JP6120706B2 - Rotary vane steering actuator ground seal device - Google Patents
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Description
本発明はロータリーベーン式舵取機に関し、詳しくはアクチュエーターのグランドシール装置に係るものである。 The present invention relates to a rotary vane type steering machine, and more particularly to a gland seal device for an actuator.
従来のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーター10は、例えば図4〜図6に示すようなものであり、ハウジング11と、その内部に収納されて回転するローター12とを有している。
An
ローター12は、半径方向においては、下部軸部12aがハウジング11の底部に設けたボス部11aでラジアル軸受14aを介して支持され、上部軸部12bがハウジング11の上部開口を塞ぐように配置した環状のトップカバー13でラジアル軸受14bを介して支持されている。また、軸方向においては、ローター12の下端面がハウジング11の内底面でスラスト軸受14cを介して支持されている。
In the radial direction, the
ローター12は、舵軸17の軸頭17aを装入して緊合させる内部貫通孔12cを有しており、外周面の周方向に沿った等間隔の位置にn個(nは1以上の数、ここではn=2)のべーン12dを突設している。
The
ハウジング11は、内周面の周方向に沿った等間隔の位置に、上記ベーン12dと同数のセグメント11bを突設している。
図5、図6に示すように、ローター12の各ベーン12dは、上端面に形成した上部横スリット12e内に、トップカバー13の裏面に摺接する上部横シール12fを保持し、下端面に形成した下部横スリット12g内に、ハウジング11の内底面に摺接する下部横シール12hを保持し、半径方向の先端面に形成した縦スリット12i内にハウジング11の内周面に摺接する縦シール12jを保持している。
The
As shown in FIGS. 5 and 6, each
また、図5、図6に示すように、ハウジング11のセグメント11bは、半径方向の先端面に形成した縦スリット11c内に、ローター12の外周面に摺接する縦シール11dを保持している。なお、上記各シール12f、12h、12j、11dはそれぞれポリマー等の弾性材料によって形成されている。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
なお、直線シールであるローターベーン12dの上部横シール12f、下部横シール12h、縦シール12j、およびセグメント11bの縦シール11dの断面形状は、図11に示すようなものである。
Note that the cross-sectional shapes of the upper
ローター12は、ハウジング11内において、ベーン12dの上部および下部横シール12f、12hがそれぞれトップカバー13の裏面およびハウジング11の内底面に摺接し、縦シール12jがハウジング11の内周面に摺接し、ローター12の外周面がハウジング11のセグメント11bの縦シール11dに摺接する状態で回転する。
In the
これにより、ローター12の外側周囲に形成された油室用空間15がベーン12dとセグメント11bとによって、作動油室15a、15b、15c、15dに区画される。
図5、図6、図8に示すように、トップカバー13は、ローター12の上端面の外周円環面に対向する部位に全周にわたって形成した上部リングスリット13a内に、環状の上部リングシール13bを保持している。図5、図6、図9に示すように、ハウジング11は、ローター12の下端面の外周円環面に対向する部位に全周にわたって形成した下部リングスリット11eに、環状の下部リングシール11fを保持している。上部および下部リングシール13b、11fはそれぞれポリマー等の弾性材料によって形成されている。なお、上部および下部リングシール13b、11fの断面形状は、図12に示すようなものである。
Thereby, the
As shown in FIGS. 5, 6, and 8, the
図8に示すように、上部リングシール13bは、リングシール面13cがローター12の上端面の半径方向端縁部と全周にわたって接触するとともに、リングシール面13cの外周縁部13dがベーン12dの上部横シール12fの内周側上端縁12kとセグメント11bの縦シール11dの内周側上端縁11hとにそれぞれ接触している。
As shown in FIG. 8, the
図9に示すように、下部リングシール11fは、上部リングシール13bと同様に、リングシール面11gがローター12の下端面の半径方向端縁部と全周にわたって接触するとともに、リングシール面11gの外周縁部11iがベーン12dの下部横シール12hの内周側下端縁12mと、セグメント11bの縦シール11dの内周側下端縁11jとにそれぞれ接触している。
As shown in FIG. 9, the
これらにより、各作動油室15a、15b、15c、15dの圧油が漏洩することを防いでいる。すなわち、ローター12の上端面とトップカバー13の裏面との間の微小な間隙を通って、また、上部リングスリット13aおよび下部リングスリット11eのそれぞれ外周側面を通って、あるいは、ベーン12dの上部および下部横シール12f、12hの上下の各内周端縁部12k、12m、およびセグメント11bの縦シール11dの上下の各内周端縁部11h、11jを通って、高圧側となる作動油室から隣接する低圧側の作動油室に圧油が漏洩することを防いでいる。
As a result, the hydraulic oil in each of the
ローター12の回転軸心に対して対極の位置にある作動油室15a、15c同士、および作動油室15b、15d同士はそれぞれ連通している。このため、例えば作動油室15aに油圧ポンプから圧油が供給されると、対極の位置にある作動油室15cにも同時に圧油が供給される一方で、残りの作動油室15b、15dからは同時に油が排出されて油圧ポンプ側に戻される。これにより圧油によるローター12の回転が成立する。
The
上記のローター12のベーン12dの上部横シール12f、下部横シール12h、縦シール12j、ハウジング11のセグメント11bの縦シール11d、ハウジング11の下部リングシール11fおよびトップカバー13の上部リングシール13bは、それぞれが接触摺動する相手面との間のシーリング効果を高めるために、各シール12f、12h、12j、11d、11f、13bのそれぞれの背面に、高圧側となる作動油室(15a、15cあるいは15b、15d)から圧油が導かれており、その油圧によりそれぞれのシール面をそれぞれ相手面に押し付けるようにしている。
The upper
高圧側となる作動油室(15a、15cあるいは15b、15d)から圧油を各シール12f、12h、12j、11d、11f、13bの背面に導く手段には、いろいろな方式があるが、本発明の背景技術となる方式について以下に説明する。
There are various methods for guiding the pressure oil from the hydraulic oil chamber (15a, 15c or 15b, 15d) on the high pressure side to the back surface of each
図15に示すように、連通する作動油室15aと15c同士、および、15bと15d同士にそれぞれ連通する油圧ライン16aをアクチュエーター10の機外に設け、その各油圧ライン16aにそれぞれ圧力バルブ16を設けることにより、いずれか高圧側となった作動油室15a、15c(あるいは15b、15d)の作動圧油が圧力バルブ16を通して抽出される。
As shown in FIG. 15,
抽出された作動圧油は、図8、図9に示すように、トップカバー13を貫通する油路13eを通ってローター12の上端面に設けたリング状のローター上面油溝12nに連通するとともに、トップカバー13を貫通する前記油路13eから分岐する油路13fを通って、ハウジングセグメント11bの縦シール11dの背面に連通する。
The extracted working pressure oil communicates with the ring-shaped rotor upper
ローター12の上端面に設けた前記ローター上面油溝12nは、トップカバー13の上部リングスリット13aの内周側側面に設けた油溝13gを経由して上部リングシール13bの背面に連通する。
The rotor upper
ローター12の下端面に、リング状のローター下面油溝12oを設けて、これとローター上面油溝12nとを、ローター12を上端面から下端面まで上下に貫通するバランス孔12pで連通せしめる。ローター12の下面油溝12oは、下部リングスリット11eの内周側側面に設けた油溝11kを経由して下部リングシール11fの背面に連通する。また、図10に示すように、前記ローター上面油溝12nからローターベーン12dの縦シール12jの背面に連通する油路12qを設ける。
A ring-shaped rotor lower surface oil groove 12o is provided on the lower end surface of the
以上の構成において、前記上部リングスリット13aの内周側側面に設けた油溝13gに導かれた作動圧油、および、高圧側となった作動油室15a、15c(あるいは15b、15d)から上部リングシール13bのシール面13cを越えて漏洩した作動圧油が、ローター12の上部軸部12bに遊嵌するトップカバー13の貫通孔13hを通って外部に漏出するのを防ぐ手段として、図6に示すように、上部グランドシール装置13が設けられる。
In the above configuration, the working pressure oil led to the
また、下部についても同様に、前記下部リングスリット11eの内周側側面の油溝11kに導かれた作動圧油、および、下部リングシール11fのシール面11gを越えて漏洩した高圧側の作動圧油が、ローター12の下部軸部12aに遊嵌するハウジング11の底部のボス部11aの貫通孔11mを通って外部に漏出するのを防ぐ手段として、図6に示すように、下部グランドシール装置11nが設けられる。
Similarly, in the lower part, the working pressure oil introduced into the
この上部グランドシール装置13iおよび下部グランドシール装置11nには、いろいろな形式のものが用いられている。例えば、“0”リングとして、主リングと、主リングから漏洩があった場合に備えての副リングとを二重に重ねて設けたものがある。しかし、作動油の設計圧力が高くなると、“0”リングの二重かさね構成ではシーリングが難しくなる。
Various types of upper
このため、従来技術のグランドシール装置においては、図13、図14に示すように、リップ形のグランドパッキングを主と副の二重に設けており、主グランドパッキングで主としてシーリング作用を行わせている。そして、主グランドパッキングから漏洩があったり、あるいは、主グランドパッキングが破損したときに副グランドパッキングが二次的にシーリング作用を行うように、両者を直列にして用いている。 For this reason, in the conventional ground seal device, as shown in FIGS. 13 and 14, lip-shaped ground packings are provided in doubles of a main and a sub, and the main ground packing mainly performs a sealing action. Yes. Both are used in series so that the secondary ground packing performs a secondary sealing action when there is leakage from the main ground packing or when the main ground packing is damaged.
これを図13、図14に基づいて以下に説明する。図13に示すように、上部グランドシール装置13iは、ローター12の上部軸部12bの外周面上に、それぞれ弾性材料よりなる上部主グランドパッキング13jと上部副グランドパッキング13kとをローター12の軸方向において直列に配設した構成をなす。上部主グランドパッキング13jは、トップカバー13の貫通孔13hの内周面に設けた上部主グランドパッキング溝13m内に保持し、上部副グランドパッキング13kは、上部主グランドパッキング13jに対する上部グランドパッキング押え13nの内周面に設けた上部副グランドパッキング溝13o内に保持する。
This will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 13, the upper
上部主グランドパッキング13jは、リング状の基部13jaと、基部13jaの外周側端部から下方に突出したリング状の外側リップ13jbと、基部13jaの内周側端部から下方に突出したリング状の内側リップ13jcとからなる。自由状態においては、外側リップ13jbの先端部は、基部13jaの外周面より外側に所定量張り出し、内側リップ13jcの先端部は、基部13jaの内周面より内側に所定量張り出している。
The upper
上部主グランドパッキング13jを上部主グランドパッキング溝13o内に装着した状態において、外側リップ13jbの先端部は内周方向に変位して、上部主グランドパッキング溝13mの外周側壁面との間に所定の接触面圧が発生し、内側リップ13jcの先端部は、外周方向に変位して、ローター12の上部軸部12bの外周面との間に所定の接触面圧が発生する。
In a state where the upper main
上部副グランドパッキング13kは、上部主グランドパッキング13jと同様の断面形状を有し、上部副グランドパッキング13kを装着した状態において、その外側リップ13kaの先端部には、上部副グランドパッキング溝13oの外周側壁面との間に所定の接触面圧が発生し、内側リップ13kbの先端部には、ローター12の上部軸部12bの外周面との間に所定の接触面圧が発生する。
The upper sub-ground packing 13k has a cross-sectional shape similar to that of the upper main ground packing 13j. When the upper sub-ground packing 13k is mounted, the outer lip 13ka has an outer periphery of the upper sub-ground packing groove 13o. A predetermined contact surface pressure is generated between the
下部グランドシール装置11nは、図14に示すように、ローター12の下部軸部12aの外周面上に、それぞれ弾性材料よりなる下部主グランドパッキング11oと下部副グランドパッキング11pとを、ローター12の軸方向において直列に配設した構成をなす。
As shown in FIG. 14, the lower
下部主グランドパッキング11oは、ハウジング11の底部のボス部11aの内周面に設けた下部主グランドパッキング溝11q内に保持し、また、下部副グランドパッキング11pは、下部主グランドパッキング11oに対する下部グランドパッキング押え11rの内周面に設けた下部副グランドパッキング溝11s内に保持する。
The lower main ground packing 11o is held in a lower main
下部主グランドパッキング11oは、上部主グランドパッキング13jと同じ断面形状を有し、下部副グランドパッキング11pは、上部副グランドパッキング13kと同じ断面形状を有する。下部主グランドパッキング11oは上部主グランドパッキング13jと上下方向で対称に配設し、下部副グランドパッキング11pは上部副グランドパッキング13kと上下方向で対称に配設する。 The lower main ground packing 11o has the same cross-sectional shape as the upper main ground packing 13j, and the lower sub-ground packing 11p has the same cross-sectional shape as the upper sub-ground packing 13k. The lower main ground packing 11o is disposed symmetrically with the upper main ground packing 13j in the vertical direction, and the lower secondary ground packing 11p is disposed symmetrical with the upper sub ground packing 13k in the vertical direction.
下部主グランドパッキング11oを装着した状態において、外側リップ11oaの先端部と下部主グランドパッキング溝11qの外周側壁面との間に所定の接触面圧が発生し、内側リップ11obの先端部とローター12の下部軸部12aの外周面との間に所定の接触面圧が発生する。
In a state where the lower main ground packing 11o is mounted, a predetermined contact surface pressure is generated between the front end portion of the outer lip 11oa and the outer peripheral side wall surface of the lower main
下部副グランドパッキング11pを装着した状態において、外側リップ11paの先端部と下部副グランドパッキング溝11sの外周側壁面との間に所定の接触面圧が発生し、内側リップ11pbの先端部とローター12の下部軸部12aの外周面との間に所定の接触面圧が発生する。
In a state where the lower secondary ground packing 11p is mounted, a predetermined contact surface pressure is generated between the distal end portion of the outer lip 11pa and the outer peripheral side wall surface of the lower secondary
上記のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーター10を作動させる油圧装置20の回路は、例えば図15に示すようなものである。油圧回路を構成する主要要素は、油圧ポンプ21、操舵方向切換弁22およびそれを駆動する電磁弁23、取舵側および面舵側パイロット逆止弁24p、24s、取舵側および面舵側流量調整弁25p、25s、油タンク26、および方向切換弁22の出口とアクチュエーター10とを結ぶ取舵側主油圧ライン27pおよび面舵側主油圧ライン27sである。なお、操舵方向切換弁22を作動させるための制御油圧は独立した制御油ポンプ29から作り出す方式を採用している。
The circuit of the
油圧ポンプ21は一方向一定吐出量型であり、油圧ポンプ21からの吐出油によりアクチュエーター10を取舵側に回転させる場合と面舵側に回転させる場合との流路の切換えを操舵方向切換弁22によって行う。アクチュエーター10を作動させたあとの作動油は、操舵方向切換弁22を通って、リターンライン30からリターンフィルター31を経て油タンク26に戻る。この操舵方向切換弁22は、アクチュエーター10を作動させないときは、油圧ポンプ21からの吐出油を操舵方向切換弁22を通って油タンク26に戻す作用も行う。
The
取舵側パイロット逆止弁24pおよび面舵側パイロット逆止弁24sは、アクチュエーター10を作動させるとき、すなわち、油圧ポンプ21からの吐出油に油圧が発生するときに、主油圧ライン27p、27sを開き、アクチュエーター10を作動させないときは、逆止作用を行って作動油をアクチュエーター10の作動油室15a、15b、15c、15d内に閉じ込め、ローター12すなわち舵軸17の軸頭17aを固定する。
The steering side
而して、取舵側流量調整弁25pおよび面舵側流量調整弁25sは、作動油のアクチュエーター10からの流出側、すなわち、油タンク26への戻り側の主油圧ライン27pあるいは27sに抵抗を与えることによって、アクチュエーター10の運動を滑らかにするものである。
Thus, the steering-side flow
なお、アクチュエーター10の隣接する作動油室15a、15dおよび15b、15c間をそれぞれ防衝弁28p、28sによって結んでおり、作動油室15a、15b、15c、15dがパイロット逆止弁24p、24sによってロックされているとき、舵に異常に大きい力が作用すると、防衝弁28pあるいは28sが作用して、高圧側となった作動油室15a、15cあるいは15b、15dの作動油を低圧側の作動油室15b、15dあるいは15a、15cに逃がすようになっている。
The adjacent
なお、トップカバー13の貫通油路13eを介してアクチュエーター10の各シールの背面に、いずれか高圧側となった作動油室15a、15c(あるいは15b、15d)の作動圧油を導くために、アクチュエーター10の機外の圧力バルブ16への油圧ライン16aは、防衝弁28p、28sのそれぞれの入口に連通するように設けている。
In order to guide the hydraulic oil in the
上記した構成のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーター10の上部グランドシール装置13iおよび下部グランドシール装置11nは、それぞれ主グランドパッキング13j、11oおよび副グランドパッキング13k、11pとから構成されている。
The upper
背景技術の項において説明したように、高圧側となった作動油室15a、15c(あるいは15b、15d)から上部リングスリット13aの内周側側面の油溝13gに導かれた作動圧油、および上部リングシール13bのシール面13cを越えて漏洩した作動油が、ローター12の上部軸部12bと、それに遊嵌するトップカバー13の貫通孔13hとの間の隙間を通って、上部主グランドパッキング13jの外側リップ13jbと内側リップ13jcとの間に入る。
As explained in the section of the background art, the working pressure oil led from the working
そして、その油圧により、外側リップ13jbを上部主グランドパッキング溝13mの外周側壁面に押し付けて、この部分からの作動油の漏出を防ぐとともに、内側リップ13jcを、回転するローター12の上部軸部12bの外周面に押し付けてシーリング作用を行う。
Then, by the hydraulic pressure, the outer lip 13jb is pressed against the outer peripheral side wall surface of the upper main
これにより、上部主グランドパッキング13jの摺動部分である内側リップ13jcは、常に作動油に接触するので、摺動部分に対する潤滑の問題がない。しかし、上部主グランドパッキング13jによるシーリング作用が完全であればあるほど、作動圧油が上部主グランドパッキング13jによって遮断されてしまう。 As a result, the inner lip 13jc, which is the sliding portion of the upper main gland packing 13j, is always in contact with the hydraulic oil, so there is no problem of lubrication for the sliding portion. However, as the sealing action by the upper main ground packing 13j is complete, the working pressure oil is blocked by the upper main ground packing 13j.
このため、上部副グランドパッキング13kの内側リップ13kbとローター上部軸部12bの外周面との摺動部には作動油が及ばないという現象が生じる。従って、該摺動部は、無潤滑での摺動となり、上部副グランドパッキング13kが焼損、あるいは破損してしまうという問題があった。これは、下部副グランドパッキング11pについても同様である。
For this reason, the phenomenon that hydraulic fluid does not reach the sliding portion between the inner lip 13kb of the upper sub-ground packing 13k and the outer peripheral surface of the rotor
あるいは、逆に、上部主グランドパッキング13j(あるいは下部主グランドパッキング11o)から漏洩した作動圧油が上部副グランドパッキング13k(あるいは下部副グランドパッキング11p)の内側リップ13kb(あるいは11pb)と外側リップ13ka(あるいは11pa)との間の空間に入ることが繰り返されると、該空間において蓄圧現象が生じる。 Or, conversely, the working pressure oil leaked from the upper main ground packing 13j (or lower main ground packing 11o) is the inner lip 13kb (or 11pb) and outer lip 13ka of the upper sub ground packing 13k (or lower sub ground packing 11p). If it repeatedly enters into the space between (or 11 pa), the pressure accumulation phenomenon occurs in the space.
これによって、上部副グランドパッキング13k(あるいは下部副グランドパッキング11p)の内側リップ13kb(あるいは11pb)とローター12の上部軸部12b(あるいは下部軸部12a)との間の摺動接触面圧が過大になり、該内側リップ13kb(あるいは11pb)を焼損あるいは破損させるという問題があった。
As a result, the sliding contact surface pressure between the inner lip 13kb (or 11pb) of the upper sub ground packing 13k (or lower sub ground packing 11p) and the
この問題を解決するために、上部副グランドパッキング13kの外側リップ13kaと内側リップ13kbとの間の空間にグリースを充填し、下部副グランドパッキング11pの外側リップ11paと内側リップ11pbとの間の空間にグリースを充填して潤滑を行う方法をとっている。 In order to solve this problem, the space between the outer lip 13ka and the inner lip 13kb of the upper sub-ground packing 13k is filled with grease, and the space between the outer lip 11pa and the inner lip 11pb of the lower sub-ground packing 11p. The grease is filled and lubricated.
しかし、この方法では、長年の使用の間に、初期充填したグリースが減ってきて、潤滑作用が劣化するという問題があり、また、グリースを過剰充填したために、内部の装置をしばしば破損してしまうという問題があった。さらに、上記した各現象を外部において感知して、監視するということが困難であるという問題があった。 However, in this method, there is a problem that the grease that is initially filled decreases during many years of use and the lubrication action deteriorates, and the internal device is often damaged due to excessive filling of grease. There was a problem. Furthermore, there is a problem that it is difficult to detect and monitor each of the above-described phenomena externally.
本発明は、上記した課題を解決するものであり、上部および下部主グランドパッキング13j、11oの作用の如何にかかわらず、上部および下部副グランドパッキング13k、11pに対する潤滑を確保し、また蓄圧による過剰摺動面圧の発生を防いで、上部および下部副グランドパッキング13k、11pの焼損あるいは破損を防ぐとともに、万一、主あるいは副グランドパッキング13j、11o、13k、11pが破損した場合には、その現象を外部から検知することができるようにしたロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターのグランドシール装置を提供することを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems, and ensures lubrication for the upper and
上記課題を解決するために本発明のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターのグランドシール装置は、舵軸に嵌合装着するローターと、ローターを収納してローターの周囲に油室用空間を形成するハウジングと、ハウジングの上部開口に配置する環状のトップカバーとを備え、ローターが外周面の周方向に沿った等間隔の位置に複数のベーンを有し、ハウジングが内周面の周方向に沿った等間隔の位置に複数のセグメントを有し、ベーンとセグメントによって前記油室用空間を複数の作動油室に区画し、ローターの回転軸心に対して対極にある作動油室が相互に連通するロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターにおいて、トップカバーは、ローターの上部軸部が遊嵌する貫通孔を有し、この貫通孔の内周面に上部グランドシール装置を有し、上部グランドシール装置がローターの上部軸部の外周面に摺接する弾性材料よりなる上部主グランドパッキングと上部副グランドパッキングとで構成され、ハウジングは、底部のボス部にローターの下部軸部が遊嵌する貫通孔を有し、この貫通孔の内周面に下部グランドシール装置を有し、下部グランドシール装置がローターの下部軸部の外周面に摺接する弾性材料よりなる下部主グランドパッキングと下部副グランドパッキングとで構成され、上部グランドシール装置の上部主グランドパッキングと上部副グランドパッキングとの間の空間、および下部グランドシール装置の下部主グランドパッキングと下部副グランドパッキングとの間の空間にそれぞれグランドシーリング油ラインを接続し、前記グランドシーリング油ラインに検流計を設けたことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a ground seal device for an actuator of a rotary vane type steering machine according to the present invention includes a rotor fitted to and mounted on a rudder shaft, and a space for an oil chamber formed around the rotor by housing the rotor. A housing and an annular top cover disposed in the upper opening of the housing, wherein the rotor has a plurality of vanes at equal intervals along the circumferential direction of the outer peripheral surface, and the housing extends along the circumferential direction of the inner peripheral surface The oil chamber space is divided into a plurality of hydraulic oil chambers by vanes and segments, and the hydraulic oil chambers at the counter electrode with respect to the rotational axis of the rotor communicate with each other. In the rotary vane type steering machine actuator, the top cover has a through hole into which the upper shaft portion of the rotor is loosely fitted, and an upper ground seal is formed on the inner peripheral surface of the through hole. The upper ground seal device is composed of an upper main ground packing and an upper sub ground packing made of an elastic material that is in sliding contact with the outer peripheral surface of the upper shaft portion of the rotor, and the housing is arranged at the bottom boss portion at the lower portion of the rotor. The shaft portion has a through hole in which the shaft portion is loosely fitted, and a lower ground seal device is provided on the inner peripheral surface of the through hole. It is composed of a ground packing and a lower secondary ground packing, and is a space between the upper main ground packing and the upper secondary ground packing of the upper ground seal device, and between the lower main ground packing and the lower secondary ground packing of the lower ground seal device. Connect a gland sealing oil line to each of the spaces. Characterized in that a galvanometer to.
本発明のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターのグランドシール装置において、グランドシーリング油ラインには、ロータリーベーン式舵取機を作動させるための油圧回路における作動油リターンラインから作動油を導くことを特徴とする。 In the gland seal device for the actuator of the rotary vane type steering machine of the present invention, the hydraulic oil is guided to the gland sealing oil line from the hydraulic oil return line in the hydraulic circuit for operating the rotary vane type steering machine. And
本発明のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターのグランドシール装置において、トップカバーは、その裏面に、ローターの上部端面の外周縁に対向する部位に輪状の上部リングスリットを有し、この上部リングスリット内に弾性材料よりなる上部リングシールを保持し、ハウジングは、その内底面に、ローターの下部端面の外周縁に対向する部位に輪状の下部リングスリットを有し、この下部リングスリット内に弾性材料よりなる下部リングシールを保持し、ローターの各ベーンは、トップカバーの裏面に対向する上端面にローターの半径方向に延びるスリットを有するとともに、このスリット内に弾性材料よりなる上部横シールを保持し、ハウジングの内底面に対向する下端面にローターの半径方向に延びるスリットを有するとともに、このスリット内に弾性材料よりなる下部横シールを保持し、ハウジングの内周面に対向する半径方向先端面にローターの軸心方向に延びるスリットを有するとともに、このスリット内に弾性材料よりなる縦シールを保持し、縦シールの上端面と下端面がそれぞれ上部横シールと下部横シールの裏面に当接し、ハウジングの各セグメントは、ローターの外周面と対向する半径方向先端面にスリットを有し、このスリット内に弾性材料よりなるセグメント縦シールを保持し、セグメント縦シールの上端面がトップカバーの裏面に当接し、セグメント縦シールの下端面がハウジングの内底面に当接し、各シールのそれぞれの背面に高圧側となる作動油室から圧油を導いて、この油圧によりそれぞれのシール面をそれぞれ相手面に押し付けることを特徴とする。 In the ground seal device of the actuator of the rotary vane type steering machine of the present invention, the top cover has a ring-shaped upper ring slit on the back surface thereof at a portion facing the outer peripheral edge of the upper end surface of the rotor. An upper ring seal made of an elastic material is held in the housing, and the housing has a ring-shaped lower ring slit at a portion facing the outer peripheral edge of the lower end surface of the rotor on the inner bottom surface, and the elastic material is placed in the lower ring slit. Each of the vanes of the rotor has a slit extending in the radial direction of the rotor on the upper end surface facing the back surface of the top cover, and holds an upper horizontal seal made of an elastic material in the slit. And having a slit extending in the radial direction of the rotor on the lower end surface facing the inner bottom surface of the housing. In addition, a lower horizontal seal made of an elastic material is held in the slit, and a slit extending in the axial direction of the rotor is formed on the radial front end surface facing the inner peripheral surface of the housing, and the slit is made of an elastic material. Holds the vertical seal, and the upper and lower end surfaces of the vertical seal are in contact with the back surfaces of the upper and lower horizontal seals, respectively, and each segment of the housing has a slit in the radial front end surface facing the outer peripheral surface of the rotor. The segment vertical seal made of an elastic material is held in the slit, the upper end surface of the segment vertical seal is in contact with the back surface of the top cover, and the lower end surface of the segment vertical seal is in contact with the inner bottom surface of the housing. Lead the hydraulic oil from the hydraulic oil chamber on the high pressure side to the back, and press each seal surface against the mating surface with this hydraulic pressure. The features.
以上のように本発明によれば、ローターの上部軸部の周面上における上部主グランドパッキングと上部副グランドパッキングとの間の空間に、また、ローターの下部軸部の周面上における下部主グランドパッキングと下部副グランドパッキングとの間の空間に、それぞれ上部および下部グランドシーリング油ラインを設けて、舵取機を作動させる油圧回路の作動油リターンラインから作動油を導くようにし、かつ、上部および下部グランドシーリング油ラインのそれぞれに検流計を設けることによって、上部および下部主グランドパッキングの作用の如何にかかわらず、作動油によって上部および下部副グランドパッキングに対する潤滑を確保できる。 As described above, according to the present invention, the space between the upper main ground packing and the upper sub-ground packing on the peripheral surface of the upper shaft portion of the rotor, and the lower main surface on the peripheral surface of the lower shaft portion of the rotor. Upper and lower ground sealing oil lines are provided in the space between the ground packing and the lower secondary ground packing, respectively, so that the hydraulic oil is guided from the hydraulic oil return line of the hydraulic circuit that operates the steering gear, and the upper By providing a galvanometer in each of the lower and upper ground sealing oil lines, the upper and lower secondary ground packings can be lubricated by the hydraulic oil regardless of the action of the upper and lower main ground packings.
この結果、以下の従来の問題がなくなる。
・従来のグリース充填による潤滑方式の場合の、潤滑作用の経年劣化の問題
・グリースの過剰充填による内部装置の破損の可能性の問題
・高圧の作用油が、上部(あるいは下部)主グランドパッキングから、上部(あるいは下部)主グランドパッキングと上部(あるいは下部)副グランドパッキングとの間の空間に漏洩して、この空間に蓄圧現象を生じ、それにより、上部(あるいは下部)副グランドパッキングに過大な摺動接触面圧を生じて、パッキングを破損する問題
さらに、従来においては、上部(あるいは下部)主グランドパッキングの作動不良を外部において感知して監視することができなかったが、本発明によれば、上部(あるいは下部)グランドシーリング油ラインに油の流れが生じたことを上部(あるいは下部)グランドシーリング油検流計によって検知することをもって、上部(あるいは下部)主グランドパッキングの作動不良を外部において感知、監視することができる。
As a result, the following conventional problems are eliminated.
・ Long-term degradation of lubrication in the case of conventional grease-filled lubrication methods ・ Possibility of damage to internal equipment due to overfilling of grease ・ High-pressure working oil from upper (or lower) main ground packing Leaking into the space between the upper (or lower) main ground packing and the upper (or lower) sub-ground packing, creating a pressure build-up phenomenon in this space, so that the upper (or lower) sub-ground packing is excessive. The problem of damage to the packing due to sliding contact surface pressure Furthermore, in the past, malfunction of the upper (or lower) main ground packing could not be detected and monitored externally. For example, the upper (or lower) gland seal indicates that an oil flow has occurred in the upper (or lower) gland sealing oil line. By detecting with a ring oil galvanometer, malfunction of the upper (or lower) main ground packing can be detected and monitored externally.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。先に、図5〜図15において説明した背景技術と基本的に同様の作用を行う部材については、同一番号を付して説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The members that perform basically the same operations as those of the background art described above with reference to FIGS.
図1、図2に示すように、上部グランドシール装置13iでは、上部グランドパッキング押え13nの円環部13naに連通孔51が穿孔してある。この連通孔51は、円環部13naの外周面と円環部13naの内周面との間に形成してあり、ローター12の上部軸部12bの外周面上における上部主グランドパッキング13jと上部副グランドパッキング13kとの間の空間13pに導通している。
As shown in FIGS. 1 and 2, in the upper
また、上部グランドシーリング油孔52がトップカバー13の肉部内とハウジング11の周壁肉部内とを貫通して穿孔してある。上部グランドシーリング油孔52の一方端は、連通孔51の外周側の開口に連通し、他方端は、ハウジング11の外周面における上下方向ほぼ中央部に出口52aとして開口する。
An upper ground sealing
図1、図2に示すように、アクチュエーター10の機外には上部グランドシーリング油ライン53を設けており、その一方端は、上部グランドシーリング油孔52の出口52aに接続し、他方端はリターンライン30に接続する。リターンライン30はアクチュエーター10を作動させる油圧装置2において作動油を油タンク26へ戻すラインである。
As shown in FIGS. 1 and 2, an upper ground sealing
なお、初期状態においてリターンライン30からの作動油を前記空間13pに充油するための構成として、空間13pを外気に連通させる上部グランド空気抜き孔61が上部グランドパッキング押え13nを貫通して設けてあり、上部グランド空気抜き孔61の外気への出口に上部グランドベント弁61aを設けている。
As an arrangement for filling the
上部グランドシーリング油ライン53には、ハウジング11の周壁の側に設けた上部グランドストップバルブ54を介して、上部グランドシーリング油検流計55を設ける。
また、図1、図3に示すように、下部グランドシール装置11nでは、下部グランドパッキング押え11rの円環部11raに連通孔56が穿孔してある。この連通孔56は、円環部11raの外周面と円環部11raの内周面との間に形成してあり、ローター12の下部軸部12aの外周面上における下部主グランドパッキング11oと下部副グランドパッキング11pとの間の空間11tに導通している。
The upper gland sealing
As shown in FIGS. 1 and 3, in the lower
下部グランドシーリング油孔57がハウジング11の周壁肉部内と底部内とを貫通して穿孔してあり、下部グランドシーリング油孔57は一方端が上記連通孔56の外周側の開口に連通し、他方端がハウジング11の外周面に出口57aとして開口し、下部グランドシーリング油孔57の出口57aと上部グランドシーリング油孔52の出口52aとが横並びに開口している。
A lower ground sealing
図1、図4に示すように、アクチュエーター10の機外には下部グランドシーリング油ライン58を設けており、下部グランドシーリング油ライン58は一方端が下部グランドシーリング油孔57の出口57aに接続し、他方端がリターンライン30に接続する。
As shown in FIGS. 1 and 4, a lower ground sealing
なお、初期状態においてリターンライン30からの作動油を前記空間11tに充油するための構成として、空間11tを外気に連通させる下部グランド空気抜き孔62が下部グランドパッキング押え11rを貫通して設けてあり、下部グランド空気抜き孔62の外気への出口に下部グランドベント弁62aを設けている。
As a configuration for filling the
下部グランドシーリング油ライン58には、ハウジング11の周壁の側に設けた下部グランドストップバルブ59を介して、下部グランドシーリング油検流計60を設ける。
以下、上記した構成における作用を説明する。本実施の形態において、上部グランドシール装置13iと下部グランドシール装置11nは、同じ作用を行うので、以下においては、上部グランドシール装置13iに対してのみ説明する。
The lower ground sealing
Hereinafter, the operation of the above-described configuration will be described. In the present embodiment, the upper
図1、図2において、先ず、アクチュエーター10の正常な運転状態において、上部主グランドパッキング13jの外側リップ13jbと内側リップ13jcとの間には、作動油圧p1を持つアクチュエーター10の作動油が作用しており、上部副グランドパッキング13kの外側リップ13kaと内側リップ13kbとの間には、アクチュエーター10を作動させる油圧回路2におけるリターンライン30の作動油圧p2が作用している。
1 and 2, first, in a normal operation state of the
このリターンライン30における作動油圧p2は、リターンフィルター31の抵抗によって決まるものである。この作動油圧p2は、リターンフィルター31のメッシュの詰まり具合によって変動するが、最低1kg/cm2程度の値となる。
The hydraulic pressure p2 in the
この状態においては、上部主グランドパッキング13jの内側リップ13jcが、ローター12の上部軸部12bに対して作動油圧(P1−p2)で押し付けられることで、ローター12の上部軸部12bとトップカバー13の貫通孔13hとの間のシーリング作用を行う。このとき、内側リップ13jcは作動油に接触しているので、摺動部分に対する潤滑も与えられている。
In this state, the inner lip 13jc of the upper main ground packing 13j is pressed against the
また、上部副グランドパッキング13kにおいては、内側リップ13kbが、外側リップ13kaと内側リップ13kbとの間に導かれた油圧p2を持つ作動油によって、ローター12の上部軸部12bに対して押し付けられた状態で摺動し、作動油がローター12の上部軸部12bとトップカバー13の貫通孔13hとの間を通って機外に漏出することを防止する。
In the upper sub-ground packing 13k, the inner lip 13kb is pressed against the
その間、摺動部分である内側リップ13kbの先端部は作動油に接触しているので、摺動部分に対する潤滑も確保される。
なお、上記の正常な運転状態において、上部グランドシール装置13iでは、油圧装置2のリターンライン30に接続する上部グランドシーリング油ライン53に、作動油の流れは無いので、このことを上部グランドシーリング油検流計55で検知することができる。
Meanwhile, the tip of the
In the above normal operating state, in the upper
次に、万一、上部主グランドパッキング13jのシーリング機能に不備が生じたときは、上部主グランドパッキング13jにおいてシーリングされていた高圧の作動油は、上部副グランドパッキング13kの外側リップ13kaと内側リップ13kbとの間の空間に、連続的に、あるいは、間欠的に侵入する。しかし、上部副グランドパッキング13kの内側リップ13kbは、ローター12の上部軸部12bに押し付けられており、これにより、上部副グランドパッキング13kに侵入した作動油が、ローター12の上部軸部12bとトップカバー13の貫通孔13hとの間を通って機外に漏出することが防止できる。
Next, if the sealing function of the upper main ground packing 13j is inadequate, the high-pressure hydraulic oil sealed in the upper main ground packing 13j is removed from the outer lip 13ka and the inner lip of the upper auxiliary ground packing 13k. It penetrates into the space between 13 kb continuously or intermittently. However, the
而して、上部主グランドパッキング13jから上部副グランドパッキング13kに向けて漏洩した作動油は、上部グランドシーリング油孔52から上部グランドシーリング油ライン53を通って、上部グランドストップバルブ54、上部グランドシーリング油検流計55を経て油圧装置2のリターンライン30に逃げる。
Thus, the hydraulic oil leaked from the upper main gland packing 13j toward the upper sub-gland packing 13k passes through the upper gland sealing
従って、上部主グランドパッキング13jから漏洩した作動油が上部主グランドパッキング13jと上部副グランドパッキング13kとの間の空間に蓄圧されることはなく、蓄圧によって上部副グランドパッキング13kの内側リップ13kbとローター12の上部軸部12bとの間の摺動接触面圧が過大となることを防止し、摺動接触面圧の過大に因る上部副グランドパッキング13kの焼損あるいは破損を防止できる。
Accordingly, the hydraulic oil leaked from the upper main ground packing 13j is not accumulated in the space between the upper main ground packing 13j and the upper auxiliary ground packing 13k, and the inner lip 13kb of the upper auxiliary ground packing 13k and the rotor are accumulated by the accumulated pressure. Therefore, it is possible to prevent the sliding contact surface pressure between the
また、その際、上部主グランドパッキング13jおよび上部副グランドパッキング13kの各内側リップ13jc、13kbの摺動部は、作動油に接触したままであるので、潤滑が確保される。 At that time, the sliding portions of the inner lips 13jc and 13kb of the upper main ground packing 13j and the upper sub-ground packing 13k remain in contact with the hydraulic oil, so that lubrication is ensured.
上部主グランドパッキング13jからの作動油の漏洩があったときは、上部グランドシーリング油孔52から上部グランドストップバルブ54、上部グランドシーリング油検流計55を経て、油圧装置2のリターンライン30に接続した上部グランドシーリング油ライン53に作動油の流れを生じるから、その現象を、上部グランドシーリング油検流計55を目視することで確認することができる。
When hydraulic fluid leaks from the upper main gland packing 13j, it is connected to the
そして、上述した上部主グランドパッキング13jの損傷が上部グランドシーリング油検流計55における作動油の流れとして顕れ、その事象が検知された場合には、上部グランドストップバルブ54を閉にすることにより、それまで上部主グランドパッキング13jが受け持っていたシーリング作用が上部副グランドパッキング13kに移行して、上部副グランドパッキング13kにより、シーリング作用が継続されることになる。従って、舵取機の運転を維持することができる。
And when the damage of the upper main gland packing 13j mentioned above appears as the flow of the hydraulic oil in the upper gland sealing
なお、上記した、上部主グランドパッキング13jの機能喪失に因って上部グランドストップバルブ54を閉とする場合でも、上部副グランドパッキング13kにおける摺動部である内側リップ13kbには、作動油が接触しているので、内側リップ13kbに対する潤滑は確保される。
Even when the upper
10 ロータリーベーン式舵取機アクチュエーター
11 ハウジング
11n 下部グランドシール装置
11o 下部主グランドパッキング
11oa 外側リップ
11ob 内側リップ
11p 下部副グランドパッキング
11pa 外側リップ
11pb 内側リップ
11q 下部主グランドパッキング溝
11r 下部グランドパッキング押え
11ra 円環部
11s 下部副グランドパッキング溝
11t ローター下部軸部12aの外周面と下部主グランドパッキング11oと下部副グランドパッキング11pとの間に形成される空間
12 ローター
12a 下部軸部
12b 上部軸部
13i 上部グランドシール装置
13j 上部主グランドパッキング
13ja 上部主グランドパッキングの基部
13jb 上部主グランドパッキングの外側リップ
13jc 上部主グランドパッキングの内側リップ
13k 上部副グランドパッキング
13ka 上部副グランドパッキングの外側リップ
13kb 上部副グランドパッキングの内側リップ
13m 上部主グランドパッキング溝
13n 上部グランドパッキング押え
13na 円環部
13o 上部副グランドパッキング溝
13p ローター上部軸部12bの外周面と上部主グランドパッキング13jと上部副グランドパッキング13kとの間に形成される空間
15 油室用空間
15a、15b、15c、15d 作動油室
16 圧力バルブ
16a 油圧ライン(圧力バルブ16用の)
17 舵軸
20 油圧装置
30 リターンライン
51 連通孔
52 上部グランドシーリング油孔
52a 出口
53 上部グランドシーリング油ライン
54 上部グランドストップバルブ
55 上部グランドシーリング油検流計
56 連通孔
57 下部グランドシーリング油孔
57a 出口
58 下部グランドシーリング油ライン
59 下部グランドストップバルブ
60 下部グランドシーリング油検流計
61 上部グランド空気抜き孔
61a 上部グランドベント弁
62 下部グランド空気抜き孔
62a 下部グランドベント弁
10 Rotary vane type
17
Claims (3)
ローターが外周面の周方向に沿った等間隔の位置に複数のベーンを有し、ハウジングが内周面の周方向に沿った等間隔の位置に複数のセグメントを有し、ベーンとセグメントによって前記油室用空間を複数の作動油室に区画し、ローターの回転軸心に対して対極にある作動油室が相互に連通するロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターにおいて、
トップカバーは、ローターの上部軸部が遊嵌する貫通孔を有し、この貫通孔の内周面に上部グランドシール装置を有し、上部グランドシール装置がローターの上部軸部の外周面に摺接する弾性材料よりなる上部主グランドパッキングと上部副グランドパッキングとで構成され、
ハウジングは、底部のボス部にローターの下部軸部が遊嵌する貫通孔を有し、この貫通孔の内周面に下部グランドシール装置を有し、下部グランドシール装置がローターの下部軸部の外周面に摺接する弾性材料よりなる下部主グランドパッキングと下部副グランドパッキングとで構成され、
上部グランドシール装置の上部主グランドパッキングと上部副グランドパッキングとの間の空間、および下部グランドシール装置の下部主グランドパッキングと下部副グランドパッキングとの間の空間にそれぞれグランドシーリング油ラインを接続し、前記グランドシーリング油ラインに検流計を設けたことを特徴とするロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターのグランドシール装置。 A rotor fitted and mounted on the rudder shaft, a housing that houses the rotor and forms an oil chamber space around the rotor, and an annular top cover that is disposed in the upper opening of the housing;
The rotor has a plurality of vanes at equally spaced positions along the circumferential direction of the outer peripheral surface, and the housing has a plurality of segments at evenly spaced positions along the circumferential direction of the inner circumferential surface. In an actuator for a rotary vane type steering machine in which an oil chamber space is divided into a plurality of hydraulic oil chambers, and hydraulic oil chambers that are opposite to the rotation axis of the rotor communicate with each other.
The top cover has a through hole in which the upper shaft portion of the rotor is loosely fitted, and has an upper ground seal device on the inner peripheral surface of the through hole, and the upper ground seal device slides on the outer peripheral surface of the upper shaft portion of the rotor. Consists of an upper main ground packing and an upper sub-ground packing made of elastic material in contact with each other
The housing has a through hole in which the lower shaft portion of the rotor is loosely fitted in the boss portion at the bottom, and has a lower ground seal device on the inner peripheral surface of the through hole. It consists of a lower main ground packing and a lower sub-ground packing made of an elastic material that is in sliding contact with the outer peripheral surface.
A ground sealing oil line is connected to the space between the upper main ground packing and the upper sub ground packing of the upper ground seal device, and the space between the lower main ground packing and the lower sub ground packing of the lower ground seal device, respectively; A gland seal device for an actuator of a rotary vane type steering machine, wherein a galvanometer is provided in the gland sealing oil line.
ローターの各ベーンは、トップカバーの裏面に対向する上端面にローターの半径方向に延びるスリットを有するとともに、このスリット内に弾性材料よりなる上部横シールを保持し、ハウジングの内底面に対向する下端面にローターの半径方向に延びるスリットを有するとともに、このスリット内に弾性材料よりなる下部横シールを保持し、ハウジングの内周面に対向する半径方向先端面にローターの軸心方向に延びるスリットを有するとともに、このスリット内に弾性材料よりなる縦シールを保持し、縦シールの上端面と下端面がそれぞれ上部横シールと下部横シールの裏面に当接し、
ハウジングの各セグメントは、ローターの外周面と対向する半径方向先端面にスリットを有し、このスリット内に弾性材料よりなるセグメント縦シールを保持し、セグメント縦シールの上端面がトップカバーの裏面に当接し、セグメント縦シールの下端面がハウジングの内底面に当接し、
各シールのそれぞれの背面に高圧側となる作動油室から圧油を導いて、この油圧によりそれぞれのシール面をそれぞれ相手面に押し付けることを特徴とする請求項1または2に記載のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターのグランドシール装置。 The top cover has a ring-shaped upper ring slit at a portion facing the outer peripheral edge of the upper end surface of the rotor on the back surface, and an upper ring seal made of an elastic material is held in the upper ring slit. On the inner bottom surface, there is a ring-shaped lower ring slit in a portion facing the outer peripheral edge of the lower end surface of the rotor, and a lower ring seal made of an elastic material is held in the lower ring slit,
Each vane of the rotor has a slit extending in the radial direction of the rotor on the upper end surface facing the back surface of the top cover, and an upper horizontal seal made of an elastic material is held in the slit and is opposed to the inner bottom surface of the housing. A slit extending in the radial direction of the rotor is held on the end surface, and a lower horizontal seal made of an elastic material is held in the slit, and a slit extending in the axial direction of the rotor is formed on the radial front end surface facing the inner peripheral surface of the housing. And holding a vertical seal made of an elastic material in the slit, the upper end surface and the lower end surface of the vertical seal abut the back of the upper horizontal seal and the lower horizontal seal,
Each segment of the housing has a slit in the radial front end surface facing the outer peripheral surface of the rotor, and a segment vertical seal made of an elastic material is held in the slit, and the upper end surface of the segment vertical seal is on the back surface of the top cover. Abutting, the lower end surface of the segment vertical seal abuts the inner bottom surface of the housing,
The rotary vane type according to claim 1 or 2, wherein pressure oil is guided from a hydraulic oil chamber on the high pressure side to each back surface of each seal, and each seal surface is pressed against the mating surface by this hydraulic pressure. Ground seal device for steering machine actuator.
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