WO2022210282A1

WO2022210282A1 - 潤滑油フローセンサとこれを備えた船舶

Info

Publication number: WO2022210282A1
Application number: PCT/JP2022/014077
Authority: WO
Inventors: 政宏清水; 正史中家; 才貴西山
Original assignee: ジャパンマリンユナイテッド株式会社
Priority date: 2021-04-01
Filing date: 2022-03-24
Publication date: 2022-10-06
Also published as: CN116888437A; KR20230142628A; JP2022158221A

Abstract

潤滑油フローセンサ（７０）が、水平管路（７２）、堰（７４）、及びレベルセンサ（７６）を備える。水平管路（７２）は、潤滑油（Ｏ）が水平に流れる潤滑油排出ライン（２８ｄ）に設けられる。堰（７４）は、下部の小流量用開口（７５ａ）と上部の大流用用開口（７５ｂ）とを有する。レベルセンサ（７６）は、水平管路内の液面近傍に浮遊するフロート（７６ａ）を有し、水平管路内の液面（Ｌ）を検出する。潤滑油フローセンサ（７０）は、さらに中空の保護管（７８）を備える。

Description

潤滑油フローセンサとこれを備えた船舶

　本発明は、潤滑油排出ラインに設ける潤滑油フローセンサとこれを備えた船舶に関する。

　舶用二重反転プロペラ装置は、二軸駆動方式と一軸駆動方式とに大別することができる。二軸駆動方式は、前プロペラと後プロペラを同心の２軸でそれぞれ駆動する。一軸駆動方式は、前プロペラと後プロペラの間に反転機構を備え両方のプロペラを１軸で駆動する。

　舶用二重反転プロペラ装置には、反転機構などに潤滑油を供給する潤滑油供給ラインが設けられる。また、反転機構などから潤滑油を排出する潤滑油排出ラインに、潤滑油の排出を確認するための潤滑油フローセンサが設けられる。

　従来、潤滑油排出ラインの潤滑油流量を検出するためにフラップ式流量計が用いられていた。
　かかるフラップ式流量計は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開２００６－２６７０７４号公報

　フラップ式流量計は、潤滑油の流れる管路の途中に流量に応じて角度が変化する受圧板を有し、受圧板の角度から潤滑油流量を読み取るものである。
　しかし、フラップ式流量計は、潤滑油の流れに抗するように受圧板をバネ等で付勢している。そのため、潤滑油の圧力が低い潤滑油排出ラインにフラップ式流量計を設けた場合、背圧が大きくなる問題点があった。

　本発明は上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち本発明の目的は、潤滑油の圧力が低い潤滑油排出ラインに設けた場合でも、背圧を低く抑えて流量を計測することができ、かつ耐久性が高く、誤動作が生じにくい潤滑油フローセンサとこれを備えた船舶を提供することにある。

　本発明によれば、潤滑油が水平に流れる潤滑油排出ラインに設けられた水平管路と、
　前記水平管路の下流側に設けられ、下部の小流量用開口と上部の大流用用開口とを有する堰と、
　前記水平管路内の液面近傍に浮遊するフロートを有し、前記水平管路内の液面を検出するレベルセンサと、を備える、潤滑油フローセンサが提供される。

　上記本発明の構成によれば、水平管路が、潤滑油が水平に流れる潤滑油排出ラインに設けられ、堰が水平管路の下流側に設けられ、堰には下部の小流量用開口と上部の大流用用開口とが設けられる。
　従って、潤滑油排出ラインの上流側から水平に流入した潤滑油は、堰で堰き止められて水平管路内に溜まり、かつ小流量用開口と大流用用開口から自重により下流側に流出する。この際、潤滑油上部の空気は大気圧に維持されるので、潤滑油排出ラインの背圧の発生を防止することができる。

　また、潤滑油排出ラインの流量が小流量用開口を流れる流量より小さい場合には、水平管路内の潤滑油の液面は最低レベルに保たれ、潤滑油排出ラインの流量が大流用用開口を流れる大流量以上の場合は、水平管路内の潤滑油の液面は最高レベルに保たれる。
　従って、水平管路内の液面近傍に浮遊するフロートにより潤滑油の液面を検出することで、小流量用開口を流れる小流量と大流用用開口を流れる大流量との間の流量をレベルセンサにより検出することができる。

　また、フロートは、水平管路内に溜まる潤滑油の液面近傍に浮遊するだけなので、レベルセンサは耐久性が高く、誤動作が生じにくい。

本発明による潤滑油フローセンサを有する舶用二重反転プロペラ装置の軸封装置の実施形態図である。本発明による潤滑油フローセンサの断面側面図である。図２のＡ－Ａ矢視図である。図２のＢ－Ｂ矢視図である。図２のＣ－Ｃ矢視図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

　本発明による船舶は、本発明による潤滑油フローセンサ７０と舶用二重反転プロペラ装置１００を備える。

　図１は、舶用二重反転プロペラ装置１００の軸封装置５０の実施形態図である。
　この図において、舶用二重反転プロペラ装置１００は、前プロペラ１と後プロペラ２を同軸に配置し、それぞれを互に逆方向に回転させる。

　舶用二重反転プロペラ装置１００は、外側プロペラ軸１２と内側プロペラ軸１４を備える。
　外側プロペラ軸１２は、中空状であり、後端部（図で左端）に前プロペラ１が取り付けられ船尾管軸受１６で軸心Ｚ－Ｚを中心に回転可能に支持されている。
　内側プロペラ軸１４は、後端部（図で左端）に後プロペラ２が取り付けられ前プロペラ１に設けられた船首側二重反転軸受５及び船尾側二重反転軸受１８で軸心Ｚ－Ｚを中心に回転可能に支持されている。
　外側プロペラ軸１２と内側プロペラ軸１４の前端部（図で右端）は、反転装置２０に連結され、外側プロペラ軸１２と内側プロペラ軸１４を互いに逆方向に回転させるようになっている。

　図１において、３は船体の船尾、４は駆動軸、５は船首側二重反転軸受、６はスラスト軸受、７は船首側二重反転シール装置、８は船首側船尾管シール装置兼外軸油分配装置（以下、「外軸油分配装置」）、９は内軸油分配装置、１０はプロペラキャップである。

　船尾管軸受１６は、船尾３に設けられた水平貫通穴内に取り付けられている。以下、船尾管軸受１６には、船首側及び船尾側の船尾管ブッシュ及びそのフランジを含むものとする。

　反転装置２０は、例えば、遊星歯車装置又は並行歯車装置であり、駆動軸４の回転により、外側プロペラ軸１２と内側プロペラ軸１４を互いに逆方向に回転させる。駆動軸４は、図で右方に設けられた回転駆動装置（例えば、船内機関、図示せず）に連結されている。

　内側プロペラ軸１４は、船首側二重反転軸受５と船尾側二重反転軸受１８で支持され、外側プロペラ軸１２の内側で前プロペラ１と逆方向に回転する。
　スラスト軸受６は、前プロペラ１に作用するスラスト力を内側プロペラ軸１４に伝達する。
　船首側二重反転シール装置７は、外側プロペラ軸１２と内側プロペラ軸１４の船内側に設けられその間をシールする。

　外軸油分配装置８は、船内（船尾３の船内側）に固定され、内側で回転する外側プロペラ軸１２に潤滑油を供給する。
　外軸油分配装置８は、この例では軸方向に分割された３つの外軸環状チャンバ８ａを形成する４つの外軸シール部材８ｂを有する。

　内軸油分配装置９は、船内に固定され、内側プロペラ軸１４及び駆動軸４の軸心Ｚ－Ｚに沿って設けられた中空穴１４ａ，４ａから、潤滑油を排出して潤滑油タンク２８ａに戻す機能を有する。
　内軸油分配装置９は、この例では軸方向に分割された２つの内軸環状チャンバ９ａを形成する３つの内軸シール部材９ｂを有する。

　舶用二重反転プロペラ装置１００は、さらに、２つのシールオイル装置２２，２６と、１つの潤滑油供給装置２８とを有する。
　シールオイル装置２２は、シールオイルタンク２２ａから外軸油分配装置８の軸方向両側の２つの外軸環状チャンバ８ａにシールオイルを供給する。
　シールオイル装置２６は、シールオイルタンク２６ａから内軸油分配装置９の軸方向内側の内軸環状チャンバ９ａにシールオイルを供給する。

　潤滑油供給装置２８は、潤滑油タンク２８ａ、ポンプ２８ｂ、潤滑油供給ライン２８ｃ、二重反転軸受潤滑油排出ライン２８ｄｃ、及び、船尾管軸受潤滑油排出ライン２８ｄｓを有する。

　潤滑油タンク２８ａは、潤滑油を内部に保有する。この例で、潤滑油タンク２８ａの潤滑油は、加圧エアＢにより加圧されている。
　潤滑油供給ライン２８ｃは潤滑油タンク２８ａからポンプ２８ｂに潤滑油を供給し、ポンプ２８ｂで加圧された潤滑油を外軸油分配装置８の中央の外軸環状チャンバ８ａ（図のａ１）と、船尾管軸受１６の船内側端部（図のｂ１）に供給する。

　外軸油分配装置８の中央の外軸環状チャンバ８ａ（図のａ１）に供給された潤滑油は、図で外側プロペラ軸１２に設けられた流路を通ってａ１からａ２に流れ、船首側二重反転シール装置７の船尾側で、外側プロペラ軸１２と内側プロペラ軸１４の軸間流路６４に流入する。

　さらにこの潤滑油は、図でスラスト軸受６の隙間を通って図のａ３に流れ、後プロペラ２に設けられた軸方向貫通穴２ａを通って内側プロペラ軸１４の船尾端に達する。

　上述した外軸油分配装置８、他の構成により、内側プロペラ軸１４及び外側プロペラ軸１２に長尺の潤滑油流路を設けることなく、潤滑油を、外側プロペラ軸１２と内側プロペラ軸１４の軸間流路６４に供給することができる。

　この例で、内側プロペラ軸１４及び駆動軸４は、内側プロペラ軸１４の船尾端から軸に沿って設けられた中空穴１４ａ，４ａを有しており、潤滑油は、中空穴１４ａ，４ａを通り、内軸油分配装置９の軸方向外側の内軸環状チャンバ９ａに戻る。
　内軸油分配装置９は、潤滑油を中空穴４ａから排出して潤滑油タンク２８ａに戻す機能を有する。
　すなわち二重反転軸受潤滑油排出ライン２８ｄｃは、内軸油分配装置９の軸方向外側の内軸環状チャンバ９ａと潤滑油タンク２８ａを連通し、内軸油分配装置９から排出された潤滑油を潤滑油タンク２８ａに戻す。二重反転軸受５の潤滑油を「二重反転軸受潤滑油」と呼ぶ。

　上述した構成により、二重反転軸受潤滑油をａ１－ａ２－ａ３－ａ４－ａ５－ａ６の順で流すことができ、途中の軸間流路６４に位置する船首側二重反転軸受５、スラスト軸受６、及び船尾側二重反転軸受１８を潤滑することができる。

　図１において、軸封装置５０は、船尾管軸受１６に潤滑油を供給する潤滑油流路を有する。船尾管軸受１６の潤滑油を「船尾管軸受潤滑油」と呼ぶ。
　すなわち図１において、船尾管（図のｂ１）に供給された潤滑油は、ｂ１からｂ２を通って船尾側の船尾管軸受１６の船尾側に供給され、さらに図のｂ３を介して船尾管軸受を潤滑した後、船内側端部（図のｂ４）から船尾管軸受潤滑油排出ライン２８ｄｓに排出される。

　上述した構成により、船尾管軸受潤滑油をｂ１－ｂ２－ｂ３－ｂ４の順で流すことができ、途中に位置する船尾管軸受１６を潤滑することができる。

　図１において、本発明による軸封装置５０は、さらに船尾側の船尾管シール５２、船尾側の二重反転シール５４、単一のエア供給装置５６、船尾管ドレン回収装置５８、及び二重反転ドレン回収装置６０を備える。

　船尾側の船尾管シール５２は、船尾管軸受１６に海水が侵入するのを防止する。
　船尾側の二重反転シール５４は、船尾側二重反転軸受１８に海水が侵入するのを防止する。
　単一のエア供給装置５６は、船尾側の船尾管シール５２と、船尾側の船尾管シール５２を経由して船尾側の二重反転シール５４とにシール加圧空気Ａを供給する。また、潤滑油加圧空気Ｂにて潤滑油タンク２８ａを加圧する。
　以下、必要な場合を除き、シール加圧空気Ａを「シールエアＡ」、潤滑油加圧空気Ｂを「加圧エアＢ」と略称する。
　船尾管ドレン回収装置５８は、船尾側の船尾管シール５２から排出された前部ドレンＤ１を単独に回収する。
　二重反転ドレン回収装置６０は、船尾側の二重反転シール５４から排出された後部ドレンＤ２を前部ドレンＤ１と分離して回収する。

　本発明による潤滑油フローセンサ７０は、上述した二重反転軸受潤滑油排出ライン２８ｄｃと船尾管軸受潤滑油排出ライン２８ｄｓの一方又は両方に設けられる。
　以下、二重反転軸受潤滑油排出ライン２８ｄｃと船尾管軸受潤滑油排出ライン２８ｄｓを単に、「潤滑油排出ライン２８ｄ」と呼ぶ。

　図２は、本発明による潤滑油フローセンサ７０の断面側面図である。
　この図において、潤滑油フローセンサ７０は、水平管路７２、堰７４、及びレベルセンサ７６を備える。

　水平管路７２は、潤滑油Ｏが水平に流れる潤滑油排出ライン２８ｄに設けられる。
　この例において、潤滑油排出ライン２８ｄは、水平管路７２の上流側と下流側に接続され内径ｄが一定の水平円管４２を有する。また水平円管４２の端部には、フランジ４３が設けられている。また、フランジ４３には複数のボルト孔が設けられ、このボルト孔にボルト４４を通して対向するフランジ７２ｂ（後述する）と連結するようになっている。
　例えば、水平円管４２は、外径６０．５ｍｍ、厚さ５．５ｍｍの鋼管である。

　図２において、水平管路７２は、水平胴部７２ａとフランジ７２ｂを有する。フランジ７２ｂは、水平胴部７２ａの上流端と下流端に溶接等で一体に連結されている。また、フランジ７２ｂに上述したボルト４４が螺合する雌ネジ穴７２ｃが設けられ、ボルト４４によりフランジ４３と連結するようになっている。
　なおこの構成は必須ではなく、例えばフランジ７２ｂにスタットボルトを溶接し、スタットボルトと螺合するナットでフランジ７２ｂとフランジ４３を連結してもよい。

　水平胴部７２ａは、この例では、外径１０１．６ｍｍ、厚さ８．１ｍｍの鋼管である。しかし、水平胴部７２ａは、中空円筒形の円管に限定されず、矩形管でも、断面形状が軸方向に変化する異形管でもよい。

　図２において、堰７４は、水平管路７２の下流側（図で左側）に設けられている。また堰７４は、下部の小流量用開口７５ａと上部の大流用用開口７５ｂとを有する。

　図３は、図２のＡ－Ａ矢視図である。
　この図において、小流量用開口７５ａは、下流側の水平円管４２の内側下端に位置する。
　小流量用開口７５ａの開口面積は、潤滑油排出ラインの潤滑油Ｏの流量が予め設定した最小流量より小さい場合に、水平管路内の潤滑油Ｏの液面Ｌが最低レベルに保たれるように設定されている。
　また、大流用用開口７５ｂは、下流側の水平円管４２の内側上部に位置する。この例で大流用用開口７５ｂは、下端が水平な半円形開口である。
　大流用用開口７５ｂの開口面積は、潤滑油排出ライン２８ｄの潤滑油Ｏの流量が予め設定した最大流量より大きい場合に、水平管路内の潤滑油Ｏの液面Ｌが最高レベルに保たれるように設定されている。半円形開口の下端が水平な場合、最高レベルは半円形開口の下端、又はその近傍に保たれる。
　従って、水平管路内の液面近傍に浮遊するフロート７６ａにより潤滑油Ｏの液面Ｌを検出することで、小流量用開口７５ａを流れる小流量と大流用用開口７５ｂを流れる大流量との間の流量をレベルセンサ７６により検出することができる。

　図２と図３において、堰７４は、さらに、小流量用開口７５ａと大流用用開口７５ｂの間に流量調節用のプラグ穴７５ｃと着脱可能な複数（この例で３つ）のプラグ７７を有する。
　この構成により、１又は複数のプラグ７７を外し、プラグ穴７５ｃを開口することにより、液面Ｌが最高レベルとなる潤滑油Ｏの最大流量を増加させることができ、レベルセンサ７６により検出する流量範囲を広げることができる。

　図２において、レベルセンサ７６は、水平管路内の液面近傍に浮遊するフロート７６ａを有し、水平管路内の液面Ｌを検出する。
　この例でレベルセンサ７６は、さらに、フロート７６ａの上下動を案内するステム７６ｂと、外部に信号を出力する出力器７６ｃとを有する。フロート７６ａにはマグネット、ステム７６ｂにはリードスイッチが組み込まれており、潤滑油Ｏの浮力によりフロート７６ａが上下し、リードスイッチによりフロート７６ａの高さを検出し、出力器７６ｃから潤滑油Ｏの液面Ｌに対応する信号を出力する。
　この出力は、液面上昇時、液面下降時、液面中間位置のＯＮ／ＯＦＦ信号でも、液面Ｌ又は流量に比例する連続信号でもよい。

　図２において、潤滑油フローセンサ７０は、さらに中空の保護管７８を備える。この場合、フロート７６ａは、保護管内の液面近傍に浮遊する。

　図４は、図２のＢ－Ｂ矢視図である。
　この図において、中空の保護管７８は、水平管路７２の内部に鉛直に設けられ、下端近傍と上端近傍に水平管路内と連通する連通孔７８ａ，７８ｂを有する。
　下方の連通孔７８ａは、潤滑油Ｏの液面Ｌが最低レベルの時に、保護管７８の内側と外側を連通し、保護管内の潤滑油Ｏの液面Ｌを最低レベルに保持するように設定されている。
　また上方の連通孔７８ｂは、潤滑油Ｏの液面Ｌが最高レベルの時に、液面Ｌより上部で保護管７８の内側と外側を連通し、保護管内の潤滑油上部を水平管路内の潤滑油上部の空気圧と同じに保つように設定されている。これにより、潤滑油Ｏの液面Ｌが最高レベルの時に、保護管内の潤滑油Ｏの液面Ｌを最高レベルに保持することができる。
　連通孔７８ａ，７８ｂの大きさ（開口面積）は、潤滑油Ｏがスムースに出入りし、その間に有意な差圧（圧損）が生じない大きさであればよい。

　図５は、図２のＣ－Ｃ矢視図である。
　図５において、水平管路７２は、その内面と保護管７８の外面との間に、水平円管４２の内面より大きい流路断面積を有する。
　この構成により、水平円管４２の内部における潤滑油Ｏの流速を、水平円管４２よりも小さくすることができ、水平円管４２における潤滑油Ｏの流れをスムースにできる。

　上述した本発明の実施形態によれば、水平管路７２が、潤滑油Ｏが水平に流れる潤滑油排出ライン２８ｄに設けられ、堰７４が水平管路７２の下流側に設けられ、堰７４には下部の小流量用開口７５ａと上部の大流用用開口７５ｂとが設けられる。
　従って、潤滑油排出ライン２８ｄの上流側から水平に流入した潤滑油Ｏは、堰７４で堰き止められて水平管路内に溜まり、かつ小流量用開口７５ａと大流用用開口７５ｂから自重により下流側に流出する。この際、潤滑油上部の空気は大気圧に維持されるので、潤滑油排出ライン２８ｄの背圧の発生を防止することができる。

　また、潤滑油排出ライン２８ｄの流量が小流量用開口７５ａを流れる流量より小さい場合には、水平管路内の液面Ｌは最低レベルに保たれ、逆に流量が大流用用開口７５ｂを流れる大流量以上の場合は、水平管路内の液面Ｌは最高レベルに保たれる。
　従って、水平管路内の液面近傍に浮遊するフロート７６ａにより潤滑油Ｏの液面Ｌを検出することで、小流量用開口７５ａを流れる小流量と大流用用開口７５ｂを流れる大流量との間の流量をレベルセンサ７６により検出することができる。

　また、フロート７６ａは、保護管７８の内側において、水平管路内に溜まる潤滑油Ｏの液面近傍に浮遊するだけなので、レベルセンサ７６は耐久性が高く、誤動作が生じにくい。

　なお本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。

Ａ　シール加圧空気（シールエア）、Ｂ　潤滑油加圧空気（加圧エア）、内径ｄ、
Ｄ１　前部ドレン、Ｄ２　後部ドレン、Ｏ　潤滑油、Ｌ　液面、Ｚ－Ｚ　軸心、
１　前プロペラ、２　後プロペラ、２ａ　軸方向貫通穴、３　船尾、４　駆動軸、
４ａ　中空穴、５　船首側二重反転軸受、６　スラスト軸受、
７　船首側二重反転シール装置、８　外軸油分配装置、８ａ　外軸環状チャンバ、
８ｂ　外軸シール部材、９　内軸油分配装置、９ａ　内軸環状チャンバ、
９ｂ　内軸シール部材、１０　プロペラキャップ、１２　外側プロペラ軸、
１４　内側プロペラ軸、１４ａ　中空穴、１６　船尾管軸受、
１８　船尾側二重反転軸受、２０　反転装置、２２，２６　シールオイル装置、
２２ａ，２６ａ　シールオイルタンク、２８　潤滑油供給装置、
２８ａ　潤滑油タンク、２８ｂ　ポンプ、２８ｃ　潤滑油供給ライン、
２８ｄ　潤滑油排出ライン、２８ｄｃ　二重反転軸受潤滑油排出ライン、
２８ｄｓ　船尾管軸受潤滑油排出ライン、４２　水平円管、４３　フランジ、
４４　ボルト、５０　軸封装置、５２　船尾側の船尾管シール、
５４　船尾側の二重反転シール、５８　船尾管ドレン回収装置、
６０　二重反転ドレン回収装置、７０　潤滑油フローセンサ、７２　水平管路、
７２ａ　水平胴部、７２ｂ　フランジ、７４　堰、
７５ａ　小流量用開口、７５ｂ　大流用用開口、７５ｃ　プラグ穴、
７６　レベルセンサ、７６ａ　フロート、７７　プラグ、７８　保護管、
７８ａ，７８ｂ　連通孔、１００　舶用二重反転プロペラ装置

Claims

　潤滑油が水平に流れる潤滑油排出ラインに設けられた水平管路と、
　前記水平管路の下流側に設けられ、下部の小流量用開口と上部の大流用用開口とを有する堰と、
　前記水平管路内の液面近傍に浮遊するフロートを有し、前記水平管路内の液面を検出するレベルセンサと、を備える、潤滑油フローセンサ。
　前記水平管路内に鉛直に設けられ、下端近傍と上端近傍に前記水平管路内と連通する連通孔を有する中空の保護管を備え、
　前記フロートは、前記保護管内の液面近傍に浮遊する、請求項１に記載の潤滑油フローセンサ。
　前記潤滑油排出ラインは、前記水平管路の上流側と下流側に接続され内径が一定の水平円管を有し、
　前記小流量用開口は、前記下流側の前記水平円管の内側下端に位置し、
　前記大流用用開口は、前記下流側の前記水平円管の内側上部に位置する、請求項２に記載の潤滑油フローセンサ。
　前記水平管路は、その内面と前記保護管の外面との間に、前記水平円管の内面より大きい流路断面積を有する、請求項３に記載の潤滑油フローセンサ。
　前記大流用用開口は、下端が水平な半円形開口である、請求項１に記載の潤滑油フローセンサ。
　前記堰は、前記小流量用開口と前記大流用用開口の間に流量調節用のプラグ穴と着脱可能なプラグを有する、請求項１に記載の潤滑油フローセンサ。
　請求項１に記載の潤滑油フローセンサを有する、船舶。