DD229488A1

DD229488A1 - Schiffsdrucklager mit einer einrichtung zur messung des axialschubes

Info

Publication number: DD229488A1
Application number: DD27009384A
Authority: DD
Inventors: Alfred Dudszus; Eggert Guenther
Original assignee: Schiffbau Stammbetrieb K
Priority date: 1984-11-30
Filing date: 1984-11-30
Publication date: 1985-11-06
Also published as: DK529285D0; DK529285A; CH668644A5; DE3526025A1

Abstract

Um eine einfache, betriebssichere, fernbedienbare und im Dauerbetrieb wartungsfreie Axialschubmessvorrichtung fuer Schiffsdrucklager mit sicherer Axialwegbegrenzung von geringer Einbauhoehe zu schaffen, werden die auf den Schubsegmenthalter sowie das Drucklagergehaeuse einwirkbaren und untereinander kommunizierenden Druckkammern am Schubsegmenthalter oder am Drucklagergehaeuse angeordnet und von metallischen, im/in Teilbereich/en des Querschnitts biegeelastisch und verformbar ausgefuehrten und in den verbleibenden Teilbereichen des Querschnitts druckfest und biegesteif gestalteten Membranen fest oder loesbar abgedeckt und die Druckkammern untereinander und/oder mit einem thermohydraulischen Druckerzeuger zu einem in sich geschlossenen hydraulischen System kanal- oder leitungsverbunden. Fig. 3

Description

Titelnder trfindung

Schiffsdrucklager mit einer Einrichtung zur Messung des Axialschubes

Anwendungsgebiet der ,Erf.Ladung.

Die Erfindung betrifft Schiffsdrucklager mit Einrichtungen zur Aufnahme und Messung von Axialkräften, insbesondere des Axialschubes rotierender Wellen mit dem Ziel einer einfachen betriebssicheren Kurzzeit- und Dauermessung. Vorzugsweise soll diese Vorrichtung in separate oder in Getriebe und Antriebsmaschinen integrierte Axialdrucklager auf Schiffen zur Messung des Propellerschubes genutzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind verschiedene mechanische, hydraulische und elektrische Schubmeßvorrichtungen, die in ihrem Aufbau relativ kompliziert sind und nicht genügend wartungsfrei im Dauerbetrieb arbeiten. Es sind auch Axialschubmesser für Einscheiben-Drucklager bekannt (DR-PS 601 405; DD-PS 64 592), die Hydrauliksysteme und Druckzylinder verwenden, jedoch zusätzliche Abdichtungen und mechanische Anstellvorrichtungen erfordern. Außerdem sind sogenannte Simplex-Propellerschubmeßanlagen bekannt, die mit Hilfe von hydraulischen Druckkolben und Kolbenpumpen einen Axialschub entsprechend der Größe des Propellerschubes erzeugen. Alle bekannten Systeme konnten jedoch ioi praktischen Schiffsbetrieb nicht allgemein verwendet werden, da infolge der schwierig kontrollierbaren Axialverschiebung und der zusätzlichen Überwachung des Verschiebeweges die Sicherheit der Schubübertragung beeinträchtigt wird.

Weiter sind hydraulische Kraftmeßvorrichtungen und thermonydraulische Druckerzeuger für die Anforderungenüdes Schiffsbetriebes entwickelt worden, die diese Nachteile nicht mehr aufweisen. Diesen Systemen ist die direkte oder indirekte Messung der auf einen raumfesten Bezugspunkt bzw. raumfeste Bezugsebene wirkenden Schubkraft gemeinsam. Infolge der Abmessungen und Zusatzkonstruktionen sind jedoch auch diese Lösungen für den allgemeinen Einbau und Betrieb noch nicht ausreichend geeignet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine einfache, betriebssichere fernbedienbare und im Dauerbetrieb wartungsfreie Axialschubmeßvorrichtung für Schiffsdrucklager mit sicherer Axialwegbegrenzung von geringer Einbauhöhe zu schaffen.

Das Schiffsdrucklager mit Schubmeßeinrichtungen soll die unverminderte Zuverlässigkeit der bewährten Drucklager ohne Schub-Messung haben, infolge geringer Axialverschiebung der Druckwelle bei Messungen keine zusätzlichen Axialwegbegrenzungen erfordern und keinen zusätzlichen Verschleiß- verursachen, fernbedienbar sein, zwischen den Messungen keine Wirkungen im Schublager erzeugen, jedoch im Schiffsbetrieb jederzeit funktionsbereit sein. Mit Hilfe des Schiffsdrucklagers mit Schubmeßeinrichtung soll in Kombination mit Leistungsmessungen der jeweilige Umwandlungsgütegrad der Wellendrehleistung in Schub ermittelbar sein.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schiffsdrucklager mit einer Einrichtung zur Messung des Axialschubes zu schaffen, bei dem die Nutzung der durch Temperaturerhöhungen einer abgeschlossenen Flüssigkeitsmenge bewirkten Volumen- und Druckzunahmen in Verbindung mit elastischen Formänderungen von metallischen 3iegemembranen möglich ist und bei dem derart flüssigkeitsgefüllte und kommunizierend verbundene Hohlräume mit Axialschubsegmentträgern oder Drucklagergehäusen gebildet werden, daß bereits bei relativ kleinen Formänderungen der Membranen und

kleinen Axialverschiebungen der Druckwelle Kräftegleichheit eintritt zwischen dem Axialschub und der durch die Meiabrandurchbiegung und das Hydrauliksystem bewirkten Kraft.

Erfindungsgemäö wird die Aufgabe gemäß dem Wortlaut des Erfindungsanspruches gelöst. Für die hauptsächlich vorgesehenen Einscheibenaxialdrucklager auf Schiffen besteht der erfinderische Gedanke also in der Verwendung von flachen, der erwünschten Durchbiegung entsprechend besonders geformten Membranen, die in einfacher Weise am Axialschubsegmentträger oder an Drucklagergehäuse angebracht werden können und kleine Flüssigkei tsvolunien bei Vermeidung störanfälliger Rohrverbindungen kommunizierend abschließen.

Der weitere Gedanke der erfinderischen Lösung besteht in der dosierten Volumen- und Druckänderung der von den biegeelastischen Membranen abgegrenzten Flüssigkeit durch Temperatur-Veränderung, wobei die Wärmezufuhr unmittelbar an den Druckmembranträger (Segmentträger oder Druckgehäuse) oder zur Vermeidung von Lagertemperaturanderungen unter Verwendung eines separaten thermohydraulisehen Druckerzeugers erfolgt.

Ausführun g,s b_e_i_s p_i_e_l

Die erfinderische Lösung wird am 3eispiel eines Einscheiben-Kippsegment-Axialdrucklagers für Schiffsantriebsanlagen an Fig. 1 bis Fig. 3 erläutert. Oie Druckwelle ist mit der Druckwellenscheibe 1 im Drucklagergehäuse 2, 3 und den Grundlagerschalen 4, 5, 6 mit einem begrenzten axialen Spiel A x gelagert. Der durch die Drehleistung P„ erzeugte Axialschub F wird über die Druckwellenscheibe 1 und Axialschub-Kippsegmente 8, 11, die durch Kippsegmentbolzen 9, 12 oder andere Lagerungen sel'osteinstellend sind und über axial verschiebliche Axialschub-Kippsegmenthalter 7, 10 an das Drucklagergehäuse 2 übertragen.

Sei einer vorzugsweisen Ausführung ist der Axialschub-Kippsegmenthalter 10 im Drucklagergehäuse gesondert gelagert und nicht mit der Grundlagerschale 5 verbunden, so daß eine separate Axialverschiebung des Kippsegmenthalters 10 gewährleistet ist. Eine andere Ausführungsvariante sieht feststehende Schubstückhalter und axial verschiebliche Axialschub-Kippsegmente vor.

Zur Messung des Vorausschubes ist der Axialschub-Kippsegmenthalter IO an seiner axialen Abstützfläche zum Drucklagergehäuse 2 derart mit biegeelastischen Schubmeßmembranen 13 versehen, daß durch Bohrungen 14 kommunizierend verbundene abgeschlossene flüssigkeitsgefüllte Räume gebildet werden. Bei dosierter Wärmezufuhr zur abgegrenzten Flüssigkeitsmenge oder Zufuhr einer dosiert zugeführten, entsprechend kleinen Druckflüssigkeitsmenge erfolgt infolge der Druckerhöhung eine entsprechend begrenzte Formänderung der biegeelastischen Membrane, bis die Druckkraft dem Axialschub F entspricht.

Die biegeelastischen Membranen können in der erforderlichen Anzahl symmetrisch als kommunizierend verbundene Einzelmembranen durch Schweißverbindungen oder in anderer Art als Ringmembrane am Kippsegmenthalter angeordnet sein, ζ.. 3. 13a bis 13j Fig. 2, oder bei anderen Ausführungsvarianten durch biegeelastische Kippsegrnenthalter gebildet werden. Die Ausbildung von biegeelastischen Kippsegmenthaltern und die Anordnung von Einzelmembranen nach der erfinderischen Lösung ermöglichen eine Nachrüstung üblicher Axialdrucklager mit Schubmeßeinrichtungen ohne Veränderung der Drucklagergehäuse. Bei geeigneten Konstruktionen des Drucklagergehäuses können die biegeelastischen Konstruktionselemente auch am Drucklagergehäuse 2 angeordnet sein.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und Fig. 2 zeigt eine Kombination von elastischen metallischen Biegelementen, abgeschlossenen Flüssigkeitsräumen und gesondertem tnermohydraulischem Druckerzeuger 15. Bei dieser Variante wird der Axialschub im Dauerbetrieb durch Flächen des Kippsegmenthalters 10 oder dem biegesteifen Rand der Membranen 13 an das Drucklagergehäuse 2 übertragen. Durch Temperaturerhöhung im thermohydraulischen Druckerzeuger 15, dessen Flüssigkeitsraum kommunizierend 16, 14 mdt den Flüssigkeitsräumen des Kippsegmenthalters verbunden ist, erfolgt der temperaturabhängige Druckanstieg bei geringer Längenverschiebung auf die dem Axialschub proportionale Größe.

Beim Ausführungsbeispiel hat der Kippsegmenthalter 3 EinschweiS-membrane 13a, 13e von 200 mm Wirkdurchmesser, 10 mm Randdicke und 1,5 mm i'vlembr and icke. Eine Axialverschiebung von ^\x = 0,1 mm

5/

erfordert eine dosierte Volumenzunahne der eingeschlossenen Druckölmenge von weniger als 20 cm³, bei einem Druck von etwa 10 MPa und einer Axialkraft von etwa 750 kN. Der therniohydraulisehe Druckerzeuger bewirkt bei einem Füllvolumen von 10 1 (10 cm³) Hydrauliköl mit einem kubischen Ausdehnungskoeffizienten oC = 0,74 . 10 /grad bereits bei einem /\ T von 10⁰C einen Volumenzuwachs von «d V = et, . . Vo . .Λ T = 74 cm ³ Unter Abzug der temperatur- und druckbedingten Vergrößerung der Druckbehälter sowie der Ölkompressibilität sind die erforderlichen Volumen- und Druckzunanmen innerhalb zl T - 35°C ausreichend, so daß genügend Reserven durch größere Temperaturdifferenzen oder größere Füllmengen für höhere Axialschube oder Axialwege verfügbar sind.

Fig. 3a zeigt ein Ausführungsbeispiel für Membrane mit biegesteifem Rand und Fig. 3b zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel mit biegeweichem Membranrand.

Claims

Erf indungjsanspruch

1. Schiffsdrucklager mit einer Einrichtung zur Messung des Axialschubes snit zwischen der Druckwellenscheibe und dem Drucklagergehäuse angeordnetem Schubsegmenthalter, auf dem die Schubelemente der Druckwellenscheibe zugewandt kippbar gelagert sind, und mit auf den Schubsegmenthalter sowie das Drucklagergehäuse einwirkbaren und miteinander kommunizierenden Druckkammern, dadurch gekennzeichnet , daß die Druckkammern am Schubsegmenthalter oder am Drucklagergehäuse angeordnet und von metallischen/ im/in Teilbereich/en des Querschnitts biegeelastisch und verformbar ausgeführten und in den verbleibenden Teilbereichen des Querschnitts druckfest und biegesteif gestalteten Membranen fest oder lösbar abgedeckt sind und daß die Druckkammern untereinander und/oder mit einem thermohydraulischen Druckerzeuger zu einem in sich geschlossenen hydraulischen System kanal- oder leitungsverbunden sind.
2. Schiff sdrucklager nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Membranen im Randbereich druckfest und biegesteif und zur Mitte hin biegeelastisch und verformbar ausgeführt sind.
3. Schiff sdrucklager nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Membranen im Randbereich elastisch und verformbar und zur Mitte hin druckfest und biegesteif ausgeführt sind.
4. Schiff sdrucklager nach Punkt 1, 2 und 3, dadurch gele e η η ζ e i ch net , daß die metall ischen Membranen am Schubsegmenthalter oder am Drucklagergehäuse angeschweißt oder angedrückt sind.
5. Schi Ffsdrucklager nach Punkt 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , dai3 der tnermohydraul ische Druckerzeuger separat oder im Drucklag-ergehäuse angeordnet ist
6. Schiffsdrucklager nach Punkt 1, 2, 3, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmezufuhr zum thermohydraulischen Druckerzeuger über Elektrowärme oder über Motorabwärme erfolgt.

- Hierzu 3 Blatt Zeichnungen -