JP2003026094A - 水潤滑型の船尾管シール装置 - Google Patents

水潤滑型の船尾管シール装置

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JP2003026094A JP2001211304A JP2001211304A JP2003026094A JP 2003026094 A JP2003026094 A JP 2003026094A JP 2001211304 A JP2001211304 A JP 2001211304A JP 2001211304 A JP2001211304 A JP 2001211304A JP 2003026094 A JP2003026094 A JP 2003026094A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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、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、リップが船外側に向くよう
にケーシング３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チャン
バを軸心方向に並ぶ複数の水潤滑室１４，１５に分割
し、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を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【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。なお、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か、または、船内側の水潤滑
室の圧力を船外側の水潤滑室の圧力より高めに設定する
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】本発明のより好ましい実施態様において
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開閉バルブを有する給水枝
管が最も船内側の水潤滑室以外の水潤滑室に接続されて
いる。この場合、上記開閉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開閉バルブ
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１４，１
５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２
０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１４，１
５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２
ｍ）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３
３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１
０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／ｃｍ
２）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１４，１
５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
フロントページの続き Ｆターム(参考） 3J006 AA01 AB04 AD02 AE14 AE51 3J043 AA16 BA09 CA04 DA07 HA01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項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（１４，１
    ５）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. 【請求項２】 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）が設けられ、この給水回路（１７）から分
    岐しかつ中途に開閉バルブ（２８）を有する給水枝管
    （２７）が最も船内側の水潤滑室（１５）以外の水潤滑
    室（１４）に接続されている請求項１に記載の水潤滑型
    の船尾管シール装置。
  3. 【請求項３】 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（１
    ８）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。
  4. 【請求項４】 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（２
    ０）に回収する回収管路（３３）が設けられている請求
    項１〜３のいずれかに記載の水潤滑型の船尾管シール装
    置。
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