DE10000578A1

DE10000578A1 - Rotorkühlung für Gondelpropeller

Info

Publication number: DE10000578A1
Application number: DE10000578A
Authority: DE
Inventors: Klaus Kranert
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-01-10
Filing date: 2000-01-10
Publication date: 2001-07-12

Abstract

Die Schutzanmeldung betrifft eine Einrichtung für die autarke Rotorkühlung von Gondelpropellern mit ein oder zwei Elektromotoren. Die Einrichtung benutzt eine Propellerkappe mit zentralen Kühlwassereintritts- und peripheren koaxialen Austrittsöffnungen, wobei das warme Kühlwasser durch Zentrifugalkraft ausgestoßen wird. Sie ermöglicht die Kühlung über das Rotorgehäuse und durch Rohre über das aktive Rotoreisen. Es ist eine Seewasserkühlung oder eine Zweikreiskühlung mit Wärmetauscher und einer Schwerkraft-Radialpumpe möglich.

Description

Als Stand der Technik sind bisher nur Kühlungen für den Stator von Motoren in Gondelpropellern beschrieben. Z. B. Luftkühlung nach EP0590 867 B1 für den Azipod. Hier wird auch die Seewasserkühlung für die Lager gezeigt, die aber nur bei Vorausfahrt des Schiffes wirken soll. Für einen kontrarotierenden Gondelpropeller (DE 195 47 948 A1) ist jedoch eine Rotorkühlung für die elektrischen Verluste erforderlich, wobei nur eine Seite der Gondel zur Wasserkühlung zur Verfügung steht.

Die Problemlösung ist Gegenstand der Erfindung. Hierzu werden (Fig. 1) die durch die relativ große Gondel (Gondeldurchmesser ist ca. 45-60% des Propellerdurchmessers) und die durch einen in die Gondel eingezogenen Propeller relativ große Propellerkappe (1) benutzt. Ein perforierter Einlaß in der Mitte der Kappe (2) läßt das Wasser in das angefügte Zulaufrohr (3) strömen. Das Zulaufrohr führt in die als Hohlwelle ausgebildete Propellerwelle (4), dessen Durchmesser soweit vergrößert ist, das der entstehende koaxiale Raum als Kühlwasserrücklauf (5) benutzt werden kann. Die Kappe ist für diesen Rücklauf offen, sonst aber als Hohlraum geschlossen und an der Propellerhohlwelle dicht befestigt und hat an der Peripherie perforierte Auslässe als Kühlwasseraustritt (6).

Das Zulaufrohr ist an einem Rezess der Hohlwelle (7) befestigt, der sich im Bereich des Motors oder im Bereich des 2. Motors befindet (Fig. 2). Der Zulauf wird durch eine zentrale Bohrung (8) bis zu den radial abgehenden Zuläufen (9) zu den Wärmequellen verlängert. Aus Fertigungs- und Reperaturgründen kann die Propellerwelle (10) geteilt sein. Dann kann die Kühlung der aktiven Rotorteile (Lamellen, Wicklung (11)) zweckmäßig im Zwischenraum (12) zwischen Rotorgehäuse (13) (dünne Wandung) und der Zwischenwelle (10) erfolgen. Das erwärmte Kühlwasser fließt dann über radiale Bohrungen (14) und durch das Ablaufrohr (5) zur Kappe und wird schließlich durch Zentrifugalwirkung durch die Auslässe (6) gedrückt. Die Sogwirkung als Durchlaufdruck kann dabei je nach Wassertiefe des Propellers ca. 1.5-1.7 bar betragen. Lufteinschlüsse können sich dabei im Hohlraum des Motors (12) nicht bilden, da das durch die Zentrifugalkraft schwerere Wasser die Luft bei der Rotordrehung über den Abfluß (14) nach außen drückt.

Für einen guten Wärmeübergang sollten die Lamellen fest auf das Rotorgehäuse (13) gepresst sein. Vorzugsweise sind Rechteckspulen mit Betriebsspannung nicht über 3 KV zu verwenden, die eine nicht zu dicke Isolierung von 1 bis 1,5 mm erfordern. Die i. a. hochpoligen Propellermotoren haben keine große Wickelkopfausladung, so daß bei entsprechender Luftverwirbelung die Kühlung ausreichend sein sollte.

Eine weitere Art der Rotorkühlung zeigt Fig. 2 für zwei Rotoren (Contrapod). Die Kühlung erfolgt hierbei über Rohre (15), die durch den magnetischen Rücken der Rotoren geführt sind. Außerdem läßt sich eine autarke Zweikreiskühlung erreichen, indem das Zulaufrohr zum Rotor von der Kappe getrennt und an einen Wärmetauscher (16) innerhalb der Kappe angeschlossen wird.

Eine Schwerkraftradialpumpe (17) ist auf einer wassergeschmierten Lagerung (18) auf dem Zulaufrohr am Ende der Welle (10) angebracht. Um das wirksame Drehmoment und damit die Leistung der Pumpe zu erhöhen, ist das Gewicht (19) in einer flachen Dose (20), die ein Teil des Wärmetauschers ist, peripher angebracht. Das Gewicht und seine Aufhängung sind hinsichtlich geringer Reibung gegenüber der rotierenden Kühlflüssigkeit strömungsgünstig gestaltet. Die Pumpenflügel sind für Rechts- und Linkslauf ausgelegt. Der Wärmetauscher arbeitet für Vorausfahrt des Schiffes im Gegenstromprinzip. Zur Vergrößerung der Kappe kann der Propeller (21) so gekröpft sein, daß ein hinterer Teil der Flügel freischlagend über die Kappe laufen und die Welle verkürzt werden kann.

Zu Montagezwecken ist die Dose und das Zulaufrohr geteilt (22) und abgedichtet angeschraubt.

Claims

1. Eine Kühleinrichtung zur Abführung der Verluste einer oder zweier Rotoren als Innen- oder Außenpolläufer von einem oder von zwei Elektromotoren, die in einer Gondel angeordnet sind und Propeller antreiben, dadurch gekennzeichnet, daß in der zum Propeller abgedichteten Propellerkappe zentral ein Zulaufrohr für das einströmende Umgebungswasser angeordnet ist und mit der ganz oder teilweise als Hohlwelle ausgebildete Propellerachse dicht verbunden ist und zur Kaltwasserzufuhr dient, indem vom Zulaufrohr und/oder nach einem Rezess von einer verlängerten zentralen Bohrung der Welle radiale Bohrungen oder Rohre zu der Wärmequelle (inneres Rotorgehäuse oder Rotorrücken) geführt sind und daß die Hohlwelle von der Kappe bis zum Rezess im Bereich der Motoren einen größeren Durchmesser hat, so daß ein koaxialer Hohlraum entsteht, der zur Kappe offen ist und zu dem radiale Rohre und/oder Bohrungen das warme Wasser führen können, so daß bei Drehung von Kappe, Propeller und Rotor das warme Wasser durch Zentifugalkraft über am äußersten Kappenrand befindliche Öffnungen nach außen gedrückt wird.

2. Nach 1. dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei Motoren auf einer Welle der Rezess der Hohlwelle zum Befestigen und Abdichten des Zulauf rohrs sich im Bereich des zweiten Rotors befindet.

3. Nach 1. und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung der Rotoren durch die Führung des Wassers durch den koachsialen Bereich zwischen dem Rotorinnenmantel und der vergrößerten Zwischenwelle der Motoren erfolgt.

4. Nach 1. und 2., dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlung durch Längsrohre erfolgt, die durch das aktive Eisen des Rotorrückens (Lamellen) laufen.

5. Nach 1. bis 4., dadurch gekennzeichnet, daß ein innerer Kreislauf geschaffen wird, indem das Zulaufrohr von einem Wärmetauscher in der Kappe ausgeht, der Zwangsumlauf des inneren Kreislaufs durch eine Pumpe im Rücklauf bei Drehung der Welle erfolgt und der Zulauf des äußeren Kreislaufs durch eine zentrale Öffnung der Kappe ermöglicht wird und die Wärmetauschung im Gegenstromprinzip erfolgt.

6. Nach 1. bis 5., dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Zulaufrohr am Ende der Welle eine Radialpumpe nach dem Schwerkraftprinzip mit einer Wassergleitlagerung angeordnet ist, daß zur Vergrößerung des Hebelarms des Schwerkraftgewichtes eine scheibenförmige Dose am Ende des Wärmetauschers gebildet wird, die in die Kappe eingefügt und zur Hohlwelle abgedichtet ist, daß die Pumpe zur Verminderung des Reibdrehmomentes bei Drehung der Welle ein stromlinienförmig ausgebildetes Pendelgewicht und einen stromlinienförmig ausgebildeten Haltearm erhält und daß die Pumpenflügel für Rechs- und Linkslauf ausgelegt werden.