KR101751324B1 - 선박의 프로펠러 축 밀봉장치 - Google Patents

Abstract

선박의 프로펠러 축 밀봉장치를 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 선박의 프로펠러 축 밀봉장치는 축 외면을 포위하며 프로펠러 허브 쪽에 결합되는 라이너; 및 라이너의 외측에 결합되며, 내면 쪽에 라이너의 외면과 접하여 밀봉을 구현하는 복수의 패킹을 갖춘 밀봉부재를 포함하고, 라이너는 축방향으로 적층되어 원통형태를 이루며 부분적으로 분리가능한 복수의 밀봉링을 포함한다.

Description

선박의 프로펠러 축 밀봉장치{Propeller shaft sealing device of vessel}

본 발명은 선박의 프로펠러 축 밀봉장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 라이너의 마모된 부분을 분리하여 부분적으로 교체할 수 있어 유지보수 비용을 절감할 수 있는 선박의 프로펠러 축 밀봉장치에 관한 것이다.

통상적인 선박의 추진장치는 선체의 내부로부터 선체 후미를 통하여 외측으로 연장되는 축과, 이 축에 결합된 프로펠러를 구비한다. 선체 내부의 구동원에 의해 축이 회전하여 프로펠러를 회전시킴으로써 추진력을 발생시킨다. 또 선박의 추진장치는 축이 선체 후미를 관통하는 형태이기 때문에 축이 해수에 노출되는 부분을 밀봉하여 해수가 선내로 유입되는 것을 방지함과 동시에 윤활유가 누설되는 것을 방지하는 밀봉장치를 구비한다.

대한민국 공개특허공보 10-2013-0116867호(2013.10.24.공개)는 선박의 프로펠러 축을 밀봉하기 위한 장치를 개시하고 있다. 이 밀봉장치는 축 외면을 포위하는 형태로 프로펠러 허브에 결합되는 원통형 라이너(원문은 “슬리브”)와, 라이너의 외측에 결합되며 선체의 후미 쪽에 체결되는 밀봉부재(원문은 “실링조립체”)를 구비한다. 밀봉부재는 내면 쪽에 라이너의 외면과 접하여 밀봉을 구현하는 복수의 패킹(원문은 “환형 실”)을 포함한다.

이러한 밀봉장치는 장시간 사용할 경우 패킹들의 마모나 훼손이 생기고, 패킹들과 접하는 라이너 외면의 마모가 생기기 때문에 주기적으로 라이너나 패킹을 교체해야 하는 등의 유지보수가 필요하다.

그러나 통상의 밀봉장치는 패킹들과 접하는 라이너 외면의 부분별 마모정도가 다름에도 불구하고 유지보수과정에서 라이너 전체를 교체하기 때문에 유지보수비용이 높은 편이었다.

대한민국 공개특허공보 10-2013-0116867호(2013.10.24.공개)

본 발명의 실시 예는 라이너의 마모된 부분을 부분적으로 분리하여 교체할 수 있는 선박의 프로펠러 축 밀봉장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 축 외면을 포위하며 프로펠러 허브 쪽에 결합되는 라이너; 및 상기 라이너의 외측에 결합되며, 내면 쪽에 상기 라이너의 외면과 접하여 밀봉을 구현하는 복수의 패킹을 갖춘 밀봉부재를 포함하고, 상기 라이너는 축방향으로 적층되어 원통형태를 이루며 부분적으로 분리가능한 복수의 밀봉링을 포함하는 선박의 프로펠러 축 밀봉장치가 제공될 수 있다.

상기 복수의 밀봉링은 반원형으로 분할되며, 분할 위치가 어긋나게 조립될 수 있다.

상기 라이너는 상기 복수의 밀봉링을 체결하는 복수의 체결볼트를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 선박의 프로펠러 축 밀봉장치는 라이너가 축방향으로 적층되어 원통형태를 이루는 복수의 밀봉링을 포함하는 형태이기 때문에 라이너의 유지보수를 수행할 때 마모가 상대적으로 심하게 발생한 밀봉링을 선별적으로 교체할 수 있다. 따라서 라이너 전체를 교체하던 종래의 유지보수방식에 비하여 유지보수비용을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 선박 추진장치를 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명이 적용된 선박 추진장치의 전방프로펠러와 후방프로펠러를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명이 적용된 선박 추진장치의 반전회전장치 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 제2밀봉장치를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 제1밀봉장치를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1밀봉장치의 분해 사시도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것으로, 이에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용된 선박의 추진장치를 나타낸다. 도시한 바와 같이, 본 실 시 예에 따른 선박 추진장치는 선체(1)의 후방에 축선이 일치하도록 배치되는 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20), 선체(1) 내부에 설치된 엔진(2)의 회전력을 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)로 전달하면서 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)의 상반된 회전을 구현하는 반전회전장치(30)를 구비한다. 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)를 상반되게 회전시켜 추진력을 발생시키는 이중반전식 추진장치다.

엔진(2)의 회전력은 메인구동축(3)과 플렉시블커플링(4)에 의해 선체(1) 내부에 설치된 반전회전장치(30)로 전달된다. 반전회전장치(30)는 내축(51)과 외축(52)을 상호 반대로 회전시키며 메인구동축(3)의 회전력을 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)로 분산해 전달한다.

도 2를 참조하면, 후방프로펠러(20)는 메인구동축(3)과 직결되며 선체 후미(5)를 관통해 외부로 연장된 내축(51)의 후미에 고정된다. 전방프로펠러(10)는 후방프로펠러(20) 전방의 내축(51) 외면에 회전 가능하게 지지되며, 선체 후미(5)를 관통하는 외축(52)에 의해 선체(1) 내부의 반전회전장치(30)와 연결된다.

반전회전장치(30)는 도 3에 도시한 바와 같이, 기어박스(31)와, 기어박스(31) 내에 설치되며 내축(51)의 회전을 반전시켜 외축(52)으로 전달하는 복수의 기어들을 포함한다. 내축(51)은 회전 가능한 상태로 기어박스(31)의 중심부분을 관통한다.

반전회전장치(30)의 기어박스(31)는 원통형의 전방프레임(31a)과, 전방프레임(31a)의 후단에 결합되며 전방프레임(31a)과 함께 반전기어유닛을 수용하는 공간을 형성하는 원통형 후방프레임(31b)을 구비한다.

반전회전장치(30)는 기어박스(31)의 전방프레임(31a) 전면부를 관통하는 형태로 전방프레임(31a)에 회전 가능하게 지지되고 내축(51)과 함께 회전하도록 내측에 고정된 플랜지(51a)에 연결된 원통형의 제1축연결부재(32), 기어박스(31) 내부의 제1축연결부재(32)에 연결된 태양기어(33), 태양기어(33)의 외측에 태양기어(33)와 이물림하도록 설치된 복수의 유성기어(34), 기어박스(31) 내에 고정된 상태로 복수 유성기어(34)의 축(35)을 지지하는 제1고정캐리어(36), 복수의 유성기어 축(35) 반대편을 지지하는 제2고정캐리어(37), 복수의 유성기어(34) 외측에 배치되어 복수의 유성기어(34)와 이물림하는 링기어(38), 기어박스(31)의 후방프레임(31b)을 관통하는 형태로 후방프레임(31b)에 회전 가능하게 지지되고 일단이 회전부재(39)에 의해 링기어(38)와 연결되고 타단이 외축(52)과 연결된 원통형의 제2축연결부재(40)를 포함한다.

반전회전장치(30)에서 태양기어(33)는 제1축연결부재(32)가 내축(51)과 함께 회전하므로 내축(51)과 동일한 방향으로 회전하고, 복수의 유성기어(34)는 고정된 위치에서 태양기어(33)와 이물림한 상태이므로 태양기어(33)와 반대로 회전한다. 링기어(38)는 그 내면의 치부가 복수의 유성기어(34)와 이물림한 상태이므로 복수의 유성기어(34)와 같은 방향으로 회전한다. 따라서 링기어(38)는 내축(51)과 반대로 회전한다. 또 내축(51)과 반대로 회전하는 링기어(38)는 회전판(39)과 제2축연결부재(40)를 통하여 외축(52)을 회전시키므로, 외축(52)은 내축(51)과 반대로 회전한다.

이러한 반전회전장치(30)는 메인구동축(3)으로부터 전달된 회전력을 분산시켜 내축(51)과 외축(52)을 상반되게 회전시킴으로써 전방프로펠러(10)와 후방프로펠러(20)의 상반된 회전을 구현한다.

도 2를 참조하면, 후방프로펠러(20)는 내축(51)의 후미에 고정되는 허브(21)와, 허브(21)의 외면에 마련된 복수의 날개(22)를 포함한다. 후방프로펠러(20)의 허브(21)는 중심부의 축결합공(23)이 내축(51)의 외면에 압입되는 방식으로 고정될 수 있다. 내축(51) 후단부에는 고정캡(24)이 체결됨으로써 후방프로펠러(20)가 내축(51)에 더욱 견고히 고정될 수 있다.

후방프로펠러(20)의 결합을 위해 내축(51) 후미부분(51b)은 후방으로 갈수록 외경이 축소되는 테이퍼형 외면으로 마련될 수 있고, 허브(21)의 축결합공(23)은 내축(51)의 외면에 대응하는 테이퍼형 내면으로 구성될 수 있다. 도 2에서 부호 25는 후방프로펠러(20) 허브(21) 후면과 고정캡(24)을 덮도록 허브(21)에 장착되는 프로펠러캡이다.

전방프로펠러(10)는 후방프로펠러(20) 전방의 내축(51) 외면에 회전 가능하게 지지되는 허브(11)와, 허브(11)의 외면에 마련된 복수의 날개(12)를 구비한다. 전방프로펠러(10)는 허브(11)의 전면이 볼트체결에 의해 외축(52) 후단의 플랜지(52a)에 연결됨으로써 외축(52)과 함께 회전한다. 또 후방프로펠러(20)와 반대로 회전하면서 같은 방향으로 추진력을 발생시킬 수 있도록 날개각이 후방프로펠러(20)의 날개각과 반대다. 전방프로펠러(10)는 후방프로펠러(20)를 설치하기 전에 내축(51) 외면에 설치될 수 있다.

도 2와 도 4를 참조하면, 전방프로펠러(10)는 내축(51)과 허브(11)의 내면 사이에 설치되는 베어링조립체(90)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 베어링조립체(90)는 내축(51) 외면에 결합되는 내측슬리브(91), 내측슬리브(91) 외측에 설치되는 베어링(93), 베어링(93)의 외측에 설치되는 외측슬리브(94)를 포함한다.

전방프로펠러(10)의 허브(11)는 베어링조립체(90)가 후면 쪽으로부터 전방으로 진입하는 방식으로 설치될 수 있도록 베어링조립체(90)를 수용하는 설치공간을 구비한다. 또 허브(11)의 내면에는 외측슬리브(94) 외면이 결합되는 테이퍼형 지지면(13)이 마련된다. 이 지지면(13)은 허브(11)의 후면 쪽으로부터 전면 쪽으로 갈수록 내경이 점차 작아지는 형태다.

베어링(93)은 내륜(93a), 롤러부(93b), 외륜(93c)을 포함하는 레이디얼 베어링으로 구성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 베어링(93)은 반경방향의 힘과 축방향의 힘을 동시에 받는 형태일 수도 있다.

내측슬리브(91)는 베어링(93)의 내륜(93a)이 접하여 결합되는 테이퍼형 외면(91a)을 구비하고, 조임링(92)을 체결할 수 있도록 외면의 일측에 형성된 조임나사부(91b)를 포함한다. 내측슬리브(91)는 그 외면에 베어링(93)을 장착한 상태로 내축(51) 외면에 설치할 수 있고, 베어링(93) 및 내측슬리브(91)를 설치위치로 이동시킨 후 조임링(92)을 체결함으로써 내축(51)의 외면에 견고히 고정될 수 있다. 또 조임링(92)을 체결하면 베어링(93)의 내륜(93a)이 내측슬리브(91) 테이퍼형 외면(91a)에 견고히 고정될 수 있다.

외측슬리브(94)는 내면 쪽에 베어링(93)의 외륜(93c) 외면이 지지되는 결합면(94a) 을 구비한다. 또 외측슬리브(94)는 전방프로펠러 허브(11)에 형성된 테이퍼형 지지면(13)에 대응하여 결합되는 테이퍼형 외면(94c)을 구비한다. 외측슬리브(94)의 후단에는 플랜지형으로 마련되어 전방프로펠러(10)의 허브(11) 후면에 체결되는 고정부(94d)가 마련된다.

베어링조립체(90)를 설치할 때는 먼저 내축(51)과 전방프로펠러 허브(11) 사이에 내측슬리브(91)와 베어링(93)을 설치한다. 이때는 전방프로펠러 허브(11)와 내축(51)의 중심선이 일치하도록 내축(51) 및 전방프로펠러(10)를 지지한 후, 내측슬리브(91) 외면에 베어링(93)을 결합시킨 상태로 내측슬리브(91)를 내축(51) 외면에 끼워 설치위치로 이동시킨다. 이후, 내측슬리브(91)의 조임나사부(91b)에 조임링(92)을 체결해 내측슬리브(91)를 내축(51) 외면에 고정시킴과 동시에 베어링(93)의 내륜(93a)을 내측슬리브(91) 외면에 고정시킨다.

내측슬리브(91)와 베어링(93)을 설치위치에 고정한 후에는 베어링 외륜(93c)과 전방프로펠러 허브(11)의 테이퍼형 지지면(13) 사이로 외측슬리브(94)를 진입시키는 방식으로 설치하고, 외측슬리브(94)의 고정부(94d) 에 볼트를 체결해 외측슬리브(94) 를 허브(11)에 고정시킴으로써 베어링조립체(90)의 설치를 완료할 수 있다.

또 추진장치는 도 2에 도시한 바와 같이, 선체 후미(5)와 전방프로펠러(10)의 허브(11) 사이 외축(52) 둘레를 밀봉하여 해수가 선체 내측으로 유입을 방지하는 것을 방지하면서 내부의 윤활유가 외부로 누설되는 것을 방지하는 제1밀봉장치(60)와, 유사한 목적으로 전방프로펠러(10)의 허브(11)와 후방프로펠러(20)의 허브(21) 사이 내축(51) 둘레를 밀봉하는 제2밀봉장치(70)를 구비한다.

제1밀봉장치(60)는 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 외축(52)의 플랜지(52a)에 고정되는 원통형 제1라이닝(61)과, 제1라이닝(61)의 외면에 접하도록 제1라이닝(61)의 외면을 덮으며 그 일단이 선체 후미(5)에 고정된 원통형 제1밀봉부재(62)를 포함할 수 있다.

제1밀봉부재(62)는 제1라이닝(61)과 대면하는 내면에 상호 이격되게 설치되어 제1라이닝(61)의 외면과 접하는 복수의 패킹(63a~63e)을 구비하며, 패킹들(63a~63e)이 제1라이닝(61)의 외면에 밀착됨으로써 제1밀봉장치(60) 내측으로 해수나 이물질이 유입하는 것을 방지하고, 내부로부터 외부로 윤활유가 누설되는 것을 방지할 수 있다.

제1라이닝(61)은 도 5와 도 6에 도시한 바와 같이, 축방향으로 적층되어 원통형태를 이루며 부분적으로 분리하여 교체할 수 있는 복수의 밀봉링(61a~61f)과, 복수의 밀봉링(61a~61f)을 적층해 체결하는 복수의 체결볼트(61h)를 포함할 수 있다.

복수의 밀봉링(61a~61f)은 도 6에 도시한 예처럼 용이한 설치와 분리를 위해 반원형으로 분할된 형태일 수 있고, 이들이 체결될 때는 분할라인(61g)이 인접하는 밀봉링의 분할라인과 어긋나게 조립될 수 있다. 또 제1라이닝(61)의 밀봉링들(61a~61f)은 도 5에 도시한 바와 같이, 그 외면이 제1밀봉부재(61) 내측에 설치된 복수의 패킹(63a~63e)과 각각 대응하여 접하도록 배치된다.

제1밀봉부재(62)도 원호형으로 제작된 다수의 링(62a, 62b, 62c)을 제1라이닝(61) 외측에서 축방향으로 적층시켜 고정하는 방식일 수 있다. 다수의 링(62a, 62b, 62c)은 볼트 체결에 의해 상호 결속될 수 있고, 복수의 패킹들(63a~63e)은 이러한 링들(62a~62c)의 체결에 의해 제1밀봉부재(62) 내면 쪽에 고정될 수 있다.

제1밀봉장치(60)의 제1라이너(61)는 밀봉링들(61a~61f)이 부분적으로 분리될 수 있기 때문에 유지보수과정에서 마모가 상대적으로 심하게 발생한 밀봉링을 선별적으로 교체할 수 있다. 따라서 라이너 전체를 교체하던 종래의 방식에 비하여 유지보수비용을 줄일 수 있다.

제2밀봉장치(70)는 도 4에 도시한 바와 같이, 후방프로펠러 허브(21)의 전면에 설치된 원통형 제2라이닝(71)과, 제2라이닝(71)의 외면과 접하도록 제2라이닝(71) 외면을 덮으며 그 일단이 전방프로펠러 허브(11) 후면 쪽 베어링조립체(90)에 고정된 원통형 제2밀봉부재(72)를 포함할 수 있다.

제2밀봉부재(72) 역시 제1밀봉부재(62)와 마찬가지로 내면에 설치된 복수의 패킹(73a~73d)을 포함한다. 각 패킹(73a~73d)은 제2라이닝(71) 외면에 밀착됨으로써 제2밀봉장치(70) 내측으로 해수나 이물질이 유입하는 것을 방지하고, 내측의 윤활유가 누설되는 것을 방지할 수 있다.

제2라이닝(71)은 제1라이닝(61)과 마찬가지로 축방향으로 적층되어 원통형태를 이루며 부분적으로 분리하여 교체할 수 있는 복수의 밀봉링(71a~71e)과, 복수의 밀봉링(71a~71e)을 적층해 체결하는 복수의 체결볼트를 포함할 수 있다. 이들 밀봉링(71a~71e) 역시 용이한 설치와 분리를 위해 반원형으로 분할된 형태일 수 있다.

제2밀봉장치(70)의 제2라이너(71)도 밀봉링들(71a~71e)이 부분적으로 분리될 수 있기 때문에 유지보수과정에서 마모가 상대적으로 심하게 발생한 밀봉링을 선별적으로 교체할 수 있다. 따라서 라이너 전체를 교체하던 종래의 방식에 비하여 유지보수비용을 줄일 수 있다.

1: 선체, 2: 엔진,
3: 메인구동축, 5: 선체의 후미,
10: 전방프로펠러, 13: 테이퍼형 지지면,
15: 오일공급유로, 20: 후방프로펠러,
30: 반전회전장치, 51: 내축,
52: 외축, 60: 제1밀봉장치,
61: 제1라이너, 62: 제1밀봉부재,
70: 제2밀봉장치, 71: 제2라이너,
72: 제2밀봉부재, 90: 베어링조립체.

Claims (3)

1. 축 외면을 포위하며 프로펠러 허브 쪽에 결합되는 라이너; 및
   상기 라이너의 외측에 결합되며, 내면 쪽에 상기 라이너의 외면과 접하여 밀봉을 구현하는 복수의 패킹을 갖춘 밀봉부재를 포함하고,
   상기 라이너는 축방향으로 적층되어 원통형태를 이루며 부분적으로 분리가능하여 마모된 부분만의 교체가 가능한 복수의 밀봉링을 포함하고,
   상기 복수의 밀봉링은 반원형으로 분할되어 복수의 체결볼트를 통해 분할 위치가 어긋나게 조립되되, 각 외면이 상기 밀봉부재에 설치된 복수의 패킹과 각각 대응하여 접하도록 배치되는 선박의 프로펠러 축 밀봉장치.
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3. 삭제

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