JPH0633839B2 - 相互回転する部品間の密着状態を保持する装置と方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、きわめて高い圧力で流体を搬送しかつ共通
軸線を中心に互いに回転する２つの共軸パイプ間の密着
性を保持する方法および装置に関する。

このような装置は、例えば互いに他方に対して回転する
機械の２つの部品の間を通して圧力をかけた流体を移送
するのに使われる。

特に、２つの部品間の回転運動が遅くかつ屡々方向が変
わったり、小さい振幅であるときや、流体圧力がきわめ
て高い時で寿命がきわめて長いことを要求される場合の
使用に適している。

相互に対して回転する２つの共軸パイプ間の密着性を保
持するための所謂回り継手は公知であり、これらは、特
に流体圧力が直接加わる円筒状か平坦で環状に軸を支え
る軸受面と一緒に動作する弾性力のあるパッキングを使
用する。２つの共軸パイプは、パッキングがその軸受面
上を摺動することによって相互に回転できるのである。

被搬送流体の圧力がきわめて高いと、これらのパッキン
グはそれらの軸受面に強く圧迫されるので、摺動するこ
とによってパッキングは早急に摩耗する。また、流体圧
力がきわめて高いと、パッキングの縁がはげしいせん断
応力を受ける。

軸受面とぴったり合って密着性を確実にするために要求
される可撓性を有するパッキングを製造するために現在
使われてい材料は一般に、十分なせん断強さを有せず、
又これにより製造されたパッキングのふちは特に回転方
向が逆になると引裂き力により破損する。

そのため、本発明は、密着性を保って接触している構成
部品が相互の相対的回転運動により密着性を失うことな
く、又そこに閉じ込められる流体の圧力の如何に拘ら
ず、その強い圧力によって破損されることなく効果的な
境界を構成できる装置を提供する。

従来技術として、米国特許第3,944,263号、第2,253,932
号、第3,689,082号およびフランス特許第2,227,784号、
第1,572,520号、第1,585,213号、第1,310,665号があ
る。これらの特許は静的継手（非回転継手）および回り
継手に関するものである。

本発明の主目的は、きわめて高い圧力の流体を搬送する
ことかでき、剛性と摩耗に対する強さとにより劣化する
ことなく長い寿命を保って、相互間の密着性を維持し
て、２つの共軸パイプの相互回転を可能とする新しい装
置を提供することにある。

この発明は、特に２つの構造体をアームにより接続し、
かつそれらが互いに回転自在であるようにして使用する
とき、例えば、海中の構造体とオイルタンカー等の船舶
との間を結んで流体を搬送する装置に使用する時などに
従来の回り継手に代えて、使用すると有利である。

この発明は相互に対して回転する２つの部品間の密着性
を保持する装置を提供する。本発明は、少なくとも２つ
の所謂密封ユニットを備え、これらの密封ユニットを各
々は少なくとも２つの可能な状態をとることができ、一
方のユニットが前記部品間の密着性を確保している時
は、他方のユニットは密着性を維持しなくてよいことを
利用して回転と密封とを両立させる。これら密封ユニッ
トの各々は変形によって、ある程度の回転を可能としつ
つ、密封性を保つ。この発明による装置は各密封ユニッ
トを交互に作動させるように駆動手段を備える。このよ
うな装置を使用する方法は、これら密封ユニットの少な
くとも一方が如何なる時点でも密封を保つ第１の状態に
あることを特徴とするが、必ずしも同じユニットがその
状態を保つ必要はなく、交互にこの状態を保てばよいこ
とはもちろんである。封止される２つの部品は同軸線を
中心に互いに回転するパイプである。

密封ユニット（16）の少なくとも１つは、一端を上記パ
イプの一方（1）に堅く接続され、弾性力によって軸線
に沿いねじれ変形することができるスリーブ（17）と、
このスリーブの他端に、前記他方のパイプに対する一時
的封止手段（16）とを含む。

本発明の第１の実施例によれば、軸線に沿って弾性力に
よりねじれ変形する円筒形のスリーブ（17）は少なくと
も剛性嵌め輪（18）と弾性（18）は第１に、その長手の
一部分にわたり、片面を弾性変形可能材料製の第１の嵌
め輪（20）を介し２つのパイプの一方（1）に連結する
フランジ（21）に連結され、第２に、その長手の残りの
部分にわたり、弾性変形材料製の第２の嵌め輪（19）を
介し一時的封止手段（16）を備えるフランジ（11）に連
結されている。これによって、一時封止手段（16）が働
いて突起部（7）がみぞ（8）に密着していても、このス
リーブ（17）のねじれによって、パイプ（1）と（21）
は少しの角度回転することが可能である。

前記第１の実施例の代替例によれば、軸線に沿い弾性ね
じり変形するスリーブは、弾性変形材料製の環状円板の
積層体から成るものでもよい。この場合前記スリーブの
一端に位置する弾性変形材料製の環状円板が２つの圧力
流体移送パイプの一方（1）と一体のフランジ（21）に
接着し、前記スリーブの他端に位置する弾性変形材料製
の環状円板が、他方の圧力流体移送パイプに対する一時
封止手段を備えるフランジ（11）に接着することにな
る。

前記第１の実施例のもう１つの代替例によれば、軸線に
沿い弾性ねじり変形するスリーブは必要により耐張力線
鎧装によって補強される弾性変形材料製の可撓チューブ
であってもい。この場合、その端部の一方は２つの圧力
パイプの一方（1）と一体のフランジ（21）を含み、そ
の他方は他の圧力流体移送パイプに対する一時的封止手
段を備えるもう１つのフランジを含むようになっていて
もよい。

本発明の第２の実施例によれば、一時封止手段は、弾性
ねじり変形を受けるスリーブ（39）の一端のフランジ
（47、53）内に設けたみぞ（54）内で、被接続パイプ
（34）の回りに設けられる弾性変形材料製リング（52）
を備え、横壁の一方（49）は可動で環状油圧ジャッキに
より動作させられて左右に動く。

前記リング（52）が環状ジャッキにより軸線に沿う圧縮
応力を一時的に受けると形状がその初期形状とは異なっ
て薄くなり、この応力を堅く包囲する前記パイプの半径
方向に伝達して一方では前記スリーブとパイプ（34）間
の密着性を確保すると同時にさらに、前記流体移送パイ
プに対して前記スリーブの端のフランジ（47）を少し回
転させることも可能とする。

前記実施例の代替案によれば、一時封止手段は弾性ねじ
り変形をするスリーブの端のフランジと一体の弾性膜を
備え、この膜によって圧力流体移送パイプと同心の大き
さ可変の環状室を形成するものでもよい。前記膜は、前
記室に圧力流体が送給されるかどうかにより、膨張し
て、前記パイプに強力に押し付けられて前記スリーブと
前記パイプ間を密着させるが摩擦によって、前記パイプ
により前記スリーブの端部フランジを駆動回転させるこ
とはできる第１の位置と、収縮して、自らの弾性力によ
って初期の静止位置に復帰し前記パイプとは接触するこ
とのない第２位置とになることができる。

一時封止手段の弾性膜は、両端を弾性変形するスリーブ
の端フランジに固定した弾性材料のチューブであり、そ
れにより加圧環状室を形成し、その圧縮強さと弾性変形
性とは編線製の内包する鎧装により確保され、前記編線
間には適当な角度（20度に近い）を形成することで前記
環状室に加圧することにより、前記チューブの直径が大
きくなることができるようなものであることも好まし
い。この時前記編線によって形成された角度は修正され
て大きくなる。圧力流体の供給が停止されると前記スリ
ーブの弾性力によって原形寸法に復帰し、パイプとの接
触から解除される。（第４、５図参照） 前記実施例のもう１つの代替案によれば、一時封止手段
は、被接続パイプと一体で、ねじり弾性スリーブの端フ
ランジに設けたみぞに収容される突起部を備え、前記み
ぞの側壁は環状油圧ジャッキの本体とピストンとにより
形成されたものである。この場合、前記油圧ジャッキへ
の圧力流体送給による前記両側壁を近付ける力が働き前
記突起部をきわめて強力に狭持して、第１に前記スリー
ブとパイプとの間の密着性を確保すると共に、第２に、
摩擦により、前記パイプと前記スリーブの端フランジを
駆動回転させることを可能とする。

本発明の第３の実施例によれば、２つのパイプ間の気密
性を与える２つのユニットの各々を間欠的に作動させる
ための駆動は、前記２つのパイプの一方に固定されてい
るカムと、他方のパイプに固定されていて、前記カムの
回転に合わせて働く位置検出器とによって決められる。
これらの２つのパイプの互いの回転によって、前記検出
器が前記密封ユニットに嵌合される一時封止手段の作動
を開始させる。

好ましくは、位置検出器は４つのパイプが接続される３
位置切替摺動弁であり、摺動弁はカムの輪郭上の３つの
レベルを検知して摺動してパイプを切り替える。前記パ
イプのうち２つは前記弁の内のパイプ肩を一時封止手段
の各々に接続する。（第６図参照）第３のパイプは前記
弁を、蓄圧器と連動する圧力流体発生器に接続し、第４
のパイプは前記弁を、前記発生器は加圧流体を引き出す
大気受けタンクに接続する。前記弁の３つの位置は前記
密封ユニットを切り替える３つのフェースに相当する。
順次、前記ユニットの一方のみが、つぎに両ユニット
が、ついで第２のユニットが作動するというように切り
替える。各々前記カムの３つレベルのうち１つに対応し
ている。

代替例として、前記一時封止手段に圧力流体を供給する
に際し、パイプにより前記摺動弁を、互いに回転する２
つの共軸流体移送パイプ（124、125）から成る装置（13
9）に接続して、この装置により搬送される流体のエネ
ルギーを直接使用して前記接続手段を作動できるように
することもできる。（第７図参照） そのために、２つの段差のある空洞部を内包し、交互に
動作するピストンにより流体の圧力を高める圧力ブース
タを圧力流体供給装置として使い、前例と同じ様な切り
替えを行わせることができる。

本発明の特徴および利益は、以下の数実施例および添付
図面の説明より容易に理解されよう。

〔実施例〕

第１図は共通軸線（3）を中心に互いに回転する２本の
共軸パイプ（1、2）間の密着性を保持する装置の第１実
施例を示し、それらが扱う圧力流体は例えば矢印４の方
向へ一方から他方へ流れるものとする。

これら２本のパイプは軸受（5、6）によって、相互回転
が可能である。パイプ（2）はパイプ（1）の延長部のみ
ぞ（8、8a）にかみ合って収容される２つの突起部（7、
7a）を含み、その一方のみぞ（8）はピストン（10）と
フランジ（11）とで形成される間隙であり、他方（8a）
は、ピストン（10a）とフランジ（11a）とにより形成さ
れる間隙である。各ピストン（10または10a）は、変形
可能な弾性材料より作られている嵌め輪（12、13）また
は（12a、13a）を介してジャッキ（9、または9a）に接
着されているが、その側面とジャッキとの間に環状の室
（14または14a）を形成している。この環状室（14）は
以下で示すように通路（15）を介して、圧力流体を注入
口（28）から供給する油圧系に接続されている。

図示のジャッキ（9a）本体とピストン（10a）は、室（1
4a）に圧力流体が供給されていないときの初期の相対位
置の状態で示されている。この位置では、パイプ（2）
の突起部（7a）は、フランジ（11a）とピストン（10a）
により形成されるみぞ（8a）の側面に接触せず、パイプ
（2）はパイプ（1）に対し自在に回転できる。一方、ジ
ャッキ（9）の本体とピストン（10）は、圧力流体が環
状室（14）に流入して室（14）を拡げた位置を示してい
て、これによりピストン（10）を左へ押す力を加える。
この力により、ピストン（10）は縦軸（3）の方向を左
へ動かされてジャッキ（9）の本体から分離し、みぞ
（8）を収縮させる。そこで突起部（7）はフランジ（1
1）とピストン（10）の間で強く圧迫される。

ジャッキ本体（9または9a）、ピストン（10または10a）
および２つの弾性嵌め輪（12、13または12a、13a）を含
みさらにフランジ（11、11a）、を含む２組の一時的封
止手段（16、16a）は各々、軸線（3）の回りの方向に弾
性ねじれ変形可能なスリーブ（17または17a）を介して
パイプ（1）側に接続されている。このスリーブは剛体
の嵌め輪（18または18a）を備え、この嵌め輪（18また
は18a）はその長手方向の一部分が弾性変形材料より作
られる嵌め輪（19または19a）に接着し、その長手方向
の残りの部分が弾性変形材料により作られるもう１つの
嵌め輪（20または20a）に接着している。

嵌め輪（19、19a）はまたは夫々フランジ（11、11a）に
接着し、嵌め輪（20）もパイプ（1）の延長部分でフラ
ジ（21）に接着し、一方、嵌め輪（20a）もフランジ（2
2）に接着している。この構造は封止手段（16）がみぞ
（8）と密着している時、弾性材料で作られている嵌め
輪（19、20）のねじれによりパイプ（2）をパイプ（1）
に対して少し回転することを可能とする。

いろいろの部材（21、20、18、19、11、9）を貫通して
一連のパイプ（24、25、26、27）が設けられ、環状室
（14）に開口する通路（15）がこれらのパイプを経由し
て後に述べる圧力流体供給系の供給口（28）と連絡して
いる。

また、図示していない別の一連のパイプによって、環状
室（14a）から弾性スリーブ（17a）、接続装置（16a）
を貫通して、圧力流体供給系に接続されている。

さらに図示のように、この装置には、支持体（30）に支
えられて、パイプ（2）の回転と一緒に回転する油圧摺
動弁（29）がついていて、この弁は、フランジ（22、2
1）とが外被（23）と一緒に回転するパイプ（1）の回転
によって回転するカム（32）の輪郭の形状を検知するロ
ーラ（31）によって上、下に動かされて動作する。（こ
の作用は第６図の弁（111）とローラー（121）と同様で
ある。） 第２図は、本発明による、共通軸線（35）を中心に互い
に回転する２本の共軸パイプ（33、34）間を、回転中も
密着性を保持する装置の第２の実施例を示すもので、そ
れらが伝達する圧力流体は例えば矢印（36）方向に一方
から他方へ流れる。

これら２本のパイプは軸受（37、38）に支えられて回転
する。この装置は、１組の一時封止手段（40または40
a）との組み合せで動作する、軸線（35）を中心に弾性
力によってねじれ変形するスリーブ（39または39a）を
各々含む２つの同一構成の密封ユニットを有する。

各スリーブ（39または39a）は、パイプ（33）からパイ
プ（34）に送られる流体の圧力に抵抗力を与えるらせん
巻きワイヤ外装（42または42a）により補強されている
ことが望ましい弾性力のある変形材料により作られる可
撓パイプ（41または41a）を含む。この可撓パイプ（41
または41a）の一端は、例えば突起部（43または43a）に
よって、パイプ（33）と一体となっているフランジ（4
4）〔または、外装（45）とフランジ（44）を介しパイ
プ（33）と結合されているフランジ（44a）〕に固定さ
れる。この可撓パイプ（41または41a）の他端は例えば
突起部（46または46a）によって、１組の一時的封止手
段（40または40a）を保持するフランジ（47または47a）
に固定される。

この封止手段（40または40a）は次の各部を含む。即ち
フランジ（47または47a）の内壁と環状フランジ（53ま
たは53a）で囲まれている段付き空洞部（48または48a）
の中に収容されていて、この空洞部の段に噛み合うピス
トン（49または49a）がシール（50、51または50a、51
a）によって、フランジ（47）の内壁と接しながら摺動
するようになっておりこのピストンと環状フランジ（53
または53a）との間には弾性材料で作られている環状の
シールがあって、ピストン49（または49a）の動きによ
って変形し、ピストン（49または49a）とフランジ（47
または47a）の間の可変容積環状室（54または54a）の容
積を変える。この環状室は、フランジ（44または44a）
の管路（56または56a）に接続されている可撓パイプ（5
5または55a）を介して後に述べる圧力流体供給系に接続
されていて、この流体の圧力によってピストン（49また
は49a）が動く。

第２図に示すように、スリーブ（39、39a）を含む２つ
のユニットと環状リング（52、52a）を含む一時封止手
段（40、40a）とはパイプ（34）の外周上に設けられて
いる。第２図では封止手段（40）の位置は、パイプ（5
5）を介して環状室（54）内に入れられる流体の圧力に
よってピストン（49）が押されて、フランジ（53）との
間にリング（52）が圧縮されて形状を変え、軸に垂直な
方向の力を生じて、フランジ（47）の内壁とパイプ（3
4）との間を強力に押して封止する位置になっている。
一方一時封止手段（40a）の位置は、流体圧力の供給が
停止され、リング（52a）が、その弾性力によりもとの
形状に復元し、ピストン（49a）を押し戻すことによ
り、自らはパイプ（34）とは接触しなくなり、従って封
止作用を失う。

以下で示すように、第２図の装置では、支持体（58）に
よってパイプ（34）に固定され、これと一緒に回転する
摺動弁（57）がついていて、この弁は、フランジ（4
4）、外被（45）およびフランジ（44a）、外被（61）を
介して、パイプ（33）に接続されていてパイプ（33）と
一緒に回転する、カム（60）の輪郭の形状を検知して上
下するローラ（59）によって切替作用を行う。（この動
作は第７図の弁（111）とローラ（113）の関係と同様で
ある。） 第３図は、本発明による、共通軸線（64）を中心に互い
に回転する２本の共軸パイプ（62、63）間を密着性を保
持して回転させる装置の第３の実施例を示すもので、圧
力流体は例えば矢印65方向に流れているものとする。

これら２本のパイプ（62、63）の間の回転は軸受（67、
67）によって行われる。この装置は、各々が軸線（64）
の回りの方向に対するねじれ力によって変形することも
できるスリーブ（68および68a）を含み、１組の一時封
止手段（74および74a）に連動して交代に２本のパイプ
の間の封止を行う。各スリーブ（68および68a）は、弾
性力がある変形可能な材料より作られる板状リング（7
0）と、剛体の板状リング（71）との積層より成り、各
剛体板状リングは、弾性材料により作られる２つの板状
リングの間に挟まれて配置され、これに接着されてい
る。スリーブ（68または68a）の一端に位置する弾性材
料により作られた板状リングはパイプ（63）と一体をな
すフランジ（72）に接着されていて、前記スリーブの他
端に位置する弾性材料より作られた板状リングは、１組
の一時封止手段（74）を構成するフランジ（73）に接着
されている。各組の一時封止手段（74または74a）はフ
ランジ（73または73aと組み合うフランジ（75または75
a）を含み、この２つのフランジによって、内側みぞ（7
6または76a）が形成されかつ、膨脹可能なシール（79ま
たは79a）を固着するための対向部材（77、78または77
a、78a）を堅く押圧している。

内側みぞ（76）は２つの一時封止手段（74、74a）を内
包すると共にパイプ（62）を一回り外側で延長する外被
（81）の内壁にある外側みぞ（80）と向き合う部分に膨
脹可能なシール（79）の可動部分（83）を収納する余地
となる環状の空間（82）を形成する。同様に、内側みぞ
（76a）はこれも外被（81）に設けられる外側みぞ（8
4）と対向する所にシール（79a）の可動部分（83a）が
膨脹した時収まる環状空間（82a）を形成する。第３図
に図示されているシール（79）の状態は、フランジ（7
3）と、可撓性円板リング（70）および剛性円板リング
（71）の積層と、フランジ（72）を貫通し、さらにパイ
プ（63）の壁を貫通して圧力発生装置を接続する流体供
給口（153）までつながるパイプ（85、86、87）を介し
て圧力流体が供給されて膨脹し、可動部（83）が外被
（81）の外側みぞ（80）に密着している所を示してい
る。即ちシール（79）の可動壁（83）は外方に膨脹し、
外側みぞ（80）の壁部に強く押圧されている。一方、パ
イプ（85a、86a、87a）を介し圧力発生装置に接続され
ているシール（79a）の位置は、圧力流体の供給が停止
されていて、自らの弾性により、収縮した状態に戻って
外側みぞ（84）と離れている。

第３図の装置においても、支持体（89）を介しパイプ
（63）と一緒に回転する摺動弁（88）があって、この弁
の摺動は、外被（81）を介しパイプ（62）と一緒に回転
するカム（91）の輪郭の形状によって上下するローラ
（90）により制御される。

第１図、第２図および第３図において選択されているよ
うな、種々のねじれ可能なスリーブと種々の封止手段の
組み合せはそれぞれ例として示したものにすぎない。

３つの形式のねじれ可能スリーブはいずれも、本発明の
範囲より逸脱しないで、３つの封止手段のいずれとも組
み合わせられることは自明である。

第４図と第５図は、一時封止手段の一部として第３図に
示すような所に使用される膨脹可能なシール装置の代替
例を示す。この膨脹可能なシール（92）は、２つの端フ
ランジ（95）の中に挟まれて固定される低張力編線鎧装
（94）によって補強されている、弾性材料製膨脹可能な
円筒形のスリーブ（93）から成るものである。前記フラ
ンジ（95）は、例えば第３図で（68または68a）で示さ
れるような、弾性材料のねじれ変形可能なスリーブの端
の方のフランジ（96）に接続されていて、このスリーブ
と、シール（92）とで、入口（98）を介して圧力流体を
供給または排出することによって膨脹、収縮する環状室
（97）を形成する。スリーブ（93）の補強用鎧装（94）
は、収縮時角度（100）、（例えば約20度）で編まれて
いる２層のらせん巻ワーヤまたはケーブル（99、99a）
より成り、室（97）に圧力流体が供給されると、これら
ケーブルが引っ張られて、第５図に示すように新たな角
度（101）例えば約55度になるまで拡がって、膨脹可能
なスリーブ（93）の表面積も広がり直径が大きくなって
外被（102）の内壁に強く押し付けられる。

一方、第４図に示すように、圧力流体の供給が停止する
と、拡げられた、編線で囲まれた弾性材料の各ひし形要
素（103）は、弾性材料の復元力によって、原形状に戻
ってしまう。すべての要素（103）の弾性復元力により
スリーブ全体（93）を弾性復帰させ、その原円筒形状が
回復し、外被（102）に接触しなくなる。なお、、一般
に圧力効果によりスリーブ（93）が増径するときその長
さは減少していることに注意すべきである。

その理由として、第４図および第５図に示す実施例にお
いて、図示のように、前記スリーブ（93）の端フランジ
（95）は、これを、弾性材料製の嵌め輪（104）を介し
て支持するフランジ（96）に接続されているのでこの嵌
め輪（104）を軸方向せん断力による変形によるスリー
ブ（92）の長さの減少が可能になるためである。

さらにまた、シール（92）がその内側の加圧効果により
膨脹して包囲する外被（102）の内壁に接触するのでは
なく、外側の加圧効果によって収縮し、逆に移送パイプ
の外壁と接触することによって、封止作用を行うように
膨脹可能なシールを形成することも、本発明の範囲を逸
脱するものではない。

第６図は、上記接続手段に圧力流体を供給する装置の実
施例を簡単化し、系統的に説明するためのもので、前記
一時封止手段を作動させるために圧力流体を受け入れる
２つの構成部分即ち、ジャッキと、膨脹可能なシールと
は膨脹、収縮する室（105、105a）としてシンボライズ
されている。

この場合、流体は大気タンク（106）より取り出される
圧力流体で、ポンプ（107）により加圧され、油・空気
溜め（108）に貯えられる。カム（114）の回転によって
その縁の高さが３つの高さ（119、120、121）に変化す
るに伴いこれを検知する検知器（113）によりスライド
（112）が作動する油圧弁（111）を介し２つの室（10
5、105a）をパイプ（109、110）の一方でポンプ（107）
に他方でタンク（106）に接続する。前記検知器は、ば
ね（115）の反発力によりカム（114）に押し付けられて
いて、その３つの高さプロフィール（119、120、121）
に追従して、スライド（112）を３つの位置（116、11
7、118）で示す流体の方向を示す２つの矢印を各々有す
るパイプ片の組み合せによってパイプ（109、110）を切
り替える。

この第６図において、図示のスライドは、カム（114）
のプロフィールの中間レベル（119）に相当する中間位
置にあり、この位置で、両室（105、105a）はポンプ（1
07）と連結していて、圧力流体を供給されることを示し
ている。容易に理解できるが、カム（114）が摺動弁（1
11）に対しさらに回転すると、検知器（113）は回転軸
線にもっとも近いカムプロフィールの高さ（120）の所
に移り、スライド（112）がすべって位置（116）の内側
のパイプ片がパイプ（109、110）に別々に接続される。

この位置において、室（105a）はポンプ（107）と連結
して加圧され、室（105）は大気タンク（106）と連結す
るので減圧される。同様に、容易に理解できるように、
カム（114）はすべり弁（111）に対し反対方向に回転し
た位置では、検知器（113）は回転軸線からもっとも離
れたカムプロフィールの高さ（121）の前にきて、スラ
イド（112）は反対方向にすべって、区分（118）の内側
のパイプ片はパイプ（109、110）に対応する。この位置
では、室（105）はポンプ（107）と連結して圧力流体が
供給され、室（105a）は大気タンク（106）と連結する
ので減圧される。

油・空気溜め（108）は何らかの理由でポンプの駆動が
停止したとき、ポンプ（107）と連動して、一定時間、
圧力流体の供給を保持するようになっている。

第７図は、一時封止手段と圧力流体供給装置の代替実施
例を略示し、ここで、圧力流体は、互いに回転する２本
の共軸パイプ（124、125）により構成されるパイプ（13
9）から直接得られる。

この流体を受け入れて、この場合の封止手段として動作
する、２つの要素である、ジャッキと膨脹可能なシール
は２つの容器（122、123）で模式的に示されている。カ
ム（126）はパイプ（125）と一緒に回転し、摺動弁（12
7）はパイプ（124）と一緒に回転する。圧力流体は供給
口（128）を介しパイプ（124）から供給される。パイプ
（129）はこの供給口を摺動弁（127）に接続し、パイプ
（130）は摺動弁を大気タンク（127）に接続する。パイ
プ（132、133）は２つの圧力ブースタ（134aおよび13
4）を介して２つの容器（122、123）に摺動弁（127）内
のパイプ片を接続する。

各圧力ブースタ（134、134a）は、断面が異なる２つの
共軸の空洞部（137、138）と（137a、138a）を備えた密
封された容器（136または136a）内で摺動する交互動作
するピストン（135、135a）を含む。小径の空洞（138ま
たは138a）側の出口圧力は、大径の空洞（137または137
a）側の入口圧力よりも高く、従って出口側の圧力は本
管（139）内の圧力よりも高くなっている。

この供給装置は第６図について説明した装置と同じ装置
で作動するが、圧力流体源のみ異なり、第６図の装置で
はポンプ（107）から得ていた圧力流体はここでは移送
パイプ（139）自身から直接得られる。

第８図は摺動弁（140）の位置を決めるための例を示
し、上記の各実施例のように、この摺動弁は、３つの凍
なる高さの位置（142、143、144）をもつカム（141）と
連動する。摺動弁はこれら３つの位置のカム・レベルの
１つに対応する。摺動弁（140）は、軸線（146）をもつ
（図示せざる）流体移送パイプの一方と一緒に回転し、
リング（145）上を摺動し、軸線を共有する他方のパイ
プ（147）と一体となっているカム（141）の上縁を回転
する車輪によって摺動する。例えば、弁（140）は案内
ヨーク（148、149）によってリング（145）をはさんで
摺動し、ヨーク（149）には止ねじ（150、150a）がつい
ている。

以下で明らかになるように、特に２つの流体移送パイプ
の軸線（146）を中心とする相互に対する回転が、例え
ばカムの位置（142または144）の１つだけのレベルの角
度に相当する、即ち角度（151）よりも小さい角度内で
回転運動に限定されるとき、カム（141）の周辺上の摺
動弁（140）の最初に位置を限定できることは重要であ
る。

〔発明の動作〕

以上述べた装置の動作は容易に理解される。

この動作を説明するため、第３図および第６図について
説明した実施例を参照する。この動作は第１図、第２
図、第４図、第５図および第７図について説明した他の
実施例についても同様である。

２本の流体移送パイプ（62、63）の、軸線（64）を中心
とする互いの回転中に、これら２本のパイプ間の気密性
は、本装置の３つの主な構成要素に対応する３つの動作
フェーズのそれぞれに対して、常に保持される。

第６図に示すように、第１のフェーズは、ローラ・検知
器（113）（第３図の(90)）がカム（114）（第３図の(9
1)）のレベル（120）の範囲を移動している時の構成に
相当する。この範囲の時摺動弁は一番右に動いて、スラ
イド（116）の位置にあるパイプ片がパイプ（109、11
0）と接続され、膨脹可能なシール（105）（第３図の(7
9)）は大気タンク（106）と連結し、膨脹可能なシール
（105a）（第３図の(79a)）は圧力流体供給源、例え
ば、ポンプ（107）と連結される。

この結果、第３図では、シール(79)が減圧されてしぼ
み、パイプ（62）と一体となっている外被（81）と接触
しくなるので、このシールを支持するフランジ（74）が
パイプ（63）と一緒に自由に回転できることを示してい
る。一方、シール（79a）は加圧されているので外被（8
1）に強く押し付けられて、この外被とフランジ（74a）
との間を密着させるのでパイプ（62、63）の相互回転に
抵抗する。弾性材料製のスリーブ（68a）はその両端
が、それぞれパイプ（62）、（63）に固定されて互いに
回転する２つのフランジ（72a）、（74a）に固定されて
いるので、両回転方向に例えば20度までの限定した角度
まではねじれて変形する。

このスリーブ（68a）のねじれ変形が許容限界に近付く
と、即ち、18度位ねじれた所で、ローラ検知器（113）
がカム（114）のレベル（119）の所に達し、引き続き例
えば２度位ねじれを継続する。この第２の動作フェーズ
中、弁（111）のスライドは中間位置（117）にあり、そ
の中のパイプ片の接続により２つの膨脹可能なシール
（105a、105a）（第３図の(79、79a)）は同時に加圧さ
れる。

従って、両方の膨脹可能なシール（79、79a）が両方共
膨脹して外被（81）とフランジ（74、74a）との間にで
密着性が確実に維持され、２つのシール間に閉じ込めら
れた流体は排出口（152）から洩れ回収装置（図示せ
ず）に向かって排出される。

引き続いて回転が進むとシール（79）をとりつけたフラ
ンジ（74）は、パイプ（62）と一体な外被（81）からの
力で部分的に回転されるので、弾性スリーブ（68）は例
えば２度程度、部分的にねじれる。一方スリーブ（68
a）のねじれは、弾性材料の平板リング（70）のせん断
可撓性の最大許容角度に達する。

この時、ローラー・検知器（113）はカム（114）のレベ
ル（121）の所に達し、更にカムが、例えば18度回転す
る間、これに沿って移動する。この第３動作フェーズに
おいて、弁（111）のスライドは、第１フェーズの時の
位置と正反対にばね（115）が圧縮されて、最も左に寄
った位置（118）に来て、中のパイプ片が交差してパイ
プ（109、110）をつなぎかえる。

この構成において、膨脹可能なシール（105）（第３図
の79）はなお、圧力流体供給源、例えばポンプ（107）
と連通している。一方、膨脹可能なシール（105a）は大
気タンク（106）と連通されるので、シール（105a）
（第３図の(79)）は減圧され、フランジ（74a）とパイ
プ（62）と一体な外被（81）との接触が解除される。弾
性構成部材（70）の弾性復帰により、ねじれ弾性スリー
ブ（68a）はその原位置に戻って、自由に回転できる状
態となる。即ち、第１フェーズの時のスリーブ（68）の
状態となる。

上記の３つのフェーズを所要回数繰り返してパイプ（6
2、63）を互いに少しずつ回転させ、このステップ・バ
イ・ステップの動作で気密性を保持できる。交互に動作
する一時封止手段の例えば（68）で示す一方によって、
得ている気密性は、他方例えば一時封止手段（68a）に
より気密性を確保されているようになったときのみ解除
される。

膨脹可能なシールが第４図と第５図と示すシール（92）
の型であっても動作は同じであることは容易に理解でき
るであろう。

また、ねじれ弾性スリーブが第１図の（17、17a）また
は第２図の（39、39a）で示すスリーブと同じ形式であ
るとき、ぞよび、一時封止が、第１図のように１組の手
段（16、16a）によって、または第２図のように弾性リ
ング（40、40a）によって行われるのと同じ方法で行わ
れるときも動作は同様である。

また、第７図のように、圧力流体が、搬送するべき流体
のパイプ（139）から直接供給され、その動作補助のた
め装置に設置される圧力ブースタ（134、134a）が、膨
脹可能なシールの中の圧力レベルをパイプ（139）の圧
力レベル以上の値に増大してシールを密着させるように
なっている場合でも動作は基本的に同じである。その場
合、これらブースタのピストン（135、135a）が、ブー
スタを摺動弁（127）に接続するパイプ（133または13
2）がパイプ（129）を介して流体圧力源と連結するの
か、またはパイプ（130）を介して大気タンク（131）と
連結させるのかどうかにより２つの位置をとり得ること
を説明する必要がある。第１の場合、空洞部（137また
は137a）に加えられる流体圧力の効果によりピストン
（135または135a）は、空洞部（138）の方に押され、そ
こにあった流体が一時封止手段（122または123）の方へ
押し出される。第２の場合は、一時封止手段（122また
は123）はそれ自身の弾性復帰により、流体を空洞部（1
38または138a）の方へ戻して、ピストン（135または135
a）を空洞部（137または137a）の方へ押し戻し、この空
洞部の流体はタンク（131）の方へ押し出される。

〔発明の効用〕

この発明の利点は主として相互に固定関係にある２面間
の気密性を保持する方法を互いに回転する２つの面の間
の気密性を得るための手段に応用して効果を得るために
この装置を使う可能性から生じるものである。なお、今
日の技術状態において、固定した面の間の密着性は流体
がガスであっても高圧な流体に対して容易に得られるこ
とは周知である。

一方、圧力があるレベルに達すると、互いに回転する面
の間で気密性を保とうとする場合、特に、回転運動が交
互に行われ即ち回転方向がしばしば逆転する場合には、
信頼性と寿命とが限定される。

本発明による封止方法および装置は相互に対してゆっく
り回転する高圧流体の搬送パイプを含むすべてのシステ
ムに使用できる。そのほとんどの運動が小振幅の交互回
転であり、一方一回転を越す大幅な回転は時折しかない
場合についてである。海底に対して固定された位置にあ
る水中構造物と、処理船舶または貯蔵船のような浮遊構
造物との間を石油やガスのような生産物を搬送する場合
の回り継手に特に適している。これらの浮遊構造物は
風、水流および大波の作用を受けて、海底の構造物との
間で小さな相対的移動を繰り返すからである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、弾性材料より成りねじれ変形可能なスリーブ
と、接続されるパイプの一方に固定されている突起部を
もち、交代で両パイプ間を封止する手段を含む、本発明
による交互回転する部品間の密封性を維持する装置の第
１の実施例の縦断面図、第２図は、弾性材料を含むねじ
れ変形するスリーブが可撓性のあるチューブでありか
つ、交代で両パイプ間を封止する手段が変形可能な環状
をシールを含む、本発明による装置の第２の実施例の縦
断面図、第３図は、弾性材料を含み変形するスリーブが
複数個の可撓性のある環状円板を含みかつ一時封止手段
が膨脹、収納可能なシールを含む、本発明による装置の
第３の実施例の縦断図、第４図は膨脹して、内外の管の
間を封止するシールによって封止するタイプの代替案を
示す縦断面図で、膨脹前で圧力のかかっていない時を示
す。第５図は第４図の例で膨脹位置にある該シールによ
って封止されている場合の縦断面図、第６図は一時封止
手段を油圧で駆動するシステムをシンボライズして示す
系統図、第７図は一時封止手段を駆動する装置の代替案
をシンボル的に示す系統図、第８図は特にカムに対する
摺動弁の位置を設定する態様を示すシステムの横断面図
である。 図面に示す符号において、 １、２……パイプ ３、35、64……共通軸線 ５、６、37、38、66、67……軸受 ７……突起部 ８……みぞ ９……ジャッキ 10……ピストン 11、21、22、44、47、53……フランジ 12、13、18……嵌め輪 14……環状室 17、39……スリーブ 19、20、41、52……弾性力のある変形可能な材料 33、34、62、63……パイプ 48、54……空洞部 39、68……スリーブ 70、71……円板リング 72、73……フランジ 79……膨脹収縮するシール 81……外被 83……シール（79）の膨脹収縮する部分 93……スリーブ 94……編線鎧装 99……ワイヤまたはケーブル 106……大気タンク 107……ポンプ 108……油・空気溜め 111……油圧弁 112……スライド

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中心軸を共有する２つの部品（33、34）が
   密着状態を保って回転することを可能とする装置におい
   て該装置が； 少なくとも２つの密封ユニット（39、40）、（39a、40
   a）を備え、これら２つの密封ユニットの各々が少なく
   とも２つの状態になることが可能で、第１の状態（39、
   40）では前記２つの部品間を密着状態に保ち、第２の状
   態（39a、40a）では、密着状態を解除して、前記２つの
   部品の相互回転を可能とするような２つの一時的封止手
   段（40、40a）と、 変形可能な材料から成り、第１の状態においてもそのね
   じれ変形によって前記２つの部品間の小量の回転を可能
   とする、前記密閉ユニットと協働する部材（39、39a）
   と、 各密閉ユニットを交互に前記２つの状態とし、或いは同
   時に第１の状態とする３つのフェーズに切り替えるため
   の駆動手段（55、56、49：55a、56a、49a）とを含むこ
   とを特徴とする、相互に回転する部品間の密着状態を保
   持する装置。
2. 【請求項２】２つの部品（34、34）の各々が共通軸線
   （35）の回りを他方に対し回転するパイプであることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載の装置。
3. 【請求項３】前記密封ユニットの少なくとも一方（39、
   40）が、弾性力をもち、ねじれ変形可能なスリーブを含
   み、該スリーブの一端（43）を前記パイプの一方（33）
   に固定されかつ、他端（46）を前記他方のパイプ（34）
   に対する一時的封止手段（40）を備えるフランジ（47）
   に固定されていることを特徴とする、特許請求の範囲第
   ２項に記載の装置。
4. 【請求項４】弾性力をもちねじれ変形するスリーブが少
   なくとも１個の円筒形の剛性嵌め輪（18）を備え、該嵌
   め輪の円筒の外側の面かつその長手方向の一部分にわた
   り、弾性変形可能材料製の第１の嵌め輪（20）を介して
   ２つのパイプのうちの一方（1）の延長であるフランジ
   （21）に接着されその長手方向の他の部分にわたり、別
   の弾性変形可能材料製の第２の嵌め輪（19）を介して一
   時的封止手段（16）を備えるフランジ（11）に接着され
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載
   の装置。
5. 【請求項５】弾性力をもちねじれ変形するスリーブが、
   弾性力のある変形可能材料製の環状円板（70）と剛性の
   環状円板（71）との積層体よりなり、前記剛性環状円板
   の各々はそれが接着する弾性変形材料製の２つの環状円
   板の間に設置され、前記スリーブの一方の端に位置する
   弾性変形材料製の環状円板が２つの圧力流体移送パイプ
   の一方（63）に固定されているフランジ（72）に接着
   し、他端に位置する弾性変形材料製の環状円板が、他方
   の圧力流体移送パイプ（62）との間を一時的に封止する
   手段（74）を備えるフランジ（73）に接着することを特
   徴とする、特許請求の範囲第３項に記載の装置。
6. 【請求項６】弾性力があってねじれ変形可能なスリーブ
   が高耐張力線鎧装（42）により補強される弾性変形可能
   材料製の可撓チューブ（41）であり、その一方の端部が
   圧力流体移送パイプの一方（33）と一体のフランジ（4
   4）に固定され、他端が他方の圧力流体移送パイプ（3
   4）に対する一時的封止手段（40）を備えるフランジ（4
   7）に固定されていることを特徴とする、特許請求の範
   囲第３項に記載の装置。
7. 【請求項７】一時封止手段（40）が、弾性ねじり変形可
   能スリーブ（39）の一端が接着されているフランジ（4
   7）の中に設けたみぞの中で接続されるべきパイプ（3
   4）の回りを囲む弾性変形可能材料製のリング（52）を
   含み、該リングの一方の側壁が環状油圧ジャッキ（49）
   に接していて、該環状油圧ジャッキにより軸線に沿う圧
   縮応力を一時的に加えられると形状が初期形状から変化
   して偏平となり、この応力を前記パイプの中心から放射
   方向に伝達して前記リング（52）でパイプ（34）とフラ
   ンジ（47）との間を封止し、前記スリーブと相俟って前
   記パイプ（34）との間を気密に封止すると共に、前記流
   体移送パイプ（34）を前記スリーブの可撓性により前記
   一方の端部のフランジ（47）に対して小量回転させるこ
   とを可能とすることを特徴とする、特許請求の範囲第３
   項に記載の装置。
8. 【請求項８】一時封止手段（74）が弾性ねじれ変形可能
   なスリーブ（68）の一端のフランジ（73）に固定されて
   いる弾性膜（79）を備え、該弾性膜に囲まれる容積部が
   圧力流体移送パイプと同心の形状可変の環状室（82、82
   a）を形成し、該室に圧力流体が送給されるかどうかに
   より、前記膜（79）が膨脹して、前記パイプの外被（8
   1）を強力に圧迫すると共に前記スリーブ（68）の弾性
   力により、該スリーブと前記パイプとの間を密着させた
   まま、パイプの外被（81）に対して前記スリーブの前記
   端部フランジ（72）を小量回転させることができる第１
   の位置（83）と、収縮して、前記フランジに対する自己
   の弾性剛度によって初期の静止位置に復帰され前記パイ
   プとの接触を解除された第２の位置（83a）とを取り得
   ることを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載の装
   置。
9. 【請求項９】一時封止手段の弾性膜（92）が、両端を弾
   性により変形可能なスリーブの端フランジ（95）に固定
   した弾性材料のチューブ（93）を含み、該チューブ（9
   3）により加圧環状室（97）を形成し、その圧縮強さと
   弾性変形性とは編線（99、99a）製の内部鎧装（94）に
   より確保され、前記編線の間が適当な角度（100）（20
   度に近い）を形成していて前記加圧室（97）が圧力流体
   を供給されて加圧されると、前記チューブ（93）の直径
   が大きくなり前記編線によって形成された角度が修正さ
   れ（101）、圧力流体の供給が停止されると前記編線間
   の弾性材料の復帰により初期寸法に戻ることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第８項に記載の装置。
10. 【請求項１０】一時的封止手段（16）が、被接続パイプ
    （2）に固定されていて、ねじれ変形可能スリーブ（1
    7）の端フランジ（11）に設けたみぞ（8）に収容される
    突起部（7）を備え、前記みぞの側壁が環状油圧ジャッ
    キの本体（9）とピストン（10）とにより形成され、前
    記油圧ジャッキへの圧力流体送給により前記側壁を近付
    かせて前記突起部をきわめて強力に挟みつけ、前記パイ
    プ（1）と連結する外被（23）と前記パイプ（2）との密
    着性を確保し、さらに前記パイプ（2）により前記スリ
    ーブの端フランジ（11）を小量回転させることを可能と
    することを特徴とする、特許請求の範囲第３項に記載の
    装置。
11. 【請求項１１】弾性スリーブ（17）の端フランジ（11）
    の中に設けたみぞ（8）の横可動壁を移動させる環状ジ
    ャッキは、弾性変形材料製の２つの嵌め輪（12、13）に
    よって、共軸で互いに接続されるジャッキ本体（9）と
    ピストン（10）とを含み、嵌め輪の側面がそれぞれ前記
    ジャッキ本体をピストンに接着し、前記環状室に含まれ
    る流体の圧力効果により一方向に前記ピストンの軸方向
    運動を生じ前記嵌め輪のせん断変形により許容される範
    囲で動くことと、反対方向の運動は、前記環状室内の圧
    力上昇が停止した時、初期形状を回復しようとする前記
    嵌め輪の可撓性材料の弾性剛度によって得られることを
    特徴とする、特許請求の範囲第７項または第10項のいず
    れか１項に記載の装置。
12. 【請求項１２】前記２つのパイプの一方（33）に固定さ
    れているカム（60）と、このカムに連動しかつ他方のパ
    イプ（34）に固定されているローラ（59）とによってこ
    れら２つのパイプの互いの回転のフェーズを検出して、
    前記密封ユニットの一時封止手段（40、40a）のそのフ
    ェーズに応ずる変形が行われることを特徴とする、特許
    請求の範囲第２項ないし第11項のいずれか１項に記載の
    装置。
13. 【請求項１３】位置検出器が、スライド（112）と、該
    スライドの動きに応じて４つのパイプへの接続を切り替
    える３つの位置（116、117、118）を有する弁（111）と
    を含むこと、このスライドを動かすためのカム（114）
    の輪郭が３つのレベル（119、120、121）を有し、前記
    パイプのうちの２つは、交互に作動される密封ユニット
    を構成する各一時封止手段（105、105a）に接続し、第
    ３のパイプは蓄圧器（108）と連動する圧力流体発生器
    （107）に連結し、第４のパイプは、前記圧力流体発生
    器への流体供給源でもあり、大気に通気されている大気
    タンク（106）に接続するものであること、および前記
    スライドの３つの位置が、それぞれ前記密封ユニットの
    １つのみを作動させるための位置、つぎに両ユニットを
    同時に作動させる位置、および別のユニットのみが作動
    される位置であって、これらを切り替えることによって
    密封ユニットの作動フェーズを決定するものであること
    を特徴とする、特許請求の範囲第12項に記載の装置。
14. 【請求項１４】互いに回転する２つの前記共軸流体移送
    パイプ（124、125）からなる装置（139）において該２
    つのパイプの回転中相互間の気密性を保持するための一
    時封止手段（122、123）を動作させるための圧力流体と
    して装置（139）で搬送する流体のエネルギーを直接使
    用することを特徴とする、特許請求の範囲第13項に記載
    の装置。
15. 【請求項１５】１つの軸を共有し、異なる直径を有する
    ２つの空洞部（137、138）を内包する密封容器（136）
    内で該空洞部の中を該軸に沿って摺動するピストン（13
    5）を備える、圧力ブースタ（134）を含み、該ブースタ
    が前記一時封止手段に圧力流体を供給する管路の中に組
    み込まれて、装置（139）が移送する流体を加圧して、
    一時封止手段に供給することを特徴とする、特許請求の
    範囲第14項に記載の装置。
16. 【請求項１６】カム（141）の輪郭上のレベルを検知す
    る位置検出器（140）が該カムのプロフィールに対して
    その初期位置に適する方位角の所に固定するための手段
    （148、149、150、150a）によって、カム（141）をとり
    つけてない方の移送パイプにとりつけられることを特徴
    とする、特許請求の範囲第12項および第13項に記載の装
    置。
17. 【請求項１７】中心軸を共有する２つの部品が密着状態
    を保って回転することを可能とする方法において、該方
    法が： 少なくとも２つの密封手段（39、40）、（39a、40a）を
    備え、これらの２つの密封手段の各々が少なくとも２つ
    の状態になることが可能で、第１の状態（39、40）では
    前記２つの部品間が該密閉手段によって密着状態に保た
    れ、第２の状態（39a、40a）では密着状態は解除され
    て、前記２つの部品の相互回転が可能となること、 各密封手段が変形可能な部材を含み、その変形によって
    第１の状態においても前記２つの部品間の小量の回転を
    可能とすること、 ２つの部品の回転に応じて、各密封ユニットが交互に前
    記２つの状態となり、或いは同時に第１の状態となるよ
    うに前記密封手段のそれぞれを駆動する手段を含むこ
    と、および どの時点においても少なくともどちらかの密閉手段が第
    １の状態にあることを特徴とする、相互に回転する部品
    間の密着状態を保持する方法。