CN117262187A - 一种小型电推船船艉轴密封系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于船舶安装技术领域，提供一种小型电推船船艉轴密封系统，包括：轴套、轴承以及密封圈；轴套套设在艉轴的外围，轴套与艉轴之间存在润滑油存储区，轴套上设有进油口和出油口，润滑油从进油口中灌入润滑油存储区并从出油口中排出；两个密封圈分别设在轴套的两端，两组轴承从轴套两端向密封圈夹紧，使润滑油存储区形成封闭空间。本发明只需在轴套两端各设置一个密封圈，通过轴承对密封圈进行夹紧，使轴套形成一个密封的空间，并将高粘度的润滑油通过进油口灌入轴套中灌满空隙并从出油口排出，从而实现了对艉轴的润滑以及防止由于油压过大导致润滑油泄露。

Description

一种小型电推船船艉轴密封系统及方法

技术领域

本发明属于船舶安装技术领域，具体涉及一种小型电推船船艉轴密封系统及方法。

背景技术

目前，绝大多数采用水密封的油都是低粘度的，但艉轴是用于连接螺旋桨和驱动电机的轴，当螺旋桨高速旋转时，低粘度的会由于螺旋桨的速度较大，而将低粘度的油通过密封垫圈与轴直接的润滑油存储区而被甩出，导致油密封泄漏。

对此，现阶段的解决方法通常是采用多个密封圈排列和多个油封密室对艉轴装置进行密封，但是会导致油封系统过于复杂，从而带来维护困难等问题。

发明内容

为了克服现有技术，发明的目的是提供一种小型电推船船艉轴密封系统。

发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括：艉轴、螺旋桨、电机、轴套、轴承以及密封圈；艉轴的一端与螺旋桨连接，艉轴的另一端通过联轴器与电机连接；轴套套设在艉轴的外围，轴套与艉轴之间存在润滑油存储区，轴套上设有进油口和出油口，润滑油从进油口中灌入润滑油存储区并从出油口中排出；两个密封圈分别设在轴套的两端，两组轴承从轴套两端向密封圈夹紧，使润滑油存储区形成封闭空间；还包括用于缓解轴套内油压的润滑油缓冲区，以及将所述润滑油缓冲区与所述轴套进行连通的回油管和进油管，当所述尾轴旋转导致油压升高时，在所述润滑油存储区的润滑油会通过所述进油管进入到所述润滑油缓冲区中。

该方案的工作原理为：在艉轴需要进行润滑的部分用轴套套设在外围，同时用两组轴承从轴套两端的密封圈进行夹紧固定形成一个密封的空间，即可将高粘度的润滑油从进油口中灌入并填满该密封的空间，当艉轴开始转动时，轴套内的油压升高，导致密封腔的受到的压力增大，可能会存在漏油的风险，因此增设润滑油缓冲区，当油压过高使，润滑油可以流入润滑油缓冲区内，从而让润滑油存储区内的油压保持稳定。

作为优选，两组轴承轴向旋转方向相反。

作为优选，轴套的内壁以及艉轴套设在轴套中的部分均设有推动润滑剂的纹路。

作为优选，轴承外侧套设有轴承座，轴承朝外的一侧设有轴承盖，轴承盖与轴承座固定连接对轴承进行密封包裹。

作为优选，轴套内壁的纹路为网状凹槽，艉轴表面的纹路为螺纹结构。

作为优选，包括回油管、进油管以及润滑油缓冲区；回油管的一端与出油口连通，回油管的另一端与润滑油缓冲区连通；进油管的一端与进油口连通，进油管的另一端与润滑油缓冲区连通。

作为优选，回油管与润滑油缓冲区的顶部相连通；进油管与润滑油缓冲区的底部相连通。

作为优选，所述进油管的水平高度低于所述回油管的水平高度。

作为优选，所述进油管的水平高度与所述回油管的水平高度齐平。

一种小型电推船船艉轴密封方法，方法步骤具体如下：

在轴套的两端各设置一个密封圈，同时在轴套上方设置一个润滑油进油口，当润滑油进入到轴套中后，在艉轴的螺旋结构和轴套的网状凸槽结构共同作用下，润滑油将注满整个轴套与艉轴之间的润滑油存储区，实现艉轴的油密封。

与现有技术相比，发明的有益效果是：

1、只需在轴套两端各设置一个密封圈，通过轴承对密封圈进行夹紧，使轴套形成一个密封的空间，并将高粘度的润滑油通过进油口灌入轴套中灌满空隙并从出油口排出，从而实现了对艉轴的润滑以及防止由于油压过大导致润滑油泄露，另外为了缓解艉轴转动过程中过高的油压，通过在轴套的一侧设置润滑油缓冲区，将多余的润滑油排到润滑油缓冲区内，从而避免润滑油存储区内的油压过大，导致润滑油泄露的情况发生。

附图说明

为了更清楚地说明发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为该小型电推船船艉轴密封系统的整体示意图；

图2为该小型电推船船艉轴密封系统的局部剖视图；

图3为该小型电推船船艉轴密封系统的侧视图；

图4为艉轴示意图；

图5为轴套剖视图；

图6为润滑油存储区示意图；

图7为该小型电推船船艉轴密封系统的第二种实施例的整体示意图。

图8为该小型电推船船艉轴密封系统的第三种实施例的整体示意图。

1、艉轴；2、螺旋桨；3、联轴器；4、电机；5、轴套；6、轴承；7、密封圈；8、润滑油存储区；9、进油口；10、出油口；11、回油管；12、进油管；13、润滑油缓冲区；14、出油开关；15、润滑油缓冲区盖；16、轴承座；17、轴承盖；18、第一单向阀；19、第二单向阀；20、第一增压泵；21、第三单向阀；22、第二增压泵；23、第四单向阀。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解发明，所描述的实施方式仅仅是发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制发明。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的小型电推船船艉轴1密封系统可以包括艉轴1、螺旋桨2、电机4以及联轴器3，其工作原理为将螺旋桨2安装在艉轴1的末端，艉轴1的前端通过联轴器3与电机4连接，启动电机4，通过电机4的正反转来带动艉轴1末端的螺旋桨2正反转。

在艉轴1转动的过程中会与其他部件产生摩擦，从而加快了艉轴1的磨损，为了减缓艉轴1磨磨损的速度，因此需要再艉轴1的表面涂抹润滑油，不过涂抹润滑油后润滑油会往外泄露，不仅无法很好的起到润滑的效果，还会污染水源。

为此在艉轴1需要润滑油润滑的地方套设一个轴套5，轴套5的侧壁与艉轴1的侧壁之间存在间隙，该间隙为润滑油存储区8，同时在轴套5的两侧分别设置一个密封圈7，并通过轴承6进行顶紧固定，使润滑油存储区8形成有个相对密封的空间，随后通过轴套5上的进油口9往润滑油存储区8中倒入高粘度的润滑油，润滑油会逐渐灌满润滑油存储区8，在艉轴1旋转的过程中，由于润滑油摩擦产生热量，会导致润滑油的体积产生变化，使得润滑油存储区8中的油压过大，从而超过密封圈7所能承受的阈值导致润滑油泄露，为此在轴套5上还设有出油口10，让多余的润滑油可以及时排出。另外需要注意，在轴套的一端设置有一段L型板，该L型板的底部与船体固定连接，该L型板作为支撑架对该密封系统进行支撑固定。

在其他可选的实施例中，轴套5两侧的轴承6的可转动的方向相反。当螺旋桨2正转时，靠近螺旋桨2处的轴承6对艉轴1进行纵向锁定，防止由于水的压力将艉轴1往电机4方向移动，当螺旋桨2反转时，靠近电机4处的轴承6对艉轴1进行纵向锁定，防止由于水的压力将艉轴1往螺旋浆方向移动，实现正反转对艉轴1的纵向锁定，通过对艉轴1进行轴向定位，不会因为螺旋桨2的正反转使得密封性发生变化，使得密封性更稳定。

在其他可选的实施例中，在每个轴承6外侧套设轴承座16，且轴承6朝外的一侧轴承盖17，所述轴承盖17与轴承座16通过螺纹固定连接的方式对轴承6进行密封包裹，防止水从轴承6渗入到轴套5中，进一步提高了密封性。

在一些可选的实施方式中，轴套5的内壁以及艉轴1表面均设有推动润滑剂的纹路，在艉轴1的转动以及轴套5的内部纹路共同传送较高黏度的润滑油，使得润滑油可以注满整个轴套5与轴的内部空间。

在进一步的优选方案中，如图3-图5所示，轴套5内壁的纹路为网状凹槽，具体的为网状微沟槽，艉轴1表面的纹路为螺纹结构，网格凹槽可使高粘度的润滑油更好的在轴套5上附着，在艉轴1转动的过程中，螺纹结构可以推动润滑油向前移动，从而使润滑油能更多的填充到整个润滑油存储区8的各个区域，到达更好的润滑效果。

在一些可选的实施例中，还包括了回油管11、进油管12以及润滑油缓冲区13，其中回油管11的一端与出油口10接通，回油管11的另一端与润滑油缓冲区13顶部的一个开口连通，进油管12的一端与进油口9连通，进油管12的另一端与润滑油缓冲区13的底部连通，当润滑油存储区8中的油压过高时，部分的润滑油会通过出油口10排出，沿着回流管一直排到润滑油缓冲区13中，润滑油从润滑油缓冲区13的顶部流到润滑油缓冲区13的底部，在润滑油缓冲区13中内置有油泵，可将收集到的润滑油从润滑油缓冲区13底部排出，并沿着进油管12最终流回到润滑油存储区8中，实现油路的循环，也避免了由于润滑油存储区8中的油压过高导致润滑油泄露的情况发生。同时在润滑油缓冲区13的顶部适用于润滑油缓冲区盖15，通过打开润滑油缓冲区盖15在润滑油缓冲区13中加油，即可快速对润滑油存储区8进行补油。

在一些可选的实施例中，进油管12上设有出油开关14，用于控制循环油路的连通或者关闭。具体的该出油开关14双向压力开关，当螺旋桨2正转油从润滑油缓冲区流出到出油管12时，开关两侧的油压力差压力大于ρgh/3时，阀门打开润滑油流动；当螺旋桨2反转油从出油管流出润滑油缓冲区13时，开关两侧的油压力差压力大于ρgh时，阀门打开润滑油流动，其中ρ为润滑油的密度，h为开关到润滑油缓冲区盖15的高度。

在一些可选的实施例中，如图7所示，螺旋桨2的运动以及外界环境水压力会影响轴套5的密封性，因此，需要在进油口9处安装一个增压泵，用于平衡内外的压力，从而增强系统整体的密封性。同时，在轴套5朝外的一端上安装一个压力传感器，用于测量螺旋桨2工作时所处的外界压力，根据外界压力的大小，按照P密封＝1.2P外界的工作条件，自适应的调整增压泵的工作转速，以达到指定的压力。当螺旋桨2转速较慢时，轴套5内部的压力较小，难以平衡外界压力，导致水密性较差，此时，需要增压泵加进行增压工作，以保持轴套5的油压与外界压力按设定比例均衡，以得到良好的密封效果。

考虑到螺旋桨2反转时根据设计的艉轴1螺旋结构，反转时艉轴1的螺纹里的油会进行反向推送进行密封，也将影响到艉轴1的密封性，因此，本发明将采用单向阀将正反转的送油回油管道进行分开工作，互不影响。当螺旋桨1正转时，润滑油通过第一增压泵20从靠近螺旋桨处的进油口9进油，此时第一单向阀18开启工作，第二单向阀19密封关闭，再从靠近第一增压泵20的管道出油，返回到润滑油缓冲区13中，此时第三单向阀21开启工作，第四单向阀23密封关闭。当螺旋桨2反转时，润滑油通过第二增压泵22从靠近电机4的出油口10进油，此时第四单向阀23开启工作，第三单向阀21密封关闭，再从靠近螺旋桨2处的出油，返回到润滑油缓冲区13中，此时第二单向阀19开启工作，第一单向阀18密封关闭。实现正反转皆可保持轴套5的油压稳定(高于外界环境压力的1.2倍)，进而实现正反转保持良好的密封性。

另外，需要特别注意一点的是，图7中的回油管11和进油管12与图1中的回油管11和进油管12相比，由于图1中的实施例并不需要油路反转，因此图1中的回油管11和进油管12在水平方向上采用一高一低的设计，该设计可以确保润滑油单向运作的过程中有更好的运转效率。而图7的实施例由于需要考虑油路反转，为了确保润滑油无论是正向运转还是反向运转都有较好的运转效率，因此需要将回油管11和进油管12设置同一水平位置上。

在一些可选的实施例中，出油口10朝艉轴1方向向外扩展，向外扩展的设计可以使润滑油存储区8中的润滑油可以更好的汇聚到回油管11中，提高油路的循环效率。

在一些可选的实施例中，图8所示进油口9和出油口10均与艉轴1的凹槽相互对应，采用该设计，可避免艉轴1正反转切换后，轴套5产生的压力与润滑油该流的方向相反，从而可能形成“抽空”，导致轴套5失效。当螺旋桨2正转的时候，润滑油通过进油口9随着艉轴1的凹槽处进行传送到出油口10处，形成将润滑油填满整个油密封处，实现轴密封。当螺旋桨2反转时，润滑油通过出油口10随着艉轴1凹槽处进行传送到进油口9处，形成轴套5将润滑油填满整个油密封处，实现轴密封。

一种小型电推船船艉轴1密封方法，方法步骤具体如下；

在轴套5的两端各设置一个密封圈7并通过轴承6进行压紧，让润滑油存储区8形成一个密封的空间，同时在靠近电机4一端的轴套5上方设置一个润滑油进油口9，往进油口9中灌入高粘度的润滑油润滑油粘度的计算式：n₀＝h₀*P/4.896*V*R(1)；其中：h₀一般取为5x10^-4mm；P为单位面积接触负荷；V为艉轴的转速；R为艉轴的半径，当润滑油进入到轴套5中后，启动电机4，电机4通过联轴器3带动艉轴1旋转，在艉轴1的螺旋结构和轴套5的网状凸槽结构共同作用下，润滑油将注满整个轴套5与艉轴1之间的润滑油存储区8，实现艉轴1的油密封。

以上所述，仅是发明的较佳实施例而已，并非对发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离发明技术方案内容，依据发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰，均仍属于发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种小型电推船船艉轴密封系统，其特征在于，包括：艉轴、螺旋桨、电机、轴套、轴承以及密封圈；

所述艉轴的一端与所述螺旋桨连接，所述艉轴的另一端通过联轴器与所述电机连接；

所述轴套套设在所述艉轴的外围，所述轴套与所述艉轴之间存在润滑油存储区，所述轴套上设有进油口和出油口，润滑油从所述进油口中灌入所述润滑油存储区并从所述出油口中排出；

两个所述密封圈分别设在所述轴套的两端，两组所述轴承从所述轴套两端向密封圈夹紧，使所述润滑油存储区形成封闭空间；

还包括用于缓解轴套内油压的润滑油缓冲区，以及将所述润滑油缓冲区与所述轴套进行连通的回油管和进油管，当所述尾轴旋转导致油压升高时，在所述润滑油存储区的润滑油会通过所述进油管进入到所述润滑油缓冲区中。

2.根据权利要求1所述的小型电推船船艉轴密封系统，其特征在于，两组所述轴承轴向旋转方向相反。

3.根据权利要求1所述的小型电推船船艉轴密封系统，其特征在于，所述轴承外侧套设有轴承座，所述轴承朝外的一侧设有轴承盖，所述轴承盖与所述轴承座固定连接对所述轴承进行密封包裹。

4.根据权利要求1所述的小型电推船船艉轴密封系统，其特征在于，所述轴套的内壁以及所述艉轴套设在轴套中的部分均设有推动润滑剂的纹路。

5.根据权利要求4所述的小型电推船船艉轴密封系统，其特征在于，所述轴套内壁的纹路为网状凹槽，所述艉轴表面的纹路为螺纹结构。

6.根据权利要求1所述的小型电推船船艉轴密封系统，其特征在于，所述回油管的一端与所述出油口连通，所述回油管的另一端与润滑油缓冲区连通；

所述进油管的一端与所述进油口连通，所述进油管的另一端与润滑油缓冲区连通。

7.根据权利要求6所述的小型电推船船艉轴密封系统，其特征在于，所述回油管与所述润滑油缓冲区的顶部相连通；所述进油管与所述润滑油缓冲区的底部相连通。

8.根据权利要求6所述的小型电推船船艉轴密封系统，其特征在于，所述进油管的水平高度低于所述回油管的水平高度。

9.根据权利要求6所述的小型电推船船艉轴密封系统，其特征在于，所述进油管的水平高度与所述回油管的水平高度齐平。

10.一种小型电推船船艉轴密封方法，其特征在于，使用权利要求1-9中任一项所述的小型电推船船艉轴密封系统，方法步骤具体如下；

在所述轴套的两端各设置一个所述密封圈，同时在所述轴套上方设置一个润滑油所述进油口，当润滑油进入到所述轴套中后，在所述艉轴的螺旋结构和所述轴套的网状凸槽结构共同作用下，润滑油将注满整个所述轴套与所述艉轴之间的润滑油存储区，实现艉轴的油密封。