JP2007230381A - Seal structure of impeller shaft in water jet propulsion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船舶に取り付けられるウォータジェット推進装置におけるインペラ軸のシール構造に関するものである。 The present invention relates to a seal structure for an impeller shaft in a water jet propulsion device attached to a ship.
近年、船舶の高速化の要求に伴い、下記特許文献1等に開示されるウォータジェット推進装置によって推進力を得る船舶が増加している。このウォータジェット推進装置は、船底に取水口を有するインテークダクトを船体内に形成するとともに、このインテークダクトの中に強制駆動されるインペラを配し、吸い込んだ水をインペラで加圧して船体後方にジェット噴流として噴出させ、その反力で推進力を得るものである。したがって、吃水の浅い構造が可能となり、浅瀬でも航行できる利点がある。事実、インペラ及びこれを駆動するインペラ軸とも、その半分程度しか水没していない状態の場合がある。 2. Description of the Related Art In recent years, with the demand for speeding up ships, the number of ships that obtain propulsive force with the water jet propulsion device disclosed in Patent Document 1 below is increasing. In this water jet propulsion device, an intake duct having a water intake at the bottom of the ship is formed in the hull, and an impeller that is forcibly driven is arranged in the intake duct. It is ejected as a jet jet and propulsion is obtained by its reaction force. Therefore, the shallow structure of the flooded water is possible, and there is an advantage that it can navigate even in shallow water. In fact, both the impeller and the impeller shaft that drives the impeller may be in a state where only about half of them are submerged.
この場合、インペラ軸は、船体内に引き込まれてエンジンに連結されているが、この引込み個所には水の侵入を阻止するためにシール構造が必要となる。図4は、このシール構造の断面図であるが、インペラ軸1は、船体内に設けられた保護管2の中を挿通して前方に延びており、その途中にシールハウジング3を設け、ここに前方から常用シールリング4と非常時に作動させる非常用シール体5とを設けている。このうち、常用シールリング4は、インペラ軸1に固嵌されており、その前方で、シールハウジング3に取り付けられてインペラ軸1に非接触状態で嵌合されている摺動リング6の後面に接触させている。このとき、常用シールリング4と摺動リング6の接触部が発熱するから、注入口3aから冷却水を注入して冷却するようにしている。 In this case, the impeller shaft is drawn into the hull and connected to the engine. However, a seal structure is required at the drawn-in portion to prevent water from entering. FIG. 4 is a cross-sectional view of this seal structure. The impeller shaft 1 extends forward through a protective tube 2 provided in the hull, and a seal housing 3 is provided in the middle thereof. The front is provided with a service seal ring 4 and an emergency seal body 5 that is operated in an emergency from the front. Of these, the regular seal ring 4 is fixedly fitted to the impeller shaft 1, and on the rear surface of the sliding ring 6 that is attached to the seal housing 3 and fitted in a non-contact state to the impeller shaft 1. It is in contact. At this time, since the contact portion between the normal seal ring 4 and the sliding ring 6 generates heat, cooling water is injected from the injection port 3a to be cooled.
一方、非常用シール体5は、大量に浸水があった場合等の非常時に使用するもので、ゴム等からなる可撓性のリング体をインペラ軸1の外周に非接触で配したもので構成している。そして、非常時には、圧縮空気を供給口3bから供給して非常用シール体5の外周に作用させ、これを収縮させてインペラ軸1を締め付けてシールするようにしている。ただし、この非常用シール体5は、シール効果は絶大であるが、インペラ軸1が停止している間だけの使用を想定しており、回転しているときに使用すると、損傷するおそれのあるものになっている。 On the other hand, the emergency seal body 5 is used in an emergency such as when there is a large amount of water, and is composed of a non-contact arrangement of a flexible ring body made of rubber or the like on the outer periphery of the impeller shaft 1. is doing. In an emergency, compressed air is supplied from the supply port 3b and is applied to the outer periphery of the emergency seal body 5, which is contracted and the impeller shaft 1 is tightened and sealed. However, the emergency seal body 5 has a great sealing effect, but is assumed to be used only while the impeller shaft 1 is stopped, and may be damaged if used while rotating. It is a thing.
以上の構成で、停船等によってインペラ軸1を長期に止めていると、常用シールリング4の非水没部が乾燥し、このとき水中の不純物等が固化して常用シールリング4の表面に付着する。このような状態で、インペラ軸1を再駆動すると、固化物が常用シールリング4の表面を傷付け、シール機能を喪失させてしまう。これを防ぐには、停船時等にも冷却水を供給してやればよいが、その後方にある非常用シール体5はインペラ軸1には接触していないから、この隙間から船外に流出してしまい、常用シールリング4の全面を湿潤するのは不可能である。そこで、非常用シール体5を収縮させておけばよいように思えるが、こうすると、シールハウジング3内の圧力が上がって冷却水を充満させることができない。
本発明は、以上の課題を解決するものであり、インペラ軸に非水没部が生じているときの停船時でも、冷却水を供給できるようにして常用シールリングの全周、全面を湿潤化できるようにしたものである。 The present invention solves the above problems, and even when the ship is stopped when a non-submerged portion is generated on the impeller shaft, the entire circumference and the entire surface of the regular seal ring can be wetted so that cooling water can be supplied. It is what I did.
以上の課題の下、本発明は、請求項1に記載した、船体に形成されたインテークダクトに配置されるインペラを駆動するインペラ軸を船体内に設けられる保護管の中を空間を有して前延させ、途中に設けたシールハウジングに収容される前方の常用シールリングと後方の非常用シール体とでインペラ軸をシールするウォータジェット推進装置のインペラ軸のシール構造において、常用シールリングを冷却する冷却水を注入する注入口をシールハウジングに設けるとともに、シールハウジングの上位と非常用シール体後方の保護管内の空間とを逸流管で連通したことを特徴とするウォータジェット推進装置におけるインペラ軸のシール構造を提供したものである。 Under the above problems, the present invention has a space in a protective tube provided in the hull for an impeller shaft for driving an impeller disposed in an intake duct formed in the hull according to claim 1. In the seal structure of the impeller shaft of the water jet propulsion unit that seals the impeller shaft with the forward service seal ring and the rear emergency seal body accommodated in the seal housing provided in the middle, the service seal ring is cooled An impeller shaft in a water jet propulsion device characterized in that an inlet for injecting cooling water is provided in the seal housing, and the upper portion of the seal housing and the space in the protective tube behind the emergency seal body are communicated with an escape pipe. The seal structure is provided.
また、本発明は、以上のシール構造において、請求項2に記載した、溢流管をシールハウジングの質壁及び保護管の管壁に穿設した孔で代用した手段、請求項3に記載した、常用シールリングと非常用シール体との間に第二常用シールリングを配置した手段、請求項3に記載した、インペラ軸の外周にライナを一体的に被着し、ライナの外周に常用シールリング、第二常用シールリング及び非常用シール体を配置させた手段を提供したものである。 Further, the present invention is the above-described seal structure, wherein the overflow pipe described in claim 2 is replaced with a hole drilled in the quality wall of the seal housing and the tube wall of the protective pipe, and described in claim 3. 4. A means in which a second service seal ring is disposed between the service seal ring and the emergency seal body, and the liner is integrally attached to the outer periphery of the impeller shaft according to claim 3, and the service seal is attached to the outer periphery of the liner. Means are provided in which a ring, a second service seal ring, and an emergency seal body are arranged.
請求項1の手段によると、停船時、非常用シール体を収縮させておけば、シールハウジングは密閉されるものの、中の圧力は溢流管によって保護管内の大気圧に保たれるから、シールハウジングに冷却水を充満させることができる。そして、シールハウジングから漏れた冷却水は溢流管を通って排出されるが、このとき、溢流管は、シールハウジングの上位に設けられているから、常用シールリングが常に全周、全面に亘って湿潤されることになる。なお、冷却水が充満した後は供給をストップしてもよい。 According to the means of claim 1, if the emergency seal body is contracted when the ship is stopped, the seal housing is sealed, but the pressure inside is maintained at the atmospheric pressure in the protective pipe by the overflow pipe. The housing can be filled with cooling water. The cooling water leaking from the seal housing is discharged through the overflow pipe. At this time, since the overflow pipe is provided above the seal housing, the regular seal ring is always provided on the entire circumference and the entire surface. Will be wetted. The supply may be stopped after the cooling water is filled.
請求項2の手段によれば、配管等の余分なものが外部に出ないし、請求項3の手段によれば、第二常用シールリングが非常用シール体の代わりをするから、停船時、非常用シール体を収縮させる必要がない。したがって、仮に、インペラ軸を回転させたとしても、非常用シール体か損傷することはない。加えて、この第二常用シールリングにはそれほどの耐圧性は要求されず、安価なもので足りる。請求項4の手段によれば、常用及び第二常用シールリングによるインペラ軸の摩耗が避けられる。 According to the second aspect of the present invention, excess pipes and the like do not come out, and according to the third aspect, the second service seal ring replaces the emergency seal body. There is no need to shrink the sealing body. Therefore, even if the impeller shaft is rotated, the emergency seal body is not damaged. In addition, the second regular seal ring does not require so much pressure resistance, and an inexpensive one is sufficient. According to the fourth aspect of the present invention, wear of the impeller shaft due to the regular and second regular seal rings is avoided.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明するが、まず、ウォータジェット推進装置の概略について説明しておく。図5はウォータジェット推進装置の平面図、図6は断面図であるが、このウォータジェット推進装置は、船尾トランサム部7の後方に取り付けられるノズル8と、ノズル8の後方に垂直なピン9の回りを左右に回動可能に連接されるステアリングデフレクタ10とからなる。なお、船体内には、船底に形成された取水口11aからステアリングデフレクタ10に連なるインテークダクト11が形成されており、このインテークダクト11にインペラ軸1で強制駆動されるインペラ12が設けられている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an outline of a water jet propulsion apparatus will be described. FIG. 5 is a plan view of the water jet propulsion device, and FIG. 6 is a cross-sectional view. This water jet propulsion device includes a nozzle 8 attached to the rear of the stern transom portion 7 and a pin 9 perpendicular to the rear of the nozzle 8. The steering deflector 10 is connected to be pivotable to the left and right. An intake duct 11 connected to the steering deflector 10 is formed in the hull from a water intake port 11a formed in the bottom of the ship, and an impeller 12 that is forcibly driven by the impeller shaft 1 is provided in the intake duct 11. .
ステアリングデフレクタ10の後部には、インペラ12で加圧されたジェット噴流が衝突してその後逸量と鉛直方向の向きを変える後進デフレクタ13が設けられている。この後進デフレクタ13は、ステアリングデフレクタ10に設けられた水平なピン14の回りを上下に回動できるようになっており、この回動を後進デフレクタ13とステアリングデフレクタ10との間に介設される第一油圧シリンダ15で行っている。また、ステアリングデフレクタ10の左右個所とノズル8の左右個所との間にも、ステアリングデフレクタ10を左右に回動させる第二及び第三油圧シリンダ16、17が介設されている。 At the rear of the steering deflector 10, there is provided a reverse deflector 13 that changes the amount of deflection and the vertical direction after the jet jet pressurized by the impeller 12 collides. The reverse deflector 13 can turn up and down around a horizontal pin 14 provided on the steering deflector 10, and this rotation is interposed between the reverse deflector 13 and the steering deflector 10. This is done by the first hydraulic cylinder 15. Further, second and third hydraulic cylinders 16 and 17 for rotating the steering deflector 10 to the left and right are interposed between the left and right portions of the steering deflector 10 and the left and right portions of the nozzle 8.
したがって、第一油圧シリンダ15を伸縮させると、後進デフレクタ13の姿勢が変わり、その結果、船速や進行方向が調整できる。すなわち、後進デフレクタ13を下方に降ろしてステアリングデフレクタ10を全開すると全速前進になるし、上方に上げてジェット噴流の後方噴出量を制限すると、その分、船速が落ちる。また、より一層上げてジェット噴流の前方反転による後進力が後方噴出による前進力を上回ると後進になる。一方、第二及び第三油圧シリンダ16、17を伸縮させると、ステアリングデフレクタ10の向きが変わり、その角度に応じた角度で旋回できるものとなる。 Therefore, when the first hydraulic cylinder 15 is expanded and contracted, the posture of the reverse deflector 13 is changed, and as a result, the boat speed and the traveling direction can be adjusted. That is, when the reverse deflector 13 is lowered and the steering deflector 10 is fully opened, the full speed forward is achieved. When the backward deflector of the jet jet is limited by raising the reverse deflector 13, the ship speed is reduced accordingly. Further, when the reverse force due to the forward reversal of the jet jet exceeds the forward force due to the backward jet by raising the jet flow further, the reverse drive is performed. On the other hand, when the second and third hydraulic cylinders 16 and 17 are expanded and contracted, the direction of the steering deflector 10 is changed and the vehicle can turn at an angle corresponding to the angle.
以上のインペラ軸1は、インテークダクト11から船体内に延びる保護管2の中を前方に延ばされてエンジン(図示省略)に連結されているのであるが、その途中に上記した常用シールリング4及び非常用シール体5等が収容されるシールハウジング3が設けられてシール構造を構成している。図1は本発明に係るシール構造を示す断面図であるが、まず、シールハウジング3に注入口18を形成し、ここにパイプ19を接続して冷却水が注入できるようにしておく。そして、シールハウジング3と非常用シール体5よりも後方の保護管2とインペラ軸1との間の空間20を逸流管21で連通する。なお、本例では、溢流管21を保護管2の外部に架設したが、シールハウジング3の室壁や保護管2の管壁に孔(図示省略)をあけてこの孔で溢流管21を代用してもよく、その場合は、配管が省略できる。この場合、シールハウジング3内を冷却水で一杯に満たすには、溢流管21の位置をシールハウジング3の最上位にするのが好ましい。 The above impeller shaft 1 extends forward through a protective tube 2 extending from the intake duct 11 into the hull and is connected to an engine (not shown). A seal housing 3 in which the emergency seal body 5 and the like are accommodated is provided to constitute a seal structure. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a seal structure according to the present invention. First, an inlet 18 is formed in the seal housing 3, and a pipe 19 is connected thereto so that cooling water can be injected. Then, a space 20 between the protective tube 2 and the impeller shaft 1 behind the seal housing 3 and the emergency seal body 5 is communicated with the escape pipe 21. In this example, the overflow tube 21 is installed outside the protective tube 2. However, a hole (not shown) is formed in the chamber wall of the seal housing 3 and the tube wall of the protective tube 2, and the overflow tube 21 is formed in this hole. May be substituted, and in that case, piping can be omitted. In this case, in order to fill the inside of the seal housing 3 with the cooling water, it is preferable that the position of the overflow pipe 21 is set to the highest position of the seal housing 3.
以上により、停船等のときは、非常用シール体5を絞ってシールハウジング3にパイプ19から冷却水を注入してシールハウジング3内に一杯に満たす。このとき、シールハウジング3の内部は、溢流管21によって空間(大気圧)と連通しているから、このことが可能になる。また、少々供給しすぎても、余った水は溢流管21から逃がすことができるから、充満状態は変わらない。この状態になると、冷却水の供給を止めても、冷却水は、シールハウジング3内を一杯に満たし、その結果、常用シールリング4の全周、全面に亘って湿潤状態を保持できる。したがって、インペラ軸1を再駆動しても(このときには、非常用シール体5は解放させている)、常用シールリング4を損傷することはない。 As described above, when the ship is stopped or the like, the emergency seal body 5 is squeezed and the cooling water is injected into the seal housing 3 from the pipe 19 to fill the seal housing 3 fully. At this time, since the inside of the seal housing 3 communicates with the space (atmospheric pressure) by the overflow pipe 21, this is possible. Moreover, even if it supplies a little too much, since a surplus water can be escaped from the overflow pipe 21, a full state does not change. In this state, even if the supply of the cooling water is stopped, the cooling water fills the seal housing 3 to the full, and as a result, the wet state can be maintained over the entire circumference and the entire surface of the regular seal ring 4. Therefore, even if the impeller shaft 1 is driven again (at this time, the emergency seal body 5 is released), the service seal ring 4 is not damaged.
図2は本発明の別の例を示す断面図であるが、本例のものは、シールハウジング3内における非常用シール体5の前方位置に第二常用シールリング22を設けたものである。これによると、停船時、非常用シール体5を絞る必要がないから、非常用シール体5の可撓性機能を保全できるとともに、仮に、インペラ軸1を回転させても支障はない。また、ここで使用する第二常用シールリング22は、それほど耐圧性のものは必要ないから、安価なもので足り、コストが安くて済む。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of the present invention. In this example, a second regular seal ring 22 is provided at a position in front of the emergency seal body 5 in the seal housing 3. According to this, since it is not necessary to squeeze the emergency seal body 5 when the ship is stopped, the flexibility function of the emergency seal body 5 can be maintained and there is no problem even if the impeller shaft 1 is rotated. Further, since the second common seal ring 22 used here does not need to be so pressure-resistant, an inexpensive one is sufficient and the cost can be reduced.
図3は本発明の更に別の例を示す断面図であるが、本例のものは、常用シールリング4、第二常用シールリング22及び非常用シール体5が作用する個所のインペラ軸1の外周にライナ23を一体的に被着したものである。これよると、インペラ軸1は、常用シールリング4、第二常用シールリング22及び非常用シール体5と摺動しないから、その表面に彫込み等が生ぜず、耐久性が高い利点がある。ただし、ライナ23は、摩耗するが、これの交換はインペラ軸1の交換より早く、かつ安くできる。また、溢流管21にストップ弁24や逆流を防ぐチェック弁(図示省略)を設けることもある。点検時や修理時に船体が揺動して吃水が上がり、海水が溢流管20を逆流してシールハウジング3に入るのを防止するためである。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing still another example of the present invention. In this example, the impeller shaft 1 at the place where the service seal ring 4, the second service seal ring 22 and the emergency seal body 5 act is shown. The liner 23 is integrally attached to the outer periphery. According to this, since the impeller shaft 1 does not slide with the regular seal ring 4, the second regular seal ring 22, and the emergency seal body 5, there is an advantage that the surface is not engraved and the durability is high. However, although the liner 23 is worn, the replacement thereof can be performed faster and cheaper than the replacement of the impeller shaft 1. Further, the overflow pipe 21 may be provided with a stop valve 24 and a check valve (not shown) for preventing backflow. This is to prevent the hull from swinging during inspecting and repairing, resulting in flooding, and seawater from flowing back through the overflow pipe 20 and entering the seal housing 3.
1 インペラ軸
2 保護管
3 シールハウジング
3a 冷却水の注入口
3b 圧縮空気の供給口
4 常用シールリング
5 非常用シール体
6 摺動リング
7 船尾トランサム部
8 ノズル
9 ピン
10 ステアリングデフレクタ
11 インテークダクト
11a インテークダクトの流入口
12 インペラ
13 後進デフレクタ
14 ピン
15 第一油圧シリンダ
16 第二油圧シリンダ
17 第三油圧シリンダ
18 注入口
19 パイプ
20 空間
21 溢流管
22 第二常用シールリング
23 ライナ
24 ストップ弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Impeller shaft 2 Protective tube 3 Seal housing 3a Cooling water inlet 3b Compressed air supply port 4 Regular seal ring 5 Emergency seal body 6 Sliding ring 7 Stern transom part 8 Nozzle 9 Pin 10 Steering deflector 11 Intake duct 11a Intake Duct inlet 12 Impeller 13 Reverse deflector 14 Pin 15 First hydraulic cylinder 16 Second hydraulic cylinder 17 Third hydraulic cylinder 18 Inlet 19 Pipe 20 Space 21 Overflow pipe 22 Second service seal ring 23 Liner 24 Stop valve
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006054760A JP2007230381A (en) | 2006-03-01 | 2006-03-01 | Seal structure of impeller shaft in water jet propulsion device |
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ID=38551401
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR101062100B1 (en) | 2009-04-06 | 2011-09-02 | 김기인 | Seal chiller of intermediate shaft bearing |
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2006
- 2006-03-01 JP JP2006054760A patent/JP2007230381A/en active Pending
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