JPS5884266A - シヤフトシ−ル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、回転するシャフトに対して、又は回転するシ
ャフトに被せられたブツシュに対してシールするために
、セグメントより成るシールリングが半径方向に押圧さ
れ、その場合セグメントより成るシールリングが外周面
間の動的シールとしテハウシンク内に位置する半径方向
コンタクトシールであるシャフトシール装置の改良に関
する。

この発明は特に船舶の船尾管シールに適用可能である。

従来技術 セグメントより成るシールリン、グは、従来より知られ
ている。それらは、一般にセグメントを取巻くエンドレ
ススプリングにより一体にされる。

か＼るスプリングの半径方向の圧縮力は低く、スプリン
グは腐蝕（＝さらされるので、船尾管シールに用い・た
場合信頼性に乏しい。さらに、タービンローターシャフ
トの低速シールとして知られたコンタクトシールセグメ
ントでは、セグメントは例えばローターの速度に依存し
てピストンにより作動状態と非作動状態にもたらさ・れ
る。ドイツ特許出願第２９１８４１４号公報には、機械
的手段により、メタルスリーブに円周方行に引きづられ
ることにより、多かれ少なかれブツシュに対して押圧さ
れる。半径方向コンタクトシールが開示されている。こ
の提案はシール面に変形可能な材料を必要とし、金属部
材はさらに腐食にさらされる。

軸方向にシールする半径方向面シールに関しては、シャ
フトの軸方向移動を補償するために可撓性膨張部材で軸
方向に移動可能なスライドリングを支持することが提案
されている。

公知の従来技術の構１は、さらに半径方向コンタクトシ
ールのセグメントがシーリング局面の潤滑のために小さ
いクリアランスの維持のために均一にかつ制御可能には
加圧出来ないという欠点を有する。

概要 本発明によれば、ハウジングから突出して延びるシャフ
トのシーリングのためのシャフトシール装置は、円周方
向にオーバーラツプ端部を有する複数のセグメントより
成る半径方向コンタクトシールを有し、このコンタクト
シールは上記のハウジングの環状室に配設されており、
上記環状室内でこのコンタクトシールのセグメント−の
外周を囲繞する少くとも１つの膨張可能な部材と、この
膨張可能な部材を腰脹させる圧力媒体供給システムとを
有し、それによってセグメントは緊締され、回転するシ
ャフトに又は回転するシャフトに被せられたブツシュに
半径方向に押圧される。加圧媒体の圧力はセグメントを
緊締するための力を変更しセットする適当な手段で調整
される。膨張可能な部材は上記の環状室内に配設され、
その中でハウジングに支持される。ハウジングは又セグ
メントを軸方向移動及び回転に対しても支持する。セグ
メントの半径方向の運動はハウジングによって排除され
ずに上記の膨張可能部材の内部の圧力によって制限され
る。

加圧媒体としてはどんな液体でも気体でも使用すること
ができ、シールされる媒体の静水頭が変化しない限り一
定の圧力が印加される。シールさるべき触体中の圧力変
化に関連する加圧媒体の圧力の自動制御手段を装備する
ことも可能である。

セグメントを緊締するため媒体の静水頭を利用するため
にシールすべき媒体を直接上記の膨張可能な部材の内部
空間中に導入することも可能である。もしこのシール装
置が船舶の船尾管シールである場合は、加圧媒体として
その圧力が船尾管を実際に囲繞する海水の静水頭になる
海水を利用することができる。しかし、海水の圧力を増
幅する手段を適用することも可能である。

特に船尾管シールのための好ましい実施例においては、
例えば空気や水等の加圧媒体は船体内より供給される。

この場合、膨張させる圧力は船外の海水の静水頭に応じ
、がっ半径方向のコンタクトシールを透して浸入する海
水の量により制御することが出来る。

膨張可能な部材としては可撓性及び伸張性のあるゴム又
は類似の材料で作られたエンドレスチューブとすること
ができる。このエンドレスチューブの内周は無歪状態で
コンタクトシールの外周よりも小さくするのがよい。そ
れによってコンタクトシールはエンドレスチューブがそ
の周囲に装着された場合、たとえチューブが膨張してい
なくても緊締される。膨張可能部材はまた、各チューブ
片が両端で閉鎖され、加圧媒体の供給システムに接続さ
れる複数のチューブ片で構成することも可能である。

実施例の説明 第１図、第２図、第６図及び第４図には、本発明を船舶
の船尾管シール装置に適用した実施例を示す。シャフト
１０上には図示せぬプロペラが装着されるフランジ１２
を備えたブツシュ１１が固定されている。シャフトの他
端は図示せぬ船尾管軸受内に伸びている。本装置は固定
フランジ１３により図示せぬ船尾ボス上に装置される。

シール装置のハウジングは固定７ランジ１３と、これに
適当な手段で固定された複数のリングエレメント１４．
１５．１６と、キャップ１７とより成る。ハウジング内
にはリップシール１８．．１９及び膨張可能な部材２４
で囲繞された半径方向コンタクトシール２０力巴ある。

コンタクトシール２０のセグメント及び膨張可能部材２
４は、リングエレメント１５．１６間の環状室７０に包
まれているのでセグメントは軸方向には支持されている
が半径方向には移動可能である。

第１図に示す実施例においては、環状スペースがコンタ
クトシール２０の後方にあり、通路３０及びフィルター
２９を経て船外の海水に連通している。リップシール３
２は汚れた摩耗性粒子を含む海水がブツシュ１１に沿っ
て空間５がら環状スペース４に侵入することを防止して
いる。環状スペース４内の海水の静水頭はコンタクトシ
ールリングの前面又は内面２１をリングエレメント１５
の半径方向にのびる面に押圧する。これによりコンタク
トシール２ｏの後部の半径方向の面とリングエレメント
１６との間に図示せぬ狭いギャップが形成され乞。この
ギャップ内に海水が侵入し、コンタクトシール２ｏの外
周と、膨張可能部材との間の狭い間隙に何の支障もなく
浸透する。この狭い間隙はセグメントがリングエレメン
ト１５と１６との間のコンタクトシールと膨張可能部材
とを包含する環状室７ｏ内で半径方向（る運動するのを
許容する。セグメントの半径方向の運動は例えばコンタ
クトシールの内周面とブツシュの外周面とのクリアラン
スの調整等に必要であり、さらに、もしコンタクトシー
ルの内周面に損耗が発生した場合や、シャフトが半径方
向に動いたり又は半径方向に振動した場合にも必要であ
る。ロッキングビン６５はコンタクトシールが回転する
のを防止している。

コンタクトシール２０の前方に（、マ、図示せぬ船舶内
部のビルジに導くドレンパイプ５３により排水される空
の環状スペース３がある。ドレンパイプ３３内の適当な
個所に流量計７１が配設され、該空所３に侵入する海水
の漏洩量を監視し、図示せぬ弁を有する制御手段７２に
信号を送信して膨張部材を膨張させるための加圧媒体の
圧力を増減する。該加圧媒体は例えば窒素ガス又は液体
供給システム７３から取られ、媒体の圧力は制御手段７
２内で調整され、媒体は通路２８及び接続部材２７を通
って、膨張手段２４の中空部２６に導かれる。セグメン
トで構成されるフンタクトシール２０及び膨張可能部材
２４を含む全シーリングシステムは、シール（＝効果が
あり、シーリング面を摩耗することのない圧縮力で全周
均一に全セグメントをブツシュに圧接することを目的と
する。この目的は該空所に漏入する僅かの一定量の海水
の流れを維持することにより達成される。その量はシー
リング局面の潤滑に十分であり外海の海水の・静水頭及
びシャフトの半径方向の変位及び振動とは無関係である
。

空（カラ）の環状漏洩スペース３の前方には、さらに環
状スペース２がリップシール１８と１９の間に形成され
ている。この環状スペース２はリップシールを潤滑し冷
却する例えば油の如き液体を包蔵している。この液体は
船舶の内部から通路３４を通って環状スペース２に導入
される。環状スペース２の前方には船尾管に連通し、船
尾管軸受を潤滑する油を内蔵した他の環状スペース１が
設けられている。環状スペース２内の液体の静水頭は船
尾管内の油のそれよりも高くてもよい。したがってリッ
プシール１８．１９のリップ部は互いに向い合っている
。

膨張可能部材２４上の接続部材２７への接触を可能とす
るための貫通孔を塞ぐためにねじ栓３６がリングエレメ
ント発明取付けられている。それでシール装置の装着の
際、膨張可能部材２４は直接真空源又は圧力源に接続す
ることがで、きる。

他の図面において、シール装置の部材は本質的に上記の
ものと同様であるから概ね同じ符号が付されている。

第２図に示す実施例では、フィルター２９及び通路３０
を通して侵入した海水は通路３１を介して直接膨張可能
部材２４の空所２６に連通しており、その他には加圧媒
体供給用システムは設けられていない。これによりコン
タクトシール２０のセグメントはシール装置を囲繞する
外海の海水の静水圧により緊締される。浸水深さが変化
した場合でも膨張可能部材２４の内側の圧力はそれに従
って変化し、その結果外海の圧力とは無関係には（一定
の漏水の流れが得られる。この実施例においては、膨張
可能部材２４はエンドレスリングチューブに形成するこ
とが望ましく、それは例えば船が乾ドックに入渠した場
合等に起る空所２６内（＝海水がない場合にもコンタク
トシール２０のセグメントを一体に保持する。

第３図に示す実施例は、第２図に示す実施例と類似して
いる。即ち、膨張可能部材２４は海水により膨張せしめ
られる。しがし、セグメントがら成るコンタクトシール
リ・ング２０ｘは異る断面形状をなし、内周面の軸方向
の長さは外側よりも小さく、クリアランスを減少させる
コンタクトシールの有効圧力を増加させる。コンタクト
シールの内周面と外周面と１１１Ｍ可能部材の間の他の
関係は必要に応じて得られる。

第４図に示す実施例では、膨張可能部材２４は、船内よ
り通路２８を通じて供給される清浄な海水等の加圧媒体
で膨張させられる。この媒体は又、通路２８ａを通って
コンタクトシール２ｏの前方にある環状スペース３ａに
導かれる。スペース３ａ内の静水頭は外海のそれよりも
高（、スペース３ａカラ若干の液体がコンタクトシール
を通ってスペース４及び５に洩れ、それによってどんな
汚れも洗い流される。この実施例ではコンタクトシール
２０の半径方向にのびる後側面は軸方向にリングエレメ
ント１６の半径方向にのびる面に押圧されている。リッ
プシール１９ａは船の外方に向い、環状スペース２ａ内
の圧力はスペース３ａ内のそれよりも低い。特に船尾管
のスペース１内の油の圧力がスペース２ａ内のそれより
も高い場合、リップシール・−１８ａは船の内方を向い
ている。膨張可能部材２４を膨張させる媒体と、コンタ
クトシール２０とブしシュ１１の接触周面を潤滑するた
めの一媒体及びこれらの媒体の圧力はもし適当な供給シ
ステム及び通路が使用されるならば異っても差支えない
。

第５図には、望ましい膨張可能部材２４の横断面が示さ
れている。内周面にはコンタクトシールの外周面に接す
る複数のリプ２５が設けられている。膨張可能部材２４
はゴム又はゴム状のプラスチック等の弾性材料で作られ
る。リプは変形可能テアルので、プロペラシャフトの振
動に起因するコンタクトシールの半径方向の小振動は補
償される。第５ａ図では、膨張可能部材２４ａの内側面
及びコンタクトシール２０ｙの外周面２３ａは円錐形状
に形成され、これによってコンタクトシール２０ｙを軸
方向にリングエレメントの半径方向にのびる面に押圧す
るようになっている。

第６図には、前述の如く膨張可能部材２４により緊締さ
れた半径方向のコンタクトシール２ｏが示されている。

コンタクトシール２ｏの半径方向にのびる両側面には、
別の膨張可能部材６１及び６２が軸方向に配設されてお
り、コンタクトシールを軸方向に弾性的に支持している
。これにより、プロペラシャフトとコンタクトシールの
ハウジングに対する傾動が許容される。分離された加圧
媒体は、導管６３，６４．６５を通って膨張可能部材６
１．６２に導かれる。少くとも１つの軸方向の膨張可能
部材６１．６２により軸方向の弾性的支持は第１図乃至
第４図に示したどの実施例にも応用することができる。

第７１ｉ１Ｕハ、半径方向コンタクトシール２ｏの一部
の半径方向にのびる面２１を軸方向に見た図であり、コ
ンタクトシール２ｏはオーバーラツプした端部を有する
セグメント２０ａにより構成されている。その内周面４
０はシャフトの方に向って夫々ブツシュに当接し、その
外周面２３は膨張可能部材で囲繞されている。各セグメ
ントは一端に厚さを減少した部分４１を、他端に隣合う
セグメントの減厚部４１に突出した舌片４２を有する。

隣接セグメントの半径方向のエツジは装着状態では互い
に接触しないので一体に縮めることができる。セグメン
トの数は都合により幾つにしてもよい。図には１例とし
て６個のセグメントから成るコンタクトシールが示され
ている。コンタクトシールのセグメントの材料には耐食
性を有する剛性材料、例えば、グラファイト、青銅、合
成樹脂又はこれらの複合材料及び同様の材料が使用され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を船舶の船尾管シーリングに適用した実
施例を示す縦断面図、第２図は本発明の他の実施例の中
心線に関し片側のみを示す縦断面図、第３図は第２図に
示す実施例の一部を変更した実施例の第２図と異る部分
のみを示す縦断面図、第４図は更に他の実施例の中心線
に関し片側のみを示す縦断面図、第５図は膨張可能な部
材の望しい断面の一例を示す断面図、第５ａ図は第５図
と異る膨張可能な部材の断面歯、第６図は膨張可能部材
を半径方向コンタクトシールのセグメントの軸方向両側
にも設けた実施例を示す要部縦断面図、第７図は上記の
各実施例のセグメントに分割されたコンタクトシールの
セグメントの形状を示す正面図である。 １、２．５．４・・・環状室　　　１０・・・シャフト
１１・・・ブツシュ　　　　　　　１３〜１７・・・ハ
ウジング要素２０・・・コンタクトシール　２０ａ・・
・セグメント２４．６１．６２・・・膨張可能な部材２
５・・・リプ ２Ｂ、６３，６４．６５・・・導管　７１・・・流量計
７２・・・制御手段 ０ ＦＩＧ、　５ ＦＩＧ、７

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）ハウジングから突出したシャフトをシールするた
   めのシャフトシール装置において、該シャフトに被せら
   れたブツシュと、円周方向にオーバーラツプ端部を有す
   る複数のセグメントより成る半径方向のコンタクトシー
   ルとを有し、該コンタクトシールは上記ハウジングの環
   状室内にシャフトを同軸に配設され、そして回転不能に
   かつ軸方向に該ハウジング内に支持され、該コンタクト
   シールは上記環状室内に挿入された少くとも１つの膨張
   可能な部材で囲繞され、該膨張可能部材はこれを膨張さ
   せるための調整可能な加圧媒体の供給システムに導管を
   介して接続されており、使用の際上記セグメントはｌ脹
   可能部材内の加圧媒体のその時点の圧力により緊締され
   半径方向によ記ブツシュに対して押圧されることを特徴
   とするシャフトシール装置。
2. （２）上記膨張可能部材は、上記コンタクトシールの外
   周面に接触するその内周面に円周方向にのびる弾性的に
   変形しうるリプを有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載・のシャフトシール装置。
3. （３）上記コンタクトシールを囲繞する上記膨張可能部
   材がエンドレスチューブであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載のシャフトシール装置。
4. （４）上記のエンドレスチューブの内周が無歪状態でコ
   ンタクトシールの外周よりも小さく、コンタクトシール
   のセグメントはこのコンタクトシールを取り囲んでエン
   ドレスチューブを装着することにより緊締されることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に記載のシャフトシー
   ル装置。
5. （５）上記の＃′膨張可能部材が複数のチューブ片より
   構成され、各チューブ片はその両端で閉じられ、加圧媒
   体の供給システムに接続され、かつ各々の両端は互いに
   接触していることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載のシャフトシ−ル装置。
6. （６）　　さらに、コンタクトシールの半径方向にのび
   る面と環状室の半径方向にのびる面と９間に位置する少
   くとも１つの軸方向に膨張可能な他の部材を有し、上記
   軸方向に膨張可能な部材は導管を介して加圧媒体供給シ
   ステムに接続されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載のシャフトシール装置。
7. （７）上記の膨張可能な部材の内部の加圧媒体の圧力が
   シールさるべき液体によって作り出されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載のシャフトシール装置
   。
8. （８）上記の膨張可能な部材の空所が導管を介してシー
   ルさるべき液体を内蔵する空間に接続され、それにより
   シールさるべき液体は膨張可能な部材を膨張させてコン
   タクトシールのセグメントを緊締することが出来ること
   を特徴とする特許請求の範囲第７項に記載のシャフトシ
   ール装置。
9. （９）　　さらに、シールさるべき媒体の方に向いたコ
   ンタクトシールの側方の排水させる空間と、シールサル
   ヘキ媒体の上記コンタクトシールヲ通る漏洩を監視する
   流量計とを有し、該流量計は排水さるべきスペースから
   導き出されるドレンパイプに挿入されており、上記の膨
   張可能部材へ加圧媒体を供給する導管内に設けられた圧
   力調整弁を含む制御手段を有し、該制御手段はシールさ
   るべき媒体の漏洩量が予め定められた小さな量から偏倚
   した場合はいつでも、上記流量計により、上記の膨張可
   能な部材の内部の加圧媒体の圧力を変えるように調整さ
   れることが可能となったいることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載のシャフトシール装置。