JP6126203B2 - 船尾管シール装置 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、図7に示すように、船尾管01を貫通する推進軸(プロペラ軸)02に取付けられたライナー03に摺接する弾性部材からなるリップ型のシールリング04,05,06が複数のハウジング部材に07に挟まるように配設され、船尾側に配設した第1シールリング04と、これに隣接する第2シールリング05によって第1船尾環状空間08を形成すると共に、第2シールリング05と第3シールリング06とによって第2船尾環状空間09を形成するようにして、海水の浸水や異物の侵入、及び船内側の潤滑油の漏洩を防止する船尾管シール装置010が開示されている。
ところが、船舶の大型化、高速化に伴って、シールリング04がライナー03と接触する摺接部は、プロペラ軸02の回転により発生する摩擦熱が部分的には150℃以上になることが知られている。[船尾管シール装置用シールリング材の研究(第1報)]
そのため、シールリングの材料として耐熱性の高い、NBR(Nitrile Butadiene Rubber)、フッ素ゴム等が使用されている。
このような状況下においても、シールリングのライナーとの摺接部は摩耗が進み、定期的にシールリングの交換が必要となっている。
交換のため、高価な船舶の稼働を停止し、大きな部材(プロペラ、推進軸等)の取外し、取付け等により、船舶の稼働率の低下と大きな交換費用が生じている。
前記ライナーを外嵌し、前記複数のシールリングを保持しているハウジングと、
前記複数のシールリングの最船尾側に配設された第1シールリングと、
前記第1シールリングの前記船舶前側に前記第1シールリングと間隔を有して配設された第2シールリングと、
前記第1シールリングを冷却する潤滑油を噴出するノズルと、を備え、
前記ノズルの前記潤滑油を噴出する噴出口を、前記ライナーと前記第1シールリングとの摺接部近傍に配設し、
前記ハウジングの前記ライナーと対向した面で且つ、前記噴出口近傍に、前記ライナーの正転に伴い前記潤滑油を前記第1シールリングと前記第2シールリングとによって形成される船尾環状空間の側へ押出す方向に螺旋溝を設けたことを特徴とする船尾管シール装置を提供できる。
これにより、周接部における第1シールリングの摩耗及び硬化が抑制でき、第1シールリングの耐久性が向上し、第1シールリングの交換時期が延長され船舶のランニングコストの抑制が図れる。
前記摺接部を冷却した潤滑油が前記空間部を介して前記船尾環状空間に戻るようにするとよい。
従って、噴出口から噴出される潤滑油量が多くなり、第1シールリングの冷却効率が向上する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図1を参照して、船尾管シール装置12の全体構成について説明する。
船尾管シール装置12は、図1に示すようにプロペラ21が端部に取付けられた船舶推進用のプロペラ軸10と、船尾管15から船外側(船尾側)に突出して設けられ、内部にプロペラ軸10が貫通するハウジング13と、該ハウジング13の内周面とプロペラ軸10に外嵌したライナー11の外周側との間をシールするシールリング1,2,3によって構成されている。
プロペラ21にはボルト11aによってプロペラ軸10のライナー11が固定されている。
ライナー11の胴部はプロペラ軸10の外周を囲いプロペラ軸10と一体に回転するようになっている。
このライナー11の胴部外周には、最船尾側からリップ形の第1シールリング1、第2シールリング2及び第3シールリング3が摺接している。
また、第1シールリング1の更に最船尾側には、漁網防止リング14が取付けられている。漁網防止リング14は、漁網等の海水中の異物が船尾管シール装置12内に入り込むのを防止している。
複数のハウジング13a〜13eは、船尾側から、第1ハウジング13a、第2ハウジング13b、第3ハウジング13c、第4ハウジング13d、及び第5ハウジング13eの順に配設されている。
第1、第2および第3シールリング夫々は、ハウジング13a〜13eに挟み込まれた状態で固定されている。
そして、第1シールリング1及び第2シールリング2のリップは海水側に向けられ、第3シールリング3は船首側に向けられている。
これら、シールリング1,2,3及び18は、ゴム又はエラストマーの弾性部材からなり、ゴム材料としては、耐水、耐油、耐熱性に優れたフッ素ゴム又はNBRによって形成されている。
また、シールリングは円環形状を成し、リング部分の断面形状は一定断面形状を有し、中心の中空部分にライナー11の胴部が挿入されるようになっている。
第3シールリング3と第4シールリング18との間の船尾管15内には、油溜りタンク27に連通する船尾管室19が形成されている。
油溜りタンク6は、第1船尾環状空間4の液圧が軸芯喫水圧よりも低くなるように調整されている。
油溜りタンク6には、該油溜りタンク6内の潤滑油が低下すると、潤滑油を補給するための補給ライン28と、潤滑油補給の調整を行うバルブ29が付設されている。
第2船尾環状空間5には、大気に連通する空気抜きライン8と、船尾管軸受潤滑油(第1船尾環状空間4及び船尾管室19の潤滑油)の漏れ発生の場合にこれを回収するドレンライン9が接続されている。48はドレンタンクである。
第2船尾環状空間5は大気解放なので、船尾管室の圧力を独自に軸芯喫水圧より低く設定できるので、船尾管室19の圧力を低くでき、第4シールリング18の負荷が下げられ、第4シールリング18の耐久性を向上させることができる。
既述の通り、送油管7及び各油路内を流通する潤滑油は、軸芯喫水圧より低い圧力が作用するように調整されている。
これは、プロペラ軸10の回転時における第1シールリング1の負荷を軽減するためである。
図2に本実施形態における、ハウジング13の部分拡大図を示す。
各油路は、船尾管15の壁部に穿設され、送油管7が連結した第1油路7aと、第5ハウジング13eの第1油路7aと対向した位置に開口した第2油路7bと、第4ハウジング13dの第2油路7bと対向した位置に開口した第3油路7cと、第3ハウジング13cの第3油路7cに対向した位置に開口した第4油路7dとで構成されている。
ラジアル方向油路31aとアキシャル方向油路31bとによって、第1シールリング1のライナー11と摺接する摺接部Gに潤滑油を噴射するノズルとしての機能を有している。
導入口31cは、第3油路7cから第4油路7dにかけて直線的に流れる潤滑油の流れに対し、直角方向に開口されている。
従って、導入口31cは、潤滑油の流動圧が導入口31cに作用して、ノズル31内に潤滑油が多く入り易いように配設してある。
そして、ノズル31は、ライナー11の外周面に沿って環状に複数個所に配設けられている。
ハウジング13の潤滑油の噴出口31d近傍で、且つライナー11と対向した内周面31eには、ハウジング13とライナー11との隙間部Rを介して、潤滑油を第1船尾環状空間4側へ押出すポンプ作用を有した螺旋溝31fが形成されている。
螺旋溝31fは、ライナー11が正回転(船舶が前進する方向に回転)時に、潤滑油がライナーの回転に連れまわりして、第1船尾環状空間4側へ押出す方向に形成されている。
従って、潤滑油は、螺旋溝31fに沿って図3(A)の⇒の方向に流れる。
ハウジング13の内周面31eに潤滑油を第1船尾環状空間4側へ押出す方向にポンピング作用を発揮させている。
従って、第1シールリング1とライナー11との摺接部Gを冷却する潤滑油は、噴出口31dから噴出し易くなり、より多くの潤滑油によって摺接部Gの冷却効果を向上させることができる。
本実施形態では、図3(B)に図3(A)の部分拡大図を示すように、螺旋溝31fの捩り角α(リード角)を1〜10度に抑えてある。
捩り角αを1〜10度に抑えることにより、噴出口31dからの潤滑油噴出量を抑制するためである。
潤滑油を噴出口31dから必要以上に噴出させると、潤滑油圧送ポンプの負荷が大きくなり内燃機関の出力及び燃費ロスをまねく。
また、ポンピング作用の抑制は、摺接部Gの潤滑油圧力が低下するのを防止したものである。
尚、噴出口31dからの潤滑油の噴出量が多い場合には、必要に応じて、図3(C)に示すように、螺旋溝31fの捩り角θ(リード角)を大きくして、ポンピング効率を大きくすることも可能である。
第1シールリング1のライナー11との摺接部Gを冷却した潤滑油は、第1船尾環状空間4内を循環して、図示されない油路及び潤滑油冷却装置を通過して、油溜りタンク6に戻る。
これにより、摺接部における第1シールリング1の摩耗及び硬化が抑制でき、第1シールリング1の耐久性が向上し、第1シールリング1の交換時期が延長され船舶のランニングコストの抑制が図れる。
また、第3ハウジング13cは、該第3ハウジング13cにノズル31を設けるため、第3ハウジング13cの第1船尾環状空間4側をアキシャル方向及びラジアル方向に膨出させた形状にしてある。
更に潤滑油を噴射するノズル31を、第3ハウジング13cに配設しているので、潤滑油が第1シールリング1のライナー11との摺接部Gに的確に噴射されるので、第1シールリング1の冷却効率を向上させることができる。
本実施形態は、第1実施形態に対し、ノズルの配置構造が異なる以外は同じなので、ノズル形成部以外の説明は省略する。
更に、同一部品については同一の符号を付して、説明を省略する。
第3ハウジング13gには、第4油路7dに開口して潤滑油を取入れる導入口32cを有し、第1シールリング50の部分まで穿設された潤滑油通路を形成する第1ノズル32aが配設されている。
そして、第1ノズル32aと第2ノズル32bとによって、第1シールリング50のライナー11と摺接する摺接部Gに潤滑油を噴射するノズル32としての機能を有している。
第1ノズル32aと第2ノズル32bとで構成されたノズル32は、ライナー11の外周面に沿って環状に複数個所に配設されている。
更に、潤滑油は、第1シールリング50の内部を通過するため、蓄熱され易い内部も容易に冷却することが可能となり、第1シールリング50の冷却を更に効果的に行うことができ、第1シールリング50の熱硬化及び摩耗の防止を効果的に実施できる。
本実施形態は、第1実施形態に対し、ノズルの配置構造が異なる以外は同じなので、ノズル形成部以外の説明は省略する。
更に、同一部品については同一の符号を付して、説明を省略する。
ノズル33は、潤滑油の取入口33cを第4油路7dの下流側端部に開口し、第1船尾環状空間4内をラジアル方向中心側に延在したラジアル方向延在部33aと、第3ハウジング13hとライナー11との隙間部Rを第1シールリング1側に屈曲させ、潤滑油を排出する噴出口33dを、第1シールリング1のライナー11と摺接する摺接部G近傍に開口させたアキシャル方向延在部33bとで形成されている。
また、第3ハウジング13hのライナー11に対向する面には、ノズル33のアキシャル方向延在部33bが嵌入する切欠部Sがアキシャル方向に配設されている。
切欠部Sは、アキシャル方向に対する直角方向断面が半円状に形成されている。
本実施形態は、ライナー11部とプロペラ軸10との空間部Vを利用して、摺接部Gを冷却した潤滑油を船尾環状空間に戻すようにした以外は第3実施形態と同じである。
従って、摺接部Gを冷却した潤滑油を船尾環状空間に戻すようにした以外は、説明を省略する。
更に、同一部品については同一の符号を付して、説明を省略する。
ライナー11内周面の軸線方向両端部には、プロペラ軸10側に突出した環状の船尾側突起部11f及び船首側突起11gの内周面と、プロペラ軸10の外周面とが嵌合している。
そして、ライナー11の船尾側突起部11fと船首側突起11gとの間の空間部Vは、プロペラ軸10の外周面によって密閉された環状の空間になっている。
そして、第1環状突起11cと、第2環状突起11dとで形成された環状の戻し油路となる空間部Vの一部に形成された第3油路11eが形成されている。
尚、第1戻し油路11aと、第2戻し油路11bはライナー11の周方向に間隔を有して、複数配設されている。
このような構造にすることにより、噴射口33dと摺接部G間の潤滑油圧力が高くなりすぎるのを防止して、潤滑油の噴出口33dからの噴出量を確保し易くすると共に、第1戻し油路11aを通る潤滑油によって、ライナー11内部の熱(摺接部による熱)を冷却することができる。
2 第2シールリング
3 第3シールリング
4 第1船尾環状空間(船尾環状空間)
5 第2船尾環状空間
6 油溜りタンク
7 送油管
7a 第1油路
7b 第2油路
7c 第3油路
7d 第4油路
10 プロペラ軸
11 ライナー
11a 第1戻し油路
11b 第2戻し油路
11e 第3戻し油路
12 船尾管シール装置
13 ハウジング
13a 第1ハウジング
13b 第2ハウジング
13c、13g、13h 第3ハウジング
13d 第4ハウジング
13e 第5ハウジング
15 船尾管
18 第4シールリング
31,32,33 ノズル
G 摺接部
R 隙間部
S 切欠部
V 空間部
Claims (6)
- 船舶の船尾に装着されるプロペラを回転可能に支持するプロペラ軸のライナーの外周面に周接する複数のシールリングによって構成された船尾管シール装置であって、
前記ライナーを外嵌し、前記複数のシールリングを保持しているハウジングと、
前記複数のシールリングの最船尾側に配設された第1シールリングと、
前記第1シールリングの前記船舶前側に前記第1シールリングと間隔を有して配設された第2シールリングと、
前記第1シールリングを冷却する潤滑油を噴出するノズルと、を備え、
前記ノズルの前記潤滑油を噴出する噴出口を、前記ライナーと前記第1シールリングとの摺接部近傍に配設し、
前記ハウジングの前記ライナーと対向した面で且つ、前記噴出口近傍に、前記ライナーの正転に伴い前記潤滑油を前記第1シールリングと前記第2シールリングとによって形成される船尾環状空間の側へ押出す方向に螺旋溝を設けたことを特徴とする船尾管シール装置。 - 前記ノズルは前記ハウジングに形成されていることを特徴とする請求項1に記載の船尾管シール装置。
- 前記ノズルは、前記第1シールリング内に配設されていることを特徴とする請求項1又は2のいずれかに記載の船尾管シール装置。
- 前記ノズルは、潤滑油の取入口が前記ハウジング内の潤滑油路の下流側端部に開口し、前記船尾環状空間の内をラジアル方向中心側に延在したラジアル方向延在部と、前記ハウジングと前記ライナーとの隙間部を前記第1シールリングの側に屈曲し、前記噴出口を前記ライナーと前記第1シールリングとの摺接部近傍に開口させたアキシャル方向延在部とで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の船尾管シール装置。
- 前記プロペラ軸と、前記プロペラ軸に外嵌する前記ライナーとで形成する空間部と、前記第1シールリングと、前記噴出口との間に前記ライナーのラジアル方向に前記空間部に連通する第1戻し油路と、前記ライナーの前記船尾環状空間と対向する部分に前記ライナーのラジアル方向に前記空間部と前記船尾環状空間とを連通する第2戻し油路とを備え、
前記摺接部を冷却した潤滑油が前記空間部を介して前記船尾環状空間に戻るようにしたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の船尾管シール装置。 - 前記噴出口から噴出する潤滑油の導入口は、前記ハウジング内の潤滑油路の潤滑油流通方向に対し直角方向に開口していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の船尾管シール装置。
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