KR20050052518A - 해운 선박의 선체를 관통하는 축의 외측 밀봉 부재로의암설물 유입을 방지하는 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 해운 선박의 선체를 통해 선박 외측으로 관통하는 축의 밀봉 시스템의 외측 밀봉 부재로의 암설물의 유입을 방지하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 프로펠러의 외측 밀봉 부재에는 기계적 미끄럼 링 밀봉 부재 또는 탄성적 립 밀봉 부재가 사용되어 밀봉이 이루어진다. 수심이 앝은 곳을 항해할 경우에, 수중에 부유하는 고상 입자 물질에 의해 프로펠러 축의 외측 밀봉 부재가 마모되고, 이러한 조건하에서는 밀봉 부재의 마모가 허용 한도 이상의 빠른 속도로 진행된다. 본 발명에 따르면, 여과된 세정수는 선박의 내부 급수원으로부터 외측 밀봉 부재의 인접부로 흐른다. 이러한 세정수는 축 주위에 설치된 노즐 링을 통해 흐르는 것이 바람직하다. 필요한 경우에, 세정수를 가열할 수도 있고, 밀봉 부재 주위에 외적으로 가해진 양의 수두 압력을 이용하여 축의 베어링으로부터 외부 환경으로 기름이 누출될 가능성을 방지할 수도 있다.

Description

해운 선박의 선체를 관통하는 축의 외측 밀봉 부재로의 암설물 유입을 방지하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR EXCLUDING ENTRY OF DEBRIS INTO AN OUTER SEAL OF SHAFT PASSING THROUGH THE HULL OF A MARITIME VESSEL}

본 발명은, 해운 선박의 선체를 관통하는 축의 밀봉 시스템의 외측 밀봉 부재로 암설물(巖屑物)이 유입되는 것을 방지하고 필요한 경우에 밀봉 부재를 승온시켜 유지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

해운 선박의 외측으로 돌출한 축(일반적으로는 프로펠라 축)의 관통 지점은, 예를 들면 베어링 하우징 내에 수용된 물-윤활 밀봉 부재와 같은 밀봉 조립체에 의해 밀봉되고, 축 주위에 도입된 가압수는 축 베어링으로부터 외측으로 향하는 수류(water flow)를 생성한다. 그러나, 최근의 밀봉 장치에는 밀봉 부재를 통한 기름 누출이 없어야 하는 기름-윤활 베어링이 사용되고 있다. 이 경우에, 외측 밀봉 부재에는 일반적으로 기계적 미끄럼 링(sliding ring) 밀봉 부재 또는 탄성적 립(lip) 밀봉 부재가 사용되어 밀봉이 이루어진다.

프로펠러 축 밀봉 부재의 마모는 모래와 같은 입자 물질의 유입에 의해 주로 발생하는데, 이러한 입자 물질은 수심이 얕은 곳에 존재하고 축 밀봉 시스템의 외측 밀봉 부재와 접촉하게 된다. 따라서, 그러한 암설물은 축을 마멸시키고 밀봉 부재를 마모/취화시키며, 이 경우에 밀봉 시스템의 밀봉 부재의 기타 부재들은 교체되어야 하고 축은 수리되어야 한다.

미국 특허공보 제US 5,219,434호에는, 실용 밀봉부에 대해 외측 방향으로 밀봉 부재 주위에 설치되고 부분적으로 다공성인 여과 매체의 링을 구비하는 프로펠러 축의 외측 밀봉 부재를 위한 보호액 배출 장치가 개시되어 있다. 다공성 재료의 내측에는 프로펠러로 향한 환형 공간 개구부가 존재하고, 그에 따라 환형 개구부는 축과 함께 회전하도록 구성된 립 밀봉 부재에 의해 보호된다. 축이 회전하면, 방사상으로의 흐름이 립 밀봉 부재의 하방으로부터 유지되고 환형 공간에 부분 진공이 형성된다. 부분 진공에 의해 다공성 매체를 통한 물의 여과가 일어난다. 따라서, 축 밀봉 부재를 지나가는 여과수의 흐름이 형성된다. 그러나, 이러한 장치 내의 다공성 매체는 폐색될 가능성이 높다.

도 1은 해운 선박의 후방부의 측면 단면도이다.

도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 절단한 도면으로서 노즐로 공급되는 물이 통과하게 되는 파이프의 단면을 나타내는 단면도이다.

도 3은 노즐 링의 정면도이다.

도 4는 도 3의 선 B-B를 따라 절단한 노즐의 단면도이다.

도 5는 도 3의 선 C-C를 따라 절단한 노즐의 단면도이다.

본 발명은, 해양 선박의 선체를 관통하는 축의 밀봉 시스템의 외측 밀봉 부재로의 암설물 유입을 방지하기 위한 특허청구범위 제1항에 따른 방법에 관한 것이다. 본 발명은 상기 방법을 실시하기 위한 특허청구범위 제2항에 따른 장치에 관한 것이기도 하다.

본 발명의 목적은, 프로펠러 축 밀봉 부재를 보호할 수 있고 암설물 유입을 방지하는 수류를 제공함으로써, 프로펠러 축 밀봉 부재의 수명을 향상시키고 실질적으로 밀봉 부재의 보수 기간을 연장시는 것이다. 이러한 목적은 본 발명에 따라, 축 둘레의 부분에 장착될 수 있고 선박의 내부 급수원으로터 축 밀봉 부재 주위에 순수한 물을 효율적으로 공급할 수 있는 보호 장치를 사용함으로써 달성 가능하다. 이러한 장치는 주위의 순수하지 않은 외측의 물의 압력보다도 높은 내측 압력을 밀봉 부재에 생성시킴으로써 축 밀봉 부재로부터 외측으로 향하는 순수한 물의 유동을 형성시키며, 따라서 이러한 유동은 순수하지 않은 외측의 물의 입자 물질이 밀봉 부재에 도달하는 것을 방지한다. 보호 장치는 환형 구조로 형성되는 것이 바람직하다. 밀봉 링의 전체 외주 주위를 보호하기 위한 균일한 물의 유동을 유지하기 위하여, 노즐 링의 내측 유동 다기관은 유선형으로 형성되고 적절한 구속체(constriction)를 구비하는 것이 바람직하다. 동일한 목적을 위하여, 보호성 유동의 배출 개구부들의 크기를 달리하여 크게 제조할 수도 있다.

이러한 설명과 관련하여, 선박의 내부 급수원은, 선박 내에 장착되어 영구적으로 작동하는 공급/세정 시스템을 통과하는 물을 보호 링의 노즐 개구부에 공급할 수 있는 장치를 의미한다. 당해 분야의 당업자에게 주지되어 있는 바와 같이, 상기 장치는 주요 급수원으로서의 선박의 저수조(sump) 또는 기타 컨테이너로부터 취수된 물을 이용하는 세정수 공급 시스템을 포함한다. 필요한 경우에, 외부의 물을 주요 급수원으로 사용할 수도 있다. 상기 시스템은 필요한 펌프, 밸브 및 물 여과 시스템이 부속된 압력 측정 수단을 포함한다. 필요에 따라, 세정수 공급 시스템은 공급수 온도를 조절하기 위한 수단을 포함할 수도 있다. 세정수 공급 시스템 전체를 조종하기 위하여 전자 제어 유닛을 설치하는 것이 바람직하다.

이하에서, 본 발명에 따른 노즐 링의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

해운 선박의 후방부의 단면도를 나타내는 도 1에는, 해운 선박의 선체의 강성 슬리브 부재를 통해 선체로부터 외측으로 관통한 프로펠러(16)의 구동 축(18)의 장착 상태가 개략적으로 도시되어 있다. 축은 저널 베어링 방식으로 지지되고, 통과 지점은 당해 분야의 당업자에게 공지되어 있는 기름으로 충진된 통상의 베어링을 구비하는 방식으로 밀봉되어 있다. 베어링과 밀봉과 관련된 상세한 구성은 본원 발명의 작용에 필수적인 것이 아니기 때문에 이러한 구성은 도면에 생략되어 있다. 기름으로 충진된 공동(cavity)을 외부 공간으로부터 분리하는 밀봉 부재(17)는 예를 들면 미끄럼-링 밀봉 부재일 수 있다.

밀봉 부재(17)는 축(18) 주위에 장착되어, 축 베어링을 외부 불순물로부터 밀봉하고, 축을 윤활하는 기름이 주위의 수로(waterway)로 누출되는 것을 방지한다.

본 발명에 따르면, 해운 선박의 후방부(19)와 프로펠러(16) 사이에 노즐 링(1)이 설치된다. 이러한 구성에 있어서, 해운 선박의 선체 외측을 따라 형성되어 있는 급수관(2)을 통해서 노즐 링에 급수가 이루어진다. 급수관은 선박의 선체에 고정되어 있는 보호 덮개(3) 아래에 배치된다.

특히 수심이 얕은 곳에서의 항해시에는, 프로펠러(16)와 선박의 후방부(19) 사이의 공간에 모래와 같은 외부 암설물이 다량으로 모이는 경향이 있다. 그 결과 암설물은 밀봉 부재(17)를 마모시키고, 따라서 밀봉 부재를 교체할 필요가 있게 된다. 본 발명에 따르면, 물은 급수관(2)을 통해 공급되며, 예를 들면 선박의 저수조로부터 여과기와 제어 유닛(미도시)을 통하여 선박의 후방부에 장착된 노즐 링(1)으로 공급된다. 다른 종류의 순수한 물일지라도, 노즐 링에 공급하기 위한 충분한 양으로 확보 가능하다면 이러한 목적으로 사용 가능하다는 점은 명확하다. 급수관에는 역류 방지 밸브(4)와 유량 차단 밸브(5)와 같은 적절한 밸브가 설치된다. 필요한 경우에, 공급수는 가열될 수도 있다.

본 명세서에 개시되어 있는 실시예에 있어서, 노즐 링(1)은 프로펠러(16)와 선체 후방부(19) 사이의 공간에서 축과 보호 밀봉 부재(17)를 에워싼다. 노즐 링에서는 급수관(2)을 통해 이송되는 순수한 물이 주위 외부의 수압을 초과하는 수두(水頭) 압력으로 밀봉 부재 주위의 공간으로 공급되고, 후방 역압은 프로펠러의 크기, 회전 속도 및 선박 흘수(吃水)에 의해 결정된다. 그에 따라 물이 유동하고 환형 개구부를 통해 빠져나와 프로펠러 축 허브와 선박의 선체 사이의 공간으로 배출됨으로써, 외측의 물에 의해 운반되는 암설물이 프로펠러 축의 밀봉 부재에 도달하는 것이 방지된다. 또한, 본 발명에 따르면, 축의 밀봉 부재를 주기적으로 세정하는 것이 가능하고, 이 경우에 밀봉 부재 주위에 가해지는 압력은 연속적으로 유지될 필요가 없고 필요에 따라 밀봉 부재가 세정될 수 있다. 도 1에는, 노즐 링으로부터 배출되는 가압수의 세정 효과가 향상되도록 프로펠러 허브와 선박 선체의 후방부 사이의 공간을 에워싸는 부시(bush)형 축-보호 슬리브(20)가 도시되어 있다.

도 2에는 도 1의 선 A-A를 따라 절단된 급수관의 단면도가 도시되어 있다. 급수관(2)은 선박 선체(15)에 고정된 보호 덮개(3) 아래에 배치되어 있다. 도면에 도시되어 있는 대표적인 실시예에서는, 덮개가 연속적인 용접부(14)에 의해 고정되어 있다.

도 3은 프로펠라의 방향에서 관찰한 노즐 링을 나타낸다. 링은 내측 급수 도관(25)과 이에 기계 가공된 필요한 접합관(union)을 구비하는 본체 부재(24) 및 커버 부재를 포함한다. 예시된 실시예에 있어서, 환형 본체와 커버 사이에는 세정수가 배출되는 간극(22)이 형성되어 있다. 필요에 따라, 별도의 배수 개구부가 환형 본체 부재의 외주에 형성될 수도 있다.

도 4는 도 3의 선 B-B를 따라 절단된 노즐 링의 단면도를 나타낸다. 도 4에는, 도 3에 도시되어 있는 노즐 링의 커버(23), 도 3에 도시되어 있는 노즐 링의 본체 부재(24) 및 그 사이의 간극(22)이 상세히 나타나 있다. 커버(23)는 구멍(25) 내에 나사 연결된 볼트에 의하여 환형 본체 부재(24)에 고정된다.

도 5는 도 3의 선 C-C를 따라 절단된 노즐의 단면도를 나타낸다. 세정수는 개구부(21)를 통하여 노즐 링으로 이송된 후에 노즐 링 전체에 공급되고, 소정 압력으로 간극(22)을 통하여 프로펠러 허브와 선박 선체의 후방부 사이의 공간으로 배출된다.

본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서, 전술한 구성과는 다른 변형 실시예들을 고려할 수 있다. 예를 들면, 노즐 링으로부터 분출되는 물의 주입 압력의 분포를 조절 가능하도록 노즐 링을 설계할 수도 있다. 이러한 목적으로, 노즐 링 대신에 예를 들면 분기 다기관 또는 천공 분출기 링을 사용할 수 있다. 본 발명은 해상 선박의 프로펠러 축에 적용되는 것으로 설명하였으나, 예를 들면 조종 프로펠러의 축과 같은 선체 외측으로 돌출한 기타 축과 함께 작용하도록 구성될 수도 있다.

본 발명에 따른 노즐 링으로부터 배출되는 외향 수류는, 축 밀봉 부재로의 불순물 유입을 방지할 뿐만 아니라, 외부로 관통하는 오일-윤활 프로펠러 축으로부터의 누출이 감지된 경우에 최외측 축에 양의 세정수 수두 압력을 가할 수 있다는 장점이 있다. 따라서, 누출을 저지하는 세정수의 수두 압력의 증가에 의해 오일 누출이 정지되거나 적어도 감소될 수 있다.

Claims (4)

1. 해운 선박의 선체를 통해 선체 외측으로 관통하는 축의 밀봉 시스템의 외측 밀봉 부재(17)의 인접부에 선박의 내부 급수원으로부터의 세정수를 도입하여, 외측 밀봉 부재로의 암설물 유입을 방지하는 방법에 있어서,

   세정수 도입에 의해 형성된 세정수 흐름은 실질적으로 반경 방향으로 축을 향하고 축의 외주 주위에 균일하게 분포되는 것을 특징으로 하는 외측 밀봉 부재로의 암설물 유입 방지 방법.
2. 해운 선박의 선체를 통해 선체 외측으로 관통하는 축의 밀봉 시스템의 외측 밀봉 부재(17)로의 암설물 유입을 방지하는 장치에 있어서,

   내측 유동 공급 도관(25)과, 이 공급 도관으로부터 상기 축의 외주로 향하는 적어도 하나의 개구부(22)를 포함하는 부재(1)와,

   선박의 내부 급수원으로부터 상기 내측 유동 공급 도관 내로 세정수를 공급하기 위한 수단(2, 4, 5)을 포함하는 것을 특징으로 하는 외측 밀봉 부재로의 암설물 유입 방지 장치.
3. 제2항에 있어서,

   크기가 다른 다수의 배출 개구부(22)를 구비하는 것을 특징으로 하는 외측 밀봉 부재로의 암설물 유입 방지 장치.
4. 제2항 또는 제3항에 있어서,

   상기 내측 유동 공급 도관(25)은 균일하게 분포된 세정수 흐름을 형성시키기 위한 적어도 하나의 구속체(constriction)를 포함하는 것을 특징으로 하는 외측 밀봉 부재로의 암설물 유입 방지 장치.