CN107428402B - 布置海洋船舶的可控桨距式推进器装置的润滑的方法及其润滑装置 - Google Patents

Abstract

本发明讨论了用于海洋船舶的可控桨距式推进器的润滑的方法和装置。当所述海洋船舶利用锁定在期望位置中的推进器桨叶向前航行时，润滑基于从液压动力组件到轮毂并返回至油箱的连续润滑剂循环进行。通过至少当所述推进器桨叶被锁定在期望位置中时维持后油室(56)与润滑剂室(82)之间的压力差以使润滑剂从所述后油室(56)经由所述润滑剂室(82)循环至所述油箱来执行润滑。

Description

布置海洋船舶的可控桨距式推进器装置的润滑的方法及其润 滑装置

技术领域

本发明涉及布置海洋船舶的可控桨距式推进器的润滑的新型方法及其润滑装置。

背景技术

可控桨距式推进器在海洋船舶中变得越来越普遍。桨距控制使操作者有机会通过改变推进器的桨叶角度或桨距来变更海洋船舶的速度，更重要的是，可以通过将推进器桨叶从前进方向转动到后退方向来改变海洋船舶的移动方向，由此不需要为船舶提供能够改变推进器旋转方向的变速器，或者不需要反转发动机的旋转方向。这样的可控桨距式推进器被布置在所谓的轮毂中。海洋船舶推进装置包括发动机、驱动装置、驱动轴和具有推进器桨叶的轮毂。驱动装置通常是减速齿轮或电驱动马达，用于驱动所述驱动轴。借助使推进器桨叶转动来控制推进器的桨距。推进器桨叶转动装置包括布置在轮毂中的实际机械转动装置以及用于致动机械转动装置的装置。机械转动装置包括用于每个推进器桨叶的曲柄环。推进器桨叶借助曲柄环可旋转地联接并密封至轮毂的主体或外壳。曲柄环具有朝向轮毂内侧延伸的非中心或非同心销。销被装配在一凹槽中，该凹槽设置在同心地布置在轮毂主体中并在推进器的轴线方向上移动的构件上。优选地，凹槽在垂直于推进器轴线的方向上延伸。由于移动构件借助致动装置在轴向方向上移位，所以曲柄环和推进器桨叶被迫转动，由此控制推进器桨叶的桨距。

基本上存在两种类型的致动装置，即机械式和液压式。机械致动装置包括杆，所述杆沿着驱动轴中的中心孔从驱动装置延伸到轮毂的内侧，使得所述杆在轮毂内侧联接至可移动构件，并且在驱动轴的驱动装置端处联接至用于沿轴向移动杆的装置。关于可能作为实施例而呈现在US4028004中的液压致动装置，轮毂内侧的可移动构件被布置成如液压缸中的活塞一样工作。换句话说，在可移动构件的两个轴向侧上都有室，即，所谓的后室和前室，当期望控制桨距时，加压油基于转动的推进器桨叶的方向而输送到后室和前室中的任一者中。如果加压油被带到前室，则活塞(即可移动构件)使推进器桨叶转动，使得推进器桨叶在前进方向上移动海洋船舶。而如果加压油被带到后室，则活塞(即可移动构件)使推进器桨叶转动，使得推进器桨叶在后退方向上移动海洋船舶。当然，在活塞的中间位置中，推进器的推进力由于推进器桨叶的桨距的减小而降低。

经由驱动轴中的中心孔以及通过为中心孔提供同心管道将加压油带到后油室和前油室，使得形成两个单独的油通道。借助与驱动装置相关联布置的油分配箱将油设置在油通道中，即油分配箱的目的是将油从静止油管输送到驱动轴中的旋转油通道。油分配箱从所谓的液压动力组件接收加压油，使得海洋船舶的操作者借助油通道通入的先导操作式主控制阀装置来控制加压油，由此其它油通道充当返回通道以将油返回到液压动力组件。换句话说，液压动力组件接收来自油箱的油，将油加压至需要的压力，并且借助上述先导操作式主控制阀装置将加压油输送到期望的应用。

通常，推进器桨距控制工作，使得当开始在前进方向上移动海洋船舶时，操作者在前进位置中移动先导操作式主控制阀，由此允许加压油进入轮毂中的前油室并且允许后油室中的油逸出后油室，使得可移动构件可使推进器桨叶在前进方向上转动以抵抗水使旋转推进器桨叶承受的液压压力。当推进器桨叶处于其期望位置中时，先导操作式主控制阀被移至阻塞在两个油通道中流动的位置，由此通过保持前油路被阻塞并且桨叶在前油路中产生一定的压力来维持桨叶处于其位置中。如果在管线的任何部分中都不会发生泄漏，则推进器桨叶将被锁定在其当前位置中。

然而，借助先导操作式主控制阀来保持前流动路径关闭在实践中是不可能的，因为在油分配箱中，油从静止油管流向旋转油管，由于这种类型密封(环形压力密封)的性质导致显著的泄漏。解决该泄漏相关问题的一个选择将是移动先导操作式主控制阀来补偿这种泄漏，但这样将是非常耗能低效的并且难以控制。因此未在上述US4028004中讨论的阻塞阀(先导操作式止回阀或类似物)被放置在旋转的前油管中。在旋转的前油管中，因为推进器通常设计成，使得即使在后油室中没有引入压力，桨叶也自动转向其后退方向。从前油室到先导操作式主控制阀的油流被阻塞(阻塞阀的泄漏最小并且可以相对于将推进器桨叶保持在其当前位置时被认为是微不足道的)，事实上被阻塞到达油分配箱，由此油在活塞与前油路中的阻塞阀之间被加压，将推进器桨叶有效地锁定在其当前位置中，而不需要从液压动力组件供应额外的加压油。

阻塞阀起作用，使得从先导操作式主控制阀朝向前油室流动的加压油可通过阻塞阀，以能够向前改变桨叶桨距。阻塞阀借助先导管路连接到后流动路径，使得从先导操作式主控制阀朝向后油室流动的加压油在超过一定压力(尤其由阻塞阀的先导比确定)时能够打开阻塞阀，从而允许油从前油室逸出，因此允许桨叶的桨距向后改变。允许加压油朝向后油室流动将导致可移动构件最终被机械止动器停止。换句话说，当推进器桨叶处于其“完全后退”位置中时，机械止动器将推进器桨叶锁定在其当前位置中，而不是在油室中的任一者中阻塞油。

除液压致动装置之外，轮毂需要油来润滑机械转动或控制装置。事实上有两个选择来布置润滑。第一选择将是通过后管道向轮毂和从轮毂供应油。然而，这不是一个优选的选择，因为会将轮毂润滑系统与后管道润滑系统连接，由此一个系统中出现问题(例如进水)将致使另一个系统中也出现相同的问题。也在上述US4028004中讨论过的优选的第二选择是将轴的中心孔用作润滑剂输送到轮毂中的安全路线。因此，驱动轴的中心孔设置有另一同心管道，使得三个单独的流动通道布置在驱动轴内。两个最内流动通道与后油室和前油室连通，而移动构件与轮毂的主体或壳体之间的最外流动通道连通润滑剂室。

润滑剂室通过重力从油箱中提供油。出于安全目的，油箱布置在满载海洋船舶的水线上方，使得轮毂内侧的流体静压力保持一直高于轮毂外侧的水压，由此在轮毂中密封失效的情况下，水无法进入润滑剂室，但润滑剂泄漏到周围的水。

然而，实践表明，水可通过冷凝、泄漏或某种其它原因而进入轮毂的内侧，即进入润滑剂室。由此，在某个时间点，认为需要某种润滑剂循环来替代早期的实践，这已在上述US4028004中讨论过，在早期的实践中，相同的润滑剂保持在润滑剂室中并收集水和任何其它杂质，直到采取具体措施用新鲜的润滑剂取代用过的润滑剂。

当然，第一个建议是在驱动轴的中心孔中布置第三同心管道，这也将需要改变油分配箱。鉴于这样的构建被认为是相当复杂且有风险的，针对第二个建议，意识到，至少在改变推进器的桨距的同时，轮毂在其前油室和后油室中都已经有加压油。为了应用该建议，只意味着，油流动沟槽应该从前油室和后油室之一布置到润滑剂室。既然这样的油流动沟槽是静态元件而不需要修理或维护，将油流动沟槽应用于后油室与润滑剂室之间。因为在向前航行时前油室必须保持阻塞和加压，所以不可能从前油室开始布置润滑剂沟槽。当然，油流动沟槽以及润滑剂循环仅在将推进器桨叶移向其后退位置时使用，即油循环仅偶尔在相当短的时间段内发生。然而，此时，认为用于机械转动装置的液压和润滑两者的矿物油足以能够处理一定量的水，而不会损害油本身或应该被润滑的表面中的任一者。

然而，现在环保要求即将改变，使得在即使有油泄漏至周围水的轻微风险的所有位置中，也必须使用与水接触时容易降解的此类油。当然，这从环境而言对油是良好的特性，但考虑到润滑不是那么理想，因为必须连续地观察这样的环保可接受润滑剂，否则基于与油接触的水量，可能在数天或数周内丧失其润滑能力。因此，现代可控桨距式推进器必须(至少在向前航行时)设置有油循环，以确保水无法收集到轮毂中。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种针对一个或多个上述问题的方案。

本发明的第二目的是提出一种用于润滑可控桨距式推进器的几乎连续循环的润滑剂。

本发明的第三目的是提供一种用于使可控桨距式推进器的轮毂中的润滑剂循环的简单而可靠的布置。

本发明的第四目的是提供一种可以使用与可控桨距式推进器相关联的环保可接受润滑剂的简单方案。

本发明的至少一个以上及其它目的通过一种布置海洋船舶的可控桨距式推进器装置的润滑的方法来实现，所述可控桨距式推进器装置包括轮毂、驱动轴、驱动装置、油分配箱、液压动力组件和油箱；所述轮毂具有多个推进器桨叶以及用于控制所述推进器桨叶的桨距的机械液压装置；机械控制装置被布置在润滑剂室中；液压控制装置包括后油室和前油室；所述轮毂附接至驱动轴的第一端；所述驱动轴的第二端联接至所述驱动装置；所述驱动轴具有三个油路，即，用于经由所述油分配箱和油管将所述后油室连接到所述液压动力组件的后流动路径、用于经由所述油分配箱和油管将所述前油室连接到所述液压动力组件的前流动路径以及用于经由所述油分配箱和油管将所述润滑剂室连接到所述油箱的润滑剂路径；所述方法包括以下步骤：借助至少一个油循环沟槽将所述后油室连接到所述润滑剂室并且借助至少一个第一润滑剂通道将所述润滑剂室连接到所述润滑剂路径，以及，至少当所述推进器桨叶被锁定在期望位置中时，在所述后油室与所述润滑剂室之间布置压力差以使润滑剂从所述后油室经由所述润滑剂室循环至所述油箱。

本发明的至少一个以上及其它目的通过一种用于海洋船舶的可控桨距式推进器装置的润滑装置来实现，所述可控桨距式推进器装置包括轮毂、驱动轴、驱动装置、油分配箱、液压动力组件和油箱；所述轮毂具有多个推进器桨叶以及用于控制所述推进器桨叶的桨距的机械液压装置；机械控制装置被布置在润滑剂室中；液压控制装置包括后油室和前油室；所述轮毂附接至驱动轴的第一端；所述驱动轴的第二端联接至所述驱动装置；所述驱动轴具有三个油路，即，用于经由所述油分配箱和油管将所述后油室连接到所述液压动力组件的后流动路径、用于经由所述油分配箱和油管将所述前油室连接到所述液压动力组件的前流动路径以及用于经由所述油分配箱和油管将所述润滑剂室连接到所述油箱的润滑剂路径；所述后油室借助至少一个油循环沟槽连接到所述润滑剂室并且所述润滑剂室借助至少一个第一润滑剂通道连接到所述润滑剂路径，所述装置进一步包括：所述后油室借助至少一个油循环沟槽连接到所述润滑剂室并且所述润滑剂室借助至少一个第一润滑剂通道连接到所述润滑剂路径；以及加压油源，所述加压油源被布置成至少当所述推进器桨叶被锁定在期望位置中时与所述后油室流动连通。

从所附权利要求来看，布置海洋船舶的可控桨距式推进器的润滑的本方法的其它特征及其润滑装置将变得显而易见。

当解决至少一个上述问题时，本发明至少提供以下优点：

·在推进器桨叶被锁定在期望位置中的情况下，当向前航行时使润滑剂连续循环；

·使可控桨距式推进器可靠地润滑；

·布置润滑剂的循环的成本有效手段；

·对目前可控桨距式推进器的改变最小；

·容易更新现有可控桨距式推进器以包括新型润滑剂循环；以及

·在可控桨距式推进器中使用环保可接受、容易降解的润滑剂。

附图说明

在下文中，参考附图更详细地说明布置海洋船舶的可控桨距式推进器的润滑的新型方法及其润滑装置，在附图中：

图1示意性地图示现有技术可控桨距式推进器的示例性润滑和控制布置；

图2示意性地图示现有技术可控桨距式推进器的轮毂；

图3a至图3c示意性地图示与现有技术可控桨距式推进器的轮毂相关联布置的几个阻塞阀选择；

图4示意性地图示根据本发明的一个优选实施方式的可控桨距式推进器的轮毂；

图5示意性地图示根据本发明的第一优选实施方式在润滑剂室中布置润滑剂循环的一种方式；

图6示意性地图示根据本发明的第二优选实施方式在润滑剂室中布置润滑剂循环的另一种方式；以及

图7示意性地图示根据本发明的第三优选实施方式在润滑剂室中布置润滑剂循环的又一种方式。

具体实施方式

图1主要考虑到其控制和润滑布置而图示了机械驱动(但是也可结合本发明使用电驱动器)的示例性现有技术可控桨距式推进器。图1的布置包括可控桨距式推进器10，可控桨距式推进器10具有轮毂12、轴系14、驱动装置16(通常是减速齿轮或电驱动马达)、油分配箱18、液压动力组件20和油箱22，用适当的油管将各个部件彼此连接(将在稍后说明)。除其它部件之外，轮毂12包括机械液压装置，用于改变或控制推进器桨叶的桨距，即用于在前进位置和后退位置之间改变桨叶角度位置(将结合图2更详细地说明)。轴系14包括塞杆和驱动轴。塞杆是布置成包围驱动轴的非旋转管子，用以将驱动轴从驱动装置经由海洋船舶船体通向船舶的外侧并且保护驱动轴免受水中的任何固体物破坏。如将在图2中更详细地示出的，驱动轴设置有中心中空的内部或孔，中心中空的内部或孔设置有彼此内置的两个管道。管道从油分配箱18延伸到轮毂12，形成从油分配箱18到轮毂12的三个流动路径，为轮毂提供润滑剂和油两者以用改变推进器桨叶桨距的液压装置来控制推进器10的桨叶角度。

油分配箱18优选地但不必要地布置在驱动轴的位于驱动装置那一侧的端部处，使得旋转轴和其中的旋转管道之间与静止油管的所需连接可变得容易。油分配箱18将随驱动轴旋转的上述三个流动路径借助油管24连接到油箱22并借助两个油管26和28连接到液压动力组件20。液压动力组件20借助油管30连接到油箱22，使得液压动力组件一直配有足够的油。液压动力组件20包括用于处理油的装置，所述油用来操作用于改变推进器桨叶角度的装置。换句话说，除其它部件之外，液压动力组件包括用于给油加压的液压泵、用于保持油清洁的过滤器，等。液压动力组件被先导操作式主控制阀用来操作轮毂中的液压装置，以改变前进位置和后退位置之间的桨距或桨叶角度位置。

图2示意性地图示现有技术可控桨距式推进器的轮毂。轮毂包括轮毂主体40，轮毂主体40紧固到布置在驱动轴44的端部处的凸缘42。借助将每个桨叶46经由其桨叶脚48附接至自身的可旋转曲柄环50(优选地借助螺栓)而将多个推进器桨叶46可旋转地布置到轮毂12。桨叶脚48和/或曲柄环50相对于轮毂主体40被密封，使得用于润滑轮毂内部(即机械桨距控制装置)的油在操作时不会泄漏至轮毂周围的水。

轮毂的内部设置有液压装置，用于控制桨距或者改变推进器的桨叶角度，即用于改变前进位置和后退位置之间的桨叶角度位置(已经结合图1提到)。在驱动轴44的对置端处，轮毂40设置有紧固到轮毂主体40的帽52。帽52的内部设置有活塞54，活塞54将帽52的柱形内部容积分成两个室，即后油室56和前油室58。活塞54紧固到具有几个功能的气缸轭60的端部。首先，气缸轭60充当活塞54的杆，支撑并密封在轮毂主体40的壁中的开口内以及驱动轴44的延伸部62上。其次，气缸轭60包括当推进器桨叶46转动至前进位置时将加压油从液压动力组件20输送达到的前油室58的另一部分。并且，第三，气缸轭60包括机械装置的一部分，用于控制桨距，即用于使推进器桨叶46在其前进位置和后退位置之间转动。针对每个推进器桨叶46，用于控制桨距的机械装置(即推进器桨叶转动装置)包括布置在气缸轭60的外周中的凹槽，凹槽优选地但不必要地位于垂直于气缸轭60的轴线的方向上。凹槽设置有滑动阻塞件64，滑动阻塞件64具有用于容纳非同心地设置在曲柄环50的内表面上的销66(由虚线示出)的圆孔。由此，通过使活塞/气缸轭单元在气缸轭60的凹槽中沿滑动阻塞件64的轴向方向移动来迫使销66将曲柄环50移动和转动，由此使桨叶46转动，这是因为销66不位于曲柄环50的中心处，而是位于其侧面处。同时，滑动阻塞件64还在凹槽中滑动。

用于改变推进器桨叶角度的液压装置的实际操作基于经由布置在驱动轴44中的流动路径设置在前油室或后油室的任一者中的加压油。换句话说，驱动轴44具有设置有两个管道的中空内部，在驱动轴44的中空内部内将一个管道布置在另一个管道内侧。两个管道的内管道(68)从油分配箱18延伸到与之紧固的活塞54并穿过活塞54，使之随活塞54而移动。管道68的内部形成加压油的后流动路径70，从液压动力组件20经由后油管26和油分配箱18抵达后油室56。驱动轴内部内的两个管道的外管道72与内管道68一起形成加压油的前流动路径74，从液压动力组件20经由前油管28和油分配箱18抵达前油室58，即首先在气缸轭60内侧的空腔中，即前油室58的内部部分，并从此处沿着气缸轭60中的至少一个孔76抵达前油室58的外部部分。外管道72从油分配箱18延伸到驱动轴44的对置端，即延伸到轮毂内的驱动轴延伸部62的端部，并且与之附接并密封。外管道72与驱动轴44的中空内部的表面形成润滑剂的润滑剂路径78，从油箱22沿着油管24、油分配箱18和布置在轴延伸部62中的至少一个第一润滑剂通道80抵达用于控制桨距(即，使推进器桨叶转动)的机械装置所在的润滑剂室82。第一润滑剂通道80在其最内位置在润滑剂室82中打开，使得存在(出于任何原因，包括组件)于轮毂内部的任何气体都能够在轮毂旋转时逸出。换句话说，当轮毂旋转时，轮毂中的任何气体都在轮毂的最内打开部分处收集在轴延伸部上，因为较重的油占据轮毂内部空腔的其余部分。为了使润滑正常工作，油箱22位于满载海洋船舶的水线上方(图1中示出)。利用该布置，润滑剂室82内的流体静压力保持高于轮毂12的外侧，由此，在任何泄漏的情况下，水进入润滑剂室82的风险显著降低。

现有技术图3a至图3c示意性地图示一些替代阀装置，用于阻塞从前油室到液压动力组件的油流，即用于保持推进常数的桨距。在本说明书的介绍部分中，已经提到的是，由于油分配箱中的固定油路与旋转油路之间的连接本质上是泄漏的，前油室与油分配箱之间的油路必须设置有阻塞阀。换句话说，阻塞阀必须布置在与其中的中心管道相关联的旋转轴中。阻塞阀通过防止油流从前油室抵达油分配箱而将推进器的桨叶锁定在其期望桨距处。图3a包括布置在前流动路径74中的阀装置88(这里是特定类型的先导操作式止回阀)，阀装置88允许油朝向轮毂流动，即流向轮毂的前油室58，并且控制油流在相反的方向上从前油室58返回(沿液压动力组件20的方向)，在实践中阻塞油流，只要后流动路径70中的压力低于预定值(例如，约3到80巴之间)即可。换句话说，先导管路90将后流动路径70的压力引入到阀装置88，使得当后流动路径70中的压力增加至预定值时，阀装置88打开，并且前油室的油可流向液压动力组件。当然，这也意味着，推进器的桨距开始改变至后退方向。关于预定压力，它是一些变量的函数，由此预定压力的适用范围相当宽。例如，变量包括用在阻塞阀中的弹簧(原则上是固定的，但可在选择或设计阀时确定)、阀的先导比(后室压力作用的面积除以前室压力作用的面积)(原则上是固定的，但可在选择或设计阀时确定)以及前室压力(由推进器桨叶施加在移动气缸轭上的力确定并由推进器桨叶设计及实际操作条件确定)。

描述的装置进行工作，使得当海洋船舶移动或向前航行时，与液压动力组件相关联的先导操作式主控制阀和前油室58与油分配箱之间的阀装置88两者关闭前流动路径74，即防止前油室58排空并将推进器桨叶锁定在其期望位置或桨距处。当期望将推进器桨距调整至后退方向时，将先导操作式主控制阀移动至向后位置，由此液压动力组件压力进入后流动路径70并且作用在阀装置88的先导管路90中。液压动力组件压力超过阀装置88的打开压力，从而打开阀装置88，使得油可从前油室流向油分配箱并且进一步流向液压动力组件，由此推进器的桨叶能够在后退方向上转动。

图3b图示了以与图3a的阀装置相同的方式工作的阀装置的另一替代例。这里，阀装置92(另一类型的先导操作式止回阀)允许沿着前流动路径74朝向前油室向左自由流动，而相反方向上的流动被阻塞，直到后流动路径74中的压力超过打开阀装置92的预定值。

图3c图示了以与图3a的阀装置相同的方式工作的阀装置的又一替代例。这里，阀装置94(一种类型的平衡阀)允许沿着前流动路径74朝向前油室向左自由流动，而相反方向上的流动被阻塞，直到后流动路径74中的压力超过打开阀装置94的预定值。

后流动路径70还可设置有与图3a至图3c中的讨论在构建和操作两方面类似的阻塞阀装置。

以上描述包含了可控桨距式推进器的控制和润滑布置的基本特征和特性。然而，为了以可靠的方式使轮毂工作，尤其是其润滑剂室82设置有用于使润滑剂循环的装置。需要油循环，因为当组装和安装轮毂时，大量的气体一直收集在润滑剂室82中。为了借助油循环来布置气体排出，活塞54和气缸轭60设置有至少一个油循环沟槽84(参见图2)，从后油室56或从通向其中的流动路径70抵达润滑剂室82。仅当后油室以自然的方式加压时，即当海洋船舶的行进方向从前进方向改变为后退方向或者海洋船舶的速度由推进器减速时，润滑剂循环按现有技术的可控桨距式推进器轮毂运作。在这样的情况下，加压油沿着油循环沟槽84流向润滑剂室82并且经由第一润滑剂通道80流向润滑剂流动路径78，以前面讨论的方式将空气排出润滑剂室82。在下文更详细地讨论现有技术润滑装置的操作。

当海洋船舶的操作者希望将推进器的桨叶角度调整为前进方向时，他/她移动与液压动力组件相关联的先导操作式主控制阀，以打开后流动路径70并将全油压(取决于推进器桨叶上的外部负载导致的前油室压力，例如是10–30巴)引导至前流动路径74。然后，前流动路径74中的压力将气缸轭60向左移动，迫使油从后油室56进入液压动力组件20，并且使推进器桨叶转动。关于从后油室56到润滑剂室82以及进一步到箱22的油循环，这取决于液压动力组件中可能的反压力。

当海洋船舶的操作者希望将推进器的桨叶角度调整为后退方向时，他/她移动与液压动力组件相关联的先导操作式主控制阀，以打开前流动路径74并将全油压引导至后流动路径70。然后，后流动路径70中的压力超过阀装置88的打开压力，阀装置88打开，允许油从前油室58流向液压动力组件20，并且使气缸轭60移动并使推进器桨叶转动。关于从后油室56到润滑剂室82以及进一步到箱22的油循环，它不间断地继续。换句话说，当润滑剂循环事实上真正操作时的唯一时间段是推进器桨叶在后退方向上转动的时候，即先导操作式主控制阀移动至向后位置。由此，只要到达期望的推进器桨叶位置，并且先导操作式主控制阀移动至中立位置，就停止润滑剂循环。

在现有技术中，当先导操作式主控制阀处于中立位置中时，先导操作式主控制阀阻塞所有连接，由此在后油室中没有额外压力，结果，没有强迫润滑剂经由润滑剂室循环。由此，在实践中，润滑剂仅在推进器运行时间的小部分内循环，因为在前进或后退方向上航行(即当先导操作阀处于中立位置中且推进器桨叶被锁定在期望位置中时)通常占据推进器运行时间的90％以上。由此润滑剂循环至多不超过推进器运行时间的10％。

然而，最近环境法规已经改变，使得用在可控桨距式推进器轮毂中的油必须是环保可接受的。目前，油是矿物油，但油当在泄漏的情况下进入海水时会导致严重的环境问题，环保要求规定必须使用较少的有害油。环保可接受的润滑油(即润滑剂)是可用的，并且其润滑特性与矿物油一样好。然而，环保可接受的润滑油具有严重的缺陷，因为它们在与水接触时非常容易降解。润滑剂的这种降解可致使磨损和损害轮毂中需要润滑的部件。在实践中，这意味着，上述现有技术偶发润滑剂循环不能被认为是足够的，但油必须在实践中几乎连续地循环，使得润滑剂中的任何水可被检测并去除。因此，必须重新考虑润滑剂循环系统。

润滑剂循环的第一改进是不仅为润滑剂室82提供一个路线，而且提供循环油的两个不同路线。第一路线(即第一润滑剂通道80)从现有技术已知，将油从驱动轴延伸部62的表面摄取到润滑剂路径78，而第二新型路线从轮毂主体40的内表面的近端沿着轮毂主体40和驱动轴凸缘42中的至少一个第二润滑剂通道86抵达润滑剂路径78，如图4所示。现在，当轮毂使用(即旋转)时，润滑室中的油被分开，使得包含任何轻质气体的油收集在驱动轴延伸部的表面处并经由第一润滑剂通道80逸出，而较重的可能包含水的油由于离心力而收集在轮毂主体的内表面上，即收集至润滑剂室82的外周，并且经由第二润滑剂通道86逸出。两种循环油馏分沿着流动路径78抵达油箱22以进行进一步处理。关于为第一润滑剂通道80和第二润滑剂通道86定尺寸(长度和直径)，它们可优选地但不必要地平衡，使得通道的流动阻力或限制基本相等，由此包含气体和包含水的两种油可从轮毂去除。

不同于现有技术布置，根据本发明的润滑剂循环的第二改进是至少在向前航行时、优选地也在向后航行时维持后油室56与润滑剂室82之间的压力差，其中推进器桨叶被锁定在期望位置中。由于海洋船舶的操作时间的大部分是向前航行(通常超过90％)，对于在向前航行时使润滑剂循环的油的质量是至关重要的。然而，压力在与用于控制推进器桨距的压力比较时有所降低。换句话说，后油室56中的油压力被调整至预定值(例如，约1到7巴之间)，高于润滑剂室82中的流体静压力且低于打开阀装置88所需的预定压力，由此油从后油室56流向润滑剂室82，并从此处沿着润滑剂流动路径78流向油箱22。

存在布置压力差的几种选择方式和经后流室抵达润滑剂室以确保润滑剂循环所产生的油流。图5更详细地讨论根据本发明的第一优选实施方式的布置润滑剂循环的一种方式。在图5中已教导，先导操作式主控制阀98与液压动力组件20之间的油返回流动路径96设置有止回阀100，止回阀100借助油返回流动路径96中的期望压力向液压动力组件20打开。另外，流动连接102布置在压力油路104与返回油路96之间，流动连接102设置有控制阀106，控制阀106被布置成允许或阻塞朝向返回油路96的加压油流。所描述的布置进行运作，使得在先导操作式主控制阀98的中立位置中，压力油路104与返回油路96之间的流动连接102经由控制阀106被打开，例如使得先导操作式主控制阀98指示控制阀106打开，并且先导操作式主控制阀98至少将后油管26(还可能有前油管28)连接到返回油路96。由于止回阀100被布置成通过一定的压力(例如2巴或4巴)打开，所述压力下的油也会影响轮毂12中的后油室，确保润滑剂循环进入润滑剂室并进一步进入油箱(未示出)。止回阀100被选择为使得实现足够的油压力，在润滑剂室中致使2–20l/min量级的油循环。这里，未示出从润滑剂到油箱的返回路径。

当先导操作式主控制阀98移动至其前进位置时，压力油路104与返回油路96之间的流动连接被关闭，例如使得先导操作式主控制阀98指示控制阀106关闭，压力油路104连接到前油管28，并且后油管26连接到返回油路96。由于返回油路96设置有止回阀100，在后油室中维持一定的压力增加，确保润滑剂循环进入润滑剂室并进一步进入油箱。

当先导操作式主控制阀98移动至其后退位置时，压力油路104与返回油路96之间的流动连接被关闭，例如使得先导操作式主控制阀98指示控制阀106关闭，压力油路104连接到后油管26，并且前油管28连接到返回油路96。现在，在后油管26和后油室中，当然存在压力增加，确保润滑剂循环进入润滑剂室并进一步进入油箱。

图6更详细地讨论根据本发明的第二优选实施方式布置润滑剂循环的另一种方式。在图6中已教导，先导操作式主控制阀98与液压动力组件20之间的返回油路96设置有先导操作式控制阀108以及两个止回阀110和112(借助油返回流动路径96中的期望压力打开)。例如，止回阀110可布置成用2巴的压力打开，并且止回阀112用4巴的压力打开。另外，如同图5的实施方式，流动连接102布置在压力油路104与返回油路96之间，流动连接102设置有控制阀106。所描述的布置进行运作，使得在先导操作式主控制阀98(图6中示出)的中立位置中，压力油路104与返回油路96之间的流动连接102被打开，例如使得先导操作式主控制阀98指示控制阀106打开，并且先导操作式主控制阀98至少将后油管26(可能还有前油管28)连接到返回油路96。先导操作式控制阀108处于这样的位置中：将返回油路96连接到止回阀112，即在比另一反压力阀110高的压力下连接到阀开口。由于止回阀112被布置成通过一定的压力(例如4巴)打开，油压力也影响轮毂12中的后油室，确保润滑剂循环进入润滑剂室并进一步进入油箱。止回阀112被选择为使得在润滑剂室中实现足够的油压力，致使2–20l/min量级的油循环。这里，未示出到油箱的润滑剂返回路径。

当先导操作式主控制阀98移动至其前进位置时，压力油路104与返回油路96之间的流动连接经由控制阀106被关闭，例如使得先导操作式主控制阀98指示控制阀106关闭，压力油路104连接到前油管28，并且后油管26连接到返回油路96。这里，先导操作式控制阀108可根据期望选择为将返回油路96连接到止回阀112(即具有较高的打开压力)或止回阀110(即具有较低的打开压力)中的任一者。由于返回油路96设置有止回阀110或112，所以在后油室中维持一定的压力增加，确保润滑剂循环进入润滑剂室并进一步进入油箱。

当先导操作式主控制阀98移动至其后退位置时，压力油路104与返回油路96之间的流动连接经由控制阀106被关闭，例如使得先导操作式主控制阀98指示控制阀106关闭，压力油路104连接到后油管26，并且前油管28连接到返回油路96。现在，如在后油管26和后油室中一样，当然存在压力增加，确保润滑剂循环进入润滑剂室并进一步进入油箱，先导操作式控制阀108可移动至其它位置，将返回油路96连接到具有较低打开压力的止回阀110，由此使油从前油室返回所需的能量与图5的实施方式相比减少。

图7更详细地讨论根据本发明的第三优选实施方式布置润滑剂循环的又一种方式。在第三实施方式中，单独的液压泵114布置在液压动力组件20中或者与液压动力组件20相关联。液压泵114借助通向后油管26的加压油的油路116连接，使得借助布置到油路116与液压动力组件之间的返回流动路径中的某种减压阀118来限制油压力。在图示的布置中，液压泵114将油连续地输送到后油管26，使得进入后油管26的油的压力由减压阀118进行调节。将油输送到后油管26可发生而不管先导操作式主控制阀98的位置如何。然而，更优选的选择将是在液压泵114与后油管26之间的油路16中布置某种控制阀120，例如控制阀120从先导操作式主控制阀98的位置接收其指令。当然，当先导操作式主控制阀98处于后退位置中时，较高压力从压力油路104被带到后油室，由此不需要从油路116流动。另外，在先导操作式主控制阀98的前进位置中，当后油管26将油从后油室返回时，不需要借助液压泵114进行油输送。然而，在后一种情况下，如果期望润滑剂室中的润滑剂循环，将最好如结合图5和图6的实施方式讨论地在返回油路中布置止回阀。由此，将是有利的是，每当先导操作式主控制阀98从其中立位置移位时，先导操作式主控制阀98指示可选的控制阀120关闭或者液压泵114停止工作。

必须理解的是，对于一定的压力值的讨论仅是示例性的，因为压力值不能被单独确定，而是总是与包含可能节流孔的各个流动路径中的流动阻力、油粘度和期望的体积流量一起确定。液压动力组件和油箱相对于水线的竖直位置和轮毂的定位也对所需的压力值产生影响。例如，后油室56与润滑剂室82之间的压力差与油循环沟槽84的流动阻力和油粘度一起限定循环的油流动量。根据期望，(每个)油循环沟槽84可设置有期望大小的孔(自身)以控制油的循环。在这样的情况下，(每个)油循环沟槽84的其余部分可变宽，由此可忽略其流动阻力。

同样应该理解的是，还可间歇地应用本发明(即布置)，至少当推进器桨叶被锁定在期望位置中时，后油室与润滑剂室之间的压力差使润滑剂从后油室经由润滑剂室循环至油箱，从而从后油室连续流向润滑剂室。换句话说，例如使得油循环‘开启’一段时间(例如1分钟、2分钟或5分钟)，而后‘关闭’持续一段时间(例如30秒、1分钟、2分钟或4分钟)，然后再次‘开启’。通过这样做，一方面节省了一些泵送能量，但另一方面，需要一些额外的仪器。

还应该理解的是，上文讨论的润滑装置不仅适用于新的构建，而且现有轮毂安装可容易更新成包括新型润滑装置。需要做的唯一事情是在轮毂中添加第二润滑剂通道以及安装优选地但不必要地与油分配箱或液压动力组件相关联的需要的阀。倘若现有轮毂没有油循环，则需要钻出所需的油通道。

应该进一步理解的是，上文仅是新型和创造性的润滑海洋船舶的可控桨距式推进器装置的方法及其润滑装置的示例性描述。应该理解的是，以上描述仅讨论了本发明的几个优选实施方式，而没有仅将本发明限于所讨论的实施方式及其细节的任何目的。换句话说，显而易见的是，存在布置装置的液压元件的许多替代例，由此清楚的是，本发明不限于所讨论的元件，例如说明书中讨论的阀类型，但执行所要求保护的功能的每一个要素或要素组均被权利要求书覆盖。例如，驱动轴中的各个流动路径可不仅借助如上文讨论的两个同心管道来布置，而且驱动轴的中空内部可设置有从油分配箱通向待连接到各个油室的轮毂内的适当位置的三个管，或者轴可设置有从油分配箱延伸到待连接到各个油室的轮毂内的适当位置的(至少)三个孔。由此，上述说明书不应该被认为通过任何手段限制本发明，相反，本发明的整个范围仅由所附权利要求限定。根据以上描述，应该理解的是，即使这样的组合在说明书中没有具体讨论或者在图中没有示出，本发明的单独特征也可结合其它单独特征使用。

Claims (22)

1.一种布置海洋船舶的可控桨距式推进器装置的润滑的方法，所述可控桨距式推进器装置包括轮毂(12)、驱动轴(44)、驱动装置(16)、油分配箱(18)、液压动力组件(20)和油箱(22)；所述轮毂(12)具有多个推进器桨叶(46)以及用于控制所述推进器桨叶(46)的桨距的机械液压装置；机械控制装置被布置在润滑剂室(82)中；液压控制装置包括后油室(56)和前油室(58)；所述轮毂(12)附接至驱动轴(44)的第一端；所述驱动轴的第二端联接至所述驱动装置(16)；所述驱动轴(44)具有三个流动路径(70，74，78)，即，用于经由所述油分配箱(18)和后油管(26)将所述后油室(56)连接到所述液压动力组件(20)的后流动路径(70)、用于经由所述油分配箱(18)和前油管(28)将所述前油室(58)连接到所述液压动力组件(20)的前流动路径(74)以及用于经由所述油分配箱(18)和油管(24)将所述润滑剂室(82)连接到所述油箱(22)的润滑剂路径(78)；并且所述润滑剂室(82)借助至少一个第一润滑剂通道(80)连接到所述润滑剂路径(78)，其特征在于，借助至少一个油循环沟槽(84)将所述后油室(56)或通向所述后油室(56)的所述后流动路径(70)连接到所述润滑剂室(82)，并且至少当所述推进器桨叶被锁定在期望位置中时，在所述后油室(56)与所述润滑剂室(82)之间布置压力差以使润滑剂从所述后油室(56)经由所述润滑剂室(82)循环至所述油箱(22)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，保持所述后油室(56)与加压油源(20，114)流动连通。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，为所述轮毂提供至少一个第二润滑剂通道(86)以从所述润滑剂室(82)去除含水的油。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述液压动力组件(20)与所述前油室(58)之间的所述前流动路径(74)中提供阀装置(88，92，94)以保持所述前流动路径(74)关闭，直到所述后流动路径(70)中的油压力超过预定值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所述加压油源(20，114)与所述后油室(56)之间的油压力调节至低于所述预定值的值。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述润滑剂室(82)中具有流体静压力，所述后油室(56)中的压力超过所述润滑剂室(82)中的所述流体静压力。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，为所述可控桨距式推进器装置提供先导操作式主控制阀(98)以控制所述可控桨距式推进器的操作，所述先导操作式主控制阀(98)具有前进位置、后退位置和中立位置。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，为所述液压动力组件(20)提供连接到所述先导操作式主控制阀(98)的压力油路(104)和返回油路(96)，并且在所述压力油路(104)与所述返回油路(96)之间提供流动连接(102)。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述先导操作式主控制阀(98)的所述中立位置中，连接至少与所述后油室(56)流动连通的所述返回油路(96)。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，在所述动力组件(20)与所述流动连接(102)之间在所述返回油路(96)中布置反压力阀(100；110，112)，以确保所述后油室(56)中的压力超过所述润滑剂室(82)中的所述流体静压力。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述返回油路(96)中并行地布置两个反压力阀，即第一反压力阀(110)和第二反压力阀(112)，并且在所述流动连接(102)与所述反压力阀(110，112)之间在所述返回油路(96)中布置先导操作式控制阀(108)，使得在所述先导操作式控制阀(108)的一个位置中，所述先导操作式控制阀(108)经由第一反压力阀(110)将所述返回油路(96)连接到所述液压动力组件(20)，并且在所述先导操作式控制阀(108)的另一个位置中，所述先导操作式控制阀(108)经由第二反压力阀(112)将所述返回油路(96)连接到所述液压动力组件(20)，所述反压力阀(110，112)具有不同的打开压力。

12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述加压油源是所述液压动力组件(20)和单独的液压泵(114)中的一者。

13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，基于所述先导操作式主控制阀(98)的位置，借助所述液压动力组件或与所述液压动力组件流动连通的装置将油加压至两个不同压力，即加压至较高压力和较低压力，由此，当既控制所述推进器的桨距又使所述润滑剂循环时使用所述较高压力，并且当仅使所述润滑剂循环时使用所述较低压力，所述加压油源是所述液压动力组件(20)和单独的液压泵(114)中的一者。

14.一种用于海洋船舶的可控桨距式推进器装置的润滑装置，所述可控桨距式推进器装置包括轮毂(12)、驱动轴(44)、驱动装置(16)、油分配箱(18)、液压动力组件(20)和油箱(22)；所述轮毂(12)具有多个推进器桨叶(46)以及用于控制所述推进器桨叶(46)的桨距的机械液压装置；机械控制装置被布置在润滑剂室(82)中；液压控制装置包括后油室(56)和前油室(58)；所述轮毂(12)附接至驱动轴(44)的第一端；所述驱动轴的第二端联接至所述驱动装置(16)；所述驱动轴(44)具有三个流动路径(70，74，78)，即，用于经由所述油分配箱(18)和后油管(26)将所述后油室(56)连接到所述液压动力组件(20)的后流动路径(70)、用于经由所述油分配箱(18)和前油管(28)将所述前油室(58)连接到所述液压动力组件(20)的前流动路径(74)以及用于经由所述油分配箱(18)和油管(24)将所述润滑剂室(82)连接到所述油箱(22)的润滑剂路径(78)；并且所述润滑剂室(82)借助至少一个第一润滑剂通道(80)连接到所述润滑剂路径(78)，其特征在于，所述后油室(56)或通向所述后油室(56)的所述后流动路径(70)借助至少一个油循环沟槽(84)连接到所述润滑剂室(82)，并且加压油源(20，114)被布置成至少当所述推进器桨叶被锁定在期望位置中时与所述后油室(56)流动连通，并且至少当所述推进器桨叶被锁定在期望位置中时，在所述后油室(56)与所述润滑剂室(82)之间布置有压力差以使润滑剂从所述后油室(56)经由所述润滑剂室(82)循环至所述油箱(22)。

15.根据权利要求14所述的润滑装置，其特征在于，所述润滑剂室(82)具有外周，并且至少一个第二润滑剂通道(86)从所述外周起始且终止于所述润滑剂路径(78)。

16.根据权利要求14所述的润滑装置，其特征在于，所述加压油源是所述液压动力组件(20)和单独的液压泵(114)中的一者。

17.根据权利要求14所述的润滑装置，其特征在于，所述液压动力组件(20)借助压力油路(104)和返回油路(96)连接到先导操作式主控制阀(98)以控制所述可控桨距式推进器的操作，所述先导操作式主控制阀(98)具有前进位置、后退位置和中立位置。

18.根据权利要求17所述的润滑装置，其特征在于，流动连接(102)被布置在所述压力油路(104)与所述返回油路(96)之间。

19.根据权利要求17所述的润滑装置，其特征在于，在所述先导操作式主控制阀(98)的所述中立位置中，所述返回油路(96)被布置成至少与所述后油室(56)流动连通。

20.根据权利要求18所述的润滑装置，其特征在于，反压力阀(100；110，112)在所述动力组件(20)与所述流动连接(102)之间位于所述返回油路(96)中。

21.根据权利要求18所述的润滑装置，其特征在于，在所述返回油路(96)中并行地布置有两个反压力阀，即第一反压力阀(110)和第二反压力阀(112)，并且在所述先导操作式主控制阀(98)与所述反压力阀(110，112)之间在所述返回油路(96)中布置有先导操作式控制阀(108)，使得在所述先导操作式控制阀(108)的一个位置中，所述先导操作式控制阀(108)经由第一反压力阀(110)将所述返回油路(96)连接到所述液压动力组件(20)，并且在所述先导操作式控制阀(108)的另一个位置中，所述先导操作式控制阀(108)经由第二反压力阀(112)将所述返回油路(96)连接到所述液压动力组件(20)，所述反压力阀(110，112)具有不同的打开压力。

22.根据权利要求16所述的润滑装置，其特征在于，用于调节压力的装置位于所述单独的液压泵(114)的下游。