Устройство охлаждения силовой установки - RU2599756C1

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Настоящее изобретение относится к устройству охлаждения силовой установки в соответствии с преамбулой п. 1 формулы изобретения.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] В патенте США 6,783,409 описан блок подачи, включающий кожух и агрегат, так называемую опору для корпуса блока подачи. Кожух включает нижнюю часть кожуха, содержащую силовую установку, среднюю часть, содержащую воздуховоды, и верхнюю часть, неподвижно закрепленную с рулевым двигателем посредством кольцевой шестерни, закрепленной на указанном основании. Опора включает нижнюю часть и верхнюю часть, а также основание для установки блока подачи. Нижняя часть опоры расположена на первом наружном дне судна, а верхняя часть опоры расположена на уровне второго внутреннего дна судна. Основание расположено на нижней части опоры. Система охлаждения содержит, по крайней мере, один вентилятор, смонтированный на опоре. Охлаждающий воздух направляется вниз через впускной воздухопровод в середине опоры, проходит вниз к нижней части блока подачи. Горячий воздух возвращается от нижней части блока подачи через возвратный воздуховод, окружающий впускной воздухопровод. Горячий воздух направляется по возвратному воздуховоду в устройство охлаждения на опоре и затем снова во впускной воздухопровод. Таким образом, охлаждающий воздух циркулирует с помощью одного или двух вентиляторов, между устройством охлаждения на опоре и нижней частью блока подачи.

[0003] В патенте США 6,935,907, который является развитием вышеуказанного патента США 6,783,409, показан схожий агрегат, раскрытый в указанном патенте США 6,935,907.

[0004] Патент ЕР 0 590 867 описывает силовую установку для судна, содержащую полый вал, вращающийся вокруг вертикальной оси и внешний кожух на нижнем конце вала. Электродвигатель внутри внешнего кожуха соединен с посредством вала с гребным винтом снаружи наружного кожуха. В наружном кожухе выполнены переборки, образующие конструктивные элементы кожуха. Переборки укрепляют и поддерживают наружный кожух, удерживая электродвигатель на месте и образуя воздуховоды для охлаждающего воздуха, подаваемого на электродвигатель, а также для возврата воздуха от электродвигателя.

[0005] Из уровня техники известна силовая установка, которая содержит полую стойку, имеющую верхнюю часть и нижнюю часть. Верхний конец верхней части проходит через проход, образованный между первым внешним дном и вторым внутренним дном судна. Верхний конец установлен с возможностью поворота на корпусе судна с помощью подшипника качения и изолированный от корпуса судна посредством поворотного уплотнения. Электродвигатель расположен в нижней части полой стойки, а гребной винт, расположенный снаружи стойки, соединен с электродвигателем. Генератор, соединенный с двигателем внутреннего сгорания, размещен внутри судна. Генератор вырабатывает электроэнергию для электродвигателя, расположенного в нижней части стойки. Электроэнергия передается через узел контактного кольца от внутренней части судна к электродвигателю в нижней части стойки. Охлаждение электродвигателя в нижней части стойки осуществляется посредством циркуляции охлаждающего воздуха из внутренней части судна к электродвигателю. Охлаждающий воздух циркулирует от внутренней части судна посредством вентилятора к верхнему концу верхней части стойки и далее вниз по стойке к электродвигателю и горячий воздух вновь направляется вверх через стойку к устройству охлаждения, размещенному внутри судна. Охлаждающий воздух, проходя вниз по стойке к электродвигателю, отделен от горячего воздуха, проходящего вверх по стойке посредством стенок, образующих вертикальные воздуховоды внутри стоек.

[0006] В известном уровне техники воздуховод охлаждающего воздуха, направляющий охлаждающий воздух из устройства охлаждения к верхней части стойки, и возвратный воздуховод, направляющий горячий воздух от верхнего конца стойки обратно в устройство охлаждения, расположены сверху подшипника качения. Такое известное решение приводит к большой высоте конструкции. При этом часть подшипника качения в этой известной конструкции подвергается воздействию теплого воздуха внутренней части судна, а другая часть подшипника качения подвержена воздействию холодного воздуха, распространяющегося по стальной конструкции от моря. Разность температур в подшипнике качения создает тепловые напряжения в подшипнике качения. Указанные тепловые напряжения могут сократить срок службы подшипника качения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Целью настоящего изобретения является создание улучшенного устройства охлаждения силовой установки.

[0008]Устройство охлаждения силовой установки, согласно настоящему изобретению, отличается тем, что указано в отличительной части п. 1 формулы изобретения.

[0009] Устройство охлаждения содержит полую стойку, имеющую верхнюю часть и нижнюю часть, причем верхний конец верхней части проходит через канал, образованный между первым внешним дном и вторым внутренним дном судна, указанный верхний конец, обладающий возможностью поворота вокруг оси вращения, установлен на корпусе судна посредством подшипника качения и герметизирован от корпуса судна при помощи сальника, расположенного под подшипником качения, при этом двигатель размещен в нижней части стойки.

[0010] Устройство охлаждения содержит систему охлаждающего воздухопровода для направления охлаждающего воздуха внутрь стойки и направление обратного потока воздуха, который был нагрет двигателем, назад из внутреннего пространства стойки, также содержит, по крайней мере, один вентилятор обеспечения циркуляции охлаждающего воздуха и, по крайней мере, одно устройство охлаждения для охлаждения возвратного воздуха.

[0011] Устройство охлаждения отличается тем, что:

сальник содержит верхний сальник и нижний сальник, размещенные по вертикали на расстоянии друг от друга, при этом образуется пространство между верхним сальником и нижним сальником;

в части верхнего конца выполнены сквозные отверстия, проходящие через боковую стенку части верхнего конца по окружности боковой стенки части верхнего конца в пространстве между верхним сальником и нижним сальником;

первый воздуховод охлаждающего воздуха направлен в пространство между верхним сальником и нижним сальником, где охлаждающий воздух может циркулировать через первый охлаждающий воздуховод в пространство между верхним сальником и нижним сальником и далее через отверстия в части верхнего конца во внутреннее пространство стойки или возвратный воздух может циркулировать из стойки в противоположном направлении.

[0012] Одним из преимуществ настоящего изобретения является уменьшенная высота устройства охлаждения над вторым внутренним дном судна. Это обеспечивается тем, что первый воздуховод охлаждающего воздуха размещен на более низком уровне по сравнению с техническим решением известного уровня техники. В данном изобретении первый воздуховод охлаждающего воздуха размещен ниже подшипника качения в данном изобретении. Только второй воздуховод охлаждающего воздуха размещен над подшипником качения.

[0013] Другим преимуществом является то, что внешняя окружность и внутренняя окружность подшипника качения всегда окружен охлаждающим воздухом. Весь подшипник качения, таким образом, работает при постоянной температуре. Это значительно уменьшает тепловые напряжения, которые вызваны неравномерными температурами в теле подшипника качения. Таким образом, в данном изобретении более предсказуемо тепловое состояние подшипника качения. Это позволяет продлить срок службы подшипника качения.

[0014] Также в данном изобретении легче обеспечить простой доступ к сальнику. Простой доступ к сальнику также обеспечивает простоту осмотра сальника. Простота доступа и простота замены сальника приводит к сокращению эксплуатационных расходов.

[0015] Корпус судна в данном изобретении означает водонепроницаемый внешний корпус судна.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0016] Ниже настоящее изобретение будет описано более подробно на примерах предпочтительных вариантов воплощения со ссылками на приложенные чертежи, где:

Фиг. 1 - вертикальный поперечный разрез силовой установки в судне;

Фиг. 2 - вертикальный поперечный разрез первого варианта воплощения устройства охлаждения, согласно данному изобретению;

Фиг. 3 - поперечный разрез увеличенной части по Фиг. 2;

Фиг. 4 - горизонтальный поперечный разрез по Фиг. 2 первого варианта воплощения устройства охлаждения, согласно данному изобретению;

Фиг. 5 - горизонтальный поперечный разрез по Фиг. 2 второго варианта воплощения устройства охлаждения, согласно данному изобретению;

Фиг. 6 - горизонтальный поперечный разрез альтернативный Фиг. 2;

Фиг. 7 - другой горизонтальный поперечный разрез по Фиг. 2;

Фиг. 8 - вертикальный поперечный разрез второго варианта воплощения устройства охлаждения, согласно данному изобретению;

Фиг. 9 - вертикальный поперечный разрез третьего варианта воплощения устройства охлаждения, согласно данному изобретению;

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0017] На Фиг. 1 показан вертикальный поперечный разрез силовой установки в судне. Судно 10 имеет двойное дно, т.е. первое наружное дно 11, образующее корпус судна, и второе внутреннее дно 12. Силовая установка 20 содержит полую стойку 21 с верхней частью 22 и нижней частью 23.

Верхняя часть 22 стойки 21 образует опорный рычаг, который удерживает нижнюю часть 23 стойки. Нижняя часть 23 стойки 21 образует продольный отсек, содержащий двигательную установку 30, 31, 32. Двигательная установка в этом варианте воплощения включает первый электродвигатель 30, первый вал 31 и гребной винт 32, расположенный снаружи нижней части 23 стойки 21. Первый конец 31А первого вала 31 соединен с первым электродвигателем 30, и второй конец 31В первого вала 31 выступает за кормовую часть 23В нижней части 23 стойки 21. Гребной винт 32 соединен со вторым наружным концом 31В первого вала 31. Осевая линия Х-Х первого вала 31 образует ось вала. Силовая установка 20 соединена с судном 10 с возможностью поворота посредством верхней части 22 стойки 21 так, что может поворачиваться на 360 градусов вокруг центральной оси вращения Y-Y. Канал Р1 образован между первым наружным дном 11 и вторым внутренним дном 12 судна 10. Верхняя часть 22 стойки 21 силовой установки 20 соединена с верхним блоком 100. Верхний блок 100 проходит через канал Р1 и соединен с корпусом судна 10 с возможностью поворота в установленном подшипнике качения 300. Верхний блок 100 имеет обычно цилиндрическую форму. Верхний блок 100 может также быть выполнен не как отдельная часть, а составлять часть верхнего конца верхней части 22 стойки 21. Сальник 200, размещенный под подшипником качения 300, образует герметичное уплотнение между морской водой и внутренностью корпуса судна 10. Также зубчатое колесо 40 установлено на верхнем конце верхнего блока 100.

[0018] Зубчатое колесо 40 может поворачиваться на 360 градусов вокруг центральной оси вращения Y-Y с помощью второго электродвигателя 50. Второй электродвигатель 50 приводит в движение шестерню 52 посредством второго вала 51. Зубцы шестерни 52 входят в зацепление с зубцами зубчатого колеса 40. Естественно возможно наличие нескольких аналогичных вторых электродвигателей 50, соединенных с зубчатым колесом 40. Поворот зубчатого колеса 40 вызывает поворот всей силовой установки 20. Зубчатое колесо 40 имеет форму кольца с отверстием посредине. Зубцы зубчатого колеса 40 в этом варианте воплощения выполнены на внешней кромке зубчатого колеса 40. Вместо одного или нескольких вторых электродвигателей 50 могут использоваться один или несколько гидравлических двигателей.

[0019] Внутри судна 10 размещен двигатель 60 и генератор 62, соединенный с двигателем 60 посредством третьего вала 61. Двигатель 60 может быть стандартным двигателем внутреннего сгорания, используемым на судах 10. Генератор 62 вырабатывает электроэнергию, необходимую судну 10 для силовой установки 20. На судне 10 возможно наличие нескольких двигателей внутреннего сгорания 60 и генераторов 62.

[0020] Также над зубчатым колесом 40 имеется наружное основание 71 и над наружным основанием 71 выполнен поворотный кольцевой механизм 70. Электроэнергия от генератора 62 передается на поворотный кольцевой механизм 70 посредством кабеля (не показан на фигуре). Далее электроэнергия передается посредством кабеля от поворотного кольцевой механизма 70 на электродвигатель 30 (не показан на фигуре). Поворотный кольцевой механизм 70 необходим для передачи электроэнергии между неподвижным корпусом судна 10 и поворотной силовой установкой 20.

[0021] На Фиг. 1 также показано устройство охлаждения известного уровня техники для силовой установки 20. Устройство охлаждения содержит вентилятор 600 и охлаждающий агрегат 700, размещенный на втором внутреннем дне 12 судна, а также система воздуховодов 400, 500, 510 охлажденного воздуха. Первый воздуховод 400, идущий радиально от охлаждающего агрегата 700, к боковой поверхности наружного основания 71 силовой установки 20. Второй воздуховод 500, идущий радиально от точки над поворотным кольцевым механизмом 70, к вентилятору 600 и охлаждающему агрегату 700. Имеется также третий воздуховод 510, ведущий от электродвигателя 30 вверх через срединную часть стойки 21. Третий воздуховод 510 проходит через верхний блок 100, через отверстие в середине зубчатого колеса 40, через наружное основания 71 и далее через поворотный кольцевой механизм 70 к точке над поворотным кольцевым механизмом 70. Второй воздуховод 500 соединен с третьим воздуховодом 510 в точке над поворотным кольцевым механизмом 70.

[0022] Охлаждающий воздух L1 нагнетается посредством вентилятора 600 через охлаждающий агрегат 700 и далее посредством первого воздуховода 400 к наружному основанию 71 и затем через отверстия в кольцевой стенке наружного основания 71 внутрь наружного основания 71 и далее вниз через отверстие в середине зубчатого колеса 40 через верхний блок 100 и верхнюю часть 22 стойки 21 к первому электродвигателю 30 в нижней части 23 стойки 21.

[0023] Обратный поток воздуха L2 направляется от первого электродвигателя 30 в нижней части 23 стойки 21 через третий воздуховод 510 к точке над наружным основанием 71 и далее через второй воздуховод 500 к вентилятору 600 и охлаждающему агрегату 700 для повторного использования в циркуляции охлаждающего воздуха.

[0024] Обратный поток воздуха L2 поднимается вверх по третьему воздуховоду 510, выполненному в середине стойки 21, а охлаждающий воздух L1 поступает вниз в пространство между внешней окружностью третьего воздуховода 510 охлаждающего воздуха и внутренней окружностью стойки 21. Поток охлаждающего воздуха L1 и обратный поток воздуха L2 разделены таким образом в процессе оборота охлаждающего воздуха L1. Охлаждающий воздух L1 направляется в нижнюю часть 23 стойки 21 по направлению к торцам первого электродвигателя 30. Охлаждающий воздух L1 проходит в осевые воздухопроводы внутри ротора первого электродвигателя 30 и далее по радиальным охлаждающим воздухопроводам в ротор к воздушным зазорам между ротором и статором и далее по радиальным охлаждающим воздухопроводам к наружной окружности статора. Нагретый охлаждающий воздух L1 образует обратный поток воздуха L2 и затем направляется от внешней окружности статора к третьему воздуховоду 510 охлаждающего воздуха. Естественно могут быть несколько третьих воздуховодов внутри стойки 21, как показано в европейском патенте ЕР 0 590 867.

[0025] Направление охлаждающего воздуха может быть также изменено на обратное, т.е. вентилятор 600 может нагнетать воздух в противоположном направлении. Охлаждающий воздух L1, таким образом, может быть направлен в стойку 21 по второму воздуховоду 500 охлаждающего воздуха. Тогда обратный поток воздуха L2 будет направлен из стойки 21 по первому воздуховоду 400 охлаждающего воздуха. Расположение вентилятора 600 и охлаждающего агрегата 700 может быть изменено.

[0026] Охлаждение электродвигателя 30 может также быть изменено. Воздух может нагнетаться в электродвигатель 30 из срединной части и забираться через торцевые части электродвигателя 30. Воздух также может нагнетаться в электродвигатель 30 только через один торец электродвигателя 30 и забираться из срединной части электродвигателя 30.

[0027] Также вентилятор 600 может быть установлен между двумя охлаждающими агрегатами 700.

[0028] На Фиг. 2 показан вертикальный поперечный разрез первого варианта воплощения устройства охлаждения, согласно данному изобретению. Верхняя часть 22 стойки 21 соединена с верхним блоком 100. Верхний блок 100 выступает над вторым внутренним дном 12 судна 10 и соединен с подшипником качения 300 над вторым внутренним дном 12 судна. Подшипник качения 300 удерживается опорной конструкцией, содержащей радиально и вертикально выступающие опорные фланцы 87 на внутреннем дне 12 судна 10. Опорные фланцы 87 расположены на угловом расстоянии друг от друга вокруг подшипника качения 300. Подшипник качения 300 содержит первый блок подшипника 310 и второй блок подшипника 320, первый ролик 330, второй ролик 340 и третий ролик 350. Нижняя поверхность S1 подшипника качения 300 расположена над вторым внутренним дном 12 судна 10. Сальник 200 размещен под подшипником качения 300 и содержит верхний сальник 210 и нижний сальник 220. Первая опорная стенка 13 выступает вертикально между первым наружным дном 11 и вторым внутренним дном 12 судна 10. Первая опорная стенка 13 имеет преимущественно форму окружности и охватывает пространство между первым наружным дном 11 и вторым внутренним дном 12 судна 10 по направлению к каналу Р1, образованному между первым наружным дном 11 и вторым внутренним дном 12 судна 10.

[0029] Первый блок подшипника 310 представляет собой цилиндрическую часть, прикрепленную посредством вертикально расположенных болтов 311 к первой опорной части 81. Первая опорная часть 81 имеет преимущественно цилиндрическую форму. Опорные фланцы 87 поддерживают первую опорную часть 81 на горизонтально выступающее опорное кольцо 83. Первое опорное кольцо 83 закреплено на втором внутреннем дне 12 судна 10 предпочтительно с помощью резьбового соединения. Поперечное сечение первого блока подшипника 310 имеет существенно форму буквы Т с наклоном под 90 градусов.

[0030] Второй блок подшипника 320 представляет собой цилиндрическую часть, содержащую верхнюю часть и нижнюю часть. Второй блок подшипника 320 соединен вертикально через верхнюю часть и нижнюю часть посредством удлиненных болтов 321 с верхней частью верхнего блока 100. Верхняя часть 22 стойки 21 силовой установки 20 соединена с нижним концом верхнего блока 100. Поперечное сечение второго блока подшипника 320 имеет, по существу, форму буквы С.

[0031] Первый ролик 330 размещен в канале между первым блоком подшипника 310 и вторым блоком подшипника 320 так, чтобы силы, направленные вниз, например, за счет веса силовой установки 20 передавались от второго блока подшипника 320 через первый ролик 330 на первый блок подшипника 310 и далее на корпус судна 10.

[0032] Второй ролик 340 размещен в канале между первым блоком подшипника 310 и вторым блоком подшипника 320 так, чтобы силы, направленные вверх, передавались от второго блока подшипника 320 через второй ролик 340 на первый блок подшипника 310 и далее на корпус судна 10.

[0033] Третий ролик 350 размещен в канале между первым блоком подшипника 310 и вторым блоком подшипника 320 так, чтобы радиальные силы передавались от второго блока подшипника 320 через третий ролик 350 на первый блок подшипника 310 и далее на корпус судна 10.

[0034] Зубчатое колесо 40 опирается на второй блок подшипника 320 и соединен вертикально расположенными болтами 321 с верхней частью верхнего блока 100. Вертикально расположенные болты 321 также проходят через второй блок подшипника 320. Поворот зубчатого колеса 40 приводит к повороту верхнего блока 100 и силовой установки 20 вокруг центральной оси Y-Y.

[0035] Предлагаемое изобретение устройства охлаждения содержит вентилятор 600 и охлаждающий агрегат 700, расположенный на втором внутреннем дне 12 судна 10, а также систему воздуховодов 400, 500, 510 охлажденного воздуха. Отличие этого устройства охлаждения по сравнению с устройством охлаждения, показанного на Фиг. 1, заключается в расположении первого воздуховода 400 охлаждающего воздуха. Первый воздуховод 400 охлаждающего воздуха в этом устройстве охлаждения ведет от охлаждающего агрегата 700 к пространству 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220 в верхнем блоке 100. Первый воздуховод 400 охлаждающего воздуха содержит кольцевую часть 410, охватывающую пространство 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220. Второй воздуховод 500 охлаждающего воздуха по-прежнему ведет от точки выше поворотного кольцевого механизма 70 к вентилятору 600 и охлаждающему агрегату 700. Третий воздуховод 510 охлаждающего воздуха по-прежнему ведет от электродвигателя 30 вверх через срединную часть стойки 21. Третий воздуховод 510 охлаждающего воздуха проходит через верхний блок 100, через отверстие в середине зубчатого колеса 40 и далее через поворотный кольцевой механизм 70 к точке выше поворотного кольцевого механизма 70. Второй воздуховод 500 охлаждающего воздуха соединен с третьим воздуховодом 510 охлаждающего воздуха в точке над поворотным кольцевым механизмом 70.

[0036] Охлаждающий воздух L1 нагнетается с помощью вентилятора 600 через охлаждающий агрегат 700 через первый воздуховод 400 охлаждающего воздуха в радиальном направлении R1 к кольцевой части 410 и таким образом к пространству 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220. Там выполнены отверстия 01, проходящие в радиальном направлении R1 через внешнюю цилиндрическую стенку верхнего блока 100 в пространстве 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220. Охлаждающий воздух L1 таким образом проходит через эти отверстия O1 в пространство верхнего блока 100. Охлаждающий воздух L1 затем направляется вниз через верхний блок и далее через верхнюю часть 22 стойки 21 к первому электродвигателю 30 в нижней части 23 стойки 21.

[0037] Обратный поток воздуха L2 направляется от первого электродвигателя 30 в нижней части 23 стойки 21 по третьему воздуховоду 510 охлаждающего воздуха к точке над наружным основанием 71 и далее по второму воздуховоду 500 охлаждающего воздуха к вентилятору 600 и охлаждающему агрегату 700 для включения охлаждающего воздуха в его рециркуляцию.

[0038] Обратный поток воздуха L2 подается вверх по третьему воздуховоду 510 охлаждающего воздуха, выполненному в середине стойки 21, а охлаждающий воздух L1 поступает вниз в пространство между внешней окружностью третьего воздуховода 510 охлаждающего воздуха и внутренней окружностью третьего воздуховода 510 охлаждающего воздуха стойки 21. Поток охлаждающего воздуха L1 и обратный поток воздуха L2, таким образом, разделены в течение циркуляции охлаждающего воздуха L1. Охлаждающий воздух L1 направляется в нижнюю часть 23 стойки 21 по направлению к торцам первого электродвигателя 30. Охлаждающий воздух L1 поступает в осевые воздухопроводы охлаждающего воздуха внутри ротора первого электродвигателя 30 и далее по осевым воздухопроводам охлаждающего воздуха к воздушному зазору между ротором и статором и далее по радиальным воздухопроводам к внешней окружности статора. Нагретый охлаждающий воздух L1, образуя обратный поток воздуха 12, затем направляется от внешней окружности статора в третий воздуховод 510 охлаждающего воздуха.

[0039] Устройство первого воздуховода 400 охлаждающего воздуха, ведущего к пространству 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220, более детально поясняется на фигурах 4 и 5.

[0040] На Фиг. 3 показан поперечный разрез увеличенной части по Фиг. 2. На фигуре показана правая часть Фиг. 2 в точке, где охлаждающий воздух L1 поступает в верхний блок 100.

[0041] Верхний сальник 210 содержит два кольца 211, 212 сальника и опорное кольцо 213. Каждое кольцо 211, 212 сальника состоит из основной части и упора. Упор обеспечивает герметизацию при повороте верхнего блока 100. Верхний сальник 210 размещается в выточке, выполненной в первой опорной части 81. Также имеется скоба 215, запирающая верхний сальник 210 в выточке. Скоба 215 может быть прикреплена, например, болтом к нижней поверхности первой опорной части 81. Замена верхнего сальника 210 может быть произведена путем снятия скобы 215 и вытягиванием частей верхнего сальника 210 вниз из выточки.

[0042] Нижний сальник 220 содержит два кольца 221, 222 сальника. Каждое кольцо 221, 222 сальника состоит из основной части и упора. Упор обеспечивает герметизацию при повороте верхнего блока 100. Нижний сальник 220 размещается в выточке, выполненной на внутренней кромке первой опорной части 83. Также имеется скоба 225, запирающая нижний сальник 220 в выточке. Скоба 225 может быть прикреплена, например, болтом к верхней поверхности первого опорного кольца 83. Замена нижнего сальника 220 может быть произведена путем снятия скобы 225 и вытягиванием частей нижнего сальника 220 вверх из выточки.

[0043] Верхний сальник 210 и нижний сальник 220 при необходимости могут быть смазаны. Это может быть осуществлено любым известным способом специалистом в данной области. Смазка может понадобиться с целью предотвращения сухой эксплуатации, перегрева и преждевременного износа упоров колец 211, 212, 221, 222 сальников.

[0044] Это только один вариант воплощения конструкции сальника 200, который может использоваться в данном устройстве. Верхний сальник 210 и нижний сальник 220 могут содержать любое количество колец сальника, любое количество промежуточных колец и любое количество опорных колец, возможных аварийных колец и т.п. Размещение различных частей сальников 210, 220 может быть произвольным. Промежуточные кольца могут вообще быть не нужны. Верхний сальник 210 естественно и нижний сальник 220 могут содержать, по крайней мере, одно кольцо сальника.

[0045] Кольца 211, 212, 221, 222 сальников в верхнем сальнике 210 и нижнем сальнике 220 выполнены из эластичного материала, например, резины. [0046] Верхний сальник 210 и нижний сальник 220 размещены по вертикали на расстоянии Н1 друг от друга. В результате образуется пространство 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220. Также обеспечивается доступ в это пространство 800 в радиальном направлении R1 изнутри корпуса судна 10. Доступ осуществляется через каналы, образованные между выступающими радиально и вертикально опорными фланцами 87. Имеется возможность проводить техническое обслуживание верхнего сальника 210 и нижнего сальника 220 через пространство 800.

[0047] Охлаждающий воздух L1 направляется с помощью вентилятора 600 через охлаждающий агрегат 700 и первый воздуховод 400 охлаждающего воздуха к кольцевой части 410 и таким образом в пространство 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220. Верхняя стенка кольцевой части 410 может быть размещена на такой высоте, чтобы охлаждающий воздух L1 также направлялся к наружной окружности подшипника качения 300 как показано на Фиг. 2. Охлаждающий воздух L1 также проникнет в пространство внутри окружности подшипника качения 300. Это означает, что подшипник качения 300 будет охлаждаться охлаждающим воздухом L1 и будет оставаться при постоянной температуре, определяемой температурой охлаждающего воздуха L1. Постоянная температура подшипника качения исключает тепловые напряжения из-за неравномерной температуры подшипника качения 300.

[0048] На Фиг. 4 показан горизонтальный поперечный разрез по Фиг. 2 первого варианта воплощения устройства охлаждения, согласно данному изобретению. Горизонтальный поперечный разрез выполнен на уровне между верхним сальником 210 и нижним сальником 220. На фигуре показаны выступающие радиально и вертикально опорные фланцы 87 между первой опорной частью 81 и первым опорным кольцом 83. Внутренние концы опорных фланцев 87 расположены радиально на расстоянии от поворотного верхнего блока 100. Опорные фланцы - 87 на угловом расстоянии друг от друга. Необходимо иметь достаточное пространство между двумя соседними опорными фланцами 87, чтобы обеспечить доступ к пространству 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220. Первый воздуховод 400 охлаждающего воздуха содержит радиальную часть 420, расположенную между опорными фланцами 87, и кольцевой частью 410, охватывающей поворотный верхний блок 100 и отверстие в пространство 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220. Вентилятор 600 нагнетает охлаждающий воздух L1 через охлаждающий агрегат 700 и через радиальную часть 420 к кольцевой части 410 и далее через отверстия O1 в верхнем блоке 100 в верхний блок 100. На фигуре показаны только четыре отверстия O1 по окружности верхнего блока 100, но естественно количество отверстий 01, распределенных по окружности верхнего блока 100, может быть любым. Отверстия O1 могут располагаться в несколько рядов друг над другом, а также отверстия O1 могут образовывать любой рисунок.

[0049] Кольцевая часть 410 первого воздуховода 400 охлаждающего воздуха не обязательно должна иметь форму окружности. Она может представлять собой, например, многоугольник. Естественно может быть две или более радиальных частей 420, размещенных в различных пространствах между опорными фланцами 87, ведущих к кольцевой части 410.

[0050] На Фиг. 5 показан горизонтальный поперечный разрез по Фиг. 2 второго варианта воплощения устройства охлаждения, согласно данному изобретению. Горизонтальный поперечный разрез сделан на том же уровне, что и горизонтальный поперечный разрез по Фиг. 4, т.е. между верхним сальником 210 и нижним сальником 220. Отличие в этом втором варианте по сравнению с первым вариантом, показанном на Фиг. 4, заключается в конструкции кольцевой части 410. Кольцевая часть 410 выполнена снаружи окружности опорных фланцев 87. Вентилятор 600 нагнетает охлаждающий воздух L1 через охлаждающий агрегат 700 и через радиальную часть 420 к кольцевой части 410, охватывающей опорные фланцы 87. Указанная кольцевая часть 410 сообщается с пространствами между опорными фланцами 87 и далее с пространством 800, образованным между верхним сальником 210 и нижним сальником 220. Таким образом, охлаждающий воздух L1 с помощью вентилятора 600 нагнетается через охлаждающий агрегат 700 и через радиальную часть 420 к кольцевой части 410 и далее через отверстия O1 в верхнем блоке 100 в верхний блок 100. На фигуре показаны только четыре отверстия O1 по окружности верхнего блока 100, но естественно количество отверстий 01, распределенных по окружности верхнего блока 100, может быть любым. Отверстия O1 могут располагаться в несколько рядов друг над другом, а также отверстия O1 могут образовывать любой рисунок.

[0051] Кольцевая часть 410 первого воздуховода 400 охлаждающего воздуха не обязательно должна иметь форму окружности. Она может представлять собой, например, многоугольник. Естественно может быть две или более радиальных частей 420, ведущих к кольцевой части 410.

[0052] На Фиг. 6 показан горизонтальный поперечный разрез, альтернативный Фиг. 2. На этой фигуре показана конструкция альтернативного упора между подшипником качения 300 и вторым внутренним дном 12 судна. Вертикально и радиально направленные опорные фланцы 87 группируются попарно в группы, и их каждый внутренний конец соединен, как показано на фигуре. Доступ к верхнему блоку 100 все еще обеспечивается между двумя соседними опорными фланцами 87, которые не соединены своими внутренними концами. Конструкция, показанная на Фиг. 5, может использоваться, например, для обеспечения охлаждения через отверстия O1 в верхнем блоке 100. Каждая группа из двух опорных фланцев 87 имеет U-образную форму, как это показано на фигуре.

[0053] На Фиг. 7 показан другой горизонтальный поперечный разрез по Фиг. 2. Поперечный разрез выполнен от пространства между первым наружным дном 11 и вторым внутренним дном 12 судна. Конструкция упора между первым наружным дном 11 и вторым внутренним дном 12 содержит радиально выступающие упорные стенки 13А, 14А и круглые цилиндрические стенки 13, 14. Круглые цилиндрические стенки 13, 14 могут быть также плоскими между радиальными упорными стенками 13А, 14А. На фигуре также показан поворотный верхний блок 100 и канал Р1 между поворотным верхним блоком 100 и неподвижной частью 13. Пространство между первым наружным дном 11 и вторым внутренним дном 12 включает, таким образом, объемы, образованные внутри радиально выступающих стенок 13А, 14А и круглых цилиндрических стенок 13, 14. Между указанными объемами могут быть выполнены отверстия.

[0054] На Фиг. 8 показан вертикальный поперечный разрез второго варианта воплощения устройства охлаждения, согласно данному изобретению. На поперечном разрезе показана только правая половина конструкции, симметричная относительно вертикальной центральной оси Y-Y. Подшипник качения 300 в этом варианте воплощения все еще расположен выше второго внутреннего дна 12 судна 10. Нижняя поверхность S1 подшипника качения 300 расположена на уровне первого опорного кольца 83, которое соединено со второй внутренней поверхностью 12 судна 10. Сальник 200 расположен под вторым внутренним дном 12 судна 10 в пространстве между первым наружным дном 11 и вторым внутренним дном 12 судна 10.

[0055] Первый блок подшипника 310 прикреплен вертикально расположенными болтами 311 к первому опорному кольцу 83, которое закреплено на втором внутреннем дне 12 судна 10.

[0056] Второй блок подшипника 320 представляет собой цилиндрическую деталь, содержащую верхнюю часть 320А и нижнюю часть 320 В. Второй блок подшипника 320 скреплен болтами 321, проходящими вертикально через верхнюю часть 320 и нижнюю часть 320В, с цилиндрической второй поворотной частью 110, которая образована верхней частью верхнего блока 100. Верхняя часть 22 стойки 21 силовой установки 20 прикреплена к нижнему концу верхнего блока 100.

[0057] Внутренняя часть 41 зубчатого колеса 40 опирается на второй блок подшипника 320. Внутренняя часть 41 зубчатого колеса 40 скреплена вертикально расположенными болтами 321 со второй поворотной частью 110. Вертикально расположенные болты 321 проходят также через второй блок подшипника 320. Поворот зубчатого колеса 40 приводит к повороту верхнего блока 100 и силовой установки 20 вокруг вертикальной центральной оси Y-Y.

[0058] Конструкция сальника 200 может соответствовать конструкции сальника, показанного на Фиг. 3. Верхний сальник 210 размещается в выточке, выполненной на внутренней кромке первого опорного кольца 83. Нижний сальник 220 размещается в выточке, выполненной на верхнем конце первой опорной стенки 13. Первая опорная стенка 13 прикреплена к первому наружному дну 11 и закрывает пространство между первым наружным дном 11 и нижним сальником 220 по направлению к каналу Р1. Имеется пространство 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220 аналогично представленному на Фиг. 2. Высота Н1 пространства 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220 соответствует в этом втором варианте воплощения высоте Н1 в первом варианте воплощения.

[0059] Доступ к расположению сальника 200 под вторым внутренним дном 12 может быть обеспечен при помощи одного или нескольких обслуживающих люков во втором внутреннем дне 12 и других обслуживающих люков в опорных стенках в пространстве между первым наружным дном 11 и вторым внутренним дном 12.

[0060] Первая опорная стенка 13 расположена вертикально между первым наружным дном 11 и нижним сальником 220. Первая опорная стенка 13 перекрывает пространство между первым наружным дном 11 и нижним сальником 220, по направлению к каналу Р1, образованному между первым наружным дном 11 и нижним сальником 220.

[0061] Устройство охлаждения включает вентилятор 600 и охлаждающий агрегат 700, размещенный на втором внутреннем дне 12 судна, а также систему воздуховодов 400, 500, 510 охлажденного воздуха. Разница этой конструкции с конструкцией, показанной на Фиг. 2, заключается в расположении первого воздуховода 400 охлажденного воздуха.

[0062] Первый воздуховод 400 охлажденного воздуха проходит через второе внутреннее дно 12 и далее к кольцевой части 410, охватывающей пространство 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220.

[0063] Охлаждающий воздух L1 направляется с помощью вентилятора 600 через охлаждающий агрегат 700 и первый воздуховод 400 охлаждающего воздуха к кольцевой части 410 и далее через отверстия O1 в боковой стенке верхнего блока 100 и далее в верхний блок 100. Обратный поток воздуха L2 проходит через стойку 21 по третьему воздуховоду 510 охлажденного воздуха в середине стойки 21 ко второму воздуховоду 500 охлажденного воздуха и далее к вентилятору 600 и охлаждающему агрегату 700 с целью его повторного включения в циркуляцию охлажденного воздуха. Охлаждающий воздух L1 поступает вниз в пространство между внешней окружности третьего воздуховода 510 охлаждающего воздуха и внутренней окружности стойки 21. Поток охлаждающего воздуха L1 и обратный поток воздуха L2 разделены таким образом в течение цикла циркуляции охлаждающего воздуха L1.

[0064] На Фиг. 9 показан вертикальный поперечный разрез третьего варианта воплощения устройства охлаждения, согласно данному изобретению. На поперечном разрезе показана только правая половина конструкции, симметричная относительно вертикальной центральной оси Y-Y. Подшипник качения 300 в этом варианте воплощения размещен над вторым внутренним дном 12 судна 10. Сальник 200 расположен между первым наружным дном 11 и вторым внутренним дном 12 судна 10.

[0065] Подшипник качения 300 соответствует подшипнику качения 300 по Фиг. 8. Поэтому ссылка делается на Фиг. 8 относительно конструкции подшипника качения 300.

[0066] Внутренняя часть 41 зубчатого колеса 40 опирается на второй блок подшипника 320. Внутренняя часть 41 зубчатого колеса 40 соединена посредством вертикально расположенных болтов 321 со второй опорной частью 110. Вертикально расположенные болты 321 проходят также через второй блок подшипника 320. При повороте зубчатого колеса 40 верхний блок 100 и силовая установка 20 поворачиваются вокруг центральной оси Y-Y.

[0067] Верхний сальник 210 расположен сразу под подшипником качения 300 для предотвращения утечки смазочного материала из подшипника качения 300. Верхний сальник 210 может опираться на первую опорную стенку 13, при этом верхний сальник 210 может быть заменен через пространство между первым наружным дном 11 и вторым внутренним дном 12 судна 10. Верхний сальник 210 с другой стороны может быть заменен через внутреннее пространство верхнего блока 100.

[0068] Нижний сальник 220 опирается на верхний блок 100, что позволяет проводить замену нижнего сальника 220 через внутреннее пространство верхнего блока 100, т.е. внутреннее пространство стойки 21.

[0069] Верхний сальник 210 и нижний сальник 220 расположены по вертикали на расстоянии Н1 друг от друга. Доступ к верхнему сальнику 210 обеспечивается в радиальном направлении R1 из пространства между первым наружным дном 11 и вторым внутренним дном 12 судна 10 или в радиальном направлении R1 из пространства внутри верхнего блока, т.е. внутреннего пространства стойки 21.

[0070] Вентилятор 600 и охлаждающий агрегат 700 размещены на втором внутреннем дне 12 судна. Первый воздуховод 400 охлажденного воздуха проходит через второе внутреннее дно 12 и далее кольцевой части 410, охватывающей пространство 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220. Охлаждающий воздух L1 направляется с помощью вентилятора 600 через первый воздуховод 400 охлаждающего воздуха к кольцевой части 410 и далее через отверстия O1 в боковой стенке первой опорной стенки 13 и боковой стенке верхнего блока 100, и далее в верхний блок 100. Обратный поток воздуха L2 проходит через стойку 21 по третьему воздуховоду 510 охлажденного воздуха в середине стойки 21 ко второму воздуховоду 500 охлажденного воздуха и далее к вентилятору 600 и охлаждающему агрегату 700 с целью его повторного включения в циркуляцию охлажденного воздуха. Охлаждающий воздух L1 поступает вниз в пространство между внешней окружности третьего воздуховода 510 охлаждающего воздуха и внутренней окружности стойки 21. Охлаждающий воздух L1 и обратный поток воздуха L2 разделены таким образом в течение цикла циркуляции охлаждающего воздуха L1.

[0071] Направление потока охлаждающего воздуха L1 может быть обращено во всех вариантах воплощения в устройстве охлаждения, согласно данному изобретению. В этом случае вентилятор 600 будет дуть в обратном направлении. Охлаждающий воздух L1 в этом случае будет направлен в стойку 21 по второму воздуховоду 500. Обратный поток воздуха L2 будет направлен из стойки 21 по первому воздуховоду 400. Расположение вентилятора 600 и охлаждающего агрегата 700 может быть изменено.

[0072] Охлаждение электродвигателя 30 может быть осуществлено приемлемым образом. Охлаждение может быть, например, реверсировано так, чтобы воздух нагнетался в электродвигатель 30 из срединной части и отводился от торцевых частей электродвигателя 30. Воздух также может подаваться в электродвигатель 30 только через один торец электродвигателя 30 и отводиться из срединной части электродвигателя 30.

[0073] Вентилятор 600 во всех вариантах воплощения может размещаться между двумя охлаждающими агрегатами 700.

[0074] В верхнем сальнике 210 и нижнем сальнике 220 установлены два уплотняющих кольца в различных вариантах воплощения, показанных на фигурах, согласно данному изобретению. Естественно в верхнем сальнике 210 и нижнем сальнике 220 может быть установлено любое количество уплотняющих колец. Естественно обязательно в верхнем сальнике 210 и нижнем сальнике 220 может быть установлено, по крайней мере, одно уплотняющее кольцо.

[0075] Верхний сальник 210 и нижний сальник 220 предпочтительно размещаются на одинаковом радиальном расстоянии от центральной оси поворота Y-Y. Верхний сальник 210 и нижний сальник 220 могут, однако, также располагаться на разных радиальных расстояниях от центральной оси поворота Y-Y.

[0076] Расстояние Н1 по вертикали должно быть, по крайней мере, 100 мм, предпочтительно, по крайней мере, 200 мм, и наиболее предпочтительно, по крайней мере, 300 мм. Расстояние Н1 по вертикали измеряют между нижней поверхностью самого низкого уплотняющего кольца 211 в верхнем сальнике 210 и верхней поверхностью самого высокого уплотняющего кольца 221 в нижнем сальнике 220.

[0077] Опорная конструкция на фигурах показана в виде отдельного верхнего блока 100, соединенного с верхним концом верхней части 22 стойки 21 силовой установки 20. Верхний блок 100, однако, может быть выполнен как единый верхний конец верхней части 22 стойки 21.

[0078] Пространство 800 между верхним сальником 210 и нижним сальником 220 предпочтительно является открытым пространством. Оборудование для контроля состояния сальника может быть размещено в указанном пространстве, и оно может быть легко демонтировано при необходимости замены верхнего сальника 210 и нижнего сальника 220.

[0079] Настоящее изобретение не ограничивается подшипником качения 300, показанным на фигурах. Может быть использован любой стандартный роликовый подшипник или подшипник скольжения, смазанный смазочным материалом. Смазочным материалом может быть, например, жидкая или густая смазка. Подшипник качения не должен контактировать с морской водой.

[0080] Ось поворота Y-Y силовой установки 20 может быть вертикальной или несколько отклоняться от вертикальной плоскости. Угол между указанной осью поворота Y-Y силовой установки 20 и осевой линией Х-Х вала может составить 90 градусов или несколько отличаться от 90 градусов.

[0081] Опорная конструкция между подшипником качения 300 и вторым внутренним дном 12 в вариантах воплощения, показанных на Фиг. 2 - Фиг. 8, выполнены с выступающими радиально и вертикально Y-Y фланцами 87. Опорная конструкция также может быть выполнена с применением вкладышей, выступающих между подшипником качения 300 и вторым внутренним дном 12. Опорная конструкция также может быть выполнена как кольцевая конструкция. Опорная кольцевая конструкция состоит из нескольких опорных сегментов, составляющих кольцо.

[0082] Настоящее изобретение и варианты его воплощения не ограничиваются приведенными примерами и могут изменяться в объеме приложенной формулы изобретения.

Реферат

Изобретение относится к судостроению, а именно к устройству охлаждения силовой установки судна. Устройство охлаждения силовой установки включает верхнюю часть (22) с верхним концом части (100), которая проходит через канал (Р1) и образована между первым наружным дном (11) и вторым внутренним дном (12) судна (10). Верхний конец части (100) выполнен поворотным в подшипниках качения (300) и выполнен герметичным посредством сальника (200) относительно судна (10). Устройство охлаждения содержит систему воздуховодов (400, 410, 500, 510) охлаждающего воздуха, по крайней мере, один вентилятор (600) и, по крайней мере, один охлаждающий агрегат (700). Сальник (200) содержит верхний сальник (210) и нижний сальник (220), которые расположены по вертикали на расстоянии (Н1) друг от друга. Верхний конец части (100) содержит отверстия (O1). Первый воздуховод (400) направлен в пространство (800) между верхним сальником (210) и нижним сальником (220) и далее через отверстия (O1) в верхнем конце части (100) к внутреннему пространству стойки (21) или обратного потока воздуха (L2). Достигается улучшение устройства охлаждения силовой установки. 14 з.п. ф-лы, 9 ил.

Формула