專利名稱：密封結(jié)構(gòu)的制作方法
密封結(jié)構(gòu)本發(fā)明涉及一種密封結(jié)構(gòu)，用于密封置于水下且繞著假想的縱向軸線旋轉(zhuǎn)的軸，所述結(jié)構(gòu)包括橫向于所述軸設(shè)置的結(jié)構(gòu)部，所述軸能夠穿過或者穿過了該結(jié)構(gòu)部；至少兩個(gè)同軸環(huán)封(ring seal)，所述環(huán)封共同圍出壓力腔室以相對于彼此密封所述軸和所述結(jié)構(gòu)部；和壓力裝置，用于在正壓力下將流體供給至所述壓力腔室；以及用于排放所述流體的排放部分。US 3934952A披露了一種用于船推進(jìn)器軸的無滲透密封。US3934952A的目的是防止油滲漏。從這個(gè)公開文件可知，為了冷卻以及潤滑密封環(huán)并且為了除去舷外的污垢，在高于海水壓力的壓力下將水泵入環(huán)形空間。GB 2096554披露了一種包括用于船推進(jìn)器軸的軸承和密封的組件。GB 2096554的目的是防止油或者海水經(jīng)由中間腔室的移動(dòng)。這種已知的密封具有裝滿水的環(huán)形前腔室和裝滿油的連續(xù)腔室。因使用油而伴有的環(huán)境負(fù)擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)的事實(shí)是一種缺陷，例如油的泄漏。此外，由于使用了油和水，需要分離槽以分離油和水。用于船的密封結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)例從JP-A-11304005中已知。該已知密封結(jié)構(gòu)形成容納推進(jìn)器軸的推進(jìn)器軸套的后密封的部分。在該密封結(jié)構(gòu)中，必須從源頭產(chǎn)生連續(xù)流體流。過剩的流體在外環(huán)密封下面泄漏。將流體供應(yīng)至所述壓力腔室提供了多種優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)涉及在所述密封結(jié)構(gòu)外面的水與所述密封結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空間(特別是所述推進(jìn)器軸與所述推進(jìn)器軸套之間的裝滿潤滑劑的空間)之間提供了改進(jìn)的分離。作為由所述壓力腔室中的流體產(chǎn)生的反壓力的結(jié)果，所述環(huán)封上的負(fù)荷首先顯著降低，因此減少損耗并且增加它的服務(wù)壽命。另外，這使得能夠防止所述潤滑劑從所述空間滲漏到周圍環(huán)境中去(所述泄漏會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染)。另一種用于驅(qū)動(dòng)船的密封結(jié)構(gòu)從文件EP I 586798BI中已知。該文件描述了一種徑向軸密封，該軸密封使用多個(gè)相鄰壓力腔室以將所述軸相對于它的周圍環(huán)境密封，所述壓力腔室由密封元件分隔開。更具體地，所述密封元件被設(shè)計(jì)成徑向彈性唇密封，通過所述徑向彈性唇密封將所述軸相對于周圍環(huán)境密封。僅具有彈性密封元件的徑向軸密封具有的缺點(diǎn)是，每個(gè)密封元件的壓力差受到限制。這歸因于以下事實(shí)每個(gè)元件的最大可接受壓力差較低并且多個(gè)密封元件不得不連續(xù)(in series，串聯(lián)地)放置。另外，必須積極地控制所述密封元件之間的壓力腔室中的壓力。結(jié)果，所述密封結(jié)構(gòu)能夠密封比每個(gè)單獨(dú)密封元件 所能夠密封的壓力更高的壓力。待提供至所述壓力腔室的液體穿過固定的節(jié)流閥，這導(dǎo)致壓力減小。該必需的液體取自于周圍環(huán)境并且自由地流回到周圍環(huán)境中去。由于所述必需的液體自由地流回到周圍環(huán)境中去，因此該已知的密封結(jié)構(gòu)僅能夠在不存在反壓或者僅存在有限反壓的情況下使用。這是以下情況，例如，水下密封結(jié)構(gòu)位于相對靠近水面的情況以及結(jié)構(gòu)部件與水面上防的環(huán)境壓力相通的情況。如果這不是這種情況，例如，而是該結(jié)構(gòu)完全淹沒入水中或者該結(jié)構(gòu)必須在相對大的深度下(在該深度下壓力非常大)進(jìn)行操作的情況，那么該已知的密封結(jié)構(gòu)就不能使用，因?yàn)橐后w實(shí)際上不可能自由流出。如果結(jié)構(gòu)部件必須用在比那些傳統(tǒng)的用于船的推進(jìn)器軸的深度更深的深度下，則迄今為止另外一種密封經(jīng)常被使用。例如能夠使用特殊機(jī)械軸封來提供密封。然而，這樣的機(jī)械密封不夠有吸引力，這特別歸因于它們的技術(shù)復(fù)雜性和成本。在例如所述結(jié)構(gòu)部形成潮汐渦輪機(jī)的部分的情形中，已知通過例如用氣體(諸如氮?dú)饣蛘咂渌m合的氣體)填充所述渦輪機(jī)布置于其中的外殼來增加所述外殼的壓力。歸因于所述外殼自身中增加的壓力，橫跨貫通所述外殼的所述軸上的壓力差減小并且所述軸封的密封質(zhì)量增加。然而，增加所述結(jié)構(gòu)部(所述結(jié)構(gòu)部的外殼)的缺點(diǎn)是這是一個(gè)技術(shù)復(fù)雜的操作，在必須在相對長的時(shí)間期間內(nèi)將壓力維持在足夠高的水平的情況中更是如此。實(shí)際上，這意味著(例如)必須給所述軸結(jié)構(gòu)提供供應(yīng)管道。由于所述結(jié)構(gòu)通常難以接近，因此這更為困難。此外，結(jié)構(gòu)部內(nèi)部的壓力必須增加至非常高的水平以變能夠抵償更大水深度下(例如多于50m，甚至達(dá)到IOOm或者更多)橫跨所述密封的壓力差，這可導(dǎo)致技術(shù)復(fù)雜。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種在上文中提到的類型的密封，其中，克服了已知軸封的一個(gè)或者多個(gè)上述缺點(diǎn)。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種密封結(jié)構(gòu)，通過這種裝置，能夠在相對大的深度下將可旋轉(zhuǎn)的軸相對于結(jié)構(gòu)部進(jìn)行密封。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，至少一個(gè)所述目的通過一種密封結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，該密封結(jié)構(gòu) 用于密封水下軸，該水下軸繞著假想的縱向軸線可旋轉(zhuǎn)，所述結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)部，其橫向于所述軸設(shè)置，所述軸穿過所述結(jié)構(gòu)部或者能夠穿過所述結(jié)構(gòu)部；至少兩個(gè)同軸環(huán)封，所述環(huán)封共同圍成一壓力腔室以將所述軸和所述結(jié)構(gòu)部相對彼此密封；用于在正壓力下供應(yīng)流體至所述壓力腔室的壓力裝置；以及用于排放所述流體的排放部分，其中，所述排放部分連接至排放部，所述排放部包括泵，該泵被構(gòu)造成用于將排放的流體進(jìn)一步向下游泵送。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，流出所述壓力腔室的流體被強(qiáng)制排放到周圍環(huán)境中或者沿壓力腔室的方向循環(huán)。強(qiáng)制排放是通過一個(gè)或者多個(gè)泵進(jìn)行的。這能夠充分地增加流出的流體中的壓力，從所述結(jié)構(gòu)部中占主導(dǎo)的相對低壓上升至相對高的環(huán)境壓力(由水柱高度導(dǎo)致且因此取決于所述結(jié)構(gòu)部淹沒在水中的深度)。如上面已經(jīng)提到的，在具體實(shí)施例中，流體被供回至所述壓力腔室。因此，所述密封結(jié)構(gòu)可具有排放部，該排放部連接至所述壓力腔室以使排放的流體回流至所述壓力腔室。更具體地，所述排放部可以以如下方式構(gòu)造，即，使得已經(jīng)被排放的流體經(jīng)由壓力裝置循環(huán)至所述壓力腔室。這個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于，能夠容易地控制正在循環(huán)的流體的質(zhì)量。如果所述流體在封閉系統(tǒng)中循環(huán)，則例如由于生物有機(jī)體或物質(zhì)進(jìn)入流體而導(dǎo)致污染所述密封的風(fēng)險(xiǎn)相對小。另外，沒有流體終止于周圍環(huán)境中，因此導(dǎo)致環(huán)境友好型密封。在其它的實(shí)施例中，所述排放部被構(gòu)造為排放到水下環(huán)境中，至少在所述密封處于使用中的情況下，以便將所排放的流體供應(yīng)至那里。這個(gè)實(shí)施例可被構(gòu)造成簡單的結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述排放部具有用來臨時(shí)存儲(chǔ)排放的流體的容器。該容器可以連接至所述泵以用于流體的進(jìn)一步排放。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述排放部包括用于冷卻所述排放流體的熱交換器。所述流體可以在所述結(jié)構(gòu)部與所述軸相連接的位置處提供局部冷卻。由于所述軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述連接處可變熱并且遲早導(dǎo)致所述結(jié)構(gòu)和/或軸的損壞。當(dāng)然(但并非僅)當(dāng)所述流體循環(huán)時(shí)，所述流體例如能在所述壓力腔室內(nèi)被加熱，使得它的冷卻效果減小。通過使流體穿過熱交換器，所述流體可以被帶到期望的(低)溫度。在另一個(gè)實(shí)施例中，所述密封結(jié)構(gòu)包括三個(gè)、四個(gè)或者更多個(gè)連續(xù)的同軸環(huán)封，其中，在每個(gè)情況下，兩個(gè)相鄰的環(huán)封均界定出一個(gè)壓力腔室。通過以此方式形成多個(gè)相鄰的壓力腔室，能夠比具有單個(gè)壓力腔室的情況承受更高的壓力差。在這種情況下，從最高壓力的一側(cè)(例如與水下環(huán)境相鄰的一側(cè))至最低壓力的一側(cè)(例如所述結(jié)構(gòu)部的內(nèi)部空間)來看，所述壓力裝置優(yōu)選地構(gòu)造為使得它們在連續(xù)的壓力腔室中產(chǎn)生逐漸降低的壓力。在該實(shí)施例中，所述壓力腔室合作以沿所述軸的縱向方向逐漸吸收正壓力。在另一個(gè)實(shí)施例中，在所述連續(xù)的壓力腔室中壓力逐步減小期間的幅度(step)是基本相等的，因此各個(gè)密封實(shí)際上以同樣的方式負(fù)荷，這顯著地提高了所述密封的服務(wù)壽命。然而，如果期望，所述壓力也可以以不同的壓力幅度進(jìn)行調(diào)整(通常減小)。在另一個(gè)是實(shí)例中，所述壓力腔室串聯(lián)連接，使得當(dāng)所述壓力腔室中的一個(gè)或者多個(gè)損壞時(shí)所述密封仍然可以操作。所述密封結(jié)構(gòu)的密封元件(更具體地為所述環(huán)封)可以具有多種形式，諸如例如滑動(dòng)環(huán)封，這取決于周圍環(huán)境和所期望的密封特性。在一個(gè)有利的實(shí)施例中，所述環(huán)封包括唇密封，該密封的唇部朝向具有相對高壓力的一側(cè)。如前面已經(jīng)解釋過的一樣，與船推進(jìn)領(lǐng)域形成對照，目前在潮汐渦輪機(jī)領(lǐng)域還未使用設(shè)置有環(huán)封和壓力腔室的密封結(jié)構(gòu)。潮汐渦輪機(jī)當(dāng)前主要使用機(jī)械或者類似的密封，其中，所述渦輪機(jī)的艙可選擇地置于超壓(相對于大氣壓)下以減小橫跨所述密封的壓力差。然而，使用這種密封并且將所述潮汐渦輪機(jī)的艙放置于使用氣體(例如氮?dú)?的壓力下時(shí)，特別是當(dāng)它們被置于相當(dāng)大的深度例如(但不限于)20m或者更深的深度時(shí)，伴隨著多種缺點(diǎn)。所述缺點(diǎn)中的一個(gè)是，事實(shí)上將所述艙放置于壓力下是一項(xiàng)技術(shù)復(fù)雜的操作，特別是當(dāng)所述壓力必須在一段相對長的時(shí)間期間維持在足夠高的水平時(shí)。然后所述艙通過氣體供應(yīng)管道連接至水面上的氣體供應(yīng)裝置。W02007/125349披露了一種潮汐渦輪機(jī)。該渦輪機(jī)具有位于殼體與軸之間的密封系統(tǒng)以防止水進(jìn)入到外殼中。所述密封系統(tǒng)向收集容器排放。因此本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有簡單且耐用的密封結(jié)構(gòu)的艙，所述密封結(jié)構(gòu)使所述艙可在更大的水深度中使用。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該目的通過水下渦輪機(jī)的艙實(shí)現(xiàn)，該艙包括繞著假想的縱向軸線可旋轉(zhuǎn)的軸；外殼的結(jié)構(gòu)部，所述結(jié)構(gòu)部橫向于所述軸設(shè)置并且所述軸穿過所述結(jié)構(gòu)部；至少兩個(gè)同軸環(huán)封，它們彼此共同圍成一個(gè)壓力腔室以使所述軸和所述結(jié)構(gòu)部相對于彼此密封；用于在正壓力下將流體供應(yīng)至所述壓力腔室的壓力裝置；以及用于排放所述流體的排放部分，其中，所述排放部分連接至排放部，所述排放部包括泵，所述泵被構(gòu)造成將排放的流體進(jìn)一步向下游泵送。發(fā)明人注意到令人驚訝的景象，在較大深度下操作的用于潮汐渦輪機(jī)的艙甚至能夠使用上文中提到的那種密封結(jié)構(gòu)適當(dāng)?shù)孛芊?，所述密封結(jié)構(gòu)應(yīng)用于造船業(yè)中用于以密封船的推進(jìn)器軸。如果這種密封結(jié)構(gòu)的排放部分連接至具有用于泵送從所述壓力腔室中排放的流體的泵的排放部的話，所述流體中的壓力可以增加至一個(gè)這樣的程度，，即，使得流體能夠循環(huán)或者能夠被釋放到所述艙的環(huán)境中(那里高水壓占主導(dǎo))。所述密封結(jié)構(gòu)可以更進(jìn) 一步被構(gòu)造成使得能夠自動(dòng)追蹤到水壓中的局部變化，而不需要對所述壓力腔室中的壓力進(jìn)行主動(dòng)壓力調(diào)整。例如，水壓中的局部變化可能例如由于潮汐中的改變或者水面上的天氣條件的改變而導(dǎo)致。
如果所述密封結(jié)構(gòu)具有足夠數(shù)量的連續(xù)的環(huán)封和相關(guān)的壓力腔室，被所述密封吸收的所述壓力差可能大到甚至當(dāng)所述艙置于很大的深度(例如，大于50m或者甚至大于80m)時(shí)，所述艙的內(nèi)部也可由低壓(例如大約I個(gè)大氣壓的壓力)占主導(dǎo)。原則上，所述流體可包括任何合適的液體和/或氣體成分。然而，在另一個(gè)實(shí)施例中，所述流體是水(例如海水)，其從水下環(huán)境中獲取。特別地，所述流體不包括油，然而，更特別地，所述流體僅僅是水，甚至更特別地，僅僅是從水下環(huán)境中獲取的海水。通過正確地選擇所述流體(例如水)，可獲得環(huán)境友好型密封。為了確保流體的供應(yīng)，在另一個(gè)實(shí)施例中，所述艙可以設(shè)置有用于引入流體(在該示例中為來自水下環(huán)境的水)的流體引入元件。在許多情況下，所述軸將必須進(jìn)行潤滑以使得所述軸能夠在相對長的期間相對于所述艙旋轉(zhuǎn)而不致?lián)p壞。已知通過由潤滑元件在所述軸與所述艙或者所述艙中的至少結(jié)構(gòu)部之間提供潤滑劑對所述軸進(jìn)行潤滑。例如，潤滑劑可以提供在鄰近于所述軸的潤滑劑腔室中。在某些境況下，該潤滑劑可能流走并且進(jìn)入周圍環(huán)境中。這不但具有污染環(huán)境的影 響，而且通常意味著不得不定期補(bǔ)充潤滑劑供應(yīng)以能夠?qū)⑺鲚S潤滑至足夠的程度。然而，根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，所述潤滑元件和所述潤滑劑分別由一個(gè)或者多個(gè)壓力腔室和流入其中的流體(特別是從周圍環(huán)境中獲取的水)形成。所以，該實(shí)施例不要求獨(dú)立的潤滑，因而消除了潤滑劑污染水下環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。此外，和通常的潤滑劑相比，所述流體保持相對較冷，因此不易于發(fā)生所述軸的升溫及其所有消極后果。下面將在本發(fā)明的一些實(shí)施例的后續(xù)描述中解釋本發(fā)明更多的優(yōu)點(diǎn)、特性和細(xì)節(jié)。在該描述中將參照附圖
，其中圖I示出了對于根據(jù)本發(fā)明密封結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例來說推進(jìn)器軸結(jié)構(gòu)的軸向橫截面圖；圖2示出了用于圖I中推進(jìn)器軸結(jié)構(gòu)的密封結(jié)構(gòu)的替換實(shí)施例；圖3以圖解法示出了所述密封結(jié)構(gòu)的另一個(gè)實(shí)施例，其中，所述流體被收集并且再循環(huán)；圖4以圖解法示出了所述密封結(jié)構(gòu)的再一個(gè)實(shí)施例，其中，所述流體被收集并且被釋放到周圍環(huán)境中；以及圖5示出了在根據(jù)本發(fā)明的所述密封結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例中用于泵的理想Q-H曲線。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的密封結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例應(yīng)用于推進(jìn)器軸結(jié)構(gòu)上的實(shí)例。首先，圖I示出了推進(jìn)器軸I和整體由附圖標(biāo)記2表示的圍繞所述推進(jìn)器軸I的推進(jìn)器軸套2。該推進(jìn)器軸套2包括套部3 ;穿過船的船體5通到外部的后結(jié)構(gòu)部4 ；以及前結(jié)構(gòu)部6。所述后結(jié)構(gòu)部4支撐著后軸承7、前結(jié)構(gòu)部6以及前軸承8。所述推進(jìn)器軸I被容納在這些軸承7、8中以便圍繞其軸線9能夠旋轉(zhuǎn)。為了相對于所述后結(jié)構(gòu)部4密封所述推進(jìn)器軸1，提供了整體由附圖標(biāo)記10表示的后密封。此外，對于所述前結(jié)構(gòu)部6，提供了整體由附圖標(biāo)記11表示的前密封。在由所述推進(jìn)器軸I、所述推進(jìn)器軸套2和所述密封10，11界定的空間12中，提供一定量的液體潤滑油，其中的流體靜壓特別由潤滑油柱的高度決定，該油柱高度由潤滑油容器16中的潤滑油15的量的潤滑油水平14以及橫跨管道13 (所述潤滑油容器16通過所述管道13連接至空間12)的高度差決定。
在相應(yīng)的推進(jìn)器軸結(jié)構(gòu)形成其船體的部分的船上，具有用于提供流體(S卩，氣體、液體或者兩者的混合物)的流體供應(yīng)裝置17。所述流體可以是壓縮空氣，該壓縮空氣可以由船的網(wǎng)絡(luò)提供。該壓縮空氣具有典型地介于大約7.5和8.5巴(bar)之間的壓力。然而，所述流體也可以是水，例如從船周圍獲取的海水。通過具有單個(gè)固定通道(將在隨后進(jìn)行解釋)的固定節(jié)流閥裝置18，所述流體被連接至所述潤滑油容器16中的所述潤滑油水平14之上的空間19。所述節(jié)流閥裝置18具有通道，所述通道輸送例如大約25標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘的流體流。從所述潤滑油容器16處，管道20伸至所述后密封10。這里，所述管道20連接至壓力腔室21，該壓力腔室限定于唇密封22、23之間。所述前唇密封23的唇部朝向前部以及所述空間12，而另一唇密封22的唇部朝向后部。另外的唇密封24也朝向后部。如圖I所示，所述管道20進(jìn)一步連接至排放閥。所述節(jié)流閥裝置18被選擇為使得一定量的流體連續(xù)地通過所述排放閥25溢出(escape,流出)。這意味著所述壓力腔室21中的壓力等于位于所述排放閥25與水平面(waterlevel,水位)26之間的液柱,該液柱,相 應(yīng)的船位于該水平面26處。由于所述管道20既連接至所述壓力腔室21又連接至所述排放閥25，因此沒有必要設(shè)置單獨(dú)伸至所述排放閥25中的第二個(gè)管道。所述流體連同任何泄漏的液體通過第一排放管道50從所述壓力腔室21排放，所述第一排放管道伸至收集容器51。所述收集容器設(shè)置有除氣器52。所述容器52通過伸至所述壓力腔室21的第二排放管道53連接至前述的管道20。在所述第二排放管道53中，設(shè)置有流體泵54 (例如離心泵或者類似的泵)以便沿著管道20的方向泵送通過所述第一管道50排放的流體。以相似的方式，位于唇密封32與33之間的另一個(gè)壓力腔室31被加壓。這些唇密封具有朝向后部且朝向容納潤滑油的所述空間12的唇部。流體容器34 (例如用于裝油的容器)連接至所述壓力腔室31，能夠通過管道35和節(jié)流閥裝置36對該壓力腔室31施加壓力。該壓力取決于由閥25調(diào)節(jié)和測量的壓力。這意味著所述壓力腔室31中的壓力隨著一直到水平面26的水柱一起波動(dòng)。因此，如果由于船舶吃水(draught)的增加或者巨浪導(dǎo)致所述空間12中的潤滑油的壓力增加的話，所述壓力腔室31中的壓力也增加。由于更高的潤滑油壓力被所述壓力腔室31中的流體(油)的壓力所抵消，因此當(dāng)所述空間12中的潤滑油的壓力增加時(shí)所述唇密封32不經(jīng)受額外的負(fù)荷。這增加了所述唇密封32的服務(wù)壽命。第二節(jié)流閥裝置37與固定的節(jié)流閥裝置36串聯(lián)連接。該第二節(jié)流閥裝置通向周圍環(huán)境。如果所述節(jié)流閥裝置36和37是相同的，那么伸至所述潤滑油容器34的支管38因此負(fù)荷著管道35中壓力的大約一半的壓力。該流體連同任何泄漏液體能夠通過伸至收集容器57的第一排放管道55從所述壓力腔室31排放。所述容器57通過第二排放管道58連接至前面提及的流體容器34 (潤滑油容器)。在所述第二排放管道58中，設(shè)置有第二流體泵56 (例如離心泵或類似的泵)以沿著所述流體容器34的方向泵送經(jīng)由所述第一管道55排放的流體，從而能夠沿著壓力腔室32的方向使所述流體再循環(huán)。 上面提到的密封不局限于具有單個(gè)壓力腔室的實(shí)施例。在其它實(shí)施例中，存在更多的壓力腔室，例如三個(gè)壓力腔室31、39、40，它們形成于四個(gè)唇密封32、33、41和42之間。所述管道35現(xiàn)在連接至串聯(lián)連接的三個(gè)節(jié)流閥裝置36、37、43，其中的最后一個(gè)節(jié)流閥裝置通向環(huán)境大氣。在每種情況下這可以是具有小內(nèi)徑的一段管。通過對應(yīng)設(shè)置的支管38、44，所述潤滑油容器34、35被置于逐漸減小的壓力下，因此壓力腔室31、39也處于逐漸減小的壓力下。前壓力腔室40中的壓力最小，因?yàn)槠鋬H經(jīng)受相關(guān)的潤滑油容器47中潤滑油的潤滑油柱，該潤滑油容器47通過管道48與大氣相通。通過多個(gè)泵70a、70b和70c被分別引入所述壓力腔室31、39和40中的所述流體能夠分別經(jīng)由排放管道49a、49b和49c被排放至所述潤滑油容器34、45和47。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例在圖3中所示。在圖3所示的實(shí)施例中，在用于產(chǎn)生電能的海上渦輪機(jī)的套管106 (由虛線概略地示出)中設(shè)置有旋轉(zhuǎn)的管道密封，例如與EP I586798BI中所述的類型相似。所述套管中的壓力(P。)較低，例如等于I巴(bar)。所述旋轉(zhuǎn)管道密封包括固定的外殼60和襯套(bushing) 59。所述外殼附接至固定的管道并且所述襯套附接至繞著軸線能夠旋轉(zhuǎn)的管道。多個(gè)唇密封形成所述外殼的部分(在所示的實(shí)施例中為唇密封61至66，但是顯然也可以具有更多或更少的密封)。在這些唇密封的每兩個(gè)之間，設(shè)置有壓力腔室71至75，也設(shè)置有環(huán)狀的節(jié)流閥裝置81至84。參照圖3，增壓(PI)的流體(以容積式流量Qv4)被提供并且經(jīng)由管道76傳到第一 壓力腔室71，所述流體例如為來自流體供應(yīng)元件102的(海)水)。所述流體流進(jìn)所述第一壓力腔室71。所述流體能夠經(jīng)由管道77離開所述第一壓力腔室并且能夠流至第二壓力腔室72。在這種情況下，所述流體首先進(jìn)入第一節(jié)流閥裝置81。在所述第一節(jié)流閥裝置81的下游，所述流體經(jīng)由管道78流入所述第二壓力腔室72并且經(jīng)由管道79流入第二節(jié)流閥裝置82。所述第二壓力腔室72中的壓力低于所述第一壓力腔室71中的壓力。以這種方式，所述流體流入連續(xù)的壓力腔室73-75中的每個(gè)。由于節(jié)流閥裝置81-84和壓力腔室71-75的連續(xù)和交替順序，壓力(PI、P2、P3、P4、P0)以規(guī)則的幅度逐漸減小，因此所有唇密封上的負(fù)荷是非常有限的。因此，所述流體經(jīng)由各個(gè)壓力腔室從供應(yīng)管道76流入排放管道103。所述流體(容積式流量Qvl)經(jīng)由排放管道103進(jìn)入所述套管中存在的容器104。所述容器104連接至自動(dòng)除氣器105以及連接至放置于套管106中的泵模塊107。所述泵模塊107特別包括泵108，用該泵可泵送所述流體(在容積式流量Qv2下)。所述泵108沿所述第一壓力腔室71的供應(yīng)管道76的方向?qū)⑺隽黧w(容積式流量Qv3，在該示例中原則上適用于Qvl=Qv3+Qv4)送回。圖4示出了本發(fā)明的替換實(shí)施例。取代流體進(jìn)行再循環(huán)，所述流體在通過所述壓力腔室后被排放到周圍環(huán)境中。通過供應(yīng)部102提供的所述流體(S卩，來自于艙106的外部的海水)具有高壓(PI)并且在這個(gè)壓力下進(jìn)入所述壓力腔室。然而，離開最后的壓力腔室的流體的壓力(Ptj)非常低。為了仍然能夠例如經(jīng)由排放元件109排放所述流體，必須將所述流體壓力增加至PI或者更高。通過連接至管道111的泵110實(shí)現(xiàn)該壓力增加。參照圖3，為了評定循環(huán)系統(tǒng)的系統(tǒng)性能，繪制了不同操作條件下的所述密封結(jié)構(gòu)中的壓力和容積式流量。例如，如果假定例如由于潮汐運(yùn)動(dòng)使得水壓PI能夠而在±1巴的帶寬中變化，則標(biāo)稱(nominal)水壓是5巴(和大約50m的深度一致)并且(渦輪機(jī))外殼或者套管中的壓力P。被假定為大氣壓(Ptj=O巴)并且如果假定容積式流量Qvl=Qv3+Qv4的話，則能夠計(jì)算各個(gè)壓力腔室中的壓力和相關(guān)的容積式流量。所述壓力腔室中所要求的最小容積式流量將尤其取決于密封中熱量的產(chǎn)生，該密封中熱量的產(chǎn)生又取決于速度和壓力。基于通過節(jié)流閥的容積式流量Qvl，計(jì)算出示于下表I中的值。
權(quán)利要求
1.一種用于密封繞著假想的縱向軸線能夠旋轉(zhuǎn)的水下軸(I)的密封結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括橫向于所述軸(I)設(shè)置的結(jié)構(gòu)部(4、5)，所述軸(I)通過了或者能夠通過所述結(jié)構(gòu)部；至少兩個(gè)同軸環(huán)封(22、23 ;32、33、41、42)，其相互圍出壓力腔室(21)以使所述軸(I)和所述結(jié)構(gòu)部(4、5)相對于彼此密封；壓力裝置(17-20 ;34、45、47)，用于在正壓力下將流體提供至壓力腔室(21 ;31、39、40);以及用于排放流體的排放部分(50)，其中，所述排放部分連接至排放部(53 ;49a-49c)，所述排放部包括被構(gòu)造成用于將排放的流體進(jìn)一步向下游泵送的泵(54 ;70a-70c)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的密封結(jié)構(gòu)，其中，所述排放部連接至所述壓力腔室(21)以便將排放的流體返回至所述壓力腔室(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的密封結(jié)構(gòu)，其中，所述排放部被布置成用于使已通過所述壓力裝置被排放至所述壓力腔室的流體循環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3所述的密封結(jié)構(gòu)，其中，所述排放部被構(gòu)造成用于在使用中排放至水下環(huán)境中，以便向其供應(yīng)排放的流體。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的密封結(jié)構(gòu)，其中，所述泵被構(gòu)造成用于將所述排放部中的流體的壓力增加至等于或者高于水下環(huán)境中的水壓。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的密封結(jié)構(gòu)，其中，所述排放部具有用于臨時(shí)存儲(chǔ)排放的流體的容器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的密封結(jié)構(gòu)，其中，所述容器連接至所述泵，用于進(jìn)一步排放流體。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的密封結(jié)構(gòu)，其中，所述排放部包括用于冷卻所述排放的流體的熱交換器。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的密封結(jié)構(gòu)，包括至少三個(gè)連續(xù)的同軸環(huán)封，在每種情況下其中的兩個(gè)相鄰的環(huán)封界定出一壓力腔室。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的密封結(jié)構(gòu)，其中，所述壓力裝置被構(gòu)造成使得從最高壓力的側(cè)部往最低壓力的側(cè)部觀察時(shí)，它們在連續(xù)的壓力腔室中產(chǎn)生逐漸減小的壓力。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的密封結(jié)構(gòu)，其中，所述壓力腔室串聯(lián)連接。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項(xiàng)所述的密封結(jié)構(gòu)，其中，所述環(huán)封包括唇密封，所述唇密封的唇部朝向相對高壓力的側(cè)部。
13.—種水下渦輪機(jī)的艙，包括繞著假想的縱向軸線能夠旋轉(zhuǎn)的軸(I);所述艙的橫向于所述軸(I)設(shè)置的結(jié)構(gòu)部(4、5)，所述軸(I)通過所述結(jié)構(gòu)部；至少兩個(gè)同軸環(huán)封(22、.23)，其共同圍出壓力腔室(21)，用于使所述軸(I)和所述結(jié)構(gòu)部(4、5)相對于彼此密封；壓力裝置(17-20)，用于在正壓力下提供流體至所述壓力腔室(21);以及用于排放流體的排放部分(50)，其中，所述排放部分(50)連接至排放部，所述排放部包括被構(gòu)造成用于將排放的流體進(jìn)一步向下游泵送的泵。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的艙，其中，所述流體為從水下環(huán)境中獲取的水，并且其中，所述艙包括用于從水下環(huán)境引入水的流體弓I入元件。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的艙，其中，低于水下環(huán)境中的水壓的壓力，特別是大氣壓在所述艙中占主導(dǎo)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15所述的艙，包括用于在所述軸與所述結(jié)構(gòu)部之間提供潤滑劑的潤滑元件，以用于潤滑所述軸相對于所述結(jié)構(gòu)部的旋轉(zhuǎn)，其中，所述潤滑元件和所述潤滑劑分別由所述壓力腔室和所述流體形成，所述流體特別是從周圍環(huán) 境中獲取的水。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于密封繞著假想的縱向軸線能夠旋轉(zhuǎn)的水下軸的密封結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括橫向于所述軸設(shè)置的結(jié)構(gòu)部，所述軸通過或者能夠通過所述結(jié)構(gòu)部；至少兩個(gè)同軸環(huán)封，其相互圍出壓力腔室以使所述軸和所述結(jié)構(gòu)部相對于彼此密封；壓力裝置，用于在正壓力下將流體提供至壓力腔室；以及用于排放流體的排放部分，其中，所述排放部分連接至排放部，所述排放部包括被構(gòu)造成用于將排放的流體進(jìn)一步向下游泵送的泵。本發(fā)明還涉及一種渦輪的艙，該渦輪的艙設(shè)置有所述密封結(jié)構(gòu)。
文檔編號F16J15/40GK102713257SQ201080060379
公開日2012年10月3日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
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