專(zhuān)利名稱(chēng)：旋轉(zhuǎn)軸的密封裝置,特別是用于船舶螺旋槳軸的尾軸管密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，特別是用于船舶螺旋漿軸的尾軸管密封裝置，這種密封裝置具有(或者沒(méi)有)軸套管，軸套管與較冷的液態(tài)介質(zhì)(最好是水)和較熱的介質(zhì)(最好是潤(rùn)滑油)相鄰，此外，在軸套管上還有兩個(gè)或多個(gè)由固定支承系統(tǒng)支承的密封環(huán)，這些密封環(huán)構(gòu)成了唇形密封和/或滑環(huán)密封，軸套管還裝有冷卻密封環(huán)的裝置，該冷卻裝置具有通過(guò)軸和/或支承系統(tǒng)的構(gòu)槽，這些溝槽用于在一個(gè)封閉循環(huán)中循環(huán)的液態(tài)冷卻介質(zhì)。
這種類(lèi)型的密封裝置已由DE-OS2239570，2409954、3535855和3818890公開(kāi)，在這些密封裝置中，通過(guò)一個(gè)溝槽系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)循環(huán)，該溝槽系統(tǒng)與軸和/或通過(guò)密封環(huán)支承系統(tǒng)的溝槽接通，并且閉合在密封裝置以外的循環(huán)中。在該循環(huán)中有一輸送機(jī)構(gòu)以保持循環(huán)，并且通常接通一個(gè)冷卻源或者一個(gè)與這種冷卻源共同作用的熱交換器，這樣自然就需要相當(dāng)大的設(shè)備費(fèi)用。另一個(gè)困難在于，這種循環(huán)介質(zhì)必須同時(shí)滿(mǎn)足冷卻功能和潤(rùn)滑功能的要求，這兩種功能不能被充分滿(mǎn)足，而只是進(jìn)行了某種折中。此外，當(dāng)這種溝槽安置在軸或者軸套管上時(shí)，由于溝槽溢流孔的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生冷卻介質(zhì)的壓力沖擊，由此發(fā)生振動(dòng)，這種振動(dòng)使密封環(huán)承受額外的應(yīng)力，特別是當(dāng)密封環(huán)構(gòu)成唇形密封時(shí)更明顯。
本發(fā)明的任務(wù)是克服上述的困難和不足，繼續(xù)發(fā)展前述類(lèi)型的密封裝置，即放棄外部系統(tǒng)和冷卻源，將冷卻介質(zhì)與潤(rùn)滑介質(zhì)分開(kāi)，避免有害的振動(dòng)。該任務(wù)是這樣解決的溝槽總是構(gòu)成熱導(dǎo)管，或者構(gòu)槽容納獨(dú)立的熱導(dǎo)管，每一個(gè)熱導(dǎo)管向外是封閉的，該熱導(dǎo)管具有吸收外部熱的部分(熱段)，在該部分冷卻介質(zhì)汽化，該熱導(dǎo)管還具有向外放出熱量的部分(冷段)，在這一部分蒸汽冷凝，同時(shí)在熱導(dǎo)管的熱段與冷段之間，實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)循環(huán)，為了冷凝物回流，熱導(dǎo)管配置了毛細(xì)管，該毛細(xì)管穿過(guò)熱導(dǎo)管的內(nèi)表面，必要時(shí)還可經(jīng)過(guò)熱導(dǎo)管內(nèi)腔的一部分而延伸，熱導(dǎo)管的尺寸和位置應(yīng)當(dāng)如此選擇，即其熱段位于密封環(huán)的區(qū)域，其冷段位于冷介質(zhì)的區(qū)域，冷卻介質(zhì)如此選擇，即其沸點(diǎn)在熱導(dǎo)管內(nèi)的壓力下略低于密封環(huán)能承受的溫度。
通過(guò)DE-OS1904105還知道，為了冷卻，已使用過(guò)熱導(dǎo)管(也稱(chēng)熱管)，這種熱導(dǎo)管向外是封閉的并且設(shè)置一個(gè)從外面吸熱的部分(在這一部分冷卻介質(zhì)汽化，即熱段)和一個(gè)向外面?zhèn)鳠岬牟糠?在這一部分蒸汽冷凝，即冷段)，同時(shí)，在熱導(dǎo)管的熱段與冷段之間實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)的循環(huán)，為了冷凝液的回流設(shè)置了一種毛細(xì)管形的導(dǎo)流裝置，這種毛細(xì)管穿過(guò)內(nèi)表面，也許還經(jīng)過(guò)熱導(dǎo)內(nèi)腔的一部分而延伸，然而，這種熱導(dǎo)管至今還沒(méi)有在軸-密封裝置中用來(lái)冷卻密封環(huán)，盡管技術(shù)界早已熟知，這種熱導(dǎo)管在很小的溫差下可以輸送相當(dāng)大的熱流。
通過(guò)本發(fā)明的具體實(shí)施例，克服所說(shuō)的不足，可實(shí)現(xiàn)冷卻過(guò)程的自主控制，因?yàn)槔昧死鋮s作用，即當(dāng)密封環(huán)的溫度由于摩擦升高到一定程度時(shí)，熱段進(jìn)入氣化過(guò)程，當(dāng)溫度降低時(shí)氣化過(guò)程停止，冷卻也停止了。這種控制過(guò)程也可以理解為一種安全過(guò)程，例如，在快要結(jié)冰的水流中，密封環(huán)的過(guò)度冷卻會(huì)導(dǎo)致有害的冰形成。
本發(fā)明的特征還在于可使用水、乙醇或其它具有相近沸點(diǎn)的液體作為冷卻介質(zhì);
熱導(dǎo)管僅僅配置在密封環(huán)的支承裝置的區(qū)域;
在一個(gè)具有軸套管的軸上，熱導(dǎo)管僅僅配置在軸套管的壁內(nèi);
軸套管沿縱向分成兩個(gè)套筒形部分，用于熱導(dǎo)管的溝槽設(shè)置在這兩部分的接合區(qū)域;
當(dāng)使用具有多個(gè)軸向并列設(shè)置的密封環(huán)的密封裝置時(shí)，這些密封環(huán)的一部分朝向熱介質(zhì)，另一部分朝向冷介質(zhì)，導(dǎo)熱管的長(zhǎng)度和相對(duì)密封環(huán)的軸向位置應(yīng)當(dāng)如此選擇，即冷卻作用只對(duì)這些密封環(huán)中的幾個(gè)有利;
熱導(dǎo)管的“熱段”僅僅延伸至朝向冷介質(zhì)的密封環(huán)區(qū)域;
熱導(dǎo)管的“熱段”僅僅延伸至朝向熱介質(zhì)的密封環(huán)區(qū)域，并且熱導(dǎo)管壁在朝向冷介質(zhì)的密封環(huán)區(qū)域是絕熱的;
毛細(xì)管通過(guò)至少一根沿著熱導(dǎo)管內(nèi)壁的線構(gòu)成。
毛細(xì)管通過(guò)在熱導(dǎo)管內(nèi)壁設(shè)置平行的，最好是螺旋線形走向的構(gòu)槽構(gòu)成。
如權(quán)利要求2所述，作為冷卻介質(zhì)，可利用水、乙醇或其它具有相近沸點(diǎn)的液體，同時(shí)它們也應(yīng)具有優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性。
按照權(quán)利要求3和4，用于熱導(dǎo)管的溝槽僅僅在軸或軸套管內(nèi)或者在密封環(huán)的支承系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置，同時(shí)，第一實(shí)施例是最佳的，因?yàn)樵搶?shí)施例可使熱導(dǎo)管盡可能地靠近最大摩擦和熱的形成段(密封環(huán)與軸的接觸段)。
權(quán)利要求5介紹了在具有軸套管的密封裝置中使熱導(dǎo)管進(jìn)入軸套管壁的一種較簡(jiǎn)單的解決方案。
權(quán)利要求6-8提出了一些解決方案，這些解決方案在一定先決條件下能滿(mǎn)足要求，這里不是冷卻整個(gè)密封環(huán)，而是僅僅冷卻密封環(huán)的一部分，密封環(huán)的其它部分不冷卻。
按照權(quán)利要求9和10，毛細(xì)管結(jié)構(gòu)如此改進(jìn)，即在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后可以避免毛細(xì)管基體的脫落或變形。
7幅附圖大致表示了本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施例。


圖1設(shè)置了軸套管的船舶螺旋漿軸密封裝置的縱向剖視圖，該密封裝置具有在軸套管內(nèi)配置的熱導(dǎo)管。
圖2一個(gè)有關(guān)圖1冷段改型的實(shí)施例。
圖3圖1所示的軸套管的橫截面的一部分。
圖4和圖5一個(gè)改型實(shí)施例(相對(duì)圖1至圖3)的軸套管的縱向截面及橫截面。
圖6和圖7放在海水中的具有縮短的熱作用段(相對(duì)圖2)的密封裝置。
在全部的附圖中，同一零件用同樣標(biāo)號(hào)表示。
用1表示船舶螺旋漿軸，在該軸上裝著一個(gè)軸套管2，該軸套管2通過(guò)一個(gè)法蘭2a與螺旋漿(沒(méi)有表示出)固定連接，軸套管2的一端伸到外部水W中，另一端伸到軸承(沒(méi)有表示出)的潤(rùn)滑油腔S內(nèi)。
在軸套管2上緊貼著4個(gè)構(gòu)成唇形密封的密封環(huán)8a-8d，這些密封環(huán)以一定距離并列配置著，兩個(gè)密環(huán)8c，8d面向要密封的外部介質(zhì)W，兩個(gè)密封環(huán)8a，8b面向潤(rùn)滑油腔S。
密封環(huán)8a-8d用一個(gè)支承系統(tǒng)支承著，該支承系統(tǒng)由5個(gè)環(huán)形零件3，4，5，6，7構(gòu)成，這些環(huán)形零件在軸向并列配置著，鄰近潤(rùn)滑油腔S的環(huán)形零件3固定在尾軸螺帽N上，由此支承了整個(gè)密封裝置。
在軸套管2的壁上設(shè)置了許多孔9，這些孔9的縱軸平行于軸套管2的縱軸，其直徑大約是軸套管壁厚的一半。在這些孔中總是齊平地放置著熱導(dǎo)管10(也稱(chēng)熱管)。這樣的熱導(dǎo)管由導(dǎo)熱的材料構(gòu)成，并且兩端封閉形成一個(gè)腔。在這個(gè)腔中配置著毛細(xì)管體11，該毛細(xì)管體11或接觸熱導(dǎo)管的整個(gè)內(nèi)壁，或僅僅沿著一條母線接觸該內(nèi)壁。毛細(xì)管體11也具有管狀的外型，一般由金屬絲網(wǎng)制成，金屬絲網(wǎng)用一種可以汽化的液體介質(zhì)(在本實(shí)施例情況下是水)充滿(mǎn)。如果腔壁的一個(gè)端部(在本實(shí)施例情況下為密封環(huán)8a至8d的區(qū)域)的介質(zhì)被加熱至沸點(diǎn)，那么這一區(qū)域的介質(zhì)從毛細(xì)管體11中蒸發(fā)出去(由雙箭頭表示)。然后，蒸汽流向沒(méi)有加熱的或者冷卻了的腔壁，在本實(shí)施例情況下流向外部水直接或間接作用的熱導(dǎo)管10的端部區(qū)域10”，并且在那里放出汽化熱后冷凝。
在毛細(xì)管體11內(nèi)，由于毛細(xì)力可將冷凝物送回汽化部分10’。在本實(shí)施例情況下，熱導(dǎo)管10的長(zhǎng)度這樣選擇，即加熱部分10’(熱段)超過(guò)最里面的密封環(huán)8a再向里延伸一段，冷卻部分10”(冷段)延伸至軸套管2的由外部水W沖刷的區(qū)域。
圖2是圖1所示裝置的改型，即熱導(dǎo)管10的冷段10”從軸管2的壁中伸出，直接由外部水W沖刷，這樣，與外部水的熱交換就加強(qiáng)了。
由僅僅表示了軸套管2的壁的一部分橫截面的圖3可以看出，用于熱導(dǎo)管10的孔9以一定的距離分布在軸套管2的壁內(nèi)，此距離根據(jù)要帶走的熱量和外部水W的估計(jì)溫度預(yù)先確定。為了對(duì)比給出圖5，圖5中該距離減小了。
按照?qǐng)D4和圖5，軸套管2被加工成兩個(gè)套筒形的部分2’和2”。套筒形部分2’，2”由位于套筒形部分2’，2”前端和后端的密封環(huán)12’、12”密封，為保證扭轉(zhuǎn)安全，設(shè)置了無(wú)頭螺釘13或類(lèi)似物。
圖6或圖7是圖1和圖2所示裝置的改型，只有朝向外部水W的密封環(huán)8c、8d或朝向潤(rùn)滑油腔8的密封環(huán)8a、8b被包括在冷卻系統(tǒng)內(nèi)。因此，熱導(dǎo)管10可以以簡(jiǎn)單的方式如此設(shè)置，即其熱段10’僅僅延伸至朝向外部水W的密封環(huán)8c、8d區(qū)域(圖6)，或當(dāng)熱導(dǎo)管10具有全部長(zhǎng)度時(shí)，在朝向外部W的密封環(huán)8c、8d區(qū)域?qū)崿F(xiàn)外壁絕熱或者圍繞一絕熱層14。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)軸密封裝置，特別是用于船舶螺旋漿軸的尾軸管密封裝置，這類(lèi)密封裝置具有(或者沒(méi)有)軸套管，該軸套管與較冷的液態(tài)介質(zhì)(最好是水)和與較熱的介質(zhì)(最好是潤(rùn)滑油)相鄰，此外，在軸套管上還有兩個(gè)或多個(gè)由固定支承系統(tǒng)支承的密封環(huán)，這些密封環(huán)構(gòu)成了唇形密封和/或滑環(huán)密封，軸套管還裝有冷卻密封環(huán)的裝置，該冷卻裝置具有通過(guò)軸和/或支承系統(tǒng)的溝槽，這些溝槽用于在一個(gè)封閉循環(huán)中循環(huán)的液態(tài)冷卻介質(zhì)，其特征在于，溝槽(9)總是構(gòu)成熱導(dǎo)管(10)，或者該溝槽容納獨(dú)立的熱導(dǎo)管(10)，每一個(gè)熱導(dǎo)管向外部是封閉的，該熱導(dǎo)管具有吸收外部熱的部分(10’)(熱段)，在這部分冷卻介質(zhì)汽化，該熱導(dǎo)管還具有向外面放出熱量的部分(10”)(冷段)，在這部分蒸汽冷凝，同時(shí)，在熱導(dǎo)管(10)的熱段與冷段之間實(shí)現(xiàn)冷卻介質(zhì)的循環(huán)，為了冷凝物的回流，熱導(dǎo)管裝置配置了毛細(xì)管(11)，毛細(xì)管(11)穿過(guò)熱導(dǎo)管(10)的內(nèi)表面，必要時(shí)還可經(jīng)過(guò)熱導(dǎo)管(10)內(nèi)腔的一部分而延伸，熱導(dǎo)管的尺寸和位置應(yīng)當(dāng)如此選擇，即其熱段(10’)位于密封環(huán)(8a、8b、8c、8d)區(qū)域，其冷段(10”)位于冷介質(zhì)區(qū)域，同時(shí)冷卻介質(zhì)如此選擇，即其沸點(diǎn)在熱導(dǎo)管的壓力下比密封環(huán)(8a、8b、8c、8d)能承受的溫度略低一點(diǎn)。
2.按照權(quán)利要求1所述的密封裝置，其特征在于，可使用水、乙醇或者其它沸點(diǎn)相近的液體作為冷卻介質(zhì)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的密封裝置，其特征在于，熱導(dǎo)管(10)僅僅配置在密封環(huán)(8a至8d)的支承裝置(3、4、5、6、7)的區(qū)域。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的密封裝置，其特征在于，在一個(gè)具有軸套管(2，2')的軸(1)上，熱導(dǎo)管(10)僅僅配置在軸套管(2)的壁內(nèi)。
5.按照權(quán)利要求4所述的密封裝置，其特征在于，軸套管(2，2a)沿縱向分成兩個(gè)套筒形的部分(2’，2”)，用于熱導(dǎo)管(10)的溝槽(9)配置在這兩部分(2’，2”)的接合區(qū)域。
6.按照權(quán)利要求1-5中的任何一個(gè)所述的密封裝置。其特征在于，當(dāng)使用具有多個(gè)軸向配置的密封環(huán)(8a-8d)的密封裝置時(shí)，這些密封環(huán)的一部分(8a、8b)朝向熱介質(zhì)(S)，另一部分(8c、8d)朝向冷介質(zhì)(W)，熱導(dǎo)管(10)的長(zhǎng)度和相對(duì)于密封環(huán)的軸向位置應(yīng)當(dāng)如此選擇，即冷卻作用只對(duì)這些密封環(huán)中的幾個(gè)有利。
7.按照權(quán)利要求6所述的密封裝置，其特征在于，熱導(dǎo)管(10)的“熱段”(10’)僅僅延伸至朝向冷介質(zhì)(W)的密封環(huán)(8c、8d)的區(qū)域(圖6)。
8.按照權(quán)利要求6所述的密封裝置，其特征在于，熱導(dǎo)管(10)的“熱段”(10’)僅僅延伸至朝向熱介質(zhì)(S)的密封環(huán)(8a、8b)的區(qū)域，熱導(dǎo)管(10)的壁在朝向冷介質(zhì)(W)的密封環(huán)(8c、8d)區(qū)域是絕熱(14)的(圖7)。
9.按照權(quán)利要求1至8中的任何一個(gè)所述的密封裝置，其特征在于，毛細(xì)管(11)通過(guò)至少一根沿著熱導(dǎo)管(10)的內(nèi)壁的線構(gòu)成。
10.按照權(quán)利要求1至9中的任何一個(gè)所述的密封裝置，其特征在于，毛細(xì)管(11)通過(guò)在熱導(dǎo)管(10)內(nèi)壁設(shè)置的平行的、最好是螺旋線形走向的溝槽構(gòu)成。
全文摘要
一個(gè)公知的借助所謂熱導(dǎo)管冷卻加熱物體的原理被本發(fā)明應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)軸的密封裝置中，特別是應(yīng)用在船舶螺旋槳軸的密封裝置中。按照該原理，一個(gè)向外封閉的、用一種液體工作介質(zhì)填充的、在縱向延伸的腔，一方面伸到要冷卻的物體中，另一方面伸到冷介質(zhì)中，實(shí)現(xiàn)了一種連續(xù)的熱循環(huán)，即在腔的熱區(qū)域工作液體汽化，蒸汽流向腔的冷區(qū)域并在那里冷凝，冷凝物借助一個(gè)毛細(xì)管結(jié)構(gòu)返回到熱區(qū)域。
文檔編號(hào)F28D15/02GK1082155SQ9211342
公開(kāi)日1994年2月16日 申請(qǐng)日期1992年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月30日
發(fā)明者E·-P·馮堡根, G·皮奇 申請(qǐng)人:布隆福斯造船公司