一种可自排气的水润滑用可调桨结构及其排气方法与流程

1.本发明涉及船舶推进技术领域，尤其涉及一种可自排气的水润滑用可调桨结构及其排气方法。


背景技术：

2.随着船舶推进技术的不断发展，可调螺旋桨由于其具有良好的操纵性，以及更低的油耗，更为绿色环保，因此在各类船舶中得到了广泛的应用。
3.公开号为cn207631457u的专利文献公开了一种可用于水润滑轴系的油缸前置式的可调桨桨毂，包括桨毂体、桨叶座、导架、油缸支撑、活塞、法兰盖、设有同轴双油管的桨轴、内油管、滑块、外油管、法兰销；其特征在于所述活塞位于桨毂体的前端，桨毂体通过螺栓与桨轴连接，桨毂体与前端油缸整合为一体，活塞通过螺栓安装在桨毂内部的导架端部，活塞前端与桨毂体内壁、桨轴端部形成前腔室；活塞后端与桨毂体内壁、油缸支撑形成后腔室；油缸支撑后端与桨毂体形成润滑油腔室；所述桨叶座的圆盘根部设有曲柄销，滑块套在曲柄销上并装入在导架中部的滑槽中，滑块与曲柄销及滑槽作活动连接；所述内油管与导架和配油器相连，配油器中的润滑油腔通过桨轴中孔、经桨轴径向孔
ⅴ
、法兰盖、法兰销内孔、桨毂体油道ⅱ与桨毂的润滑腔连通，为桨毂机件润滑，内油管与导架连接并在工作时一起运动，内油管内的工作油腔通过导架的径向孔连通油缸ⅲ腔，以推动活塞前移，所述外油管内的工作油腔连通油缸ⅰ腔，以推动活塞后移。
4.因造船规范要求，船舶轴系需在下水后再进行校中工作，且因为水润滑桨毂结构限制，需在轴系完成连接后才能通油；因此，现有技术中，船舶下水完成轴系较中和连接后，才能向桨毂体的润滑腔内注油，但桨毂体中只存在一个与润滑腔下侧部分的联通的油道ⅱ，这样在注油时，由于桨毂体内的空气无法完全排出，只有少量的润滑油能填充至润滑腔的底部，使得在后续的可调桨工作中导架、滑块和桨叶座等零件润滑不充分；
5.若油道ⅱ与润滑腔的上侧部分的联通，使润滑油能够从上向下流入并注满润滑油，但是润滑油会囤积在润滑腔内，使润滑油无法进行循环，长此以往润滑腔内会积累过渡的杂质，影响可调桨的运行和寿命。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术中润滑腔内部件润滑不充分以及润滑腔内油液不参与循环的问题，本发明的目的在于提供一种可自排气的水润滑用可调桨结构及其排气方法，其中在桨毂体开设两个能够联通低压腔和重力油箱的通道，两个通道内均安装有单向阀，两个单向阀的开合方向相反，当导架滑动时能够改变低压腔内的压力，进而使重力油箱的润滑油从位于下侧的通道进入低压腔，或者使位于低压腔内的空气或油液从位于上侧的通道排出至重力油箱，进而使低压腔完成油液的填充和油液循环。
7.为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：一种排气方法，其中，油泵启动驱动位于桨毂体内高压腔中的活塞滑动，活塞滑动时带动位于桨毂体内低压腔中的导
架滑动，导架滑动使低压腔内的压力发生变化；当低压腔内压力增大时，位于上侧的排气通道内的排气单向阀打开，位于下侧的进油通道内的进油单向阀关闭，低压腔内的空气或油液能够从上侧的排气通道排至重力油箱中，但重力油箱中的油液无法从位于下侧的进油通道进入低压腔；
8.当低压腔压力件变小时，位于上侧的排气通道内的排气单向阀关闭，位于下侧的进油通道内的进油单向阀打开，重力油箱中的油液从位于下侧的进油通道进入低压腔，而低压腔内的空气或油液无法从上侧的排气通道排出。
9.作为优选，进油单向阀和排气单向阀均为特斯拉阀。
10.作为优选，重力油箱所在位置高于桨毂体所在位置。
11.作为优选，进油通道有三个，并且三个进油通道均位于排气通道下方。
12.作为优选，导架上凸起有连接部，连接部延伸至高压腔内并且与活塞固定连接；活塞带动导架移动时，使部分连接部进出低压腔，进而使低压腔内出现压力变化。
13.作为优选，桨毂体上安装有桨轴，桨轴上设有中孔，桨轴的中孔内设有三个油路；其中两个油路连接油泵和高压腔并且用于驱动活塞滑动；另一个油路连接使低压腔、进油通道、排气通道和重力油箱。
14.作为优选，活塞将高压腔分为用于驱动导架右移的第一驱动腔和用于驱动导架左移的第二驱动腔；桨轴的中孔内穿设有第二驱动腔联通的外油管，外油管内穿设有与第一驱动腔联通的内油管，桨轴的侧面上开设有与桨轴中孔相通的过油孔，进油通道和排气通道均与过油孔联通。
15.作为优选，桨轴上固定安装有法兰，法兰通过多个连接销固定在桨毂体上，桨轴上套设有法兰盖，法兰盖压住法兰并固定在桨毂体上；所述进油通道包括开设在桨毂体上并且与低压腔联通的第一注油孔、开设在一个连接销上的第二注油孔和开设在法兰盖第三注油孔，第一注油孔、第二注油孔和第三注油孔相互联通，进油单向阀安装在第三注油孔内；排气通道包括开设在桨毂体上并且与低压腔联通的第一排气孔、开设在另一个连接销上的第二排气孔和开设在法兰盖第三排气孔，第一排气孔、第二排气孔和第三排气孔相互联通，排气单向阀安装在第三排气孔；第三注油孔和第三排气孔均通过过油孔与桨轴的中孔联通。
16.作为优选，第三注油孔和第三排气孔均为开设在法兰盖端面上的油槽，进油单向阀的出油端与第二注油孔相接，排气通道单向阀的进气端与第二排气孔相接。
17.一种应用上述排气方法的可自排气的水润滑用可调桨结构，包括所述桨毂体、安装在低压腔内的所述导架和安装在高压腔内的活塞，还包括桨叶座、可调桨叶，桨叶座安装在桨毂体上，导架通过曲柄滑块结构与桨叶座相连，可调桨叶安装在桨叶座上。
18.本发明的技术方案的有益效果为：油泵驱动活塞往复移动，带动导架往复移动进而始终低压腔内的压力发生变化，后通过利用单向阀控制润滑油流向进行排气，进而通过低压腔能够通过压力变化自主从重力油箱吸取润滑油，也可以将低压腔内空气从位于上侧的排气通道挤出，如此可以使低压腔内填充足够的油液，为低压腔内的零件提供足够的润滑油，同时也可以润滑油在低压腔、排气通道、重力油箱和进油通道之间循环，如此可以清理低压腔内的杂质，保护可调桨结构；本发明的活动部件更少，结构的可靠性更高，不仅集成度高，安全性好，结构紧凑，便于现场安装和后期维护，提升船舶推进设备的可靠性。
附图说明
19.图1为本发明中可自排气的水润滑用可调桨结构的示意图；
20.图2为去除密封板和防锈铜套后，可自排气的水润滑用可调桨结构的示意图；
21.图3为低压腔进油时，自排气的水润滑用可调桨结构的示意图；
22.图4为低压腔排气时，自排气的水润滑用可调桨结构的示意图；
23.图5为安装有单向阀的法兰盖结构示意图；
24.图6为法兰盖的结构示意图；
25.图7为初始状态下，可调桨结构的状态图；
26.图8为低压腔内压力变小时，可调桨结构的状态图；
27.图9为低压腔内压力增加时，可调桨结构的状态图。
28.附图标记：1、桨毂体；100、重力油箱；101、高压腔；1011、第一驱动腔；1012、第二驱动腔；102、低压腔；2、桨叶座；3、可调桨叶；4、导架；41、连接部；42、第二进油孔；5、滑块；6、支撑板；7、活塞；71、第一进油孔；8、桨轴；81、中孔；82、过油孔；9、法兰盖；91、内孔；10、内油管；11、外油管；12、连接销；13、密封板；14、排气通道；141、第一排气孔；142、第二排气孔；143、第三排气孔；144、排气单向阀；15、进油通道；151、第一注油孔；152、第二注油孔；153、第三注油孔；154、进油单向阀；17、第一防锈铜套；18、第二防锈铜套；19、环氧树脂。
具体实施方式
29.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
31.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
32.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
33.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在
第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.以下实施例所述方位以图3为准，图3中，法兰盖9的位置有“右”，导架的位置为“左”。
35.实施例
36.一种排气方法，如图1-4所示，油泵启动驱动位于桨毂体1内高压腔101中的活塞7滑动，活塞7滑动时带动位于桨毂体1内低压腔102中的导架4滑动，导架4滑动使低压腔102内的压力发生变化；如图7和图9所示当低压腔102内压力增大时，位于上侧的排气通道14内的排气单向阀144打开，位于下侧的进油通道15内的进油单向阀关闭154，低压腔102内的空气或油液能够从上侧的排气通道14排至重力油箱100中，但重力油箱100中的油液无法从位于下侧的进油通道15进入低压腔102，重力油箱100位于水面以上，桨毂体1位于水面以下；如图7和图8，当低压腔102压力件变小时，位于上侧的排气通道14内的排气单向阀144关闭，位于下侧的进油通道15内的进油单向阀154打开，重力油箱100中的油液从位于下侧的进油通道15进入低压腔102，而低压腔102内的空气或油液无法从上侧的排气通道14排出。
37.这样，油泵驱动活塞往复移动，带动导架往复移动进而始终低压腔内的压力发生变化，进而通过低压腔能够通过压力变化自主从重力油箱吸取润滑油，也可以将低压腔内空气从位于上侧的排气通道挤出，如此可以使低压腔内填充足够的油液，为低压腔内的零件提供足够的润滑油，同时也可以润滑油在低压腔、排气通道、重力油箱和进油通道之间循环，如此可以清理低压腔内的杂质，保护可调桨结构。
38.一种可自排气的水润滑用可调桨结构，应用上述一种排气方法，包括桨毂体1，桨叶座2、可调桨叶3和导架4，桨毂体1具有内腔，桨毂体1内固定有支撑板6，支撑板6将桨毂体1的内腔分为低压腔102和高压腔101，导架4滑动设置在低压腔102内，活塞7滑动设置在高压腔101内，导架4凸起有连接部41，连接部41贯穿所述支撑板6后与活塞7固定连接，连接部41与支撑板6滑动配合，桨叶座2安装在桨毂体1上，导架4通过曲柄滑块结构与桨叶座2相连，可调桨叶3安装在桨叶座2上，进油通道15和排气通道14均与低压腔102相通，进油通道15位于排气通道14的下方，进油单向阀154和排气单向阀144开启方向相反，进而使润滑油能够通过进油通道15进入低压腔102，低压腔102内的润滑油或空气能够通过排气通道14从低压腔102内排出。
39.这样，当活塞7工作发生运动时，导架4跟随活塞7一起运动，导架4移动时推动与桨叶座2的曲柄铰接在一起的滑块5在导架4的槽内进行扇形运动，将活塞7的直线运动转化为桨叶座2的圆周运动，带动可调桨叶3调节螺距，并且当导架运动时，导架上的部分连接部进出低压腔，进而易见桨毂体的低压腔内的容积发生变化，为保证桨毂体的低压腔内外压强相等，此时利用单向阀的特性，如图3所示，低压腔内容积增加时，位于下侧的进油单向阀为打开状态，位于上侧的排气单向阀为关闭状态，油液可以通过进油通道顺利进入低压腔内，上侧气体则不能反向进入低压腔；如图4所示，低压腔内容积减小时，位于下侧的进油单向阀为关闭状态，上侧的排气单向阀为打开状态，低压腔内的气体被强制从上侧的排气通道压出；如此通过自吸和自排气的方式保证低压腔内足够的油液，进而低压腔内的导架、滑块以及桨叶座等部件得到充分的润滑，同时也使得可调桨结构更加紧凑，价格低廉，容易维护保养，便于加工制造。
40.本实施例中，如图2-6所示，进油通道有三个，三个进油通道均位于排气通道下方。
41.为了保证桨毂体的密封性能，本实施例中，如图2-4所示，桨毂体1的内部凸起有凸台，支撑板6和凸台之间通过螺栓进行连接，支撑板6和凸台之间设有密封圈；可调桨叶3通过螺栓固定在桨叶座2上，可调桨叶3与桨毂体1之间设有密封圈，进而防止低压腔内的油液流出；连接部41和支撑板6之间设有密封结构，进而防止低压腔和高压腔内联通。
42.为了避免复杂的供油路径，本实施例中，活塞7将高压腔101分为用于驱动导架4右移的第一驱动腔1011和用于驱动导架4左移的第二驱动腔1012，活塞7与高压腔102的内壁之间设有密封圈；本实施例中，桨毂体1的内腔为设置在桨毂体1右端的开口，桨毂体1的右端固定安装有能够将开口封闭的桨轴8，桨轴8内设有三个油路，其中两个油路分别与第一驱动腔1011和第二驱动腔1012联通，进油通道15和排气通道14均与另一个油路联通。这样对可调桨结构做集成化处理，使其结构更加紧凑，尽量减少了活动部件，降低了机构故障的可能性。
43.为了使结构更加紧凑，桨轴8中设有中孔81，桨轴8的中孔81内穿设有外油管11，外油管11内穿设有内油管10；外油管11从桨轴8的中孔内穿过并与第二驱动腔联通；内油管10从外油管11内穿过并且与第一驱动腔联通；桨轴8上至少开设有两个与中孔82相通的过油孔82，进油通道内和排气通道分别通过两个过油孔82均与桨轴8的中孔相通；上述三个油路分别为：第一个油路为内油管10，用于控制第一驱动腔1011内的油量；第二个油路为内油管10和外油管11之间的间隙，用于控制第二驱动腔1012内的油量；第三个油路为外油管11和桨轴8的中孔81之间的间隙，用于控制低压腔102内的油量。
44.为了使三个油路相互分离，本实施例中，外油管11的左端固定有外管法兰，外管法兰与桨轴8的左端固定连接，并且将桨轴8的中孔81的左端封堵，这样使得第三个油路与高压腔101分离；活塞7的右端固定安装有内管法兰，内油管10的左端伸入第二驱动腔内，内油管10的左端安装有内管法兰，内管法兰通过螺栓固定在活塞7上，活塞7上开设有第一进油孔71，导架4的连接部41上开设有与第一驱动腔1011联通的第二进油孔42，通孔、第一进油孔71和第二进油孔42相互联通，这样，避免三个油路相互干预，提升整体的稳定性。
45.为了便于排气通道和进油通道的设置，本实施例中，如图2-6所示，桨轴8的左端头部带有法兰，法兰通过多个连接销12固定在桨毂体1上；桨轴上套设有法兰盖9，法兰盖9扣压住法兰并与桨毂体1固定连接；上述连接销12呈中空状，所述进油通道15包括开设在桨毂体1上并且与低压腔102联通的第一注油孔151、开设在一个连接销12上的第二注油孔152和开设在法兰盖9上的第三注油孔153，第一注油孔151、第二注油孔152和第三注油孔153相互联通，第二注油孔152为连接销12的中间通孔，如图6所示，第三注油孔153为开设在法兰盖9左端的一个油槽，如图5所示，进油单向阀154位于在第三注油孔153内，进而避免法兰盖过厚，进油单向阀154的出油端与连接销12上的第二注油孔152相接；排气通道14包括开设在桨毂体1上并且与低压腔102联通的第一排气孔141、开设在另一个连接销12上的第二排气孔142和开设在法兰盖9第三排气孔143，第一排气孔141、第二排气孔142和第三排气孔143相互联通，第二排气孔142为连接销12的中间通孔，第三排气孔143为开设在法兰盖9左端的另一个油槽，排气单向阀144位于在第三排气孔143内，进而避免法兰盖过厚，排气单向阀144的进气端与第二排气孔142相接。这样，由于连接销是固定件，所以桨毂体和连接销之间为紧配合，进而增加了进油通道和排气通道的气密性；而且也可以使第一注油孔和第二注
油孔免定位，第一排气孔和第二排气孔免定位，降低了装配难度，提升装配效率避免后期返工；单向阀直接与第二排气孔或第二注油孔连接，降低了排气通道和进油通道的漏油、漏气的可能，极大了提高了整体的稳定性和可靠的性。
46.由于可调桨结构需长期在水下工作，本实施例中，如图5所示，排气单向阀144和进油单向阀154均为特斯拉阀；特斯拉阀的阀体无活动部件，使得桨毂工作状态更稳定；特斯拉阀在排气阶段能作为单向阀对反向液体进行截止，但在桨毂工作时因液体流体不快，进油通道和排气通道内的润滑油均可正常流动，极大的保证了机构的安全性；减少了结构的活动件。根据特斯拉阀的特性，在排气调试阶段导架，导架进行快速的前后调距运动，润滑油流经阀体的流速快，单向阀能正常工作，当后期船舶正常运行时，桨毂活塞调距运功没有调试阶段这么快速且极限，此时桨毂润滑腔油流动较缓，四个单向阀均为失效全通状态。减少了后期因单向阀故障而导致的维修作业，在安全性上有更大的优势。
47.在其他实施例中，第三注油孔和第三排气孔可以是开设在法兰盖上的孔洞，单向阀也可以通过紧配合的方式安装在法兰盖的孔洞里。
48.本实施例中，如图1所示，桨轴8上套设有防水套，防水套一端通过通过密封板与法兰盖9相连，密封板将防水套和法兰盖之间的空间密封。由于部分桨轴为变径轴，所以上述防水套包括第一防锈铜套17和第二防锈铜套18，第一防锈铜套17和第二防锈铜套18分别热套在桨轴上外径不同的部分，桨轴8上位于第一防锈铜套17和第二防锈铜套18之间的部分包覆有环氧树脂19，环氧树脂19连接第一防锈铜套17和第二防锈铜套18，进而保证轴系工作时的油压与外界的水隔离。
49.如图2-4所示，为了便于法兰盖的安装，法兰盖是空套在桨轴上的，法兰盖9的内孔91与桨轴8之间存有间隙，如此则需要对法兰盖和桨轴之间的间隙进行密封，本实施例中，开设在桨轴8上的过油孔82位于第一防锈铜套17的左侧，第一防锈铜套17上套设有密封板13，密封板13位于法兰盖9的右侧，密封板13和法兰盖9通过螺栓固定连接，密封板13和法兰盖9之间设有密封圈，密封板13和第一防锈铜套17之间也安装有密封圈；如此，法兰、桨轴8、第一防锈铜套17、密封板13和法兰盖9围合成一用于储油和排气的空间，桨轴8能够开设更多的过油孔82用以供油或排气；如此，便于各个构件的安装，也可以避免油液泄露污染环境。
50.为了防止桨毂体内部进水，本实施例中，如图7、图和图9试试，重力油箱内的油面要高出可调桨结构，这样可以保证空气不会从重力油箱处进入桨毂体内；同时重力油箱100油面高出水面2-3m，以保证桨毂体的低压腔内的压力略高于桨毂外侧的水压以保证外侧的水不会进入可调桨结构内造成位于桨毂体内的部件的锈蚀。
51.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
52.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。