SE514363C2 - Smörjsystem för en marin thruster - Google Patents

Description

25 30 Plaskförlusten omfattar två komponenter, dels den viskösa (friktionen), dels den pumpande verkan, som erhålls när olja med en hastighet motsvarande kugghjulens medelperiferihastighet kastas mot transmissionshusets väggar. Oljan rinner oftast tillbaka mot kugghjulen och processen upprepas.

Plaskförlusten växer kubiskt med periferihastigheten och kan i många fall bli betydande, säg 4-6%, i vissa fall så hög som 8-l0% av driveffekten. En hög plaskförlust kan leda till en oönskad, stark uppvärmning av oljan, vilken i sin tur kräver en förstorad oljekylare. Den starka uppvärmningen av oljan leder även till försämrad Smörjning genom lägre viskositet och en snabbare nedbrytning av oljan, vilket leder till en avkortad livslängd för växeln. Vidare innebär förlusterna en negativ påverkan i av framdrivningssystemet som helhet, efiersom en transmissionsförlust på c:a 5% ger motsvarande lägre uteffekt och högre bränsleförbrukning. För att kompensera 5% förlust behöver motoreffekten öka med 7-8%. Det är därför naturligtvis önskvärt att smörjsystemet utformas för att minimera plaskförlusterna.

Ett annat problem av stor betydelse är livslängden för kugghjul och lager. För fartyg är kraven på livslängd höga, enligt exempelvis törsâkringsregistret Veritas regler kräver minst 30.000 timmar för lager och 100.000 timmar för kugghjul. Detta kräver garanterad tillgång till olja i kuggingrepp och lagringar även under extrema drifisförhållanden, vilket i sin tur kräver ett Smörjsystem som erbjuder en för oljan styrd och kontrollerad cirkulationsväg. Enligt etablerad teknik är det därför vanligt att thrusterns transmissionshus väsentligen i sin helhet fylls med olja, vilket innebär att man använder cza 3-5 gånger mer olja än vad som krävs för smörjning av transmissionsdelarna. Denna överflödiga oljevolym, som vid större thrustrar kan vara betydande, medför således inte bara en onödig kostnad för fartygets operatör utan även stora plastförluster.

Ett ytterligare problem med kända smörjsystem för thrustrar uppträder vid en plötslig igångsättning av ett thrusterförsett fartyg - såsom exempelvis en färja - följd av en snabb uppgång till högfart. Om färjan har varit förtöjd och motorn möjligen har gått 10 15 20 25 30 på tomgång, har nämligen en stor del av transmissionsoljan runnit ned i det nedre transmissionshuset. Om fartyget snabbt startar upp i detta utgångsläge, för att på några få minuter uppnå högfart, kommer oljan i det nedre transmissionshuset att snabbt uppvärmas till en övertemperatur som av ovan angivna skäl orsakar stark íörslitning på ingående drevdelar. Det är därför önskvärt att snabbt kunna borttransportera överflödig olja i det nedre transmissionshuset till det övre transmissionshuset.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ovan nämnda problem löses genom att uppfinningen tillhandahåller ett Smörjsystem för en marin thruster innefattande ett övre transmissionshus anpassat för fast infästning till ett fartygsskrov, vilket växelhus inrymmer en övre växel med en ingående drivaxel kopplad till en motor i fartyget, samt en väsentligen vertikal utgående axel vilken sträcker sig ned i ett i förhållande till nämnda övre transmissionshus vridbart nedre transmissionshus, där nämnda utgående axel via en nedre växel är kopplad till en propelleraxel försedd med ett propellersystem.

Uppfinningen utmärks särskilt av en första, övre smörjkrets för smörjning av det övre transmissionshuset, samt en andra, nedre smörjkrets för Smörjning av det nedre transmissionshuset, där nämnda övre och nedre smöijkretsar är förbundna medelst en gemensam oljesump.

I en gynnsam utfóringsform är den gemensamma oljesumpen fast infäst i det vridbara nedre transmissionshuset, och således roterbar i förhållande till det övre transmissionshuset.

I en fördelaktig utföringsform av uppfinningen är en nedre oljesump belägen under nämnda gemensamma oljesump och i anslutning till propelleraxeln, vilken nedre oljesump är inrättad att via åtminstone en oljekanal kommunicera med nämnda gemensam oljesump. 10 15 20 Företrädesvis är den nedre oljesumpen kopplad till en matarpump förkontinuerlig dränering av överflödig olja från det nedre transmissionshuset via en återforingskanal till den gemensamma oljesumpen. I en gynnsam utforingsform drivs matarpumpen av propelleraxeln.

I en lämplig utforingsfonn är thrustern försedd med dubbla, motroterande propellrar drivna av en främre respektive en bakre propelleraxel, där matalpumpen drivs av den främre horisontella drivaxeln (som kan vara en propelleraxel).

Smötjsystemet uppvisar vidare, i en fórdelaktig utfóringsform, en oljekanal som sträcker sig från den gemensamma oljesumpen till den nedre växeln och är definierad mellan två med nämnda vertikala utgående axel lconcentriska rörformiga hylsor, av vilka en första, inre hylsa är fast infäst i det övre transmissionshuset och en andra, yttre hylsa är fast förbunden med det vridbara nedre transmissionshuset.

Slutligen, for att undanröja risken for överhettning av oljan vid en plötslig uppstart av fartyget efter en period av stillastående, är en med skovlar försedd pump anbringad i anslutning till horisontella dricaxeln och förbunden med en återfóringskanal till den gemensamma oljesumpen. Skovlarna är därvid inrättade att rotera i ett utrymme i det det nedre transmissionshuset som vid normaldrifisläge är lufifyllt, men som vid snabbuppstart åtminstone delvis är fyllt med olja vilken under en stilleståndsperiod for fartyget har runnit ned i nämnda utrymme. Härigenom tömmes utrymmet snabbt på överflödig olja, varvid överhettning kan undvikas. 10 15 20 25 30 FIGURBESKRiVNmG Utföringsformer av uppfinningen kommer nedan att beskrivas i närmare detalj under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka: fig. 1 fig. 2 fig. 3 fig. 4 fig. 5 fig. 6 visar en schematisk, bruten snittvy av en i ett faitygsskrov monterad thruster med dubbla motroterande propellrar. Thrustem är försedd med ett Smörjsystem enligt en första, föreclragen utföringsform av uppfinningen, försedd med en nedre oljesump; visar ett förenklat schema över smörjsystemet enligt uppfinningen; visar en bruten snittvy av en tillförselskanal från den gemensamma sumpen till den nedre växeln, där tillförselskanalen enligt en fördelaktig utföringsform är definierad mellan två med nämnda vertikala utgående axel koncentriska rörformiga hylsor. visar en schematisk, bruten snittvy från sidan av en thruster med dubbla motroterande propellrar. Thrustem är försedd med ett Smörjsystem enligt en andra, altemativ utforingsform av uppfinningen, utan en nedre oljesump; visar en bruten, schematisk snittvy framifrån av en thruster, där en fördelaktig utföringsform av den gemensamma oljesumpen framgår; och visar slutligen en bruten, schematisk snittvy framifrån av en thmster där en gynnsam alternativ utföringsform av den gemensamma oljesumpen framgår. 10 15 20 25 30 BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I fig. 1 betecknar hänvisningssiffran 1 ett fartygsskrov i vars botten 2 en thruster 3 är monterad. Thrustem 3 drivs av en icke visad motor ombord på fartyget 1, via en drivaxel 4. Drivaxeln 4 utgör ingående axel i en övre växel 5 vilken kan innefatta en backväxel. Den övre växeln 5 är belägen i ett övre transmissionshus 6 vilket är fast infást i fartygsskrovets 1 botten 2 via en monteringssköld 7. Från den övre växeln 5 sträcker sig vidare en utgående axel 8 vertikalt nedåt i ett nedre transmissionshus 9 till en nedre växel 10. Det nedre transmissionshuset är vridbart lagrat i monteringsskölden 7 och därmed är vridbart i förhållande till det övre transmissionshuset 6. Två mötroterande propellrar 11, 12 är därvid förbundna med en nedre växel 10, som i sin tur drivs av en främre drivaxel 13, vilken via växel 10 således driver både den förliga propellem 12, och den akterliga 11. Den bakre propelleraxeln 14 är på känt sätt koncentriskt anordnad med den främre 14 har motsatta propelleraxeln 13, där de båda propelleraxlarna 13, rotationsriktningar.

Med hänvisning dels till fig. 1 och dels till det principschema som visas i fig 2, skall nu smörjsystemet enligt uppfinningen att närmare beskrivas. Smörjsystemet innefattar sammanfattningsvis en första, övre smörjkrets 15 för Smörjning av det i fartygsskrövet 1 fasta övre transmissionshuset 6 och en andra, nedre smörjkrets 16 för Smörjning av det vridbara nedre transmissionshuset 9. Den övre smörjkretsen 15 och den nedre smörjkretsen 16 är separata, men delar dock enligt uppfinningen en gemensam oljesump 17. Ifig. 2 har den nedre smörjkretsen 16 för tydlighetens skull markerats med en omgivande streckad linje.

Den gemensamma oljesumpen 17 är enligt uppfinningen företrädesvis fast infäst i det vridbara nedre transmissionshuset 9, och roterar således tillsammans med detta vid styrning av thrustern 3 genom vridning av nämnda transmissionshus 9. I det föredragna utföringsexemplet som visas i fig. 1, utgör den gemensamma oljesumpen 17 en integrerad del av det nedre transmissionshuset 9. Såsom tydligt framgår av figurema är den gemensamma oljesumpen 17 belägen centralt mellan den övre 10 15 20 25 30 smörjkretsen 15 och den nedre smörjkretsen 16. Detta och ett alternativt utfóringsexempel av den gemensamma oljesumpen 17 kommer närmare att beskrivas nedan med hänvisning till fig. 5 och fig. 6.

Den övre smörjkretsen 15 innefattar, såsom framgår av fig. 1 och 2, en smörjoljepump 18 vilken via en uppsugningskanal 19 suger upp olja från den gemensamma oljesumpen 17. När det vridbara nedre transmissionshuset vrider sig - och därmed den gemensamma oljesumpen 17, kan oljan fortfarande sugas upp från den fria vätskeytan av uppsugningskanalen 19. Smörjoljepumpen 18 pumpar därefter oljan vidare till en oljekylare 20 i vilken oljan på känt sätt kyls genom kontakt med kylrör 21 i vilka en kylvätska kontinuerligt tillförs och bortfors enligt pilarna 22 i fig. 2. Från oljekylaren 20 leds oljan vidare via ett oljefilter 23 till den övre växeln 5. I den övre växeln 5 sprutas oljan direkt på kuggingreppen 24 och till lager 27 och tätningar 28 genom ett flertal injektorkanaler 25, såsom framgår av den detaljerade snittvyn i fig. 1, men ej i den schematiska _principskissen i fig. 2. Oljan som sprutats mot kuggingreppen 24, lagren 27 och tätningarna 28 kastas därefter av de roterande kugghjulen ut mot det övre transmssionshusets 6 väggar 26 och rinner ned längs väggarna 26 och därefter via en eller flera återfóringskanaler 29 åter ned till den centralt belägna, gemensamma oljesumpen 17.

Den nedre smörjkretsen 16 innefattar, såsom framgår av fig. 1 och 2, en tillfórselkanal 30, genom vilken olja pumpas medelst smörjoljepumpen 18 ned till den nedre växeln 10. Oljan distribueras i den visade utfóringsformen till kuggingrepp 31, lager 32 och tätningar 33 via ett flertal injektorkanaler 34, vilka endast framgår av den detaljerade snittvyn i fig. 1. En matarpump 35 for kontinuerlig dränering av överflödig olja från det nedre transmissionshuset 9 via en återforingskanal 36, vilken leder till den gemensamma oljesumpen 17. Matarpumpen 35 drivs i det visade exemplet av av den fiäinre propellerakeln 13. Genom att olja injiceras direkt via nämnda injektionskanaler 34 till kuggingrepp 31, lager 32 och tätningar 33, for att sedan kontinuerligt dräneras från det nedre transmissionshuset 9 medelst matarpumpen 35, kan de inledningsvis omnämnda plaskiörlusterna avsevärt reduceras. I den föredragna utforingsformen av uppfinningen, som visas i fig. 1 och 10 15 20 25 30 2, omfattar den nedre smörjkretsen 16 även en nedre oljesump 37 belägen under den gemensamma oljesumpen 17 och i anslutning till propelleraxlarna 13, 14. Den nedre oljesumpen 37 kommunicerar med den gemensamma oljesumpen 17 via tilltörselskanalen 30 och återföringskanalen 36. I den visade, föredragna utföringsformen är den nedre oljesumpen 37 utförd som en integrerad del av det vridbara nedre transmissionshuset 9. Det nedre transmissionshuset kommer genom den nedre smörjkretsens 16 ovan beskrivna utförande och funktion att under drifi ha en oljenivå som ligger under kugghjulen 38 och en i det motroterande vilket innebär att dubbelpropellerarrangementet ingående planetväxel 39, plaskfórlusterna kan reduceras avsevärti jämförelse med tidigare kända system.

Tillförselskanalen 30 kan i en fördelaktig utforingsform som visas i fig. 3 vara definierad mellan två med nämnda vertikala utgående axel 8 koncentriska rörformiga hylsor 40, 41, av vilka en forsta, inre hylsa 40 är fast infäst i det övre transmissionshuset 6 och en andra, yttre hylsa 41 är fast förbunden med det vridbara nedre transmissionshuset 9. Den yttre hylsan 41 är därvid lagrad, företrädesvis med glidlager (ej visade) i den inre hylsan 40.

I syfie att undanröja risken för överhettning av oljan vid en plötslig uppstart av fartyget efter en period av stillastående, är en med skovlar 42 försedd pump 43 anbringad i anslutning till den horisontella drivaxeln 13 och förbunden med en återföringskanalen 36 till den gemensamma oljesumpen l7. Skovlarna 42 är därvid inrättade att rotera i ett utrymme 44 i det det nedre transmissionshuset 9 som vid normaldrifisläge är lufifyllt, men som vid snabbuppstart åtminstone delvis är fyllt med olja vilken under en stilleståndsperiod för fartyget har runnit ned i nämnda utrymme. Härigenom tömmes utrymmet 44 snabbt på överflödig olja, van/id överhettning kan undvikas.

I fig. 4 visas en alternativ utforingsform av uppfinningen, utan den ovan beskrivna nedre oljesumpen 37. Den visade utföringsformen uppvisar dessutom ett altemativt utförande av återforingskanalen 30, vilken här utgöres av skruvgängor på drivaxeln 10 15 20 8. Oljan pumpas således fiån växeln via denna skruv på drivaxeln till den gemensamma oljesumpen 17.

I tig. 5 visas i närmare detalj ett utfóringsexempel, där den gemensamma olj esumpen 17 liksom i fig. 1 är integrerat utformad i det nedre transmissionshuset 9. Såsom framgår av figuren är den gemensamma oljesumpen 17 koncentriskt anordnad kring den vertikala, från den övre växeln 5 utgående axeln 8. I en alternativ, icke visad uttöringsform kan den gemensamma oljesumpen 17 utgöras av en separat balja i exempelvis plast eller plåt, vilken balja är fast infast i det nedre transmissionshuset 9.

I fig. 6 visas ett alternativt utfóringsexempel, där den gemensamma oljesumpen 17 i stället är infäst i det övre transmissionshuset 6. Oljesumpen 17 kan exempelvis vara tillverkad i plast eller plåt. Liksom den i fig. 5 visade gemensamma oljesumpen är även denna oljesump 17 koncentriskt anordnad kring den vertikala, från den övre växeln 5 utgående axeln 8.

Uppfinningen är ej begränsad till de ovan beskrivna och på ritningarna visade utforingsexempel, utan kan fritt varieras inom ramen for efterföljande patentkrav.

Exempelvis kan smörjsystemet enligt uppñnningen tillämpas även på en thruster med en enkel propeller.

Claims (8)

10 15 20 25 30 7 i 10 109868 BER 00-02-25 PATENTKRAV

1. Smörjsystem för en marin thmster (3) innefattande ett övre transmissionshus (6) anpassat för fast infästning till ett fartygsskrov (1), vilket övre transmissionshus (6) inrymmer en övre växel (5) med en ingående drivaxel (4) kopplad till en motor i fartyget (1), samt en väsentligen vertikal utgående axel (8) vilken sträcker sig ned i ett i förhållande till nämnda övre växelhus (5) vridbart nedre transmissionshus (9), där nämnda utgående axel (8) via en nedre växel (10) är kopplad till en eller flera propelleraxlar (13, 14) försedda med en propeller (11, 12), kännetecknat av, - en första, övre smörjkrets (15) för Smörjning av det övre transmissionshuset (6), - en andra, nedre smörjkrets (16) för Smörjning av det nedre transmissionshuset (9), där nämnda övre och nedre smörjkretsar ( 15, 16) är förbundna medelst en gemensam olj esump (17).

2. Smörjsystem enligt patentkrav 1, kännetecknat av att den gemensamma oljesumpen (17) är fast infäst i det vridbara nedre transmissionshuset (9).

3. Smörjsystem enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat av att en nedre oljesump (37) är belägen under nämnda gemensamma oljesump (17) och i anslutning till propelleraxeln (13, 14), vilken nedre oljesump (37) är inrättad att via åtminstone en oljekanal (30, 36) kommunicera med nämnda gemensamma oljesump (17). 10 15 20 25 i 1 1 1

4. Smörjsystem enligt patentkrav 3, kännetecknat av att den nedre oljesumpen (37) är kopplad till en matarpump (35) för kontinuerlig dränering av överflödig olja från det nedre transmissionshuset (9) via en återföringskanal (36) till den gemensamma olj esumpen (17).

5. Smörjsystem enligt patentkrav 4, kännetecknat av att nämnda matarpump (3 5) drivs av den drivaxel som går till den nedre växeln (10) eller den utgöres av yttre gångar på den vertikala drivaxeln (8).

6. Smörjsystem enligt patentkrav 4 eller 5, där thrustern (3) är försedd med dubbla, motroterande propellrar (ll, 12) drivna av en främre (13) respektive en bakre propelleraxel (14), kännetecknat av att matarpumpen (35) drivs av horisontella drivaxeln.

7. Smörjsystem enligt något eller några av föregående patentkrav, kännetecknat av att en oljekanal (30) sträckande sig från nämnda gemensamma oljesump till den nedre växeln (10) är definierad mellan två med nämnda vertikala utgående axel (8) koncentriska rörfonniga hylsor (40, 41), av vilka en första, inre hylsa (40) är fast infäst i det övre transmissionshuset (6) och en andra, yttre hylsa (41) är fast förbunden med det vridbara nedre transmissionshuset (9).

8. Smörjsystem enligt något eller några av föregående patentkrav, kännetecknat av att en med skovlar (42) försedd pump (43) är anbringad i anslutning till propelleraxeln (13) och förbunden med en återföringskanal (36) till den gemensamma oljesumpen (17), där nämnda skovlar (41) är inrättade att rotera i ett utrymme (44) i det nedre transmissionshuset (9) som vid normaldrifisläge är lufifyllt, men som vid snabbuppstart åtminstone delvis är fyllt med olja vilken under en stilleståndsperiod för fartyget (1) har runnit ned i nämnda utrymme (44).