(57)【要約】  本発明は、シーリング（２６）を使用して船のプロペラ軸（１０）をシールするための装置および方法に関し、シーリング（２６）は、隣接するリップシールの間にシールチャンバ（３８、４０、４２）が形成されるようにプロペラ軸（１０）の方向に連続的に配置された一群のリップシール（３０、３２、３４、３６）を備える。プロペラ（６）側の第１のシールチャンバ（３８）の圧力がプロペラ軸（１９）レベルの周囲の水の圧力に近く、プロペラ（６）から最も遠い第２のシールチャンバ（４２）の圧力が第１のシールチャンバ（３８）の圧力より低い一定の値に調整される。第１のチャンバ（３８）と第２のチャンバ（４２）との間にある第３のチャンバ（４０）の圧力は、液体媒体の流れによって生じる圧力損失を調整することによって、第１のチャンバ（３８）および第２のチャンバ（４２）の圧力値の間の値に圧力調整デバイスによって調整可能である。
2013545947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シーリング（２６）によって船のプロペラ軸（１０）をシールするための装置であって、前記プロペラ軸は軸受（１４）によって前記船の本体または推進装置に支持され、前記シーリング（２６）は、隣接するリップシールの間にシールチャンバ（３８、４０、４２）が形成されるように前記プロペラ軸（１０）の方向に連続的に配置された一群のリップシール（３０、３２、３４、３６）を備え、プロペラ（６）側の第１のシールチャンバ（３８）の圧力が前記プロペラ軸（１０）レベルの周囲の海水の圧力に基本的に近く、前記プロペラ（６）から最も遠い第２のシールチャンバ（４２）の圧力が前記プロペラ側の前記シールチャンバ（３８）の圧力より基本的に低い一定の値に調整され、前記装置は、前記プロペラ側の前記チャンバ（３８）と前記プロペラから最も遠い前記第２のチャンバ（４２）との間にある第３のチャンバ（４０）の圧力を、媒体（medium）として作用する液体の流量によって生じる圧力損失を調整することによって、前記第１のチャンバ（３８）および前記第２のチャンバ（４２）の圧力値の間の値に調整可能である、圧力調整デバイスを備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記圧力調整デバイスが、チョーカ（７４）または別の流量制御バルブによって生成される圧力損失に基づいており、前記圧力損失が調整可能なポンプ（５４）によって生成される流量によるものであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記圧力調整デバイスは、固定された排出ポンプによって生成される一定の流れによって、別の圧力調整バルブで生成される圧力損失に基づくものであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
１つの油タンク（５０）からの同じ媒体が２つ以上のシールチャンバ（３８、４０、４２）を循環することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
圧力調整に使用される前記媒体が、冷却目的の流れを使用して、熱交換器（７６）を通過することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
シーリング（２６）によって船のプロペラ軸（１０）をシールするための方法であって、前記プロペラ軸は軸受（１４）によって前記船の本体または推進装置に支持され、前記シーリング（２６）は、隣接するリップシール（３０、３２、３４、３６）の間にシールチャンバ（３８、４０、４２）が形成されるように前記プロペラ軸（１０）の方向に連続的に嵌められた一群のリップシール（３０、３２、３４、３６）を備え、プロペラ（６）側の第１のシールチャンバ（３８）の圧力が前記プロペラ軸レベルの周囲の水の圧力に基本的に近く、前記プロペラから最も遠い第２のシールチャンバ（４２）の圧力が前記プロペラ側の前記シールチャンバ（３８）の圧力より基本的に低い一定の値に維持され、前記プロペラ側の前記チャンバ（３８）と前記プロペラから最も遠い前記第２のチャンバ（４２）との間にある第３のチャンバ（４０）の圧力が、前記第１のチャンバ（３８）および前記第２のチャンバ（４２）の圧力値の間の値に常に調整されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載されている船のプロペラ軸をシールするための装置、および請求項６の前提部に記載されている船のプロペラ軸をシールする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船またはこれに対応する大型船舶のプロペラは、軸受によって船の本体または推進装置に支持されている。プロペラ軸は、周囲の水が本体に入ることを防ぐために、本体と軸との間に軸シール装置を有し、軸受潤滑剤が水中または本体内へと漏れることを防ぐために、軸受の両側に軸受シール装置を有する。軸シールは、推進システムの動作および軸を支持する軸受の信頼性にとって、信頼性が最重要であるため、できる限り長期間シーリング特性を維持しなければならない。軸シールは水面下にあり、静水圧が軸シールにかかることを意味する。軸シールは、いくつかのリップシールおよびそれらの間のシールチャンバから構成される。この装置は、空気をチャンバへと送り込むことによって、またはチャンバを油タンクと連結して、重力を利用して油の静水圧によってシールチャンバ圧力を所望のレベルに維持することによって、チャンバ内の圧力を調整する別の方法で、全圧力差を各部分へと分配するためのものである。特に、利用可能な空間が非常に限られている電気ラダープロペラシステムでは、軸シーリングシステムに関連する全ての追加のデバイスは、既存の軸シーリングシステムを使用するとき、本質的に空間の問題が生じる。
【０００３】
軸シールの使用可能寿命は、最良の可能なレベルにする必要がある多くの要因によって影響を受ける。シールの性能および使用可能寿命に影響する最も重要な要因は、リップシールの圧力差、シールと軸との接触面の温度、軸の外面の周囲速度、およびシール材料に影響する潤滑剤の化学的影響である。これらの要因の連結効果は、シールがその設計によって最大使用可能寿命を達成することができる十分かつ許容可能なレベルでなければならない。
【０００４】
環境に優しい油、すなわち生分解性油は、動作温度などの要因の影響をより受けやすい特性があるため、その使用にはさらなる要件が設定される。
【０００５】
圧縮された空気を使用してシールの間のチャンバの圧力を調整するという解決策が、米国特許出願第５，６８３，２７８号によって知られている。
【０００６】
本発明の目的は、リップシールにおいて最適な条件を維持し、シールの使用可能寿命を最大にする、限られた空間に特に適した、新しい軸シーリングシステムを作製することである。本発明による装置は、請求項１の特徴部に記載された特徴によって特徴づけられる。本発明による方法は、請求項６の特徴部に記載された特徴によって特徴づけられる。本発明の他の好ましい実施形態は、従属請求項に定義された特徴によって特徴づけられる。
【０００７】
本発明による実施形態は、動作条件を最適化することによって、シールの使用可能寿命を延ばす。シーリングシステムの内部チャンバ内の圧力を調整することによって、リップシールの圧力差をできる限り低く維持し、システムの全動作寿命にわたって、使用可能寿命にとって最適にする。シールにおいて生成される熱出力は、循環油によってラダープロペラデバイスのフレームへ、さらに海水へと伝達され、シールにおける温度を十分に低く維持する。
【０００８】
内部チャンバを加圧するのに使用される媒体は、シール境界部を、シール性能に最適な温度範囲に冷却する。生分解性油は特に高温による影響を受けやすい特性があるので、冷却効果は、特に生分解性油の利用にとって、より効果的である。したがって、解決策は、環境に優しい油の使用にとってより良い条件を提供する。
【０００９】
軸シーリングが、軸および本体のすぐ近傍から離れて、船の本体または推進装置内にある適用例では、船の周囲の海水はシールを必ずしも十分に冷却しない。本発明による実施形態では、確実にかつ低コストで、十分な冷却を可能にする。
【００１０】
本発明は、変化する動作環境でシールに最適な条件を生成することを可能にする。船の喫水が変化すると、それぞれのリップシールの圧力差ができる限り低くなるように、シールチャンバの圧力が調整される。環境の温度、特にプロペラデバイスの周囲の海水の温度が変化すると、それにしたがってシール接触面の温度をできる限り低く維持することができる。さらに、圧力変化が船の動作によるものであるとき、周囲の海水の圧力にしたがって、チャンバ内の圧力を調整することができる。これは主に、船の動作条件によって軸線に影響する圧力が変化するＣＲＰドライブ（二重反転プロペラドライブ）に関係する。
【発明の概要】
【００１１】
本発明による実施形態では、製造および製造工学に関する利点が得られる。同じシステムは、多くのタイプ、さらには全てのタイプの船舶に適している。本発明による実施形態は標準的なシールを使用することができ、有用性および品質を保証する。解決策が必要とする部品の数は少なく、コストがより低く、ラダープロペラデバイスの限られた空間に設置することがより容易である。システムは、モジュール構成に設計することができ、組立および保守段階、および原材料の取得に利点をもたらす。システムはまた、より効果的な条件モニタリングを容易にする測定および調整デバイスも含み、寿命サイクル管理にとってより良い前提条件を作成する。
【００１２】
添付の図面を参照しながら、特定の実施形態を使用して、本発明を以下でより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるシーリング装置が適用されたプロペラシステムを示す図。
【図２】本発明によるシーリング装置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１は、本発明による装置が実現された推進装置を備える、船の推進装置２の部分概略図である。推進装置は、旋回軸受装置を使用して船本体に取り付けられたステアリングプロペラデバイスである。このようなステアリングプロペラデバイスは、例えば、ＡＢＢ  Ｏｙ社の所有する商標であるＡＺＩＰＯＤ（登録商標）という商品名で知られている。プロペラ６を操作する電気モータ８が、推進装置２のケーシング４の内部に取り付けられている。本実施形態では、電気モータ８は、既知の方法でプロペラ軸１０に取り付けられたエキサイタ（exciter）１２を備えた同期モータである。プロペラ軸１０は両端が推進装置２のケーシング４に支持されている。図１は、ころ軸受を備える、プロペラ端部６の軸受１４のみを示す。電気モータ８の他端には、別の軸受が既知の方法で使用されている。
【００１５】
推進装置ケーシング４は、プロペラ６と軸受１４との間のプロペラ６側に中間コンパートメント１６を備える。中間コンパートメント１６の壁は、プロペラ側の壁１８、推進装置端部の外周部２０および軸受１４の支持構造２２を備える。プロペラ軸１０は、中間コンパートメント１６の中心を通過する。中間コンパートメント１６の軸受端部には、軸受の外側オイルシール２４があり、軸受潤滑油が軸受ハウジングから漏れることを防ぐ。対応して、軸受１４のモータ端部には、軸受の内側オイルシール２５がある。軸シーリング２６が、中間コンパートメント１６のプロペラ端部に嵌められており、周囲の水が中間コンパートメント１６に入ることを防ぐ。したがって、中間コンパートメント１６は完全に封止され、通常運転条件では、どのような液体も存在しない。軸シーリング２６は、閉じた中間コンパートメントの内部に嵌められており、コンパートメント内でのシーリングの交換を可能にしている。
【００１６】
図２は軸シーリング２６ならびに加圧および潤滑システムの詳細の概略図である。軸シーリング２６は、チャンバ３８、４０および４２が隣接するリップシールの間にあるように、軸１０の方向に連続して嵌められている４つのリップシール３０、３２、３４および３６から構成される。リップシール３０の外側の圧力は、例えば０．４〜１．０バール（bar）など、船の喫水（draft）によって生じる圧力である。プロペラ６に最も近い第１のチャンバ３８は、リップシール３０および３２によって制限（limited）される。リップシール３０の接触面の両側の圧力は、基本的に同じである。第１のチャンバ３８内の圧力は、センサー４４によって常に測定される。測定データは制御装置７８へと送られる。制御装置７８のプログラミングは、ＰＩ制御装置６６、誤差変数管理部６４、および参照圧力測定データ処理部４６を含む。制御装置は、別個の部品を使用しない安価な解決策であるソフトウェアによる実施を利用する。第１のチャンバは水または油で充填され、その圧力は基本的に軸線の周囲の水の圧力と対応する。プロペラから最も離れた位置にある軸シーリング２６の第２のチャンバ４２は、リップシール３４と３６との間にある。第２のチャンバ内の圧力は、中間コンパートメント１６内の空気の圧力よりわずかに高い。第２のチャンバ内の圧力は、例えば、約０．１バールであり、したがってリップシール３６の接触面に圧力差が存在する。第２のチャンバ４２は、第２のチャンバの圧力を重力を使用して定格値に安定的に維持する、油タンク５０に管４８によって連結されている。
【００１７】
第１のチャンバと第２のチャンバとの間には、リップシール３２および３４によって境界が制限され、接触面が軸を向いている、第３のチャンバ４０がある。第３のチャンバ４０は、管５２、ポンプ５４および管５６を使用して、油タンク５０に連結されている。第３のチャンバ４０の圧力は、ポンプ５４を作動するモータ５８によって常に調整される。モータは、周波数変換器６０によって制御される。圧力調整デバイスを使用して、リップシール３２と３４の接触面の圧力差がほぼ同じになるように、第３のチャンバ４０の圧力を、第１のチャンバと第２のチャンバとの間の圧力差に対応する値に維持する。例えば、チャンバ４２内の圧力が０．１バールであり、喫水による第１のチャンバ３８内の圧力が０．７バールであるとき、第３のチャンバ４０の圧力はポンプ５４を使用して約０．４バールに調整される。
【００１８】
第３のチャンバ４０内の圧力は、センサー６２によって測定される。測定データは制御装置７８へと送られる。制御装置のＰＩ制御装置６６は、圧力測定データ６２と４４に基づいて、周波数変換器６０に送る回転速度指示を計算する。第２のチャンバおよび第３のチャンバは、バルブ７２を通して、排水管６８および７０によってタンクへと連結される。流れ調整（flow regulation）のために、チョーカ７４が排水管７０へと設置されている。チョーカは、シールチャンバの最大温度にしたがって設計されている。したがって、本実施形態の圧力調整デバイスは、ポンプ５４および流れ調整チョーカ７４から構成される。調整可能なポンプ５４によって生成される流量により、圧力調整デバイスの動作は、チョーカ７４または別の流れバルブによって生成される圧力損失に基づいている。チョーカによって生成される圧力損失は、油の流量によって決まる。したがって、チャンバ４０内の所望の圧力は、周波数変換器によってポンプの回転速度を調整することによって達成される。ポンプ５４の下には、単純な構成で圧力調整の副産物として効果的な冷却機能が達成されることを可能にする、熱交換器７６を油の流れが通過する。油が温かく、粘度が低いとき、チャンバ４０内の所望の圧力は、高い流量によってのみ達成される。高い流量により、冷却力も最大になる。油が低温のとき、所望の圧力は、非常に低い流量で達成することができる。これは、既に低温の油が不必要に冷却されないことを意味する。熱交換器は、例えば、推進デバイスフレーム上にある箱を備えることができ、熱を周囲の海水へと直接伝達する。あるいは、油タンクを、タンクが周囲の海水と接触するように、有利な方法で推進装置内に置くことができる。
【００１９】
上記の調整システムは、軸シーリングチャンバの圧力および温度を定格値内に効果的に維持し、最も長い使用可能寿命を可能にする。同時に、シーリングの機能を損なうことなく、生分解性油の使用が可能になる。
【００２０】
中間コンパートメントによる解決策では、船舶を乾ドックに入れることなく、全てのシールの交換が可能であり、保守および修理作業がより簡単になる。
【００２１】
船舶の喫水および天候条件は変化するため、リップシールの圧力差は、制御された方法で最も低い可能なレベルに維持される。周囲の海水の実際の圧力も常に測定されるので、ＣＲＰドライブの重要な要因である船舶の移動および操作による圧力変化も考慮される。
【００２２】
本発明による加圧装置は、シーリング構造にかかわらず、ほとんどの軸シーリング装置に適用することができる。装置は、喫水が変化するとき油タンクの高さを調整する必要がなく、様々な船のタイプおよび全ての喫水レベルに適している。
【００２３】
まとめると、装置は少ない管、タンク、レベル検出器および制御バルブしか必要とせず、簡単な機械的構造とあいまって、従
来のシステムと比較してコストが低くなる。
【００２４】
装置は、条件モニタリングの目的で使用することができる、組み込み式圧力と圧力レベル測定とモニタリングとを含む。
【００２５】
代替実施形態では、ＰＩ制御装置６６が周波数変換器の代わりに電気流量バルブ（図示せず）を操作するように、ポンプが一定の流量を生成し、シールチャンバ４０の圧力が調整される、同様のシステムを構成することができる。
【００２６】
上記では、特定の実施形態を使用して本発明を説明した。しかし、説明は特許保護の範囲を制限するとみなされるべきではなく、本発明の実施形態は、添付の特許請求の範囲内で変化させることができる。
【図１】
2013545947.tif 000003
【図２】
2013545947.tif 000004
【国際調査報告】
2013545947.tif 000005
2013545947.tif 000006
2013545947.tif 000007
2013545947.tif 000008