DE102021200100A1 - Hydraulische Getriebeeinheit, insbesondere für Tiefseeanwendungen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit (1), aufweisend:
- ein Gehäuse (2) zur fluiddichten Kapselung zumindest eines Teils der Getriebeeinheit (1),
- ein in dem Gehäuse (2) angeordnetes Zahnstangen-Ritzel-Getriebe (3) mit mindestens einer Zahnstange (4),
- ein in dem Gehäuse (2) angeordnetes, hydraulisches Antriebssystem (5) mit mindestens einer Verdrängereinheit (6) zur Bewirkung einer Energieerhöhung eines bedruckbaren Arbeitsfluids des hydraulischen Antriebssystems (5) und mit mindestens einer Kammer (7), in der ein mit einer Zahnstange (4) des Zahnstangen-Ritzel-Getriebes (3) wirkverbundener Kolben (8) unter Einsatz des Arbeitsfluids zur Bewirkung einer Linearbewegung der Zahnstange (4) bewegbar ist,
- ein rotierbares, mechanisches Stellglied (9), das mit dem Ritzel (10) des Zahnstangen-Ritzel-Getriebes (3) wirkverbunden und zumindest abschnittsweise außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Getriebeeinheit, insbesondere für den Einsatz unter Wasser, ein elektrohydraulisches, modulares System, insbesondere für den Einsatz unter Wasser, sowie eine Verwendung zumindest einer hier beschriebenen Getriebeeinheit oder eines hier beschriebenen Systems zur Betätigung einer Unterwasser-Armatur, insbesondere Tiefseearmatur mit mindestens einem Tiefseeventil, wie etwa einem Tiefsee-Kugel-Ventil.
  • Es sind elektrohydraulische Aktuatoren für Tiefseeanwendungen bekannt, die dazu benutzt werden, um unter Wasser in Wassertiefen bis zu mehreren tausend Metern im Zusammenhang mit der Förderung von Erdöl und Erdgas, mit Bergbau, naturwissenschaftlichen Erkundigungen oder Infrastrukturprojekten ein Element zu bewegen. So befinden sich z. B. bei Erdöl- oder Erdgasförderanlagen auf See in großen Tiefen Prozessventile, mit denen der Volumenstrom des zu fördernden Mediums geregelt oder abgesperrt werden kann.
  • Bekannte elektrohydraulische Aktuatoren für Tiefseeanwendungen sind üblicherweise zum Ausführen einer Linearbewegung zum Öffnen und Schließen von Tiefseeventilen eingerichtet. Wenn man die bekannten Aktuatoren für größere Tiefseeventile, wie etwa vergleichsweise große Kugelventile einsetzen möchte, können jedoch so hohe (lineare) Stellkräfte erforderlich werden, dass zur Bereitstellung entsprechend größerer Hydraulikdrücke bauraumintensivere Hydrauliksysteme benötigt würden. Dem steht jedoch das Bestreben entgegen, Aktuatoren für Tiefseeanwendungen möglichst kompakt auszugestalten, sodass diese leicht unter Wasser ausgetauscht werden können, beispielsweise von einem Tauchroboter mit begrenzter Nutzlast.
  • Zudem sind in den bekannten elektrohydraulischen Aktuatoren für Tiefseeanwendungen elektronische Komponenten, wie beispielswiese eine Elektromaschine zum Antreiben der Hydraulikpumpe des Aktuators integriert. Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese elektronischen Komponenten die am schnellsten bzw. häufigsten verschleißenden Elemente der Aktuatoren darstellen und somit maßgeblich die maximale Einsatzdauer der elektrohydraulische Aktuatoren unter Wasser bestimmen.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik beschriebenen Nachteile bzw. Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine elektrohydraulische Aktuatorik für Tiefseeanwendungen angegeben werden, die auch zum Betätigen größerer Tiefseeventile, wie etwa vergleichsweise großer Kugelventile eingesetzt werden kann, aber gleichwohl auf konstruktiv einfache Weise eine kompakte Bauweise und eine gesteigerte Einsatzdauer ermöglicht.
  • Diese Aufgaben werden gelöst mit einer Getriebeeinheit und mit einem System gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, weitere Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung anführen, die mit den Merkmalen aus den Patentansprüchen kombinierbar sind.
  • Hierzu trägt eine Getriebeeinheit bei, aufweisend:
    • - ein Gehäuse zur fluiddichten Kapselung zumindest eines Teils der Getriebeeinheit,
    • - ein in dem Gehäuse angeordnetes Zahnstangen-Ritzel-Getriebe mit mindestens einer Zahnstange,
    • - ein in dem Gehäuse angeordnetes, hydraulisches Antriebssystem mit mindestens einer Verdrängereinheit zur Bewirkung einer Energieerhöhung eines bedruckbaren Arbeitsfluids des hydraulischen Antriebssystems und mit mindestens einer Kammer, in der ein mit einer Zahnstange des Zahnstangen-Ritzel-Getriebes wirkverbundener Kolben unter Einsatz des Arbeitsfluids zur Bewirkung einer Linearbewegung der Zahnstange bewegbar ist,
    • - ein rotierbares, mechanisches Stellglied, das mit dem Ritzel des Zahnstangen-Ritzel-Getriebes wirkverbunden und zumindest abschnittsweise außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
  • Bei der Getriebeeinheit handelt es sich insbesondere um eine Getriebeeinheit für ein elektrohydraulisches, modulares System. Bei diesem System kann es sich um das hier beschriebene System handeln. Weiterhin kann es sich bei der Getriebeeinheit um eine Getriebeeinheit für den Einsatz unter Wasser, insbesondere für Tiefseeanwendungen handeln. Letzteres betrifft insbesondere den Einsatz unter Wasser in Wassertiefen von mindestens eintausend Metern Tiefe oder sogar mindestens zweitausend Metern Tiefe.
  • Die Getriebeeinheit umfasst ein Gehäuse zur fluiddichten (flüssigkeitsdichten) Kapselung zumindest eines Teils der Getriebeeinheit. Insbesondere kapselt bzw. umschließt das Gehäuse zumindest das Zahnstangen-Ritzel-Getriebe und das hydraulische Antriebssystem der Getriebeeinheit (vollständig). Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondere, dass zumindest das Zahnstangen-Ritzel-Getriebe und das hydraulische Antriebssystem der Getriebeeinheit (vollständig) von dem Gehäuse umgeben und/oder durch dieses gegenüber der Umgebung abgedichtet bzw. von der Umgebung abgeschirmt sind.
  • Die Getriebeeinheit umfasst weiterhin ein (vollständig) in dem Gehäuse angeordnetes Zahnstangen-Ritzel-Getriebe mit mindestens einer Zahnstange. Vorzugsweise umfasst das Zahnstangen-Ritzel-Getriebe zwei Zahnstangen, die insbesondere parallel zueinander ausgerichtet sind, wobei das Ritzel zwischen den zwei Zahnstangen und/oder mit beiden Zahnstangen kämmend angeordnet ist. Das Zahnstangen-Ritzel-Getriebe erlaubt eine vorteilhafte rotative Aktuatorik und trägt dadurch in vorteilhafter Weise dazu bei, dass ein Aktuator bereitgestellt werden kann, der zum Betätigen größerer Tiefseeventile, wie etwa vergleichsweise großer Kugelventile eingesetzt werden kann. Dabei erlaubt das Zahnstangen-Ritzel-Getriebe gleichwohl auf konstruktiv einfache Weise eine kompakte Bauweise zu ermöglichen.
  • Die Getriebeeinheit umfasst weiterhin ein (vollständig) in dem Gehäuse angeordnetes, hydraulisches Antriebssystem mit mindestens einer Verdrängereinheit zur Bewirkung einer Energieerhöhung eines bedruckbaren Arbeitsfluids des hydraulischen Antriebssystems und mit mindestens einer Kammer, in der ein mit einer Zahnstange des Zahnstangen-Ritzel-Getriebes wirkverbundener Kolben unter Einsatz des Arbeitsfluids zur Bewirkung einer Linearbewegung der Zahnstange bewegbar ist. Die Verdrängereinheit kann beispielsweise in der Art einer Hydraulikpumpe gebildet sein. Weiterhin kann die Verdrängereinheit beispielsweise mindestens eine Hydraulikpumpe, wie etwa eine Axialkolbenpumpe umfassen. Das bedruckbare Arbeitsfluid kann beispielsweise mittels einer Hydraulikflüssigkeit, wie beispielsweise einem Hydrauliköl gebildet sein. Die mindestens eine Kammer und die Verdrängereinheit sind in der Regel über Hydraulikkanäle miteinander verbunden. Die mindestens eine Zahnstange kann einseitig oder beidseitig (an einem Ende oder an beiden Enden jeweils) mit einem Kolben verbunden sein.
  • Wenn die Zahnstange nur an einem Ende mit einem Kolben verbunden ist, kann an dem anderen Ende ein Vorspannelement, wie etwa eine Druckfeder zur linearen Vorspannung der Zahnstange angebunden sein. Die Anzahl der Kammern entspricht in der Regel der Anzahl an Kolben.
  • Die Getriebeeinheit umfasst weiterhin ein rotierbares, mechanisches Stellglied, das mit dem Ritzel des Zahnstangen-Ritzel-Getriebes wirkverbunden und zumindest abschnittsweise außerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Beispielsweise kann das Stellglied mechanisch und/oder drehfest mit dem Ritzel verbunden sein. Bei dem Stellglied kann es sich zum Beispiel um eine Abtriebswelle der Getriebeeinheit handeln. Das Stellglied kann im Bereich seiner Mantelfläche mit einer Außenverzahnung ausgeführt sein.
  • Die Getriebeeinheit umfasst insbesondere keine elektronischen Komponenten. Vorzugsweise umfasst die Getriebeeinheit beispielsweise keinen Elektromotor. Wenn die Getriebeeinheit in einem, wie beispielsweise hier beschriebenen, elektrohydraulischen, modularen System integriert ist, kann die Verdrängereinheit beispielsweise von einem externen Elektromotor, der beispielsweise in einem an die Getriebeeinheit ankoppelbaren Steuermodul integriert sein kann, angetrieben werden. Dass ein Vorhandensein von elektronischen Komponenten in der Getriebeeinheit nicht erforderlich ist, trägt in vorteilhafter Weise dazu bei, dass eine besonders kompakte Bauweise und eine gesteigerte Einsatzdauer für die Getriebeeinheit erreicht werden können.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die fluiddichte (flüssigkeitsdichte) Kapselung für einen Einsatz der Getriebeeinheit unter Wasser geeignet bzw. eingerichtet ist. Vorzugsweise ist die fluiddichte Kapselung für einen Einsatz der Getriebeeinheit unter Wasser in Wassertiefen von mindestens eintausend Metern Tiefe oder sogar mindestens zweitausend Metern Tiefe geeignet bzw. eingerichtet. Hierzu kann das Gehäuse beispielsweise in der Art eines Druckbehälters gebildet und/oder mit endsprechenden Dichtungen ausgestattet sein.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die mindestens eine Verdrängereinheit einen hydraulischen Drehmomentregler zur Begrenzung des Antriebsdrehmoments der Verdrängereinheit umfasst. Der hydraulische Drehmomentregler kann zur automatischen, hydraulischen Anpassung des Antriebsdrehmoments der Verdrängereinheit eingerichtet sein. Insbesondere kann der Drehmomentregler das (maximale) Antriebsdrehmoment limitieren. Dies bedeutet mit anderen Worten insbesondre, dass der hydraulische Drehmomentregler das Antriebsdrehmoment (der Verdrängereinheit) der Getriebeeinrichtung (im Wesentlichen) unabhängig von dem Abtriebsdrehmoment (des Stellglieds) der Getriebeeinheit auf insbesondere einen konstanten Wert einstellen kann. Zum Erreichen eines konstanten Antriebsdrehmomentes kann beispielsweise in Abhängigkeit vom Betriebsdruck des Arbeitsfluids der Verstellwinkel einer Axialkolbenpumpe der Verdrängereinheit so verändert werden, dass das Antriebsmoment konstant bleibt. Somit trägt der Drehmomentregler in vorteilhafter weise dazu bei, dass die Getriebeeinheit auch mit vergleichsweise geringen Antriebsdrehmomenten angetrieben werden aber gleichwohl hohe Abtriebsdrehmomente zur Betätigung von vergleichsweise großen Ventilen bereitstellen kann. Dies ermöglicht insbesondere, dass die Getriebeeinheit auch von vergleichsweise kleinen Elektromotoren oder Manipulatoren von kleinen Tiefseerobotern oder sogar manuell angetrieben werden kann.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Getriebeeinheit weiterhin eine mechanische Schnittstelle aufweist. Die Schnittstelle kann zumindest abschnittsweise außerhalb des Gehäuses angeordnet sein. Beispielsweise kann die Schnittstelle zumindest abschnittsweise aus dem Gehäuse heraus ragen. Weiterhin kann die Schnittstelle geeignet bzw. eingerichtet sein, um eine extern an der Schnittstelle verrichtete mechanische Arbeit zur Bewirkung einer Energieerhöhung des Arbeitsfluids an das hydraulische Antriebssystem zu übertragen. Die Schnittstelle kann beispielsweise mit der Verdrängereinheit wirkverbunden bzw. mechanisch verbunden sein. Die mechanische Schnittstelle trägt in vorteilhafter Weise dazu bei, dass die Getriebeeinheit ohne elektronische Komponenten auskommen kann, da sie über die Schnittstelle von einem externen (elektronischen) Steuermodul angetrieben werden kann.
  • In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, dass die mechanische Schnittstelle mindestens einen Anschluss für ein (externes und/oder elektronisches) Steuermodul aufweist. Der Anschluss für das Steuermodul kann beispielsweise ein Wellenende einer mit der Verdrängereinheit wirkverbundenen Antriebswelle der Getriebeeinheit umfassen. Dieses Wellenende der Antriebswelle der Getriebeeinheit kann zur drehfesten Verbindung mit einer Ausgangswelle des Steuermoduls angepasst bzw. eingerichtet sein.
  • Weiterhin ist es in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn die mechanische Schnittstelle ein Element bildet, an dem ein externer Manipulator mechanische Arbeit verrichten kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die mechanische Schnittstelle zusätzlich zu und/oder unabhängig von dem Anschluss für das Steuermodul (bzw. davon getrennt und/oder dazu benachbart) ein Element bildet, an dem ein externer Manipulator mechanische Arbeit verrichten kann. Bei dem externen Manipulator kann es sich zum Beispiel um einen Greifer eines Tiefseeroboters und/oder um eine Ausgangswelle eines Tiefseeroboters handeln. Darüber hinaus wäre jedoch auch die Hand eines Menschen als Manipulator denkbar, sodass an dem Element beispielswiese auch manuell mechanische Arbeit verrichtet werden kann. Ein solches Element kann beispielsweise mit einem Wellenende einer mit der Verdrängereinheit wirkverbundenen Antriebswelle der Getriebeeinheit gebildet sein. Dieses Element bzw. Wellenende der Antriebswelle der Getriebeeinheit kann zur drehfesten Verbindung mit einer Ausgangswelle eines Tiefseeroboters angepasst bzw. eingerichtet sein. Vorzugweise sind das Element und der Anschluss für das Steuermodul in einer gemeinsamen Aufnahme der Schnittstelle angeordnet.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird ein elektrohydraulisches, modulares System, insbesondere für den Einsatz unter Wasser, vorgeschlagen, aufweisend:
    • - eine hier beschriebene Getriebeeinheit,
    • - ein an die Getriebeeinheit koppelbares elektronisches Steuermodul zur Umwandlung von elektrischer Energie in an der Getriebeeinheit zu verrichtende mechanische Arbeit.
  • Bei dem elektrohydraulischen, modularen System handelt es sich insbesondere um ein solches für den Einsatz unter Wasser, insbesondere für Tiefseeanwendungen. Letzteres betrifft insbesondere den Einsatz unter Wasser in Wassertiefen von mindestens eintausend Metern Tiefe oder sogar mindestens zweitausend Metern Tiefe. Das System kann beispielsweise einen Tiefsee-Aktuator, insbesondere zur Betätigung einer Unterwasser-Armatur bilden.
  • Das Steuermodul kann beispielsweise über die Schnittstelle an die Getriebeeinheit gekoppelt werden. Die elektrische Energie kann dem Steuermodul beispielsweise über ein Seekabel bereitgestellt werden. Das Steuermodul kann mechanische Arbeit an der Getriebeeinheit, insbesondere an der Schnittstelle der Getriebeeinheit verrichten. Die mechanische Arbeit kann beispielsweise in Form eines (konstanten) Drehmoments einer Ausgangswelle des Steuermoduls verrichtet werden.
  • Der modulare Aufbau trägt in vorteilhafter Weise dazu bei, dass das System einfacher von beispielsweise einem vergleichsweise kleinen Tiefseeroboter an beispielsweise einer Unterwasser-Armatur installiert werden kann. In diesem Zusammenhang ist es auch vorteilhaft, wenn das elektronische Steuermodul alle elektronischen Komponenten des Systems umfasst, sodass bei einem Verschleiß einer elektronischen Komponente lediglich das Steuermodul und nicht das System bzw. ein ganzer Tiefsee-Aktuator getauscht werden muss.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Steuermodul mindestens einen Elektromotor umfasst. Der Elektromotor kann in das Steuermodul integriert sein. Der Elektromotor kann für einen Betrieb mit einer konstanten Drehzahl eingerichtet sein. Dies trägt insbesondere zu einem möglichst effizienten Betrieb des Steuermoduls bei. Der Elektromotor kann mit einer Ausganswelle des Steuermoduls verbunden sein oder ein Teil des Elektromotors kann die Ausgangswelle bilden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das System weiterhin mindestens einen an das Stellglied der Getriebeeinheit koppelbaren Adapter aufweist. Der Adapter ist insbesondere zur Übertragung mechanischer Energie von dem Stellglied an einen Verbraucher geeignet bzw. eingerichtet. Das System kann verschiedene Adapter umfassen, sodass das System möglichst einfach an verschiedene Anschlussgeometrien angeschlossen werden kann.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das System weiterhin mindestens einen an die Getriebeeinheit anschließbaren Speicher zur Speicherung mechanischer Energie aufweist, der bedarfsweise mit dem hydraulischen Antriebssystem der Getriebeeinheit wirkverbindbar ist. Es können beispielsweise zwei solcher Speicher an die Getriebeeinheit angeschlossen sein, wobei jeder der Speicher einem bestimmten Hydraulikkreislauf des Antriebssystems zugeordnet ist. Zur Speicherung der mechanischen Energie kann in dem Speicher ein komprimierbares Element, wie etwa ein Gas oder eine Feder in einem komprimierten Zustand bereitgehalten sein. Der mindestens eine Speicher kann bei Bedarf, wie beispielsweise bei einer Notverriegelung eines Ventils, die gespeicherte mechanische Energie an das hydraulische Antriebssystem abgeben, um den Druck des Arbeitsfluids, ggf. auch bei nicht vorhandener Antriebsleistung der Verdrängereinheit, ausreichend zu erhöhen.
  • Nach einem weiteren Aspekt wird eine Verwendung zumindest einer hier beschriebenen Getriebeeinheit oder eines hier beschriebenen Systems zur Betätigung einer Unterwasser-Armatur vorgeschlagen. Bei der Unterwasser-Armatur kann es sich zum Beispiel um eine Tiefseearmatur zur Steuerung von Fluidströmen in Tiefseeanwendungen, wie etwa bei der Öl- oder Gasförderung handeln. Die Unterwasser-Armatur kann mindestens ein Unterwasser-Ventil, wie beispielsweise ein Kugel-Ventil umfassen, welche mittels der Getriebeeinheit oder des Systems betätigbar ist.
  • Die im Zusammenhang mit der Getriebeeinheit erörterten Details, Merkmale und vorteilhaften Ausgestaltungen können entsprechend auch bei dem hier vorgestellten System und/oder der Verwendung auftreten und umgekehrt. Insoweit wird auf die dortigen Ausführungen zur näheren Charakterisierung der Merkmale vollumfänglich Bezug genommen.
  • Die hier vorgestellte Lösung sowie deren technisches Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und/oder Erkenntnissen aus anderen Figuren und/oder der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Es zeigt beispielhaft und schematisch:
    • 1: eine Ausführungsvariante einer hier beschriebenen Getriebeeinheit in Schnittdarstellung,
    • 2: eine weitere Ausführungsvariante einer hier beschriebenen Getriebeeinheit in Schnittdarstellung,
    • 3: eine Verdrängereinheit für eine hier beschriebene Getriebeeinheit in Schnittdarstellung,
    • 4: eine Ausführungsvariante eines hier beschriebenen Systems in perspektivischer Ansicht,
    • 5: die Ausführungsvariante des Systems aus 4 in Draufsicht,
    • 6: eine weitere Ausführungsvariante eines hier beschriebenen Systems in perspektivischer Ansicht,
    • 7: eine weitere Ausführungsvariante eines hier beschriebenen Systems in Schnittdarstellung, und
    • 8: eine vorteilhafte Verwendung von hier beschriebenen Getriebeeinheiten und Systemen.
  • Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Getriebeeinheit 1 mit einem Gehäuse 2 zur fluiddichten Kapselung zumindest eines Teils der Getriebeeinheit 1 und mit einem in dem Gehäuse 2 angeordneten Zahnstangen-Ritzel-Getriebe 3 mit mindestens einer Zahnstange 4 (hier beispielhaft mit zwei Zahnstangen). Die Getriebeeinheit 1 weist zudem ein in dem Gehäuse 2 angeordnetes, hydraulisches Antriebssystem 5 mit mindestens einer Verdrängereinheit 6 zur Bewirkung einer Energieerhöhung eines bedruckbaren Arbeitsfluids des hydraulischen Antriebssystems 5 und mit mindestens einer Kammer 7 auf, in der ein mit einer Zahnstange 4 des Zahnstangen-Ritzel-Getriebes 3 wirkverbundener Kolben 8 unter Einsatz des Arbeitsfluids zur Bewirkung einer Linearbewegung der Zahnstange 4 bewegbar ist.
  • In diesem Zusammenhang zeigt 1 eine Ausführungsvariante mit zwei Kammern 7 und zwei Kolben 8 pro Zahnstange 4 und 2 eine Ausführungsvariante mit einer Kammer 7 und einem Kolben 8 sowie einem Vorspannelement 22 pro Zahnstange 4. Ferner weist die Getriebeeinheit 1 ein rotierbares, mechanisches Stellglied 9 auf, das mit dem Ritzel 10 des Zahnstangen-Ritzel-Getriebes 3 wirkverbunden und zumindest abschnittsweise außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet ist.
  • Über eine mechanische Schnittstelle 12 kann der Verdrängereinheit 6 ein Antriebsdrehmoment 23 bereitgestellt werden. An dem mechanischen Stellglied 9 kann eine Abtriebsdrehmoment 24 bereitgestellt werden.
  • Vorzugsweise ist die fluiddichte Kapselung für einen Einsatz der Getriebeeinheit 1 unter Wasser bzw. für Tiefseeanwendungen geeignet.
  • 3 zeigt eine Verdrängereinheit 6, wie sie beispielhaft in den 1 oder 2 zur Anwendung kommen kann. Die Verdrängereinheit 6 weist beispielhaft eine Axialkolbenpumpe 25 zum Bedrucken des Arbeitsfluids auf. Die Axialkolbenpumpe 25 wird über das Antriebsdrehmoment 23 angetrieben. Weiterhin weist die Verdrängereinheit 6 einen hydraulischen Drehmomentregler 11 zur Begrenzung des Antriebsdrehmoments 23 der Verdrängereinheit 6 auf. Zum Erreichen eines konstanten Antriebsdrehmomentes 23 kann beispielsweise in Abhängigkeit vom Betriebsdruck des Arbeitsfluids der Verstellwinkel 26 der Axialkolbenpumpe 25 so verändert werden, dass das Antriebsmoment 23 konstant bleibt.
  • 4 veranschaulicht beispielhaft, dass und ggf. wie die Getriebeeinheit 1 weiterhin eine mechanische Schnittstelle 12 aufweisen kann, die zumindest abschnittsweise außerhalb des Gehäuses 2 angeordnet und geeignet ist, eine extern an der Schnittstelle 12 verrichtete mechanische Arbeit zur Bewirkung einer Energieerhöhung des Arbeitsfluids an das hydraulische Antriebssystem 5 zu übertragen.
  • In 5 ist die Schnittstelle 12 in der Draufsicht gezeigt. Es ist zu erkennen, dass die mechanische Schnittstelle mindestens einen Anschluss 13 für ein Steuermodul 14 aufweisen kann und beispielhaft zusätzlich ein Element 15 bilden kann, an dem ein externer Manipulator 16 mechanische Arbeit verrichten kann. Zudem ist in 5 beispielsweise ein Positionierungshilfsmittel 27, wie etwa ein optischer Marker zur Orientierung von beispielsweise einem Tiefseeroboter 29 gezeigt.
  • 6 zeigt beispielhaft ein elektrohydraulisches, modulares System 17, insbesondere für den Einsatz unter Wasser, aufweisend eine hier beschriebene Getriebeeinheit 1 sowie ein an die Getriebeeinheit 1 koppelbares elektronisches Steuermodul 14 zur Umwandlung von elektrischer Energie in an der Getriebeeinheit 1 zu verrichtende mechanische Arbeit. Beispielsweise kann das Steuermodul 14 hierzu mindestens einen Elektromotor 18 umfassen. Das Steuermodul 14 ist beispielhaft an der mechanischen Schnittstelle 12 der Getriebeeinheit 1 angeschlossen.
  • Weiterhin weist das System 17 gemäß 6 beispielhaft einen an das Stellglied 9 der Getriebeeinheit 1 gekoppelten Adapter 19 auf. Der Adapter 19 dient insbesondere zur Übertragung mechanischer Energie von dem Stellglied 9 an einen Verbraucher, wie etwa ein Ventil.
  • 7 veranschaulicht, dass das System 17 weiterhin einen mindestens einen an die Getriebeeinheit 1 anschließbaren Speicher 20 zur Speicherung mechanischer Energie aufweisen kann, der bedarfsweise mit dem hydraulischen Antriebssystem 5 der Getriebeeinheit 1 wirkverbindbar ist. Beispielhaft sind hier zwei Speicher 20 vorhanden. In jedem der Speicher 20 ist eine Feder 28 vorgesehen.
  • 8 stellt beispielhaft eine Verwendung von hier beschriebenen Getriebeeinheit 1 bzw. hier beschriebenen Systemen 17 zur Betätigung einer Unterwasser-Armatur 21 dar. Die Unterwasser-Armatur 21 enthält beispielhaft drei Tiefseeventile 30, die jeweils mittels eines hier beschriebenen Systems 17 betätigbar sind. Zwei der Getriebeeinheiten 1 werden von jeweils einem Steuermodul 14 des betreffenden Systems 17 betätigt. Die rechts dargestellte Getriebeeinheit 1 kann beispielsweise von einem Manipulator 16 eines Tiefseeroboters 29 betätigt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Getriebeeinheit
    2
    Gehäuse
    3
    Zahnstangen-Ritzel-Getriebe
    4
    Zahnstange
    5
    Antriebssystem
    6
    Verdrängereinheit
    7
    Kammer
    8
    Kolben
    9
    Stellglied
    10
    Ritzel
    11
    Drehmomentregler
    12
    Schnittstelle
    13
    Anschluss
    14
    Steuermodul
    15
    Element
    16
    Manipulator
    17
    System
    18
    Elektromotor
    19
    Adapter
    20
    Speicher
    21
    Unterwasser-Armatur
    22
    Vorspannelement
    23
    Antriebsdrehmoment
    24
    Abtriebsdrehmoment
    25
    Axialkolbenpumpe
    26
    Verstellwinkel
    27
    Positionierungshilfsmittel
    28
    Feder
    29
    Tauchroboter
    30
    Tiefseeventil

Claims (11)

  1. Getriebeeinheit (1), aufweisend: - ein Gehäuse (2) zur fluiddichten Kapselung zumindest eines Teils der Getriebeeinheit (1), - ein in dem Gehäuse (2) angeordnetes Zahnstangen-Ritzel-Getriebe (3) mit mindestens einer Zahnstange (4), - ein in dem Gehäuse (2) angeordnetes, hydraulisches Antriebssystem (5) mit mindestens einer Verdrängereinheit (6) zur Bewirkung einer Energieerhöhung eines bedruckbaren Arbeitsfluids des hydraulischen Antriebssystems (5) und mit mindestens einer Kammer (7), in der ein mit einer Zahnstange (4) des Zahnstangen-Ritzel-Getriebes (3) wirkverbundener Kolben (8) unter Einsatz des Arbeitsfluids zur Bewirkung einer Linearbewegung der Zahnstange (4) bewegbar ist, - ein rotierbares, mechanisches Stellglied (9), das mit dem Ritzel (10) des Zahnstangen-Ritzel-Getriebes (3) wirkverbunden und zumindest abschnittsweise außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist.
  2. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 1, wobei die fluiddichte Kapselung für einen Einsatz der Getriebeeinheit (1) unter Wasser geeignet ist.
  3. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die mindestens eine Verdrängereinheit (6) einen hydraulischen Drehmomentregler (11) zur Begrenzung des Antriebsdrehmoments (23) der Verdrängereinheit (6) umfasst.
  4. Getriebeeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend eine mechanische Schnittstelle (12), die zumindest abschnittsweise außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet und geeignet ist, eine extern an der Schnittstelle (12) verrichtete mechanische Arbeit zur Bewirkung einer Energieerhöhung des Arbeitsfluids an das hydraulische Antriebssystem (5) zu übertragen.
  5. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 4, wobei die mechanische Schnittstelle mindestens einen Anschluss (13) für ein Steuermodul (14) aufweist.
  6. Getriebeeinheit (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die mechanische Schnittstelle (12) ein Element (15) bildet, an dem ein externer Manipulator (16) mechanische Arbeit verrichten kann.
  7. Elektrohydraulisches, modulares System (17), insbesondere für den Einsatz unter Wasser, aufweisend: - eine Getriebeeinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - ein an die Getriebeeinheit (1) koppelbares elektronisches Steuermodul (14) zur Umwandlung von elektrischer Energie in an der Getriebeeinheit (1) zu verrichtende mechanische Arbeit.
  8. System (17) nach Anspruch 7, wobei das Steuermodul (14) mindestens einen Elektromotor (18) umfasst.
  9. System (17) nach Anspruch 7 oder 8, weiterhin aufweisend mindestens einen an das Stellglied (9) der Getriebeeinheit (1) koppelbaren Adapter (19).
  10. System (17) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, weiterhin aufweisend mindestens einen an die Getriebeeinheit (1) anschließbaren Speicher (20) zur Speicherung mechanischer Energie, der bedarfsweise mit dem hydraulischen Antriebssystem (5) der Getriebeeinheit (1) wirkverbindbar ist.
  11. Verwendung zumindest einer Getriebeeinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder eines Systems (17) nach einem der Ansprüche 7 bis 10 zur Betätigung einer Unterwasser-Armatur (21).
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