KR20170044651A

KR20170044651A - 밀봉 시스템, 방법 및 선박

Info

Publication number: KR20170044651A
Application number: KR1020177004419A
Authority: KR
Inventors: 카를로스 판가우프; 외르크 브란트
Original assignee: 에스케이에프 마린 게엠베하
Priority date: 2014-08-28
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2017-04-25
Also published as: CN106794891B; JP6695340B2; DE102014217223A1; CN106794891A; WO2016030159A1; EP3186144B1; US9937991B2; KR102406086B1; US20170259898A1; JP2017527495A; DE102014217223B4; EP3186144A1

Abstract

2개의 밀봉 시스템을 포함하는 물 아래에 위치한 샤프트, 특히 선박의 프로펠러 샤프트를 밀봉하기 위한 밀봉 시스템이 개시되고, 양호하게는 프로펠러에서 떨어진 밀봉 시스템은 공기 챔버를 윤활제 챔버로부터 분리하기 위한 적어도 하나의 립 시일을 갖고, 프로펠러에 인접한 밀봉 시스템은 기계실 시일을 가지며, 공기 챔버 내의 공기 압력은 윤활제 챔버 내의 윤활유 압력보다 더 크고, 샤프트, 특히 프로펠러 샤프트를 밀봉하는 방법 및 선박이 개시된다.

Description

밀봉 시스템, 방법 및 선박 {SEALING SYSTEM, METHOD AND WATERCRAFT}

본 발명은 청구항 제1항의 서두에 따른 물 아래에 위치한 샤프트를 밀봉하기 위한 밀봉 시스템, 물 아래에 위치한 샤프트를 밀봉하기 위한 방법, 및 프로펠러 샤프트를 밀봉하기 위한 밀봉 시스템을 포함하는 선박에 관한 것이다.

선박에서 프로펠러 샤프트를 밀봉하기 위한 종래의 밀봉 시스템은, 샤프트 상에 위치될 수 있고 함께 회전하도록 샤프트에 연결 가능한 부시를 갖고, 상기 부시는 부시에 대해 고정된 하우징에 의해 둘러싸인다. 부시에 대해 개방된 하나 이상의 윤활제 챔버 및 부시에 대해 개방된 하나의 공기 챔버가 하우징에 형성된다. 챔버는 시일 링을 통해 서로에 대해 밀봉된다. 또한, 부시를 포함하는 프로펠러에 인접한 기계식 시일이 제공된다. 공급 라인 및 배출 라인을 통해 연속 공기 스트림이 공기 챔버를 통해 그리고 따라서 환형 챔버를 통해 안내된다. 윤활제 챔버는 적어도 하나의 시일 링의 연속적인 그리스(grease) 윤활과 관련된다. 그러나, 그리스 윤활은 공기 챔버 내로 그리스가 유입되는 경우 공기 라인이 막히게 되어, 값비싼 방식으로 정기적으로 헹궈져야 한다는 단점이 있다. 또한, 그리스는 바람직하게는 엘라스토머로 구성된 시일 링을 위한 최적의 윤활제 및 냉각제가 아니며, 그 결과 그리스 윤활은 서비스 수명 및 특히 로드 가능성(loadability)에 부정적 영향을 미친다. 계속적인 공기 흐름으로 인해, 물의 유입 시 공기 챔버로 도달할 수 있는 소금과 미네랄도 배출되어, 공기 라인을 막을 수도 있다.

본 발명의 목적은 전술한 단점을 제거하고, 특히 신뢰할 수 있고, 유지 보수가 적고, 로드 가능성이 높은(highly loadable) 샤프트 시일을 가능하게 하는, 물 아래에 위치한 샤프트를 밀봉하기 위한 밀봉 시스템을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 이러한 방식으로 밀봉된 프로펠러 샤프트를 포함하는 선박뿐만 아니라 물 아래에 위치된 샤프트의 밀봉 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징을 포함하는 시일 시스템, 청구범위 제8항의 특징을 포함하는 방법, 및 청구범위 제10항의 특징을 포함하는 선박에 의해 달성된다.

물 아래에 위치한 샤프트를 밀봉하기 위한 본 발명에 따른 밀봉 시스템은 샤프트 상에 배치 가능하고 함께 회전하도록 샤프트에 연결 가능한 부시 - 부시는 부시에 대해 고정된 하우징에 의해 둘러싸임 - 를 포함한다. 부시에 대해 개방된 적어도 하나의 윤활제 챔버 및 부시에 대해 개방된 하나의 공기 챔버가 하우징에 형성된다. 챔버들은 시일 링을 통해 서로에 대해 밀봉되거나 또는 서로 축방향으로 분리된다. 이를 위해, 부시를 둘러싸는 프로펠러에 인접한 기계적 시일이 제공된다. 밀봉 시스템은 공기를 공기 챔버 내로 공급하고 공기를 공기 챔버 외부로 배출하는 적어도 하나의 공급 라인 및 하나의 배출 라인을 포함한다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 오일 라인을 통해 윤활제 탱크와 유체 연결된 윤활유가 상기 적어도 하나의 윤활제 챔버에 충전되며, 공기 챔버 내의 공기 압력은 윤활제 챔버 내의 오일 압력보다 더 크다.

공기 챔버의 내부 챔버 압력이 윤활제 챔버보다 높기 때문에, 윤활제 챔버로부터 윤활유가 공기 챔버로 들어갈 수 있는 것이 방지된다. 충분한 공기 압력이 없다면, 오일 압력에 의해 시일 링이 상승된다. 따라서 오일 유입이 방지된다. 윤활제 챔버 내의 오일 압력은 기준 레벨에서 0.02 bar 내지 0.2 bar만큼 기준 압력보다 큰 것이 바람직하다. 오일 압력은, 예를 들어 수직 방향에서 볼 때 기준 레벨보다 높은 윤활제 탱크를 배치함으로써 설정될 수 있다. 공기 챔버 내의 공기 압력 또는 휴지(resting) 공기 압력은 바람직하게는 0.1 내지 0.5 bar만큼 오일 압력보다 크다. 기준 레벨은 샤프트 회전축 또는 샤프트 종축의 높이에 위치하며, 따라서 기준 레벨에 대해 정확히 0의 높이를 갖는다. 예상치 않게 윤활유가 공기 챔버 내로 들어가면, 그럼에도 불구하고 높은 유동성으로 인해 공기 라인 및 특히 배출 라인을 차단할 수 없으므로, 윤활유 유입 시에도 공기 챔버의 공기 공급 및 특히 공기 챔버로부터의 공기 및 누설-배출이 보장된다. 또한, 윤활유는 통상적으로 사용되는 윤활 그리스보다 바람직하게는 엘라스토머로 형성된 시일 링에 대해 보다 우수한 윤활 및 냉각 효과를 갖는다. 본 발명의 밀봉 시스템은 특히 포드 드라이브(pod drive)가 있거나 또는 없는 선박에서의 프로펠러 샤프트의 밀봉에 적합하다. 여기서 부시는 예를 들어, 프로펠러 샤프트와 해수의 직접 접촉을 방지하고 프로펠러에 연결된 소위 샤프트 보호 부시일 수 있다. 오일 라인만으로, 적어도 하나의 윤활제 챔버의 세정이 공기 챔버를 통해 이루어질 수 있다; 즉, 윤활유가 윤활제 챔버로부터 공기 챔버로 유입되어 배출 라인을 통해 이로부터 배출되도록 오일 압력이 증가된다. 오직 하나의 오일 라인은 바람직하게 샤프트의 설치 위치에서 윤활제 챔버 위에 배치된다. 추가적인 오일 라인이 제공되면, 오일 회로 또는 연속적인 오일 공급이 윤활제 챔버에 의해 실현될 수 있으며, 오일 공급 및 오일 추출은 바람직하게는 정반대 방식으로 발생한다. 그러나, 제2 오일 라인이 또한 윤활제 챔버의 배수로 제어될 수도 있으므로, 2개의 오일 라인에도 불구하고 불연속 오일 공급이 발생한다. 물론, 예컨대 2개의 공급측 오일 라인 및 하나의 배출측 오일 라인과 같은 추가의 오일 라인이 또한 제공될 수 있다.

밀봉 시스템은 공급측 압축 공기 제어 밸브 및/또는 배출측 밸브 장치에 작용하는 제어 장치를 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 공기-전기 제어 장치는 소정의 시간 간격 후에 공기 챔버의 자동 배수를 가능하게 한다. 바람직하게는, 이에 따라 연속적인 공기 스트림이 공기 챔버를 통해 안내되지 않고, 오히려 불연속 공기 안내가 발생하고, 이는 전술한 종래 기술에 비해 공기 소모량이 감소된 것으로 표현된다. 배수 또는 송풍 자체는 공기 압력 증가를 통해 이루어지며 또한 제어 장치를 통해 조절되는 것이 바람직하다. 이 목적을 위해 압축 공기 소스 또는 온-보드(on-board) 압축 공기 네트워크에 대한 유체 연결을 그에 따라 제어하는 공기 압력 조절 밸브에 작용할 수도 있다. 예를 들어 예상밖의 물 유입 및/또는 오일 유입에 기인하여 공기 챔버에 수집될 가능성이 있는 액체의 압출(pressing-out)을 보장하기 위해, 배출 공기 압력은 예를 들어 배수 높이에 비해 0.2 내지 0.5bar만큼 증가될 수 있다.

제어 장치의 대안으로 또는 이에 부가하여, 라인 내의 액체 또는 수분 함량이 결정될 수 있는 액체 측정 장치가 공급 측에 배치될 수 있다. 액체 측정 장치는 소정의 액체 또는 습기 수준에서 알람 신호를 생성하여 배수 과정의 필요성을 표시하고 그리고/또는 활성화 신호를 제어 장치에 전달할 수 있도록 구현되어, 결과적으로 배수 과정이 제어 장치를 통해 자동으로 개시될 수 있다. 이로써 제어 장치의 소정의 시간 간격이 아직 만료되지 않았거나 또는 도달된 경우에도 공기 챔버의 배수 과정이 수행되는 것이 보장된다. 이는 특히 물 및/또는 기름 침입과 같은 예기치 못한 사건의 경우이다.

공기 챔버로부터 배출된 액체를 수집하기 위한 수집 컨테이너 및 충전 레벨 미터가 공기 챔버의 배출 측에 배치될 수 있고, 용기 내의 최대 액체 레벨에 도달할 때, 충전 레벨 센서는 배수 과정을 개시하기 위해 제어 장치로 활성화 신호를 보내고 그리고/또는 알람 신호를 트리거링한다. 충전 레벨 센서를 포함하는 수집 용기는 대안적으로 또는 추가적으로 액체 측정 장치의 공급 라인 측에 배치될 수 있다. 액체 미터를 포함하는 수집 용기가 액체 측정 장치의 공급 라인 측 상에 대안적으로 제공된다면, 제어 장치의 소정의 시간 간격이 아직 만료되지 않았거나 도달되지 않은 경우에 공기 챔버의 배수 처리가 수행되는 것을 보장한다. 이는 특히 물 및/또는 기름 침입과 같은 예기치 못한 사건의 경우이다. 수거 용기에 추가로 액체 미터가 제공되면, 액체는 공기측 배출 라인으로부터 목표된 방식으로 안내되고, 수집 컨테이너의 넘침이 액체 미터에 의해 방지된다.

공기 챔버의 배수 중에 공기 챔버의 제어되지 않은 공기 압력 강하를 방지하기 위해, 스로틀 또는 스로틀 라인이 배출측에 제공될 수 있다. 전술한 밸브 장치가 제공되면, 스로틀은 밸브 장치의 하류 또는 밸브 장치와 배출구 사이에 위치된다.

양호하게는 적어도 하나의 윤활제 챔버는 내부에 대해 공기 챔버에 대향하는 측에서 밀봉되고, 상기 내부에는 오일 압력보다 낮은 내부 압력이 기준 레벨에 기초하여 존재한다. 내부 압력에 대한 보다 높은 오일 압력으로 인해, 공기가 윤활제 챔버와 내부 사이에 배치된 시일을 통해 윤활제 챔버 내로 내부로부터 침투할 수 있는 것이 방지된다. 충분한 오일 압력이 없다면 시일 링이 공기 압력에 의해 들어 상승된다. 밀봉 시스템이 선박의 포드 드라이브에 병합될 때, 흘수선 위의 선박 외부의 환경 압력 또는 대기압이 내부 또는 포드 내부에 존재할 때 양호하다. 따라서 수위에서의 대기압이 내부에 존재한다.

바람직하게는, 공기 챔버는 기계적 시일의 환형 챔버와 유체 연결되어 있고, 환형 챔버는 부시에 대해 개방되거나 또는 이에 의해 구획된다. 따라서 환형 챔버는 또한 공기 압력에 의해 영향을 받는다. 이에 의해, 예를 들어, 기계적 시일의 결함의 경우에 해수가 환형 챔버 내로 침투할 수 있는 것을 방지하거나 적어도 방해한다. 또한, 환형 챔버는 또한 공기 챔버의 송풍으로 배수된다.

물 아래에 위치한 샤프트를 밀봉하기 위한 본 발명의 방법에서, 샤프트에 대해 개방된 하나 이상의 윤활제 챔버는 윤활유로 충전되고, 샤프트에 대해 개방된 축방향으로 인접한 공기 챔버는 공기로 충전되고, 챔버는 반경 방향으로 내측으로 샤프트에 의해 또는 샤프트 상에 배치된 부시에 의해 폐쇄되고, 시일 링이 챔버들 사이에 배치되어, 시일 링이 두 개의 챔버를 서로 분리시키는데, 본 발명에 따르면, 공기 챔버 내의 공기 압력은 윤활유 챔버 내의 오일 압력보다 크게 설정된다. 본 발명의 방법은 선박의 프로펠러 샤프트의 신뢰성 있고 유지 보수가 적은 밀봉을 가능하게 한다.

공기 챔버가 간헐적으로 배수되면, 공기 소비량을 낮게 유지할 수 있다. 간헐적인 배수로 인해 공기 흐름은 배수 과정 중에만 형성되지만, 공기 챔버는 배출 라인의 방향으로 때때로 개방된다.

본 발명의 선박은 적어도 하나의 프로펠러 샤프트를 밀봉하기 위한 본 발명의 시일 시스템을 구비한다. 따라서, 신뢰성 있고, 유지 보수가 적고, 에너지가 낮은 프로펠러 샤프트 측 밀봉부를 갖는 선박이 제공된다.

본 발명의 다른 유리한 예시적 실시예들은 다른 종속항들의 요지에 해당한다.

이하에서는 본 발명의 2개의 양호한 예시적인 실시예가 개략적인 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 밀봉 시스템의 예시적인 제1 실시예의 개략적인 구조를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 밀봉 시스템의 예시적인 제2 실시예를 도시한다.

도 1에는 물 아래에 위치한 샤프트(2)의 본 발명의 밀봉 시스템(1)의 제1 실시예가 도시된다. 샤프트(2)는 종축(3)을 중심으로 회전 가능하고, 바람직하게는 선박의 프로펠러 샤프트이다. 도시된 바와 같이, 선박의 설치 위치 및 플로팅 위치에서, 이는 본질적으로 수평으로 또는 수평에 대해 약간 기울어져 배향된다. 종축(3) 또는 샤프트 회전축은 리필 레벨(h1), 배수 높이(h2) 및 측정 높이(h3)에 대한 기준 레벨을 제공하는데, 이하에서 보다 상세히 설명된다. 샤프트 회전축(3)은 실질적으로 높이(h0)에서 기준 레벨에 있다.

여기서, 선박은 선박의 선체(6) 상에 수직 방향으로 선회 가능하게 매달린 적어도 하나의 구동측 포드(pod)(4)를 갖는다. 샤프트(2)는 포드(4)의 내부(10)로부터 해수 공간(12)으로 개구(8)를 통해 안내되고 단부 측에 프로펠러(14)가 제공된다.

밀봉 시스템(1)은 본질적으로 하기에서 설명되는 샤프트 시일(16), 하기에서 설명될 윤활유 공급부 및 후술하는 공기 공급부를 갖는다.

샤프트 시일(16)은 샤프트(2) 상에 배치되는 적어도 하나의 부시(18)를 포함하여, 이들은 함께 회전하고, 프로펠러(14) 상에 나사 결합되게 하는 환형 플랜지(20)를 갖는다. 부시(18)는 개구(8)를 둘러싸는 포드 섹션(26)에 부착하기 위한 링 플랜지(24)를 구비하는 하우징(22)에 의해 둘러싸인다. 따라서, 부시 또는 샤프트 보호 부시(18)는 포드 외부의 전체 자유 길이에 걸쳐 샤프트(2)를 둘러싸고 이를 해수로부터 보호한다.

하우징(22)은 부시(18)에 개방된 공기 챔버(28)와 부시(18)에 축방향으로 인접하여 또한 개방된 윤활제 챔버(30)를 형성한다. 여기서 윤활제 챔버(30)는 포드(4)에 대면하는 공기 챔버(28) 측에 위치된다. 챔버(28, 30)는 하우징 세그먼트(32, 34)에 각각 형성되고 시일 링(36)에 의해 서로에 대해 밀봉된다. 시일 링(36)은 반경 방향 샤프트 시일 링이고, 특히 여기서는 공기 챔버(28)쪽으로 배향된 엘라스토머 립 시일이다. 환형 플랜지(24)를 형성하는 하우징 세그먼트(40)와 부시(18) 사이에 형성된 환형 갭(38)을 밀봉하기 위해, 공기 챔버(28)로부터 멀리 떨어진 윤활제 챔버(30)의 측면에서 하우징 세그먼트(34)와 하우징 세그먼트(40) 사이에 시일 링(42)이 삽입된다. 시일 링(42)은 또한 반경 방향 샤프트 시일 링이며, 여기서 특히 윤활제 챔버(30)쪽으로 배향된 엘라스토머 립 시일이다. 시일 링 또는 립 시일(36)을 공기 챔버(28) 내에 배향하고 시일 링 또는 립 시일(42)을 윤활제 챔버(30) 내에 배향함으로 인해 각각의 시일 립은 일반적으로 고압으로 충전 가능한 챔버(28, 30) 내로 돌출한다.

프로펠러(14)를 수용하는 부시(18)의 링 플랜지(20)와 공기 챔버(28) 사이에 기계적 시일(44)이 제공된다. 기계적 시일(44)은 부시(18) 상에 배치된 슬라이드 링(46)을 구비하고, 상기 슬라이드 링(46)은 부시(18) 상에 위치된 프로펠러측 클램프 링(48)과 베어링 하우징측 카운터 링(50) 사이에 배치된다. 회전 슬라이드 링(46)은, 공기 챔버(28)를 형성하는 하우징 세그먼트(32)의 정량되지 않은 축 방향 리세스에 삽입되는 비 회전 카운터 링(50)과 프리로딩된(preloaded) 접촉을 이룬다. 공기 챔버(28) 내로 카운터 링(50)의 외주측의 물 유입을 방지하기 위해, 외부 시일 링(52)이 카운터 링(50)과 축 방향 리세스의 대향하는 내주 섹션 사이에 삽입된다. 시일 벨로우즈(54), 예를 들어 엘라스토머 시일 벨로우즈는 클램프 링(48)과 대면하는 슬라이드 링(46)의 일 측면 상에 배치된다. 시일 벨로우즈(54)는 클램프 링(48)에 의해 일 단부가 클램핑되고, 그 다른 단부에 슬라이드 링(56)과 정량적이지 않은 부착물을 통해 작동 연결되는 가황된(vulcanized) 슬라이드 링 리셉터클(55)을 포함한다. 기계적 시일(44)은 부시(18)를 둘러싸는 환형 챔버(56)를 한정하고, 환형 챔버(56)는 환형 갭(58)을 통해 공기 챔버(28)과 유체 연결된다.

공기 공급부는 공기 챔버(28)로 공기를 공급하거나 또는 이로부터 공기를 배출하도록 기능한다. 이 목적을 위해 공기 챔버(28)로 개방되는 적어도 하나의 공급 라인(60) 및 공기 챔버(28)로부터 연장되는 하나의 배출 라인(62), 압축 공기 소스(64), 및 솔레노이드 밸브(66)와 같은 밸브 장치가 제공된다. 여기에 도시된 예시적인 실시예에서, 공급 라인(60)은 배출 라인(62) 위에 배치되어, 액체가 공기 챔버(28)로부터 확실하게 도출될 수 있다. 공급 라인(60)은 바람직하게는 압축 공기 소스(64)에 연결되고, 이는 바람직하게는 선박의 선체(6)에 배치되고, 따라서 설치 위치에서 회전 샤프트 축(3)에 대해 포드(4) 위에 배치된다. 여기서 압축 공기 소스(64)는 공기 공급부가 병합된 선박측 압축 공기 네트워크를 나타낸다. 물론, 선박측 압축 공기 네트워크로의 병합 대신에 별도의 압축 공기 소스(64)가 또한 밀봉 시스템(1) 또는 그 공기 공급부에 대해서만 제공될 수도 있다. 배출 라인(62)을 개방 및 폐쇄하기 위한 밸브 장치(66)는 배출 라인 측에 그리고 여기서는 선박의 선체(6) 내에 배치된다. 배출된 공기는 밸브 장치(66)를 통해 예컨대 빌지(bilge)(68)의 수집 컨테이너(68)에 공급될 수 있다. 송풍 동안 공기 챔버(28) 내의 제어되지 않은 공기 압력 강하를 피하기 위해, 스로틀 또는 스로틀 라인이 밸브 장치(66)의 하류에 또는 밸브 장치(66)와 빌지(68) 사이에 제공된다. 밸브 장치 하류의 배출 라인 섹션(71), 및 여기서는 스로틀(70)을 수용하는 배출 라인 섹션은 기준 레벨에 기초하여 배수 높이(h3)에 위치되고, 배수 높이(h3)는 배출 라인의 최고점을 나타낸다.

제어 장치(72)는 또한 공기 챔버(28)의 공급 라인 측에 배치되고, 제어 장치(72)는 제어 라인(74)을 통해 밸브 장치(66)에 작용한다. 일정 시간 간격 후, 제어 장치(72)는 공기 챔버(28)의 자동 배수 또는 송풍을 수행한다. 이 목적을 위해, 제어 장치(72)는 제어 라인(74)을 통해 밸브 장치(66)에 상응하는 개방 신호를 제공한다. 제어 장치(72)는 압축 공기 소스(64)의 하류에 배치된 공급 라인측 압력 조절 밸브(75)의 유동 단면을 동시에 제어하여, 연속 공기 흐름이 공기 챔버(28)를 통해 안내되고, 또한, 남아있는 공기 압력에 비해 배기 공기 압력이 증가한다. 압력 조절 밸브(75)는 비례 압력 조절 밸브인 것이 바람직하다. 액체 측정 장치는 제어 장치(72)의 하류에 이에 따라 제어 장치(72)와 공기 챔버(28) 사이에 배치되고, 상기 액체 측정 장치(76)를 이용하여 예를 들어 공기 챔버(28)로의 물 또는 윤활유 침입으로 인해 공급 라인(60) 내의 액체 또는 수분 함량이 결정될 수 있다. 신호 라인(78)을 통해 액체 측정 장치(76)는 제어 장치(72)에 활성화 신호를 제공한다. 대안으로 또는 부가적으로, 알람 신호를 트리거링할 수 있다. 이는 바람직하게는 기준 레벨에 대하여 배수 높이(h3)에 위치된다. 공기 챔버(28)의 송풍 중에 배출 압력은 배수 높이(h3)의 상응하는 물 기둥에 대해 0.2 내지 0.5bar만큼 증가된다.

윤활제 공급부는 시일 링(36, 42)을 윤활시키기 위해 윤활제 챔버(30) 내로 윤활유를 공급 및 배출하는 역할을 한다. 이 목적을 위해 적어도 하나의 윤활제 탱크(80), 윤활제 챔버(30)로 개방되는 하나의 공급 라인(82), 및 윤활제 챔버(30)로부터 연장되는 하나의 배출 라인, 및 윤활유 펌프(86)가 제공된다. 두 개의 오일 라인(82, 84)의 제공은 여기서 단지 예시적인 것이다. 물론 단지 하나의 오일 라인(82) 또는 두 개 이상의 오일 라인(82, 84)이 또한 고려될 수 있다. 공급 라인(82)과 배출 라인(84)은 윤활제 탱크(80)와 유체 연결되어, 윤활제의 순환 펌핑이 이루어지거나 또는 윤활제 챔버(30)를 통해 연속하는 윤활제가 안내될 수 있다. 2개의 오일 라인(80, 82)을 포함하는 여기에 도시된 예시적인 실시예에서, 특히 윤활제 챔버(30) 내의 가스가 신뢰성 있게 도출될 수 있도록, 공급 라인(82)이 기준 레벨 아래에 배치되고 배출 라인(84)이 기준 라인 위에 배치된다. 여기서 윤활제 챔버(30)로부터 배출된 윤활유는 가능한 탈수, 탈기 및 탈염과 같은 더 설명되지 않은 세정 공정을 거칠 수 있고, 윤활제 챔버(30)에 신선한 오일로서 다시 공급 될 수 있다. 윤활제 탱크(80)는 바람직하게는 기준 레벨에 대해 재충전 높이(h1)에서 포드의 내부(10)에 위치된다. 측정 높이(h1) 및 배수 높이(h3)와 관련하여, 윤활제 탱크(80)는 공기 공급 및 공급 라인 측 액체 측정 장치(76)와 공기 공급 및 배출 라인 측 배출 라인 섹션(71) 사이에서 수직 방향으로 배치된다. 윤활제 탱크(30)는 특히 기준 레벨의 높이에서 기준 압력 또는 내부 압력에 대해 약 0.02 bar 내지 0.2 bar만큼 증가된 오일 압력이 윤활제 챔버(30) 내에서 우세하도록 배치된다.

윤활제 펌프(86)는 윤활제 탱크를 비우거나 또는 충전을 위해 사용된다. 여기에 도시된 예시적인 실시예에서, 윤활제 펌프(86)는 선박의 선체 측에 위치되고 따라서 포드(4)에 배치되지 않는다.

윤활제 탱크(80) 내의 윤활제 레벨을 측정하기 위해, 충전 레벨 미터(88)가 내부에 배치된다. 이것은 플로트 스위치(float switch)로서 단순한 형태로 구현되며, 최소 윤활제 수준 이하로 떨어지면 자동 충전을 위해 윤활제 펌프(86)와 작동 연결된다. 윤활제 탱크(80)는 차단 밸브(92)를 통해 개방 가능한 환기 라인(90)을 통해 환기된다. 차단 밸브(92)는 바람직하게 전기적으로 작동 가능하고 시일 링(36)의 손상 시 닫힌다.

이하에서는 물 아래에 위치한 샤프트(2)를 밀봉하기 위한 바람직한 본 발명의 방법이 보다 상세히 설명된다. 작동 시, 연속적인 오일 흐름은 윤활유 공급을 사용하여 윤활제 챔버(30)를 통해 안내되어 시일 링(36, 42)이 오일 윤활된다. 재충전 높이(h1)로부터 발생하는 윤활제 챔버(30) 내의 오일 압력이 설정되는 것이 바람직하다. 여기에 설명된 예시적인 실시예에서, 오일 압력은 기준 레벨의 높이에서 포드(4)의 내부(10)의 내부 압력보다 0.02 내지 0.2 bar 더 높다. 내부(10)에는 대기압이 우세한 것이 바람직하다.

공기 챔버(28)는 제어 장치(72) 및 압력 조절 밸브(75)를 사용하여 휴지(resting) 공기 압력으로 충전되고, 이 휴지 공기 압력은 윤활제 챔버(30) 내의 오일 압력보다 0.1 내지 0.5 bar 더 높다. 정상 작동 시, 공기 챔버(28)의 배출 라인(62)은 폐쇄된다. 배수 운전 시, 즉, 제어 장치(72)에 의해 기록된 시간 간격 후에, 공기 챔버(28)의 배수 과정이 개시된다. 이 목적을 위해, 압력 조절 밸브(75)는 제어 장치(72)를 통해 개방되고, 공기 챔버(28) 내의 공기 압력은 배수 높이(h2)에서 소위 물 기둥에 상응하여 예를 들어 0.2 bar 내지 0.5 bar만큼 증가되어, 공기 챔버(28) 밖으로 현재 존재하는 액체를 밀어낸다. 동시에 밸브 장치(66)는 개방 신호에 의해 제어 장치(72)를 통해 작동되고, 따라서 배출 라인(62)은 빌지(68)쪽으로 개방된다.

송풍 또는 배수의 발생 후, 밸브 장치는 폐쇄 신호에 의해 제어 장치(72)를 통해 작동되고, 따라서 배출 라인(62)은 폐쇄된다. 동시에 공기 압력은 압력 조절 밸브(75)를 통해 감소된 압력값으로 설정된다. 이어서, 휴지 공기 압력은 압력 조절 밸브(75)를 통해 자동으로 일정하게 유지된다.

액체 측정 장치(76)가 측정 높이(h3)에서 공급 라인(60)의 소정의 액체 또는 수분 함량을 기록하면, 바람직하게는 액체 측정 장치(76)는 시간 간격 도달에 관계없이 신호 라인(78)을 통해 제어 장치(72)에 배수 과정을 개시하도록 활성화 신호를 제공한다. 따라서, 액체 측정 장치(76)는 공기 챔버(28)로의 급격한 물 및/또는 오일 침입의 경우에도 공기 챔버(28)의 적시의 또는 즉각적인 배수가 보장되도록 제어 장치(72)에 추가 장치를 나타낸다. 또한, 제어 장치(72)의 시간 기록이 예기치 않게 오작동을 일으키더라도 액체 장치(76)를 사용하여 공기 챔버(28)의 배수가 보장된다. 그러나, 배수는 조작 요원에 의해 수동으로 실행될 수도 있다. 이 목적을 위해, 액체 측정 장치(76)는 알람 신호를 트리거할 수 있다. 그러나, 알람 신호는 또한 자동 배수 장치로 생성되어 조작 요원에게 액체 침입을 알려서 해당 조치, 예컨대, 모니터링 및/또는 수리 조치를 수행할 수 있다.

시일 링(36)은 공기 챔버(28)와 윤활제 챔버(30) 사이에서 공기 챔버(28)를 향해 배향되기 때문에, 공기 압력을 통해 항상 부시(28)에 대해 가압되고, 결과적으로 윤활제 챔버(30) 내에 위치한 윤활유에 의한 이 시일 링(36)의 상승이 방지된다. 유사하게, 윤활제 챔버(30)와 포드(4)의 내부(10) 사이의 시일 링(42)은 부시(18)에 대해 윤활유에 의해 가압되어, 내부 압력이 부시(18)로부터 시일 링(42)을 상승시키는 것이 방지된다.

도 1에 따른 예시적인 제1 실시예와 다르게, 본 발명에 따른 시일 시스템(1)의 도 2에 도시된 예시적인 실시예에서는, 제어 장치(72)에 대한 추가 장치로서 공기 챔버(28)에 공급측인 액체 측정 장치(76) 대신에, 공기 챔버(28)의 배출 라인측에 추가 장치가 배치된다. 이는 공기 챔버(28)로부터 배출되는 액체를 수집하기 위한 수집 컨테이너(94) 및 충전 레벨 미터(96)를 갖는다. 공기 챔버(28)로부터의 액체는 수집 컨테이너(94) 내로 통과하여 거기에 축적된다. 충전 레벨 미터(96)는 신호 라인(78)을 통해 제어 장치에 연결된다. 수집 컨테이너(94) 내의 소정의 액체 레벨에 도달하면, 충전 레벨 미터(96)는 신호 라인(78)을 통해 제어 장치(72)에 활성화 신호를 제공하고, 제어 장치(72)는 도 1에 설명된 배수 과정을 개시한다.

또한, 특히 제어 부재(72)에 의해 제어되는 배수 과정에서, 수집 컨테이너(94)는 배출 라인(62)으로부터 액체의 공기 챔버 인접한 배출을 위한 수집 포인트로서 기능한다. 여기서 수집 컨테이너(94)에 수집된 액체의 양 및/또는 액체 조성은 이로써 시일 링(36, 42)의 시일 효과에 대한 정보를 제공한다. 여기서, 액체량 및/또는 액체 조성에 기초하여, 제어 장치(72)는 그 자체가 공기 챔버(28)의 규칙적인 자동 배수를 위한 시간 간격을 설정하거나 재조정할 수 있고, 또한 시일 링(36, 42)을 대체하기 위한 소정의 시점이 규정된다.

1: 밀봉 시스템
2: 샤프트 / 프로펠러 샤프트
3: 종축 / 샤프트 회전축 / 기준 레벨
4: 포드
6: 선박 선체
8: 개구
10: 내부
12: 해수 공간
14: 프로펠러
16: 샤프트 시일
18: 부시 / 샤프트 보호 부시
20: 환형 플랜지
22: 하우징
24: 환형 플랜지
26: 포드 섹션
28: 공기 챔버
30: 윤활제 챔버
32: 하우징 세그먼트
34: 하우징 세그먼트
36: 시일 링 / 립 시일
38: 링 갭
40: 하우징 세그먼트
42: 시일 링 / 립 시일
44: 기계적 시일
46: 슬라이드 링
48: 클램프 링
50: 카운터 링
52: 외부 시일 링
54: 시일 벨로우즈
55: 슬라이드 링 리셉터클
56: 환형 챔버
58: 환형 갭
60: 공급 라인
62: 방출 라인
64: 압축 공기 소스
66: 밸브 장치
68: 수집 컨테이너 / 빌지
70: 스로틀 / 스로틀 라인
71: 배출 라인 섹션
72: 제어 장치
74: 제어 라인
75: 압력 조절 밸브
76: 액체 측정 장치
78: 신호 라인
80: 윤활제 탱크
82: 공급 라인
84: 배출 라인
86: 윤활제 펌프
88: 충전 레벨 미터
90: 환기 라인
92: 차단 밸브
94: 수집 컨테이너
96: 충전 레벨 미터

Claims

샤프트(2) 상에 배치 가능하고 함께 회전하도록 샤프트(2)에 연결 가능한 부시(18) - 부시(18)는 부시(18)에 대해 고정된 하우징(22)에 의해 둘러싸이고, 부시(18)에 대해 개방된 적어도 하나의 윤활제 챔버(30) 및 부시(18)에 대해 개방된 공기 챔버(28)가 하우징(22)에 형성되고, 챔버(28, 30)는 시일 링(36)을 통해 서로에 대해 밀봉됨 - 와, 부시(18)를 둘러싸는 기계적 시일(44)과, 공기를 공기 챔버(28) 내로 공급하고 공기를 공기 챔버 외부로 배출하는 공급 라인(60) 및 배출 라인(18)을 포함하는, 물 아래에 위치한 샤프트(2)를 밀봉하기 위한 밀봉 시스템(1)에 있어서,
적어도 하나의 오일 라인(82, 84)을 통해 윤활제 탱크(80)와 유체 연결된 윤활유가 상기 적어도 하나의 윤활제 챔버(30)에 충전되며, 공기 챔버(28) 내의 공기 압력은 윤활제 챔버(30) 내의 오일 압력보다 더 큰 것을 특징으로 하는 밀봉 시스템.
제1항에 있어서, 압축 공기 소스 측 압축 공기 조절 밸브(75) 및/또는 배출 라인 측 밸브 장치(66)에 작용하는 제어 장치(72)가 제공되는 밀봉 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서, 소정의 액체 또는 수분 함량에 도달할 때, 배수 과정을 개시하기 위해 활성화 신호를 제어 장치(72)로 통과시키고 그리고/또는 알람 신호를 트리거하는 액체 측정 장치(76)가 공급 라인 측에 배치되는 밀봉 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 공기 챔버(28)로부터 배출된 액체를 수집하는 수집 컨테이너(94)와, 수집 컨테이너(94) 내의 최대 액체 레벨에 도달할 때 배수 과정을 개시하기 위해 활성화 신호를 제어 장치(72)로 통과시키고 그리고/또는 알람 신호를 트리거하는 충전 레벨 미터(96)가 배출 라인 측에 배치되는 밀봉 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 스로틀(70)이 배출 라인 측에 배치되는 밀봉 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 윤활제 챔버(30)는 내부(10)에 대해 공기 챔버(28)에 대향하는 측에서 밀봉되고, 오일 압력보다 낮은 내부 압력이 존재하는 밀봉 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 공기 챔버(28)는 기계식 시일(44)의 환형 챔버(56)와 유체 연결되고, 환형 챔버(56)는 부시(18)에 대해 개방되는 밀봉 시스템.
물 아래에 위치한 샤프트(2)를 밀봉하는 방법으로서,
샤프트(2)에 대해 개방된 윤활제 챔버(30)가 윤활유로 채워지고, 샤프트(2)에 대해 개방된 축방향으로 인접한 공기 챔버(28)가 공기로 채워지고, 챔버(28, 30)는 샤프트(2)에 의해 또는 샤프트(2) 상에 배치된 부시(18)에 의해 반경 방향으로 내측으로 폐쇄되고, 챔버(28, 30) 사이에는 시일 링(36)이 배치되고, 상기 시일 링(36)은 2개의 챔버(28, 30)를 서로 분리하고, 공기 챔버(28) 내의 공기 압력은 윤활제 챔버(30) 내의 오일 압력보다 높게 설정되는 방법.
제8항에 있어서, 공기 챔버(28)는 간헐적으로 배수되는 방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른, 적어도 하나의 프로펠러 샤프트(2)를 밀봉하는 밀봉 시스템(1)을 포함하는 선박.