KR20210135253A - 해양 슬라이드 링 실 어레인지먼트 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해양 기계식 실 어레인지먼트(marine mechanical seal arrangement)에 관한 것으로서, 2개의 슬라이딩 표면(21a, 22a) 사이에 제1 실링 갭(first sealing gap)(23)을 정의하는 제1 회전 슬라이드 링(first rotating slide ring )(21) 및 제2 고정 슬라이드 링(a second stationary slide ring)(22)을 포함하는 제1 기계적 실(first mechanical seal)(2), 슬라이딩 표면(31a, 32a) 사이에 제2 실링 갭(33)을 정의하는 제2 회전 슬라이드 링(31) 및 제2 고정 슬라이드 링(32)을 갖는 제2 기계적 실(3), 제1 기계적 실(2)과 제2 기계적 밀봉(3) 사이에 배치되고 배리어 유체로 채워진 배리어 유체 공동(barrier fluid cavity)(8)을 포함하는 배리어 회로(barrier circuit)(10)를 포함하며; 상기 배리어 유체 캐비티(8)는 제1 서브-캐비티(first sub-cavity)(81)와 제2 서브-캐비티(second sub-cavity)(82)로 분할되고, 상기 제 1 서브-캐비티(81) 및 제 2 서브-캐비티(82)는 가요성 립 실(flexible lip seal)(7)에 의해 분리되고,상기 제2 서브-캐비티(82)는 제2 기계식 실(3) 상에 배치되고, 상기 립 실(lip seal)(7)은 제1 서브-캐비티(81)로부터 제2 서브-캐비티(82)로의 배리어 유체의 흐름이 허용되고 제2 서브-캐비티로부터 제1 서브-캐비티로의 배리어 유체의 흐름이 방지되도록 어레인지먼트된다.

Description

해양 슬라이드 링 실 어레인지먼트
본 발명은 해양 기계식 실 어레인지먼트(marine mechanical seal arrangement) 및 이러한 기계식 실 어레인지먼트를 포함하는 배, 굴착 장비(drilling rigs) 등과 같은 선박(marine vehicle)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 해양 기계식 실 어레인지먼트를 포함하는 해양 추진 시스템(marine propulsion system)에 관한 것이다.
해양 응용 분야에서, 한 가지 문제 영역은 염수의 공격성이다. 여기서 또 다른 문제 영역은 수질 오염이다. 해양 추진 시스템 등에서, 특히 일반적으로 오일-채워진 베어링(bearings)은 해수로부터 실링되어야 한다. 지속적으로 강화되는 환경 규제로 인해, 구동 샤프트(drive shafts) 또는 베어링 등의 실에 대한 가장 높은 요구 사항이 있어야한다.
따라서, 본 발명의 목적은 최대한의 안전성으로 환경으로의 오일 누출을 방지할 수 있는 해양 기계식 실 어레인지먼트 및 해양 구동을 제공하는 것이며, 특히, 상기 실이 파손되거나 파손된 경우에도 주변 수중으로 오일이 누출되지 않으며, 구조가 간단하고 제조가 간단하고 저렴하다.
이 목적은 청구항 1의 특징을 갖는 해양 기계식 실 어레인지먼트 및 청구항 12의 특징을 갖는 해양 액츄에이터(marine actuator)에 의해 해결될 것이다. 본 발명의 추가 실시예는 종속항에 제시되어 있다.
청구항 1의 특징을 갖는 본 발명에 따른 해양 기계적 실 어레인지먼트는 기계적 실 어레인지먼트를 둘러싸고 있는 물 속으로 추진력의 오일 또는 윤활제의 누출이 방지될 수 있다는 이점을 갖는다. 또한, 상기 추진의 고장이나 정지 시에도 확실한 실을 확보할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이것은 제1 및 제2 기계식 실을 포함하는 해양 기계식 실 어레인지먼트에 의해 달성될 것이다. 2개의 기계식 실은 실링될 샤프트(shaft)에 직렬로 어레인지먼트된다. 제1 기계적 실 어레인지먼트는 제1 회전 슬라이드 링과 제2 고정 슬라이드 링을 포함하며, 이는 두 개의 슬라이딩 표면 사이에 제1 실링 갭을 정의한다. 상기 제2 기계식 실 어레인지먼트는 제2 회전 슬라이드 링과 제2 고정 슬라이드 링을 포함하며, 이들은 슬라이딩 표면 사이에 제2 힐링 갭을 정의한다. 또한, 상기 해양 기계식 실 어레인지먼트는 배리어 유체 캐비티 및 린스 유체 또는 배리어 유체를 포함하는 배리어 유체 회로를 포함한다. 상기 배리어 유체 회로는 기계적 실을 헹구는 데에도 사용된다. 상기 배리어 유체 캐비티는 일렬로 연결된 제1 및 제2 기계식 실 사이에 어레인지먼트되고 배리어 유체로 채워진다. 상기 배리어 유체는 환경적으로 적합한 유체, 예를 들어 글리콜을 함유한 유체이다. 제1 및 제2 기계적 실 어레인지먼트 사이의 상기 배리어 유체 캐비티는 제1 서브-캐비티 및 제2 서브-캐비티로 분리되고, 상기 분리는 가요성 립 실(flexible lip seal)을 사용하여 제공된다. 이 경우, 제2 서브-캐비티는 제2 기계식 실 상에 배치된다. 상기 립 실은 제1 서브-캐비티로부터 제2 서브-캐비티로의 배리어 유체의 흐름은 허용되지만, 제2 서브-캐비티로부터 제1 서브-캐비티로의 배리어 유체의 흐름은 방지되도록 어레인지먼트된다. 따라서, 상기 립 실은 제1 및 제2 서브-캐비티사이에 큰 압력 차가 발생하더라도, 한 흐름 방향으로만 열리고 다른 흐름 방향으로 닫힌 상태를 유지한다.
제1 및 제2 기계적 실 사이에 어레인지먼트되는 배리어 유체 캐비티에 배리어 유체가 존재함에 따라, 물과 윤활제로서 물을 오염시킬 수 있는 오일 등으로 둘러싸인 외부 사이에 배리어 유체 캐비티의 압력은 물의 외부 압력보다 높고 상기 배리어 회로에서 순환되는 배리어 유체가 정상 작동 중에 제2 기계적 실에서 윤활제의 압력보다 높다. 결과적으로 정상 작동 중에 배리어 유체가 물로 최소한의 누출이 발생할 수 있지만, 이는 환경적으로 허용되는 유체가 배리어 유체로 사용되는 경우에 허용된다. 또한, 상기 윤활제 영역으로의 배리어 유체의 최소한의 누출은 정상 작동 중에도 발생할 수 있으며, 윤활제에 있는 소량의 배리어 유체가 상기 윤활제의 윤활 특성에 영향을 미치지 않기 때문에 이것이 중요하지 않다. 구동 샤프트가 정지된 상태에서도. 제1 및 제2 기계적 실에 의해 안정적인 실이 보장된다.
특히 바람직하게는, 제1 기계적 실은 제1 프리텐셔닝 요소를 사용하여 축방향으로 프리텐셔닝되고 제1 슬라이드 링 캐리어는 축방향으로 이동 가능하도록 어레인지먼트되는 제1 슬라이드 링 캐리어를 갖는다. 이를 통해 작동 중 발생할 수 있는 샤프트의 축 방향 이동 시 축 방향으로 제1 기계적 실을 즉시 재조정할 수 있으므로, 축 샤프트 이동을 수행할 때 과도한 누출이 발생하지 않는다.
바람직하게는, 제1 슬라이드 링 캐리어는 회전하는 슬라이드 링을 유지한다.
더 바람직하게는, 상기 기계적 실은 또한 제2 프리텐셔닝 요소에 의해 축방향으로 프리텐셔닝되고 기계적 실의 축방향으로 축방향 이동가능하도록 어레인지먼트되는 제2 슬라이드 링 캐리어를 포함한다. 이 이동식 제2 슬라이드 링 캐리어는 또한 제2 기계적 실이 작동 시 축 샤프트 움직임을 부드럽게 따라갈 수 있도록 한다. 제2 슬라이드 링 캐리어는 바람직하게는 고정 슬라이드 링을 제자리에 유지하기 위해 고정 슬라이드 링에 어레인지먼트된다.
본 발명의 다른 바람직한 실시양태에 따르면, 해양 기계식 실 어레인지먼트는 제2 기계식 실의 제2 회전 슬라이드 링을 유지하는 제3 슬라이드 링 캐리어를 포함한다. 이로써, 상기 립 실은 제3 슬라이드 링 캐리어에서 실링된다. 이것은 특히 콤팩트하고 단순한 디자인이 실현되도록 한다.
제3 슬라이드 링 캐리어는 바람직하게는 립 실이 실링되는 반경방향 외향 표면을 갖는다. 바람직하게는, 상기 반경 방향 외향 표면은 해양 기계적 실 어레인지먼트의 중심축에 평행하다. 특히 바람직하게는, 상기 립 실이 실링되는 접촉면이 경질 층(hard layer)으로 코팅된다. 바람직하게는, 상기 경질 층은 크롬(chromium)을 포함한다.
본 발명의 특히 바람직한 실시양태에 따르면, 제1의 2차 실링 요소가 제1 슬라이드 링 캐리어 상에 어레인지먼트된다. 제1의 2차 실링 요소는 바람직하게는 O-링이다. 제1의 2차 실링 요소는 제1의 2차 실링 요소에 바로 인접한 제1 축 변형 공간을 갖는다. 제1의 2차 실링 요소에 직접적으로 인접한 이 제1 축 변형 공간은 역 압력에 적합한 기계적 실링을 제공할 수 있다. 따라서, 상기 기계식 실에서 압력 조건의 임의의 역은, 예를 들어, 물의 외부 압력이 배리어 유체 캐비티의 압력보다 커지는 상기 해양 기계식 실 어레인지먼트의 실링 특성에 영향을 미칠 수 없다. 예를 들어, 선박 추진 시스템이 로딩(loading)으로 인해 더 깊은 물에 잠길 때 이러한 해양 응용 분야에서 이러한 압력 역전은 선박 로딩 중에 발생할 수 있다. 그러나, 이러한 압력 역전으로 인해, 제1 축 변형 공간은 외부 물 압력이 증가하더라도 제1의 2차 실링 요소의 즉각적인 변형을 허용할 수 있으며, 이에 의해 실링 갭이 제1 기계적 실에 즉시 전진 및 폐쇄되도록 보장할 수 있다.
또한 제2 기계적 실이 압력 역전에 적합하도록 하기 위해, 제2의 2차 실링 요소(second secondary sealing element), 특히 O-링이 제2 기계적 실 캐리에 상에 어레인지먼트되고, 제2 축 변형 공간은 제2의 2차 실링 요소에 직접적으로 인접하여 제공된다. 이는 또한 상기 배리어 유체 캐비티의 압력이 실링될 윤활 매체의 압력 아래로 떨어질 때, 압력 역전의 경우에 제2 기계적 실이 안정적으로 실링되도록 한다. 예를 들어, 이러한 경우는 배리어 유체 회로에서 외부(물)로 누출이 발생하거나 제1 기계적 실이 실패하고 상기 배리어 유체 캐비티에서 압력이 이후에 외부 물 압력으로 떨어질 때, 예를 들어, 제1 기계적 실의 슬라이딩 표면이 손상된 경우에 발생할 수 있다.
상기 배리어 유체 회로는 바람직하게 배리어 유체 저장소(barrier fluid reservoir) 및 펌프를 포함하고, 여기서 상기 배리어 유체 캐비티의 제2 서브-캐비티는 리턴 라인을 통해 배리어 유체 저장소에 연결되고, 상기 배리어 유체 저장소는 공급 라인을 통해 배리어 유체 캐비티의 제1 서브-캐비티에 연결된다. 바람직하게는, 상기 펌프는 배리어 유체 저장소와 제1 서브-캐비티 사이의 피드 라인에 배치된다.
더욱 바람직하게는, 상기 립 실은 고정 링 및 나사와 같은 복수의 고정 수단에 의해 해양 기계식 실 어레인지먼트의 하우징에 고정된다. 이로써 상기 립 실의 베이스 본체(base body)는 고정 링과 하우징 사이에 클램핑될 수 있다.
더욱 바람직하게는, 상기 배리어 회로는 물 분리기(water separator) 및/또는 윤활제 분리기(lubricant separator)를 추가로 포함한다. 상기 물 분리기는 제1 실링 갭을 통해 배리어 유체 캐비티로 들어간 물을 분리할 수 있다. 상기 윤활제 분리기는 제2 실링 갭을 통해 배리어 유체 캐비티에 들어간 윤활제를 분리할 수 있다.
특히 바람직하게는, 상기 배리어 유체 회로는 상기 펌프가 일정한 속도로 작동되지 않고 미리 정해진 시간 간격으로 재순환이 수행되도록 구성된다.
또한, 본 발명은 해양 추진 시스템, 예를 들어 선박용 추진기(thruster) 또는 프로펠러(propeller) 또는 드릴링 리그(drilling rig) 또는 프로펠러 나셀(propeller nacelles) 등에 관한 것이다. 예를 들어, 바람직한 적용 분야는 더 이상 해저에 단단히 고정되어 있지 않지만 복수의 추진 장치를 사용하여 제자리에 고정되어 있는 심해 드릴링 리그(deep-sea drilling rigs)에 있다.
본 발명에 따른 해양 기계식 실 어레인지먼트는 해수뿐만 아니라 해양 추진 유닛의 샤프트 등을 실링하기 위한 담수에서도 사용될 수 있음을 주목해야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 해양 기계적 실 어레인지먼트 및 해양 추진 시스템의 실시양태가 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 해양 추진 시스템의 계략도를 도시한다.
도 2는 도 1의 해양 기계식 실 어레인지먼트의 개략적인 단면도이다.
다음에서, 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 해양 기계식 실 어레인지먼트(1)은 도 1 및 도 2를 참조하여 상세하게 설명된다.
도 1은 해양 추진 시스템의 프로펠러 나셀(propeller nacelle)(46)에 대한 해양 기계적 실 어레인지먼트(1)의 사용을 개략적으로 도시한다.
이 경우, 상기 해양 기계적 실 어레인지먼트(1)는 구동 샤프트(40)에서 밀봉된다. 상기 구동 샤프트(40)는 배(47)의 프로펠러(41)를 구동한다. 상기 프로펠러 나셀(46)은 통상적인 방식으로 선체의 아래쪽에 배치된다. 참조번호 48은 워터라인(water line)을 나타낸다.
따라서, 상기 기계적 실 어레인지먼트(1)는 물 환경(45)으로부터 윤활 매체(lubricating medium)로 채워진 캐비티(44)를 밀봉해야 한다.
도 2는 해양 기계적 실 어레인지먼트(1)를 상세히 도시한다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 해양 기계적 실 어레인지먼트(1)는 베어링(42)에서 수중 환경(45)과 윤활제로 채워진 캐비티(44)사이를 밀봉한다. 따라서 상기 베어링(42)은 구동 샤프트(40)와 하우징(housing)(43) 사이에 위치된 해양 기계적 실 어레인지먼트(1)와 함께 프로펠러(41)용 구동 샤프트(40)를 지지한다.
상기 해양 기계적 실(1)은 제1 기계적 실(first mechanical seal)(2) 및 제2 기계적 실(second mechanical seal)(3)을 포함한다. 상기 2개의 기계적 실(2, 3)은 구동 샤프트(40)에 직렬로 어레인지먼트되며, 축 방향 X-X로 2개의 기계적 실 사이에 배리어 유체 캐비티(barrier fluid cavity)(8)가 존재한다.
제1 기계적 실(2)은 슬라이딩 표면(21a, 22a) 사이에 제1 실링 갭(23)을 정의하는 제1 회전 슬라이드 링(21) 및 제1 고정 슬라이드 링(22)을 포함한다.
상기 제1 기계적 실(2)은 원주방향으로 어레인지먼트된 복수의 스프링 요소를 포함하는 제1 프리텐셔닝 장치(first pretensioning device)(24)를 추가로 포함한다. 상기 제1 회전 슬라이드 링(21)은 제1 슬라이드 링 캐리어(first slide ring carrier)(4)에 의해 유지된다. 제1 슬라이드 링 캐리어(4)는 슬리브(sleeve)(80)를 통해 구동 샤프트(40)에 연결된다. O-링 형태의 제1의 2차 실(first secondary seal)(25)이 제1 슬라이드 링 캐리어(4)와 슬리브(80) 사이에 제공된다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 축 변형 공간(first axial deformation space)(26)은 제1의 2차 실(25)에 바로 인접하여 제공된다. 이 제1 축 변형 공간(26)은 구동 샤프트(4)의 축 이동 동안 제1 축 변형 공간(26)으로의 제1의 2차 실(25)의 변형 및 이동에 의해 제1 기계적 실(2)의 즉각적인 축방향 전진을 가능하게 하기 위한 것이다.
제1 고정 슬라이드 링(22)은 하우징(43)에 연결되어 그에 회전 가능하게 고정된다.
제2 기계적 실(3)은 원주 방향으로 어레인지먼트된 복수의 스프링 요소를 또한 포함하는 제2 프리텐셔닝 장치(34)를 추가로 포함한다. 도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 제2의 2차 실(35)은 제2 슬라이드 링 캐리어(5)와 하우징(43) 사이를 밀봉하도록 어레인지먼트된다. 본원에서, 상기 제2 슬라이드 링 캐리어(5)는 복수의 핀(pin)(50)을 통해 축방향으로 이동 가능하게 어레인지먼트된다. 상기 핀(50)과 제2 슬라이드 링 캐리어(5) 사이에 여유 공간이 제공된다.
제2의 2차 실(35) 상의 제2 축 변형 공간(36)은 또한 제2의 2차 실(35)을 제2 축 변형 공간(36) 내로 변형 및 이동시킴으로써 제2 메카니컬 시일(3)이 구동 샤프트(44)의 축방향 이동을 쉽게 따를 수 있게 한다.
따라서, 제1 기계적 실(2) 및 제2 기계적 실(3)은 압력 반전이 가능하다.
도 2에서 추가로 알 수 있는 바와 같이, 제1 및 제2 기계적 실(2, 3) 사이의 배리어 유체 캐비티(8)는 립 실(7)에 의해 제1 서브-캐비티(81) 및 제2 서브-캐비티(82)로 분할된다. 제1 및 제2 서브 캐비티(81, 82)는 린스 회로 또는 실링 회로(10)의 일부이며, 이는 저장소(11) 및 펌프(14)를 추가로 포함한다. 환경 친화적인 매체는 여기에서 배리어 매체로 사용된다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 저장소(11)는 공급 라인(12)을 통해 배리어 유체 캐비티(8)의 제1 서브-캐비티(81)에 연결된다. 제2 서브-캐비티(82)는 리턴 라인(return line)(13)을 통해 저장소(11)에 연결된다.
오일 분리기(oil separator)(15) 및 물 분리기(water separator)(16)는 또한 도 2에 개략적으로 도시되어 있다.
상기 립 실(7)은 고정 링(70) 및 나사 형태의 여러 고정 요소(71)에 의해 하우징(43)에 고정된다. 여기서, 상기 립 실(7)은 상기 실링 립이 제1 서브-캐비티(81)로부터 제2 서브-캐비티(82)로의 유동을 허용하도록 어레인지먼트된다. 이것은 도 2에서 화살표 A로 표시된다. 따라서 상기 립 실(7)의 실링 립은 반경방향 외향 표면(60) 상의 제3 슬라이드 링 캐리어(6)에서 시일링된다. 제3 슬라이드 링 캐리어(6)는 복수의 나사(83)를 사용하여 구동 샤프트(40)와 함께 회전하는 슬리브(80)에 더 고정된다. 따라서, 제3 슬라이드 링 캐리어(6)는 도 2에 도시된 바와 같이 제2 회전 슬라이드 링(31)을 유지한다.
따라서, 특히 컴팩트한 디자인이 달성될 수 있다.
펌프(14)가 작동되는 정상 작동에서, 제1 압력(P1)은 환경(45), 즉 물에서 우세하다. 제2 압력(P2)은 상기 배리어 유체 공동(8)에서 우세하고 제3 압력(P3)은 윤활제로 채워진 캐비티(44)에서 우세하다. 여기서, 정상 작동 시의 제2 압력(P2)은 펌프(14)에 의한 압력 상승으로 인해 수중의 제1 압력(P1) 및 캐비티(44)의 제3 압력(P3)보다 크다. 따라서, 정상 작동에서, 제1 실링 갭(23)을 통해 제1 서브-캐비티(81)에서 환경(45)으로 누출이 최소화될 수 있으며, 마찬가지로, 최소 누출은 제2 실링 갭(33)을 통해 제2 서브-캐비티(82)로부터 상기 캐비티(44) 내로 발생할 수 있다.
상기 실링 회로(10)의 펌프(14)는 영구적으로 작동될 필요는 없지만, 간격을 두고 압력 증가를 제공할 수 있으며, 따라서, 먼저 제1 서브-캐비티(81)의 압력을 제2 서브-캐비티(82)의 압력 이상으로 상승시키면, 상기 립 실(7)이 열리므로 압력 평형이 제1 서브-캐비티(81)와 제2 서브-캐비티(82) 사이에 설정된다.
본 발명에 따르면, 해양 기계식 실 어레인지먼트(1)의 부품에 대한 오작동 또는 손상의 경우, 환경(45)으로부터 캐비티(44) 내의 윤활 매체의 안전한 실링이 어떠한 상황에서도 보장될 수 있다.
도 2는 상기 펌프(14)가 작동되지 않는 해양 기계적 실 장치(1)의 상태를 도시한다. 그 다음, 제2 압력(P2)은 제1 압력(P1)보다 작고, 제3 압력(P3)보다 작다. 예를 들어, 제2 기계적 실(3)이 손상되면, 제2 압력(P2)이 제3 압력(P3)보다 작기 때문에 윤활제가 개방된 제2 실링 갭(33)을 통해 캐비티(44)로부터 제2 서브-캐비티(82)로 들어갈 수 있다. 상기 립 실(7)은 제1 서브-캐비티(81)에서 제2 서브-캐비티(82)로의 흐름만을 허용하기 때문에, 제2 서브-캐비티(82)에 위치한 윤활제는 제1 서브-캐비티(81) 쪽으로 이동할 수 없다. 상기 윤활 매체가 저장소(11)를 향해 계속 확산되면 상기 오일 분리기(15)에 의해 차단 매체에서 제거된다. 필요한 경우, 상기 윤활 매체는 또한 상기 저장소(11)에 축적될 것이며, 이 경우 윤활 매체를 검출하기 위한 센서는 예를 들어 펌프(14)가 더 이상 작동되지 않는 것을 보장하기 위해 사용될 수 있다.
예를 들어, 제1 기계식 실(2)이 차례로 손상되고 제2 압력(P2)이 제1 압력(P1)보다 낮으면, 환경(45)으로부터의 물이 제1 서브-캐비티(81)로 들어갈 수 있다. 적절한 압력 조건의 경우, 예를 들어, 상기 펌프(14)를 다시 시작할 때, 상기 립 실(7)은 물이 제2 서브-캐비티(82)로 계속 흐를 수 있도록 개방될 수 있다. 제2 기계적 실(3)이 여전히 기능하기 때문에, 제2 기계적 실(3)은 물이 윤활 매체를 위한 캐비티(44)로 들어가는 것을 방지할 것이다. 그러면 상기 물은 물 분리기(16)를 통해 상기 배리어 매체로부터 제거될 수 있을 것이다.
상기 펌프(14)가 구동되는 정상 작동에서, 상기 립 실(7)은 안전한 실(safty seal)로서의 실링 기능 외에 제1 서브-캐비티(81)와 제2 서브-캐비티(82) 사이의 배리어 유체에 대한 스로틀(throttle)로서 추가로 작동 가능하다.
전술한 본 발명의 설명에 더하여, 본 발명의 보충 개시를 위해 도 1 및 2에서 본 발명의 그래픽 표현을 명시적으로 참조할 것이다.
1 해양 기계적 실 어레인지먼트(Marine mechanical seal arrangement)
2 제1 기계적 실(First mechanical seal)
3 제2 기계적 실(Second mechanical seal)
4 제1 슬라이드 링 캐리어(First slide ring carrier)
5 제2 슬라이드 링 캐리어(Second slide ring carrier)
6 제3 슬라이드 링 캐리어(Third slide ring carrier)
7 립 실(Lip seal)
8 배리어 유체 캐비티(Barrier fluid cavity)
10 배리어 유체 회로(Barrier fluid circuit)
11 저장소(Reservoir)
12 공급 라인(Supply line)
13 리턴 라인(Return line)
14 펌프(Pump)
15 오일 분리기(Oil separator)
16 물 분리기(Water separator)
21 제1 회전 슬라이드 링(First rotating slide ring)
21a 제1 회전 슬라이드 링의 슬라이딩 표면(Sliding surface of first rotating slide ring)
22 제1 고정 슬라이드 링(First stationary slide ring)
22a 제1 고정 슬라이드 링의 슬라이딩 표면(Sliding surface of first stationary slide ring)
23 제1 실링 갭(First sealing gap)
24 제1 프리텐셔닝 장치(first pretensioning device)
25 제1의 2차 실(First secondary seal)
26 제1 축 변형 공간(First axial deformation space)
31 제1 회전 슬라이드 링(Second rotating slide ring)
31a 제2 회전 슬라이드 링의 슬라이딩 표면(Sliding surface of second rotating slide ring)
32 제2 고정 슬라이드 링(Second stationary slide ring)
32a 제2 고정 슬라이드 링의 슬라이딩 표면(Sliding surface of second stationary slide ring)
33 제2 실링 갭(Second sealing gap)
34 제2 프리텐셔닝 장치(Second pretensioning device)
35 제2의 2차 실(Second secondary seal)
36 제2 축 변형 공간(Second axial deformation space)
40 구동 샤프트(Drive shaft)
41 프로펠러(Propeller)
42 베어링(Bearing)
43 하우징(Housing)
44 윤활제 공간(Space for lubricant)
45 환경(Environment) / 해수(Marine water)
46 나셀(Nacelle)
47 선박(Ship)
48 워터 라인(Waterline)
50 핀(Pin)
60 립 실에 대한 반경 방향 외측 실링 표면(Radially outward sealing surface for lip seal)
70 고정 링(Fixing ring)
71 나사(Screw) / 고정 요소(fixing element)
80 슬리브(Sleeve)
81 제1 서브-캐비티(First sub-cavity)
82 제2 서브-캐비티(Second sub-cavity)
83 나사(Screws)
A 립 실의 개방 방향(Opening direction of lip seal)
X-X 기계식 실 어레인지먼트의 축 방향(Axial direction of mechanical seal arrangement)
P1 주위 압력(Ambient pressure)
P2 배리어 유체 캐비티의 압력(Pressure in barrier fluid cavity)
P3 윤활제 캐비티의 압력(Pressure in lubricant cavity)

Claims (12)

  1. 해양 기계식 실 어레인지먼트(marine mechanical seal arrangement)로서,
    2개의 슬라이딩 표면(21a, 22a) 사이에 제1 실링 갭(first sealing gap)(23)을 정의하는 제1 회전 슬라이드 링(first rotating slide ring )(21) 및 제2 고정 슬라이드 링(a second stationary slide ring)(22)을 포함하는 제1 기계적 실(first mechanical seal)(2),
    슬라이딩 표면(31a, 32a) 사이에 제2 실링 갭(33)을 정의하는 제2 회전 슬라이드 링(31) 및 제2 고정 슬라이드 링(32)을 갖는 제2 기계적 실(3),
    제1 기계적 실(2)과 제2 기계적 밀봉(3) 사이에 배치되고 배리어 유체로 채워진 배리어 유체 공동(barrier fluid cavity)(8)을 포함하는 배리어 회로(barrier circuit)(10)를 포함하며;
    상기 배리어 유체 캐비티(8)는 제1 서브-캐비티(first sub-cavity)(81)와 제2 서브-캐비티(second sub-cavity)(82)로 분할되고,
    상기 제 1 서브-캐비티(81) 및 제 2 서브-캐비티(82)는 가요성 립 실(flexible lip seal)(7)에 의해 분리되고,
    상기 제2 서브-캐비티(82)는 제2 기계식 실(3) 상에 배치되고,
    상기 립 실(lip seal)(7)은, 제1 서브-캐비티(81)로부터 제2 서브-캐비티(82)로의 배리어 유체의 흐름이 허용되고 제2 서브-캐비티로부터 제1 서브-캐비티로의 배리어 유체의 흐름이 방지되도록 배치된 해양 기계식 실 어레인지먼트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 기계식 실(2)은 제1 프리텐셔닝 장치(24)의 수단에 의해 축방향으로 프리텐셔닝되고 축방향(X-X)에서 축방향으로 이동가능하도록 배치된 제1 슬라이드 링 캐리어(4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 기계식 실 어레인지먼트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 슬라이드 링 캐리어(4)는 제1 회전 슬라이드 링(21)을 유지하는 것을 특징으로 하는 해양 기계식 실 어레인지먼트.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 기계식 실(3)은, 제2 프리텐셔닝 장치(34)의 수단에 의해 축 방향으로 프리텐셔닝되고 축 방향(X-X)에서 축방향으로 이동가능하도록 배치된 제2 슬라이드 링 캐리어(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 기계식 실 어레인지먼트.
  5. 제4항에 있어서, 제2 슬라이드 링 캐리어(5)는 제2 고정 슬라이드 링(32)을 유지하는 것을 특징으로 하는 해양 기계식 실 어레인지먼트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 슬라이드 링 캐리어(6)를 추가로 포함하며, 제2 기계식 실(3)의 제2 회전 슬라이드 링(32)을 유지하는 제3 슬라이드 링 캐리어(6)에서 상기 립 실(7)을 실링하는 것을 특징으로 하는 해양 기계식 실 어레인지먼트.
  7. 제6항에 있어서, 제3 슬라이드 링 캐리어(6)는 반경방향 외측을 향하는 표면(60)을 포함하며, 이 표면에서 상기 립 실(7)이 실링되는 것을 특징으로 하는 해양 기계식 실 어레인지먼트.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1의 2차 실링 요소(25)는 제1 슬라이드 링 캐리어(4) 상에 배치되고, 상기 제1 축 변형 공간(a first axial deformation space)(26)은 상기 제1의 2차 실링 요소(25)에 바로 인접하여 제공된 것을 특징으로 하는 해양 기계식 실 어레인지먼트.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제2의 2차 실링 요소(35)는 상기 제2 슬라이드 링 캐리어(5)상에 배치되고, 제2 축 변형 공간(36)은 제2의 2차 실링 요소(35)에 바로 인접하여 제공되는 것을 특징으로 하는 해양 기계식 실 어레인지먼트.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 해양 기계식 실 어레인지먼트로서, 상기 배리어 유체 회로(barrier fluid circuit)(10)는 배리어 유체 저장소(barrier fluid reservoir)(11) 및 펌프(14)를 포함하고, 제2 서브-캐비티(second sub-cavity)(82)는 제2 서브-캐비티(82)로부터 배리어 유체 저장소로 배리어 유체를 복귀시키기 위해 리턴 라인(13)을 통해 배리어 유체 저장소(11)에 연결되고, 상기 배리어 유체 저장소(11)는 상기 배리어 유체 저장소(11)로부터 상기 제1 서브-캐비티(81)로 배리어 유체를 공급하기 위해 공급 라인(12)을 통해 상기 제1 서브-캐비티(81)에 연결되는 것인 해양 기계식 실 어레인지먼트.
  11. 제10항에 있어서, 오일 분리기(15) 및/또는 물 분리기(16)을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 해양 기계식 실 어레인지먼트.
  12. 구동 샤프트(drive shaft)(40) 및 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 해양 기계식 실 어레인지먼트(1)을 포함하는 해양 추진 장치(marine propulsion)로서, 상기 해양 기계식 실 어레인지먼트(1)은 환경(45)으로부터 윤활 매체용 공동(cavity)(44)을 실링하는 것인 해양 추진 장치.
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