DE19961925A1 - Antrieb - Google Patents

Abstract

Ein Antrieb eine Antriebswelle, die aus zwei Wellenabschnitten (100, 101) besteht, die über eine ein Membranpaket (105) aufweisende Membrankupplung (104) verbunden sind. Das äußere Ende des Membranpaketes (105) ist mit einer Scheibe (109) verbunden, die an einer Stirnseite mit einer Verzahnung (110) versehen ist. Diese Verzahnung (110) greift unter axialer Vorspannung des Membranpaketes (105) in eine entsprechende Verzahnung (111) eines mit dem ersten Wellenabschnitt (100) verbundenen Flansches (112) ein. Zur Erzeugung der Vorspannung wirkt gegen die Scheibe (109) eine Andrückvorrichtung, die über eine Fernbedienung im Stillstand steuerbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb bestehend aus einer Antriebswelle aus zwei Wellenabschnitten, die über eine ein Membranpaket aufweisende Membrankupplung verbunden.

Der gattungsgemäße Antrieb dient dazu, eine Antriebswelle elastisch anzutreiben. In einem Anwendungsfall eines solchen Antriebes greift an den ersten Wellenabschnitt eine Antriebsmaschine direkt an, während der zweite Wellenabschnitt über eine Kupplung mit einem Zusatzantrieb verbunden ist. Fällt bei einem solchen Antrieb die Antriebsmaschine aus, übernimmt der Zusatzantrieb das Antreiben der Antriebswelle, in den meisten Fällen allerdings mit einer verringerten Leistung. In einem solchen Fall muß die Membrankupplung gelöst werden.

Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet des gattungsgemäßen Antriebes ist ein Schiffsantrieb, der als Antriebsmaschine einen Zweitaktmotor oder einen Dieselmotor aufweist, der die Propellerwelle antreibt. Bei einem bekannten Schiffsantrieb dieser Art (DE-OS 197 29 046) enthält die Membrankupplung eine Schraubverbindung aus konischen Schraubbolzen, die durch Muttern gesichert sind. Durch ein Lösen dieser Schraubverbindung wird die Membrankupplung entkuppelt. Hierzu ist eine zeitaufwendige Handarbeit erforderlich.

In der noch nicht veröffentlichen deutschen Patentanmeldung 198 47 771.6 ist eine Trennvorrichtung zum Lösen der Schraubverbindung der aus der DE-OS 197 29 046 bekannten Membrankupplung beschrieben. Diese Trennvorrichtung besteht aus einem axial auf der Propellerwelle verschiebbaren Führungsflansch, der eine Schraubverbindung trägt. Diese Schraubverbindung überbrückt die Schraubverbindung, die das Membranpaket der Membrankupplung verbindet. Zum Entkuppeln der Membrankupplung wird die Schraubverbindung der Trennvorrichtung gelöst und der Führungsflansch auf der Propellerwelle verschoben. Unter Anwendung diese Trennvorrichtung bleibt zwar das Membranpaket stets fest verbunden, zum Lösen ist aber weiterhin Handarbeit erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen gattungsgemäßen Antrieb eine Trennvorrichtung zum Lösen der Membrankupplung zu schaffen, die von Ferne zu bedienen ist.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Antrieb erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Antrieb wird die Verbindung der Membrankupplung durch die Verzahnung und durch die axiale Vorspannung des Membranpaketes hergestellt. Diese axiale Vorspannung läßt sich durch eine hydraulische Andrückvorrichtung aufbauen und lösen, die aus der Ferne zu betätigen ist.

Mehrere Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Antriebswelle mit einer Membrankupplung und einer Trennvorrichtung,

Fig. 2 die Trennvorrichtung in zwei Betriebszuständen und

Fig. 3 einen Schiffsantrieb.

Eine Antriebswelle ist aus zwei Wellenabschnitten 100, 101 aufgebaut. Der erste Wellenabschnitt 100 ist an seinem einen Ende mit einem Antriebsflansch 102 versehen, an den direkt eine nicht gezeigte Antriebsmaschine, z. B. ein Dieselmotor oder vorzugsweise ein Zweitaktmotor angeflanscht ist. Auf dem zweiten Wellenabschnitt 101 kann über eine elastische Kupplung 20 eine Hohlwelle 30 befestigt sein. Die Hohlwelle 30 kann Zahnrad 103 tragen, das über ein Getriebe mit einem nicht gezeigten Zusatzantrieb in Verbindung steht.

Die Verbindung der beiden Wellenabschnitte 100, 101 erfolgt über eine Membrankupplung 104, die drehsteif aber in axialer Richtung weich ist. Die Membrankupplung 104 enthält ein scheibenförmiges Membranpaket 105, dessen innen liegendes Ende über Schrauben zwischen zwei Flansche 106, 107 eingespannt ist, die an den einander zugewandten Enden der Wellenabschnitte 100, 101 vorgesehen sind. Das radial außen liegende Ende des Membranpaketes 105 ist über einen Gegenring 108 an eine ringförmige Scheibe 109 geschraubt.

Wie im einzelnen aus der Fig. 2 zu erkennen ist, ist die Scheibe 109 an einer Stirnseite mit einer radialen Verzahnung 110 versehen, die vorzugsweise als spielfreie Hirth-Verzahnung ausgebildet ist. Die Verzahnung 110 der Scheibe 109 ist geeignet, in eine entsprechende Verzahnung 111 einzugreifen, die an einem deckelförmigem Flansch 112 angebracht. Dieser deckelförmige Flansch 112 ist an dem ersten Wellenabschnitt 100 befestigt.

Die Scheibe 109 und der Flansch 112 sind im Bereich der Verzahnungen 110, 111 von zwei Schenkeln 114, 115 eines bügelfömigen Ringes 113 übergriffen. Der bügelförmige Ring 113 ist mit dem Flansch 112 (Fig. 2) fest verbunden.

Auf der Außenseite eines der Schenkel des bügelförmigen Ringes 113 ist eine als hydraulische Zylinderanordnung 116 ausgebildete Andrückvorrichtung befestigt. Der Kolben 117 der Zylinderanordnung 116 wirkt direkt oder über den bügelförmigen Ring 113 indirekt gegen die Scheibe 109. Durch eine Aktivierung der Zylinderanordnung 116 fährt der Kolben 117 aus und bewirkt eine axiale Vorspannung des Membranpaketes 105. In der ausgerückten Stellung des Kolbens 117 und durch die dadurch bewirkte Vorspannung des Membranpaketes 105 (oberes Teilbild in Fig. 2) greift die Verzahnung 110 der Scheibe 109 in die Verzahnung 111 des Flansches 112 ein. In dieser Stellung ist über die Membrankupplung 104 eine Verbindung der beiden Wellenabschnitte 100, 101 hergestellt. In der ausgerückten Stellung ist der Kolben 117 in dem Zylinder mechanisch blockiert, um die Membrankupplung 104 bei einen Ausfall des Druckes in Eingriff zu halten.

Der Abstand der Innenseiten der Schenkel 114, 115 voneinander ist mindestens um den Federweg des Membranpaketes 105 größer als die radiale Dicke der Scheibe 109 und des Flansches 112 im Bereich der Verzahnungen 110, 111. In der zurückgezogenen Stellung des Kolbens 117 (unteres Teilbild in Fig. 2) wird die Vorspannung des Membranpaketes 105 aufgehoben. Dadurch gelangen die Verzahnungen 110, 111 von Scheibe 109 und Flansch 112 außer Eingriff, so daß die beiden Wellenabschnitte 100, 101 voneinander getrennt sind.

Zu der Zylinderanordnung 116 sind Hydraulikleitungen 118 geführt, in den Ventile 119 angeordnet sind. Diese Ventile 119 sind fernbedienbar und nur im Stillstand angekoppelt. Bei drehender Anlage ist der Kolben mechanisch blockiert, der im Stillstand gelöst wird.

Außer für den Fall einer aus zwei Wellenabschnitten bestehenden Antriebswelle ist die beschriebene Trennvorrichtung für die Membrankupplung 104 eines Antriebes generell einsetzbar in Wellenlagen, bei denen der Drehmomentfluß mittels Fernbedienung unterbrochen werden soll. Ein bevorzugter Anwendungsfall sind Einmotorenschiffe mit Zweitaktmotor, der direkt mit dem Propeller über eine Wellenleitung verbunden ist. Ein solcher Schiffsantrieb ist in der Fig. 3 dargestellt.

Die in Fig. 3 nicht dargestellte Antriebsmaschine eines Schiffsantriebes, die ein Diesel-Langsamläufer oder vorzugsweise eine Zweitaktverbrennungsmaschine ist, ist über den antriebsseitigen, an der Druckwelle 2 (erster Wellenabschnitt) angebrachten Flansch 1 und durch die Membrankupplung 104 mit einer Propellerzwischenwelle 22 (zweiter Wellenabschnitt) verbunden. Die Verbindung der Propellerzwischenwelle 22 mit der eigentlichen Propellerwelle einschließlich des daran befestigten Propellers ist hier nicht dargestellt. Wesentlich ist nur, daß es sich hier um einen sogenannten Direktantrieb handelt, bei dem die Einstellung der gewünschten Propellerdrehzahl über eine Regelung der Drehzahl der Antriebsmaschine erfolgt. Die Anordnung eines Getriebes zwischen Antriebsmaschine und Propeller ist hier nicht erforderlich. Damit das Schiff auch bei Ausfall der Antriebsmaschine weiterhin manövrierfähig bleibt, ist ein Zusatzantrieb vorgesehen. Dieser besteht aus einer wahlweise als Motor oder Generator zu betreibenden elektrischen Maschine 40, die über eine Schaltkupplung 33 mit einem Getriebe 32 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Getriebe 32 als zweistufiges Eingangsgetriebe ausgebildet und das große Zahnrad 31 ist auf einer Hohlwelle 30 befestigt, welche die Propellerzwischenwelle 22 umgreift. Die Verbindung des Getriebes 32 mit der Propellerzwischenwelle 22 erfolgt über eine hochelastische Kupplung 20, die mittels eines ringförmigen geteilten Flansches 21 mit der Propellerzwischenwelle 22 verbunden ist. Dazu weist die Propellerzwischenwelle 22 ebenfalls einen Flansch 23 auf.

Die Übertragung des Propellerschubes auf ein in der Antriebsmaschine angeordnetes Drucklager (hier nicht dargestellt) erfolgt über Vorwärtsdrucksteine 8 und Rückwärtsdrucksteine 7. Die Vorwärtsdrucksteine 8 sind auf einer dem antriebsseitigen Flansch 1 gegenüberliegenden Stirnfläche des Flansches 13 der Druckwelle 2 befestigt. Die Rückwärtsdrucksteine 7 sind auf einer dem Flansch 13 der Druckwelle 2 zugewandten Stirnfläche eines Flansches 15 eines Aufnahmebundes 5 befestigt. Der Aufnahmebund 5 ist auf einem auf der Druckwelle 2 befestigten Gleitlager 16 axial verschiebbar angeordnet. Der Aufnahmebund 5 ist auf dem zylindrischen Teil mit einem Gewindeabschnitt 17 versehen. Auf diesem ist ein Gewindering 6 drehbar angeordnet. Mit einer der Antriebsseite abgewandten Stirnseite stützt sich der Gewindering 6 gegen die Innenfläche eines glockenartig ausgebildeten Stützbundes 3 ab. Der Stützbund 3 ist mittels Schrauben 18 mit dem antriebsseitigen Flansch 1 fest verbunden. Die axiale Verschiebung des Aufnahmebundes 5 erfolgt über eine Paßfeder 12, die in einer Ausnehmung des zylindrischen Teiles des Aufnahmebundes 5 eingelegt ist und in einer axial sich erstreckenden Nut des Stützbundes 3 eingreift. Der Stützbund 3 ist über den zylindrischen Teil des Aufnahmebundes 5 und über das Gleitlager 16 auf der Druckwelle 2 gelagert. Der Stützbund 3 besteht aus zwei Ringhälften, die über eine Teilfugenverschraubung 19 miteinander verbunden sind. Die Schmierung der Drucksteine 7, 8 erfolgt über im Stützbund 3, im Aufnahmebund 5 und in der Druckwelle 2 angeordnete Kanäle 11, die in Zwischenräumen münden, in denen die Drucksteine 7, 8 angeordnet sind.

Im Normalbetrieb sind die Drucksteine 7, 8 durch Drehung des Gewinderinges 6 gegen die Flansche 1, 13 verspannt, so daß der Propellerschub über diese Verbindung in das bereits erwähnte, in der Antriebsmaschine angeordnete Drucklager eingeleitet wird. Die Drehmomentübertragung übernimmt die in den Fig. 1 und 2 dargestellte und zuvor ausführlich erläuterte drehsteif aber axial nachgebend ausgebildete Membrankupplung 104. Das Membranpaket 105 der Membrankupplung 104 ist zwischen dem Flansch 23 der Propellerzwischenwelle 22 einerseits und dem Flansch 26 der Druckwelle 2 andererseits eingespannt. Die erforderliche Verbindung der Membrankupplung 104 mit dem Hilfsdrucklager erfolgt über Schrauben 34, die den deckelförmigen Flansch 112 der Membrankupplung 104 mit dem Stützkörper 3 verbinden.

Für den Notbetrieb wird der eingangs beschriebene Zusatzantrieb aktiviert und der E-Motor 40 treibt über die eingeschaltete Schaltkupplung 33 das Getriebe 32 und über die elastische Kupplung 20 die Propellerzwischenwelle 22 an. Da dieser Zusatzantrieb eine wesentlich geringere Leistung hat als die Antriebsmaschine ist auch der Propellerschub entsprechend verringert. Trotzdem muß dieser aber aufgenommen werden. Dies geschieht in der Weise, dass mittels einer im Mantelbereich des Stützbundes 3 eingelassenen Öffnung 9 die Verspannung gelöst wird, indem der Gewindering 6 entgegengesetzt gedreht wird. Zuvor muss die Schutzabdeckung 10 über der Öffnung 9 entfernt werden. Darüber muß die Membrankupplung 104 in der oben näher beschriebenen Weise gelöst werden, damit kein Drehmoment zwischen Propellerzwischenwelle 22 und dem Stützbund 3 übertragen werden kann. Nach Wegfall der Verspannungen haben die Drucksteine 7, 8 Spiel. Im Falle einer Vorwärtsfahrt im Notbetrieb kommen die Vorwärtsdrucksteine 8 am stillstehenden antriebsseitigen Flansch 1 zur Anlage und übertragen statisch den verringerten Propellerschub. Die dabei entstehende Reibungswärme muß abgeführt werden. Je nach zu übertragender Leistung reicht eine Vollfüllung des Hilfsdrucklagers aus oder es ist eine Druckschmierung über die bereits erwähnten Kanäle 11 erforderlich. Bei einer Rückwärtsfahrt im Notbetrieb kommt der Flansch 13 der Druckwelle 2 an den Rückwärtsdrucksteinen 7 zur Anlage und der verringerte Propellerschub wird über den stillstehenden Aufnahmebund 5, Gewindering 6, Stützbund 3 und dem damit verbundenen antriebsseitigen Flansch 1 in das in der Antriebsmaschine angeordnete Drucklager geleitet.

Claims (5)

1. Antrieb bestehend aus einer Antriebswelle aus zwei Wellenabschnitten (100, 101), die über eine ein Membranpaket (105) aufweisende Membrankupplung (104) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende des Membranpaketes (105) mit einer Scheibe (109) verbunden ist, die an einer Stirnseite mit einer Verzahnung (110) versehen ist, die unter axialer Vorspannung des Membranpaketes (105) in eine entsprechende Verzahnung (111) eines mit dem ersten Wellenabschnitt (100) verbundenen Flansches (112) eingreift und daß zur Erzeugung der Vorspannung gegen die Scheibe (109) eine Andrückvorrichtung wirkt, die über eine Fernbedienung im Stillstand steuerbar ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückvorrichtung aus einer Hydraulikzylinderanordnung (116) besteht, die außen an einem bügelförmigen Ring (113) befestigt ist und deren Kolben (117) gegen die Scheibe (109) wirkt, daß der bügelförmige Ring (113) mit zwei Schenkeln (114; 115) die Scheibe (109) und den Flansch (112) im Bereich der Verzahnung (110, 111) übergreift und an der Scheibe (109) oder an dem Flansch (112) befestigt ist und daß der Abstand der Schenkel (114, 115) voneinander um mindestens den Federweg des Membranpaketes (105) größer ist als die radiale Dicke der Scheibe (109) und des bügelförmigen Ringes (113) im Bereich der Verzahnung (110, 111).

3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (117) in der ein- und ausgerückten Position mechanisch blockierbar ist.

4. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung (110, 111) als radiale, spielfreie Hirth-Verzahnung ausgebildet ist.

5. Schiffsantrieb bestehend aus einer Antriebsmaschine und einer damit direkt verbundenen mit einem Propeller versehenen Propellerwelle (22), deren Schub von einem Drucklager aufgenommen wird, sowie einem Zusatzantrieb (40), bestehend aus einer wahlweise als Generator oder Motor zu betreibenden elektrischen Maschine, die über eine Schaltkupplung (33) mit einem Getriebe verbunden ist und ein Zahnrad des Getriebes die Propellerzwischenwelle (32) umschließt und mit ihr über eine flexible Kupplung (20) verbunden ist, wobei zwischen Getriebe (32) und der einen antriebsseitigen Flansch (1) aufweisenden Antriebsmaschine auf einer Druckwelle (2) eine spielfreie, lösbare und formschlüssige Verbindung angeordnet und mit Vorwärtsdrucksteinen (8) und Rückwärtsdrucksteinen (7) aufweisendes Hilfsdrucklager verknüpft ist, das bei Hilfs- oder Notbetrieb des Schiffes aktivierbar ist, wobei der entsprechend verringerte Propellerschub über das Hilfsdrucklager auf ein in der Antriebsmaschine angeordnetes Drucklager in den Schiffsrumpf eingeleitet wird, wobei eine mit der Propellerzwischenwelle (22) und dem Hilfsdrucklager verbundene drehsteife, aber axial weiche, ein Membranpaket (105) aufweisende Membrankupplung (104) die spielfreie formschlüssige Verbindung bildet und im Normalbetrieb das Hilfsdrucklager mittels der Drucksteine (7, 8) gegen die Flansche (1, 13) der Antriebsseite und der Druckwelle (2) verspannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das äußere Ende des Membranpaketes 105 mit einer Scheibe 109 verbunden ist, die an einer Stirnseite mit einer Verzahnung versehen ist, die unter axialer Vorspannung des Membranpaketes 105 in eine entsprechende Verzahnung eines mit dem ersten Wellenabschnitt verbundenen Flansches 112 eingreift und daß zur Erzeugung der Vorspannung gegen die Scheibe 109 eine Andrückvorrichtung wirkt, die über eine Fernbedienung steuerbar ist.