CN109312777B - 包括分段活动部分的海洋运载工具的驱动单元轴承的环 - Google Patents

Abstract

一种用于海洋运载工具驱动单元的轴承的环具有环形本体(20)、旨在在轴承水平处提供与另一个环的滑动接触功能的圆柱形活动部分。圆柱形部分分段成若干圆柱表面，每个圆柱表面以可移除方式附接至环形本体(20)。

Description

包括分段活动部分的海洋运载工具的驱动单元轴承的环

技术领域

本发明关于海洋运载工具（如，船舶、潜艇或甚至石油平台）的驱动单元领域。更具体而言，本发明关于平台驱动单元的领域。

背景技术

这些驱动单元，也称为“推进导向驱动器”或“POD”，大体上包括：

- 移动式壳体或移动式平台，其机械地连接至海洋运载工具，具有围绕轴线的枢轴连杆，例如，如运载工具的偏航轴线，

- 根据移动式壳体纵向方向延伸且用围绕其自身轴线的枢轴连杆机械地连接至海洋运载工具上的驱动轴，以及

- 安装在驱动轴上的驱动元件，如，螺旋桨(propeller)或泵转子(pump rotor)。

大体上，为了实现机械地连接驱动轴和驱动元件的枢轴连杆，两个轴承安装在驱动轴的两端上。两个轴承设计成将驱动轴保持在其径向方向，换言之，径向引导件。例如，轴承可为摩擦类型的轴承，包括分别紧固到移动式壳体和驱动轴上的两个环。两个环中的一个具有圆柱形部分，以确保与设在另一个环上的滑动表面的滑动接触功能。

两个轴承中的一个还设计成确保根据其轴向方向的驱动轴支承功能，即，轴向引导。为此，相关轴环中的一个具有前活动部分，其提供与安装在驱动轴承的轴向止挡件上的滑动表面的滑动接触功能。

为了保持轴承的使用寿命，通常需要定期更换其活动部分。

为此，驱动单元可从海洋运载工具拆除，且运输至车间。操作者然后应具有打开驱动轴承所需的空间和工具，拆卸活动部分，且用新的来替换它们。然而，此解决方案需要将海洋运载工具固定在干船坞达到替换活动部分所需的时间。

为了弥补此缺点，布置可设在移动式壳体内，以便允许操作者进入移动式壳体的驱动单元内且在其内工作。在此情况下，不需要拆卸驱动单元且将海洋运载工具固定在干船坞中。

然而，由于驱动轴承和诸如驱动轴推进电动机的其它元件的存在引起空间减少且拥挤，故通常使得工作者在移动式壳体内工作变得很难（如果不是不可能的话）。在提供驱动轴的径向支承功能和轴向支承功能两者的轴承端部处进一步增加了此困难。

发明内容

鉴于前文，本发明旨在提供解决上述缺点的轴承(shaft bearing)或轴承的部件部分(component part of a shaft bearing)。

具体而言，本发明旨在允许轴承活动部分(shaft bearing active part)的更容易安装或拆卸，包括其中此轴承组合径向引导和轴向引导功能。

出于此目的，提出了一种用于海洋运载工具驱动单元轴承的环，包括环形本体、旨在确保与轴承的另一个环的滑动接触功能的圆柱形活动部分(cylindrical activepart)。

根据该环的总体特征，圆柱形活动部分分段成多个圆柱表面，每个圆柱表面以可移除方式附接至环形本体。

分段式圆柱形活动部分的使用简化了技术人员的安装和拆卸，尤其是如果安装和拆卸工作在有限空间中，如，移动式壳体(mobile housing)内。

方便地，包括分段式活动部分(segmented active part)的环设计成相对于驱动单元的壳体可移动。例如，环可紧固到驱动轴上。在此情况下，其它环优选相对于壳体固定。这样的设置特别方便，因为其便于活动部分的拆卸。

根据一个实施例，环形本体分段成若干可抽出的环形模块，每个环形模块具有圆柱形活动部件的圆柱表面部分。

使用此环的操作者可触发环形模块中的一个的移动致动至可接近圆柱表面的位置，以容易地将其拆卸。

我们还可指定，每个环形模块相比于其它是可移动的，在环的轴向方向上移动。

根据一个实施例，每个环形模块包括支承件（support）和径向缓冲物（radialbuffer），径向缓冲物包括圆柱表面，且可与支承件分离。

还将存在圆柱形框架，对于每个环形模块，圆柱形框架包括根据环的轴向方向引导的两个杆，每个环模块包括两个通孔，每个杆插入相关联的环形模块的通孔，以便杆可在通孔内滑动。

根据一个实施例，所有环形模块在基于与中心成相同的角的两个圆弧之间延伸。

有利地，中心角间隔是20°到40°，且更方便的是在25°到35°之间。

具有理想地位于大约30°的此间隔的中心角的环形模块的设计是方便的，其中圆柱表面足够小，以可容易地移除，且不会太多而不必要地增加操作者的工作时间。

根据一个实施例，环具有前活动部分，以确保与轴承的轴向止挡件（axial stop）的滑动接触功能，前活动部分分段成若干前表面，每个前面以可移除的方式固定至环形本体。

此环确保了径向和轴向引导功能两者，同时生成减小的占地面积，且前活动部分和圆柱形活动部分容易拆除。

优选地，环形本体分段成若干可抽出的环模块，每个环形模块具有前表面，前表面是前活动部分的一部分。

方便地，每个环形模块在相应环形模块沿轴向位于前活动部分的一侧上的位置与相应环形模块沿轴向穿过前活动部分定位的位置之间可移动。

根据一个实施例，每个环形模块包括支承件和轴向缓冲物，轴向缓冲物包括前表面，轴向缓冲物可与支承件分离。

第二前活动部分还可提供成确保与轴承的第二轴向止挡件的滑动接触功能，圆柱形活动部分沿轴向位于前活动部分之间。

根据另一个方面，轴承旨在安装到水上运载工具驱动单元的轴上，包括一个内环和一个外环，内环和外环中的至少一者是如前文所述的环。

方便地，内环是诸如根据本发明的前文所述的环，环外是经典设计的环。这种规定的兴趣源于这样的事实，即内环在大多数时间是移动环，且外环是固定的。

根据一个实施例，轴承包括第一轴向止挡件和第二轴向止挡件，第一轴向止挡件根据轴承的轴向方向移动，第一轴向止挡件包括提供与内环的滑动接触功能的第一前活动部分，内环包括提供与第二轴向止挡件的滑动接触功能的第二前活动部分。

根据另一个方面，提出了如前文所述的轴承用于拆卸形成所述轴承的活动部分的表面的使用。

附图说明

在阅读仅作为非限制性实例给出并且与附图相关的以下描述时，将揭示本发明的其它目的、特征和优点，在附图中：

图1示意性地呈现了根据第一实施例的轴承，

图2是图1中的轴承环的透视图，

图3是图2中的环的环形模块的透视图，

图4是图2中的环的横截面视图，其中所有环形模块布置在操作位置，

图5是图2中的环的横截面视图，其中环形模块布置在组装/拆卸位置，以及

图6是根据本实施例的第二实例的轴承环的横截面视图。

具体实施方式

参看图1，描述了支承驱动单元的推进元件（未示出）的推进轴2。驱动单元是图1中由框架4示意性地呈现的移动式壳体。驱动单元旨在安装到海洋运载工具（未示出）上，海洋运载工具可为船舶、潜艇或石油钻井平台。例如，安装在驱动轴2上的驱动元件可为螺旋桨或泵转子。

推进轴2根据轴向方向6延伸，且由围绕轴向方向6的枢轴连杆机械地连接至移动式壳体4。在所示实施例中，驱动轴2由电机（未示出）旋转。驱动轴2具有一个自由端9和穿过自由端9的从动端（未示出）。从动端对应于驱动元件安装于其上的轴2的一端。换言之，自由端9对应于轴2相对于电机与驱动元件相反的一端。为了允许实现抵靠框架4的轴2的枢轴连杆，驱动单元具有轴承8。轴承8确保根据相对于轴线6的径向方向的轴2相对于壳体4的相对引导。轴承8也是轴向止挡件的功能，以取决于轴线6方向防止轴2相对于壳体4的位移。

第二轴承（未示出）安装在推进轴2的从动端上。因此，两个轴承分别安装在轴2的一端处。尽管图1中示出的实施例的实例，但确保径向和轴向引导的双重功能的轴承8安装在自由端9上，在本发明的范围内，两个轴承的位置可颠倒。

轴承8包括外环10、内环12、第一轴向止挡件14和第二轴向止挡件16。外环10和轴向止挡件14从移动式壳体4凹入。内环12包含圆柱形框架18和安装在框架18上的环形本体20。圆柱形框架18紧固安装到推进轴2上。例如，圆柱形框架18可在轴2上磨损。环形本体20由轴向方向6引导的滑动类型的机械连杆机械地连接至圆柱形框架18。换言之，环形本体20能够从框架18根据轴线6方向向前移动。

外环10包括沿径向位于外环10内侧的圆柱形滑动表面22。滑动表面22在环10的整个内圆周上延伸。

轴向止挡件14包含前滑动表面24，且在基本上垂直于轴线6的方向的平面中延伸。滑动表面24跨越轴向止挡件14的整个圆周，以具有围绕轴线6延伸的环形形状。

轴向止挡件16具有前滑动表面26，其范围基本上在平行于滑动表面24中的一个的平面中，在基本上垂直于轴线6的方向的平面中。表面26跨越轴向止挡件16的整个圆周，以具有围绕轴线6延伸的环形形状。

22、24和26滑动表面由设计成促进其与内环12的另一个表面的摩擦的材料制成。由技术人员通常使用来表示22、24和26的另一个术语是‘冰’。

相比于移动式壳体4，轴向止挡件16能够根据轴线6的方向向前移动。确切地说，止挡件16能够在如图1中所示的作用位置与沿轴向转移至轴承8外侧（即是说转移到图1的右侧）的组装/拆卸位置之间沿轴向移动。在组装/拆卸位置与操作位置之间，止挡件16方便地偏移内环12的厚度到该厚度的三倍之间的距离。

我们现在将参照图1和2来描述内环12的环形本体20的结构。图2示意性地呈现了内环12。为了更清楚，仅圆柱形本体20在图2中呈现，主动地省略了圆柱形框架18。

本体20由围绕轴向方向6延伸的圆柱形活动部分28构成。如图1中所示，活动部分28提供与滑动表面22的根据相对于轴线6的径向方向定向的滑动接触。圆柱形本体20由形成基本上垂直于轴向方向6的平面的第一前活动部分30构成。如图1中所示，活动部分30提供与滑动表面24的根据轴线6的轴向方向定向的滑动接触。类似地，本体20具有第二前活动部分32，其形成基本上垂直于轴向方向6的平面。相比于环12，活动部分32与活动部分30沿轴向相对。如图1中所示，活动部分32提供与滑动表面26的根据轴线6的轴向方向定向的滑动接触。

方便地，供应液压流体来分别插入活动部分28、30、32与其滑动表面22、24、26之间。液压流体可由薄油层构成，以通过生成有限摩擦来在环之间传递作用力。

参照图2和3，环形本体20分成基本上相等的十二个环形模块34。在所示实施例的实例中，所有环形模块34在基于基本上等于30°的相同中心角（未标识）的两个圆弧之间延伸。然而，考虑环形模块的不同数量或不同中心角是在本发明的框架内。我们仍可指定，一些环形模块在基于中心角的第一值的两个圆弧之间延伸，而其它环形模块在基于与第一值分离的第二中心角值的两个圆弧之间延伸。

参看图3，每个环形模块34包括支承件36，支承件36在纵向上由平行且与轴向方向6垂直的两个平面界定，且正交地由两个正割平面界定，且在它们之间形成大约等于30°的角。支承件36由突出部分38沿径向向内延伸。突出部分38包括两个通孔40。通孔40基本上根据轴向方向6定向。

每个环形模块34具有在支承件36径向外侧延伸的径向缓冲物42。径向缓冲物42由限制与滑动表面22的摩擦的材料制成。径向缓冲物42附接到安装凸片44上。安装凸片44可利用两个螺钉46连接至底座36。

环形模块34还包括第一轴向缓冲物48。第一轴向缓冲物48可附接至类似于凸片44的凸片，此凸片可由类似于螺钉46的装置连接至底座36。与缓冲物42相同，缓冲物48由限制与滑动表面24的摩擦的材料制成。

环形模块34还包括第二轴向缓冲物50。缓冲物48和缓冲物50根据轴向方向6延伸支承件36，分别根据相反方向。与缓冲物48相同，缓冲物50可附接至凸片，以允许其以可移除方式固定在支承件36上。缓冲物50优选由限制与滑动表面26的摩擦的材料制成。

如在图2中可见，当十二个环形模块34并排放置时，十二个缓冲物42基本上形成圆柱表面作为圆柱形活动部分28。类似地，十二个轴向缓冲物48实现构成前活动部分30的基本上平的且环形的表面。类似地，十二个轴向缓冲物50实现构成前活动部分32的基本上平的且环形的表面。

每个模块34的凸起38的两个通孔40分别用于圆柱形框架18的销（pin）52（见图5）的通过。框架18包括24个销52，其沿相同方向平行于轴线6延伸。对于每个模块34，这导致了相比于框架18根据轴向方向6向前移动。换言之，模块34中的每个可相比于其它模块34根据轴向方向6向前移动。

参看图4和5，轴向止挡件16安装在移动式套筒56（mobile sleeve）上。套筒56围绕轴2布置，且尤其是能够根据轴向方向10相对于轴2向前移动。以此方式，轴向止挡件16可在其在支承件中且与外环10连接的操作位置（图4）与其从水平8沿轴向向外转移的组装/拆卸位置（见图5）之间移动。为了限制套筒56相比于轴2的轴向位移，所述轴2具有止挡径向凸起58。

当轴向止挡件16根据操作位置布置时，圆柱形活动部分28与滑动表面22接触，前活动部分30、32分别与滑动表面24、26接触。相比于外环10，旋转轴承8提供内环12相对于轴线6的径向和轴向引导功能。固定装置57（在此情况下是螺钉）允许外环10与轴向止挡件16的连接。

如图5中所示，当套筒56从轴承8沿轴向向外转移时，轴向止挡件16根据其组装/拆卸位置布置。然后有可能根据模块34的组装/拆卸位置来从外环10沿轴向向外转移模块34中的每一个。具体而言，有可能转移34模块中的每一个，以便模块34的缓冲物48位于沿轴向在前活动部分30和32之间的空间外。为了限制模块34从框架18的轴向转移，销52分别具有止挡物件（stop item）54。

然后，操作者有可能容易地接近已经转移的模块34的缓冲物42、48或50，且拆卸所述缓冲物。为此，操作者使紧固装置57解除接合，然后将套筒56的轴向位移从其操作位置驱动至其组装/拆卸位置。操作者然后可移除构成活动部分32的缓冲物50，且替换其。然后，操作者将模块34中的一个沿轴向方向从其操作位置驱动到组装/拆卸位置。他然后拆除并替换移动的模块34的缓冲物42和缓冲物48。操作者然后将模块34重置到其操作位置。他将轴2旋转30°角，且然后在34模块上实施相同的动作，这取代模块34，缓冲物将被替换。当操作者替换所有模块34的缓冲物且将它们重置在其操作位置时，他将轴向止挡件16从其组装/拆卸位置转移，直到其操作位置，然后他又接合紧固装置57。当缓冲物得益于环形本体20的分段而减小尺寸时，该操纵更为容易。因此，不会妨碍操作者在移动式壳体4内操纵它们。

此外，通过操作轴2相对于壳体4的小旋转，操作者可确保总是将他在其上工作的模块34置于一个位置，例如，在位于轴线6的垂直上方的位置。操作者然后仅需要接近移动式壳体4内的小空间，以容易拆卸轴承8的活动部分。

在所示实施例的实例中，我们选择将环形本体20分段成十二个环形模块34。然而，在不超出本发明的范围的情况下，我们可考虑不同数量的环形模块。具体而言，通过选择较高数量的环形模块，处理的径向和轴向缓冲物的尺寸减小，以用于替换活动部分，以便于操作者针对单个环形模块工作。然而，环形模块的数量的增加使径向或轴向缓冲物的组装或拆卸动作加倍，使得延长了操作者替换环形模块的所有缓冲物所需的时间。十二个模块34的数量是良好的折衷，允许了缓冲物的容易处理，同时避免了活动部分替换操作的持续时间的不必要延长。

在该实施例的实例中，内环具有圆柱形活动部分和两个前活动部分。然而，通过考虑旋转轴承而不会超出本发明的范围，其中活动部分不同地布置。

根据该第一实施例的实例的第一（未示出）备选方案，由缓冲物48形成的前活动部分32不再是内环10的一部分，而是固定在轴向止挡件16上。然而，环形本体20包括滑动表面26。根据第二变型（未示出），活动部分30附接到轴向止挡件14上，圆柱形本体20包括滑动表面24。这些变型中的每一个在技术上是可行的，且允许轴承8执行其作用，便于由操作者替换活动部分中的至少一些。然而，第一变型比第二变型更有趣，因为作为实现的第一实例，其允许将三个缓冲器42、48和50轴向转移到轴向定位在活动部分30和32之间的空间之外。

在第一实现实例和其第一变型和第二变型中，圆柱形活动部分28是内环12的一部分，外环10具有滑动表面22。结果，操作者更容易接近构成活动部分28的缓冲物42。

根据第三变型（未示出），圆柱形活动部分安装在外环上，内环包括对应的滑动表面。尽管此变型使得由操作者拆除形成圆柱形活动部分的缓冲物更复杂，但该变型相比于第一实现实例，简化了轴承的总体设计。其可导致轴承设计和制造的成本降低，以及较小的占地面积。

此外，已经参照轴承8描述了本发明，轴承8组合了轴2相比于框架4的径向和轴向引导功能。然而，有可能指定根据本发明的轴承，且仅提供径向引导功能。换言之，本发明还可通过轴承设置在轴2的驱动端上来实施。在此情况下，该轴承与轴承8的差别在于，其缺少轴向止挡件14和16和活动部分30和32。此外，当然有可能在不超出本发明内的范围的情况下设想包括分段的圆柱形活动部分和未分段的一个或两个前活动部分的环。

现在参看图6，呈现了本实施例的第二实例。相同的物件载有相同的标号。

如第一实例中那样，内环12包括框架18和分段成若干环形模块（未标示）的环形本体20。实施例的第二实例与第一实例的差别尤其在于，在内部部分64和外部部分66中，每个环形模块也根据从轴线6的径向方向分段。外部部分66沿径向延伸，从内部部分64向外突出。部分64相比于部分66，根据轴线6的方向向前移动。当环形模块在操作状态中时，锁定机构68防止每个模块的内部部分64从外部部分66的相对移动。例如，锁定机构68可包括卡环。

此外，根据第二实例，内环12包括前滑动表面60，其明显是平的且垂直于轴线6，并且与安装在轴向止挡件16上的前活动部分62轴向滑动接触。因此，环10、12与止挡件14、16之间的活动部分的分布是第一实现实例的第一备选方案。如注意到，该设置允许了轴承正确确保其径向引导和轴向引导的双重作用，同时优化空间以便于轴承活动部分的替换操作。

借助于根据实施例的第二实例的轴承，操作者可针对活动部分30的拆卸实施以下程序。

作为第一步骤，操作者移除锁定机构68。然后，操作者根据轴线方向6使内部部分64相对于外部部分66位移，直到活动部分30沿轴向位移到由止挡件14和16沿轴向界定的空间外。结果，操作者更容易移除形成活动部分30的缓冲物48。

一旦拆除和替换缓冲物48，操作者使内部部分64移动到其原始位置，且替换锁定机构68。

鉴于参照附图详述的两个实例，本发明允许了操作者更容易地替换海洋运载工具驱动单元轴承环的活动部分。尤其是，其导致有可能保持轴承，而不必拆卸驱动单元，且因此不必将船舶置于干船坞中。

当要更换活动部分的轴承提供根据径向和轴向的引导的双重功能时，本发明甚至更有意义。

实际上，已经显现的是，尤其包括圆柱形活动部分和两个前活动部分两者的轴承（其中圆柱形活动部分沿轴向布置在前活动部分之间）呈现出比常规使用的轴承小得多的占地面积，常规使用的轴承包括确保径向引导的第一旋转轴承，以及提供轴向引导的轴向止挡轴承。

此外，利用按照本发明的轴承，操作者可通过在同一位置工作来移除和替换形成前活动部分和圆柱形活动部分的缓冲物。该结果在于增加该空间的容积的可能性，以便进一步便于从驱动单元的移动式壳体内侧替换轴承的活动部分。

Claims (14)

1.一种用于海洋运载工具驱动单元的轴承（8）的环（10、12），包括环形本体（20）、设计成确保与所述轴承（8）的另一个环（12、10）的滑动接触功能的圆柱形活动部分（28），其中，所述环形本体（20）分段成若干可抽出的环形模块（34），每个环形模块（34）具有作为所述圆柱形活动部分（28）的一部分的圆柱表面，其中，所述圆柱形活动部分（28）分段成若干圆柱表面，每个圆柱表面以可移除方式附接至所述环形本体（20）。

2.根据权利要求1所述的环（10、12），其中每个环形模块（34）相比于其它，根据所述环（10、12）的轴向方向（6）驱动而可移动。

3.根据权利要求1所述的环（10、12），其中每个环形模块（34）具有支承件（36）和径向缓冲物（42），所述径向缓冲物（42）包括所述圆柱表面，所述径向缓冲物（42）能够与所述支承件（36）分离。

4.根据权利要求1所述的环（10、12），其中对于每个环形模块（34），圆柱形框架（18）包括根据所述环（10、12）的轴向方向（6）被引导的两个杆（52），每个环形模块（34）包括两个通孔（40），每个杆（52）插入所述相关联的环形模块（34）的通孔（40）中，以便所述杆（52）能够在所述通孔（40）内滑动。

5.根据权利要求1所述的环（10、12），其中全部所述环形模块（34）在基于相同中心角的两个圆弧之间延伸。

6.根据权利要求5所述的环（10、12），其中所述中心角在20°到40°之间。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的环（12），其中前活动部分（30、32）旨在提供与所述轴承（8）的轴向止挡件（14、16）的滑动接触功能，所述前活动部分（30、32）分段成若干前表面，每个前表面以可移除方式固定至所述环形本体（20）。

8.根据权利要求7所述的环（12），其中所述环形本体（20）分段成若干可抽出的环形模块（34），每个环形模块（34）具有前表面，所述前表面是所述前活动部分（30、32）的一部分。

9.根据权利要求7所述的环（12），其中每个环形模块（34）在所述环形模块（34）沿轴向位于所述前活动部分（30、32）的一侧上的位置与所述环形模块（34）沿轴向穿过所述前活动部分（30、32）定位的位置之间可移动。

10.根据权利要求7所述的环（12），其中每个环形模块（34）包括支承件（36）和轴向缓冲物（48、50），所述轴向缓冲物（48、50）包括所述前表面，所述轴向缓冲物（48、50）能够与所述支承件（36）分离。

11.根据权利要求7所述的环（12），其中第二前活动部分（32、30）确保与所述轴承（8）的第二轴向止挡件（16、14）的滑动接触的功能，所述圆柱形活动部分（28）沿轴向位于所述前活动部分（30、32）之间。

12.一种设计成安装在水上运载工具驱动单元的轴（2）上的轴承（8），包括内环（12）和外环（10），所述内环（10）和所述外环（12）中的至少一者是根据前述权利要求中任一项所述的环。

13.根据权利要求12所述的轴承（8），包括第一轴向止挡件（16）和第二轴向止挡件（14），所述第一轴向止挡件（16）根据所述轴承（8）的轴向方向（6）可移动，所述第一轴向止挡件（16）包括提供与所述内环（12）的滑动接触功能的第一前活动部分（62），所述内环（12）包括提供与所述第二轴向止挡件（14）的滑动接触功能的第二前活动部分（30）。

14.根据权利要求12所述的轴承（8）用于拆卸形成这种轴承（8）的活动部分（28、30、32、62）的表面的使用。

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