KR101995781B1

KR101995781B1 - 소형 선박 추진기용 부유물 유입방지장치

Info

Publication number: KR101995781B1
Application number: KR1020180146193A
Authority: KR
Inventors: 박범열; 박상기
Original assignee: (주)한국알앤드디
Priority date: 2018-11-23
Filing date: 2018-11-23
Publication date: 2019-07-03

Abstract

본 발명은 소형 선박 추진기용 부유물 유입방지장치에 관한 것으로, 하우징(20)의 홀(21)에서 회전가능하게 지지되는 프로펠라 샤프트(10)의 외측 단부에 복수개의 프로펠라(12)가 방사상으로 형성된 바디(11)가 고정되고, 상기 하우징(20)에 형성된 홀(21)에 충진된 윤활유의 누출을 방지하기 위해 립(lip: 41)이 형성된 오일시일(40)이 제공된 소형 선박 추진기용 부유물 유입방지장치에 있어서, 상기 프로펠라 샤프트가 회전할 때 유입되는 부유물을 파쇄하여 배출함으로써 오일시일(40)이 손상되는 것을 방지하도록, 오일시일(40)의 외측에서 근접하여 프로펠라 샤프트(10)에 홀(51)이 끼워져 고정되어 함께 회전하는 회전디스크(50)와, 상기 회전디스크(50)의 외측에서 대향되게 근접 배치되어 프로펠라 샤프트(10)에 의해 회전하는 회전디스크와 함께 유입되는 부유물을 파쇄하도록 하우징(20)의 홀(21) 내측면에 고정되는 고정디스크(60)를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성됨으로써, 부유물 유입에 의한 오일 시일의 손상을 간편한 구조로 효과적으로 방지할 수 있어 오일 시일의 수명이 연장되며, 종래 부유물의 유입으로 인한 오일 시일의 손상으로 오일 누출 또한 효과적으로 방지하여 오일 누출로 환경오염의 문제 발생이 방지되는 효과가 있다.

Description

소형 선박 추진기용 부유물 유입방지장치{APPARATUS FOR PREVENTING INFLOW OF A FLOATING MATTER FOR PROPELLER OF SMALL SHIP}

본 발명은 소형 선박 추진기용의 부유물 유입방지장치에 관한 것으로, 특히 추진기의 손상을 방지하도록 추진기 샤프트와 오일시일 사이를 통해 부유뮬의 유입을 간편한 구조로 방지하도록 개선된 소형 선박 추진기용 부유물 유입방지장치에 관한 것이다.

일반적으로 추진기관으로서 엔진이 선체 내에 설치되는 소형 선박이나, 추진기관이 고무보트나 소형 선박의 선미에 장착되는 선외기의 경우에 도 1에 도시된 바와 같이 추진기관(1)의 동력을 전달하도록 프로펠라 샤프트(2)의 일단이 추진기관에 연결되고 타단에는 프로펠라(3)가 장착되어서 추진기관에 의해 프로펠러를 회전시켜 추진력을 얻는다.

상기 프로펠라 샤프트(2)는 선박의 선미에 제공된 하우징(5)을 관통하여 설치되고, 그 추진기 샤프트의 외측 단부에 프로펠러가 선박의 외부에 돌출된 상태로 장착된다.

상기 프로펠러(3)는 선박의 외부로 돌출되어 수중에 위치하게 됨에 따라 프로펠러가 장착된 하우징 사이에 존재하는 간격을 통해 선내로 해수나 물이 유입되는 경우 선내의 오일 등과 혼합되어 오염 물질로 축적되어 선내를 부식시키고, 이러한 오염 물질이 해수로 배출되는 경우 해양 오염을 일으키는 원인이 되므로, 선내의 부식 및 해양 오염 그리고 해수 유입을 방지하기 위해, 하우징과 프로펠라 샤프트 사이에 시일장치(7)가 필수적으로 제공된다.

이러한 시일장치의 예가 한국 공개특허공보 제10-2015-0130329호(공개일자 2015년11월23일)에 개시된 선미관 시일 장치는 선외로부터 해수의 유입을 차단함과 동시에 선내의 윤활유의 누설을 방지할 수 있도록 하우징에 복수의 립 시일을 설치하여 선미관과 라이너 사이의 간격을 채우도록 구성되어 있다.

그러나, 종래 립 시일(lip seal)은 프로펠라 샤프트와의 사이에 담수 또는 해수에 존재하는 미세한 고형 부유물이나 낚시줄, 폐그물, 선박 로프의 잔해 등과 과 같이 가늘고 긴 실 형태로 부유하다가 고속 회전하는 프로펠라 샤프트와 립 시일의 틈새에 끼어들어 시일의 접촉부위를 마모시켜 시일의 수명을 단축하고, 시일 내측에 제공된 윤활유가 누출되거나 수면하의 수압에 의해 추진기 내부로 물이 스며들어서 추진기의 고장을 일으키는 문제가 있었다.

한국 공개특허공보 제10-2015-0130329호(공개일자 2015년11월23일)

본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 시일장치에서 부유물이 프로펠라 샤프트와 오일 시일 사이로 인입되어 오일 시일의 손상과 이로 인한 환경오염의 문제점을 해결하도록 회전 디스크를 프로펠라 샤프트에 고정하고, 하우징의 내측면에 고정디스크를 고정하여 이들 고정디스크와 회전디스크 사이로 유입되는 부유물이 분쇄되게 하고, 분쇄된 부유물 입자들이 회전디스크의 원주방향 사면으로 유동되게 하여 프로펠라 샤프트와 오일 시일로의 부유물 유입을 효과적으로 방지하도록 개선된 구조의 소형 선박 추진기용 부유물 유입방지장치를 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 소형 선박 추진기용 부유물 유입방지장치는, 하우징의 홀에서 회전가능하게 지지되는 프로펠라 샤프트의 외측 단부에 복수개의 프로펠라가 방사상으로 형성된 바디가 고정되고, 상기 하우징에 형성된 홀에 충진된 윤활유의 누출을 방지하기 위해 오일시일이 제공된 소형 선박 추진기용 부유물 유입방지장치에 있어서,

상기 프로펠라 샤프트가 회전할 때 유입되는 부유물을 파쇄하여 배출함으로써 오일시일이 손상되는 것을 방지하도록, 오일시일의 외측에서 근접하여 프로펠라 샤프트에 홀이 끼워져 고정되어 함께 회전하는 회전디스크와, 상기 회전디스크의 외측에서 대향되게 근접 배치되어 프로펠라 샤프트에 의해 회전하는 회전디스크와 함께 유입되는 부유물을 파쇄하도록 하우징의 홀 내측면에 고정되는 고정디스크를 포함하는 것을 특징으로 하여 구성된다.

상기 회전디스크의 외측면에는 프로펠라 샤프트를 따라 연장되어 계단 형태를 이루도록 복수개의 단턱부들이 하우징의 홀의 프로펠라를 향한 단부쪽으로 갈수록 외경이 계단식으로 감소되게 형성된다.

상기 회전디스크와 대향되게 배치되는 고정디스크의 외주면의 측벽에는 상기 회전디스크의 단턱부에 대응되게 복수개의 단턱부들이 프로펠라를 향한 하우징 홀의 단부쪽으로 갈수록 내경이 계단식으로 감소되게 형성되어 상기 회전디스크와 고정디스크의 단턱부들 사이로 유입되는 부우뮬을 파쇄하도록 된다.

상기 하우징의 홀 내측면에 고정되는 고정디스크의 외주면에는 일정 간격으로 이격되어 고정디스크의 길이방향으로 양단이 관통되는 슬로트들이 형성되어 파쇄된 부유물이 배출되도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 회전디스크는 반경방향 외측 단부에 하우징의 홀의 단부를 향해 개방된 요홈이 형성되고, 상기 회전디스크의 반경방향 외측 단부에 형성된 요홈의 외측의 내측벽은 경사면으로 형성된다.

또한, 상기 하우징의 홀의 내측으로 향한 고정디스크의 내측 단부의 외측에 경사면이 형성되어 하우징의 홀에 고정디스크가 장착될 때 상기 하우징의 홀 내측면과 고정디스크 내측 단부 사이에 요홈이 형성된다.

본 발명에 따라 프로펠라 샤프트에 고정된 회전디스크와 하우징의 내측면에 고정된 고정디스크 사이로 유입된 부유물들이 이들 고정디스크와 회전디스크의 계단식 표면에서 잘게 분쇄된 다음, 분쇄된 부유물 입자들이 회전디스크의 원주방향 사면으로 유동되어 외부로 배출되게 함으로써, 부유물 유입에 의한 오일 시일의 손상을 간편한 구조로 효과적으로 방지할 수 있어 오일 시일의 수명이 연장되며, 종래 부유물의 유입으로 인한 오일 시일의 손상으로 오일 누출 또한 효과적으로 방지하여 오일 누출로 환경오염의 문제 발생이 방지되는 효과가 있다.

도 1은 종래 소형 선박의 선외기의 프로펠라 샤프트와 오일 시일 구조를 보여주는 개략적인 단면도.
도 2는 본 발명의 시일장치를 선박의 선외기 추진기에 채용한 상태를 보여주는 사용상태도.
도 3은 본 발명의 시일장치를 도 2와 다른 선박의 선외기 추진기에 채용한 상태를 보여주는 사용상태도.
도 4는 도 2, 3의 시일장치를 채용한 선박 프로펠라 샤프트의 개략적인 사시도.
도 5는 도 4의 분해사시도.
도 6은 본 발명에 의한 시일장치가 프로펠라 샤프트와 하우징 사이에 제공된 것을 보여주는 부분단면도.
도 7은 도 6의 회전디스크의 사시도.
도 8은 도 6의 고정디스크의 사시도.
도 9는 도 6에서 프로펠라 샤프트와 하우징 사이에 장착된 오일 시일과 고정디스크 및 회전디스크의 구조를 보여주는 부분확대단면도.

이하에서는 본 발명에 의한 소형 선박 추진기용 부유물 유입방지장치의 실시예를 도시한 첨부 도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 2 내지 6에 있어서, 소형 선박 추진기는 프로펠라 샤프트(10)의 외측 단부에 복수개, 도시된 실시예에서는 3개의 프로펠라(12)가 방사상으로 형성된 바디(11)가 고정되어 구성된다. 상기 프로펠라 샤프트(10)는 통상적으로 도 4의 단면도에 도시된 바와 같이 하우징(20)에서 회전가능하게 지지된다.

상기 하우징(20)을 관통하여 형성된 홀(21)의 내측면과, 그 홀을 관통하여 배치되는 프로펠라 샤프트(10) 사이에는 프로펠라 샤프트(10)를 회전가능하게 지지하는 베어링(30)이 제공됨과 함께, 하우징(20)을 관통하여 배치된 프로펠라 샤프트의 원활한 회전을 위해 하우징(20)에 형성된 홀(21)에 충진된 윤활유의 누출을 방지하기 위해 오일시일(40)이 제공된다. 상기 오일시일(40)은 탄성체의 립(lip:41)와 스프링(42)으로 형성되며, 이러한 오일시일 구성 자체는 공지되어 있다.

프로펠라 샤프트(10)가 고속회전할 때, 프로펠라 샤프트의 외주면과 물이 접촉되는 경계면에서 발생되는 구심력에 의해 유체 압력이 급속히 낮아지는 현상이 발생된다. 즉, 프로펠라 샤프트(10)의 회전력에 의한 구심력은 주변 유체를 회전중심으로 향하게 하고, 결국 프로펠라 샤프트의 외주 표면에 밀착되게 하여 표면마찰과 구심력의 합력으로 인하여 물속에 부유하는 낚시줄, 로프 잔해, 그물 잔해, 해조류 등의 부유물이 상기 오일시일(40)의 립(41)과 프로펠라 샤프트(10)의 외주면 사이로 인입되게 된다. 특히, 실 모양의 부유물이 프로펠라 샤프트의 외주면에 감기게 되면서 덩어리가 생성되어 오일 시일(40)의 립(41)의 마모가 초래됨에 따라 결국 오일 시일(40)이 손상되어 시일 능력을 소실하게 됨에 따라 윤활유가 외부로 배출되거나 물이 오일 시일(40) 내측으로 유입되어 추진기, 기관의 고장이 발생된다.

이와 같이 부유물이 오일 시일의 립(41)과 프로펠라 샤프트(10) 사이로 인입되는 것을 방지할 필요가 있다.

이를 위하여, 본 발명에 따라 소형 선박 추진기용 부유물 유입방지장치(100)는 오일시일(40)의 외측에서 프로펠라 샤프트(10)에 고정되어 함께 회전하는 회전디스크(50)와, 상기 회전디스크와 대향되게 배치되게 상기 회전디스크(50)의 외측에서 하우징(20)의 홀(21) 내측면에 고정되는 고정디스크(60)를 포함하여, 프로펠라 샤프트가 회전할 때 접근하는 부유물을 파쇄하고, 파쇄된 부유물 입자들이 립(41)과 프로펠라 샤프트(10) 사이로 인입되는 것을 방지한다.

상기 회전디스크(50)는 도 7에 도시된 바와 같이, 오일시일(40)에 근접하여, 프로펠라 샤프트에 끼워져 고정되도록 중앙에 홀(51)이 형성되고, 반경방향 외측 단부에 하우징(20)의 홀(21)의 단부를 향해 개방된 요홈(52)이 형성되는 한편, 외측면 즉, 상기 요홈(52)의 내측벽은 프로펠라 샤프트를 따라 연장되어 계단 형태를 이루도록, 즉 복수개의 단턱부(53)들이 하우징(20) 홀(21)의 프로펠라를 향한 단부쪽으로 갈수록 외경이 계단식으로 감소되게 형성된다. 또한, 상기 회전디스크(50)의 반경방향 외측 단부에 형성된 요홈(52)의 외측의 내측벽은 경사면(55)으로 형성되어 상기 요홈(52)이 확대되어 개방되는 형상으로 된다. 상기 회전디스크(50)의 고정은 예를들어 가열에 의해 팽창된 상태로 프로펠라 샤프트에 압입되어 냉각시켜 수축됨에 따라 고정되게 할 수 있다.

또한, 상기 고정디스크(60)는 도 8에 도시된 바와 같이, 링 형상으로 프로펠라 샤프트(10)가 회전가능하게 관통되는 홀(61)이 형성되고, 외주면의 측벽은 상기 회전디스크(50)의 단턱부(53)에 대응되게 복수개의 단턱부(63)들은 계단식으로 내경이 감소되게, 즉 상기 하우징(20)의 홀(21)의 프로펠라를 향한 단부쪽으로 갈수록 내경이 계단식으로 감소되게 돌출되어 형성된다.

또한, 상기 하우징(20)의 홀(21) 내측면에 고정되는 고정디스크(60)의 외주면에는 일정 간격으로 이격되어 고정디스크의 길이방향으로 양단이 관통되는 슬로트(64)들이 형성됨으로써, 상기 하우징(20)의 홀(21) 내측면에 고정되는 고정디스크(60)의 외주면과 상기 홀(21) 사이에는 상기 슬로트(64)들에 의해 관통홀이 형성된다. 상기 하우징(20)의 홀(21)의 내측으로 향한 고정디스크(60)의 내측 단부의 외측에 경사면(65)이 형성되어 하우징(20)의 홀(21)에 고정디스크(60)가 장착될 때 상기 하우징(20)의 홀(21) 내측면과 고정디스크(60) 내측 단부 사이에 요홈(66)이 형성되게 된다.

상기 고정디스크(60)는 예를들어 하우징(20)의 홀(21) 내측면을 가열하여 팽창된 상태에서 고정디스크(60)를 압입하여 하우징이 냉각됨에 따라 고정되게 할 수 있다.

상기 회전디스크(50)의 외측면에 형성된 계단식의 단턱부(53)들과 고정디스크(60)의 내측면에 형성된 계단식의 단턱부(63)들은 도 9에서 회전디스크와 고정디스크가 설치된 상태의 단면도에 도시된 바와 같이, 서로 대향되도록 회전디스크(50)와 고정디스크(60)가 미리 설정된 간격으로 근접되어 배치되며, 상기 회전디스크(50)의 외측에 형성된 요홈(52) 속으로 고정디스크(60)의 내측 단부가 부분적으로 삽입된 상태로 배치되며, 상기 요홈(52)에 부분적으로 삽입되는 내측 단부의 외측 모서리부분에는 요홈(52)의 개방된 부분이 고정디스크(60)의 내측 단부의 경사면(65)과 하우징(20)의 홀(21) 내측면 사이에 형성되는 요홈(66)을 향하게 된다.

이러한 구조로 프로펠라 샤프트(10)가 회전할 때, 회전디스크(50)의 단턱부(53)들과 근접 대향된 고정디스크(60)의 단턱부(63)들 사이에서 회전디스크의 회전에 의한 원심력과 마찰력에 의해 전단력이 발생된다.

또한, 회전디스크의 회전에 의해 상기 단턱부(63)들 사이의 물의 유속이 증가되어 압력이 낮아지게 됨에 따라, 프로펠라 샤프트(10)의 회전시에 표면쪽으로 유동하는 부유물이 회전디스크와 고정디스크의 외측 단부들 사이의 틈새(71)를 통해 유입되어 상기 단턱부(53,63)들 사이에서 전단력에 의해 부유물이 작은 입자 형태로 파쇄되어 물과 함께 상기 회전디스크(50)의 반경방향 외측 단부에 형성된 요홈(52)으로 유동된 다음, 상기 요홈(52)의 경사면(55)을 타고 고정디스크(60)의 내측 단부에서 경사면(65)과 하우징(20)의 홀(21) 내측면에 의해 형성되는 요홈(66)으로 이동하게 되고, 이어서 상기 고정디스크(60)의 외주면에 형성된 슬로트(64)들을 통해 프로펠러 쪽으로 유동하여 배출된다.

이로써, 프로펠라 샤프트의 회전시에 부유물은 회전디스크와 하우징의 홀 내측면에 고정된 고정디스크 사이의 틈새(71)로 유입되어 단턱부(53,63)들 사이에서 입자 상태로 파쇄되고 고정디스크(6)의 슬로트(64)들을 통해 배출됨에 따라, 오일시일(40)의 립(41)과 접촉되지 않게 되므로 오일 시일의 손상이 방지되고, 따라서 종래 소형 선박 추진기에서 프로펠라 샤프트(10)의 회전시 부유물이 오일시일을 손상시키는 문제와 그로 인해 윤활유 오일의 누출로 인한 환경오염의 문제가 방지된다.

본 발명은 소형 선박 추진기에서 부유물에 의해 프로펠라 샤프트에 제공되는 오일시일의 립이 손상되는 것을 방지하도록 이용될 수 있다.

10 : 프로펠라 샤프트 11 : 바디
12 : 프로펠라 20 : 하우징
21 : 홀 30 : 베어링
40 : 오일시일 41 : 립
50 : 회전디스크 51 : 홀
52 : 요홈 53 : 단턱부
55 : 경사면 60 : 고정디스크
61 : 홀 63 : 단턱부
64 : 슬로트 65 : 경사면
66 : 요홈

Claims

하우징(20)의 홀(21)에서 회전가능하게 지지되는 프로펠라 샤프트(10)의 외측 단부에 복수개의 프로펠라(12)가 방사상으로 형성된 바디(11)가 고정되고, 상기 하우징(20)에 형성된 홀(21)에 충진된 윤활유의 누출을 방지하기 위해 립(lip: 41)이 형성된 오일시일(40)이 제공되어 있으며,
오일시일(40)의 외측에서 근접하여 프로펠라 샤프트(10)에 홀(51)이 끼워져 고정되어 함께 회전하는 회전디스크(50)와, 상기 회전디스크(50)의 외측에서 대향되게 근접 배치되어 프로펠라 샤프트(10)에 의해 회전하는 회전디스크와 함께 유입되는 부유물을 파쇄하도록 하우징(20)의 홀(21) 내측면에 고정되는 고정디스크(60)를 구비하는 소형 선박 추진기용 부유물 유입방지장치에 있어서,
상기 프로펠라 샤프트가 회전할 때 유입되는 부유물을 파쇄하여 배출함으로써 오일시일(40)이 손상되는 것을 방지하도록, 상기 회전디스크(50)의 외측면에는 프로펠라 샤프트를 따라 연장되어 계단 형태를 이루도록 복수개의 단턱부(53)들은 하우징(20)의 홀(21)의 프로펠라를 향한 단부쪽으로 갈수록 외경이 계단식으로 감소되게 형성되고,
상기 고정디스크(60)의 외주면의 측벽에는 상기 회전디스크(50)의 단턱부(53)에 대응되게 복수개의 단턱부(63)들이 계단식으로, 하우징 홀의 프로펠라를 향한 단부쪽으로 갈수록 내경이 계단식으로 감소되게 형성되어 상기 단턱부(53,63)들 사이로 유입되는 부우뮬을 파쇄하도록 되고,
상기 하우징(20)의 홀(21) 내측면에 고정되는 고정디스크(60)의 외주면에는 일정 간격으로 이격되어 고정디스크의 길이방향으로 양단이 관통되는 슬로트(64)들이 형성되어 파쇄된 부유물이 배출되도록 된 것을 특징으로 하는 부유물 유입방지장치.
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제 1항에 있어서,
상기 회전디스크(50)는 반경방향 외측 단부에 하우징(20)의 홀(21)의 단부를 향해 개방된 요홈(52)이 형성되고, 상기 회전디스크(50)의 반경방향 외측 단부에 형성된 요홈(52)의 외측의 내측벽은 경사면(55)으로 형성된 것을 특징으로 하는 부유물 유입방지장치.
제 5항에 있어서,
상기 하우징(20)의 홀(21)의 내측으로 향한 고정디스크(60)의 내측 단부의 외측에 경사면(65)이 형성되어 하우징(20)의 홀(21)에 고정디스크(60)가 장착될 때 상기 하우징(20)의 홀(21) 내측면과 고정디스크(60) 내측 단부 사이에 요홈(66)이 형성된 것을 특징으로 하는 부유물 유입방지장치.