专利名称：将船舵连接到舵轴的装置、舵轴、船舵及从舵轴拆除船船舵的方法
将船舵连接到舵轴的装置、舵轴、船舵及从舵轴拆除船船舵
的方法本发明涉及一种将具有圆锥形开口的船舵(ship rudder)连接到舵轴的装置、舵 轴、在舵中具有圆锥形开口的船舵以及将舵轴连接到船舵的方法。已经证明，在用舵与舵轴之间的圆锥连接(conical connection)来连接船舵期 间，当前的解决方案导致在关于流体动力学、推进效率、安装工艺和生产成本方面最佳化舵 设计中的限制。今天，通常将舵通过圆锥连接来连接到舵轴，其中在圆锥形表面中将液压压力施 加在舵和舵轴之间，并且将液压压力施加到装配工具，该装配工具通常设计成具有内部液 压活塞的螺母(液压螺母)。液压螺母被装配到舵轴的下部，并且将舵轴向下拉动进入舵 中。必须通过舵中的一个或多个开口接近螺母。当实施装配过程时，装配工具或螺母朝向舵 轴锁定，并且随后起到保护的作用，防止如果圆锥连接失效而造成舵脱落。其后利用一个或 多个盖封闭舵中的开口。然而，此解决方案是不利的，尤其是大舵轴直径，因为液压螺母变 大且笨重，并且易受到损坏。另外，舵中的用于接近液压螺母的开口导致不利的应力集中， 并且减小舵的此部分的材料横截面。这减小了舵的物理强度，并且这不得不在舵中利用更 大且笨重的结构来补偿。这还导致了增加的生产成本。另外，舵必须实际地包括用于液压 螺母的空间，并且舵的厚度可通过此空间来规定。这还造成了关于流体动力学和推进效率 方面最优化舵设计中的限制。在JP 8-34397中，示出了利用圆锥部分装配舵和舵轴的结构和用于液压紧固的 系统。利用根据本发明的装配概念，使用了圆锥连接，该圆锥连接一致于如以上描述的 已经存在的圆锥连接。然而，舵轴设计成朝向舵的顶部，以便形成室，当施加液压压力时，其 取代了在以上描述的解决方案中由液压螺母提供的装配力。当实施装配过程时，利用合适 的工具紧固室，并且这将随后起保护作用，以便防止如果圆锥连接失效而造成舵脱落。利用 这种方案，实现了较少数量且较小的部件，并且不需要在舵的侧面中的开口。这样，舵的结 构能制造的更细长和更轻，并且能减少生产成本。因为同样的原因，舵设计能关于流体动力 学和推进效率方面最优化到更大的程度。换句话说，利用在本发明中限定的解决方案，利用 来自室中的液压压力的装配力，可以在舵与舵轴之间实现连接，该室被合并在舵和舵轴中， 并且能在圆锥体的最大直径处将该装配力施加到舵与舵轴之间的圆锥连接中。舵和舵轴之 间的圆锥连接所以具有装配过程，而没有任何接近圆锥体的较小直径的要求。在舵的外板 (skin-plate)上不需要装配工具或开口来接近圆锥体。另外，不需要舵轴、液压螺母或在圆 锥体下的螺母中的任何螺纹部分作为安全装置来防止如果圆锥连接失效而造成舵脱落。所以，本发明涉及用于将具有圆锥形开口的船舵连接到具有相应的圆锥部分的舵 轴的装置。舵轴在朝向舵的方向上包括圆柱形部分，接着是具有圆柱形部分的扩展法兰部 分(expanded flange part)，接着是舵轴的圆锥部分。舵包括舵部分和法兰元件(flange element)或部分，法兰元件用于在舵元件中连接。法兰元件包括内部圆柱形部分，以用于配 合、滑动和密封地包围舵轴的圆柱形部分。另外，提供有通道，该通道用于将液压压力施加
4到法兰元件中的扩展法兰部分上。法兰元件能通过用于紧固的工具而被紧固到舵元件，该 用于紧固的工具典型地为螺栓或在法兰和舵部分上的螺纹环/套环。法兰元件还包括内部 圆柱形部分，以用于围绕舵轴的法兰部分的圆柱形部分滑动、配合布置。圆柱形部分确保在舵轴的部分和法兰之间形成密封室，该室能被暴露于液压压 力，以便关于法兰和舵部分向下按压舵轴。提供有通道，该通道用于在介于舵轴的圆柱形部 分和扩展法兰部分的圆柱形部分之间的区域中在舵轴和法兰部分之间施加液压压力。在法 兰和舵轴之间形成有室，当液压压力推动这些部分分开时，该室被扩大。在此情况下，使用螺栓，其可以在舵部分和法兰部分之间延伸。螺栓典型地环绕法 兰部分设置在环中。在此情况下，使用螺纹环来将法兰部分紧固到舵部分，这可包括法兰部分上的 外部螺纹和舵部分上的内部螺纹。在此情况下，法兰部分可包括滚花部分(milled out section)，用于与用于紧固目的合适工具相接触。另外，该装置还可包括通道，该通道用于在舵部分中的圆锥形开口与舵轴的圆锥 部分之间施加液压压力，以便在装配期间扩展舵部分中的圆锥形开口。通道在它们未使用 时能典型地利用合适的密封螺栓或塞密封。能提供密封环，以用于在舵轴的圆柱形部分和法兰部分的内部圆柱形部分之间和 在舵轴的扩展法兰部分的圆柱形部分和法兰部分的内部圆柱形部分之间密封，以便在装配 期间防止液压流体泄漏并且防止海水进入这些元件之间。这些密封环将在装配期间起到在 圆柱形表面之间的活塞环的作用。密封环将典型地由弹性材料制成。舵中的圆锥形开口可以延伸到底部，并且舵轴包括端部。底部和端部能形成具有 可密封的供给通道的密封室，以用于在装配期间排放，并且用于为拆卸应用液压压力。排放 确保在装配期间没有压力被不合意地积聚在室中。可以在圆锥体的上部、靠近法兰和在圆锥体的下部、靠近舵轴的端部处，在舵轴的 圆锥部分和圆锥形开口之间放置密封环。密封环的目的是防止海水进入，并且减小液压流 体的泄漏，以便在装配期间实现足够的压力。舵轴的端部可以是实质上平的，因为在舵轴下端处不需要螺母连接。另外，本发明涉及用于船舵的舵轴，其中用于连接舵的一部分适合于利用如以上 描述的装置固定到舵。该部分在朝向舵的方向上包括圆柱形部分，接着是具有圆柱形部分 的扩展部分，接着是圆锥部分。圆锥部分能进一步转变成平的端部。舵轴还可包括在扩展部分的圆柱形部分之后的台阶。另外，本发明涉及船舵，该舵中的圆锥形开口适合于利用如以上描述的装置连接 舵轴。舵包括舵部分、法兰部分和用于将法兰部分紧固到舵部分的工具。法兰部分包括具 有第一直径的至少一个内部圆柱形部分和具有第二直径的至少一个另外的圆柱形部分，该 至少一个内部圆柱形部分用于密封、滑动接触舵轴，在法兰部分上，该第二直径大于第一直 径的直径。舵部分的圆锥形开口可终止在圆锥部分的下端的封闭底部。舵还可包括通道，该通道用于将液压压力施加到封闭底部。用于将舵轴连接到船舵的方法可包括引导舵轴的圆锥部分进入舵中的圆锥形开口。在舵轴上引导法兰部分一直到扩展法兰部分件，该扩展凸缘部分在舵轴上具有圆柱形 部分。随后可利用用于紧固的工具朝舵部分紧固法兰部分，该用于紧固的工具用于紧固这 些部件靠近彼此。将液压压力施加在法兰部分和舵轴的扩展法兰部分之间，以便舵轴的圆 锥部分被向下推进舵部分的圆锥形开口中。随后可卸载液压压力，并且能利用用于紧固的 工具进一步朝舵部分紧固法兰部分。该方法还可包括通过通道在舵轴的圆锥部分和舵部分中的圆锥形开口之间施加 液压压力，以便当舵轴被向下推进舵部分中时扩展圆锥形开口。通过松开用于在法兰部分和舵部分之间紧固的工具可以将船舵从舵轴上拆除，并 且通过可密封的供给通道将压力施加到舵轴的端部和圆锥形开口的底部之间的室，以便推 动舵轴离开舵部分。附图简述
图1示出了根据本发明的舵和舵轴的横截面图；及图2示出了图1的细节。参照附图详述本发明在图1中，示出了贯穿根据本发明的连接到舵轴1的舵的截面图。舵包括舵部分 6和法兰部分8。舵部分6被示出连接到舵轴1，该舵轴1进一步支撑在槽20中。法兰部分8被示出连接到舵部分6，并且围绕舵轴1放置。如图1所示，在舵6中没有开口，并且如之前描述这是有利的。在图2中，舵元件6、舵轴1、法兰部分8和槽20被更为详细地示出。在图2中，示出了舵轴1怎样包括圆柱形部分2，接着是扩展法兰部分3。扩展法 兰部分3同样包括圆柱形部分4，该圆柱形部分4具有比圆柱形部分2大的直径。圆柱形部 分2和扩展法兰部分3的圆柱形部分4与法兰元件8密封和滑动接触，而该法兰元件8围 绕舵轴1放置。密封件或密封环12、13被设置成密封在法兰元件8和舵轴1之间的圆柱形 区域上。舵轴1或法兰元件8包括一个或多个通道(未显示)，用于在密封环12和密封环 13之间施加液压压力。当压力施加到通道时，因此产生关于法兰部分8向下驱动舵轴1的 压力。舵轴1还包括圆锥部分5，该圆锥部分5进入舵部分或元件6中的相应的圆锥元件 或开口 21中。法兰部分或元件8利用螺栓10螺栓连接到舵元件6，该螺栓10环绕法兰元件8设 置在边缘上。舵轴1的圆锥部分5包括密封环19和密封环18，该密封环19处于圆锥部分5的 上部、在扩展法兰部分3下面，该密封环18处于舵轴1的端部15。这些密封环18、19密封 在舵轴1的圆锥部分5和舵元件6的圆锥形开口 21之间。能将液压压力施加到通道11，并 且此压力在装配中扩充圆锥形开口 21，以便能够将舵轴1的圆锥部分5进一步向下压入舵 元件6的圆锥形开口 21。密封环18和19在此压力施加中减少了泄漏。舵轴1具有下端部15，并且圆锥形开口 21具有密封底部14，而且这些部分一起形 成具有可密封的供给通道17的密封室16。供给通道17确保在装配中没有压力积聚在室 16中。另外，在可能的舵与舵轴的拆卸中，能将压力施加到供给通道17和空腔或室16，以
6便推动舵轴1离开舵元件6。
权利要求
一种用于将具有圆锥形开口的船舵连接到具有相应的圆锥部分的舵轴的装置，其特征在于所述舵轴(1)在朝向所述舵的方向上包括圆柱形部分(2)，接着是具有圆柱形部分(4)的扩展法兰部分(3)，接着是所述舵轴(1)的圆锥部分(5)；所述舵包括舵元件(6)和法兰元件(8)，所述法兰元件(8)用于连接所述舵元件(6)，其中，所述法兰元件(8)包括用于配合、滑动和密封地包围所述舵轴(1)的所述圆柱形部分(2)的内部圆柱形部分(9)和用于围绕所述舵轴的所述法兰部分(3)的所述圆柱形部分(4)滑动配合布置的内部圆柱形部分(7)；通道，其用于在介于所述舵轴(1)的所述圆柱形部分(2)和所述扩展法兰部分(3)的所述圆柱形部分之间的区域中在所述舵轴(1)和所述法兰元件(8)之间施加液压压力；以及用于将所述法兰元件(8)紧固到所述舵元件(6)的工具(10)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，用于将所述法兰元件(8)紧固到所述舵元件(6) 的所述工具包括在所述舵元件(6)和所述法兰元件(8)之间延伸的螺栓(10)。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，用于将所述法兰元件(8)紧固到所述舵元件(6) 的所述工具包括在所述法兰元件(8)上的外部螺纹和在所述舵元件(6)上的内部螺纹。
4.根据权利要求1所述的装置，还包括通道(11)，所述通道(11)用于在所述舵元件 (6)的所述圆锥形开口(21)和所述舵轴⑴的所述圆锥部分(5)之间施加液压压力，以便 在装配期间扩展所述舵元件(6)中的所述圆锥形开口(21)。
5.根据权利要求1所述的装置，还包括密封环(12、13)，所述密封环(12、13)用于在所 述舵轴(1)的所述圆柱形部分(2)和所述法兰元件(8)的所述内部圆柱形部分(9)之间和 在所述舵轴(1)的所述扩展法兰部分(3)的所述圆柱形部分和所述法兰元件(8)的所述内 部圆柱形部分(7)之间密封。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述舵元件(6)中的所述圆锥形开口(21)延伸 进入底部(14)，其中，所述舵轴(1)包括端部(15)，其中，所述底部(14)和所述端部(15) 形成具有可密封的供给通道(17)的密封室(16)，以用于在装配期间排放和用于在拆卸期 间施加液压压力。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，密封环(18、19)被放置在所述舵轴(1)的所述圆 锥部分(5)和所述圆锥形开口(21)之间，靠近圆锥体的上部，接近所述法兰(8)，以及靠近 所述圆锥体的下部，接近所述舵轴的所述端部(15)。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述舵轴的所述端部(15)是实质上平的。
9.一种舵轴(1)，所述舵轴(1)利用如在权利要求1中所限定的装置连接到船舵，所述 舵轴(1)具有用于连接到所述舵的部分，其特征在于所述部分在朝向所述舵的方向上包括圆柱形部分(2)，接着是具有圆柱形部分(4)的 扩展部分(3)，接着是圆锥部分(5)。
10.根据权利要求9所述的舵轴，还包括所述圆锥部分(5)终止在实质上平的端部 (15)。
11.根据权利要求9所述的舵轴，还包括台阶(20)，所述台阶(20)在所述扩展部分(3) 的所述圆柱形部分(4)之后。
12.一种船舵，具有带圆锥形开口(21)的舵元件(6)，以便通过如在权利要求1中所限 定的装置连接到舵轴，其特征在于，所述船舵还包括法兰元件(8)和用于将所述法兰元件(8)紧固到所述舵元件(6)的工具(10)，其中，所 述法兰元件(8)包括至少一个内部圆柱形部分(9)，其具有第一直径，用于密封、滑动接触 舵轴(1)；及至少一个另外的圆柱形部分(7)，其具有第二直径，所述第二直径大于所述内 部圆柱形部分(9)的直径。
13.根据权利要求12所述的船舵，还包括封闭底部(14)，所述封闭底部(14)在所述圆 锥部分(5)的下端位于所述舵元件(6)的所述圆锥形开口(21)中。
14.根据权利要求11所述的船舵，还包括通道(17)，所述通道(17)用于将液压压力施 加到所述封闭底部(14)。
15.一种用于从舵轴(1)拆除船舵的方法，所述舵轴(1)连接如在权利要求6中所限定 的装置，其特征在于，所述方法包括以下步骤松开用于在法兰元件(8)和舵元件(6)之间紧固的工具(10)；及通过可密封的供给通道(17)对所述舵轴的端部(15)和圆锥形开口(21)的底部(14) 之间的室(16)施加压力，以便推动所述舵轴(1)离开所述舵元件(6)。
全文摘要
本发明涉及用于将船舵连接到舵轴(1)的装置和方法。舵轴(1)包括圆柱形部分(2)和具有圆柱形部分(4)的扩展法兰部分(3)，接着是圆锥部分(5)。舵包括舵元件(6)和法兰元件(8)，该法兰元件(8)用于连接舵元件(6)。法兰元件(8)包括用于配合、滑动和密封地包围舵轴(1)的圆柱形部分(2)的内部圆柱形部分(9)和用于围绕舵轴的法兰部分(3)的圆柱形部分(4)滑动、配合布置的内部圆柱形部分(7)。舵元件(6)还包括圆锥形开口(21)，用于配合连接到舵轴(1)的圆锥部分(5)的圆锥部分。提供了用于在法兰元件的扩展法兰部分(3)之间施加液压压力的通道和用于将法兰元件(8)紧固到舵元件(6)的工具(10)。另外，本发明包括用于船舵的舵轴(1)、具有圆锥形开口的船舵以及用于从舵轴(1)拆除船舵的方法。
文档编号B63H25/38GK101909988SQ200980101779
公开日2010年12月8日 申请日期2009年1月9日 优先权日2008年1月9日
发明者斯蒂格·艾维斯塔德 申请人:罗尔斯-罗依斯海运有限公司