CN105189285A

CN105189285A - 船尾管密封装置

Info

Publication number: CN105189285A
Application number: CN201380074038.7A
Authority: CN
Inventors: 西冈忠相; 矢野昭彦; 佐野岳志; 姫野修宏; 京极真柴
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Wartsila Japan Ltd
Current assignee: MITSUBISHI Shipbuilding Corporation; Wartsila Japan Ltd
Priority date: 2013-03-27
Filing date: 2013-03-27
Publication date: 2015-12-23
Anticipated expiration: 2033-03-27
Also published as: CN105189285B; EP2979973B1; JPWO2014155582A1; EP2979973A1; JP6126203B2; KR101745234B1; KR20150130329A; EP2979973A4; WO2014155582A1

Abstract

目的是提供对第一密封圈的与衬套滑动接触的滑接部进行冷却并且进行润滑而防止磨损并提高密封圈的耐久性的船尾管密封装置。是将推进器(21)支撑为能够旋转的推进器轴(10)的船尾管密封装置(12)，其特征在于，具备：壳体(13)，外嵌于推进器轴(10)的衬套(11)，并对多个密封圈进行保持；第一密封圈(1)，配置于多个密封圈的最船尾侧；及第二密封圈(2)，与第一密封圈(1)具有间隔地配置于第一密封圈(1)的船舶前侧，将喷出对第一密封圈(1)进行冷却的润滑油的喷出口(31d)配置于衬套(11)与第一密封圈(1)的滑接部(G)附近。

Description

船尾管密封装置

技术领域

本发明涉及使用了密封圈的船尾管密封装置，该密封圈配置在贯通设于船尾管的船外侧的壳体内部的船舶用的推进轴与壳体之间而防止海水浸入到船内侧。

背景技术

以往，船尾管密封装置使用由橡胶、弹性体构成的密封圈。

例如，如图7所示，专利文献1公开了如下船尾管密封装置010：由与安装于贯通船尾管01的推进轴(推进器轴)02的衬套03滑动接触的弹性部件构成的唇形的密封圈04、05、06配置为夹持于多个壳体部件07，由配置于船尾侧的第一密封圈04和与其相邻的第二密封圈05形成第一船尾环状空间08，并且由第二密封圈05和第三密封圈06形成第二船尾环状空间09，而防止海水浸入、异物侵入及船内侧的润滑油泄漏。

专利文献1：日本特开2000-238694号公报

发明内容

但是，专利文献1所公开的第一密封圈04的截面形状在密封圈04与衬套03接触的滑接面上设有微细的凹凸，以使得在推进器轴02旋转时将第一船尾环状空间08内的海水强制性地向高压侧的船外送出，是在推进器轴02旋转时积极地产生送出作用的技术。

然而，已知随着船舶的大型化、高速化，密封圈04与衬套03接触的滑接部由于推进器轴02的旋转而产生的摩擦热在局部会达到150℃以上。[船尾管密封装置用密封圈件的研究(第一报)]

因此，作为密封圈的材料而使用耐热性较高的NBR(NitrileButadieneRubber：丁腈橡胶)、氟化橡胶等。

但是，在这种状态下，在NBR密封圈的情况下，很多时候会产生热硬化引起的裂纹，最近使用材料成本昂贵的氟化橡胶。

在这种状况下，密封圈的与衬套滑动接触的滑接部不断磨损，需要定期地更换密封圈。

由于更换，使昂贵的船舶的运转停止，拆下、安装大的部件(推进器、推进轴等)等，由此船舶的实际作业率下降并产生较大的更换费用。

本发明是鉴于上述课题而作出的发明，目的是提供对第一密封圈的与衬套滑动接触的滑接部进行冷却并且进行润滑而防止磨损并提高密封圈的耐久性的船尾管密封装置。

为了解决本发明的课题，能够提供一种船尾管密封装置，由多个密封圈构成，上述多个密封圈与将安装于船舶的船尾的推进器支撑为能够旋转的推进器轴的衬套的外周面周接，上述船尾管密封装置的特征在于，具备：壳体，外嵌于上述衬套，并对上述多个密封圈进行保持；第一密封圈，配置于上述多个密封圈的最船尾侧；第二密封圈，与上述第一密封圈具有间隔地配置于上述第一密封圈的上述船舶前侧；及喷嘴，喷出对上述第一密封圈进行冷却的润滑油，将上述喷嘴的喷出上述润滑油的喷出口配置于上述衬套与上述第一密封圈的滑接部附近。

根据该发明，第一密封圈通过从喷出口喷射的润滑油有效地冷却在第一密封圈与衬套的周接部由于滑动而产生的摩擦热。

由此，能够抑制周接部的第一密封圈的磨损及固化，提高第一密封圈的耐久性，延长第一密封圈的更换时间而实现抑制船舶的运行成本。

另外，本发明优选的是，在上述壳体的与上述衬套相向的面上且在上述喷出口附近，在随着上述衬套的正转而向上述船尾环状空间侧推出上述润滑油的方向上设有螺旋槽。

根据该发明，通过设置向船尾环状空间侧推出润滑油的螺旋槽，向船尾环状空间侧推出润滑油，而容易从喷出口喷出对第一密封圈与衬套的周接部进行冷却的润滑油，由此能够提高冷却效果。

另外，本发明优选的是，上述喷嘴形成于上述壳体。

根据该发明，通过在壳体上设置喷嘴，能够将润滑油可靠地喷射至第一密封圈与衬套的周接部，而实现提高冷却效果。

另外，本发明优选的是，上述喷嘴配置于上述第一密封圈内。

根据该发明，由于从喷出口喷出的润滑油通过第一密封圈内，因此能够对内部的储热进行冷却，而进一步提高第一密封圈的冷却效率。

另外，本发明优选的是，上述喷嘴形成为如下的筒状部件：上述导入口在上述壳体内的润滑油路内开口，并且与上述喷出口连通的润滑油路配置于上述壳体与上述衬套相向的间隙部。

根据该发明，由于设为将筒状的喷嘴配置于壳体与衬套的间隙部的结构，因此能够简化喷嘴的配置结构而降低生产成本，并且随着结构的简化而能够提高产品精度，能够可靠地喷射至第一密封圈的滑接部，能够高效地实施滑接部的冷却。

另外，本发明优选的是，具备：空间部，由上述推进器轴和外嵌于上述推进器轴的上述衬套形成；第一返回油路，在上述第一密封圈与上述喷出口之间沿着上述衬套的径向而与上述空间部连通；及第二返回油路，在上述衬套的与上述船尾环状空间相向的部分沿着上述衬套的径向而将上述空间部与上述船尾环状空间连通，对上述滑接部进行了冷却的润滑油经由上述空间部而返回到上述船尾环状空间。

根据该发明，由于对滑接部进行了冷却的润滑油经由衬套与推进器轴的空间部而返回到船尾环状空间，因此能够防止喷射口与滑接部之间的润滑油压力过高，而容易确保润滑油从喷嘴喷出口的喷出量，并且由通过第一返回油路的润滑油对衬套内部的热量(滑接部产生的热量)进行冷却。

另外，本发明优选的是，从上述喷出口喷出的润滑油的导入口向与上述壳体内的润滑油路的润滑油流通方向垂直的方向开口。

根据该发明，由于向与壳体内的润滑油路的润滑油流通方向垂直的方向开口，因此润滑油容易进入到喷嘴内。

因此，从喷出口喷出的润滑油量变多，第一密封圈的冷却效率提高。

发明效果

根据该发明，能够提供通过从喷嘴喷出的润滑油集中地对第一密封圈的与衬套滑动接触的滑接部进行冷却，由此提高密封圈的耐久性的船尾管密封装置。

附图说明

图1是本发明所实施的船尾管密封装置的概略剖视图。

图2是表示本发明的第一实施方式的主要部分放大剖视图。

图3(A)表示设于图2的壳体与衬套相向的面的螺纹槽的周向的展开图，图3(B)表示图3(A)的局部放大图，图3(C)表示其他形状的展开图。

图4是表示本发明的第二实施方式的主要部分放大剖视图。

图5是表示本发明的第三实施方式的主要部分放大剖视图。

图6是表示本发明的第四实施方式的主要部分放大剖视图。

图7是以往技术的说明图。

具体实施方式

以下，使用图示的实施方式详细地对本发明进行说明。

其中，该实施方式所记载的构成零件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特别特定的记载，则该发明的范围不仅限于此，仅仅不过是说明例。

(第一实施方式)

参照图1，对船尾管密封装置12的整体结构进行说明。

如图1所示，船尾管密封装置12包括：在端部安装有推进器21的船舶推进用的推进器轴10；从船尾管15向船外侧(船尾侧)突出地设置并且推进器轴10贯通内部的壳体13；及对该壳体13的内周面与外嵌于推进器轴10的衬套11的外周侧之间进行密封的密封圈1、2、3。

在推进器21上通过螺栓11a固定有推进器轴10的衬套11。

衬套11的主体部包围推进器轴10的外周并与推进器轴10一体地旋转。

唇形的第一密封圈1、第二密封圈2及第三密封圈3从最船尾侧滑动接触于该衬套11的主体部外周。

另外，在第一密封圈1的进一步的最船尾侧，安装有渔网防止圈14。渔网防止圈14防止渔网等海水中的异物进入到船尾管密封装置12内。

壳体13的多个壳体13a～13e沿着推进器轴10的轴线方向重叠成层叠状态，并通过螺栓13f一体地固定于船尾管15。

多个壳体13a～13e从船尾侧按照第一壳体13a、第二壳体13b、第三壳体13c、第四壳体13d及第五壳体13e的顺序配置。

第一、第二及第三密封圈分别以被夹入于壳体13a～13e的状态进行固定。

并且，第一密封圈1及第二密封圈2的唇部朝向海水侧，第三密封圈3的唇部朝向船头侧。

上述密封圈1、2、3及18由橡胶或弹性体的弹性部件构成，作为橡胶材料，由耐水、耐油、耐热性优秀的氟化橡胶或NBR形成。

另外，密封圈形成圆环形状，环部分的截面形状具有固定截面形状，衬套11的主体部插入于中心的中空部分。

另外，由第一密封圈1与第二密封圈2形成作为船尾环状空间的第一船尾环状空间4，由第二密封圈2与第三密封圈3形成第二船尾环状空间5。

在第三密封圈3与第四密封圈18之间的船尾管15内，形成有与储油罐27连通的船尾管室19。

第一船尾环状空间4经由与设于船内的存储润滑油的储油罐6连接的输油管7而始终被供给润滑油。

储油罐6被调整为第一船尾环状空间4的液压比轴芯吃水压低。

在储油罐6中附设有：补给管线28，用于在该储油罐6内的润滑油减少时补给润滑油；及阀29，对润滑油补给进行调整。

在第二船尾环状空间5连接有与大气连通的空气排出管线8及在船尾管轴承润滑油(第一船尾环状空间4及船尾管室19的润滑油)产生了泄漏的情况下回收该润滑油的泄油管线9连接。48是泄油罐。

由于第二船尾环状空间5向大气开放，因此能够独自地将船尾管室的压力设定得比轴芯吃水压低，因此能够降低船尾管室19的压力，而能够降低第四密封圈18的负荷，提高第四密封圈18的耐久性。

润滑油在船尾管15内的输油管7和穿设于第五、第四、第三壳体13e、13d、13c的各油路中流动，而在第三壳体13c中供给至第一船尾环状空间4内。

如上所述，在输油管7及各油路内流通的润滑油被调整为产生比轴芯吃水压低的压力。

这是为了减轻推进器轴10旋转时的第一密封圈1的负荷。

图2表示本实施方式的壳体13的局部放大图。

各油路穿设于船尾管15的壁部，由与输油管7连接的第一油路7a、在第五壳体13e的与第一油路7a相向的位置开口的第二油路7b、在第四壳体13d的与第二油路7b相向的位置开口的第三油路7c及在第三壳体13c的与第三油路7c相向的位置开口的第四油路7d构成。

此外，第三壳体13c具有在第四油路7d上开口而取入润滑油的导入口31c，并且设有喷嘴31，该喷嘴31具有：径向油路31a，与该导入口31c连续，并向径向中心侧延伸出；及轴向油路31b，与该径向油路31a连续，在第一密封圈1的与衬套11滑动接触的滑接部G附近具备润滑油的喷出口31d，并向第一密封圈1侧弯曲。

通过径向油路31a与轴向油路31b，而具有作为对第一密封圈1的与衬套11滑动接触的滑接部G喷射润滑油的喷嘴的功能。

导入口31c向与从第三油路7c至第四油路7d直线地流动的润滑油的流向垂直的方向开口。

因此，导入口31c配置为润滑油的流动压作用于导入口31c而大量润滑油容易进入到喷嘴31内。

并且，喷嘴31沿着衬套11的外周面环状地配置在多个部位。

另外，图3(A)表示图2A部(壳体13的与衬套11相向的面)的内周面31e的周向展开图。

在壳体13的润滑油的喷出口31d附近，并且在与衬套11相向的内周面31e上，形成有螺旋槽31f，该螺旋槽31f具有经由壳体13与衬套11的间隙部R而将润滑油向第一船尾环状空间4侧推出的泵作用。

螺旋槽31f形成为如下方向：在衬套11正转(向船舶前进的方向旋转)时，润滑油随着衬套的旋转而旋转，从而向第一船尾环状空间4侧推出。

因此，润滑油沿着螺旋槽31f向图3(A)的的方向流动。

在壳体13的内周面31e，在将润滑油向第一船尾环状空间4侧推出的方向上发挥抽取作用。

因此，对第一密封圈1与衬套11的滑接部G进行冷却的润滑油容易从喷出口31d喷出，能够通过更多的润滑油来提高滑接部G的冷却效果。

在本实施方式中，螺旋槽31f为一条螺旋槽，设为稍微抑制了抽取作用的结构。

在本实施方式中，如图3(B)表示图3(A)的局部放大图那样，将螺旋槽31f的扭转角α(导程角)控制为1～10度。

其理由是，通过将扭转角α控制为1～10度，抑制来自喷出口31d的润滑油喷出量。

当过度地从喷出口31d喷出润滑油时，润滑油压送泵的负荷变大，会引起内燃机的输出及燃耗损失。

另外，抽取作用的抑制用于防止滑接部G的润滑油压力下降。

另外，在来自喷出口31d的润滑油的喷出量较多的情况下，如图3(C)所示，能够根据需要增大螺旋槽31f的扭转角θ(导程角)，而增大抽取效率。

储油罐6的润滑油在输油管7及各油路中流通，而从喷嘴31的喷出口31d向第一密封圈1的与衬套11滑动接触的滑接部G喷出。

对密封圈1的与衬套11滑动接触的滑接部G进行了冷却的润滑油在第一船尾环状空间4内循环，并通过未图示的油路及润滑油冷却装置而返回到储油罐6。

通过设为这种结构，第一密封圈1通过从喷出口喷射的润滑油有效地冷却由第一密封圈1与衬套11的滑动产生的摩擦热。

由此，能够抑制滑接部中的第一密封圈1的磨损及固化，提高第一密封圈1的耐久性，而实现延长第一密封圈1的更换时间并抑制船舶的运行成本。

另外，第三壳体13c设为如下形状：由于在该第三壳体13c上设有喷嘴31，因此使第三壳体13c的第一船尾环状空间4侧沿轴向及径向鼓出。

因此，未配置有喷嘴31的部分具有作为压力从海水侧作用于第一密封圈1时的保护垫圈的作用，能够提高作为该部的密封圈的作用效果。

此外，由于将喷射润滑油的喷嘴31配置于第三壳体13c，因此润滑油可靠地喷射于第一密封圈1的与衬套11滑动接触的滑接部G，能够提高第一密封圈1的冷却效率。

(第二实施方式)

本实施方式相对于第一实施方式，由于除了喷嘴的配置结构不同以外其他都相同，因此省略喷嘴形成部以外的说明。

此外，对于相同零件标注相同的附图标记，并省略说明。

如图4所示，本实施方式中，通过第二壳体13b与第三壳体13g来固定第一密封圈50。

第三壳体13g具有在第四油路7d上开口而取入润滑油的导入口32c，并配置有形成穿设至第一密封圈50的部分的润滑油通路的第一喷嘴32a。

在第一密封圈50上形成有第二喷嘴32b，上述第二喷嘴32b在内部与第一喷嘴32a的润滑油通路连通，并具备在第一密封圈50的与衬套11滑动接触的滑接部G附近开口而对该滑接部G喷射润滑油的喷出口32d。

并且，通过第一喷嘴32a与第二喷嘴32b，而具有作为对第一密封圈50的与衬套11滑动接触的滑接部G喷射润滑油的喷嘴32的功能。

由第一喷嘴32a与第二喷嘴32b构成的喷嘴32沿着衬套11的外周面环状地配置于多个部位。

通过设为这种结构，润滑油从第一喷嘴32a经由形成于第一密封圈50的内部的第二喷嘴32b而可靠地被喷射至第一密封圈50的滑接部G。

此外，由于润滑油通过第一密封圈50的内部，因此也能够容易地冷却容易储热的内部，能够更有效地冷却第一密封圈50，能够有效地防止第一密封圈50的热固化及磨损。

(第三实施方式)

此外，对于相同的零件标注相同的附图标记，并省略说明。

如图5所示，在本实施方式的第三壳体13h中，在第四油路7d的下游侧端部固定有喷嘴33。

喷嘴33由径向延伸部33a与轴向延伸部33b形成，上述径向延伸部33a使润滑油的取入口33c在第四油路7d的下游侧端部开口，并在第一船尾环状空间4内向径向中心侧延伸出，上述轴向延伸部33b使第三壳体13h与衬套11的间隙部R向第一密封圈1侧弯曲，并使排出润滑油的喷出口33d在第一密封圈1的与衬套11滑动接触的滑接部G附近开口。

另外，在第三壳体13h的与衬套11相向的面上，沿着轴向配置有供喷嘴33的轴向延伸部33b嵌入的缺口部S。

缺口部S的与轴向垂直的方向的截面形成为半圆状。

通过设为这种结构，润滑油从第四油路7d的下游侧端部流向喷嘴33的径向延伸部33a及轴向延伸部33b，并从喷出口33d喷射至第一密封圈1的与衬套11滑动接触的滑接部G附近，能够更有效地对第一密封圈1进行冷却，能够有效地防止第一密封圈1的热固化及磨损。

(第四实施方式)

本实施方式除了利用衬套11部与推进器轴10的空间部V而使对滑接部G进行了冷却的润滑油返回到船尾环状空间以外，其他与第三实施方式相同。

因此，省略使对滑接部G进行了冷却的润滑油返回到船尾环状空间以外的说明。

此外，对于相同零件标注相同的附图标记，并省略说明。

本实施方式如图6所示，喷嘴33由径向延伸部33a与轴向延伸部33b形成，上述径向延伸部33a使润滑油的取入口33c在第四油路7d的下游侧端部开口，并在作为船尾环状空间的第一船尾环状空间4内向径向中心侧延伸出，上述轴向延伸部33b使第三壳体13h与衬套11的间隙部R向第一密封圈1侧弯曲，并使排出润滑油的喷出口33d在第一密封圈1的与衬套11滑动接触的滑接部G附近开口。

衬套11外嵌于推进器轴10而固定于推进器轴10。

在衬套11内周面的轴线方向两端部嵌合有向推进器轴10侧突出的环状的船尾侧突起部11f及船头侧突起11g的内周面和推进器轴10的外周面。

并且，衬套11的船尾侧突起部11f与船头侧突起11g之间的空间部V构成为通过推进器轴10的外周面而密闭的环状的空间。

在衬套11的第一密封圈1与喷嘴33的喷出口33d的中间位置配置有：第一返回油路11a，沿着衬套11的径向而与空间部V连通；第二返回油路11b，在与第一船尾环状空间4相向的位置(喷嘴33的船头侧位置)的衬套11上，沿着衬套11的径向而与空间部V连通；第一环状突起11c，在第一返回油路11a的船尾侧位置，从衬套11向推进器轴10侧突出，并外嵌于推进器轴10的外周面；及第二环状突起11d，在第二返回油路11b的船头侧位置，从衬套11向推进器轴10侧突出，并外嵌于推进器轴10的外周面。

并且，形成有在构成由第一环状突起11c与第二环状突起11d形成的环状的返回油路的空间部V的一部分形成的第三油路11e。

另外，第一返回油路11a与第二返回油路11b在衬套11的周向上具有间隔，并配置有多个。

因此，对滑接部G进行了冷却的润滑油从多个第一返回油路11a通过衬套11与推进器轴10的第三返回油路11e，并从多个第二返回油路11d流向第一船尾环状空间4的喷嘴33的船头侧位置附近。

通过设为这种结构，防止喷射口33d与滑接部G之间的润滑油压力过高，容易确保润滑油从喷出口33d的喷出量，并且能够由通过第一返回油路11a的润滑油冷却衬套11内部的热量(滑接部产生的热量)。

工业实用性

适用于使用了密封圈的船尾管密封装置，该密封圈配置在贯通设于船尾管的船外侧的衬套部件内部的船舶用的推进轴与衬套部件之间而防止海水浸入到船内侧。

附图标记说明

1、50第一密封圈

2第二密封圈

3第三密封圈

4第一船尾环状空间(船尾环状空间)

5第二船尾环状空间

6储油罐

7输油管

7a第一油路

7b第二油路

7c第三油路

7d第四油路

10推进器轴

11衬套

11a第一返回油路

11b第二返回油路

11e第三返回油路

12船尾管密封装置

13壳体

13a第一壳体

13b第二壳体

13c、13g、13h第三壳体

13d第四壳体

13e第五壳体

15船尾管

18第四密封圈

31、32、33喷嘴

G滑接部

R间隙部

S缺口部

V空间部

Claims

1.一种船尾管密封装置，由多个密封圈构成，所述多个密封圈与将安装于船舶的船尾的推进器支撑为能够旋转的推进器轴的衬套的外周面周接，所述船尾管密封装置的特征在于，具备：

壳体，外嵌于所述衬套，并对所述多个密封圈进行保持；

第一密封圈，配置于所述多个密封圈的最船尾侧；

第二密封圈，与所述第一密封圈具有间隔地配置于所述第一密封圈的所述船舶前侧；及

喷嘴，喷出对所述第一密封圈进行冷却的润滑油，

将所述喷嘴的喷出所述润滑油的喷出口配置于所述衬套与所述第一密封圈的滑接部附近。

2.根据权利要求1所述的船尾管密封装置，其特征在于，

在所述壳体的与所述衬套相向的面上且在所述喷出口附近，在随着所述衬套的正转而向所述船尾环状空间侧推出所述润滑油的方向上设有螺旋槽。

3.根据权利要求1或2所述的船尾管密封装置，其特征在于，

所述喷嘴形成于所述壳体。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的船尾管密封装置，其特征在于，

所述喷嘴配置于所述第一密封圈内。

5.根据权利要求1或2所述的船尾管密封装置，其特征在于，

所述喷嘴形成为如下的筒状部件：所述导入口在所述壳体内的润滑油路内开口，并且与所述喷出口连通的润滑油路配置于所述壳体与所述衬套相向的间隙部。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的船尾管密封装置，其特征在于，

所述船尾管密封装置具备：空间部，由所述推进器轴和外嵌于所述推进器轴的所述衬套形成；第一返回油路，在所述第一密封圈与所述喷出口之间沿着所述衬套的径向而与所述空间部连通；及第二返回油路，在所述衬套的与所述船尾环状空间相向的部分沿着所述衬套的径向而将所述空间部与所述船尾环状空间连通，

对所述滑接部进行了冷却的润滑油经由所述空间部而返回到所述船尾环状空间。

7.根据权利要求1～5中任一项所述的船尾管密封装置，其特征在于，

从所述喷出口喷出的润滑油的导入口向与所述壳体内的润滑油路的润滑油流通方向垂直的方向开口。