DE10035480A1

DE10035480A1 - Schiffsgetriebe mit Heizvorrichtung

Info

Publication number: DE10035480A1
Application number: DE10035480A
Authority: DE
Inventors: Domenico Gianese; Fabiano Bugoloni
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2000-07-21
Filing date: 2000-07-21
Publication date: 2002-01-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schiffsgetriebe (2) mit einer Trolling-Einrichtung mit mindestens einer von einer hydraulischen Steuereinrichtung mittels eines Hydraulikmediums ansteuerbaren, hydraulischen Kupplung, die wahlweise geschlossen oder in einer Trolling-Betriebsart schlupfend betreibbar ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß eine Heizvorrichtung (4) für das Hydraulikmedium vorhanden ist, um möglichst schnell eine Temperatur zu erreichen und zu halten, in der die Trolling-Betriebsart zuverlässig funktioniert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schiffsgetriebe mit einer Trolling-Einrichtung, die eine hydraulische Kupplung auf weist, die wahlweise geschlossen oder in einer Trolling-Betriebsart teilweise geschlossen mit Schlupf betreibbar ist.

Bei Schiffsantrieben mit Trolling-Einrichtungen be steht die Möglichkeit, unabhängig von der Motordrehzahl Einfluß auf die Propellerdrehzahl zu nehmen. Trolling wird insbesondere angewandt bei Hafenmanövern und Kanalfahrten, da hier in der Regel bei konstanter Getriebeübersetzung die Schiffsgeschwindigkeit bei kleinstmöglicher Motordrehzahl (Leerlaufdrehzahl) noch zu groß ist. Andere Anwendungsge biete des Trolling sind die Kriechfahrt beim Fischen mit Schleppnetz. In der Trolling-Betriebsart wird eine Kupplung der Trolling-Einrichtung schlupfend betrieben. Üblicherwei se ist eine solche Kupplung als mehrlamellige, hydraulische Lamellenkupplung ausgeführt. Während der Trolling-Betriebsart wird diese Kupplung mit einem Hydraulikdruck beaufschlagt, der gerade so groß ist, daß ein bestimmtes Moment auf die Propellerwelle übertragen werden kann, wobei sich zwischen den beiden zu kuppelnden Gliedern eine Diffe renzdrehzahl einstellt.

Bei niedrigen Temperaturen des Getriebeöls, welches üblicherweise als Hydraulikmedium verwendet wird, können aufgrund der hohen Viskosität des Getriebeöls und/oder ei nes geänderten Reibverhaltens der Reibbeläge der Lamellen der Lamellenkupplung Probleme in der Trolling-Betriebsart auftreten. Insbesondere kann es problematisch sein, einen konstanten Schlupf an der Kupplung einzustellen. Bei sehr kalten Wassertemperaturen, wie sie beispielsweise in der Nordsee vorherrschen, und Kriechfahrt beim Fischen mit Schleppnetz erreicht das Getriebeöl nur eine geringe Tempe ratur, die zu klein für ein zuverlässiges Funktionieren der Trolling-Betriebsart ist.

Auch direkt nach einem Kaltstart, wenn die Trolling-Betriebsart beispielsweise für Hafenmanöver verwendet wer den soll, ist die Temperatur des Getriebeöls zu gering.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Schiffsgetriebe so weiterzu bilden, daß die Trolling-Betriebsart auch bei sehr kalten Wassertemperaturen und kurz nach einem Kaltstart zuverläs sig funktioniert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Heizvorrichtung für das Hydraulikmedium vorhanden ist. Damit wird das Hydraulikmedium bzw. das Getriebeöl schnell auf eine Betriebstemperatur gebracht, bei der der Trolling-Betrieb zuverlässig funktioniert. In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfaßt die Heizvorrichtung ein elektrisches Heizelement, wie z. B. einen elektrischen Widerstand. Damit ist eine entsprechende Wärmeleistungsabgabe unabhängig von der Motortemperatur möglich. Mit einer Stromversorgungsein richtung, beispielsweise einer Batterie auf dem Schiff oder ein Netzanschluß im Hafen, ist sogar eine Vorwärmung des Hydraulikmediums möglich. Während der Fahrt kann die elek trische Heizvorrichtung von einem Generator, welcher vom Antriebsmotor gespeist wird, versorgt werden.

Die Heizvorrichtung kann innerhalb eines Gehäuses des Schiffsgetriebes oder in einem Kühlkreislauf für das Hydraulikmedium angeordnet sein, welcher einen Wärmetauscher mit einer Zulaufleitung für zu kühlendes, heißes Hydraulik medium und einer Rücklaufleitung für gekühltes Hydraulikme dium aufweist. Sind diese Zu- und die Rücklaufleitung des Wärmetauschers durch eine Überbrückungsleitung miteinander verbunden, wobei ein Thermostatventil die Temperatur des Hydraulikmediums in der Zulaufleitung erfaßt und unterhalb einer Umschalttemperatur die Überbrückungsleitung freigibt, so daß der Wärmetauscher nicht durchströmt wird, und ober halb der Umschalttemperatur die Überbrückungsleitung sperrt, so daß der Wärmetauscher durchströmt wird, wird die Heizvorrichtung vorteilhafterweise an einer Stelle im Kühl kreislauf angeordnet, welche bei freigegebener Überbrückungsleitung durchströmt wird. Die Heizvorrichtung ist dann also in einem sogenannten Primär-Kreislauf angeordnet, der bei niedrigen Temperaturen durchströmt wird, während der Wärmetauscher in einem Sekundär-Kreislauf angeordnet ist.

Es ist möglich, die Temperatur oder die Leistungsabga be der Heizvorrichtung über einen Regelkreis, in dem eine zentrale Steuereinheit vorgesehen ist, zu regeln. In einer einfacher aufgebauten Ausgestaltung der Erfindung ist die Oberflächentemperatur einer an das Hydraulikmedium angren zenden Oberfläche der Heizvorrichtung auf einen vorgebba ren, konstanten Wert einstellbar. Damit kann die Heizvor richtung als autonomes Element betrieben werden und es wer den keine weiteren Steuer- oder Meßeinrichtungen oder Re gelkreise benötigt. Der Temperaturwert wird dabei so einge stellt, daß keine schädliche, örtliche Überhitzung des Hy draulikmediums auftritt.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfin dung wird erzielt, wenn die Oberflächentemperatur der Heiz vorrichtung auf einen Wert eingestellt wird, der in etwa gleich der Umschalttemperatur des Thermostatventils zwi schen Primär- und Sekundär-Kreislauf ist. Hierbei ist die Heizvorrichtung an einer Stelle im Kühlkreislauf angeord net, welche nicht von Hydraulikmedium durchströmt wird, welches durch den Wärmetauscher gekühlt ist. Solange die Temperatur des Hydraulikmediums in der Zulaufleitung klei ner ist als die Umschalttemperatur des Thermostatventils, zirkuliert das Hydraulikmedium nur im Primär-Kreislauf, d. h. vom Getriebe über die Zulaufleitung und die Überbrückungsleitung in die Rücklaufleitung zum Getriebe zurück, ohne daß der Wärmetauscher durchströmt wird. Da die Ober flächentemperatur der Heizvorrichtung in etwa gleich der Umschalttemperatur des Thermostatventils ist, herrscht in diesem Betriebszustand eine Temperaturdifferenz zwischen Hydraulikmedium und der Oberfläche der Heizvorrichtung, so daß von der Heizvorrichtung Wärme an das Hydraulikmedium abgegeben wird. Die Heizleistung ist dabei um so größer, je niedriger die Temperatur des Hydraulikmediums ist. Die Zeit bis zum Erreichen der Betriebs- bzw. Umschalttemperatur wird hierdurch erheblich verkürzt. Durch die anfangs sehr hohe Heizleistung wird sehr schnell eine Temperatur er reicht, in der der Trolling-Betrieb zuverlässig funktio niert.

Ist die Umschalttemperatur dann nach kurzer Zeit er reicht, wird die Überbrückungsleitung vom Thermostatventil gesperrt, so daß das Hydraulikmedium nunmehr im Sekundär- Kreislauf durch den Wärmetauscher zirkuliert und von diesem gekühlt wird. Da die Heizvorrichtung an einer Stelle im Kühlkreislauf angeordnet ist, welche nicht von durch den Wärmetauscher gekühltem Hydraulikmedium durchströmt wird, ist die Temperatur des Hydraulikmediums an der Heizvorrichtung in diesem Betriebszustand höher als die Oberflächen temperatur der Heizvorrichtung. Es wird also keine weitere Wärme mehr von der Heizvorrichtung abgegeben und die Lei stungsaufnahme der Heizvorrichtung ist gleich Null. Sobald also die Umschalttemperatur erreicht ist, wird die Heizvor richtung automatisch abgeschaltet. In dieser Konfiguration kann die Heizvorrichtung das ganze Jahr über unabhängig von den Umgebungstemperaturen oder Betriebsbedingungen betrie ben werden, ohne daß hierfür aufwendige Regelkreise oder Steuereinrichtungen benötigt werden.

Anhand der beiliegenden Figuren wird die Erfindung näher erläutert, wobei

Fig. 1 eine erste Ausführungsform und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der Erfindung zeigen.

In Fig. 1 ist mit 2 ein Schiffsgetriebe bezeichnet, das eine Trolling-Einrichtung 3 umfaßt, die eine nicht nä her dargestellte, hydraulische Kupplung aufweist, die in einer Trolling-Betriebsart schlupfend betreibbar ist. Damit das Getriebeöl möglichst schnell eine Temperatur erreicht, in der die Trolling-Betriebsart zuverlässig funktioniert, ist eine Heizvorrichtung 4 vorgesehen. Diese weist einen elektrischen Widerstand auf, der in thermischem Kontakt mit Getriebeöl ist, das in einem Kühlkreislauf 6 zirkuliert. Die Heizvorrichtung weist elektrische Anschlüsse 8 auf zur Verbindung mit einer elektrischen Spannungsquelle, wie bei spielsweise ein nicht dargestellter, vom Antriebsmotor des Schiffs betriebener Generator. Der Kühlkreislauf 6 weist zwischen einer Zulaufleitung 10 und einer Rücklauflei tung 12 einen Primär- und einen Sekundär-Kreislauf auf. Im Sekundär-Kreislauf fließt zu kühlendes Getriebeöl über die Zulaufleitung 10 und die Zwischenleitung 14 durch den Wär metauscher 16 und über die Zwischenleitung 18 zur Rücklauf leitung 12. Im Wärmetauscher 16 tritt das Getriebeöl in thermischen Kontakt mit Wasser, das den Wärmetauscher 16 in Richtung des Pfeils 20 durchströmt. Hierbei wird das Ge triebeöl abgekühlt. Dieser Sekundär-Kreislauf wird vom Thermostatventil 22 oberhalb einer bestimmten Umschalttem peratur des Getriebeöls freigegeben.

Unterhalb der Umschalttemperatur des Thermostatven tils 22 zirkuliert das Getriebeöl lediglich im Primär- Kreislauf. Im Primär-Kreislauf ist zwischen der Zulauflei tung 10 und der Rücklaufleitung 12 eine Überbrückungslei tung 24 vorgesehen, die vom Thermostatventil 22 unterhalb einer Umschalttemperatur freigegeben wird. Solange das Ge triebeöl lediglich im Primär-Kreislauf zirkuliert, wird der Wärmetauscher 16 nicht durchströmt, so daß schneller eine Betriebstemperatur erreicht wird. Die Heizvorrichtung 4 ist zwischen der Zulaufleitung 10 und dem Thermostatventil 22 angeordnet und wird im Primär-Kühlkreislauf bei freigegebe ner Überbrückungsleitung 24 durchströmt.

Die Oberflächentemperatur eines Teils der elektrischen Heizvorrichtung 4, welcher mit dem Getriebeöl in Kontakt ist, ist auf einen vorgebbaren, konstanten Wert einstell bar, der in etwa der Umschalttemperatur des Thermostatven tils 22 entspricht. Hierdurch wird erreicht, daß, solange die Temperatur des Getriebeöls in der Zulaufleitung 10 kleiner als die Umschalttemperatur ist, von der Heizvor richtung Wärme abgegeben wird. Auf diese Weise wird nach einem Kaltstart sehr schnell eine Betriebstemperatur er reicht, in der die Trolling-Betriebsart zuverlässig funk tioniert. Ist die Umschalttemperatur des Thermostatven tils 22 erreicht, wird aufgrund der konstanten Oberflächen temperatur der Heizvorrichtung 4, die der Umschalttempera tur entspricht, keine weitere Wärme an das Getriebeöl über tragen. Wesentlich dabei ist, daß die elektrische Heizvor richtung an einer Stelle im Kühlkreislauf 6 angeordnet ist, welche nicht von durch den Wärmetauscher 16 gekühltem Ge triebeöl durchströmt wird. Neben der in der Zeichnung dar gestellten Anordnung der Heizvorrichtung wäre also auch eine Anordnung zwischen dem Thermostatventil 22 und der Überbrückungsleitung 24 möglich.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfin dung, bei der die elektrische Heizvorrichtung 4 im Bereich des Ölsumpfs in das Getriebegehäuse eingeschraubt ist.

Bezugszeichen

2

Schiffsgetriebe

3

Trolling-Einrichtung

4

elektrische Heizvorrichtung

6

Kühlkreislauf

8

elektrische Anschlüsse

10

Zulaufleitung

12

Rücklaufleitung

14

Zwischenleitung

16

Wärmetauscher

18

Zwischenleitung

20

Pfeil

22

Thermostatventil

24

Überbrückungsleitung

Claims

1. Schiffsgetriebe (2) mit einer Trolling-Einrich tung (3) mit mindestens einer von einer hydraulischen Steu ereinrichtung mittels eines Hydraulikmediums ansteuerbaren, hydraulischen Kupplung, die wahlweise geschlossen oder in einer Trolling-Betriebsart schlupfend betreibbar ist, da durch gekennzeichnet, daß eine Heizvor richtung (4) für das Hydraulikmedium vorhanden ist.

2. Schiffsgetriebe nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (4) ein elektrisches Heizelement, insbesondere einen elektrischen Widerstand, umfaßt.

3. Schiffsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (4) innerhalb eines Gehäuses des Schiffsgetriebes (2) angeord net ist.

4. Schiffsgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizvorrichtung (4) in einem Kühlkreislauf (6) für das Hydraulikmedium angeord net ist, welcher einen Wärmetauscher (16) mit einer Zulauf leitung (10) für zu kühlendes, heißes Hydraulikmedium und mit einer Rücklaufleitung (12) für gekühltes Hydraulikmedi um aufweist.

5. Schiffsgetriebe nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Zu- (10) und die Rück laufleitung (12) durch eine Überbrückungsleitung (24) mit einander verbunden sind, wobei ein Thermostatventil (22) die Temperatur des Hydraulikmediums in der Zulauflei tung (10) erfaßt und unterhalb einer Umschalttemperatur die Überbrückungsleitung (24) freigibt, so daß der Wärmetau scher (16) nicht durchströmt wird und oberhalb der Um schalttemperatur die Überbrückungsleitung (24) sperrt, so daß der Wärmetauscher (16) durchströmt wird und daß die Heizvorrichtung an einer Stelle im Kühlkreislauf angeordnet ist, welche bei freigegebener Überbrückungsleitung (24) durchströmt wird.

6. Schiffsgetriebe nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentemperatur einer an das Hydraulikmedium angren zenden Oberfläche der Heizvorrichtung (4) auf einen vorgeb baren, konstanten Wert einstellbar ist.

7. Schiffsgetriebe nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächentempera tur der Heizvorrichtung (4) in etwa gleich der Umschalttem peratur des Thermostatventils (22) ist, und daß die Heiz vorrichtung (4) an einer Stelle im Kühlkreislauf (6) ange ordnet ist, welche nicht von durch den Wärmetauscher (16) gekühltem Hydraulikmedium durchströmt wird.