JP2003240130A

JP2003240130A - 水中構造体のシール装置とこれに用いる組み立てユニット

Info

Publication number: JP2003240130A
Application number: JP2002043676A
Authority: JP
Inventors: Seiji Yamatake; 政治山丈; Itsuki Matsuoka; 厳松岡
Original assignee: COBELCO MARINE ENGINEERING KK
Current assignee: COBELCO MARINE ENGINEERING KK
Priority date: 2002-02-20
Filing date: 2002-02-20
Publication date: 2003-08-27

Abstract

(57)【要約】【課題】エアシールタイプのシール装置を製造するに
当たって、造船所等における配管作業や据え付け作業の
手間を少なくし、もって配管の接続ミスに伴うトラブル
を防止する。【解決手段】本発明に係る水中構造体のシール装置に
用いる組み立てユニット２は、内部に潤滑油が貯留され
る重力タンク１６を有するタンクユニット１７と、重力
タンク１６に貯留されている潤滑油を加圧して推進軸５
の周囲に形成された潤滑チャンバー１０に供給するため
の油圧ポンプ１８を有する油圧ユニット１９と、推進軸
５の周囲における潤滑チャンバー１０の外側に形成され
た空気チャンバー８に供給される加圧空気の圧力を制御
するための空気圧制御ユニット２０と、各ユニット１
７，１９，２０間の配管接続を済ませた状態でかつその
各ユニット１７，１９，２０が一つの纏まりをもった構
造物として搬送可能となるように搭載されている架台４
３と、を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、船尾管等
に代表される水中構造体のシール装置と、これに用いる
組み立てユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、油潤滑式の船尾管シール装置にお
いては、船舶の大型化に伴う喫水圧の増大のために、シ
ールリングが早期に損傷して潤滑油が船外へ漏洩し、こ
のため環境汚染に繋がるという問題がある。そこで、従
来より、潤滑油が封入されている潤滑チャンバーの船外
側に空気チャンバーを設け、この空気チャンバー内に加
圧空気を供給してそのチャンバーから船外水に向かって
常に空気を吹き出させたり（実公平５−３５２４９号公
報、特開平１１−３０４００５号公報参照）、喫水圧の
変動に対応して変化しかつその喫水圧よりも所定の差圧
だけ低い加圧空気を空気チャンバー内に供給したりして
（特許第２７７８８９９号公報参照）、シールリングの
リップ部に作用する摺動負荷を低減させ、シールリング
の耐久性を向上させるようにしたエアシールタイプの船
尾管シール装置が知られている。

【０００３】そして、かかるエアシールタイプの船尾管
シール装置では、潤滑チャンバー内の圧力を空気チャン
バー内の圧力よりも常に高めに設定するために、船外に
空気を吹き出すことによって検出した喫水圧に連動して
変化する圧力を、潤滑チャンバーに潤滑油を供給するた
めの重力タンクに付加する構造となっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記エアシールタイプ
の船尾管シール装置においては、船体内に配置される構
成要素として、タンクユニット、油圧ユニット、空気制
御ユニット及びドレン回収ユニット等が必要であり、こ
れらの各ユニットを正常に作動させるには、潤滑油の配
管系統と空気の配管系統の双方を適切に接続せねばなら
ない。しかるに、従来では、上記各ユニットがそれぞれ
の専門メーカによって個別に製作されていることから、
シール装置を構成するのにそれら個別の各ユニットを造
船所で配管接続して据え付けるようにしていたので、潤
滑油のみを利用するシール装置の場合に比べて配管作業
が格段に複雑であり、しかも、船体内への各ユニットの
据え付け作業も煩雑であった。

【０００５】このため、従来のエアシールタイプの船尾
管シール装置では、各ユニット間の配管作業において取
り付けミスや接続ミスが起こりやすく、これがシールシ
ステムのトラブル発生の主原因となっている。本発明
は、このような事情に鑑み、エアシールタイプのシール
装置を製造するに当たって、造船所等における配管作業
や据え付け作業の手間を少なくし、もって配管の接続ミ
スに伴うトラブルを防止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、本発明に
係る組み立てユニットは、内部に潤滑油が貯留される重
力タンクを有するタンクユニットと、前記重力タンクに
貯留されている潤滑油を加圧して推進軸の周囲に形成さ
れた潤滑チャンバーに供給するための油圧ポンプを有す
る油圧ユニットと、前記推進軸の周囲における前記潤滑
チャンバーの外側に形成された空気チャンバーに供給さ
れる加圧空気の圧力を制御するための空気圧制御ユニッ
トと、前記各ユニット間の配管接続を済ませた状態でか
つその各ユニットが一つの纏まりをもった構造物として
搬送可能となるように搭載されている架台と、を備えた
ものである。

【０００７】また、本発明に係る水中構造体のシール装
置は、水中構造体の後端に固定された筒状のケーシング
と、このケーシング内に同軸心状に挿通された推進軸
と、この推進軸と前記ケーシングとの間に複数本のシー
ルリングを設けることによって形成された潤滑チャンバ
ー及びその外側の空気チャンバーと、前記潤滑油が内部
に貯留される重力タンクを有するタンクユニットと、前
記重力タンクに貯留されている潤滑油を加圧して前記潤
滑チャンバーに供給するための油圧ポンプを有する油圧
ユニットと、前記空気チャンバーに供給される加圧空気
の圧力を制御するための空気圧制御ユニットと、前記各
ユニット間の配管接続を済ませた状態でかつその各ユニ
ットが一つの纏まりをもった構造物として搬送可能とな
るように搭載されている架台と、を備えたものである。

【０００８】上記の本発明によれば、タンクユニット、
油圧ユニット及び空気圧制御ユニットが、その配管接続
をシール装置の製造工場等において予め済ませた状態で
架台に搭載されているので、これら各ユニット間の配管
接続を造船所で行う必要がなくなる。このため、シール
装置を構成するのに必要な造船所における配管作業を可
及的に少なくすることができる。また、上記架台によっ
て各ユニットが一つの纏まりをもった構造物として搬送
可能となっているので、船体等の水中構造体の内部に当
該架台を搬入して据え付けるだけで、各ユニットの搬入
及び据え付け作業が完了する。このため、シール装置を
構成するの必要な造船所における据え付け作業も可及的
に減少させることができる。

【０００９】なお、本発明において、ドレン回収ユニッ
トを架台に搭載していないのは、重力タンクを有するタ
ンクユニットは推進軸よりも上方に配置する必要があ
り、かつ、ドレンタンクを有するドレン回収ユニットは
同推進軸よりも下方に配置する必要があるため、これら
を一つに纏めてユニット化することは、スペース的に無
理があるからである。上記の本発明において、架台の具
体的構造は特定のものに限定されないが、かかる架台と
して上板と下板を有する二階建て構造のものを採用し、
その上板にタンクユニットと空気圧制御ユニットを搭載
するとともに、下板における前記タンクユニットの直下
に油圧ユニットを搭載することが好ましい。

【００１０】この場合、タンクユニットと空気圧制御ユ
ニットを上板に搭載しているので、その間の空気配管が
短くなり、また、タンクユニットの直下に油圧ユニット
を配置しているので、その間の油配管が短くなるという
利点がある。また、上記の本発明において、各ユニット
に設けられている計器類を架台の一方側に集中的に配置
するようにすれば、例えば、重力タンクの油面変動を注
視しながら空気制御ユニットにおける空気量を調整する
等、ある特定のユニットを操作する場合に他のユニット
に対する影響を見ながら操作を行うことができ、シール
装置をより正確に制御できるようになる。

【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は、エアシールタイプの船尾
管シール装置１の配管系統図であり、図２は、同シール
装置１に使用される組み立てユニット２を示している。
図１に示すように、本実施形態のシール装置１は、水中
構造体として例示される船体３の後端部に接続された筒
状のケーシング４と、このケーシング４内に同軸心状に
挿通された推進軸５と、この推進軸５外周面に摺接して
外部水Ｗを密封する複数のシールリング１１〜１４と、
を備えている。

【００１２】上記推進軸５は、船体３を内外方向に貫通
しているシャフト本体６と、このシャフト本体６におけ
るケーシング４と対応する軸方向部分に取り付けられた
円筒状のライナー７とから構成されており、このライナ
ー７の外周面に、基端部分がケーシング４の内周面に固
定された前記各シールリング１１〜１４のリップ部が摺
接している。なお、この推進軸５は、ライナー７を設け
ないでシャフト本体６のみで構成することもできる。本
実施形態では、ケーシング４の内部に空気チャンバー８
とこの前部側及び後部側の双方に潤滑チャンバー９，１
０を区画する関係で、シールリング１１〜１４は合計四
本設けられている。

【００１３】このうち、最も後部側（図１の左側）の第
一シールリング１１とそれより一つ前部側に位置する第
二シールリング１２は、そのリップ部の先端縁が後部側
に向くように配置されており、最も後部側から数えて三
つ目の第三シールリング１３とそれより一つ前部側に位
置する第四シールリング１４は、そのリップ部の先端縁
が前部側（図１の右側）に向くように配置されいる。な
お、すべてのシールリング１１〜１４のリップ部にはリ
ング状のガータスプリング（図示せず）が巻き付けられ
ている。

【００１４】そして、上記第二シールリング１２と第三
シールリング１３との間で区画されるチャンバーは、加
圧空気で内部が加圧される空気チャンバー８とされ、こ
の空気チャンバー８を区画する一対のシールリング１
２，１３のうちの後部側の第二シールリング１２とその
更に後部側に配置された第一シールリング１１との間で
区画されるチャンバーは、内部に高粘性の潤滑剤が充填
される、第一潤滑チャンバー９とされている。すなわ
ち、この第一潤滑チャンバー９の内部には、空気チャン
バー８から吹き出した加圧空気によっても船外に吹き飛
ばされない程度の高粘性を有するグリース等よりなる潤
滑剤が充填されている。

【００１５】また、空気チャンバー８を区画する一対の
シールリング１２，１３のうちの前部側の第三シールリ
ング１３とその更に前部側に配置された第四シールリン
グ１４との間で区画されるチャンバーは、後述する油圧
ユニット１９によって十分な流動性を有する潤滑油が内
部に充填される、第二潤滑チャンバー１０とされてい
る。本実施形態の船尾管シール装置１は、また、内部に
潤滑油が貯留される重力タンク１６を有するタンクユニ
ット１７と、重力タンク１６に貯留されている潤滑油を
加圧して推進軸５の周囲に形成された前記第二潤滑チャ
ンバー１０に供給するための油圧ポンプ１８を有する油
圧ユニット１９と、推進軸５の周囲における前記第二潤
滑チャンバー１０の外側に形成された空気チャンバー８
に供給される加圧空気の圧力を制御するための空気圧制
御ユニット２０と、空気チャンバー８内に漏洩してきた
潤滑油や外部水Ｗを船内に回収するためのドレン回収ユ
ニット２１と、を備えている。

【００１６】このうち、空気圧制御ユニット２０は、船
体３内に配置されたコンプレッサー等よりなる圧縮空気
源２３の吐出側に、フィルター２４、減圧弁２５、流量
計２６、流量調整弁２７及び逆止弁２８を上流側から順
に接続することによって構成されており、その流量調整
弁２７の下流側は空気配管２９を介して空気チャンバー
８に接続されている。本実施形態では、圧縮空気源２３
として空気圧が７〜８（ｋｇ／ｃｍ²）のものが使用さ
れ、この空気圧を減圧弁２５で２〜３（ｋｇ／ｃｍ²）
程度に減圧している。また、流量調整弁２７によって加
圧空気の流量を２０〜６０（Ｎｌ／分）程度に設定し
て、空気チャンバー８に一定流量で加圧空気を送り込む
ことにより、第一及び第二シールリング１１，１２のリ
ップ部から常に加圧空気を外部に向かって吹き出すよう
にしている。

【００１７】また、シールリング１１〜１４のガータス
プリングての締め付け力は概ね０．１（ｋｇ／ｃｍ²）
になっているから、外部水Ｗによる推進軸５の中心位置
での喫水圧をＰ（ｋｇ／ｃｍ²）とすると、上記した加
圧空気の吹き出しにより、空気チャンバー８内の空気圧
Ｐ１は、Ｐ＋０．１（ｋｇ／ｃｍ²）に設定され、喫水
圧Ｐよりも常に一定の差圧だけ高い状態でかつその喫水
圧Ｐの変動に対応した圧力に制御されることになる。上
記空気制御ユニット２０の空気配管２９における流量調
整弁２７よりも下流側の部分に分岐管３０が接続されて
いて、この分岐管３０の吐出端はタンクユニット１７を
構成する重力タンク１６の上部に接続されている。この
ため、重力タンク１６の内部は、常に空気チャンバー８
内の空気圧Ｐ１とほぼ同じ圧力、すなわち、喫水圧Ｐよ
りも常に一定の差圧だけ高い状態でかつその喫水圧Ｐの
変動に対応した圧力に制御されるようになっている。

【００１８】タンクユニット１７は、円筒ドラム形状に
形成された検査窓３２（図２参照）付きの上記重力タン
ク１６と、このタンク１６内部に収納されたレベルスイ
ッチ３３とを備え、ドレン回収ユニット２１は、空気チ
ャンバー８に通じる排出管路３４に接続されたドレンタ
ンク３５と、このタンク３５の内部に収納されたレベル
スイッチ３６とを備えている。また、油圧ユニット１９
は、重力タンク１６の吐出側から順に、フィルター３
７、油圧ポンプ１８、流量計３９、オイルクーラ４０を
接続することによって構成されており、そのオイルクー
ラ４０の下流側は潤滑配管４１を介して第二潤滑チャン
バー１０に接続されている。従って、第二潤滑チャンバ
ー１０の内部は、重力タンク１６内の空気圧（空気チャ
ンバー８内の空気圧Ｐ１と同じ）に対して、概ね当該重
力タンク１６のヘッド圧を加えた分の圧力に設定され
る。

【００１９】図２に示すように、本実施形態の組み立て
ユニット２は、図１に示すシール装置１を構成する各ユ
ニット１７，１９〜２１のうち、タンクユニット１７、
油圧ユニット１９及び空気圧制御ユニット２０を、一つ
の纏まりをもった構造物として搬送可能となるように、
一台の架台４３に搭載することによって構成されてい
る。すなわち、本実施形態の船尾管シール装置１は、同
装置１の製造工場内において、上記三つのユニット１
７，１９，２０が一つの架台４３に対して集中的に纏め
たられた状態で組み立てられている。

【００２０】また、本実施形態の架台４３は、上板４４
と下板４５を有する二階建て構造になっている。そのう
ち、上板４４にはタンクユニット１７と空気圧制御ユニ
ット２０が搭載されていて、下板４５におけるタンクユ
ニット１７の直下に油圧ユニット１９が搭載されてい
る。更に、各ユニット１７，１９，２０に設けられてい
る計器類４６（前記検査窓３２を含む。）は、架台４３
の一方側（図２ではその手前側）に集中的に配置されて
いる。なお、図２において図示を省略してあるが、上板
４４に搭載されている重力タンク１６と空気圧制御ユニ
ット２０とは、シール装置１の製造工場において、前記
した分岐管３０（図１参照）によって予め接続されてい
る。また、上板４４に搭載されている重力タンク１６と
下板４５における同タンク１６の直下に配置されている
油圧ユニット１９とは、シール装置１の製造工場におい
て、前記した潤滑配管４１によって予め接続されてい
る。

【００２１】次に、上記構成に係る船尾管シール装置１
の作用を説明する。すなわち、本実施形態では、空気制
御ユニット２０がケーシング４の空気チャンバー８内に
加圧空気を供給しているので、この空気チャンバー８を
区画するシールリング１２，１３のリップ部に作用する
摺動負荷が低減し、そのシールリング１２，１３の耐久
性が向上する。特に本実施形態では、第二シールリング
１２から常に加圧空気が吹き出しているので、そのリン
グ１２のリップ部が推進軸５の外周面に殆ど摺接しなく
なり、第二シールリング１２の寿命を大幅に増大させる
ことができる。

【００２２】他方、第二潤滑チャンバー１０は、喫水圧
Ｐの変動に対応して変化する空気チャンバー８内の空気
圧Ｐ１よりも常にほぼ重力タンク１６のヘッド圧分だけ
高い状態で加圧されているので、上記のようにシールリ
ング１２，１３のリップ部に作用する摺動負荷を低減さ
せたことによって空気チャンバー８内に外部水Ｗが侵入
してきても、その外部水Ｗが更に第二潤滑チャンバー１
０内に漏洩するのが有効に防止される。このように、本
実施形態のシール装置１によれば、第二潤滑チャンバー
１０内に外部水Ｗが漏洩するのを有効に防止しながら、
空気チャンバー８に加圧空気を供給することでシールリ
ング１２，１３のリップ部に作用する摺動負荷を低減さ
せることができ、このため、船内の内部機器の故障や腐
食を伴わずにシールリング１２，１３の耐久性を向上さ
せることができる。

【００２３】また、本実施形態のシール装置１によれ
ば、空気チャンバー８にドレン回路ユニット２１を接続
しているので、潤滑油や外部水Ｗが空気チャンバー８内
に漏洩してきてもそれらを船体３内に回収することがで
きる。このため、潤滑油が外部に吹き出されることに伴
う環境汚染を有効に防止しながら、シールリング１３，
１４を潤滑状態にすることができる。更に、本実施形態
では、第一潤滑チャンバー９内の潤滑剤が後部側に吹き
飛ばされない程度の高粘性を有しているので、空気チャ
ンバー８から空気が吹き出す程度に加圧空気の圧力を増
大させても、潤滑剤が外部に飛散することがなく、この
点でも環境汚染を未然に防止することができるし、油漏
れの防止対策のために更に後部側にシールリングを追加
する必要もなくなるので、シール装置１の軸方向寸法を
コンパクト化することができる。

【００２４】なお、本発明は上記した各実施形態に限定
されるものではなく、種々に変更することができる。例
えば、第一シールリング１１を省略して第一潤滑チャン
バー９を設けない構造にすることもできる。また、上記
実施形態では、船体３の船尾部分に設けた船尾管シール
装置１を例示しているが、本発明は、海上に浮かぶ海底
油田掘削プラントや空港等の種々の浮上構造物に設けら
れるポッドプロペラ推進システム（水中構造体）のシー
ル装置としても使用することができる。

【００２５】更に、上記実施形態では、空気制御ユニッ
ト２０の空気配管２９を空気チャンバー８に接続して同
チャンバー８から船外に空気を吹き出しているが、例え
ば、特許第２７７８８９９号公報に記載されているよう
に、圧縮空気源２３からの空気を船外に直接吹き出して
検出した喫水圧をパイロット圧として出力圧を出力する
エアリレーにより、空気チャンバー８内の空気圧を喫水
圧と連動するように制御することもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シール装置を構成するのに必要な造船所等における配管
作業や据え付け作業の手間が可及的に少なくなるので、
配管の接続ミスに伴うトラブルを有効に防止することが
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配管系統図で
ある。

【図２】本発明に係る組み立てユニットの斜視図であ
る。

【符号の説明】

１船尾管シール装置２組み立てユニット３船体（水中構造体）４ケーシング５推進軸８空気チャンバー９第一潤滑チャンバー１０第二潤滑チャンバー１１第一シールリング１２第二シールリング１３第三シールリング１４第四シールリング１６重力タンク１７タンクユニット１８油圧ポンプ１９油圧ユニット２０空気制御ユニット４３架台４４上板４５下板４６計器類

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に潤滑油が貯留される重力タンク
（１６）を有するタンクユニット（１７）と、前記重力タンク（１６）に貯留されている潤滑油を加圧
して推進軸（５）の周囲に形成された潤滑チャンバー
（１０）に供給するための油圧ポンプ（１８）を有する
油圧ユニット（１９）と、前記推進軸（５）の周囲における前記潤滑チャンバー
（１０）の外側に形成された空気チャンバー（８）に供
給される加圧空気の圧力を制御するための空気圧制御ユ
ニット（２０）と、前記各ユニット（１７，１９，２０）間の配管接続を済
ませた状態でかつその各ユニット（１７，１９，２０）
が一つの纏まりをもった構造物として搬送可能となるよ
うに搭載されている架台（４３）と、を備えている水中構造体のシール装置に用いる組み立て
ユニット。
【請求項２】架台（４３）は上板（４４）と下板（４
５）を有する二階建て構造になっており、その上板（４
４）にタンクユニット（１７）と空気圧制御ユニット
（２０）が搭載され、下板（４５）における前記タンク
ユニット（１７）の直下に油圧ユニット（１９）が搭載
されている請求項１に記載の組み立てユニット。
【請求項３】各ユニット（１７，１９，２０）に設け
られている計器類（４６）が架台の一方側に集中的に配
置されている請求項１又は２に記載の組み立てユニッ
ト。
【請求項４】水中構造体（３）の後端に固定された筒
状のケーシング（４）と、このケーシング（４）内に同軸心状に挿通された推進軸
（５）と、この推進軸（５）と前記ケーシング（４）との間に複数
本のシールリング（１２〜１４）を設けることによって
形成された潤滑チャンバー（１０）及びその外側の空気
チャンバー（８）と、前記潤滑油が内部に貯留される重力タンク（１６）を有
するタンクユニット（１７）と、前記重力タンク（１６）に貯留されている潤滑油を加圧
して前記潤滑チャンバー（１０）に供給するための油圧
ポンプ（１８）を有する油圧ユニット（１９）と、前記空気チャンバー（８）に供給される加圧空気の圧力
を制御するための空気圧制御ユニット（２０）と、前記各ユニット（１７，１９，２０）間の配管接続を済
ませた状態でかつその各ユニット（１７，１９，２０）
が一つの纏まりをもった構造物として搬送可能となるよ
うに搭載されている架台（４３）と、を備えている水中構造体のシール装置。
【請求項５】架台（４３）は上板（４４）と下板（４
５）を有する二階建て構造になっており、その上板（４
４）にタンクユニット（１７）と空気圧制御ユニット
（２０）が搭載され、下板（４５）における前記タンク
ユニット（１７）の直下に油圧ユニット（１９）が搭載
されている請求項４に記載の水中構造体のシール装置。
【請求項６】各ユニット（１７，１９，２０）に設け
られている計器類（４６）が架台（４３）の一方側に集
中的に配置されている請求項４又は５に記載の水中構造
体のシール装置。