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Title:
ROTARY CONNECTION FOR A DRIVE DEVICE OF A WATERBORNE VESSEL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/129496
Kind Code:
A1
Abstract:
A rotary connection (1) of a drive device of a waterborne vessel (10) has a carrying structure (2) and a rotation structure (3), wherein the rotation structure (3) is mounted rotatably in relation to the carrying structure (2) and the rotation structure (3) is sealed in relation to the carrying structure (2) by means of a multiplicity of seals (4, 5, 6). The multiplicity of seals (4, 5, 6) are disposed at different radial distances from the axis of rotation (13) and said multiplicity of seals (4, 5, 6) can be replaced independently of one another.

Inventors:
PELLINGHOFF JAN (DE)
STUTZ SOPHIE JULIANE (DE)
Application Number:
EP2018/084678
Publication Date:
July 04, 2019
Filing Date:
December 13, 2018
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
International Classes:
B63H5/125
Domestic Patent References:
WO2000068073A12000-11-16
Foreign References:
NL8005590A1982-05-03
JPS61198197U1986-12-11
EP2944561A12015-11-18
JP2008001208A2008-01-10
EP1972545A12008-09-24
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Claims:
Patentansprüche

1. Drehverbindung (1) einer Antriebseinrichtung einer wasser gebundenen Fahrmaschine (10), welche eine Tragstruktur (2) und eine Rotationsstruktur (3) aufweist, wobei die Rotations struktur (3) zur Tragstruktur (2) drehbar gelagert ist, wobei die Rotationsstruktur (3) zur Tragstruktur (2) mittels einer Vielzahl von Dichtungen (4,5,6) abgedichtet ist.

2. Drehverbindung (1) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Dichtungen (4,5,6) konzentrisch zur Rotationsachse (13) der Rotationsstruktur (3) angeordnet sind.

3. Drehverbindung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Viel zahl von Dichtungen (4,5,6) zur Rotationsachse (13) radial gleich beabstandet angeordnet sind.

4. Drehverbindung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Viel zahl von Dichtungen (4,5,6) zur Rotationsachse (13) radial unterschiedlich beabstandet angeordnet sind.

5. Drehverbindung (1) nach Anspruch 4, wobei die Vielzahl von Dichtungen (4,5,6) voneinander unabhängig austauschbar sind.

6. Drehverbindung (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Viel zahl von Dichtungen (4,5,6) konusförmig angeordnet sind.

7. Drehverbindung (1) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Viel zahl von Dichtungen (4,5,6) stufenförmig angeordnet sind.

8. Drehverbindung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei sich der Durchmesser der Vielzahl von Dichtungen (4,5,6) zu einer Gondel (11) der Antriebseinrichtung verjüngt.

9. Drehverbindung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei sich der Durchmesser der Vielzahl von Dichtungen (4,5,6) zu einer Gondel (11) der Antriebseinrichtung vergrößert.

10. Drehverbindung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wo bei die Tragstruktur (2) zumindest ein erstes Segment (2''') zur Anbringung zumindest einer ersten Dichtung (4) der Viel zahl von Dichtungen (4,5,6) aufweist.

11. Drehverbindung (1) nach Anspruch 1 bis 10, wobei die Tragstruktur (2) zumindest ein zweites Segment (2'''') zur Anbringung zumindest einer zweiten Dichtung (5) der Vielzahl von Dichtungen (4,5,6) aufweist.

12. Drehverbindung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wo bei die Tragstruktur (2) eine Vielzahl von Aufnahmen für die Vielzahl von Dichtungen (4,5,6) aufweist, wobei sich der Durchmesser der Vielzahl der Aufnahmen zu einer Gondel (11) der Antriebseinrichtung verjüngt.

13. Drehverbindung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 11, wo bei die Tragstruktur (2) eine Vielzahl von Aufnahmen für die Vielzahl von Dichtungen (4,5,6) aufweist, wobei sich der Durchmesser der Vielzahl der Aufnahmen zu einer Gondel (11) der Antriebseinrichtung vergrößert.

Description:
Beschreibung

Drehverbindung für eine Antriebseinrichtung einer wasserge bundenen Fahrmaschine

Die Erfindung betrifft eine Drehverbindung für eine Antriebs einrichtung einer wassergebundenen Fahrmaschine bzw. eine wassergebundene Fahrmaschine mit der Drehverbindung.

Die Antriebseinrichtung ist beispielsweise ein POD oder ein Ruderpropeller. Die Antriebseinrichtung ist mittels einer Drehverbindung drehbar an einer wassergebundenen Fahrmaschi ne. Beispiele für wassergebundene Fahrmaschinen sind, Kreuz fahrtschiffe (insbesondere seegehende Kreuzfahrtschiffe oder Flusskreuzfahrtschiffe) , Frachtschiffe, Kreuzer, Schlepper, Roro-Schiffe, Fähren, Spezialschiffe (insbesondere für Wind parks, Ölplattformen, Gasplattformen, etc.). Die Drehverbin dung betrifft beispielsweise auch einen elektrischen Ruder propeller für ein seegehendes schnelles Schiff, mit einem mehrphasigen elektrischen Motor, der in einem gondelartigen Gehäuse über einen drehbaren, vorzugsweise zweiteiligen Schaft unter dem Heck des Schiffes befestigt ist und über ei ne Schleifringanordnung mit elektrischer Antriebsenergie ver sorgbar und über Antriebsmotore drehbar ist.

Der POD bzw. der Ruderpropeller ist mittels einer Azimutlage rung azimutal drehbar gelagert. Die Azimutlagerung ist bei spielsweise bei Pod-Antrieben (auch Gondelantrieb genannt) vorhanden, damit der Propeller des Antriebs als eine Art Ru der und/oder Manövrierorgan einsetzbar ist. Für die Azimutla gerung von azimutierenden Antrieben für Wasserfahrzeuge (was sergebundene Fahrmaschine) können verschiedene Wälzlagerano rdnungen und -ausführungen verwendet werden.

Ein Pod-Antrieb ist beispielsweise aus der WO 00/68073 oder aus der EP 1 972 545 Al bekannt. So zeigt beispielsweise die EP 1 972 545 Al eine Fahrmaschine für ein Gewässer, die als Pod-Antrieb für ein Schiff dient. Die Fahrmaschine für ein Gewässer weist insbesondere ein Unterwassergehäuse, das an dem Rumpf des Schiffes angeordnet ist, einen Propeller, der außerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und eine Propellerwel le (also eine Antriebswelle) , auf der der Propeller sitzt, auf. Die Propellerwelle ist in dem Gehäuse gelagert. Das Ge häuse weist eine oder eine Vielzahl von Durchtrittsöffnungen auf, über die die Propellerwelle aus dem Gehäuse heraus ge führt ist. Innerhalb des Gehäuses ist beispielsweise ein Ge triebe in Form eines Planetengetriebes angeordnet, das mit der Propellerwelle gekoppelt ist und ein Getriebegehäuse auf weist. Der Propeller kann auch direkt, also ohne Getriebe, angetrieben sein. Eine Wellendichtung dichtet die Durch- trittsöffnung gegen einen Eintritt von Flüssigkeit in das Ge häuse ab. Das Getriebe ist dabei insbesondere von der Wellen dichtung beabstandet. Der Antrieb der Propellerwelle bzw. des Propellers über das Getriebe erfolgt durch eine Antriebsmoto reneinrichtung, die beispielsweise einen elektrischen Motor enthält. Auch ein Direktantrieb ohne Getriebe ist möglich. Dieser elektrische Motor ist bei einem Pod-Antrieb im Inneren des Gehäuses angeordnet. Ist der elektrische Motor außerhalb des Gehäuses im Schiffsrumpf angeordnet, so handelt es sich um einen Ruderpropeller. Bei einer Anordnung im Schiffsrumpf erfolgt der Antrieb der Propellerwelle bzw. des Propellers über eine Vertikalwelle, die von dem Schiffsrumpf in das Ge häuse geführt ist, und einem zwischen dem Getriebe und der Vertikalwelle angeordneten Tellerrad-Kegelrad-Getriebe . Aus führungen ohne Getriebe sind auch möglich.

Nicht alle Teile der azimutierende Antriebseinrichtung dürfen mit Wasser in Verbindung kommen. So sind insbesondere die Teile der Antriebseinrichtung vor Wasser zu schützen, welche sich im Rumpf der wassergebundenen Fahrmaschine befinden und/oder die Gondel mit der elektrischen Antriebsmaschine und/oder das Azimutlager, etc. Hierfür ist eine Dichtung vor zusehen .

Es ist eine Aufgabe der Erfindung die Dichtung einer Drehver bindung für eine Antriebseinrichtung einer wassergebundenen Fahrmaschine zu verbessern. Die Verbesserung betrifft bei spielsweise die Dichtigkeit und/oder eine verbesserte Ser vicefreundlichkeit. Eine servicefreundliche Dichtungsanord nung für eine azimutierende Anlage betrifft beispielsweise den Einbau, die Kontrolle und/oder den Austausch von Dichtun gen .

Eine Lösung der Aufgabe ergibt sich bei einer Drehverbindung einer Antriebseinrichtung einer wassergebundenen Fahrmaschine nach Anspruch 1. Ausgestaltungen der Drehverbindung einer An triebseinrichtung einer wassergebundenen Fahrmaschine ergeben sich nach den Ansprüchen 2 bis 13. Entsprechend ergibt sich eine Lösung der Aufgabe auch bei einer wassergebundene Fahr maschine mit einer Drehverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 13.

Eine Drehverbindung einer Antriebseinrichtung einer wasserge bundenen Fahrmaschine weist eine Tragstruktur und eine Rota tionsstruktur auf, wobei die Rotationsstruktur zur Tragstruk tur drehbar gelagert ist, wobei die Rotationsstruktur zur Tragstruktur mittels einer Vielzahl von Dichtungen abgedich tet ist. Durch die Vielzahl von Dichtungen kann die Dichtig keit auf einfache Weise verbessert werden. Die Drehverbindung weist insbesondere Lager auf, welche insbesondere das azi mutale Drehen eines POD' s oder Ruderpropellers ermöglichen. Durch die Vielzahl der Dichtungen wird insbesondere verhin dert, dass Wasser, in welchem sich die wassergebundene Fahr maschine befindet, bis zum Lager V ordringen kann. Die Viel zahl von Dichtungen sind also insbesondere zur Abdichtung ge gen Wasser vorgesehen. Beispielsweise kann zwischen Lager und der Vielzahl der Dichtungen auch eine Fettdichtung vorgesehen sein, welche verhindert, dass z.B. Schmierfett aus dem Be reich des Lagers austreten kann.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung ist die Vielzahl von Dichtungen konzentrisch zur Rotationsachse der Rotations struktur angeordnet. Dies ermöglicht eine einfache und/oder kompakte Konstruktion. In einer Ausgestaltung der Drehverbindung sind die Dichtungen als Dichtringe ausgeführt. In einer Ausgestaltung der Dreh verbindung sitzen die Dichtringe in einzelnen Kammern, die durch Verschrauben einzelner Komponenten, insbesondere Trä gerringe, aufgebaut werden. Die Verwendung von Trägerringen erhöht den Montageaufwand und/oder den Demontageaufwand.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung ist die Vielzahl von Dichtungen zur Rotationsachse radial gleich beabstandet angeordnet. Die Rotationsachse betrifft dabei die Achse, wel che eine azimutale Rotation ermöglicht. Durch die gleiche Be- abstandung von der azimutalen Rotationsachse ergibt sich ins besondere eine vertikale Anordnung der Vielzahl von Dichtun gen. Die vertikale Anordnung der einzelnen Dichtringe kann einen kompakten Aufbau erleichtern, aber auch den Zugang bei Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten erschweren. Dies be trifft insbesondere Drehverbindungen bei Anlagen, bei denen der Zugang entweder nur von oben oder von unten möglich ist.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung sind die Vielzahl von Dichtungen zur Rotationsachse radial unterschiedlich be abstandet angeordnet. Dies ist eine servicefreundliche Dich tungsanordnung für eine azimutierende Anlage. So können zum Beispiel Arbeiten zum Wechsel der Dichtungen, insbesondere der Dichtungsringe, mit weniger zeit- und arbeitsaufwändigen Prozessen ausgeführt werden, da insbesondere einzelne Träger ringe der Dichtungskonstruktion nicht mehr nacheinander de montiert werden müssen, um gegebenenfalls übereinanderliegen de Dichtringe tauschen zu können.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung befinden sich die Dichtungsringe nicht mehr vertikal untereinander, sondern vielmehr schräg versetzt untereinander. Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, die Trägerringe in einem Bauteil zusammenzufassen und damit nur noch ein Bauteil demontieren zu müssen, um alle Dichtringe zu erreichen. Darüber hinaus lässt sich die Anordnung der Dichtungsringe variieren, so dass entweder das statische oder rotatorische Teil des Azi- mutlagers demontiert und entfernt wird, um an die Dichtungen (Dichtungsringe) zu gelangen.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung sind also eine Vielzahl von Dichtungen voneinander unabhängig austauschbar.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung sind die Vielzahl von Dichtungen konusförmig angeordnet. Durch eine Anstellung der Dichtringe in einem geeigneten Winkel kann die Dichtflä che weiter vereinfacht werden. Derart kann die Dichtfläche als Konus ausgebildet sein. Diese Variation wie auch die alle weiteren beschriebenen Variationen können vorteilhaft kombi niert werden.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung sind die Vielzahl von Dichtungen stufenförmig angeordnet. Dies ermöglicht bei spielsweise eine bessere Zugänglichkeit beim Austausch einer Dichtung, wodurch dieser schneller erfolgen kann.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung verjüngt sich der Durchmesser der Vielzahl von Dichtungen zu einer Gondel der Antriebseinrichtung. So kann ein Zugang zu den Dichtungen von Oben, also vom Schiffsinneren her, erleichtert werden.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung vergrößert sich der Durchmesser der Vielzahl von Dichtungen zu einer Gondel der Antriebseinrichtung. So kann ein Zugang zu den Dichtungen von Unten, also gondelseitig, erleichtert werden.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung weist die Trags truktur zumindest ein erstes Segment zur Anbringung zumindest einer ersten Dichtung der Vielzahl von Dichtungen auf. So können zumindest Teile der Tragstruktur zusammen mit einer Dichtung ausgetauscht werden, was die Zeitdauer eines Austau sches verkürzen kann.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung weist die Trags truktur zumindest ein zweites Segment zur Anbringung zumin- dest einer zweiten Dichtung der Vielzahl von Dichtungen auf weist. Auch dies kann zu einer Verkürzung der Zeitdauer einer Dichtung beitragen.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung weist die Trags truktur eine Vielzahl von Aufnahmen für die Vielzahl von Dichtungen auf, wobei sich der Durchmesser der Vielzahl der Aufnahmen zu einer Gondel der Antriebseinrichtung verjüngt. Durch die Verjüngung lässt sich die Zugänglichkeit verbes sern. Bei einem Defekt einer Dichtung müssen nicht alle de montiert werden, um eine Dichtung auszutauschen.

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung weist die Trags truktur eine Vielzahl von Aufnahmen für die Vielzahl von Dichtungen auf, wobei sich der Durchmesser der Vielzahl der Aufnahmen zu einer Gondel der Antriebseinrichtung vergrößert. Auch hieraus ergeben sich Vorteile beim Tausch von Dichtun gen .

In einer Ausgestaltung der Drehverbindung weist diese einen seitlichen Zugang auf. Dieser seitliche Zugang kann zusätz lich zu einem vertikalen Zugang eines vertikal aufgebauten Drehverbindungssystems vorhanden sein.

Die Erfindung sowie weitere Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in den Figuren näher erläutert; dabei zeigt:

FIG 1 im Ausschnitt eine wassergebundene Fahrmaschine mit einem POD;

FIG 2 eine Drehverbindung im Schnitt mit einer ersten An ordnung von Dichtungen;

FIG 3 schematisch die erste Anordnung der Dichtungen;

FIG 4 schematisch eine zweite Anordnung von Dichtungen;

FIG 5 schematisch eine dritte Anordnung von Dichtungen;

FIG 6 schematisch eine vierte Anordnung von Dichtungen und

FIG 7 schematisch eine fünfte Anordnung von Dichtungen. Die Darstellung nach FIG 1 zeigt im Ausschnitt eine wasserge bundene Fahrmaschine 10 mit einem POD. Der POD weist eine Gondel 11, einen Propeller 18 und Anbauten 19 auf. Die Anbau ten 19 befinden sich innerhalb des durch die Schiffshülle 15 gebildeten Rumpfes der wassergebundenen Fahrmaschine 10. Zur azimutalen Drehung 14 der Gondel 11 um eine Rotationsachse 13 ist eine Drehverbindung 1 vorgesehen, welche im Detail in FIG 2 dargestellt ist. Durch einen Pfeil 17 ist eine Richtung zur Gondel hin angegeben. Diese Richtungsangabe erleichtert bei den nachfolgenden Darstellungen zusammen mit der Rotations achse 13 die Orientierung. Im Folgenden werden gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen beschrieben.

Die Darstellung nach FIG 2 zeigt eine Drehverbindung 1 im Schnitt mit einer ersten Anordnung von Dichtungen 4, 5 und 6. Die Drehverbindung 1 weist eine Tragstruktur 2 und eine Rota tionsstruktur 3 auf. Die Tragstruktur 2 teilt sich in Segmen te 2 ' , 2"" und 2""" auf. Die Rotationsstruktur 3 teilt sich in Segmente 3" und 3'' auf. Die Rotationsstruktur 3 wie auch die Tragstruktur 2 haben eine hohlzylindrische Innenform. Die Rotationsstruktur 3 weist auch eine hohlzylindrische Außen form auf. Durch die Rotationsstruktur 3 können beispielsweise elektrische Leitungen geführt werden, welche der elektrischen Energieversorgung eines Elektromotors in einer Gondel dienen. Die Gondel ist insbesondere mit der Rotationsstruktur 3 me chanisch fest verbunden. Um eine Drehung um die Rotationsach se 13 zu ermöglichen ist ein Lager 7 vorgesehen. Das Lager 7 weist drei Teillager 1' , 1'' und h''' auf. Das Lager 7 befin det sich zwischen den Segmenten 2" und 2"" auf der Tragstruk turseite und dem Segment 3" auf der Rotationsstrukturseite. Das Lager 7 ist eine Rollendrehverbindung mit drei Rollenla gern 1' , 1'' und i''' . Die Dichtungen 4, 5 und 6 verhindern das Eindringen von Wasser zwischen Teilen der Tragstruktur und der Rotationsstruktur. So wird verhindert, dass Wasser in ein Schiff eindringt, welches ein Beispiel für eine wasserge bundene Fahrmaschine ist. Die Dichtungen 4, 5 und 6, welche beispielsweise als Lippendichtungen ausführbar sind, verhin dern auch, dass das Lager 7 in Kontakt mit dem Wasser kommt, in welchem sich die wassergebundene Fahrmaschine befindet. Zusätzlich kann noch eine Fettdichtung 9 vorgesehen sein, welche verhindert, dass Schmierfette oder Schmieröle aus dem Lagerbereich austreten. Für den Ausfall einer Dichtung kann eine aufblasbare Notfalldichtung 8 vorgesehen sein. Nach FIG 2 ist eine Anordnung von Dichtungen 4, 5 und 6 gezeigt, wel che vertikal übereinander platzierte Dichtungen vorsieht, welche zur Rotationsachse 13 jeweils den gleichen Abstand ha ben und damit auch gleiche Durchmesser.

Die Darstellung nach FIG 3 zeigt schematisch die erste Anord nung der Dichtungen 4, 5 und 6 vertikal übereinander wie nach FIG 1. In FIG 3 wie auch in den nachfolgenden Figuren ist ei ne Rotationssymmetrie um die Rotationsachse 13 anzunehmen.

Die Darstellung nach FIG 4 zeigt schematisch eine zweite An ordnung von Dichtungen 4, 5 und 6 horizontal versetzt. Jeder Dichtung 4, 5 und 6 kann ein separates Element der Tragstruk tur 2 ' ' ' , 2 ' ' ' ' und 2. zugeordnet sein. So können die

Segmente zusammen mit der Dichtung gewechselt, demontiert und/oder montiert werden. Durch den horizontalen Versatz sind die einzelnen Dichtungen 4, 5 und 6 leichter zugänglich. Dies kann zu einer Aufwandsminimierung für Wartung - und/oder Ser viceeinsätze führen, wodurch auch eine Kostenersparnis mög lich ist. Auch ist eine Vereinfachung der Fertigung von Dich tungsträgerringen möglich. Durch die bessere Zugänglichkeit der Dichtungen lassen sich auch Ausfallzeiten der Anlage und damit auch der wassergebundenen Fahrmaschine insbesondere bei einem Kunden reduzieren. Es ist also eine Vereinfachung der Dichtungsträgerringe bei gleichzeitiger Zugänglichkeit aller wesentlichen Dichtungselemente möglich. Hierzu können noch eine Kostenersparnis durch fertigungs- und wartungsfreundli chere Konstruktion und Vertriebsvorteile hinsichtlich alter nativer Lösungen kommen.

Die Darstellung nach FIG 5 zeigt schematisch eine dritte An ordnung von Dichtungen 4, 5 und 6, wobei sich die Durchmesser der Dichtungen in Richtung 17, also insbesondere zu einer Gondel hin, vergrößern.

Die Darstellung nach FIG 6 zeigt schematisch eine vierte An- Ordnung von Dichtungen 4, 5 und 6. Die Dichtungsanordnung ist konisch ausgeführt, wobei sich die Durchmesser der Dichtungen in Richtung 17, also insbesondere zu einer Gondel hin, ver größern . Die Darstellung nach FIG 7 zeigt schematisch eine fünfte An ordnung von Dichtungen 4, 5 und 6. Die Dichtungsanordnung ist konisch ausgeführt, wobei sich die Durchmesser der Dichtungen in Richtung 17, also insbesondere zu einer Gondel hin, ver kleinern .