用于海洋船只推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明討論了用于海洋船只的推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置的新穎設(shè)計。本發(fā)明的液壓轉(zhuǎn)向裝置是專門設(shè)計用于擬在存在冰的極寒環(huán)境下作業(yè)的推進器。為了滿足極寒需求，轉(zhuǎn)向裝置設(shè)置有接近液壓轉(zhuǎn)向馬達(8)設(shè)置的交叉安全模塊(80)，用于吸收通過例如冰施加到推進器(1)的轉(zhuǎn)矩。
【專利說明】用于海洋船只推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于海洋船只推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置的新穎設(shè)計。本發(fā)明的液壓轉(zhuǎn)向裝置是專門設(shè)計用于擬在極寒環(huán)境中存在冰的情況下作業(yè)的推進器。因此，相比于用于僅在開放水域作業(yè)的推進器的標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)向裝置，該轉(zhuǎn)向裝置的使用和需求有顯著差異。
【背景技術(shù)】
[0002]這里理解的推進器是主要布置在海洋船只的船體下方的可轉(zhuǎn)向推進裝置(見圖1)。推進器由船體下方的螺旋槳單元(繞垂直軸可旋轉(zhuǎn)/可轉(zhuǎn)向的)和基本上垂直的殼體形成。垂直殼體穿過船體底部的開口向上延伸進入海洋船只的船體。開口的周圍設(shè)置有裝置，例如軸承，用于保持垂直殼體的上端在船體內(nèi)。垂直殼體的上端設(shè)置有第一齒輪，其關(guān)聯(lián)一個或多個更小的分別由液壓轉(zhuǎn)向馬達旋轉(zhuǎn)的第二齒輪。第一和第二齒輪構(gòu)成齒輪傳動方位轉(zhuǎn)向裝置的機械組件。推進器的垂直殼體本身通過第一齒輪和連接到非旋轉(zhuǎn)支承架的(多個)液壓轉(zhuǎn)向馬達是可轉(zhuǎn)動，非旋轉(zhuǎn)支承架支撐推進器至船體底部的開口。螺旋槳的驅(qū)動器是通過垂直殼體的中空內(nèi)部布置。因此，驅(qū)動器可能是具有傳動軸和斜齒輪的機械式的。當(dāng)然螺旋槳的驅(qū)動器也可以液壓或電配置。
[0003]通常，推進器的轉(zhuǎn)向裝置的目的是控制元件的方位角。機械推進器部件的定位是通過一個或多個液壓馬達進行。例如JP52-77397(川崎重工)討論了推進器的傳統(tǒng)液壓轉(zhuǎn)向裝置。比例方向閥控制從液壓泵至液壓轉(zhuǎn)向馬達的油流。一旦到達正確的方位角，比例閥被用來關(guān)閉從泵至液壓馬達以及從液壓馬達返回至油箱的流量連接。隨后，當(dāng)來自液壓馬達的流路都被關(guān)閉時，推進器的方位角保持不變，并且因此馬達不能夠旋轉(zhuǎn)。
[0004]推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置的較為詳細(xì)的示例示于圖2。相比JP52-77397文件的轉(zhuǎn)向裝置的主要區(qū)別是平衡模塊，其布置在先導(dǎo)操作比例方向閥和轉(zhuǎn)動推進器的液壓轉(zhuǎn)向馬達之間。平衡模塊包括安全閥裝置和兩個(即，第一和第二)平衡閥裝置。安全閥的目的是:如果在該端口的壓力超過預(yù)定的允許值，則從液壓馬達的一個端口開啟流路。加壓的油流朝向安全閥的，在安全閥的預(yù)定設(shè)定點開啟閥門，并傳遞到液壓馬達當(dāng)時在較低的壓力下的管，或從出口返回到箱。
[0005]比安全閥裝置更遠離地，平衡閥裝置已經(jīng)耦合至連接到液壓馬達的端口的液壓管。平衡閥裝置包括單向閥和液壓操作的卸壓閥。平衡閥裝置的目的是要鎖定轉(zhuǎn)向即保持推進器在它已經(jīng)由比例閥與(多個)液壓轉(zhuǎn)向馬達的幫助轉(zhuǎn)動的方向。在轉(zhuǎn)向階段，平衡閥裝置的功能如下。定位在(多個)轉(zhuǎn)向馬達的入口管的第一閥裝置允許加壓的油以最少的壓力損失流經(jīng)單向閥至(多個)轉(zhuǎn)向馬達的入口端口。在(多個)轉(zhuǎn)向馬達的出口管的第二閥裝置中，回油壓力和來自比例方向閥與第一平衡閥裝置之間的壓力管的先導(dǎo)壓力共同影響卸壓閥并且開啟它。因此，回油有一定的反壓力，即壓力損失發(fā)生在第二平衡閥。當(dāng)轉(zhuǎn)向動作停止以用于保持推進器在它的方向，比例方向閥移動到其中心位置，由此，比例閥構(gòu)成從平衡閥到油箱的連接。從而從泵到平衡閥的連接被關(guān)閉。在這樣的情況下，(多個)轉(zhuǎn)向馬達不承受內(nèi)部負(fù)載。然而，推進器可能承受來自海洋的外部負(fù)載，由此推進器作用于(多個)轉(zhuǎn)向馬達并且試圖轉(zhuǎn)動它。在實踐中，這意味著馬達開始充當(dāng)泵。馬達產(chǎn)生的油壓同時作用在平衡模塊的安全閥和多個平衡閥之一上。只要液壓馬達沒有內(nèi)部泄漏，直到壓力超過開啟安全或平衡閥所需要的預(yù)定值，推進器都不能夠轉(zhuǎn)動。當(dāng)該值被超過，加壓的油從(多個)轉(zhuǎn)向馬達的出口端口流向入口端口或油箱。
[0006]然而，現(xiàn)在推進器也已在極寒條件下使用的船只中獲得接受，負(fù)載尤其是冰使推進器承受的轉(zhuǎn)矩必須被認(rèn)真考慮。通過冰負(fù)載施加在推進器的轉(zhuǎn)矩可能會達到相對于推進器結(jié)構(gòu)或整個轉(zhuǎn)向裝置的不可接受的量值。如上面討論的，現(xiàn)有技術(shù)的液壓轉(zhuǎn)向裝置僅具有目的在于關(guān)注涉及水動力負(fù)載的油流和壓力的并且安全裕度有限的安全閥。
[0007]然而，現(xiàn)有技術(shù)安全閥沒有基于像例如冰的硬和大的固體產(chǎn)生的突然負(fù)載被設(shè)計和定位。與冰接觸相關(guān)的負(fù)載有深刻的動力學(xué)特性。一個典型的方面是，這些負(fù)載可以在很短的時間內(nèi)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)上的轉(zhuǎn)矩負(fù)載高于結(jié)構(gòu)可以承受的值。此外，如果包含推進器的船只以一定的速度航行，在推進器接觸冰的時刻，冰塊(或其它大的固體物)嘗試旋轉(zhuǎn)推進器的速度很容易為正常轉(zhuǎn)向速度的5到10倍。推進器的強制的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致液壓馬達作為泵運行并且產(chǎn)生顯著增大的流量，也是5到10倍于轉(zhuǎn)向目的所需的那個?，F(xiàn)有技術(shù)安全閥已被選擇以適應(yīng)于基于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)堵塞的常規(guī)轉(zhuǎn)向速度對應(yīng)的流量。在液壓馬達和安全閥之間的油管的尺寸也是如此。并且，布置在可能距離(多個)轉(zhuǎn)向馬達的相當(dāng)大的距離的閥的定位是基于與轉(zhuǎn)向目的相關(guān)聯(lián)的要求。換句話說，主要的設(shè)計參數(shù)是推進器轉(zhuǎn)向的要求，它的旋轉(zhuǎn)速度通常為2rpm，據(jù)此，朝向和源自(多個)轉(zhuǎn)向馬達的油管應(yīng)該能夠處理這種流量。一方面，當(dāng)液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)經(jīng)受由液壓馬達所產(chǎn)生的顯著增加的流量，管的有限直徑導(dǎo)致管內(nèi)的高流速，從而在液壓馬達和安全閥之間的整個液壓管線內(nèi)，管道中的油的摩擦產(chǎn)生相當(dāng)大的壓力損失。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)的最大壓力由轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或推進器相對于轉(zhuǎn)矩負(fù)載的最大機械強度限制。較高的負(fù)載導(dǎo)致轉(zhuǎn)向系統(tǒng)或推進器的損壞。給定轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的最大允許轉(zhuǎn)矩或壓力時，管路內(nèi)的壓力損失會要求安全閥的較低設(shè)置。換句話說，期望被考慮的推進器旋轉(zhuǎn)速度越高，安全閥開啟壓力將越低。然而安全閥的開啟壓力的降低會干擾正常的轉(zhuǎn)向操作。以類似的方式，(多個)液壓馬達作為(多個)泵的快速旋轉(zhuǎn)在轉(zhuǎn)向馬達的入口端口產(chǎn)生降低的壓力，其容易導(dǎo)致非受控空化，因為通向(多個)液壓馬達的(多個)入口端口的管不允許油足夠快地流入(多個)馬達。
[0008]另一方面，如果液壓管和安全閥相對于最大可以想象的流量來確定尺寸，并且(多個)液壓馬達和卸壓閥所位于的平衡模塊之間的距離有數(shù)米，那么液壓管線是相對較大的容量。這些容量可能產(chǎn)生不希望的動力學(xué)行為，例如壓力脈沖和時間延遲。特別是在大的外部負(fù)載的情況下，其表現(xiàn)為沖擊負(fù)載，可能會發(fā)生不希望的動力學(xué)現(xiàn)象。壓力脈沖是非常不希望的，因為它們可引起卸壓閥的抖動，即，閥在非常短的時間段內(nèi)開啟和關(guān)閉。這可能會導(dǎo)致對卸壓閥和液壓馬達的損傷。另外，對于正常的轉(zhuǎn)向操作，壓力脈沖和時間延遲可能以消極的方式影響轉(zhuǎn)向行為，使得轉(zhuǎn)向運動不平穩(wěn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的第一目的是提供上述討論問題中的一個或多個的解決方案。
[0010]本發(fā)明的第二目的是提出推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置的改進。液壓系統(tǒng)的主要部分保持不變(或者甚至可以做得更小或更簡化)，其意味著正常轉(zhuǎn)向的動力學(xué)行為保持相同。卸壓閥的位置盡可能地接近液壓馬達，以使大負(fù)載產(chǎn)生的高壓力盡快緩解，這是防止壓力波產(chǎn)生的好措施。
[0011]本發(fā)明的第三目的是提供推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置，具有實際盡可能接近(多個)液壓馬達的(多個)安全閥。
[0012]本發(fā)明的第四目的是提供一種推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置，具有一個平衡閥模塊和接近液壓轉(zhuǎn)向馬達而布置的一組交叉安全閥的組合。
[0013]本發(fā)明的第五目的是確定交叉安全閥(cross-over safety valve)的尺寸，以允許轉(zhuǎn)向單元的高轉(zhuǎn)速，同時保持系統(tǒng)壓力在可接受的限度內(nèi)。
[0014]本發(fā)明的第六目的是提供具有轉(zhuǎn)向馬達的推進器液壓轉(zhuǎn)向裝置，其在轉(zhuǎn)向裝置的過載期間可以作為制動器來運行。
[0015]本發(fā)明的上述和其它目的中的至少一個是由用于海洋船只的推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置來滿足，轉(zhuǎn)向裝置包括:液壓油箱，至少一個液壓泵，控制閥模塊，平衡模塊，以及具有用于液壓油的端口的至少一個液壓馬達，所述至少一個液壓馬達用于使所述推進器轉(zhuǎn)向，其特征在于，交叉安全模塊被布置為與所述至少一個液壓馬達接近地連通。
[0016]本發(fā)明的其它特征將從所附的從屬權(quán)利要求中變得顯而易見。
[0017]當(dāng)解決了上述提及的問題中的至少一個時，本發(fā)明改進了海洋船只尤其在可能存在冰的極寒水域的操作性和可靠性。交叉安全模塊確保在作用于轉(zhuǎn)向裝置的轉(zhuǎn)矩變得不可接受之前推進器開始轉(zhuǎn)動。重要的方面是，通過盡可能接近(多個)液壓轉(zhuǎn)向馬達布置交叉安全模塊，由冰在液壓轉(zhuǎn)向裝置中產(chǎn)生的壓力增加被最小化。另外的優(yōu)點是，在液壓系統(tǒng)中所進行的修改是有限的。這樣做的好處是，系統(tǒng)正常運行的動力學(xué)特性保持或多或少地不受影響。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]在下文中，參照附圖更詳細(xì)地解釋推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置，其中:
[0019]圖1示意性示出了具有其轉(zhuǎn)向裝置的現(xiàn)有技術(shù)推進器，
[0020]圖2示意性示出了現(xiàn)有技術(shù)的推進器的轉(zhuǎn)向裝置，
[0021]圖3示意性示出了本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置的第一優(yōu)選實施方式，
[0022]圖4示意性示出了本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置的第二優(yōu)選實施方式，
[0023]圖5示意性示出了本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置的第三優(yōu)選實施方式，
[0024]圖6示意性示出了本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置的第四優(yōu)選實施方式，并且
[0025]圖7示意性示出了本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置的第五優(yōu)選實施方式。
【具體實施方式】
[0026]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的推進器1，其在這里被理解為主要布置在海洋船只的船體(未示出)下方的可轉(zhuǎn)向推進設(shè)備。推進器I由船體下方的螺旋槳單元2 (繞垂直軸可旋轉(zhuǎn)/可轉(zhuǎn)向)和基本垂直殼體3形成。垂直殼體3穿過船體底部的開口 4延伸進入海洋船只的船體內(nèi)。垂直殼體3的上端通過軸承可旋轉(zhuǎn)地布置在連接到船體底部的圓形支撐框架5內(nèi)，使得它填充開口 4。垂直殼體3的上端部設(shè)置有第一齒輪6,該第一齒輪6與一個或多個更小的第二齒輪7關(guān)聯(lián)，該每一個第二齒輪7由固定在支承框架5的液壓轉(zhuǎn)向馬達8轉(zhuǎn)動。由于冗余和尺寸的原因，通常存在幾個液壓馬達。第一和第二齒輪6和7分別形成齒輪傳動方位轉(zhuǎn)向裝置的機械組件。借助于(多個)液壓轉(zhuǎn)向馬達8，推進器I的垂直殼體3本身是可轉(zhuǎn)動的。螺旋槳9的驅(qū)動穿過垂直殼體3的中空內(nèi)部布置。因此，螺旋槳用驅(qū)動軸10、10'和斜齒輪11、11'機械式驅(qū)動的。然而，本發(fā)明的液壓轉(zhuǎn)向裝置也可以采用液壓或電動驅(qū)動。
[0027]圖2示意性地示出了推進器I的現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)向裝置的液壓設(shè)備。相比于前面討論的JP文檔的轉(zhuǎn)向裝置的主要區(qū)別是安全和平衡模塊30，其布置在推進器控制模塊20和轉(zhuǎn)動推進器I的液壓馬達8之間。因此，控制模塊20執(zhí)行與JP文檔中的比例閥基本相同的功能。
[0028]推進器I的控制模塊20包含比例方向閥22 (4個端口，3個位置)。根據(jù)流量和施加的壓力，閥的操作可以利用先導(dǎo)閥來執(zhí)行。液壓轉(zhuǎn)向裝置具有至少一個液壓泵26，用于加壓儲存在液壓油箱28中的油。通常液壓泵26的數(shù)量至少為2個，例如用于安全和冗余的目的。在這種情況下，一個泵能夠?qū)崿F(xiàn)所有消耗者的油的需求，或者兩個泵可以同時使用。在非轉(zhuǎn)向狀態(tài)，比例閥(和可選的先導(dǎo)閥)處于中間位置，以阻擋油流過閥，從而(多個)泵26產(chǎn)生的油壓僅作用在閥上。當(dāng)需要改變推進器I的方向時，比例閥移動到期望的方向?，F(xiàn)在從(多個)泵26朝向轉(zhuǎn)向馬達8的流體通路開啟，致使轉(zhuǎn)向馬達8旋轉(zhuǎn)和推進器I轉(zhuǎn)向。油流從轉(zhuǎn)向馬達8返回流經(jīng)比例方向閥22返回到油箱28。當(dāng)達到推進器I的期望方位角時，比例方向閥22隨后返回到它的中間位置。因此，它阻止了來自(多個)泵26朝向轉(zhuǎn)向馬達8的油流。此功能鎖定了推進器的轉(zhuǎn)向角(假設(shè)來自液壓馬達的泄漏可以忽略不計)。
[0029]安全和平衡模塊30包括安全閥裝置32和2個(S卩，第一和第二)平衡閥裝置40'和40"。安全閥裝置32的目的是從液壓轉(zhuǎn)向馬達8的一個端口開啟流路至其另一個端口，這種情況下，馬達8出于某種原因開始作為泵并且提高其端口之一的壓力。安全閥裝置32是由四個單向閥34'、34〃和36'、36〃和安全或卸壓閥38構(gòu)成。當(dāng)馬達8作為泵并且產(chǎn)生超過安全閥38的預(yù)定開啟壓力的油壓時，在液壓馬達8和安全閥38之間的流路上的前兩個單向閥34'、34〃之一，即兩個單向閥34'、34〃之一(取決于馬達朝哪個方向旋轉(zhuǎn))開啟，并且結(jié)果，油流通過安全閥38，通過第二單向閥36'和36〃之一并且進入液壓馬達8當(dāng)時在較低壓力下，即作為液壓馬達的入口管的那個的管子。
[0030]相比于安全閥裝置38，第一和第二平衡閥裝置40'和40〃配置得更遠離連接到轉(zhuǎn)向液壓馬達8的端口的液壓管50和52。第一平衡閥裝置40'包括單向閥42和先導(dǎo)操作卸壓閥(pilot-operated pressure reliefvalve)44,第二平衡閥裝置 40〃 包括單向閥 46和先導(dǎo)操作卸壓閥48。平衡閥裝置40'和40〃的目的是為了鎖定轉(zhuǎn)向，S卩，保持推進器I處在通過由比例方向閥22控制的(多個)液壓轉(zhuǎn)向馬達8已經(jīng)轉(zhuǎn)動的方向。換句話說，如果液壓馬達8開始充當(dāng)泵，平衡閥裝置40'和40〃承受壓力負(fù)載，從而比例方向閥22不承受任何來自液壓馬達8的方向的壓力負(fù)載。
[0031]在轉(zhuǎn)向階段，平衡閥裝置40'和40〃的功能如下假設(shè)，第一管部50'和第二管部50"允許油流至馬達并且管52負(fù)責(zé)回流。定位于(多個)轉(zhuǎn)向馬達8的入口管50的第一閥裝置4(V允許加壓的油以最少的壓力損失流經(jīng)單向閥42流向(多個)轉(zhuǎn)向馬達8的(多個)入口端口。在第二閥裝置40〃中，通過來自在比例方向閥22和先導(dǎo)操作卸壓閥44之間的壓力管50〃的先導(dǎo)壓力的幫助，(多個)轉(zhuǎn)向馬達8的第一出口管部52'處的回油的壓力影響了先導(dǎo)操作卸壓閥48并開啟它。因此，回油有一定的反壓力，即，發(fā)生在第二平衡閥裝置40〃中的壓力損失。
[0032]當(dāng)?shù)竭_期望的推進器方向即角度位置并且轉(zhuǎn)向動作從而停止時，推進器保持在其期望的方向。如同上面已經(jīng)解釋的，比例方向閥22移動到它的中間位置，由此沒有穿過比例閥22從供給側(cè)至液壓馬達側(cè)的流量。然而，由于平衡閥裝置的存在，不是比例方向閥22阻止轉(zhuǎn)向馬達旋轉(zhuǎn)，如同是在上面引用的日本參考文獻的轉(zhuǎn)向裝置中的情況，而是平衡閥裝置40'和40"阻止轉(zhuǎn)向馬達旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，(多個)轉(zhuǎn)向馬達8不承受內(nèi)部負(fù)載。然而，推進器I可能經(jīng)受來自海洋或其中任何物體的負(fù)載，從而推進器I通過(與圖1關(guān)聯(lián)討論的)轉(zhuǎn)向齒輪傳動作用在(多個)轉(zhuǎn)向馬達8上，并試圖如此它。實踐中，這意味著(多個)馬達8開始用作(多個)泵。(多個)馬達8產(chǎn)生作用在安全閥38和在先導(dǎo)操作卸壓閥44、48中的一個上的油壓。只要(多個)液壓馬達8沒有內(nèi)部泄漏，直到(多個)轉(zhuǎn)向馬達8已經(jīng)在安全閥38前面成功產(chǎn)生超過它的預(yù)定開啟值的壓力時，推進器I不能轉(zhuǎn)動。當(dāng)值超過時，加壓的油從(多個)轉(zhuǎn)向馬達8的(多個)出口端口經(jīng)由兩個單向閥和安全閥38流向其(多個)入口端口。因此，安全閥38的開啟壓力低于先導(dǎo)操作卸壓閥44、48的開啟壓力。應(yīng)當(dāng)指出的是，先導(dǎo)操作卸壓閥44、48的先導(dǎo)壓力是可忽略不計的(比例方向閥22處于中間位置)。
[0033]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的推進器I的液壓轉(zhuǎn)向裝置。液壓轉(zhuǎn)向裝置由四個主要部分組成，其物理上組合在一起，即，液壓動力模塊60、平衡模塊70、交叉安全模塊80和液壓轉(zhuǎn)向馬達8。液壓動力模塊60、平衡模塊70和轉(zhuǎn)向液壓馬達8的總體結(jié)構(gòu)和功能是之前已知的，并在前面已經(jīng)結(jié)合圖2更詳細(xì)地討論過。
[0034]液壓動力組件60從而包含油壓泵26、油箱28和包括比例方向閥22作為主要構(gòu)件的控制模塊(結(jié)合圖2討論的)。比例方向閥22可通過至少一個比例方向電磁閥24選擇性地操作。圖2和3中所示的兩個泵26的大小可以是所需流量的50%的2倍或100%的2倍，這意味著只有一個泵將被激活，同時另一個泵是冗余的。然而，如果考慮值得，液壓轉(zhuǎn)向裝置的液壓泵的數(shù)量可超過兩個。液壓動力組件60的功能是向液壓轉(zhuǎn)向馬達8供應(yīng)油。依賴于比例方向閥22的位置，液壓動力組件60供應(yīng)特定的流量。所需的負(fù)載壓力是自動生成(該方式未不出)的，直至動力組件60的安全壓力設(shè)定值。
[0035]平衡模塊70包括:平衡閥，即先導(dǎo)操作卸壓閥44、48 ;與其配合的單向閥42和46 ；卸壓閥，即帶有單向閥(34'、34"、36'和36")的安全閥38 ;以及利用單向閥36'或單向閥36"的空化保護系統(tǒng)76。
[0036]平衡模塊70有三個功能。主要功能是通過平衡閥來實現(xiàn)，即先導(dǎo)操作卸壓閥44和48以及與其配合的單向閥42和46。例如，通向(多個)液壓馬達8的路徑設(shè)置為經(jīng)由單向閥42，即具有小的壓力下降。然而，返回比例方向閥22的返回路徑設(shè)置為經(jīng)由先導(dǎo)操作卸壓閥48，即具有大的壓力下降。事實上，在圖3中所示的平衡模塊70具有兩個先導(dǎo)操作卸壓閥44和48。這些閥是共同用于所有的液壓轉(zhuǎn)向馬達8。換句話說，一個平衡模塊用于一個推進器，即控制油流至推進器的所有轉(zhuǎn)向馬達。作為另一種選擇，還可能設(shè)置用于特定數(shù)量轉(zhuǎn)向馬達的平衡模塊。例如，對于使用六個轉(zhuǎn)向馬達的推進器，一個可能具有兩個或三個平衡模塊，每個伺服三個或兩個轉(zhuǎn)向馬達。需要相對高的壓力經(jīng)由先導(dǎo)操作卸壓閥44來開啟返回路徑，或在上面的例子中，經(jīng)由先導(dǎo)操作卸壓閥48。開啟返回路徑的壓力是負(fù)載壓力(回油的壓力)和正向路徑(由先導(dǎo)操作卸壓閥44朝向轉(zhuǎn)向馬達8的流量)中的壓力的組合，其稱為先導(dǎo)壓力。如果目的是旋轉(zhuǎn)液壓馬達8，則先導(dǎo)壓力以及負(fù)載壓力將是相當(dāng)高的，并且因此，平衡閥，即回油路徑中的先導(dǎo)操作卸壓閥48，將開啟。如果目的是要保持液壓轉(zhuǎn)向馬達8的位置，S卩，不轉(zhuǎn)動推進器1，則先導(dǎo)壓力將是低的，因為當(dāng)比例方向閥22位于中部即中間位置時，存在穿過比例方向閥22至油箱28的開放連接。在這種情況下，僅存在負(fù)載壓力來開啟先導(dǎo)操作卸壓閥44和48。為了能夠開啟先導(dǎo)操作卸壓閥44和48，在沒有先導(dǎo)壓力幫助的情況下，負(fù)載壓力應(yīng)當(dāng)顯著提高。這個概念還用于維持液壓轉(zhuǎn)向馬達8的角度位置。此功能也是船級社要求的，這就要求在動力組件60故障時，推進器I必須保持其位置。
[0037]平衡模塊70的另一功能是在過高壓力主導(dǎo)源自轉(zhuǎn)向馬達8的管部50'或52'之一的情況下釋放壓力。特定壓力使卸壓閥(即，安全閥38)開啟，使得油可以流向油箱28或流向其它的管部52'或50'。
[0038]第三個主要部分是液壓轉(zhuǎn)向馬達8，其連接到齒輪傳動裝置并且安裝在支撐框架上(如圖1所示)。由于冗余或尺寸的原因，通常將存在數(shù)個液壓轉(zhuǎn)向馬達8。三部分60、70和8通過油管連接。通常，在平衡模塊70后，油管將有朝向液壓馬達8的數(shù)個管部，即，對于一個推進器1，存在一個平衡模塊70。液壓動力組件60和平衡模塊70不是必須安裝在推進器I上；優(yōu)選地，它們按照一定的距離設(shè)置。液壓轉(zhuǎn)向馬達8將油流轉(zhuǎn)換成軸的旋轉(zhuǎn)速度。
[0039]液壓動力組件60和平衡模塊70做成處理與約2rpm(由于轉(zhuǎn)向齒輪傳動裝置，液壓馬達8自然會旋轉(zhuǎn)得更快)的期望推進器轉(zhuǎn)向速度相對應(yīng)的流量的尺寸。由于推進器轉(zhuǎn)向速度可以由冰塊或一些其它固體物體施加，并且這個速度可以比設(shè)計轉(zhuǎn)向速度高得多，所以本發(fā)明的轉(zhuǎn)向裝置已經(jīng)設(shè)置有交叉(cross-over)安全模塊80。安全模塊80包括卸壓閥82和84，其優(yōu)選地布置為盡可能實際地接近轉(zhuǎn)向馬達8。換句話說，交叉安全模塊80優(yōu)選地附接至液壓馬達8。在一個安全模塊80耦合至數(shù)個液壓馬達的情況下，安全模塊優(yōu)選地布置為使得馬達和模塊之間的管長度被最小化。卸壓閥82和84做成處理比平衡模塊70中的相應(yīng)的卸壓閥38、44和48更大的流量的尺寸。關(guān)于這種確定尺寸的主要原因是實現(xiàn)在整個液壓裝置中保持液壓油壓力在可接受的水平的目標(biāo)，并防止壓力脈沖和它們在液壓轉(zhuǎn)向裝置中的負(fù)面影響。
[0040]交叉安全模塊80包括另外兩個液壓管54和56，它們在一端連接到液壓馬達8的端口，并在其相反端連接到卸壓閥82和84。管54和56具有允許來自液壓馬達8的高容積流量到卸壓閥82和84并從這些閥返回到馬達8的直徑。管54和56的尺寸是基于顯著更高的流量能力而5至10倍于從管54和56分支并連接交叉安全模塊80至平衡模塊70的液壓管部50'和52'。因此，液壓管部50'和52'的尺寸可設(shè)計為如同現(xiàn)有技術(shù)的液壓轉(zhuǎn)向裝置。管54和56的較高流量能力確保在所述管中的管壓力保持在可接受的限度內(nèi)。
[0041]交叉安全模塊80功能如下:當(dāng)通常是由于冰或一些其它固體物體趨于轉(zhuǎn)動推進器1，液壓轉(zhuǎn)向裝置經(jīng)受不可接受的負(fù)載，由此使液壓轉(zhuǎn)向馬達8被負(fù)載驅(qū)動和旋轉(zhuǎn)，即液壓轉(zhuǎn)向馬達8開始作為泵運行時，交叉安全閥之一(例如，卸壓閥82)開啟。因此，由液壓轉(zhuǎn)向馬達8產(chǎn)生的流量穿過交叉安全閥82和84之一。當(dāng)液壓馬達8被機械地(即，通過推進器I)驅(qū)動時，可獲得的轉(zhuǎn)向速度很容易比通常由液壓馬達8施加的轉(zhuǎn)向速度更高。據(jù)估計，相比于普通的轉(zhuǎn)向速度，這樣的速度可以很容易地為5倍，有時甚至10倍。因此，相比于例如從交叉安全模塊80導(dǎo)向平衡模塊70的管50'和52'，交叉安全模塊80的兩個卸壓閥82和84以及液壓管54和56的尺寸被設(shè)置成5倍，優(yōu)選10倍的容積流量。
[0042]平衡閥模塊70中的安全閥38是可選的。通過增加閥，提高在冰接觸整個液壓系統(tǒng)期間所需的流量能力。所述閥的設(shè)置應(yīng)比在轉(zhuǎn)向馬達上的交叉安全閥82和84略高。交叉安全閥(即，靠近液壓馬達8和平衡模塊中可選的安全閥38的卸壓閥82和84)的尺寸被設(shè)置為使得在液壓轉(zhuǎn)向裝置內(nèi)的壓力上升被約束在限制值。
[0043]給定在卸壓閥82和84上的壓力設(shè)置，液壓馬達8需要生成顯著壓力，以便能夠開啟閥中的一個，從而使油流能夠通過閥。有益的結(jié)果是，液壓馬達8需要通過顯著的負(fù)載力矩轉(zhuǎn)動以使其能夠旋轉(zhuǎn)。液壓馬達仍然會產(chǎn)生對抗外部冰負(fù)載的轉(zhuǎn)矩。因此液壓馬達8作為制動器作用。作為結(jié)果，裝置的方位旋轉(zhuǎn)速度被限制到一定程度。
[0044]圖4中示出了根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實施方式的推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置。在這個實施方式中，相比于圖3中討論的實施方式，交叉安全閥模塊80的設(shè)計已被更改。除此之夕卜，第二實施方式相當(dāng)于第一實施方式(即，圖3中所示的)。這里，交叉安全閥模塊80僅包括一個安全閥86和四個單向閥88，不管液壓馬達8的旋轉(zhuǎn)方向如何，通過所述四個單向閥88，來自液壓馬達8的加壓的油被引導(dǎo)至安全閥86，并且從安全閥86返回至液壓馬達8。
[0045]圖5中示出了根據(jù)本發(fā)明的第三優(yōu)選實施方式的推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置。本實施方式的轉(zhuǎn)向裝置示出類似于圖4中討論的本發(fā)明的第二實施方式。本實施方式的基本思想是，當(dāng)安全閥86布置在接近液壓馬達8的安全閥模塊80中時，平衡閥模塊70不再需要安全閥38(圖3中所示，也存在于圖4的實施方式中)。
[0046]圖6中示出了根據(jù)本發(fā)明的第四優(yōu)選實施方式的推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置。本實施方式的轉(zhuǎn)向裝置示出類似于圖3中討論的第一實施方式。本實施方式的基本思想是，當(dāng)圖3中的兩個安全閥82和84布置在接近液壓馬達8的安全閥模塊80中時，平衡閥模塊70不再需要安全閥38(圖3中所示)。
[0047]圖7中示出了根據(jù)本發(fā)明的第五優(yōu)選實施方式的推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置。這里示出了如何為轉(zhuǎn)動推進器配置的多個液壓馬達8配置有包括兩個安全閥82和84的交叉安全閥模塊80。因此,對于每一個安全閥模塊80,可以有一個或多個液壓馬達8。自然地,安全閥模塊80也可以如同圖5中所示地構(gòu)成，S卩，只有一個安全閥和多個單向閥。另外，如在圖5和圖6的教導(dǎo)，平衡模塊的單向閥可以被去掉。
[0048]應(yīng)當(dāng)理解，上面只是對具有新穎性和創(chuàng)造性的推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置和布置方法的示例性說明。應(yīng)當(dāng)理解，上面的說明僅討論本發(fā)明的有限幾個優(yōu)選實施方式，而不帶有任何僅限定發(fā)明于所討論的實施方式和它們的細(xì)節(jié)的目的。因此，上述說明不應(yīng)該被理解為以任何方式限制本發(fā)明，而本發(fā)明的整個范圍僅由所附權(quán)利要求書限定。從上面的描述應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的單獨特征可以與其它不同的特征結(jié)合使用，即使這樣的結(jié)合沒有在說明書中或在附圖中明確示出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于海洋船只的推進器的液壓轉(zhuǎn)向裝置，所述轉(zhuǎn)向裝置包括:液壓油箱(28)，至少一個液壓泵(26)，控制閥模塊(20)，平衡模塊(30，70)，以及具有用于液壓油的端口的至少一個液壓馬達(8)，所述至少一個液壓馬達(8)用于使所述推進器(I)轉(zhuǎn)向，其特征在于，交叉安全模塊(80)布置為與所述至少一個液壓馬達(8)接近地連通。
2.如權(quán)利要求1或2所述的液壓轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述交叉安全模塊(80)被布置在所述至少一個液壓馬達上或在所述推進器(I)的上端盡可能地接近所述至少一個液壓馬達。
3.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的液壓轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述交叉安全模塊(80)包括:連接到所述至少一個液壓馬達(8)的所述端口的液壓管(54，56)，和通過所述液壓管(54，56)連接到所述至少一個液壓馬達(8)的所述端口的至少一個卸壓閥(82，84)。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的液壓轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述交叉安全模塊(80)包括通過所述液壓管(54，56)連接到所述至少一個液壓馬達(8)的所述端口的兩個卸壓閥(82，84)。
5.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的液壓轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，所述交叉安全模塊(80)包括經(jīng)由四個單向閥并通過所述液壓管(54，56)連接到所述至少一個液壓馬達(8)的所述端口的一個卸壓閥(82，84)。
6.如前述權(quán)利要求4到6中的任一項所述的液壓轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，連接到所述至少一個液壓馬達(8)的所述端口的所述液壓管(54，56)設(shè)置有液壓管部(50'，52')，所述液壓管部(50'，52')將平衡模塊(70)布置為與所述至少一個液壓馬達(8)的所述端口流量連通。
7.如權(quán)利要求1所述的液壓轉(zhuǎn)向裝置，其特征在于，連接到所述至少一個液壓馬達(8)的所述端口的所述液壓管(54，56)具有所述液壓管部(50'，52')之一的至少5至10倍的流量能力，以用于保持管壓力在可接受的限度內(nèi)。
【文檔編號】B63H25/22GK103857590SQ201180073301
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月9日
【發(fā)明者】J·K·德布萊恩, R·羅門, B·范德維恩 申請人:瓦錫蘭芬蘭有限公司