DE10040211A1 - Vorrichtung zur Abdichtung von Antriebswellen - Google Patents
Vorrichtung zur Abdichtung von AntriebswellenInfo
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Abstract
Die Vorrichtung dient zur Abdichtung von Antriebswellen und weist eine die Antriebswelle führende Innenbuchse auf. Die Innenbuchse ist ihrerseits in einer Außenbuchse geführt und mit einem Innendurchmesser versehen, der größer als ein Außendurchmesser der zu führenden Antriebswelle dimensioniert ist. Die Innenbuchse weist mindestens einen Öl- oder Fettkanal auf, der mit mindestens einer Austrittsöffnung im Bereich einer Innenseite der Innenbuchse versehen ist und der an eine Öl- oder Fettfördereinrichtung anschließbar ist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abdichtung von Antriebswellen, die eine die
Antriebswelle führende Innenbuchse aufweist, die in einer Außenbuchse geführt ist
und die einen Innendurchmesser aufweist, der größer als ein Außendurchmesser der
zu führenden Antriebswelle dimensioniert ist.
Derartige Vorrichtungen werden verwendet, um Antriebswellen von Schiffen im
Bereich ihrer Durchführung durch die Schiffswandung zu führen und um eine
ausreichende Abdichtung zu gewährleisten. Eine typische Ausführungsform ist derart
gestaltet, dass die Außenbuchse mit der Schiffsstruktur starr verschraubt ist und dass
von der Außenbuchse ringförmige Dichtungselemente gehaltert werden, die eine
Abdichtung der Außenbuchse relativ zur Innenbuchse durchführen und gleichzeitig
eine Beweglichkeit der Innenbuchse relativ zur Außenbuchse ermöglichen. Die
Innenbuchse weist einen Flansch zur Halterung an dem Schiffspropeller auf.
Zwischen der Innenbuchse und der Antriebswelle erstreckt sich in der Regel ein
dünner Ringspalt. Insbesondere bei der Durchführung von Reparaturarbeiten unter
Wasser mit einem Abziehen der Innenbuchse von der Antriebswelle und einem
anschließenden Wiederaufschieben dringt Seewasser in den Bereich des Spaltes
zwischen der Innenbuchse und der Antriebswelle ein und verursacht Spaltkorrosion.
Wirksame Verfahren zur Verhinderung einer derartigen Spaltkorrosion sind bislang
nicht bekannt geworden. Außerdem kann die Innenbuchse unter Wasser nicht zur
Antriebswelle ausgerichtet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung der einleitend genannten
Art derart zu konstruieren, dass ein 100%-iger Korrosionsschutz erreicht werden
kann, und eine Ausrichtung der Innenbuchse unter Wasser möglich ist.
Diese Aufgabe wird dadurch erfindungsgemäß gelöst, dass die Innenbuchse
mindestens einen Kanal aufweist, der mit mindestens einer Austrittsöffnung im Bereich
einer Innenseite der Innenbuchse versehen und der an eine Öl- oder
Fettfördereinrichtung anschließbar ist.
Durch die Anordnung des Kanals ist es möglich, mit Hilfe der Öl- oder
Fettfördereinrichtung Öl oder Fett in den Bereich des Spaltes zwischen der
Antriebsweile und der Innenbuchse zu fördern und durch das Öl oder Fett
gegebenenfalls im Bereich des Ringspaltes befindliches Wasser zu verdrängen.
Aufgrund der relativ geringen Dimensionierung des Ringspaltes wird durch das Öl-
oder Fett ein erneutes Eindringen von Wasser in den Spalt langfristig verhindert.
Eine Richtungsvorgabe bei einer Verdrängung von störenden Medien zwischen der
Innenbuchse und der Antriebswelle kann dadurch erfolgen, dass die Austrittsöffnung
des Öl- oder Fettkanals in einem Bereich der Innenbuchse positioniert ist, der dem
Schiffspropeller zugewandt angeordnet ist.
Eine andere Variante besteht darin, dass die Austrittsöffnung des Öl- oder Fettkanals
in einem Bereich der Innenbuchse positioniert ist, der dem Schiffspropeller abgewandt
angeordnet ist.
Eine beidseitige Verdrängung wird dadurch unterstützt, dass die Austrittsöffnung des
Öl- oder Fettkanals in einem in Richtung einer Wellenlängsachse mittleren Bereich
der Innenbuchse angeordnet ist.
Eine verbesserte Zugänglichkeit für das Verdrängungsmedium zur Erreichung einer
optimalen Verdrängungswirkung kann dadurch unterstützt werden, dass die
Innenbuchse im Bereich ihrer der Antriebswelle zugewandten Innenseite mit einer
Innenvertiefung versehen ist, die von Radialstegen begrenzt ist.
Eine gleichmäßige Öl- oder Fettverteilung kann auch dadurch unterstützt werden, dass
die Innenvertiefung eine Gestaltung entsprechend einem Zylindermantel aufweist.
Eine weitere Verbesserung der Verdrängung durch Nutzung von Abstreifvorgängen
kann dadurch erreicht werden, dass im Bereich der Innenvertiefung mindestens ein
Verdrängungselement geführt ist.
Eine konstruktiv besonders einfach zu realisierende Ausführungsform wird dadurch
bereitgestellt, dass das Verdrängungselement eine ringartige Gestaltung aufweist.
Eine Abstützung der Innenbuchse im Bereich beider Enden wird dadurch erreicht,
dass im Bereich der Innenvertiefung zwei Verdrängungselemente angeordnet sind.
Zur Verbesserung der Abdichtwirkung sowie der Ausrichtungswirkung der Buchse zur
Welle wird vorgeschlagen, dass mindestens eines der Verdrängungselemente eine
Verjüngung aufweist, deren Neigung relativ zur Wellenlängsachse der Neigung einer
Schrägflanke der Innenvertiefung entspricht.
Ein unkontrollierter Austritt des Verdrängungsmediums aus dem Bereich zwischen der
Innenbuchse und der Antriebswelle kann dadurch verhindert werden, dass im Bereich
mindestens eines der Radialstege eine Dichtung angeordnet ist.
Eine besonders preiswert zu realisierende Ausführungsform wird dadurch
bereitgestellt, dass die Dichtung als ein O-Ring ausgebildet ist.
Eine flächige Abstützung wird dadurch unterstützt, dass die Dichtung als ein
Führungsband ausgebildet ist.
Eine sehr hohe Verdrängungsintensität von störenden Medien auch bei einem
Auftreten von Fertigungstoleranzen lässt sich dadurch erreichen, dass das
Verdrängungselement mit mindestens einer Dichtung versehen ist.
Eine verbesserte Abdichtungswirkung kann dadurch erreicht werden, dass das
Verdrängungselement auf einander abgewandten Seiten jeweils zwei Dichtungen
aufweist.
Eine typische Ausführungsform besteht darin, dass die Innenbuchse an einem
Schiffspropeller gehaltert ist.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines Durchtrittes einer Antriebswelle eines Schiffes
durch die Außenwandung des Schiffes,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit II in Fig. 1,
Fig. 3 eine teilweise Darstellung eines Längsschnittes einer Innenbuchse mit
Antriebswelle, bei der entlang des Spaltes zwischen der Innenbuchse und der
Antriebswelle ein Verdrängungselement verschieblich geführt ist,
Fig. 4 eine Darstellung ähnlich zu Fig. 3 mit geändertem Verlauf eines Öl- oder
Fettkanals innerhalb der Innenbuchse,
Fig. 5 eine weitere Ausführungsform, bei der zwei verschiebliche
Verdrängungselemente vorgesehen sind,
Fig. 6 eine Ausführungsform ähnlich zu Fig. 5, bei der jedoch die
Verdrängungselemente mit Führungsanschrägungen versehen sind
und
Fig. 7 eine Ausführungsform ähnlich zur Darstellung in Fig. 6 mit nochmals
modifizierten Verdrängungselementen.
Gemäß der Ausführungsform in Fig. 1 ist eine Antriebswelle (1) durch eine
Schiffsstruktur (2) hindurchgeführt. Im Bereich eines Schiffsinnenraumes (3) wird die
Antriebswelle (1) von einer Halterungsbuchse (4) abgedichtet geführt. Im Bereich einer
Außenseite (5) der Schiffsstruktur (2) ist eine Außenbuchse (6) angeordnet, die starr
mit der Schiffsstruktur (2) verbunden ist.
Innerhalb der Außenbuchse (6) ist eine Innenbuchse (7) geführt, die die an einem
Schiffspropeller (8) gehaltert ist. Die Innenbuchse (7) ist dabei auf ein Außensegment
(9) der Antriebswelle (1) aufgeschoben, das aus der Schiffsstruktur (2) außenseitig
herausragt.
Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit II in Fig. 1. Insbesondere ist
erkennbar, dass von der Außenbuchse (6) eine Mehrzahl von Dichtungselementen
(10) gehaltert werden, die die Innenbuchse (7) beaufschlagen. Hierdurch kann eine
hohe Dichtwirkung auch bei einer gemeinsam mit der Antriebswelle (1) rotierenden
Innenbuchse (7) bei gleichzeitig feststehender Außenbuchse (6) erreicht werden.
Darüber hinaus ist aus Fig. 2 erkennbar, dass sich zwischen der Antriebswelle (1) und
der Innenbuchse (7) ein Spalt (11) erstreckt.
Gemäß der Ausführungsform in Fig. 3 ist die Innenbuchse (7) im Bereich ihrer der
Antriebswelle (1) zugewandten Innenseite (12) mit einer Innenvertiefung (13)
versehen. Die Innenvertiefung (13) ist in Richtung einer Wellenlängsachse (14) von
einem inneren Radialsteg (15) sowie einem äußeren Radialsteg (16) begrenzt.
Zwischen dem inneren Radialsteg (15) und der Antriebswelle (1) erstreckt sich der
Ringspalt (11) im wesentlichen mit einer Dimensionierung entsprechend dem Stand
der Technik. Ein Abstand zwischen dem äußeren Radialsteg (16) und der
Antriebswelle (1) ist gegenüber dem Abstand zwischen dem inneren Radialsteg (15)
und der Antriebswelle (1) vergrößert ausgebildet.
Durch die Innenbuchse (7) hindurch erstreckt sich mindestens ein Öl- oder Fettkanal
(17), der über nicht dargestellte Verbindungsleitungen an eine zugeordnete Öl- oder
Fettfördereinrichtung anschließbar ist. Der Öl- oder Fettkanal (17) ist mit einer der
Antriebswelle (1) zugewandt angeordneten Austrittsöffnung (18) versehen. Bei einer
Aktivierung der Öl- oder Fettfördereinrichtung wird über den Öl- oder Fettkanal (17) Öl
oder Fett zur Austrittsöffnung (18) gefördert und verdrängt im Bereich des Ringspaltes
(11) befindliches Wasser.
Die Verdrängung des Wassers aus dem Bereich des Ringspaltes (11) kann intensiviert
und vor allem vergleichmäßigt werden, wenn im Bereich der Innenvertiefung (11) in
Richtung der Wellenlängsachse (14) verschieblich ein Verdrängungselement (19)
geführt ist. Insbesondere ist daran gedacht, das Verdrängungselement (19) ringförmig
und an der Antriebswelle (1) anliegend zu konstruieren.
Fig. 3 zeigt das Verdrängungselement (19) in einer Grundposition, bei der das
Verdrängungselement (19) mit geringem Abstand zur Austrittsöffnung (18) angeordnet
ist. Der Öl- oder Fettkanal (17) ist bei dieser Ausführungsform im Bereich eines
Montageflansches (20) der Innenbuchse (7) positioniert, so dass die Austrittsöffnung
(18) relativ dicht am inneren Radialsteg (15) lokalisiert ist. Der innere Radialsteg (15)
ist dabei mit einer Dichtung (21) versehen, die sich zwischen dem inneren Radialsteg
(15) und der Antriebswelle (1) erstreckt. Das Verdrängungselement (19) weist sowohl
im Bereich seiner der Antriebswelle (1) zugewandten Oberfläche als auch im Bereich
seiner der Innenseite (12) der Innenbuchse (7) zugewandten Oberflächen Dichtungen
(22) auf. Die Dichtungen (22) können beispielsweise als O-Ringe ausgebildet sein.
Bei der dargestellten Ausführungsform sind in Richtung der Wellenlängsachse (14) im
Bereich des vorderen Endes und des hinteren Endes des Verdrängungselementes
(19) auf beiden Seiten des Verdrängungselementes (19) jeweils Dichtungen (22)
angeordnet, so dass die vier Dichtungen (22) bei der abgebildeten
Querschnittdarstellung im wesentlichen Eckpunkte eines Rechteckes definieren.
Zusätzlich zu der in durchzogenen Linie dargestellten Grundpositionierung des
Verdrängungselementes (9) zeigt Fig. 3 in gestrichelten Linien ebenfalls die
Positionierung des Verdrängungselementes (19) nach einem Abschluss des
Positionierungsvorganges. Durch die Beaufschlagung mit dem Öl oder Fett wurde das
Verdrängungselement (19) dabei gegen den äußeren Radialsteg (16) gedrückt und
sämtliches Wasser, das im Bereich des Ringspaltes (11) sowie der Innenvertiefung
(13) gegebenenfalls vorhanden gewesen ist, wurde durch den Abstand zwischen dem
äußeren Radialsteg (16) und der Antriebswelle (1) hindurch herausgedrückt.
Fig. 4 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der der Öl- oder Fettkanal (17)
mit seiner Austrittsöffnung (18) im Bereich des äußeren Radialsteges (16) angeordnet
ist. Bei dieser Ausführungsform ist der Abstand zwischen dem äußeren Radialsteg
(16) und der Antriebswelle (1) geringer als der Abstand zwischen dem inneren
Radialsteg (15) und der Antriebswelle (1) ausgebildet. Im Bereich des inneren
Radialsteges (15) erfolgt keine Abdichtung, dafür wird aber eine Dichtung (23)
zwischen dem äußeren Radialsteg (16) und der Antriebswelle (1) positioniert. Die
technische Funktion erfolgt ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2, es liegt
lediglich eine umgekehrte Bewegungsrichtung des Verdrängungselementes (19) vor.
Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Öl- oder Fettkanal (17) mit seiner
Austrittsöffnung (18) in einem mittleren Bereich der Erstreckung der Innenbuchse (7)
entlang der Wellenlängsachse (14) in die Innenvertiefung (13) einmündet. Es sind
zwei Verdrängungselemente (19) vorgesehen, die in einem Ausgangszustand
wiederum mit einem geringen Abstand zur Austrittsöffnung (18) angeordnet sind und
bei einer Druckbeaufschlagung mit Öl oder Fett durch das nachströmende Öl oder Fett
in Richtung auf die Radialstege (15, 16) verschoben werden. Durch die Verwendung
von zwei Verdrängungselementen (19) erfolgt eine Abstützung der Innenbuchse (7)
relativ zur Antriebswelle (10) im Bereich beider Radialstege (15, 16) und es kann auf
separate Dichtungen im Bereich der Radialstege (15, 16) verzichtet werden.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform ähnlich wie die Ausführungsform in Fig. 5. Die
Verdrängungselemente (19) weisen hier im Bereich ihrer der Austrittsöffnung (18)
abgewandten Enden Verjüngungen auf, zu denen eine entsprechende Neigung der
Innenseite (12) im Bereich der Innenvertiefung (13) korrespondiert. Durch diese
Keilform erfolgt nach einem Verschieben der Verdrängungselemente (19) in Richtung
auf die Radialstege (15, 16) eine Verspannung der Innenbuchse (7), der
Verdrängungselemente (19) sowie der Antriebswelle (1) relativ zueinander und es
kann hierdurch eine verbesserte Ausrichtung der Buchse erzielt werden. Die
Dichtungen (22) der Verdrängungselemente (19) sind bei dieser Ausführungsform im
Bereich der Austrittsöffnung (19) zugewandten Hälfte der Verdrängungselemente (19)
positioniert.
Fig. 7 zeigt eine gegenüber der Ausführungsform in Fig. 6 nochmals abgewandelte
Ausführungsform, bei der die Verdrängungselemente (19) in Richtung der
Wellenlängsachse (14) kürzer ausgebildet sind. Verjüngungen (24) der
Verdrängungselemente (19) sowie hierzu korrespondierende Schrägflanken (25) der
Endbereiche der Innenvertiefung (13) sind hierbei mit einer stärkeren Neigung relativ
zur Wellenlängsachse (14) als bei der Ausführungsform gemäß Fig. 6 versehen.
Durch diese starke Neigung kann auf Dichtungselemente (22) im Bereich der
Verdrängungselemente (19) verzichtet werden, da die auftretenden Keilwirkungen im
Bereich der Verjüngungen (24) und der Schrägflanken (25) sowohl eine wirksame
Abdichtung als auch eine Ausrichtung der Innenbuchse (7) relativ zur Antriebswelle (1)
hervorrufen.
Hierbei können die Verdrängungselemente (19) auch elastisch, z. B. als PU-Ringe
ausgebildet sein, die zur Justierung und Arretierung über in der Innenvertiefung (13)
vorgesehene Nocken (26, 27) gedrückt werden.
Claims (16)
1. Vorrichtung zur Abdichtung von Antriebswellen, die eine die Antriebswelle führende
Innenbuchse aufweist, die in einer Außenbuchse geführt ist und die einen
Innendurchmesser aufweist, der größer als ein Außendurchmesser der zu führenden
Antriebswelle dimensioniert ist, dadurch gekennzeichnet dass die Innenbuchse (7)
mindestens einen Öl- oder Fettkanal (17) aufweist, der mit mindestens einer
Austrittsöffnung (18) im Bereich einer Innenseite (12) der Innenbuchse (7) versehen
ist und der an eine Öl- oder Fettfördereinrichtung anschließbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (18)
des Öl- oder Fettkanals (17) in einem Bereich der Innenbuchse (7) positioniert ist, der
dem Schiffspropeller (8) zugewandt angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (18)
des Öl- oder Fettkanals (17) in einem Bereich der Innenbuchse (7) positioniert ist, der
dem Schiffspropeller (8) abgewandt angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (18)
des Öl- oder Fettkanals (17) in einem in Richtung einer Wellenlängsachse (14)
mittleren Bereich der Innenbuchse (7) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
Innenbuchse (7) im Bereich ihrer der Antriebswelle (1) zugewandten Innenseite (12)
mit einer Innenvertiefung (13) versehen ist, die von Radialstegen (15, 16) begrenzt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Innenvertiefung (13) eine Gestaltung entsprechend einem Zylindermantel aufweist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass im
Bereich der Innenvertiefung (13) mindestens ein Verdrängungselement (19) geführt
ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verdrängungselement (19) eine ringartige Gestaltung aufweist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im
Bereich der Innenvertiefung (13) zwei Verdrängungselemente (19) angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eines der Verdrängungselemente (19) eine Verjüngung (24) aufweist,
deren Neigung relativ zur Wellenlängsachse (14) der Neigung einer Schrägflanke
(25) der Innenvertiefung (13) entspricht.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im
Bereich mindestens eines der Radialstege (15, 16) eine Dichtung (21, 23) angeordnet
ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (21, 23)
als ein O-Ring ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (21, 23)
als ein Führungsband ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verdrängungselement (19) mit mindestens einer Dichtung (22) versehen ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verdrängungselement (19) auf einander abgewandten Seiten jeweils zwei
Dichtungen (22) aufweist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die
Innenbuchse (7) an einem Schiffspropeller (8) gehaltert ist.
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