinderform zwischen dem ersten und zweiten Gehäuseteil angeordnet ist.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Gehäusesystem mit einem oben beschriebenen Gehäuse und eine Wellendichtung, die je nach Konfiguration auf der Innen- oder Außenseite angeordnet bzw. anordenbar ist.
Weitere Ausführungsbeispiele schaffen ein Antriebssystem mit einem oben beschriebenen Gehäusesystem und einem Elektromotor, der in dem Gehäuseinneren angeordnet ist und eine Welle umfasst, die durch die Wellenbohrung hindurchragt und entsprechend der obigen Erläuterungen entweder von Innen oder von Außen abgedichtet ist.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 a, 1b schematische Ansichten eines Gehäuses in der ersten und zweiten Konfiguration entsprechend Ausführungsbeispielen;
Fig. 2a eine schematische dreidimensionale Darstellung eines Antriebssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2b eine exemplarische Konstruktionszeichnung des ersten Gehäuseteils, welches bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2a zum Einsatz kommt;
Fig. 2c eine exemplarische Konstraktionszeichnung des zweiten Gehäuseteils, welches bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2a zum Einsatz kommt; und
Fig. 2d eine exemplarische Konstruktionszeichnung eines dritten optionalen Gehäuseteils, welches bei dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2a zum Einsatz kommt.
Bevor nachfolgend Ausfiihrangsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren im Detail erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass gleiche oder gleichwirkende Strukturen und Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann. Fig. 1 a zeigt ein Gehäuse 10 eines Antriebssystems, das den optionalen Motor 12 umfasst. Das Gehäuse 10 umfasst femer ein erstes Gehäuseteil 14, hier einen Gehäusedeckel und ein zweites Gehäuseteil 16, hier eine Gehäuseglocke.
Das erste Gehäuseteil 14 weist die Wellenbohrung 14a für die Welle 12a des Motors 12 auf. Die Wellenbohrung 14a ist gegenüber dem Wellenmotor 12 derart angeordnet, dass die Welle 12a im Wesentlichen senkrecht durch die Wellenbohrung 14a hindurchragen kann. Um das Gehäuseinnere 10i gegenüber der Umgebung 10u abzudichten, ist des Wei- teren für das Antriebssystem die Wellendichtung 18 benachbart zu der Wellenbohrung 14a vorgesehen. Die Wellendichtung ist typischerweise ein rotorisches Element mit zumindest einer flexiblen Lippe. Zur Aufnahme der Wellendichtung umfasst der erste Gehäuseteil 14 die erste Wellendichtungsaufnahme 14b_1 auf einer Innenseite (vgl. 10i). Alternativ ist für die Wellendichtung 18 auch eine weitere Wellendichtungsaufhahme 14b_2 auf der Außen- seite (vgl. 10u) vorgesehen, die bei entsprechend anderer Konfiguration genutzt wird. Die Wellendichtungsaufhahme 14b 3 bzw. 14b__2 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als konzentrische Vertiefung um die Wellenbohrung 14a angeordnet. In diese konzentrische Vertiefung 14b_ 1 kann die Wellendichtung 18 eingeklebt oder einpresst werden. Bevor nachfolgend die Funktionsweise der Wellendichtung 18 bzw. das dahinterstehende Dichtungsprinzip im Detail erläutert wird, sei darauf hingewiesen, dass das zweite Gehäuseteil 16 einen Drackanschluss 20 zur Beaufschlagung des Innenvolumens 10i mit einem Überdruck sowie einen Anschluss bzw. eine Durchführung für die elektrische Anschlussleitung 12b des Motors 12 umfasst.
Wie anhand von Fig. 1 a zu erkennen ist, ist die Dichtung 18 auf der Innenseite (vgl. 10i) in der Wellendichtungsaufhahme 14b 1 angeordnet. Eine derartige Anordnung ist typisch für sogenannte druckkompensierte Systeme. Hierbei wird der Innendruck im Gehäuseinneren 10i gegenüber dem Außendruck (vgl. 10u) überhöht, so dass die flexible Dichtung 18 in der Art verformt wird, dass sich die Lippe der flexiblen Dichtung 18 an die Welle 12a anlegt. Die Verformung erfolgt in Richtung des Bereichs mit dem niedrigen Druck (also axial in Richtung nach Außen), wobei die Verformungskraft, welche aus der Druckdifferenz resultiert, durch die in Eingriff stehenden Wellendichtungsaufnahme 14b_1 abgestützt und hierdurch beeinflusst wird. Insofern ist der plane in Eingriff stehende Bereich der Wellen - dichtungsaufnahme 14b_1 bzw. die genutzte Wellendichtungsaufhahme 14b 1 der Überdruckseite zugewandt. Die Druckbeaufschlagung im Gehäuseinneren 10i erfolgt beispielsweise über ein Gasvolumen oder bevorzugterweise über ein Fluidvolumen. Die Fluidfül- lung kann beispielsweise mittels eines nicht leitenden Fluids, wie z.B. einem Öl, realisiert sein. Die Drucküberhöhung (mit einem Überdruck) wird unter Zuhilfenahme des Druckan- schlusses 20 und der Druckleitung 22 beispielsweise durch einen externen Druckerzeuger realisiert. Infolge des Anlegens der Dichtung 18 an die Welle 12a durch die Druckdifferenz zwischen Innenseite 10i und der Außenseite 10u wird das Innenvolumen 10i gegenüber der Umgebung 10u abgedichtet. Diese Art von Wellendichtung wird statische Dichtung genannt. Im Allgemeinen kann zusammenfassend festgestellt werden, dass die Druckdifferenz bevorzugterweise derart ausgebildet wird, dass auf der Seite, auf der die Wellendichtung 18 angeordnet ist, der höhere Druck vorherrscht. Da sich der Außendrack 10u beispielsweise bei Anwendungen für Tauch-U-Boote in Abhängigkeit von der Tauchtiefe ändert, wird typischerweise in Abhängigkeit der Tiefe der Innendruck über die Druckleitung 22 erhöht oder allgemein derart angepasst, dass die Druckdifferenz auch bei sich ändernden Umgebungsdruckverhältnissen erhalten bleibt. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass der erhöhte Innendruck, der zur Abdichtung der Innen- seite des Gehäuses 10 dient, auch auf den Motor 12 und eine eventuelle Motorelektronik (nicht dargestellt) wirkt, so dass diese eventuell in seiner Funktionsweise bzw. Lebensdauer beeinträchtigt werden kann. Deshalb ist es, soweit möglich, geschickt, die Dichtung 18 auf der Außenseite (vgl. zweite Wellenaufnahme 14b 2) anzuordnen, so dass der Druck des umgebenden Mediums 10u, z.B. des Wassers, als Überdruck gegenüber dem Innen- druck (vgl. 10i) genutzt werden kann. Ausgehend von Gehäuse 10 wird eine derartige Konfiguration Bezug nehmend auf Fig. 1b erläutert.
Fig. 1b zeigt das Gehäuse 10 mit dem ersten Gehäuseteil 14 und dem zweiten Gehäuseteil 16, wobei wiederum der Elektromotor 12 mit der Welle 12a im Gehäuseinneren 10i ange- ordnet ist. Wie bereits angedeutet, ist in diesem Ausführangsbeispiel die Dichtung 18 auf der Gehäuseaußenseite (vgl. 10u), d.h. also in der Wellendichtungsaufnahme 14b_ 2 angeordnet.
Da das hinter der Dichtung 18 stehende Prinzip dem oben erläuterten entspricht, ist der Innendruck 10i derart gewählt, dass dieser kleiner ist als der Außendrack 10u, so dass die Dichtung 18 derart verformt werden kann, dass diese an die Welle 12a radial angepresst wird. Der Außendrack ergibt sich aus der Tauchtiefe bzw. dem Abstand der Gondel zur Wasseroberfläche. Infolgedessen wird das Gehäuseinnere 10i nicht mit Druck beaufschlagt, so dass sich eine Druckdifferenz zwischen dem außen wirkenden Druck und dem eingeschlossenen Innendruck einstellt. Dies wird daraus ersichtlich, dass der Druckan- schluss 20 nicht belegt ist (Druckkapselung). Hierbei kann das Gehäuseinnere 10i vorteilhafterweise mit einem Gas, wie z.B. Luft, gefüllt sein. Es sei an dieser Stelle angemerkt, dass alternativ, entsprechend der Konfiguration aus Fig. 1 a, auch ein flüssiges Medium, wie z.B. ein nichtleitendes Fluid, als Füllung denkbar wäre. Die Wahl des Mediums für das Gehäuseinnere 10i wird typischerweise in Abhängigkeit von dem jeweiligen Einsatzgebiet oder der Einsatztiefe getroffen. Der Innendruck kann entsprechend der geplanten Anwendung niedriger, gleich, oder höher als der atmosphärischen Luftdruck sein.
Wie anhand von Fig. 1 a und 1b zu erkennen ist, wird sowohl für die erste Konfiguration (vgl. Fig. 1 a) als auch für die zweite Konfiguration (vgl. Fig. 1b) jeweils das gleiche Gehäuse 10 verwendet, wobei die Dichtung 18 an unterschiedlichen Wellendichtungsaufnahmen 14b 1 oder 14 2 angeordnet ist. Insofern kann durch die oben dargestellten konstruk- tive Lösung ein Antriebs system geschaffen werden, dass gleichermaßen für eine Abdichtung gegen Innendruck oder gegen Außendruck geeignet ist. Dieses Antriebssystem ist also durch Einsetzen der geeigneten Dichtung 18 an der entsprechenden Position 14b_1 oder 14b 2 und gegebenenfalls durch Zuführung von Überdruck (vgl. Druckleitung 22) von der druckgckapselten Variante (vgl. Fig. 1 b) auf die druckkompensierte Variante (vgl. Fig. 1 a) umrüstbar. Es sei an dieser Steller ferner angemerkt, dass die drackkompensierte Variante typischerweise für den Tiefwassereinsatz verwendet wird, also beispielsweise für Tauchtiefen größer 100 m bzw. für Umgebungsdrücke größer 10 bar, während die druckgekapselte Variante für den Flachwassereinsatz (0m - 100 m) prädestiniert ist. Fig. 2a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsgondel 100 mit einem Gehäuse 10' . In diesem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 10' dreiteilig ausgeführt und umfasst das Gehäuseteil 14', das zweite Gehäuseteil 16' und ein drittes Gehäuseteil 30'. Das dritte Gehäuseteil 30' ist als Zylinderelement ausgeführt und gegenüber den zwei weiteren Gehäuseteilen 14' und 16', die jeweils eine Zylinderdeckelform aufweisen, druckdicht verbunden. Wie anhand von Fig. 2a dargestellt, erfolgt die mechanische Verbindung der Gehäuseteile 14' und 30' bzw. der Gehäuseteile 30' und 16' durch jeweils eine Vielzahl von Schrauben 36', die radial die Zylindermantelfläche 30' und den jeweiligen Deckel 14' bzw. 16' verbinden. Wie im obigen Ausführungsbeispiel umfasst das Antriebsystem 100 einen Elektromotor 12; wobei die Welle 12a' wiederum durch das erste Gehäuseteil 14' bzw. die Wel- lenbohrang 14a' hindurchragt. Der Elektromotor 12' ist axial mittels einer Vielzahl von Schrauben 38' mit dem ersten Gehäuseteil 14' verbunden. Des Weiteren ist in das Gehäuse 10' eine Steuerungselektronik 32' integriert, die in diesem Ausführungsbeispiel aufsehen des zweiten Gehäuseteils 16', also aufsehen des Gehäuseteils mit dem Druckanschluss 20', angeordnet ist. Zusätzlich umfasst das Antriebsystem eine Antriebsschraube 34, die roto- lisch mit der Welle 12a' gekoppelt ist.
Konstruktionstechnische Details der einzelnen Gehäuseteile 14', 16' und 30' werden anhand der nachfolgenden Ausführungen Bezug nehmend auf Fig. 2b bis 2d näher erläutert. Fig. 2b zeigt den ersten Gehäuseteil 14' (vgl. Draufsicht) mit zwei zusätzlichen Schnittdarstellungen (vgl. Schnitt A-A und B-B) und einer Detailansicht (vgl. Einzelheit C). Anhand der Schnittdarstellungen ist zu erkennen, dass der zylinderscheibenförmige Deckel 14' sowohl die zentrale Bohrung 14a' mit dem Durchmesser d14a' als auch die zwei Wellendicht ungsaufnahmen 14b_1 ' und 14b_ 2' mit den Durchmessern d' 14b_1' bzw. d' 14b _1 um- fasst. Ferner ist zu erkennen, dass der Deckel, auch als Heckdeckel bezeichnet, rotorisch bzw. sogar rotationssymmetrisch ist und größtenteils mittels Drehens hergestellt werden kann. Der größte Durchmesser d14a' entspricht dem Durchmesser des Zylinders 30' und bildet einen Anschlag 14c' beim Einsetzen des Deckels 14' in den Zylinders 30'. Deshalb ist der Vorsatz 14c' auf der Außenseite angeordnet. Auf der Innenseite weist der Deckel 14' eine Zylinderform auf und weist eine Zylindcrmantelfläche auf, die einen Durchmesser d14d' hat, wobei der Durchmesser d14d' dem Innendurchmesser des Zylinders 30' (abgesehen von Passungstoleranzen) entspricht. Auf dieser Zylindermantel fläche befinden sich zwei Nuten 14d', die radial in die Zylindermantelfläche des Deckels 14' eingebracht sind. Diese Nuten 14d' dienen dazu, Dichtringe, wie z.B. O-Ringdichtungen aufzunehmen und bei Verbinden der zwei Gehäuseteile 14' und 30' die Verbindungsfläche druckdicht abzudichten. Zur mechanischen Verbindung dient, wie bereits Bezug nehmend auf Fig. 2a erwähnt, die Vielzahl der radial angeordneten Verschraubungen 36', die in die Gewindeboh- rangen 14i ' einschraubbar sind. Hierzu sind die Gewindebohrungen 14i' radial entlang der Zylindcrmantelfläehe verteilt. Der Deckel weist zusätzlich axiale Bohrungen 14f für die axiale Vcrsch raubung des Motors mittels den Schrauben 38' auf.
Fig. 2c zeigt eine Draufsicht sowie zwei Schnittansichten (Schnitt A-A und Schnitt B-B) zusammen mit einer Detailansicht (vgl. Einzelheit C) für den zweiten Deckel 16', der auch als Bugdeckel bezeichnet wird. Der Deckel 16' weist einen zweiten Durchmesser d16' auf, wobei der Durchmesser d16' dem Durchmesser d14' entspricht. Entsprechend dem Deckel 14' weist der Deckels 16' ebenso die der Gehäuseinnenseite zugewandte Mantelfläche mit dem Durchmesser d16d' (= Innendurchmesser von Zylinder 30' bzw. Außendurchmesser d14d') auf, in welche die zwei Nuten 16d' (vgl. Nuten 14d') für die Gehäusedichtungen eingebracht sind. Zusätzlich ist in die Mantelfläche die Vielzahl der Gewindebohrangen 16e' (vgl. 14e') für die Schrauben 36' radial vorgesehen. Die Mantelfläche ist durch den Vorsatz 16c' (vgl. 14c') auf der Außenseite begrenzt. Der Vorsatz 16c' bildet wiederum den Anschlag beim Zusammenbau mit dem Gehäuseteil 30' . Im Unterschied zu dem ersten Deckels 14' weist der Deckel 16' nicht die zentrale Bohrung für die Welle, sondern eine Bohrung 20' auf, welche sich auf der Stirnseite durch den Deckel 16' erstreckt und den Druckansehluss 20' bildet. Diese Bohrung 20' ist als Gewindebohrung ausgeführt, so dass ein Flansch, wie z.B. ein Swaggelog-Flansch oder ein Schraubflansch eingeschraubt werden kann.
Fig. 2d zeigt das dritte Gehäuseteil 30' in einer Draufsicht, einer Schnittdarstellung (vgl. Schnitt A-A) und einer Detailansicht (vgl. Einzelheit B). Das dritte Gehäuseteil 30' ist als Zylinder geformt und weist einen Außendurchmesser von d30' (= d14' und d16') auf. Der Innendurchmesser diso- entspricht, abgesehen von Passungstoleranzen bzw. eventuellem Spiel für die Dichtungen dem Durchmesser d14d' bzw. d16d', da diese zwei Zylindermantelflächen der Deckel 14' und 16' mit der Innenzylindenmantelf lache des Gehäuseteils 30 beim Zusammenbau in Eingriff zu bringen sind. Die Enden des Gehäuseteils 30 sind in der Art bearbeitet, dass diese mit den Gehäusedichtungen (nicht dargestellt) eine optimale Dichtwirkung ausbilden. Hierzu ist die Innenseite mit Absätzen 30a', 30b' und einer An- schrägung 30c' und entsprechenden Oberflächentoleranzen versehen. Femer weist jedes der Gehäuseenden die radial angeordneten Bohrungen 30d' für die Verschraubungen 36' auf.
Bezug nehmend auf die oben erläuterten Konstruktionsdetails im Rahmen der Figuren 2b bis 2d sei darauf hingewiesen, dass die Maße nur exemplarisch, hier in Millimetern, angegeben sind. Insofern wirken diese nicht einschränkend und dienen nur, um maßstäbliche Relationen zueinander zu offenbaren.
Bezug nehmend auf Fig. 1 sei angemerkt, dass entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen die Wellendichtungsaufnahmen 14b 1 und 14b 2 auch anders ausgeführt sein können.
So können beispielsweise diese auch als planar isierte Bereiche des Deckels um die Boh- rang ausgebildet sein oder eine Konusform aufweisen. Die genaue Ausgestaltung hängt von der eingesetzten Dichtung ab. Femer wäre es auch denkbar, dass die Dichtung durch einen Vorsprung, mit z.B. einer rotationssymmetrischen Feder, in Position gehalten werden kann. Bezug nehmend auf Fig. 2a sei angemerkt, dass bei dem dargestellten Antriebssystem 100 bevorzugterweise die eingesetzten Komponenten in der Art gewählt sind, dass diese sowohl mit Flüssigkeitsfüllung als auch mit Gasfüllung betreibbar sind.
Auch wenn bei obigen Darstellungen immer davon ausgegangen wurde, dass der Druckan- schluss 20 bzw. 20' in dem zweiten Gehäuseteil 1 6 bzw. 16' angeordnet ist, sei darauf hingewiesen, dass jedes der dargestellten Gehäuseteile 14 bzw. 14' oder 30' den Druckan- schluss 20 aufweisen kann. Bezug nehmend auf Fig. 2a bis 2d sei angemerkt, dass, auch wenn die Verschraubungen oben derart dargestellt sind, dass je zu befestigendes Element vier Schrauben vorgesehen sind, die Anzahl der Verschraubungspunkte variieren kann. So kann der Motor 12' beispielsweise mittels nur einer Schraube befestigt sein oder mittels mehr als vier Schrauben verschraubt werden.
Auch ist es entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen möglich, dass das oben dargestellte Gehäuse 10' zusätzliche Merkmale zur Befestigung des Gehäuses an dem anzutreibenden Objekt umfasst.
Des Weiteren ist Bezug nehmend auf Fig. 2a bis 2d festzustellen, dass die oben erläuterten Konstruktionsdetails nicht zwingendermaßen in Kombination vorhanden sein müssen. Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der
Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass die Modifikation und Variation der hier beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Patentansprüche
1. Gehäusesystem für ein Propellerantriebsaggregat (100) mit einem Gehäuse (10, 10') und einer einzelnen Wellendichtung (18); wobei das Gehäuse (10, 10') einen ersten Gehäuseteil (14, 14') und einen zweiten Gehäuseteil (16, 16') umfasst, die druckdicht miteinander verbunden oder verbindbar sind, wobei das erste Gehäuseteil (14, 14') eine Wellenbohrung (14a, 14a') mit einer ersten Wellendichtungsaufnahme ( 14b_1 , 14b_1 ') auf einer Innenseite des Gehäuseinnerens (10i) und mit einer zweiten Wellendichtungsaufnahme ( 14b 2, 14b 2') auf einer Außenseite (10u) umfasst, und wobei eines der Gehäuseteile (14, 14', 16, 16') einen Drucklei tungs-Anschluss (20) umfasst, über welchen das Gehäuseinnere (10i) mit Druck beaufschlagbar ist wobei die einzelnen Wellendichtung (18) entweder in einer ersten Konfiguration in der ersten We!lendichtungsaufhahme ( 14b_1 , 14b_1 ') oder in einer zweiten Konfiguration in der zweiten Wellendichtungsaufnahme ( 14b_ 2, 14b_2') angeordnet ist.
2. Gehäusesystem gemäß Ansprach 1 , wobei das Gehäuse (10, 10') ein drittes Gehäuseteil (30') umfasst, das als Zwischenstück zwischen dem ersten und dem zweiten Gehäuseteil (14, 14', 16, 16') angeordnet oder anordenbar ist.
3. Gehäusesystem gemäß Ansprach 2, wobei das Zwischenstück (30') eine Zylinderform aufweist, und wobei das erste und zweite Gehäuseteil (14, 14', 16, 16') als Zylinderdeckel geformt sind.
4. Gehäusesystem gemäß Ansprach 3, wobei jeder Zylinderdeckel eine Nut (14d', 16d') und/oder eine Kante zur Aufnahme einer ringförmigen Gehäusedichtung umfasst.
5. Gehäusesystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste und die zweite Wellendichtungsaufnahme (14b_1 , 14b_1', 14b_2 , 14b_2') als konzentrische Aussparungen um die Wellenbohrung (14a, 14a') geformt sind.
6. Gehäusesystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Druckleitungs- Anschluss (20) für eine Druckleitung (22) als Schraub-Flansch oder Klemm- Flansch geformt ist.
7. Gehäusesystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei in der ersten Konfiguration der Gehäuseinnendruck≥ dem Umgebungsdrack (10u) ist, und wobei in der zweiten Konfiguration der Gchäuseinnendruck≤ dem Umgebungsdrack (10u) ist.
8. Gehäusesystem gemäß Ansprach 6 oder 7, wobei in der ersten Konfiguration der Druckleitungs-Anschluss (20) mit einer Druckleitung (22) verbunden ist, über welche ein Gehäuseinnendruck erhöhbar ist.
9. Antriebssystem (100) mit: einem Gehäusesystem gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8; und einem Elektromotor (12, 12'), der in dem Gehäuseinneren (10i) angeordnet ist und eine Welle (12a) umfasst, die durch die Wellenbohrung (14a, 14a') hindurchragt, so dass eine Antriebsschraube (34) auf der Außenseite (10u) angekoppelt oder ankoppelbar ist.
10. Antriebssystem (100) gemäß Anspruch 9, wobei das Gehäuse (10, 10') in der ersten Konfiguration eine Flüssigkeitsfüllung und/oder in der zweiten Konfiguration eine Gasfüllung aufweist.
1 1. Antriebssystem (100) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Wellendichtung (18) in der ersten Konfiguration derart durch den Gehäuseiiinendrack ver- formt wird, dass diese radial an der Welle (12a) anliegt, und/oder wobei die Wellendichtung (18) in der zweiten Konfiguration derart durch den Umgebungsdrack (1 Ou) verformt wird, dass diese radial an der Welle (12a) anliegt.
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