JP3813842B2 - 水潤滑型の船尾管シール装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水潤滑型の船尾管シール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
比較的小型の船舶に使用する船尾管シール装置として、例えば、特公平８−６８１８号公報に記載された水潤滑型の船尾管シール装置が知られている。
この従来の船尾管シール装置は、内部に推進軸が同軸心状に挿通された筒状のケーシングと、推進軸に摺接するリップが船外側に向くようケーシングの内周部に固定された内外一対のシールリングとを備えており、最も船外側のシールリングと最も船内側のシールリングとで区画されたチャンバ内に潤滑水を充填することにより、船外側のシールリングの背面側を潤滑してその耐久性の向上を図っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の船尾管シール装置では、船外側のシールリングと船内側のシールリングとで区画された一つチャンバ内に潤滑水が加圧されずに封入されているだけであるから、喫水圧と船内空気圧との差圧は最も船外側のシールリングに対しても常に付加されるようになっており、しかも、潤滑水は入れ替えが行われないようにチャンバ内に封入されているから、船外側のシールリングに対する冷却効果が乏しく、推進軸に対する摺動に伴う摩擦熱によって同シールリングが摩耗しやすくなっている。
【０００４】
このため、従来の船尾管シール装置では、喫水圧の増大に伴って最も船外側のシールリングが破損する可能性が高く、この点で運転時におけるシール機能の耐久性に問題があるため、比較的大型の船舶に使用することが困難であるという欠点があった。
一方、上記従来の船尾管シール装置において、仮に最も船外側のシールリングが破損しても、次の船内側のシールリングによって船外水の船内への漏洩がある程度阻止されるが、船内側のシールリングは背面側が船内空間に晒されているため、船外側のシールリングが破損すると船内側のシールリングも直ぐに破損する恐れが高い。
【０００５】
このため、従来の船尾管シール装置では、いったん船外側のシールリングが故障するともはや回転する推進軸に対するシール機能を有効に維持することができず、直ぐに緊急用インフラタブルシールを作動してシステムを停止しなければならないので、この点でも運転時におけるシール機能の耐久性に問題があり、比較的大型の船舶に使用することが困難であった。
本発明は、このような実状に鑑み、運転時における最も船外側のシールリングに対する負荷を軽減しかつそのリングに対する冷却効果を向上するとともに、最も船外側のシールリングが破損しても回転する推進軸に対するシール機能を維持できるようにして、運転時におけるシール機能の耐久性を向上することができる水潤滑型の船尾管シール装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成すべく、本発明は次の技術的手段を講じた。
すなわち、本発明は、前記した水潤滑型の船尾管シール装置において、リップが船外側に向くようにケーシングの内周部に固定された一つ又は複数の中間シールリングを最も船外側のシールリングと最も船内側のシールリングの間に配設することによりチャンバが軸心方向に並ぶ複数の水潤滑室に分割され、これらの各水潤滑室内の潤滑水を喫水圧よりも低い圧力で加圧しながら船内で循環させる水循環回路が設けられ、この水循環回路は、各水潤滑室に同圧の潤滑水を供給する供給管路と、各水潤滑室から潤滑水を排出させる排出管路とを備えており、前記最も船外側のシールリングの正面側に喫水圧よりも高い船内水を供給する給水回路が設けられ、この給水回路から分岐しかつ中途に常閉の第一バルブを有する給水枝管が前記最も船外側のシールリングの背面側の水潤滑室に接続されており、前記供給管路の、前記最も船外側のシールリングの背面側の潤滑室に通じる管路には、常開の第二バルブが設けられ、前記排出管路の、前記最も船外側のシールリングの背面側の潤滑室に通じる管路には、常開の第三バルブが設けられているていることを特徴とする。
【０００７】
この場合、各水潤滑室内の潤滑水が水循環回路によって喫水圧よりも低い圧力で加圧さ
れているので、運転時における最も船外側のシールリングに対する負荷が軽減される。また、各水潤滑室内の潤滑水は船内で循環しているため、最も船外側のシールリングが推進軸に対する摺動に伴って発熱しても、その摩擦熱は潤滑水を介して船内側に放熱され、これによって同リングに対する冷却効果が向上する。
一方、各水潤滑室は、最も船外側のシールリングと、最も船内側のシールリングと、リップが船外側に向くようにケーシングの内周部に固定された一つ又は複数の中間シールリングとによって区画されているため、最も船外側のシールリングが破損しても、その一つ船内側の中間シールリングによって船外水の船内側への漏洩が阻止される。
【０００８】
そして、この場合、上記中間シールリングとその更に船内側の中間シールリング又は最も船内側のシールリングによって区画された水潤滑室が残ることになり、最も船外側の中間シールリングの背面側が水循環回路で加圧された潤滑水で満たされているため同リングが直ぐに破損することがなく、回転する推進軸に対するシール機能が有効に維持されることになる。
また、上記の本発明において、水循環回路によって各水潤滑室をそれぞれ同じ圧力に設定するようにすれば、通常運転時において中間シールリングが無負荷のアイドリング状態に維持されるので、最も船外側のシールリングが破損した緊急の場合に中間シールリングが機能しないという不測の事態を未然に防止することができる。
【０００９】
また本発明では、ケーシング内における最も船外側のシールリングの正面側に船内水を供給する給水回路が設けられ、この給水回路から分岐しかつ中途に常閉の第一バルブを有する給水枝管が最も船外側のシールリングの背面側の水潤滑室に接続されている。
この場合、上記第一バルブは最も船外側のシールリングが健全な通常時は閉状態にセットされている。そして、同シールリングが破損した場合に当該第一バルブを開にすれば、給水回路から送り込まれた船内水によって中間シールリングの正面側に即座に圧力を立たせることができ、これにより、当該中間シールリングによる二次的な漏洩防止機能を確実に発揮させることができる。
【００１０】
また、本発明において、ケーシングの内周部における各シールリングよりも船外側の部分にインフラタブルシールを設け、緊急時にこのシールを推進軸側へ押し付けるための加圧回路を設けるようにすれば、最も船外側のシールリングだけでなく中間シールリングが破損したような非常事態にも有効に対応することができる。
更に、本発明において、最も船内側のシールリングから漏洩した潤滑水を受け止めるためのトレイをケーシングに固定し、このトレイで受け止められた漏洩水を水循環回路内の水タンクに回収する回収管路を設けるようにすれば、各シールリングから船内側に漏洩した漏洩水を、水循環回路の潤滑水として利用できるようになる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、本実施形態の船尾管シール装置１は、図外の船体の後尾に固定されかつ内部に推進軸２が同軸心状に挿通された筒状のケーシング３と、その推進軸２に摺接するリップが船外側に向くようケーシング３の内周部に固定された合計３つのシールリング４，５，６とを備えている。
このうち、推進軸２は、中空円筒状のシャフト７と、このシャフト７の軸方向中途部におけるケーシング３内に対応する部分にスプライン嵌合された摺動ライナー８とから構成されている。なお、図例では、各シールリング４，５，６のリップを摺動ライナー８に摺接させているが、このライナー８を省略して各シールリング４，５，６のリップをシャフト７に直接摺接させてもよい。
【００１２】
ケーシング３は、前記船体の後尾壁から突設されたベース筒体９の船内側端にボルト締結された固定筒体１０と、この固定筒体１０の船内側端に三重に重なった状態でボルト締結された保持リング１１とからなり、この各保持リング１１の接合部の内周部分に形成された周溝部に前記各シールリング４，５，６の外周縁部がそれぞれ嵌め込まれている。
また、各シールリング４，５，６よりも船外側に位置する固定筒体１０の内周面には、内周縁がシャフト７に近接するように突設されたフランジ１２が一体に形成されており、
このフランジ１２の内周縁に形成された周溝部にインフラタブルシール１３が収納されている。
【００１３】
前記３つのシールリング４，５，６のうち、最も船外側の外シールリング４と中間シールリング５の間で船外側の第一水潤滑室１４が形成され、かつ、同中間シールリング５と最も船内側の内シールリング６との間で船内側の第二水潤滑室１５が形成されていて、これにより、外シールリング４と内シールリング５との間のチャンバが軸心方向に並ぶ二つの水潤滑室１４，１５に分割されている。
本実施形態の船尾管シール装置１は、更に、上記各水潤滑室１４，１５内の潤滑水を喫水圧よりも低い圧力で加圧しながら船内で循環させる水循環回路１６と、ケーシング３内における最も船外側のシールリング４の正面側に船内水を供給する給水回路１７と、緊急時に前記インフラタブルシール１３を推進軸２側へ押し付けるための加圧回路１８と、を備えている。
【００１４】
図２に示すように、水循環回路１６は、船内に配置された水タンク２０と、この水タンク２０から吸い上げた潤滑水を各水潤滑室１４，１５に供給するための供給管路２１と、各水潤滑室１４，１５から排出された潤滑水を重力タンク２２に送るための排出管路２３と、その重力タンク２２から溢れた潤滑水を水タンク２０に戻すための戻し管路２４とを備えている。
供給管路２１の中途部には水ポンプ２５が設けられ、この供給管路２１の水ポンプ２５から先の部分が二手に分岐しており、この各分岐管が前記第一及び第二水潤滑室１４，１５にそれぞれ接続されている。また、排出管路２３も第一及び第二水潤滑室１４，１５にそれぞれ接続された分岐管を備えており、これらの分岐管は途中で一本に纏められて前記重力タンク２２に接続されている。
【００１５】
重力タンク２２は、推進軸２の軸心から任意に設定された所定の設置高さＨ（本実施形態では約２ｍ）に配置されており、この重力タンク２２のヘッド圧を利用して、第一水潤滑室１４と第二水潤滑室１５内の水圧が同じ圧力となるように設定されている。
図２に示すように、本実施形態では、ケーシング３を構成する最も船内側の保持リング１１に、船内側の内シールリング６から漏洩した潤滑水を受け止めるためのトレイ３２が固定されている。このトレイ３２には、漏洩水を水循環回路１６内の水タンク２０に回収するための回収管路３３が接続されており、これにより、各シールリング４，５，６から船内側に漏洩した漏洩水を水循環回路１６の潤滑水として利用するようにしている。
【００１６】
一方、給水回路１７は、船内に配置された図外のメインポンプと、このメインポンプからの船内水をケーシング３送り込むための給水管路２６とを備えている。この給水管路２６は、ケーシング３の固定筒体１０に形成したボアに接続されていて、ケーシング３内における外シールリング４の正面側に船内水を供給するものである。
給水管路２６の中途部には給水枝管２７が接続されており、この給水枝管２７は、水循環回路１６の排出管路２３を構成する２つの分岐管のうち、第一水潤滑室１４に通じる方の分岐管に接続されている。なお、前記給水枝管２７には常閉の第一バルブ２８が設けられ、供給管路２１の第一水潤滑室１４に通じる方の分岐管には常開の第二バルブ２９が設けられ、排出管路２３の第一水潤滑室１４に通じる方の分岐管には常開の第三バルブ３０が設けられいる。
【００１７】
加圧回路１８は、船内に配置された図外の圧縮空気源（コンプレッサ）と、この空気源からの圧縮空気をインフラタブルシール１３が収納されている周溝部内に送り込む送気管路３１とを備えている。なお、この加圧回路１８は、周溝部内に圧縮空気ではなく加圧水を送り込むものであってもよい。
次に、上記構成を有する船尾管シール装置１により行うことができる軸封方法を、その作用とともに説明する。
まず、本実施形態では、給水回路１７のメインポンプからの給水圧は、喫水圧よりも高く設定されねばならない。ここに給水された潤滑水は軸受け隙間を通って船外に流出するため、船内で計測される水圧は喫水圧よりも０．２（ｋｇ／ｃｍ２）程度高い圧力となる。なお、重力タンク２の設置高さＨは約２ｍに設定されている。
【００１８】
そして、外シールリング４が健全である通常運転時においては、図２に示すように、給水回路１７の第一バルブ２８は閉状態とされ、給水回路１７からの給水圧は外シールリング４の正面側だけに作用するようになっており、また、水循環回路１６の第二バルブ２９と第三バルブ３０は開状態とされ、両水潤滑室１４，１５の内部が喫水圧よりも低い０．２（ｋｇ／ｃｍ２）となるように加圧されている。
このように、本実施形態の船尾管シール装置１によれば、各水潤滑室１４，１５内の潤滑水が水循環回路１６によって喫水圧よりも低い圧力（０．２ｋｇ／ｃｍ２）で加圧されているので、運転時における船外側の外シールリング４に対する負荷が軽減される。また、各水潤滑室１４，１５内の潤滑水は水循環回路１６の各配管を通って船内で循環しているため、船外側の外シールリング４が推進軸２に対する摺動に伴って発熱しても、その摩擦熱は潤滑水を介して船内側に放熱され、これによって同リング４に対する冷却効果が向上する。
【００１９】
なお、本実施形態では、上記通常運転時において各水潤滑室１４，１５の内部を同じ圧力に設定しているため、中間シールリング５は無負荷のアイドリング状態に維持されており、これにより、船外側の外シールリング４が破損した緊急の場合に中間シールリング５が機能しないという不測の事態を未然に防止するようにしている。
次に、船外側の外シールリング４が破損した場合には、給水回路１７の第一バルブ２８を開状態に切り換えるとともに、水循環回路１６の第二バルブ２９と第三バルブ３０を閉状態に切り換えることにより、給水回路１７からの給水圧を外シールリング４の背面側（第一水潤滑室１４）にも作用させ、第二水潤滑室１５内のみを水循環回路１６によって加圧するようにする。
【００２０】
この場合、船外の喫水圧は中間シールリング５の正面側に作用するが、中間シールリング５のリップが船外側に向けられているため、この中間シールリング５によって船外水が船内側へ漏洩するのが阻止される。そして、中間シールリング５と船内側の内シールリング６によって区画された第二水潤滑室１５は残されたままであり、中間シールリング５の背面側が水循環回路１６で加圧された潤滑水で満たされているため同リング５が直ぐに破損することがなく、回転する推進軸２に対するシール機能が有効に維持されることになる。
【００２１】
そして、本実施形態では、外シールリング４が破損した場合に第一バルブ２８を開にすることにより、給水回路１７から送り込まれた船内水によって中間シールリング５の正面側に即座に圧力を立たせるようにしているので、同リング５による二次的な漏洩防止機能を確実に発揮させることができる。
なお、この中間シールリング５が破損した場合には、加圧回路１８によってインフラタブルシール１３を作動させ、推進軸２を含む全システムを停止させればよい。
【００２２】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、高さの異なる二つの重力タンクを使用して、第二水潤滑室１５を第一水潤滑室１４よりも高い圧力に設定することにしてもよい。
また、中間シールリング５を複数本設けて、水潤滑室を２つ以上設けることにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、運転時における最も船外側のシールリングに対する負荷を軽減しかつそのリングに対する冷却効果を向上することができ、しかも、最も船外側のシールリングが破損しても回転する推進軸に対するシール機能を維持できるので、運転時のシール機能の耐久性を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る船尾管シール装置のシール構造を示す縦断面図である。
【図２】 同装置の回路構成図である。
【符号の説明】
１ 船尾管シール装置
２ 推進軸
３ ケーシング
４ 外シールリング
５ 中間シールリング
６ 内シールリング
１３ インフラタブルシール
１４ 第一水潤滑室
１５ 第二水潤滑室
１６ 水循環回路
１７ 給水回路
１８ 加圧回路
２０ 水タンク
２７ 給水枝管
２７ 第一バルブ（開閉バルブ）
３２ トレイ
３３ 回収管路

Claims (3)

1. 内部に推進軸（２）が同軸心状に挿通された筒状のケーシング（３）と、前記推進軸（２）に摺接するリップが船外側に向くよう前記ケーシング（３）の内周部に固定された複数本のシールリング（４，６）とを備えており、最も船外側のシールリング（４）と最も船内側のシールリング（６）とで区画されたチャンバ内に潤滑水が充填されている水潤滑型の船尾管シール装置において、
   前記リップが船外側に向くようにケーシング（３）の内周部に固定された一つ又は複数の中間シールリング（５）を前記最も船外側のシールリング（４）と最も船内側のシールリング（６）の間に配設することにより前記チャンバが軸心方向に並ぶ複数の水潤滑室（１４，１５）に分割され、これらの各水潤滑室（１４，１５）内の潤滑水を喫水圧よりも低い圧力で加圧しながら船内で循環させる水循環回路（１６）が設けられ、この水循環回路（１６）は、各水潤滑室（１４，１５）に同圧の潤滑水を供給する供給管路（２１）と、各水潤滑室（１４，１５）から潤滑水を排出させる排出管路（２３）とを備えており、前記最も船外側のシールリング（４）の正面側に喫水圧よりも高い船内水を供給する給水回路（１７）が設けられ、この給水回路（１７）から分岐しかつ中途に常閉の第一バルブ（２８）を有する給水枝管（２７）が前記最も船外側のシールリング（４）の背面側の水潤滑室（１４）に接続されており、前記供給管路（２１）の、前記最も船外側のシールリング（４）の背面側の潤滑室（１４）に通じる管路には、常開の第二バルブ（２９）が設けられ、前記排出管路（２３）の、前記最も船外側のシールリング（４）の背面側の潤滑室（１４）に通じる管路には、常開の第三バルブ（３０）が設けられていることを特徴とする水潤滑型の船尾管シール装置。
2. ケーシング（３）の内周部における各シールリング（４，５，６）よりも船外側の部分にインフラタブルシール（１３）が設けられ、緊急時にこのシール（１３）を推進軸側へ押し付けるための加圧回路（１８）が設けられている請求項１に記載の水潤滑型の船尾管シール装置。
3. 最も船内側のシールリング（６）から漏洩した潤滑水を受け止めるためのトレイ（３２）がケーシング（３）に固定され、このトレイ（３２）で受け止められた漏洩水を水循環回路（１６）内の水タンク（２０）に回収する回収管路（３３）が設けられている請求項１又は２に記載の水潤滑型の船尾管シール装置。

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