JP2006038075A

JP2006038075A - 船尾管シール装置

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Publication number: JP2006038075A
Application number: JP2004217638A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Iwawaki; 栄一岩脇; Tomoya Takayasu; 知哉高安
Original assignee: NIPPON MARINE TECHNO KK
Current assignee: NIPPON MARINE TECHNO KK
Priority date: 2004-07-26
Filing date: 2004-07-26
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】第１環状室に供給する加圧空気と環状室に供給する加圧油の圧力差を常時一定差圧に保つことができると共に、油漏れや海水浸入等のトラブル発生時には加圧油の圧力を容易に変更することができる船尾管シール装置。
【解決手段】第１環状室６には、空気制御ユニット９を介した加圧空気送給管８を接続し、第１環状室６に隣接する環状室７には、油溜まりタンク１０とポンプ１１からなる船内圧力供給源を経由して循環する加圧油循環路１２を接続している船尾管シール装置において、前記加圧空気送給管８から配管を分岐して油溜まりタンク１０に導き、この配管の途中に、加圧空気送給管８及び加圧油循環路１２の途中にそれぞれ設けた圧力発信器１６，１６から電気信号として受信する各圧力の差を常時設定した一定差圧に保つ圧力自動調整弁１４を設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶用の船尾管シール装置に関するものである。

船尾管シール装置は、図３及び図４に示すように、推進用のプロペラ（図示省略）を取り付けたプロペラ軸５１が船から船外に突き出している船尾管５２の船外に設けられ、海水が船内へ流入するのを防ぐ働きをしている。従来の船尾管シール装置は、プロペラ軸５１の末端に嵌め込んで固定したライナー５３の外周に、複数のリップ形のシールリング５４を摺接させて構成してある。

近年、前記船尾管シール装置において、船外寄りの複数のシールリング５４の相互の間に形成される環状空間５５に、海水圧よりも高い圧力の加圧空気を供給し、最後部のシールリング５４を通して海水側に向けて常に空気を吹き出して、海水が船内に流入することを防止している。また、この加圧空気が船内側に流入することを防止するために、前記環状空間５５の船内側のシールリング５４に加圧空気よりも高い圧力の油圧を船内側から負荷している。このように、加圧空気より高い圧力の油圧を船内側のシールリング５４に負荷するために、現在、以下のようなエアリレー方式とタンク方式の二方法が用いられている。

（１）エアリレー方式
エアリレー方式とは、図３に示すように、信号圧に対してプラス又はマイナスの圧力を付加することができるエアリレー５６を用いる方法であり、海水側に吹き出す加圧空気を送給する加圧空気送給管５７の途中から配管を分岐し、エアリレー５６の信号圧側に接続し、エアリレー５６の出力側を配管を介して油循環系統５８に接続されている油溜まりタンク５９に接続することにより、加圧空気送給管５７内の加圧空気を信号圧として、加減圧された空気圧で油溜まりタンク５９の油面を加勢して、油循環系統５８の油圧を加圧空気の圧力に対して所定量高い圧力に制御する方法である。この方法は、加圧空気の油側への浸入や油漏れ及び海水の浸入を防止するために、加圧空気と加圧油の差圧の設定値を任意に変更することができる利点がある。

（２）タンク方式
タンク方式とは、図４に示すように、油循環系統５８の油溜まりタンク５９の据付位置を、プロペラ軸５１の軸心から設定する圧力に相当する高さを設けて設置することにより、油循環系統５８の油圧を加圧空気の圧力に対して所定量高い圧力に制御する方法である。この方法は、油溜まりタンク５９の高さが固定されていることから、加圧空気と加圧油の設定差圧が変化することがないという利点がある。
実公平５−３５２４９号公報特許第３１５５５０５号公報

しかしながら、エアリレー方式は、各船舶によって油循環系統５８が相違することや、油は温度により粘度が変化するため、加圧空気との設定差圧も増減することから、工場出荷時に初期設定を行っても、システム動作時には再度エアリレー５６の圧力調整ノブにより設定の変更を行わなければならない。さらに、加圧油が供給される環状空間５５への加圧空気の漏れや、逆に加圧空気が供給される環状空間５５への加圧油の漏れに対する圧力変更は、各環状空間５５内の圧力を計測後、設定差圧の変更を圧力調整ノブにより行わなければならない不都合があった。また、タンク方式は、油溜まりタンク５９の高さが固定されているため、加圧空気の油側への浸入や、加圧油の空気側への油漏れ、海水の浸入等のトラブル時に圧力を変更することができない等の問題があった。

そこで本発明は、上記事情に基づいてなされたものであり、第１環状室に隣接する環状室に供給する加圧油の圧力変動に応じて、第１環状室に供給する加圧空気と環状室に供給する加圧油の圧力差を常時一定差圧に保つことができると共に、油漏れや海水浸入等のトラブル発生時には加圧油の圧力を容易に変更することができる船尾管シール装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、プロペラ軸に固定したライナーの外周に、シールリングを複数個並べて摺接させ、船外寄りの複数のシールリングの相互間に加圧空気を供給する第１環状室を形成し、船尾管寄りの複数のシールリングの相互間に加圧油を供給する環状室を形成し、前記第１環状室には、空気制御ユニットを介した加圧空気送給管を接続し、前記第１環状室に隣接する環状室には、油溜まりタンクとポンプからなる船内圧力供給源を経由して循環する加圧油循環路を接続している船尾管シール装置において、前記加圧空気送給管から配管を分岐して油溜まりタンクに導き、この配管の途中に、加圧空気送給管及び加圧油循環路の途中にそれぞれ設けた圧力発信器から各圧力を電気信号として受信し、その圧力差を設定した差圧になるように常時一定に保持することができる圧力自動調整弁を設けていることを特徴とする。

ここで、圧力自動調整弁に関しては、電気信号に変換された加圧空気及び加圧油の各圧力の差を、常時一定差圧に保つことが可能な構成であれば特に限定するものではないが、請求項２記載の発明のように、弁体がバネの付勢力により弁座に密接して閉状態になる一方、前記弁体に連結するダイヤフラムを有するパイロット室内に供給した供給圧力で前記弁座を移動させることにより、前記弁体が前記弁座から離れて開状態となる圧力自動調整弁であって、前記パイロット室内及び加圧空気の流入する１次ポート内に供給圧力を供給するための供給回路と、前記パイロット室内から供給圧力を排出するための排気回路と、各回路を制御する制御回路と、加圧空気が流出する２次ポートの出力圧力を制御回路にフィードバックするフィードバック回路と、を設けた電空レギュレータ部を備えていることが望ましい。

本発明のうち請求項１記載の発明によれば、加圧空気と加圧油の圧力を圧力発信器から電気信号として受信し、各圧力が設定された一定差圧を保つように自動的に加減圧した空気圧で油溜まりタンクの圧力を調整するため、温度変化による加圧油の圧力変動が生じた場合でも、第１環状室に隣接する環状室に供給する加圧油の圧力を第１環状室に供給する加圧空気の圧力に対して常に所定圧だけ高くすることが可能であり、環状室内に加圧空気が浸入することを防止することができると共に、油漏れも防止することができる。万が一トラブルが発生した場合でも、圧力自動調整弁の設定差圧値を変更するだけでよく、エアリレー方式のように圧力調整ノブを回す必要がないため瞬時に対処することができる。また、圧力自動調整弁の製品出荷時に予め差圧を設定しておくことにより、第１環状室内への海水の浸入や第１環状室から環状室への加圧空気の浸入及び環状室から第１環状室への加圧油の漏れ等のトラブル発生時以外の場合に設定差圧を調整する必要がないため非常に都合がよい。

本発明のうち請求項２記載の発明によれば、圧力自動調整弁に電空レギュレータ部を備えているので、油溜まりタンクの油面に加勢する加圧空気の圧力調整が電気制御で行なわれると共に、電空レギュレータ部のフィードバック回路によって入力信号に比例した出力圧力になるまで訂正動作が働くため、加圧油の圧力変動に対する加圧空気の圧力調整を精度良く且つ瞬時に行うことが可能となり、その結果、環状室内の油圧を第１環状室内の空気圧に対して常に所定圧だけ確実に高くしておくことができ、油漏れや空気浸入等のトラブルの発生をより効果的に防止することが可能となる。また、万が一第１環状室内への海水の浸入や第１環状室から環状室への加圧空気の浸入及び環状室から第１環状室への加圧油の漏れ等のトラブルが発生した場合、圧力自動調整弁の設定差圧値を大きくしたり、又は小さくしたりして防止することになるが、その場合でもボタン操作による数値入力により加圧空気の圧力調整が容易に行えると共に、設定差圧値の変更に対する弁体の開状態及び閉状態の応答性も優れているため、加圧空気の圧力調整が瞬時に行われて、トラブルにも即対応することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の船尾管シール装置は、図１に示すように、プロペラ軸１が船外に突き出している船尾管２の船尾側に設けられる。プロペラ軸１の末端にあるプロペラ（図示省略）にはライナー３が取り付けてあり、ライナー３の胴部外周には３本のリップ形のシールリング４のリップが摺接しており、各シールリング４は船尾管２にボルトで段積み状に固定されるケーシング部材５に、挟み込むようにして保持されている。最も船尾側の第１シールリング４はリップを海水側に向け、その隣の第２シールリング４と、その隣の最も船内側の第３シールリング４はリップを船内側に向けてあり、第１シールリング４と第２シールリング４の相互間には第１環状室６を、第２シールリング４と第３シールリング４の相互間には第２環状室７が形成されている。第１環状室６には加圧空気を、第２環状室７には加圧油がそれぞれ供給されている。

第１環状室６には、船内圧力供給源となる圧力空気タンク（図示省略）から連なる加圧空気送給管８を連結してあり、その途中には空気制御ユニット９を介在して、海水圧の変化に応じて、その変化した時の圧力値よりも常に所定圧高い加圧空気を供給するようになっている。ここで、空気制御ユニット９は、周知の空気調整弁を組み込んだものであり、現在、空気調整弁として定流量式圧力調整弁、ニードルバルブ、スピードコントローラ等が用いられている。このように、第１環状室６内の空気圧が海水圧よりも高いので、シールリング４のリップは海水圧とシールリング４自身の緊迫力に抵抗して押し上げられて、ライナー３との間に隙間を作り、この隙間が開口となって、第１環状室６内の空気が海水中に泡となって放出される。一方、海水は第１環状室６内に流入することはできない。

第２環状室７には、船内に設置した船内圧力供給源となる密封された油溜まりタンク１０から、油ポンプ１１を介して延長する加圧油循環路１２を連結し、加圧油を第２環状室７内に循環するように送給するものである。加圧空気送給管８から空気分岐管１３が分岐され、圧力自動調整弁である電空レギュレータ１４を介して空気連結管１５が油溜まりタンク１０の上部に接続されている。加圧空気送給管８及び加圧油循環路１２の途中には圧力発信器１６がそれぞれ設けてあり、電空レギュレータ１４の信号入力側に接続されている。第２環状室７を循環する加圧油は温度により粘度が変化し、それに伴って油圧も変化することから、その加圧油の圧力変化に応じて、加圧空気と加圧油の圧力差が常時一定になるように電空レギュレータ１４で自動的に制御された空気を油溜まりタンク１０内の油面に加勢している。これにより、第２環状室７には油ポンプ１１を経て第１環状室６内の加圧空気よりも常時一定差圧だけ高い加圧油を循環させることができる。

電空レギュレータ１４は、図２に示すように、弁本体１７と電空レギュレータ部１８から構成されている。弁本体１７は空気分岐管１３と連通する１次ポート１９と、空気連結管１５に連通する２次ポート２０と、ダイヤフラム２１を有するパイロット室２２とを備えており、１次ポート１９と２次ポート２０間を仕切るかたちで弁座２３が設けてあり、その弁座２３にはバネ２４によって付勢された給気弁２５が閉方向に押圧されている。また、給気弁２５には連結棒２６を介してパイロット室２２に備えられたダイヤフラム２１に連結されている。１次ポート１９には圧力供給ポート２７が連通して形成してあり、２次ポート２０には圧力戻しポート２８が連通して形成してある。電空レギュレータ部１８は制御回路２９と、給気用電磁弁３０と、排気用電磁弁３１と、圧力センサ３２とを備えており、給気用電磁弁３０は供給路３３を介してパイロット室２２と圧力供給ポート２７に接続されており、排気用電磁弁３１は排気路３４を介してパイロット室２２と船外に接続されている。パイロット室２２に接続される供給路３３及び排気路３４は途中から管路を共通させている。尚、３６は弁本体１７から空気を船外に排出するための排気ポートであり、３７は排気ポートに連通させるための排気弁である。

上記のように構成された弁本体１７は、電空レギュレータ部１８でパイロット室２２に供給圧力を供給することにより操作される。まず、電空レギュレータ部１８において給気用電磁弁３０をＯＮ状態にすると、供給路３３を介してパイロット室２２の内部に供給圧力が供給されて、パイロット室２２の内部は高圧となり、ダイヤフラム２１の上面に作用してダイヤフラム２１が下方に大きく湾曲する。これにより、このダイヤフラム２１と連動する給気弁２５が連結棒２６を介して下方に押圧されて、バネ２４の付勢力に抵抗して給気弁２５が弁座２３から所定量離れる。従って、給気弁２５と弁座２３との間に隙間が形成されて、１次ポート１９と２次ポート２０とが連通して、給気弁２５が開状態となる。

他方、電空レギュレータ部１８の排気用電磁弁３１をＯＮ状態にすると、パイロット室２２から供給圧力の一部が排気路３４を介して船外へ排気されて、パイロット室２２の内部の圧力が減少し、ダイヤフラム２１の下方への湾曲が減少又は解消される。これにより、給気弁２５が連結棒２６を介して弁座２３に接近するため、給気弁２５と弁座２３との間の隙間が狭められる。この場合、ダイヤフラム２１の湾曲が完全に解消されることで、給気弁２５が弁座２３に当接し、１次ポート１９と２次ポート２０とが遮断されて、給気弁２５が閉状態となる。

ここで、給気用電磁弁３０と排気用電磁弁３１のＯＮ・ＯＦＦについては、電空レギュレータ部１８の制御回路２９によって制御されるものであり、制御回路２９への入力信号が増大した場合には、給気用電磁弁３０がＯＮ状態、排気用電磁弁３１がＯＦＦ状態になるように各電磁弁３０，３１に制御信号が送られ、逆に、制御回路２９への入力信号が減少した場合には、給気用電磁弁３０はＯＦＦ状態、排気用電磁弁３１はＯＮ状態になるように制御信号が送られる。入力信号とは、前述した加圧空気送給管８及び加圧油循環路１２の途中にそれぞれ設けた圧力発信器１６より得られる各圧力の電気信号であり、電気信号の差圧を予め制御回路２９に設定された設定差圧に制御するものである。尚、給気用電磁弁３０がＯＮ状態の場合には、給気用電磁弁３０から供給路３３及び圧力供給ポート２７を介して１次ポート１９にも供給圧力が供給されている。従って、電空レギュレータ１４とは、供給圧力が供給された加圧空気の１次ポート１９から２次ポート２０への流量を給気弁２５により調整して、供給圧力の一部を出力圧力とするものである。また、出力圧力は圧力戻しポート２８を通り、圧力センサ３２及び戻し路３５を介して制御回路２９へとフィードバックされている。これにより、入力信号に比例した出力圧力になるまで訂正動作が働き、常に入力信号に比例した出力圧力が得られることとなる。

上記のように構成された電空レギュレータ１４を用いることにより、加圧油の圧力変動に応じて加圧空気と加圧油の圧力差が常時一定になるように自動的に制御されているため、第２環状室７内の油圧を第１環状室６内の空気圧に対して常に所定圧だけ高くすることが可能となり、第２シールリング４に第２環状室７側から圧力が負荷されて、船内側に向いたリップから第１環状室６内の加圧空気が漏れて第２環状室７内に浸入することを防止することができると共に、油漏れも防止することができる。万が一トラブルが発生した場合でも、電空レギュレータ１４の設定差圧の値を変更するだけでよく、その際にはエアリレーのように圧力調整ノブを回す必要がないため容易に対処することができる。また、加圧空気と加圧油の両圧力を検出しながらその差圧が一定になるように自動的に保っているので、前記したように加圧油の粘度変化による油圧の変動にも自動的に対応することが可能となり、電空レギュレータ１４の製品出荷時に予め差圧を設定しておくことにより、トラブル時以外の場合に差圧設定を調整する必要がない。

ここで、油圧の変化に対して応答する電空レギュレータ１４の動作について説明する。尚、第１環状室６内の空気圧をＰ_１、第２環状室７内の油圧をＰ_２とする。但し、Ｐ_１＜Ｐ_２である。

加圧油の温度が上昇して粘度が減少することで第２環状室７内の油圧Ｐ_２が減少した場合には、第１環状室６内の空気圧Ｐ_１と第２環状室７内の油圧Ｐ_２との差圧（Ｐ_２−Ｐ_１）が大きくなり、電空レギュレータ１４への入力信号が増大する。そうすると、制御回路２９によって空気圧Ｐ_１と油圧Ｐ_２の差圧（Ｐ_２−Ｐ_１）を設定差圧に戻すように、給気用電磁弁３０はＯＮ状態に、排気用電磁弁３１はＯＦＦ状態となるように制御信号が送られて、給気用電磁弁３０を通して供給圧力がパイロット室２２と１次ポート１９に供給される。これにより、パイロット室２２の内部の圧力が上昇し、ダイヤフラム２１が下方に向かって大きく湾曲し、それに連動して連結棒２６を介して給気弁２５が弁座２３から所定量離れることから、１次ポート１９から２次ポート２０へ流れる供給圧力が供給された加圧空気の流量が増加して、２次ポート２０側の圧力を高くすることができる。

逆に、加圧油の温度が減少して粘度が増加することで第２環状室７内の油圧Ｐ_２が上昇した場合には、第１環状室６内の空気圧Ｐ_１と第２環状室７内の油圧Ｐ_２との差圧（Ｐ_２−Ｐ_１）が減少し、電空レギュレータ１４への入力信号が減少する。そうすると、給気用電磁弁３０はＯＦＦ状態に、排気用電磁弁３１はＯＮ状態となり、排気用電磁弁３１を通してパイロット室２２の内部の所定量の供給圧力が船外へ排気される。これにより、パイロット室２２の内部の圧力が減少し、ダイヤフラム２１の下方への湾曲が減少し、それに連動して給気弁２５が弁座２３に接近することから、１次ポート１９から２次ポート２０へ流れる加圧空気の流量が減少し、２次ポート２０側の圧力を低くすることができる。

このような電空レギュレータ１４の動作により、所定圧加減された加圧空気が空気連結管１５を介して油溜まりタンク１０の油面に加勢されるため、第２環状室７内の油圧Ｐ_２を第１環状室６内の空気圧Ｐ_１よりも所定圧加減された油圧Ｐ_２、即ち設定差圧を保持した油圧Ｐ_２に戻すことができる。

尚、本発明の船尾管シール装置は本実施形態に限定されるものではなく、例えば、空気圧と油圧の設定差圧の設定手段については、本実施形態のように電空レギュレータ本体で行ってもよいが、電空レギュレータから配線を施工して、設置場所以外の場所、例えばコントロール盤等から任意に制御可能にしておいてもよい。このようにすることで、より一層容易に設定差圧を変更することが可能となり、トラブルが発生した場合には瞬時に対応することができるため都合が良い。

本発明の船尾管シール装置の加圧空気及び加圧油の送給機構を示す説明用系統図である。本発明の船尾管シール装置に用いる圧力自動調整弁を示す断面図である。従来の船尾管シール装置の加圧空気及び加圧油の送給機構を示す説明用系統図である。従来の船尾管シール装置の加圧空気及び加圧油の送給機構を示す説明用系統図である。

符号の説明

１プロペラ軸
３ライナー
４シールリング
６第１環状室
７第２環状室（環状室）
８加圧空気送給管
９空気制御ユニット
１０油溜まりタンク
１１油ポンプ（ポンプ）
１２加圧油循環路
１４電空レギュレータ（圧力自動調整弁）
１６圧力発信器
１８電空レギュレータ部
１９１次ポート
２０２次ポート
２１ダイヤフラム
２２パイロット室
２３弁座
２４バネ
２５給気弁（弁体）
２９制御回路
３３供給路（供給回路）
３４排気路（排気回路）
３５戻し路（フィードバック回路）

Claims

プロペラ軸（１）に固定したライナー（３）の外周に、シールリング（４）を複数個並べて摺接させ、船外寄りの複数のシールリング（４，４）の相互間に加圧空気を供給する第１環状室（６）を形成し、船尾管寄りの複数のシールリング（４，４）の相互間に加圧油を供給する環状室（７）を形成し、前記第１環状室（６）には、空気制御ユニット（９）を介した加圧空気送給管（８）を接続し、前記第１環状室（６）に隣接する環状室（７）には、油溜まりタンク（１０）とポンプ（１１）からなる船内圧力供給源を経由して循環する加圧油循環路（１２）を接続している船尾管シール装置において、
前記加圧空気送給管（８）から配管を分岐して油溜まりタンク（１０）に導き、この配管の途中に、加圧空気送給管（８）及び加圧油循環路（１２）の途中にそれぞれ設けた圧力発信器（１６，１６）から電気信号として受信する各圧力の差を常時設定した一定差圧に保つ圧力自動調整弁（１４）を設けていることを特徴とする船尾管シール装置。
前記圧力自動調整弁（１４）は、弁体（２５）がバネ（２４）の付勢力により弁座（２３）に密接して閉状態になる一方、前記弁体（２５）に連結するダイヤフラム（２１）を有するパイロット室（２２）内に供給した供給圧力で前記弁体（２５）を移動させることにより、前記弁体（２５）が前記弁座（２３）から離れて開状態となる圧力自動調整弁（１４）であって、前記パイロット室（２２）内及び加圧空気の流入する１次ポート（１９）内に供給圧力を供給するための供給回路（３３）と、前記パイロット室（２２）内から供給圧力を排出するための排気回路（３４）と、各回路（３３，３４）を制御する制御回路（２９）と、加圧空気が流出する２次ポート（２０）の出力圧力を制御回路（２９）にフィードバックするフィードバック回路（３５）と、を設けた電空レギュレータ部（１８）を備えていることを特徴とする請求項１記載の船尾管シール装置。