DE3700584A1 - Wellenkupplung fuer schiffsantriebe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Trennen der Propellerwelle einer Schiffsantriebsanlage von der An­ triebsmaschine oder dem Getrieberad eines Untersetzungsge­ triebes.

Schaltkupplungen zum Trennen des Propellers von der oder den Antriebsmaschinen sind bekannt. Sie können sowohl zwischen dem Motor und dem Getriebe als auch zwischen dem Propeller und dem Getriebe angeordnet werden. Hierdurch ist es beispiels­ weise möglich, Hauptmaschinenanlagen auch für Bordhilfsdienste und zur Erzeugung elektrischer Energie in vielfältiger kosten­ sparender Weise zu benutzen. Hierfür sind Nebenantriebe be­ kannt, die sowohl motorabhängig als Primär-PTO als auch wel­ lenabhängig als Sekundär-PTO ausgeführt werden. Der immer mit der Propellerwelle laufende Sekundär-PTO für den Antrieb von Wellengeneratoren, Pumpen usw. in Verbindung mit einem Schiffsgetriebe wird direkt vom Hauptradsatz angetrieben. Eine Schaltkupplung zum Abschalten des Propellers ermöglicht es, Sekundär-PTO′s für Seebetrieb mit Propeller, die in den Haupt­ radsatz eingreifen, zu Primär-PTO′s bei Hafenbetrieb mit abge­ schaltetem Propeller, beispielsweise zum Antrieb von Ladeöl­ pumpen, umzufunktionieren, und zwar durch Trennen der Propel­ lerwelle vom Großradgetriebe. Diese Anordnung gestattet, in Verbindung mit entsprechenden Schaltkupplungen (Motor- und PTO-Seite), wechselseitig mit Backbord- und Steuerbordmaschi­ ne alle am Getriebe vorhandenen PTO′s zu treiben und einen der Motoren für Inspektionszwecke stillzusetzen. Die bisher bekannten Ausführungen zum Trennen sind jedoch kostenintensiv, erfordern einen großen Einbauraum und die Anordnung eines Drucklagers im Bereich zwischen Propeller und Kupplung. Bei getrennten Fundamenten der Radiallager von Antriebsmaschinen, Getriebe und Wellenlagerungen in größeren Abständen, bedarf es der Vermeidung einer Wellenklaffung bzw. Begrenzung solcher im Kupplungsbereich, jeweils in Abhängigkeit von der Kupplungs­ ausführung einschließlich Lagerausführungen selber. Durch die französische Patentschrift Nr. 8 52 086 ist zwar eine flexible Kupplung für Propellerwellen bekannt, welche übermäßige Verla­ gerungen vermeiden soll, ohne dabei die Leistungsübertragung erheblich zu reduzieren. Außerdem ist die Kupplung dafür vor­ gesehen, Stöße, die aus plötzlichen Schubbeanspruchungen re­ sultieren, zu dämpfen. Die Konstruktion dieser Kupplung erlaubt jedoch keine Leistungsübertragung, wie sie bei großen und größten Schiffseinheiten notwendig sind. Sie Läßt auch nicht erkennen, wie die vorgenannten Nachteile vermieden wer­ den können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Kupplungsvor­ richtung der eingangs genannten Art für einen geringen Einbau­ raum zu schaffen, mit dem insbesondere der Wellenversatz und die damit verbundene Klaffung im Kupplungsbereich vermieden wird. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß in der Propellerwelle im Bereich zwischen dem Propeller und dem Wellendrucklager eine Schaltkupplung mit einem funda­ mentlosen Drucklager zur Übertragung des Propellerschubs zwi­ schen den zu verbindenden Wellenabschnitten angeordnet ist.

Die Anordnung des fundamentlosen Drucklagers ist in unter­ schiedlicher Weise möglich. So kann es in einem antriebssei­ tigen Hohlwellenabschnitt untergebracht sein, in welchen eine mit dem Druckflansch versehene Verlängerung des abtriebssei­ tigen Wellenabschnittes hineinreicht. Der abtriebsseitige Wellenabschnitt, also die Verlängerung der Propellerwelle, kann innerhalb des hohlen Wellenabschnitts der Antriebsseite gelagert sein. Die Wahl der Schaltkupplungen ist nicht auf eine bestimmte Ausführungsart beschränkt, sondern es eigenen sich hierfür sowohl ausrückbare Zahnkupplungen als auch kraftschlüssige Lastschaltkupplungen. Eine besonders kompakte Bauweise wird erreicht, wenn das fundamentlose Drucklager in­ nerhalb bzw. unmittelbar im Bereich der Schaltkupplung ange­ ordnet ist. Die Kupplungsnaben können als ineinandergreifende Wellenteile ausgebildet sein und sind mit den Drucklagerele­ menten sowie dem Druckflansch versehen. Es besteht die Mög­ lichkeit, sowohl die antriebsseitige Kupplungsnabe mit einem doppelseitig wirkenden Drucklager zu versehen und den Druck­ flansch an der Kupplungsnabe der Abtriebsseite anzuordnen als auch das Drucklager an der abtriebsseitigen bzw. propellersei­ tigen Kupplungsnabe und den Druckflansch an der Kupplungsnabe der Antriebsseite vorzusehen.

Die erfindungsgemäße Lösung ist in mehrfacher Hinsicht von Vorteil. Sie eignet sich sowohl für getriebelose Schiffsan­ triebe, wie sie bei Langsamläufern üblich sind, als auch für eine nachträgliche Umrüstung, z. B. beim Einbau eines großen Generators, sowie für Getriebeausführungen bei Mehrschrauben­ schiffen. Durch das einheitliche Fundament wird ein Axialver­ satz der Wellenabschnitte zu beiden Seiten der Trennstelle ausgeschlossen. Der Propellerschub kann problemlos durch die Kupplung bis zum Drucklager an der Hauptantriebsmaschine über­ tragen und in das Schiffsfundament eingeleitet werden.

Weitere den Erfindungsgegenstand vorteilhaft gestaltende Merk­ male sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt und nachstehend erläutert. Es zeigt

Fig. 1a eine ausrückbare Zahnkupplung mit Radialstützlagern zur Aufnahme großer, aus der Wellenbiegelinie resul­ tierenden Kräfte und zur Vermeidung von Verkantungen des zwischen den Stützlagern angeordneten Drucklagers,

Fig. 1b eine Ausführung gemäß Fig. 1a, jedoch statt einer Zahnkupplung eine kraftschlüssige Lastschaltkupplung,

Fig. 2a eine kompakte Bauweise mit der Anordnung des fundament­ losen Drucklagers innerhalb einer ausrückbaren Zahn­ kupplung, beispielsweise mit einer Wälzlagerabstützung der abtriebsseitigen Kupplungsnabe, die mit einem Druckflansch versehen ist, verwendbar vorzugsweise für Propellerwellen ohne Wellenbiegekräfte,

Fig. 2b eine Ausführung gemäß Fig. 2a, jedoch mit einer zwei­ ten Wälzlagerabstützung der abtriebsseitigen Kupp­ lungsnaben für geringe Wellenbiegekräfte,

Fig. 2c wie Ausführung Fig. 2a, jedoch für umgekehrten Kraft­ fluß und eine antriebsseitige Hohlwellenkonstruktion,

Fig. 3 das gegenständliche Ausführungsbeispiel einer Aus­ führungsform der Erfindung gemäß Schemazeichnung nach Fig. 2b.

Zwischen der Antriebswelle 1 einer nicht dargestellten An­ triebsmaschine bzw. eines Getriebegroßrades und der Welle 2 eines Schiffspropellers 3 ist an einer geeigneten Stelle eine Schaltkupplung bestehend aus den Kupplungsnaben 4, 5 mit den Außenverzahnungen 6, 7 und einer in Richtung des Dop­ pelpfeiles 8 bewegbaren Kupplungshülse 9 angeordnet (Fig. 1a). In Fig. 1b ist an gleicher Stelle eine kraftschlüssige Lastschaltkupplung 10, 11 eingesetzt.

Die antriebsseitige Kupplungsnabe 4 wird von einem Hohlwellen­ abschnitt 12, der in Verbindung mit einem weiteren hohlen Wellenabschnitt 13 die Verlängerung der Antriebswelle 1 bil­ det, getragen. Mit ihren Flanschen 14 und 15, die gleichzei­ tig die Flanschleisten eines Drucklagergehäuses 16 bilden, sind die hohlen Wellenabschnitte miteinander verschraubt.

Innerhalb des Drucklagergehäuses 16 sind zu beiden Seiten des Druckflansches 17 Drucklagerelemente 18 angebracht, die somit von der Antriebsseite getragen werden.

Der Druckflansch 17 ist auf einer Wellenverlängerung 19 der Propellerwelle 2 befestigt. Durch die Wellenflansche 20 und 21 sind diese beiden Teile fest miteinander verbunden. Der Wellenflansch 21 trägt gleichzeitig ein ringförmiges Wellen­ stück 22, welches in die abtriebsseitige Kupplungsnabe 5 über­ geht. Stützlager 23 innerhalb der hohlen Wellenabschnitte 12 und 13 sorgen für eine genügende Abstützung der den Druck­ flansch 17 tragenden Propellerwellenverlängerung 19. Die Wel­ lenflansche 24 und 25 dienen der Verschraubung der Antriebs­ welle 1 mit den Hohlwellenabschnitten 13 bzw. 12. Da das Drucklager 17, 18 mittig zwischen den beiden relativ weit aus­ einanderliegenden Stützlagern 23 angeordnet ist, bleibt dessen volle Funktionsfähigkeit bei Wellendurchbiegungen unterschied­ licher Größe, verursacht durch Schiffskonstruktion, Beladungs­ zustand der Schiffe, Propellerausführung, Propellerwellenlänge und Stärke des Seegangs, erhalten. Die Schrägstellung des mit­ tig angeordneten Drucklagers wird verhindert.

In den Fig. 2a bis 2c und 3 sind lediglich die von den Teilen der Ausführungsform gemäß Fig. 1a und 1b abweichen­ den Elemente mit anderen Bezugsziffern versehen. Die baumäßig abweichenden Teile ermöglichen eine besonders kompakte Aus­ führung der Kupplungsvorrichtung mit dem fundamentlosen Druck­ lager, vorzugsweise für Wellenanlagen ohne bzw. geringe Bie­ gespannungen und -kräfte. So ist erkennbar, daß unmittelbar neben den Verbindungsflanschen 30 und 31 die Kupplung und, konzentrisch innerhalb deren Verzahnung 6, 7, die Drucklager­ elemente 18 angeordnet sind. Sie werden von der antriebssei­ tigen Kupplungsnabe 4 und einem an der Antriebswellenverlän­ gerung 32 befestigten Wellenbund 33 getragen.

Zwischen die Drucklagerelemente 18 greift ein radial einwärts gerichteter Bund 34 der trommelförmig ausgeführten, abtrieb­ seitigen Kupplungsnabe 35. Über den Bund 34 und das Wälzlager 36 ist die trommelförmige Nabe 35 auf der Antriebswellenver­ längerung 32 abgestützt.

Eine zusätzliche Abstützung 37 (Fig. 2b) führt zu einer be­ sonders biegesteifen Ausführung.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2c ist lediglich eine Umkehrung der Kraftverhältnisse durch eine Änderung der Druck­ lageranordnung vorgesehen. Hierbei werden die Drucklagerele­ mente von der abtriebsseitigen Kupplungsnabe getragen, wäh­ rend der Druckflansch in Form eines Wellenbundes 38 an der trommelförmig ausgeführten Antriebswellenverlängerung 39 an­ geordnet ist. Der Druckflansch 38 ist auch hier über Wälz­ lager 36 abgestützt. Die Drucklagerelemente 18 sind wiederum auf beiden Seiten des Druckflansches angeordnet, zu welchem Zweck die trommelförmige Kupplungsnabe 35 mit einem Endbund bzw. Scheibe 40 versehen ist.

Die ausrückbare Kupplungshülse 9 braucht lediglich in einer der durch den Doppelpfeil 8 gekennzeichneten Richtungen ver­ schoben zu werden, um die Propellerwelle 2 von der Antriebs­ welle 1 zu trennen, wie auf der unteren Bildhälfte der Fig. 3 gezeigt ist, oder durch Einrücken wieder zu verbinden. Le­ diglich im ausgerückten Zustand setzt eine Relativbewegung zwischen dem Druckflansch und den Drucklagerelementen ein, wobei zusätzlich noch eine Schubumkehr erfolgen kann, sofern sich das Schiff, beispielsweise bei 2-Propellerantrieben, in Fahrt befindet und den abgeschalteten Propeller schleppt. Bei hergestellter Wellenverbindung wird dagegen der Propeller­ schub über die Welle 2 und das fundamentlose, umlaufende Drucklager, d. h. ohne Relativbewegung zwischen dessen Teilen, auf die Antriebswelle 1 übertragen und damit in das auf einem Fundament abgestützte Drucklager an der Hauptantriebsmaschine oder am Getriebe geleitet.

Claims (15)

1. Vorrichtung zum Trennen der Propellerwelle einer Schiffs­ antriebsanlage von der Antriebsmaschine oder dem Getrieberad eines Untersetzungsgetriebes, dadurch gekennzeichnet, daß in der Propellerwelle (2) im Bereich zwischen dem Propeller (3) und dem Wellendrucklager eine Schaltkupplung mit einem funda­ mentlosen Drucklager (17, 18, 34, 38) zur Übertragung des Propellerschubs zwischen den zu verbindenden Wellenabschnit­ ten angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltkupplung eine ausrückbare Zahnkupplung (6, 7, 9) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine kraftschlüssige Lastschaltkupplung (10, 11) eingesetzt ist.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklager (17, 18) in einem Hohlwellenabschnitt (12, 13) der Antriebswelle (1) angeordnet ist, in welchen eine mit dem Druckflansch (17) versehene Ver­ längerung der Propellerwelle (2) hineinreicht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung (19) der Propellerwelle zusätzlich innerhalb des Hohlwellenabschnitts (12, 13) der Antriebswelle abgestützt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklager (17, 18) mittig zwischen zwei Radiallagern angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Durchmesser der Welle (19) der erforderli­ chen Biegevorspannung bzw. Biegelinie der Welle angepaßt ist.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hohlwelle (13) entsprechend der erforderli­ chen Biegevorspannung bzw. Biegelinie ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand der Lager (23) der erforderlichen Biegevorspannung bzw. Biegelinie der Wellen (13, 19) angepaßt ist.

10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Drucklager (18, 34, 38) innerhalb der Schaltkupplung (6, 7, 9) angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die abtriebsseitige Kupplungsnabe (35) trommelförmig aus­ gebildet und mit einem Druckflansch (34) versehen ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die abtriebsseitige Kupplungsnabe (35) über wenigstens ein Wälzlager auf der Verlängerung (32) der Antriebswelle (1) abgestützt ist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die antreibende Kupp­ lungsnabe (39) trommelförmig ausgebildet und mit einem Druck­ flansch (38) versehen ist.

14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Kupplungsanordnung bei beengtem Raumangebot beliebig zur Kraftrichtung einsetzbar ist.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 und 10 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die antrei­ bende Kupplungsnabe (39) über ein Wälzlager (36) auf der abtriebsseitigen Kupplungsnabe (35) abgestützt ist.