JP5195187B2 - 船尾管軸封装置 - Google Patents

Description

本発明は、船舶のプロペラ軸を軸支する船尾管軸受の船首側に装着されて、前記プロペラ軸の外周をシールする船尾管用軸封装置に関する。

従来、この種の軸封装置としては、図５に概略構成を示すような軸封装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この軸封装置において、プロペラ軸に沿って船内側と船外側との間で海水をシールする主シールリング９０１は、ガータースプリング９０２によってプロペラ軸（以下、単に軸と称する。）の外周に設置された軸スリーブ９０７に密着固定され、軸（軸スリーブ９０７）とともに回転する。主シールリング９０１の船首側端面はシール面に形成されており、対向配置されるメイティングリング９０３の対向面（シール面）と密接摺動してシール面を形成し、これにより海水の船内への漏れを防止している。冷却海水は、船尾隔壁部に取り付けられたシールケーシング９０４内の主シールリング９０１が設置されている空間内に送られ、シール背面側のシールケーシング９０４と軸スリーブ９０７との間隙から船外へと流出する。なお、主シールリング９０１は、通常、合成ゴム製である。

図５に示す軸封装置においては、シールケーシング９０４の船尾側端部には、軸（軸スリーブ９０７）の外周面に対向するようにインフレタブルシール９０５が設置されている。インフレタブルシール９０５は中空のゴムチューブで、シールリングの点検や修理の際には、加圧空気が導入されて膨らまされる。その結果、船尾側端部においてプロペラ軸の外周がシールされ、海水がシールされ、シールリングの点検等が可能となる。
予備シールリング９０６は、メイティングリング９０３よりもさらに船内側において、軸（軸スリーブ９０７）に装着されており、必要に応じて主シールリング９０１と取り替えることができるようになっている。

特開２０００−６５２１９号公報

しかしながら、上述のような従来の軸封装置においては、主シールリング９０１を予備シールリング９０６と交換する時には、軸の回転を停止した上でインフレタブルシール９０５を膨らませる必要がある。従って、例えば主シールリング９０１からの海水の漏れ量が多くなった等、緊急の時であっても、一旦船舶を停止させてからでないと点検や修理作業が行えないという問題があった。
また、メイティングリング９０３の摺動面に摩耗が生じた場合には、船舶から陸揚げして切削等の修理をしなければならないという問題もあった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、緊急時であっても軸の回転を停止することなく、すなわち船舶を停止させることなく、軸封装置の点検や修理が可能な軸封装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明の船尾管用軸封装置は、主シールリングと、主シールリングよりも軸方向海水側に配設される予備シールリングと、前記主シールリングが配置され、冷却海水が送入される主シールリング側チャンバと、前記予備シールリングが配置され、冷却海水が送入される予備シールリング側チャンバと、前記主シールリング側チャンバー及び前記予備シールリング側チャンバーの海水圧力を制御する制御手段と、を有し、前記主シールリング側チャンバーの海水圧力が、前記予備シールリング側チャンバーの海水圧力よりも高く設定されている場合には、前記主シールリングが作動し、前記予備シールリング側チャンバの海水圧力を前記主シールリング側チャンバーの圧力よりも高圧にすることにより予備シールリングが作動することを特徴とする。

また、本発明の船尾管用軸封装置は、前記主シールリング側チャンバーの海水圧力は、前記予備シールリング側チャンバーの海水圧力より５〜３０ｋＰａ高く設定されていることを特徴とする。

また、本発明の船尾管用軸封装置は、前記主シールリング側チャンバー及び前記予備シールリング側チャンバーに配設され、各々、当該主シールリング側チャンバー内及び当該予備シールリング側チャンバー内に海水を送入するための主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ及び予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブと、前記主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ及び前記予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブに設置され、各々、前記主シールリング側チャンバーへ送入される海水の圧力及び前記予備シールリング側チャンバーへ送入される海水の圧力を調整する主シールリング側チャンバー用調整弁及予備シールリング側チャンバー用調整弁と、前記主シールリング側チャンバー及び前記予備シールリング側チャンバーの前記主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ及び前記予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブの周面反対側に、各々弁を介して接続されるとともに相互に接続された反対側主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ及び反対側予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブとを有し、前記調整弁及び前記弁の操作により前記主シールリング側チャンバー及び前記予備シールリング側チャンバーの圧力が制御されることを特徴とする。

また、請求項２に係る船尾管用軸封装置は、主シールリング及び予備シールリングに密接摺動する対向摺動面は、メイティングリングに着脱自在なインサートリングを装着して形成されていることを特徴とする。

また、請求項３に係る船尾管用軸封装置は、インサートリングが、表裏使用可能なリングであることを特徴とする。

本発明の船尾管用軸封装置によれば、通常時は予備シールリングをアイドリング状態で、すなわち摩耗させることなく主シールリングによりシールをすることができる一方、緊急時等には、予備シールリング側チャンバーを高圧にすることで、簡単に予備シールリングを作動させることができる。従って、緊急時であっても軸の回転を停止することなく、すなわち船舶を停止させることなく、軸封装置の点検や修理が可能な軸封装置を提供することができる。

また、本発明の船尾管用軸封装置によれば、主シールリング側チャンバーの海水圧力が予備シールリング側チャンバーの海水圧力より５〜３０ｋＰａ高く設定されているので、主シールリングのシール状態、及び、予備シールリングのアイドリング状態を適切な状態とすることができる。

また、本発明の船尾管用軸封装置によれば、調整弁の操作をするのみで容易に主シールリング側チャンバー及び予備シールリング側チャンバーの圧力を制御することができる。

また、請求項２に係る本発明の船尾管用軸封装置によれば、メイティングリングのメンテナンスも、船舶をドック入りさせることなく簡単に行うことができる。

また、請求項３に係る本発明の船尾管用軸封装置によれば、メイティングリングの交換部品を多数備えることができ、さらに軸封装置のメンテナンスを確実に行うことができる。

本発明の軸封装置の第１実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
本実施形態においては、船舶のプロペラ軸を軸支する船尾管軸受の船首側に装着されて、前記プロペラ軸の外周で海水をシールする軸封装置について説明する。
図１は、本実施形態の軸封装置１００の構成を示す図であり、図２は、正常運転時の軸封装置１００の動作を説明するための図であり、図３は、緊急運転時の軸封装置１００の動作を説明するための図であり、図４は、本実施形態の軸封装置の他の構成を示す図である。
なお、図１〜図３の各図において、いずれも、図面上左側が船尾側（海水側）であり、図面上右側が船首側（船内側）である。

軸封装置１００は、図１に示すように、プロペラ軸３００の外周に配置されボルト１９１により船体隔壁４００に取り付けられた環状のシールケーシング１６０と、シールケーシング１６０の船首側の端部にボルト１９２により取り付けられたシールハウジング１５０と、シールハウジング１５０の船首側の端部にボルト１９３によりさらに取り付けられたメイティングリング１４０とを有する。

シールケーシング１６０と船体隔壁４００との間にはガスケット１６２が介在されており、シールケーシング１６０と船体隔壁４００との間を封止している。また、シールケーシング１６０とシールハウジング１５０との間にはＯリング１５２が介在されており、シールハウジング１５０とメイティングリング１４０との間にはＯリング１４２が介在されており、各々、シールケーシング１６０とシールハウジング１５０との間、及び、シールハウジング１５０とメイティングリング１４０との間を封止している。
シールケーシング１６０、シールハウジング１５０及びメイティングリング１４０の再内周面は、プロペラ軸３００の外周面に対して所定の間隙を隔てた位置に配置される。

シールケーシング１６０の内周面には、径方向深さの異なる２段の環状の凹部が形成されている。その船尾側の凹部には、インフレタブルシール１３０が嵌合設置される。インフレタブルシール１３０は、シールケーシング１６０の内周面の段差部に設置されるインフレリテイナー１３５により、シールケーシング１６０の船尾側垂直面との間に挟持される。
シールケーシング１６０の船尾側の環状凹部は、シールケーシング１６０に対して固設されるシールハウジング１５０の船尾側の面とともに、プロペラ軸３００の外周面に沿った環状の予備シールリング側チャンバー１６５を形成する。この予備シールリング側チャンバー１６５に、予備シールリング１２０が配設される。

また、シールハウジング１５０の内周面には、シールケーシング１６０の船首側の環状凹部とほぼ同じ径方向深さの環状の凹部が形成されている。シールハウジング１５０のこの環状凹部は、シールハウジング１５０に固設されるメイティングリング１４０の船尾側の面とともに、プロペラ軸３００の外周面に沿った環状の主シールリング側チャンバー１５５を形成する。この主シールリング側チャンバー１５５に、主シールリング１１０が配設される。

主シールリング１１０及び予備シールリング１２０は、上述したように、各々主シールリング側チャンバー１５５及び予備シールリング側チャンバー１６５内において、ガータースプリング１１３及びガータースプリング１２３により、プロペラ軸３００に固定されている。
図示のごとく、主シールリング１１０と予備シールリング１２０とは、同じ方向を向いたタンデム形に配置される。

また、図１においては単に直線により模式的に示しているが、主シールリング側チャンバー１５５及び予備シールリング側チャンバー１６５に対しては、各々、チャンバー内に海水を送入するための主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ１７１及び予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブ１７２が配設されている。

主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ１７１には、主シールリング側チャンバー用調整弁１７４が設置されており、これにより、主シールリング側チャンバー１５５へ送入される海水の圧力が調整できるようになっている。
また、予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブ１７２には、予備シールリング側チャンバー用調整弁１７５が設置されており、これにより、予備シールリング側チャンバー１６５へ送入される海水の圧力が調整できるようになっている。

また、図１には図示していないが（図２及び図３参照）、主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ１７１と予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブ１７２との間には、主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ１７１と予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブ１７２との海水圧力の差、換言すれば、主シールリング側チャンバー１５５と予備シールリング側チャンバー１６５との海水圧力の差を検出するための差圧計１７８が、各チューブ１７１及び１７２との間に弁１７６及び１７７を介在させて設置されている。

また、同じく図１には図示していないが（図２及び図３参照）、主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ１７１及び予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブ１７２の周面反対側にも、同様の主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ１７９及び予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブ１８０が、弁１８１及び弁１８２を介して接続されている。これにより、主シールリング側チャンバー１５５及び予備シールリング側チャンバー１６５への海水の送入がスムースに行えるようになっている。
なお、弁１８１及び弁１８２の近傍には、海水を排出する時にチューブを排出系に接続するための弁１８３が設置されている。

また、図１においては単に直線により模式的に示しているが、シールケーシング１６０に設置されているインフレタブルシール１３０に対しては、インフレタブルシール１３０に圧縮空気を送入するための圧縮空気挿入用チューブ１７３が配設されている。また、圧縮空気挿入用チューブ１７３に対しては、圧縮空気の送入を制御する弁１８４が設置されている。
この弁１８４及び圧縮空気挿入用チューブ１７３を介して、インフレタブルシール１３０に０．３〜０．６ＭＰａ程度の空気を送り、インフレタブルシール１３０を膨らませる。これにより、インフレタブルシール１３０はプロペラ軸３００の外周面に密着し、海水をシールすることができる。

このように、本実施形態の軸封装置１００は、主シールリング１１０と予備シールリング１２０とをタンデム形に配置したものであり、また、主シールリング側チャンバー１５５及び予備シールリング側チャンバー１６５には、冷却用の海水が送入できるようになっており、さらに、主シールリング側チャンバー１５５及び予備シールリング側チャンバー１６５の海水圧力を所望の圧力に制御できる構成となっている。

このような構成の軸封装置１００において、通常運転時には、図２に示すように、主シールリング側チャンバー用調整弁１７４、予備シールリング側チャンバー用調整弁１７５弁１８１及び弁１８２をオープン状態とし、主シールリング側チャンバー１５５及び予備シールリング側チャンバー１６５に冷却海水が送られる状態とする。その時には、差圧計につながる弁１７６及び弁１７７をオープンにし、主シールリング側チャンバー１５５と予備シールリング側チャンバー１６５の圧力差を確認しながら弁操作を行い、主シールリング側チャンバー１５５の方が予備シールリング側チャンバー１６５よりも所定の値だけ（５〜３０ｋＰａの間の所定の圧力だけ）高圧となるように、主シールリング側チャンバー用調整弁１７４及び予備シールリング側チャンバー用調整弁１７５を、各々、適切な状態だけオープン状態とする。従ってこの場合は、主シールリング側チャンバー用調整弁１７４の方が、予備シールリング側チャンバー用調整弁１７５よりも、若干、オープンの状態が大きい状態にされる。

主シールリング側チャンバー１５５及び予備シールリング側チャンバー１６５の状態がこのような状態となると、主シールリング側チャンバー１５５に送られてきた冷却海水の一部は、予備シールリング１２０の予備シールリングシール面１２１とシールハウジング１５０の予備シールリング１２０側の面（シール面１５１）との間を通過して、予備シールリング側チャンバー１６５に流れ込むこととなる。その結果、予備シールリング１２０においては、背面圧力が正面側の水圧より高くなるため、予備シールリング１２０のシール面１２１はシールハウジング１５０の端面から浮いた状態、すなわち無負荷のアイドリング状態とされる。
なおこの状態においては、主シールリング側チャンバー１５５内の海水は、徐々に予備シールリング側チャンバー１６５に流入し、予備シールリング側チャンバー１６５の海水は徐々に海中に放出される。

一方、主シールリング１１０からの水漏れ量が多くなる等、予備シールリング１２０への切り替えが必要となった場合は、図３に示すように、主シールリング側チャンバー用調整弁１７４、差圧計につながる弁１７６、及び、反対側の主シールリング側チャンバー用調整弁１８１をクローズ状態とする。その結果、予備シールリング側チャンバー１６５の方が、主シールリング側チャンバー１５５よりも高圧な状態となり、予備シールリング１２０は予備シールリングシール面１２１がシールハウジング１５０のシール面１５１に密接摺動される状態となる。すなわち、予備シールリング１２０が作動した状態となる。
その結果、主シールリング側チャンバー１５５には海水の流入が無くなり、主シールリング１１０から予備シールリング１２０への切り替えが完了したこととなる。

このように本実施形態の軸封装置１００によれば、主シールリング１１０の交換が必要となった場合も、差圧計１７８を見ながら弁の操作をするのみで、簡単に主シールリング１１０から予備シールリング１２０への切り替えが行える。すなわち、プロペラ軸３００の回転を停止する必要が無くなり好適である。

本発明の軸封装置の第２実施形態について、図４を参照して説明する。
第２実施形態の軸封装置２００も、第１実施形態の軸封装置１００と同様に、船舶のプロペラ軸を軸支する船尾管軸受の船首側に装着されて、前記プロペラ軸の外周で海水をシールする軸封装置であり、その主要な構成及び動作は同じである。第２実施形態の軸封装置２００については、主シールリング１１０及び予備シールリング１２０とともにシール部を形成するメイティングリング（及び、シールハウジング１５０のシール面１５１）の構成が第１実施形態とは異なる。
以下、この相違点について説明する。

第１実施形態の軸封装置１００におけるメイティングリング１４０及びシールハウジング１５０の代わりに、軸封装置２００は、第１メイティングリング２４０及び第２メイティングリング２５０を有する。
第１メイティングリング２４０は、主シールリング１１０のシール面（摺動面）１１１が密接摺動する箇所に、着脱自在で、両面使用可能なインサートリング２４１を装着した構成である。インサートリング２４１の主シールリング１１０との対向面が、主シールリング１１０のシール面（摺動面）１１１が密接摺動するシール面となる。インサートリング２４１が装着された状態の第１メイティングリング２４０の全体形状及び作用は、第１実施形態のメイティングリング１４０と同じである。

また、第２メイティングリング２５０は、予備シールリング１２０のシール面（摺動面）１２１が密接摺動する領域の両面に、着脱自在で、両面使用可能なインサートリング２５１及び２５２を装着した構成である。インサートリング２５１の予備シールリング１２０との対向面が、予備シールリング１２０のシール面（摺動面）１２１が密接摺動するシール面となる。インサートリング２５１及び２５２が装着された状態の第２メイティングリング２５０の全体形状及び作用は、第１実施形態のシールハウジング１５０と同じである。

なお、第２メイティングリング２５０の主シールリング側チャンバー１５５側に装着されているインサートリング２５２は、第１メイティングリング２４０のインサートリング２４１を交換するための予備用のインサートリングとしても使用可能である。

このような構成の軸封装置２００においては、例えばメイティングリング２４０又は２５０の摺動面に摩耗等が生じた場合においても、インフレタブルシール１３０を作動させて主シールリング側チャンバー１５５及び予備シールリング側チャンバー１６５に対して海水をシールすれば、インサートリング２４１あるいはインサートリング２５１及び２５２の表裏の入れ替えが可能となり、これにより、メイティングリングの新しい摺動面を形成することができる。すなわち、従来のように、ドックに入らなくとも、洋上で短時間に簡単に、メイティングリングの復旧が可能となる。

なお、主シールリング１１０の交換が必要となった場合に、差圧計１７８を見ながら弁の操作をするのみで、簡単に主シールリング１１０から予備シールリング１２０への切り替えが行えることは、第２実施形態の軸封装置２００においても第１実施形態の軸封装置１００と同様である。

なお、シールケーシング１６０は、金属材料により構成されるのが好適である。
また、主シールリング１１０及び予備シールリング１２０は、合成ゴム等のエラストマで成形されるのが好適である。

なお、前述した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって本発明を何ら限定するものではない。本実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含み、また任意好適な種々の改変が可能である。

図１は、本発明の第１実施形態の軸封装置の構成を示す図である。 図２は、図１に示した軸封装置の通常運転時の動作を示す図である。 図３は、図１に示した軸封装置の緊急運転時の動作を示す図である。 図４は、本発明の第２実施形態の軸封装置の構成を示す図である。 図５は、従来の軸封装置の構成を示す図である。

符号の説明

１００，２００ 軸封装置
１１０ 主シールリング
１１１ 主シールリングシール面
１１３ ガータースプリング
１２０ 予備シールリング
１２１ 予備シールリングシール面
１２３ ガータースプリング
１３０ インフレタブルシール
１３５ インフレリテイナー
１４０ メイティングリング
１４２ Ｏリング
１５０ シールハウジング
１５２ Ｏリング
１５５ 主シールリング側チャンバー
１６０ シールケーシング
１６２ ガスケット
１６５ 予備シールリング側チャンバー
１７１、１７９ 主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ
１７２、１８０ 予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブ
１７３ 圧縮空気挿入用チューブ
１７４〜１７７、１８１〜１８４ 弁
１９１〜１９３ ボルト
３００ プロペラ軸
４００ 船体隔壁

Claims (3)

1. 船尾管用軸封装置であって、
   主シールリングと、
   主シールリングよりも軸方向海水側に配設される予備シールリングと、
   前記主シールリングが配置され、冷却海水が送入される主シールリング側チャンバと、
   前記予備シールリングが配置され、冷却海水が送入される予備シールリング側チャンバと、
   前記主シールリング側チャンバー及び前記予備シールリング側チャンバーに配設され、各々、当該主シールリング側チャンバー内及び当該予備シールリング側チャンバー内に海水を送入するための主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ及び予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブと、
   前記主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ及び前記予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブに設置され、各々、前記主シールリング側チャンバーへ送入される海水の圧力及び前記予備シールリング側チャンバーへ送入される海水の圧力を調整する主シールリング側チャンバー用調整弁及予備シールリング側チャンバー用調整弁と、
   前記主シールリング側チャンバー及び前記予備シールリング側チャンバーの前記主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ及び前記予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブの周面反対側に、各々弁を介して接続されるとともに相互に接続された反対側主シールリング側チャンバー海水送入用チューブ及び反対側予備シールリング側チャンバー海水送入用チューブと、
   前記調整弁及び前記弁の操作により前記主シールリング側チャンバー及び前記予備シールリング側チャンバーの海水圧力を制御する制御手段と、を有し、
   前記主シールリング側チャンバーの海水圧力が、前記予備シールリング側チャンバーの海水圧力よりも高く設定されている場合には、前記主シールリングが作動し、
   前記予備シールリング側チャンバの海水圧力を前記主シールリング側チャンバーの圧力よりも高圧にすることにより、前記予備シールリングが作動し、
   前記主シールリング側チャンバーの海水圧力が前記予備シールリング側チャンバーの海水圧力よりも高く設定される場合、前記主シールリング側チャンバーの海水圧力は、前記予備シールリング側チャンバーの海水圧力より５〜３０ｋＰａ高く設定されることを特徴とする船尾管用軸封装置。
2. 前記主シールリング及び前記予備シールリングに密接摺動する対向摺動面は、メイティングリングに着脱自在なインサートリングを装着して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の船尾管用軸封装置。
3. 前記インサートリングは、表裏使用可能なリングであることを特徴とする請求項２に記載の船尾管用軸封装置。

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