專利名稱：對(duì)轉(zhuǎn)葉輪機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種機(jī)構(gòu)，它帶有的組件配有同軸反轉(zhuǎn)葉輪。它雖非專用于但卻尤為適用于簡(jiǎn)化船舶推進(jìn)器的對(duì)轉(zhuǎn)螺旋漿組件構(gòu)造。該組件也可用于非船舶方面，例如用于民航飛行或私人航空方面，以及液泵裝置的構(gòu)造。本說明書所用的“螺旋槳”一詞，可理解為包括帶葉片的螺旋槳例如船舶螺旋槳，也包括帶有徑向突出葉片而非槳葉的推進(jìn)器，此種推進(jìn)器在不同種類的船舶推進(jìn)系統(tǒng)例如噴射船的推進(jìn)系統(tǒng)中會(huì)遇到。
已有人就船舶裝置用單根傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)兩個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳提出了方案。例如，美國(guó)專利說明第4540369號(hào)(Caires，凱雷斯)描述了在外裝馬達(dá)上這種用法的一個(gè)方案，加拿大專利第2001357號(hào)(Couture，庫(kù)蒂爾)描述了另一個(gè)方案。雖然這兩個(gè)方案都能使兩個(gè)螺旋槳被單根傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)得分別順彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)，但建議中也有些缺陷妨礙螺旋槳的商品化用途。
凱雷斯(Caires)的建議所涉及的，是把一組靜態(tài)行星齒輪裝在兩個(gè)相反的環(huán)狀齒輪之間，一個(gè)環(huán)狀齒輪由一根傳動(dòng)軸順一個(gè)方向驅(qū)動(dòng)，另一個(gè)則通過行星齒輪而被該傳動(dòng)軸間接地順相反方向驅(qū)動(dòng)。外裝馬達(dá)產(chǎn)生的廢氣，通過一條包圍著靜態(tài)行星齒輪并從螺旋槳轂部穿過的環(huán)狀管道輸送，然后排入螺旋槳后面船的尾流中。
凱雷斯部分地解決了因廢氣排入螺旋槳葉片通路而引起的組件效率損耗這個(gè)問題。然而，這是以允許水與氣流經(jīng)行得齒輪的嚙齒為代價(jià)的。因水將豎硬顆粒沖入行星齒輪嚙合區(qū)的風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)大，而且由于沒有辦法潤(rùn)滑這些顆粒，嚴(yán)重?fù)p耗齒輪的可能性也相當(dāng)大。所以，凱雷斯并未提供一種從商業(yè)上可行的方案，使得兩個(gè)螺旋槳以有效的方式被一根共用軸驅(qū)動(dòng)。
庫(kù)蒂爾(Couture)試圖解決潤(rùn)滑問題，方案是在兩組螺旋槳葉片的對(duì)轉(zhuǎn)轂部之間設(shè)立一個(gè)環(huán)形的封閉室，并在室中灌注潤(rùn)滑使水進(jìn)不來。在兩個(gè)螺旋槳轂上，分別形成反向的、有間隔的傘形齒輪，它們與室中的一圈冠齒輪嚙合。冠齒輪圍著與傳動(dòng)軸成徑向的一些軸線旋轉(zhuǎn)，從而，一個(gè)螺旋槳的旋轉(zhuǎn)，通過冠齒輪而傳送，使另一個(gè)螺旋漿以同樣速度反向旋轉(zhuǎn)。
庫(kù)蒂爾的建議，有一些不利地影響組件效率的缺點(diǎn)。例如，兩個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳的間隔至關(guān)重要，而庫(kù)蒂爾根本不允許在已知裝置中改變這種間隔以便達(dá)到最優(yōu)效率。這個(gè)問題只有根據(jù)實(shí)驗(yàn)才看得出來。在庫(kù)蒂爾的方案中，這個(gè)問題的確是絕對(duì)無疑的，因?yàn)閮蓚€(gè)螺旋槳彼此裝得很靠近，這種裝法非常沒有效率。第二點(diǎn)，庫(kù)蒂爾沒有為使?jié)櫥瑝毫Ω哂谕饷娴乃畨憾岢鋈魏畏桨?，因而隨著時(shí)間的推移，總會(huì)有海水進(jìn)入那個(gè)室中損壞齒輪的危險(xiǎn)。
為了使對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳組件可被商品化地接受，就必須對(duì)影響其效率的一些不同特性加以應(yīng)有的考慮。首先，兩組螺旋槳葉片的軸向間隔就能構(gòu)成一個(gè)至關(guān)重要的特性，此特性要經(jīng)模型測(cè)試才能斷定。其次，兩個(gè)螺旋槳的可靠性尤其當(dāng)船只后退時(shí)螺旋槳的可靠性，必須讓人能夠接受，這一點(diǎn)可因所設(shè)計(jì)的螺旋槳以不同的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度運(yùn)行而可以變化。第三，齒輪的裝接最好不要有海水沾染齒輪的風(fēng)險(xiǎn)。第四，因螺旋槳重量在傳動(dòng)軸上產(chǎn)生的彎矩最好盡可能小。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的對(duì)轉(zhuǎn)葉輪組件。
根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)軸向?qū)R且對(duì)轉(zhuǎn)的葉輪，一個(gè)葉輪連接在傳動(dòng)軸上并通過安裝在靜態(tài)支承套上的定位行星齒輪驅(qū)動(dòng)另一個(gè)葉輪，傳動(dòng)軸穿過支承套并順軸向穿過一個(gè)葉輪；行星齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線與傳動(dòng)軸平行，該齒輪與兩個(gè)葉輪的齒輪裝置嚙合并在葉輪之間傳送逆向驅(qū)動(dòng)力，在組件內(nèi)部圍著傳動(dòng)軸裝有一個(gè)充油的筒形齒輪箱，該箱在兩個(gè)葉輪之間同軸是延伸以便將葉輪隔開。
齒輪箱最好分為3個(gè)同軸的筒形部分，外側(cè)兩個(gè)部分分別由兩個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)葉輪的環(huán)形轂形成，居中那個(gè)筒形部分支承著一組軸向平行的行星齒輪，這些齒輪圍著傳動(dòng)軸的軸線在圓周上等距間隔。每個(gè)行星齒輪所對(duì)的末端有相應(yīng)的小齒輪與兩個(gè)轂部銑了齒的表面嚙合。3個(gè)筒形部分最好被密封件隔開，這些密封件允許外側(cè)兩個(gè)部分彼此反向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)防止水進(jìn)入齒輪箱。
本發(fā)明組件設(shè)計(jì)得特別適合于船舶推進(jìn)器，因?yàn)樗臉?gòu)造堅(jiān)固，而且能使齒輪箱的居中筒形部分起到下列4項(xiàng)作用中的一項(xiàng)或幾項(xiàng)作用它能使支承一個(gè)外側(cè)筒形部分的軸承，被安裝在也能承載一個(gè)螺旋螺重量的居中部分的軸向延伸部上。其次，它能使徑向整流葉片安裝在船舶對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳之間，這樣，可用于提高該組件的運(yùn)行效率。第三，如果用于外裝馬達(dá)，它能使廢氣排放通道穿過居中部分及整流葉片而形成，以將廢氣從外裝馬達(dá)徑向地送往螺旋槳擺動(dòng)筒狀容積之外的位置處，這樣就會(huì)防止廢氣損害組件的運(yùn)行效率。第四，使各單個(gè)行星齒輪的軸線與傳動(dòng)軸的軸線平行，以此方式，行星齒輪的軸線長(zhǎng)度就能選得適合螺旋槳之間的間隔，這樣，就能使分級(jí)行星齒輪所對(duì)的各個(gè)末端上有大小不同的小齒輪，從各而對(duì)應(yīng)螺旋槳的旋轉(zhuǎn)速度之比可以不僅是1∶1。
齒輪箱的居中筒形部分，也可用于支承一個(gè)圍在旋轉(zhuǎn)的螺旋槳擺動(dòng)容積之外的筒形同軸安裝的護(hù)罩，該護(hù)罩可以連接在整流葉片末端。
現(xiàn)在參照部分示意了的附圖，以舉例方式詳細(xì)說明本發(fā)明。


圖1生動(dòng)顯示一條船的外殼水下后部末端，上面安裝著對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳組件；圖2是顯露的、部分截去了的部分示意透視圖，其中所示組件與圖1所示相似，但因用作外裝馬達(dá)的一部分而有改動(dòng)，并為方便起見以圖1中所用同樣標(biāo)號(hào)在圖2與圖3中代表同樣部件；以及圖3是圖2所示組件直立側(cè)視剖面圖。
圖1顯示一條船的后部1，該船的外殼2上穿出一根螺旋槳軸3。一個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳組件4被一圈螺栓例如圖2與圖3所示改動(dòng)組件中標(biāo)號(hào)為22的螺栓，牢固地連接在殼2的后端。
圖2顯示螺旋槳組件4的各構(gòu)成部件。它們包括一個(gè)由3個(gè)同軸筒形部分12、13、14形成的齒輪箱10。外側(cè)兩個(gè)部分12與14包括環(huán)形的可旋轉(zhuǎn)螺旋槳轂，從轂上分別伸出螺旋槳葉片組15與16。居中的筒形部分13是固定的，帶有一個(gè)中心套筒部19，該套筒部沿軸向突出穿過轂14，并被一圈螺栓22把13那個(gè)部分如圖1所示排列法連接著殼2，或如圖2與圖3所示排列法連接著一臺(tái)外裝馬達(dá)的水下尾部而使套筒上緊，防止其旋轉(zhuǎn)。
一組整流葉片18從螺旋槳葉片15與16之間那個(gè)部分13上徑向外突，支承著與齒輪箱同軸并安置得徑向地在螺旋槳葉片15與16外面的筒形護(hù)罩17。一條廢氣排放通道28，沿每個(gè)葉片長(zhǎng)度在內(nèi)部延伸并如圖3所示借助于淚滴形凹陷29開通到護(hù)罩1 7外面，該凹陷形成得使水流經(jīng)過它，當(dāng)護(hù)罩穿過水中時(shí)該凹陷產(chǎn)生抽吸作用便于廢氣從通道28中排放。通道28徑向地向內(nèi)伸入居中部分13的內(nèi)部，然后軸向地穿過套筒部19而與從內(nèi)燃機(jī)(未顯示)中所排廢氣所經(jīng)的氣道(未顯示)相連。套筒19承載著齒輪箱10內(nèi)的滾錐軸承23，以承載螺旋槳轂14及其葉片的重量。
螺旋槳被一根由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并軸向穿通齒輪箱居中部分13中心的傳動(dòng)軸25所提供的傳動(dòng)力反向轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)軸25的后端伸出居中部分13之外，并被26處的花鍵結(jié)合在環(huán)形傳動(dòng)齒輪30的內(nèi)部。環(huán)繞著齒輪30的轂12帶有組件所用的錐形外殼37，并被螺栓31牢固地接在傳動(dòng)齒輪30的一端。在轂12與居中部分13之間有一個(gè)橡皮環(huán)形加壓密封件32，用以防止在轂旋轉(zhuǎn)時(shí)海水進(jìn)入齒輪箱。在居中部分13與另一個(gè)螺旋槳轂14之間，裝有第二個(gè)環(huán)形密封件34。第三個(gè)環(huán)形密封件35裝在轂14的前端以完成對(duì)齒輪箱的密封。
傳動(dòng)軸25發(fā)出的傳動(dòng)力，由齒輪30傳送給一組為3個(gè)的等角度間隔靜態(tài)分級(jí)行星傳動(dòng)齒輪40，在圖中僅說明了其中一個(gè)齒輪。每個(gè)齒輪40都有一根中軸41穿過居中部分13中一個(gè)潤(rùn)滑的軸向孔39，這樣，居中部分就充當(dāng)行星齒輪的靜態(tài)支座。兩段大小不同的小齒輪42與43分別配置在齒輪40方向相反的兩端。較小的小齒輪42與齒輪30嚙合，較大的小齒輪43與安置在轂14中的內(nèi)齒輪44嚙合。這樣安排，能使兩個(gè)螺旋槳以不同速度反向旋轉(zhuǎn)。
如圖3所示，用壓力把潤(rùn)滑油從一條通入滾錐軸承23前端一個(gè)室51的管道(未顯示)輸給齒輪箱10。潤(rùn)滑油流經(jīng)軸承23，并流經(jīng)沿著孔39延伸的槽52，潤(rùn)滑行星齒輪40的軸41。然后，潤(rùn)滑油在齒輪30與居中部分13之間向內(nèi)流到沿著傳動(dòng)軸25向前延伸的另一條潤(rùn)滑槽53去，潤(rùn)滑傳動(dòng)軸。
上述組件按以下方式運(yùn)行由軸25提供給螺旋槳的傳動(dòng)力轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪30，這樣，經(jīng)由與齒輪30嚙合的小齒輪42而轉(zhuǎn)動(dòng)行星齒輪41，并經(jīng)由栓在齒輪30端部的轂12也轉(zhuǎn)動(dòng)螺旋槳15。
各個(gè)行星齒輪40分別順著與軸25旋向相反的方向被轉(zhuǎn)動(dòng)，并且，如果小齒輪43與轂14的內(nèi)齒輪44嚙合，則使螺旋槳16順著與齒輪40旋向相同的方向旋轉(zhuǎn)。然而，由于小齒輪42與43直徑不同，轂14就轉(zhuǎn)動(dòng)得比轂12慢得多。
葉片16把水驅(qū)動(dòng)得穿過護(hù)罩17內(nèi)部，并使水產(chǎn)生扭旋運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)在水遇到螺旋槳葉片組15之前被翼18矯直。這些葉片轉(zhuǎn)動(dòng)得比葉片16快并把水從護(hù)罩17后部排開。
外裝馬達(dá)的電機(jī)所生廢氣，穿過位于突出部19中的通道28的軸向部，繼而穿過通道28的徑向部而排到護(hù)罩17外面。然后廢氣不碰到螺旋槳，擴(kuò)散到船后的水流中。
從室51流入的潤(rùn)滑油，穿過齒輪箱而環(huán)流，并如已說明的那樣，是流經(jīng)支承著轂14重量的滾錐軸承23，流經(jīng)包圍著行星齒輪40各根軸的孔39，然后沿著沿傳動(dòng)軸25延伸的槽53回流。潤(rùn)滑油是被以高出周圍海水壓力的壓力輸送，并被密封件32、34和35擋留在齒輪箱中。
從圖3看得出，螺旋槳軸25不承載轂14的重量，被支承在居中筒形部分13中的軸25的長(zhǎng)度，與緊貼著13這部分的齒輪30和轂12一起，確保當(dāng)使用螺旋槳時(shí)只有很少一部分傳動(dòng)軸25承受彎曲移動(dòng)。
最好使用對(duì)稱安置的行星齒輪組在兩個(gè)螺旋槳葉片轂之間傳送傳動(dòng)力。然而，也有使用單個(gè)行星齒輪就充足的情況。
另外，并不一定非要以不同的速度驅(qū)動(dòng)兩個(gè)螺旋槳，也有需要兩個(gè)螺旋槳以同樣速度對(duì)轉(zhuǎn)的情況，比如說，在一些魚雷傳動(dòng)裝置中，需要使螺旋槳產(chǎn)生的扭矩自消除時(shí)，情況就是這樣。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)構(gòu)，包括兩個(gè)軸向?qū)R的對(duì)轉(zhuǎn)葉輪，其中一個(gè)連接在一根傳動(dòng)軸上并通過一個(gè)安裝在靜態(tài)支承套筒上保持位置的行星齒輪驅(qū)動(dòng)另一個(gè)葉輪，傳動(dòng)軸穿過該套筒并軸向地穿過一個(gè)葉輪；行星齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線與傳動(dòng)軸平行，該齒輪與葉輪的齒輪傳動(dòng)裝置嚙合，在葉輪之間傳送逆向傳動(dòng)力，該齒輪裝在一個(gè)圍傳動(dòng)軸安置的充油筒形齒輪箱中，并同軸地在兩個(gè)葉輪之間延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)構(gòu)，其中，齒輪箱有3個(gè)同軸的筒形部分，其中外側(cè)的兩個(gè)部分由兩個(gè)對(duì)轉(zhuǎn)葉輪的環(huán)形轂形成，居中的筒形部分支承著一組行星齒輪，該組齒輪圍著傳動(dòng)軸軸線在圓周上等距隔開并在軸向上平行，每個(gè)行星齒輪所對(duì)的端部帶有與兩個(gè)轂銑了齒的表面嚙合的相應(yīng)小齒輪，這3個(gè)筒形部分都配了密封件，允許外側(cè)兩部分相應(yīng)于居中部分反向旋轉(zhuǎn)，同時(shí)防止有水進(jìn)入齒輪箱。
3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)構(gòu)，其中，居中部分有一個(gè)從一側(cè)軸向延伸并支承一個(gè)軸承的套筒，該軸承支承著一個(gè)葉輪的重量。
4.如權(quán)利要求2或3所述的機(jī)構(gòu)，其中，居中部分帶有徑向突出的整流葉片。
5.如權(quán)利要求4所述的機(jī)構(gòu)，其中，葉輪分別包括船舶螺旋槳和同軸包圍著葉輪與螺旋槳的筒形護(hù)罩，該護(hù)罩固定在整流葉片外端上。
6.如權(quán)利要求4或5所述的機(jī)構(gòu)，形成船舶外裝馬達(dá)的一部分，該馬達(dá)有一條廢氣排放管穿過居中部分的套筒并穿過至少一個(gè)整流葉片，該排放管安置得把廢氣排到螺旋槳擺動(dòng)容積之外。
7.如權(quán)利要求6所述的機(jī)構(gòu)，其中，排放管的外端開入一個(gè)淚滴狀凹陷部，當(dāng)水流經(jīng)該凹陷部時(shí)，該凹陷部會(huì)在排放管外端產(chǎn)生抽吸。
全文摘要
一種船舶推進(jìn)機(jī)構(gòu)，有兩個(gè)通過齒輪裝置而被單根軸(25)驅(qū)動(dòng)的對(duì)轉(zhuǎn)螺旋槳(15，16)，齒輪裝置包括一組靜態(tài)行星齒輪(40)、一個(gè)外齒輪(30)和一個(gè)內(nèi)齒輪(44)。齒輪裝置安裝在一個(gè)有3個(gè)同軸筒形部分(12、13、14)的充油齒輪箱中。外側(cè)兩個(gè)部分(12、14)反向旋轉(zhuǎn)，并提供相應(yīng)的螺旋槳轂。居中部分(13)是固定的，并充當(dāng)行星齒輪(40)的支座及支承著一筒形護(hù)罩(17)的整流葉片(18)的支架。當(dāng)該機(jī)構(gòu)成為外裝馬達(dá)的一部分時(shí)，可在居中部分(13)中裝配一條有角度的通道(28)，以便通過開口將燃燒廢氣排到護(hù)罩(17)外面。
文檔編號(hào)B63H5/00GK1164212SQ95195281
公開日1997年11月5日 申請(qǐng)日期1995年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月22日
發(fā)明者布賴恩·詹姆斯·拉金 申請(qǐng)人:羅恩·卡梅倫, 黑德蘭證券有限公司, 布賴恩·詹姆斯·拉金, 羅斯·威廉·麥卡瑟