技术领域
[0001] 本
发明涉及驱动轴，并且更具体地涉及用于其中两个
电机(例如，
电动机)用于驱动单个驱动轴的应用的驱动轴。
[0002] 驱动轴可在
船舶或船只推进组件中使用。
背景技术
[0003] 布置两个电机(例如，电动机)来向单个驱动轴施加
扭矩不是罕见的。电机一般以双联配置或
串联配置来布置。电机中的一个中的故障一般将意味着驱动轴不能使用，直到清除了所述故障。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供具有两个
驱动电机的驱动轴，其中电机(通常为离负载最近的电机)在发生故障时可容易断开，使得驱动轴可恢复运行并且由剩余的电机驱动。
[0005] 具体地，本发明提供驱动轴，所述驱动轴包括：
[0006] a.内轴，所述内轴具有：
[0007] b.适配成可连接至第一连接轴的第一端部，所述第一连接轴通过外部电机(例如，电动机)施加的扭矩进行旋转；
[0008] c.适配成可连接至第二连接轴的第二端部；以及
[0009] d.与内轴同轴的中空外轴，所述外轴限定相关联电机(例如，为驱动组件的一部分的电动机)的
转子组件的至少一部分或可操作地连接至所述转子组件，并且适配成可释放地连接至内轴，使得驱动轴可选择性地配置成处于用于正常操作条件的第一布置以及第二布置，在第一布置中外轴连接至内轴以用于随其旋转，在第二布置中外轴不连接至内轴。
[0010] 将容易理解的是，第一连接轴和第二连接轴不形成驱动轴本身的一部分，但驱动轴的端部在使用中连接至第一连接轴和第二连接轴。第二连接轴可直接或间接连接至任何合适的负载，例如推进装置，在船舶推进组件的情况下如螺旋桨、
叶轮、喷
水器等。类似地，外部电机和相关联电机的非相关部分(例如，
定子组件、转子组件的活动部分等)不形成驱动轴本身的一部分，但可在使用中向驱动轴施加扭矩。电机可具有任何合适的构造，并且可以双联配置或串联配置来布置。驱动轴的外轴可承载相关联电机的转子组件的活动部分，或可直接或间接连接至转子组件。概括地，外部电机将被操作以通过它可直接或间接连接至的第一连接轴来向内轴施加扭矩。相关联电机将被操作来向外轴施加扭矩。
[0011] 内轴可被额定成输出与相关联电机所递送的扭矩相比更高的扭矩。
[0012] 内轴的第一端部可包括连接
法兰，所述连接法兰可连接至第一连接轴的对应连接法兰。类似地，内轴的第二端部可包括连接法兰，所述连接法兰可连接至第二连接轴的对应连接法兰。第一连接轴和第二连接轴因此在使用中连接至内轴的第一端部和第二端部以用于随其旋转。内轴第二端部处的连接法兰可以可释放地连接至内轴。这允许连接法兰在内轴已经恰当地位于外轴内之后配合至内轴。相应的连接法兰可使用机械固定件如
螺栓、销、夹具等来连接在一起。
[0013] 内轴可包括第一中间法兰，所述第一中间法兰使
用例如机械固定件如螺栓、销、夹具等可释放地连接至设置在外轴第一端部处的法兰，机械固定件可被移除以使内轴和外轴在第一端部处断开并且将驱动轴配置成处于第二布置。在一种布置中，机械固定件为液压膨胀螺栓。驱动轴可进一步包括位于第一中间法兰与外轴的第一端部法兰之间的
垫片。可使用任何合适的垫片。在一种布置中，垫片可为被分成两个或更多个区段的分段式环形垫片，每个区段接收至少一个机械固定件如螺栓。当内轴保持在适当
位置时，此类垫片可在径向方向上被移除。
[0014] 为针对高冲击负载提供另外的保护，内轴和外轴可在外轴的两端处可释放地连接。具体地，内轴可进一步包括第二中间法兰，所述第二中间法兰使用例如机械固定件如螺栓、销、夹具等可释放地连接至设置在外轴第二端部处的法兰，机械固定件可被移除以使内轴和外轴在第二端部处断开并且将驱动轴配置成处于第二布置。驱动轴可进一步包括位于第二中间法兰与外轴的第二端部法兰之间的垫片。同样地，可使用任何合适的垫片，例如分段式环形垫片。当内轴和外轴断开时，可移除每个位于中间法兰与邻近的外轴端部法兰之间的垫片，以允许在相应法兰之间形成明显的间隙。
[0015] 概括地，将容易理解的是，可使用任何合适的装置来可释放地连接内轴和外轴，以允许驱动轴可选择性地配置成处于第一布置或第二布置。此类装置可设置在外轴的一端或两端处。所述装置可为任何合适类型(例如，法兰、粘性、
磁性、弹性等)的连接器，或任何合适类型(例如，爪形、摩擦、磁性等)的
离合器组件。将容易理解的是，此类装置未必需要使用内轴和外轴上的对应法兰。可以其他方式在物理上适配或构造内轴和外轴以促进它们的可释放连接。
[0016] 在正常操作条件期间，来自外部电机的扭矩可通过内轴在第一连接轴与第二连接轴之间传输。来自相关联电机的扭矩也可通过中间法兰在外轴与内轴之间传输。在阻止外轴旋转的故障条件的情况下，可使内轴和外轴断开(例如，通过移除螺栓、销、夹具或其它机械固定件，或通过操作
离合器组件)，使得扭矩仍可通过内轴在第一连接轴与第二连接轴之间传输。这意味着即使存在要求外轴保持静止的故障，驱动轴仍可使用。
[0017] 内轴的连接法兰和中间法兰优选地位于外轴的轴向外侧。
[0018] 外轴可进一步包括一个或多个辊环以防止驱动轴横向移动。此类辊环通常不旨在承受推
力负载。
[0019] 本发明进一步提供驱动组件，所述驱动组件包括：
[0021] b.具有转子组件的相关联电机，所述转子组件至少部分地由外轴限定或可操作地连接至外轴。
[0022] 驱动组件可进一步包括用于
支撑驱动轴的一个或多个
轴承。
[0023] 驱动组件可进一步包括用于选择性地在驱动轴处于第二布置时防止外轴旋转的
锁定装置。
[0024] 驱动轴(或驱动组件)可为船舶推进组件的一部分，其中第二连接轴可用于驱动推进装置，例如螺旋桨、叶轮、喷水器等。船舶推进组件还可包括如一个或多个轴台(plummer blocks)、止推轴承(thrust block)等的部件。
[0025] 本发明进一步提供操作驱动轴的方法，所述驱动轴包括：
[0026] a.内轴，所述内轴具有：
[0027] b.适配成可连接至第一连接轴的第一端部，所述第一连接轴通过外部电机施加的扭矩进行旋转；
[0028] c.适配成可连接至第二连接轴的第二端部；以及
[0029] d.与内轴同轴的中空外轴，所述外轴限定相关联电机的转子组件的至少一部分或可操作地连接至所述转子组件，并且适配成可释放地连接至内轴；
[0030] e.所述方法包括以下步骤：
[0031] f.在正常操作条件期间将外轴连接至内轴；以及
[0032] g.响应于故障条件使外轴与内轴断开。
[0033] 如果内轴包括使用机械固定件如螺栓、销、夹具等可释放地连接至设置在外轴第一端部处的法兰的第一中间法兰，那么所述方法可包括响应于故障条件移除机械固定件以使外轴与内轴断开的步骤。如果驱动轴包括离合器组件，那么所述方法可包括响应于故障条件操作离合器组件以使外轴与内轴断开的步骤。
[0034] 所述方法可进一步包括在外轴与内轴断开时防止外轴旋转的步骤。
附图说明
[0035] 图1示出合并根据本发明的第一驱动轴的驱动组件；
[0036] 图2示出合并根据本发明的第二驱动轴的驱动组件；
[0037] 图3为合并根据本发明的驱动轴的船舶推进组件的示意图；以及[0038] 图4为图3的船舶推进组件的示意图，其中相关联电动机停止运行。
具体实施方式
[0039] 参考图1，用于船舶推进组件的驱动组件1包括根据本发明的第一驱动轴2。将容易理解的是，驱动组件1不限于船舶应用并且可用于其他目的。
[0040] 驱动轴2包括内轴4和中空外轴6，所述中空外轴6相对于内轴同轴
定位并且间隔开了轴向间隙8。
[0041] 内轴4具有第一端部4a和第二端部4b。第一端部4a包括连接法兰10，所述连接法兰10通过一系列周向间隔的螺栓16连接至第一连接轴14的连接法兰12。第二端部4b包括连接法兰18，所述连接法兰18通过一系列周向间隔的螺栓24连接至第二连接轴22的连接法兰20。连接法兰18可在内轴4已被插入穿过外轴6之后配合至第二端部4b。
[0042] 外轴6包括第一端部6a和第二端部6b。
[0043] 内轴4包括中间法兰26，所述中间法兰26通过一系列周向间隔的螺栓30例如液压膨胀螺栓可释放地连接至外轴6的第一端部6a处的端部法兰28。尽管未示出，但将容易理解的是，内轴4和外轴6可通过其他类型的机械固定件或通过离合器组件可释放地连接在一起。
[0044] 分段式环形垫片32位于中间法兰26与端部法兰28之间。如以上描述的，垫片32被分成两个或更多个区段，并且每个区段接收螺栓32中的一个或多个，使得螺栓32中的一个或多个在法兰26、28之间保持在适当位置。
[0045] 外轴6包括防止横向移动的一对轴向间隔的辊环34。每个辊环34邻近支撑驱动轴2的轴承36定位。
[0046] 相关联电动机38(或“后电动机”)包括设置在外轴6上的转子组件40。
[0047] 在正常操作期间，中间法兰26和端部法兰28通过螺栓30连接。
[0048] 扭矩由外部电动机(未示出)提供至第一连接轴14并且由内轴4传输至第二连接轴22。相关联电动机38提供的扭矩由外轴6和内轴4通过中间法兰26和端部法兰28传输至第二连接轴22。
[0049] 在发生外轴6不能旋转的故障的情况下，可手动移除螺栓30以使中间法兰26和端部法兰28断开，并且因此使静止的内轴4和外轴6断开。还移除分段式环形垫片32以在中间法兰26与端部法兰28之间提供明显的间隙。外轴6可视需要由锁定装置(未示出)锁定以防旋转。
[0050] 内轴4仍能够将来自外部电动机(未示出)的扭矩传输至第二连接轴22。在故障条件期间，内轴4不向外轴6施加扭矩。
[0051] 当已清除故障条件时，可保持内轴静止，同时再次将分段式环形垫片32定位在中间法兰26与端部法兰28之间，并且手动地再次将螺栓30插入以再次连接中间法兰26和端部法兰28。
[0052] 图2示出包括根据本发明的第二驱动轴2′的驱动组件1′。第二驱动轴2′类似于图1中示出的第一驱动轴，并且已将相同参考数字给予类似部件。
[0053] 在相关联电动机38经受高冲击负载的情况下，第二驱动轴2′提供另外的保护。内轴4′包括第一中间法兰26a，所述第一中间法兰26a通过一系列周向间隔的螺栓30a可释放地连接至外轴6′的第一端部6a处的端部法兰28a。内轴4′还包括第二中间法兰
26b，所述第二中间法兰26b通过一系列周向间隔的螺栓30b可释放地连接至外轴6′的第二端部6b处的端部法兰28b。第二中间法兰26b可在内轴4′已被插入穿过外轴6′之后配合至内轴4′。分段式环形垫片32a位于中间法兰26a与端部法兰28a之间。类似地，分段式环形垫片32b位于中间法兰26b与端部法兰28b之间。在图2中示出的配置中，即在正常操作期间，第二驱动轴2′能够承受高冲击负载。
[0054] 在发生外轴6′不能旋转的故障的情况下，可移除螺栓30a以使中间法兰26a和端部法兰28a断开，并且可移除螺栓30b以使中间法兰26b和端部法兰28b断开。还移除分段式环形垫片32a、32b以在相应的中间法兰与端部法兰之间提供明显的间隙。
[0055] 当已清除故障条件时，可保持内轴静止，同时再次将分段式环形垫片32a、32b定位在相应的中间法兰26a、26b与端部法兰28a、28b之间。随后手动地将螺栓30a插入以再次连接中间法兰26a和端部法兰28a，并且手动地将螺栓30b插入以再次连接中间法兰26b和端部法兰28b。
[0056] 参考图3和4，船舶推进组件100包括如以上参考图1描述的驱动组件1。
[0057] 第一连接轴14穿过水密舱壁104中的舱壁
密封件102并且连接至电动机106(或“前电动机”)。
[0058] 第二连接轴22通过第一轴台110、止推轴承112和第二轴台114连接至螺旋桨108。船尾密封件116设置在船舶的船体118中。
[0059] 图3示出正常操作条件期间的驱动组件。
[0060] 图4示出电动机38停止运行的故障条件期间的驱动组件。具体地，螺栓30和分段式环形垫片32已被移除，使得外轴6与内轴4断开。
[0061] 内轴4仍能够将来自电动机106的扭矩传输至第二连接轴22以使螺旋桨108旋转。
[0062] 支撑电动机106的转子组件的轴连接至第一连接轴14。第一连接轴14可形成为两个中间轴区段14a、14b，两个中间轴区段14a、14b可以类似于以上讨论的方式与彼此断开。如果存在电动机106停止运行的故障条件，那么可使电动机106与驱动组件1断开。具体地，可使支撑轴与第一轴区段14a(也可视需要完全移除第一轴区段14a)断开，并且可使第二轴区段14b与内轴的第一端部4a断开。第二轴区段14b穿过舱壁密封件102并且可被支撑在临时托架上。
[0063] 电动机38仍可操作，并且扭矩通过外轴6和内轴4传输至第二连接轴22以使螺旋桨108旋转。
