(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
船内への流体の流動及びシャフト・シール装置の密閉領域からの流体の流出を防止すべく船体または船の隔壁に形成された開口を貫通して延びるドライブ・シャフトとともに使用するシャフト・シール装置であって、前記シャフトはほぼ直線をなす軸の周囲を回転可能であり、かつシール・リングを有し、前記シール・リングはシャフトとともに回転すべく同シャフトに取付けられ、かつシール・リング・シール面を有する装置において、シャフトを回転可能に収容する長手方向に延びる中心軸を備えた通路と、
前記通路の一部を有するアダプタ手段と、前記アダプタ手段はシャフトが貫通する船体または船の隔壁にシャフト・シール装置を取付けるコネクタに対して固定し得る船尾側端部を有することと、
前記通路の一部を有し、かつアダプタ手段に連結されたスライド・リング手段と、前記スライド・リング手段はアダプタ手段に対する軸方向の位置が固定されていることと、
第１の部分及び第２の部分を有するダイヤフラム手段と、前記第１の部分はアダプタ手段及びスライド・リング手段の間に配置され、かつ同アダプタ手段及びスライド・リング手段の間に水密シールを形成することと、
前記通路の一部を有するフリクション・リング手段と、前記フリクション・リング手段はダイヤフラム手段の第２の部分に対して動作可能に水密に連結された第１の部分、及び前記通路の長手方向に延びる軸の周囲に拡がる第２の部分を有し、同第２の部分はフリクション・リング・シール面を備え、フリクション・リング・シール面はほぼ水密のシールを形成すべくシール・リング・シール面に当接すべく位置決めされ、かつ形成されていることと、
フリクション・リング手段をドライブ・シャフトに対して整列させるべくスライド・リング手段と協働し、かつシャフトの前進及び後進と、前記通路の長手方向に延びる軸に直交する方向におけるシャフトの移動とに左右されることなくフリクション・リング手段とシール・リング手段との間に水が流れるのを十分に防止するために、フリクション・リング手段及びフリクション・リング・シール面をシール・リング手段及びシール・リング・シール面に付勢するための付勢手段と
を含む装置。
【請求項２】
前記付勢手段はバネである請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記付勢手段はフリクション・リング手段の周囲に延びるコイル・バネである請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記スライド・リング手段及びフリクション・リング手段の間に水密シールを形成すべく付勢手段に取付けられたカバー手段を有する請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記付勢手段はスライド・リング手段及びフリクション・リング手段の間に延びる複数のほぼ剛性のポストと、複数のほぼ剛性のポストの各ポスト上に取付けられたバネ手段とを有する請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記スライド・リング手段は調整可能な取付け手段によりアダプタ手段に取付けられ、前記調整可能な取付け手段は前記長手方向に延びる軸の方向を変更すべくスライド・リング手段及びフリクション・リング手段のアダプタ手段に対する角度を変更し、スライド・リング手段及びフリクション・リング手段は調整可能な取付け手段の移動に応じて移動可能であり、さらには調整可能な取付け手段の選択された移動に応じてシャフトの軸に対して整列可能である請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記調整可能な取付け手段はセンタリング・ネジと、スライド・リング手段内に形成されたセンタリング・ネジ収容手段とを含む請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記調整可能な取付け手段はフリクション・リング手段及びスライド・リング手段の間に位置するシャフトの周囲に配置された複数のほぼ剛性のポストを有し、前記複数のほぼ剛性のポストの各ポストはフリクション・リング手段に連結可能な一端と、スライド・リング手段に連結可能な他端とを有し、さらに各ポストはスライド・リング手段及びアダプタ手段に対して移動可能であり、フリクション・リング手段は各ポストの移動に応じて移動可能であり、かつシャフトに対して軸方向に整列可能である請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記アダプタ手段の船尾側端部は船体貫通形アダプタの船首側端部を収容すべく形成されている請求項１に記載のシール装置。
【請求項１０】
前記アダプタ手段はネジ山を螺刻した円筒管を有する船体貫通形アダプタと協働可能であり、さらにアダプタ手段の船尾側端部には船体貫通形アダプタのネジ山に螺合するネジ山が螺刻されている請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記フリクション・リング手段は外面を有し、スライド・リング手段は長手方向に延びる１つ以上のアームを有し、長手方向に延びる１つ以上のアームの各アームはフリクション・リング手段を横方向に移動させるべく同フリクション・リング手段を支持し、かつ案内すべく前記外面に当接する請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記コネクタは船体の開口を通って延びるシャフトを通す船尾管である請求項１に記載の装置。
【請求項１３】
船内へ延びるプロペラ・ドライブ・シャフトからの流体の流出をシールする流体シール装置であって、前記シャフトはほぼ直線をなす軸と、シャフトとともに回転すべく同シャフトに取付けられたシール・リングとを有し、前記シール・リングはシャフト・シール面を有する装置において、シャフト収容通路と、
シャフトが回転可能に貫通する船体または船の隔壁に流体シール装置を取付けるコネクタに対して連結する船尾側端部を有するアダプタ・リング手段と、
水密シールを形成すべくシャフト・シール面に当接するフリクション・リング・シール面を有するフリクション・リング手段と、
前記フリクション・リング手段をアダプタ・リング手段に取付ける調整可能な取付け手段と、前記調整可能な取付け手段はフリクション・リング手段のアダプタ手段に対する角度を変更し、フリクション・リング手段は同フリクション・リング手段及びシャフトの整列を維持すべく調整可能な取付け手段の移動に応じて移動可能であること
を含む装置。
【請求項１４】
前記調整可能な取付け手段はセンタリング・ネジを有する請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記調整可能な取付け手段はアダプタ・リング手段及びスライド・リング手段の間に位置するシャフトの周囲に配置された複数のほぼ剛性のポストを有し、前記複数のほぼ剛性のポストの各ポストはアダプタ・リング手段に連結可能な一端と、スライド・リング手段に連結可能な他端とを有し、さらに各ポストはスライド・リング手段及びアダプタ・リング手段に対して移動可能であり、フリクション・リング手段は前記通路の方向を変更すべく各ポストの移動に応じて移動する請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
ほぼ直線をなす軸と、シール・リング・シール面を備えたシール・リングとを有する船内側プロペラ・ドライブ・シャフトとともに使用すべく船体または船の隔壁の内側に取付け得るシール装置であって、
シール装置の部品を収容すべくドライブ・シャフトから離間した剛性アダプタ手段と、前記アダプタ手段がシャフトの一部を回転可能に収容することと、
シャフトの一部を回転可能に収容すべくアダプタ手段に動作可能に取付けられたフリクション・リング手段と、前記フリクション・リング手段が水密シールを形成すべくシール・リングのシール・リング・シール面に当接するフリクション・リング・シール面を有し、さらにはドライブ・シャフトの軸方向の移動に適応すべくアダプタ手段に対して摺動可能なことと、フリクション・リング手段はドライブ・シャフトを同軸上で受承し、かつドライブ・シャフトはフリクション・リング手段に対して直交する方向に移動可能であることと、
前記装置を船体または隔壁に取付けるべくアダプタ手段に取付け可能な独立し、かつ分離した船体または隔壁用剛性取付け手段と、前記取付け手段がドライブ・シャフトを収容するためのベースを有すること
を含む装置。
【請求項１７】
シール装置はさらにスライド・リング手段を有し、スライド・リング手段は、それとアダプタ手段との間に水が流れるのを防止するように、流体密封状態でアダプタ手段に連結されるとともに、スライド・リング手段とフリクション・リング手段との間に水が流れるのを防止するように、流体密封状態でフリクション・リング手段に係合し、かつ前記シャフト・シール装置内におけるシャフトの回転に対してフリクション・リング手段が同軸上で移動することを可能にする請求項１６に記載のシール装置。
【請求項１８】
前記フリクション・リング・シール面をシャフト・シール面に付勢するバネ手段を有する請求項１７に記載のシール装置。
【請求項１９】
前記スライド・リング手段はフリクション・リング手段が軸に直交する方向にスライド・リング手段に対して移動することを可能にすべくクリアランスを維持した状態でフリクション・リング手段の環状部を収容するボアを有する請求項１７に記載のシール装置。
【請求項２０】
前記取付け手段は船体または隔壁に形成されたシャフト収容開口においてアダプタ手段を船体または隔壁に連結するホース・アダプタ手段と、前記開口を貫通して延び、かつシャフトを回転可能に収容すべくホース・アダプタ手段に連結可能な船尾管とを有する請求項１６に記載のシール装置。
【請求項２１】
弾性ホースは船尾管をホース・アダプタ手段に連結する請求項２０に記載のシール装置。
【請求項２２】
アダプタ手段及びスライド・リング手段を互いに液密に連結するダイヤフラム手段を有し、前記アダプタ手段はシャフト収容ボア及び環状壁を含むアダプタ・リングを有し、前記環状壁はアダプタ・リングの半径より短い直線長さを有し、前記スライド・リングはダイヤフラム手段に当接可能な船尾側端部を備えたベースと、フリクション・リング手段の少なくとも一部分の上まで前方に延びる内周面を備えた環状壁とを有し、フリクション・リング手段をスライド・リング手段内に案内し、さらにはフリクション・リング・シール面及びシャフト・シール面の間のシールを維持すべく前記フリクション・リング手段はスライド・リング手段の内周面に当接する環状壁を備えたガイド・リング手段を有する請求項１９に記載のシール装置。
【請求項２３】
前記アダプタ・リング、ダイヤフラム手段及びスライド・リング手段内をそれぞれ直線に沿って延びる連結手段を有し、前記連結手段はアダプタ手段をスライド・リング手段に対して調整可能に連結する請求項２２に記載のシール装置。
【請求項２４】
フリクション・リング手段は、シャフトを受けるための円筒部分を有し、シール装置は流体密封状態でアダプタ・リング手段に連結されるとともに、スライド・リング手段を含み、スライド・リング手段は、フリクション・リング手段をシャフトに対して整列させるべくフリクション・リング手段の円筒部分を超えて延びる円筒壁を有し、スライド・リング手段とフリクション・リング手段との間に水が流れるのを防止するために、流体密封状態でフリクション・リング手段に係合する請求項１６に記載のシール装置。
【請求項２５】
船のプロペラ・シャフトに沿った水漏れに対するシールを船体の開口からシャフト・シール・システムのアダプタ・リングまで形成する装置であって、前記アダプタ・リングはシャフト収容ボアと、装置に取付けるための装置取付け手段とを有する装置において、
プロペラ・シャフトを収容し、さらにはアダプタ・リングのシャフト収容ボアに整列するボアを有するシャフト収容ボア手段と、
装置のシャフト収容ボア手段をアダプタ・リングのシャフト収容ボアに対して整列させるべく、前記装置をアダプタ・リングに取付けるアダプタ・リング取付け手段と、
船体から装置まで延びるシャフト収容管状手段を連結する連結手段と、
前記装置は同装置の長さに直交する方向に加わる衝撃によって発生する損傷を低減すべく移動不能であること
を含む装置。
【請求項２６】
前記アダプタ・リングの装置取付け手段はネジ山であり、前記装置はホース・アダプタであり、アダプタ・リング取付け手段はアダプタ・リングのネジ山に螺合可能なネジ山を螺刻した部分を有し、前記連結手段はプロペラ・シャフトを連結し、かつ水漏れを防止すべく船体に向かって延びるホースを収容する円筒状延長部を有する請求項２５に記載の装置。
【請求項２７】
プロペラ・シャフトと、同シャフトが貫通する船体とからの水漏れをシールすべく船の壁を貫通して延びるシール装置であって、
前記壁に連結可能であり、さらにはシャフトを回転可能に収容するボアを有するほぼ剛性のアダプタ手段と、前記アダプタ手段はアダプタ手段を壁に連結するためのコネクタを取付ける連結手段を有することと、
シャフトを回転可能に収容するボアを有し、シール装置内のシャフトを調整するためにボアの方向を変えるべくアダプタ手段に対して傾斜するように、調整可能にアダプタ手段に取付けられたほぼ剛性のスライド・リング手段と、
シャフトを回転可能に収容するボア及びフリクション・リング・シール面を有するほぼ剛性のフリクション・リング手段と、前記フリクション・リング・シール面は水密シールを形成すべくシャフトと一緒に回転可能なシーリング面に当接し、前記フリクション・リング手段は移動可能にスライド・リング手段に取付けられていることと、
フリクション・リング手段をプロペラ・シャフトに対して整列させるべくスライド・リング手段と協働し、さらにはフリクション・リング・シール面をシャフトと一緒に回転可能なシーリング面に対して付勢する付勢手段と
を含む装置。
【請求項２８】
前記付勢手段は前記シーリング面の後方に位置する請求項２７に記載のシール装置。
【請求項２９】
シャフトに取付けられたシーリング面を有するシール・リング手段と、シャフト上に固定されたシール・リング手段を保持するシャフト・クランプ手段とを有し、前記付勢手段はシャフト・クランプ手段及びシール・リング手段の間に延びるバネ手段を有する請求項２７に記載のシール装置。
【請求項３０】
前記フリクション・リング手段は所定の径を有する環状部を含み、前記スライド・リング手段はフリクション・リングの環状部を収容するための十分な大きさの径及びベース部を備えた凹部を有するベース手段であり、前記付勢手段はベース部及びフリクション・リングの間に延びる請求項２７に記載のシール装置。
【請求項３１】
アダプタ手段及びスライド・リング手段を水密に連結し、さらにはスライド・リング手段及びフリクション・リング手段を水密に連結するダイヤフラム手段を有する請求項２７に記載のシール装置。
【請求項３２】
付勢手段はフリクション・リング・シール面を前記シーリング面に対して付勢すべくスライド・リング手段及びフリクション・リング手段の間に延びるバネ手段を有する請求項３１に記載のシール装置。
【請求項３３】
一連のロッドはスライド・リング手段及びフリクション・リング手段の間に延び、前記バネ手段はロッドの周囲に巻かれたコイル圧縮バネを有する請求項３２に記載のシール装置。
【請求項３４】
船の壁を貫通して延びるプロペラ・シャフトからの水の流動に対して船をシールするシール装置であって、シャフトを収容するボアを備えた壁に連結可能なネジ山を備えたアダプタ手段と、アダプタ手段を前記壁に対して連結する連結装置に取付ける連結手段とを有するシール装置とともに使用する装置であって、
アダプタ手段に対して協働して取付けるべくアダプタ手段のネジ山に螺合するネジ山が螺刻された連結手段と、シャフトが貫通する船の壁から延びるホースを収容するホース収容手段と、前記ホースが装置を船に対して連結することと、ホース収容手段上に配置し得るホースの量を制限する壁手段とを含むホース・アダプタ組立体を有する装置。
【請求項３５】
前記ホース収容手段はシール装置を支持するベアリングを収容する内部ボアを有する請求項３４に記載のホース・アダプタ組立体。
【請求項３６】
船体の壁を貫通して延びるプロペラ・シャフトからの水の流動に対して船をシールするシール装置であって、シャフトを収容するボアを備え、かつ前記壁に連結可能なアダプタ手段と、アダプタ手段を前記壁に対して連結する連結装置に取付ける連結手段とを有するシール装置とともに使用する移動不能な船尾管アダプタであって、
管状リング手段と、前記管状リング手段は同管状リング手段をシール装置と協働する関係に配置すべくシール装置の連結手段と協働する連結手段と、シャフト収容ボアと、シャフト収容ボアに対して同軸をなし、かつシャフトの径より大きい径を有する船尾管を収容する前記ボアより大きい径を有する後方に配向された凹部とを有することと、
船尾管を管状リング手段内の所定位置に保持する手段と
を含む船尾管アダプタ。
【請求項３７】
船体の壁を貫通して延びるプロペラ・シャフトからの水の流動に対して船をシールするシール装置であって、シャフトを収容するボアを備え、かつ前記壁に連結可能なアダプタ手段と、アダプタ手段を前記壁に対して連結する連結装置に取付ける連結手段とを有するシール装置とともに使用する移動不能な船尾管クランプ組立体であって、
船尾管クランプ組立体及びアダプタ手段を互いに協働する関係に配置すべくアダプタ手段の連結手段に係合する連結手段を有するアダプタ・クランプ手段と、
船尾管の周囲に延び得る船尾管クランプ手段と、前記船尾管クランプ手段を船尾管の周囲の所定位置に保持する手段と、
前記船尾管クランプ手段をアダプタ・クランプ手段に連結する手段と
を含む船尾管クランプ組立体。
【請求項３８】
プロペラ・シャフトと、同シャフトが貫通する船の壁とからの水漏れをシールするシール装置であって、
前記壁に連結可能であって、かつシャフトを回転可能に収容するボアを有する船尾管手段と、
シャフトを回転可能に収容するボアを有し、かつ船尾管手段に動作可能に取付け得るほぼ剛性のスライド・リング手段と、
シャフトを回転可能に収容するボアと、水密シールを形成すべくシャフトと一緒に回転し得るシーリング面に当接するフリクション・リング・シール面とを有するほぼ剛性のフリクション・リング手段と、前記フリクション・リング手段はスライド・リング手段に対して移動可能に取付けられていることと、
前方、後方、及び進行方向に対して直交する方向におけるシャフトの移動の際に概して水密シールを提供するために、フリクション・リング・シール面を前記シャフトと一緒に回転し得るシーリング面に付勢する付勢手段と
を有するシール装置。
【請求項３９】
船内に延びるプロペラ・ドライブ・シャフトからの流体の流動を防止すべく船体または船の隔壁に取付け可能であって、さらにはほぼ直線をなす軸と、シール・リング・シール面を備えたシール・リングとを有するシール装置であって、
シール装置の部品を収容すべくドライブ・シャフトから離間した収容手段と、前記収容手段はシャフトの一部を回転可能に収容すべく船体または隔壁に隣接していることと、
シャフトの一部を回転可能に収容すべく船体または隔壁に隣接する収容手段に動作可能に取付けられ、かつフリクション・リング・シール面を有する剛性フリクション・リング手段と、前記フリクション・リング・シール面は水密シールを形成すべくシール・リングのシール・リング・シール面に当接し、フリクション・リング手段はドライブ・シャフトの軸方向の移動に適応すべく前記収容手段に対して摺動可能であり、フリクション・リング手段はドライブ・シャフトを同軸上で受承し、ドライブ・シャフトはフリクション・リング手段に対して直交する方向に移動可能であることと、
シール装置を船体または隔壁に取付けるべく収容手段に取付け可能な独立し、かつ分離した船体または隔壁用剛性取付け手段と、前記船体または隔壁用剛性取付け手段がシャフトを収容するボアを有すること
を含む装置。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は回転可能なシャフトと、同シャフトが貫通する構造体との間に液密シールを形成する装置、より詳細にはボートまたは他の船のプロペラ・ドライブ・シャフトと、同シャフトが貫通する船体の開口との間の水密シールに関する。
発明の背景
回転可能なシャフトを壁を貫通し、かつ流体内まで延ばすことを要する多くの構造が存在する。シャフトが貫通する壁の開口は同壁の片側に流体を保持すべくシールを要する。この種の構造の１つとしては、船体に形成された開口を介して船内から船外まで延びるプロペラ・ドライブ・シャフトが挙げられる。開口は船内への水の流入を防止すべくシールを要する。この種の開口をシールする幾つかの装置が開発されており、同装置を以下に詳述する。
パッキン箱は青銅または他の金属からなるハウジングまたはプレートを有する。ハウジングまたはプレートは船内まで延びる中空円筒管を有し、かつ船体の開口に対して固定されている。プロペラ・ドライブ・シャフトは円筒管内に収容され、かつハウジング及び開口を貫通して延びている。殆どのプレジャー・クラフト（Pleasure craft）において、パッキン箱は金属ナットを有し、同金属ナットはプロペラ・シャフトを収容する円筒管内に螺合可能である。パッキン・リング等のシール材、即ちパッキン押えが提供されている。パッキン・リングの例としては、ワックスまたはグラファイトを含浸した編組み亜麻ロープが挙げられる。パッキン・リングは切断された後、金属ナット及び円筒管内部の間に位置するプロペラ・ドライブ・シャフトの周囲に配置される。次いで、真鍮ナットは円筒管内に螺入され、さらにはパッキン・リングに対して締付けられる。これにより真鍮ナットは実質的な水密シールを形成すべくパッキン・リングをプロペラ・ドライブ・シャフトに対して押圧する。
パッキン箱を大径プロペラ・ドライブ・シャフトを有する商用船に使用する場合、パッキンはパッキン箱内に収容されている。プレジャー・クラフトに使用する金属ナットに代えて、パッキンを押圧するハウジング・カバー、即ちキャップが提供されている。ネジ山を螺刻した留め具はカバー、即ちキャップを貫通して延び、かつパッキン箱内のネジ山を螺刻したボア内に螺合されている。
パッキン箱は多数の問題点を有する。パッキンは回転シャフトをシールするとともに、摩擦によるシャフトの損傷を招来する。パッキン箱に付随する多くの問題点は同パッキン箱の継続的な調整の必要性に付随している。プロペラ・シャフトを動作させる際、パッキンを湿らせ、さらには回転シャフトを冷却し、かつ同回転シャフトに潤滑性を付与すべく適量の水をパッキン箱内へ流入可能にする。このためには、パッキン押えをある程度緩める必要がある。パッキン箱内へ水が流入しない場合、潤滑性の損失によって生じる回転シャフト及びパッキン間の摩擦はシャフトを熱くする。シャフトが高温になることにより、パッキンが損傷し、かつシャフト表面への溝の形成が促進される。この結果、シャフトの修理または交換が必要になる。
船を運航後にドックへ収容する前、船内への水の流入を完全に防止すべくパッキン箱の締付けが必要である。人がパッキン箱に近づくことは困難、かつ不自由である。このため、殆どの船のオペレータはパッキン箱を適切な頻度で調整しない。この結果、船をドックに収容する際、パッキン箱の締付けが緩いことに起因して余剰の水が船内に流入するため、ビルジ・ポンプの使用が必要になる。しかし、ビルジ・ポンプは故障、即ち正常に機能しないことがある。水漏れによる殆どの船内損傷は水がパッキン押えを通って流入し、かつビルジ・ポンプが正常に機能しないことにより生じる。
パッキン箱に付随する別の大きな問題点としては、パッキン箱を適切に調整したとしても、同パッキン箱が水漏れを生じ得る点が挙げられる。圧縮亜麻は不透水性を有さない。パッキン箱に付随する別の問題点としては、パッキン押えがシャフトの軸に直交する方向に非常に僅かな柔軟性を有する点が挙げられる。船を前進及び後進させる場合、シャフトは回転時に前方及び後方へそれぞれ移動し、かつ振動する。シャフトの移動によりパッキン・リング内に間隙が形成され、水が同間隙を通って漏れる。
パッキン箱に付随する別の問題点としては、シャフトの正常な回転によりパッキンが速く摩耗する点が挙げられる。パッキンが摩耗した場合、更に多量の水が船内に流入し、船の修理及びパッキンの頻繁な交換等、船の維持管理に多くの費用が必要になる。パッキンを交換する場合、船を水から出す必要がある。これは多くの費用及び長い時間を要する作業である。パッキン箱を適切に使用し、かつ適切に維持管理したとしても、同パッキン箱は使用時間及び使用状態に基づいて約６ヶ月〜２年毎の詰め替えを必要とする。幾つかの船では、パッキン箱の適切な詰め替えを行うために、船の後部を水から出す必要がある。これは多くの費用を要するうえ、不都合である。デュラマックス・インコーポレイテッドのエア・シールが施されたパッキン箱を使用する幾つかのケースでは、船を水から出す必要はない。
パッキン箱に付随する別の問題点としては、ナットの過剰締付けによって生じる摩擦によりナットの温度が上昇する点が挙げられる。ナットは温度の上昇によりシャフトに対して移動不能に固定される。この状態が発生した場合、パッキン箱は破損し、かつ船体開口から離間し得る。これにより船内に多量の水が流入する。
パッキン箱に付随する別の問題点としては、ハウジングの寸法が１つの特定の船体開口形状に適合すべく設定されている点が挙げられる。従って、パッキン箱は意図する船体開口とは異なる船体開口を有する船に使用すべく容易に変更できない。
パッキン箱に付随する別の問題点としては、パッキン箱をシャフトの軸に整列させるべく同パッキン箱を容易に調整できない点が挙げられる。この結果、シャフトが貫通するパッキン箱内の円筒管に対して同シャフトを整列できない状態が頻繁に発生する。これにより、液密シールの形成及びシャフト損傷防止が困難になる。
更に、船内に流入した水はポンプで船外へ排出する必要がある。パッキン箱を通じてビルジ内に流入した水は船底の油及び他の汚染物質と混合される。ビルジ・ポンプは汚染物質と混合された水を周囲の水中に放出する。米国の連邦水質汚染防止法は、表面水に膜または光彩を形成するか、または表面水を変色する油または含油排出物を米国の可航水域または隣接水域へ排出することを禁止している。
パッキン箱に付随する問題点を解決すべく、メカニカル・シールが開発された。メカニカル・シールはパッキン箱の詰め替えを必要としないうえ、僅かな維持管理を要するのみである。更に、メカニカル・シールを適切に選択し、かつ適切に取付けた場合、ビルジ内への水の流入はほぼ完全に防止できる。メカニカル・シャフト・シールを適切に調整した場合、同メカニカル・シャフト・シールの寿命は１０，０００〜１５，０００時間である。これを現実に当てはめた場合、プレジャー船の繁忙期は６００時間であり、商用船は年間約２，０００〜５，０００時間運航されている。即ち、これは２〜２５年の使用年数に相当する。最も一般的なメカニカル・シールはリップ・シール（Lip seal）及び面シール（Face seal）、即ち表面シール（Surface seal）である。
リップ・シールはプロペラ・ドライブ・シャフトの周囲に配置され、かつ同プロペラ・シャフトに密着する常にはゴムから形成される柔軟な固定環状シールである。固定環状シールはシャフトの回転を可能にする一方で、同シャフトに対するシールを形成する。船舶へのリップ・シールの使用には多くの問題点がある。第１の問題点としては、リップ・シールがステンレス鋼から常には形成されるプロペラ・ドライブ・シャフトを摩耗し、同シャフト表面に溝を形成する点が挙げられる。ステンレス鋼に溝が形成された場合、水は同溝を通って漏入する。更に、溝はシャフト上に弱点を形成する。この結果、溶接によるシャフトの修理またはシャフトの交換が必要になる。第２の問題点としては、リップ・シールは同シールの中心に位置しないシャフトを補償する十分な柔軟性を有さないため、シャフトのミスアライメントまたはシャフトの軸に直交する方向への振動が水漏れを招来する点が挙げられる。第３の問題点としては、リップ・シールのゴムはシャフトの表面形状に適合する柔軟性を必要とする点が挙げられる。しかし、ゴム・シールは塩水、油、高温及び低温等の厳しい環境に露出されることにより、柔軟性を急速に損失して水漏れを招来する。
回転プロペラ・シャフトに使用する最も一般的なメカニカル・シールは面シール、即ち表面シールである。面シールは水密シールを形成すべく互いに押圧される細かく機械加工された２つのシール面を有する。船舶で使用する場合、２つのシール面は軸に直交する方向に延びる２つの環状リングの平坦な側面に常には面している。２つの環状リングの一方はプロペラ・ドライブ・シャフト等の回転シャフトに取付けられている。各リングは中心ボア、即ち開口を有し、同中心ボアはリングをプロペラ・ドライブ・シャフト上に摺動可能に取付け可能にする内径を有する（任意にて、両リングを２つの部品として提供し、かつ圧縮ネジ（Compression screws）で互いに連結してシャフト上に固定できる）。更に、各リングは外径及び平坦な環状シーリング面を有する。環状シーリング面は内径及び外径の間の形成されている。２つのリングのうちの一方はシール・リングと称され、さらにはプロペラ・シャフトと一緒に回転すべく同プロペラ・シャフトに固定されている。他方のリングはフリクション・リング（Friction ring）と称される。フリクション・リングは静止しており、かつプロペラ・シャフトが貫通するハウジングに対して固定されている。シール・リングの環状シーリング面はフリクション・リングの環状シーリング面に対して当接し、かつ水密シールを形成している。標準的な面シール装置、即ち表面シール装置において、バネまたはゴム・ベローズ等の荷重手段、即ち付勢手段はフリクション・リング及びシール・リングを互いに付勢し、さらにはシールの形成及び維持を補助する付勢力を形成する。
面シールの主な効果としては、同シールがプロペラ・シャフトをシールしない点が挙げられる。リップ・シールまたはパッキン箱と比較して、面シール、即ち表面シールはシャフトを更に小さい抵抗で回転させ得る。この結果、更に高い性能及び燃費を実現し得る。更に、シールはプロペラ・シャフトを摩耗しない。
１つの一般的な表面シールはカーボングラファイト製フリクション・リング及びステンレス鋼製シール・リングを使用している。これらの材料は十分に機能する一方で、問題点を有する。カーボングラファイト製フリクション・リングは脆弱であるため亀裂を生じ易いうえ、簡単に傷つく、即ち簡単に穴があく。これは２つのシーリング面間に漏れを招来し得る。更に、カーボングラファイト及びステンレス鋼は互いに異なる材料である。このため、同２つの材料の接触は隙間腐食及びシール面の劣化を招来し得る。表面腐食及び表面の傷によって生じるフリクション・リングの不完全性はシール面における漏れを招来する。
ステンレス鋼製シール・リングの使用に付随する別の問題点としては、リングを止めネジでシャフトに固定する点が挙げられる。止めネジはステンレス鋼からなり、止めネジのシール面をシャフトに対して電気的に接続することによりシール面上での電気分解が促進される。
表面シールに付随する別の問題点としては、適切な押圧力を２つのシール間に維持する必要性が挙げられる。プロペラの逆推力または前方推力に応じてシャフトが軸方向に移動した場合、２つのシーリング面間の押圧力が変化する。シール・リング及びフリクション・リング間に過剰な圧力を形成することにより、シールは過剰に摩耗する。更にシール・リング及びフリクション・リング間の圧力が低く過ぎる場合、両シール間に漏れが発生する。
フリクション・リング及びシール・リング間の圧力を維持すべくフリクション・リングをシール・リングに対して付勢する屈曲した合成ゴム・ベローズの使用が知られている。ゴム・ベローズの付勢力はゴムのデュロメータに大きく依存している。ゴムを環境に露出することにより同ゴムが老化した場合、ゴムは弾性及びシール面の張力を損失する。これは漏れを招来するとともに、シール・リング及びフリクション・リング間の押圧力を増大させるべくベローズを更に圧縮するためにシャフト上におけるシール・リングの位置の調整を必要とする。
ワイヤで補強したゴム・ベローズを使用した表面シール装置は１９８０年代後半に導入された。同装置は着脱が容易なうえ、シール・リング及びフリクション・リング間の圧力をほぼ一定に維持することにより、シールの寿命を長くする。ワイヤで補強したゴム・ベローズを使用したシール装置は３つの主要部品、即ち剛性船尾管、剛性フリクション・リング及び柔軟なホースを有する。ホースは剛性船尾管及び剛性フリクション・リングに連結されている。ホースの中央部はステンレス鋼製コイル・バネで補強したベローズ構造を有する。ホースの一端は船尾管上に把持されおり、他端はフリクション・リング上に把持されている。プロペラ・シャフトはフリクション・リング、ホース及び船尾管をそれぞれ貫通して延びている。シール・リングはフリクション・リングに隣接してシャフトに固定されている。ゴム・ベローズ及びバネはフリクション・リングをシール・リングに対して付勢することにより、フリクション・リング及びシール・リング間の圧力をほぼ一定に維持する。バネはゴムの劣化に付随する押圧力損失の問題を解消する。
ワイヤで補強したベローズのフリクション・リングを耐衝撃性及び耐熱性を有する含油キャスト・ナイロン（High impact,hign temperature,oil-impregnated cast nylon）から形成することが知られている。この材料は耐衝撃性が高く、かつ約３５０〜４００°Ｆの温度に耐えられるうえ、吸水率が非常に小さい。従って、この材料は脆弱なカーボングラファイト製フリクション・リングのように亀裂を生じることがない。更に、この材料はプラスチックであるため、カーボングラファイト製シールに付随する電気分解及び隙間腐食等の問題を解消できる。また、シール・リングは船から電気的に絶縁可能である。圧縮ネジはシャフト・クランプをシール・リングに対して固定する。シャフト・クランプはゴム・オーリングまたはプラスチック・オーリングをシール・リングに付勢することにより、同オーリングをシール・リング及びシャフト間に保持する。これにより、ステンレス鋼製シール・リングはプロペラ・シャフトから電気的に絶縁される。
表面シールを使用する場合、水からなる薄膜を２つのシール面間に形成する必要がある。水からなる薄膜はシール面に対する潤滑剤として機能するとともに、シール面を冷却してシールの寿命を延ばし得る。排水形船の船体では、シール内に閉じ込められた空気が流出することにより、水はシール面に到達可能である。これにより、シール面の潤滑性が維持される。高速船の船体の場合、船の速度が高くなった際、船尾管内に真空が形成される。そして、水をシール面の潤滑性を維持すべくシール内に注入し得る。前記のワイヤで補強したゴム・ベローズを使用した表面シールはシーリング面からの空気の除去またはシーリング面への水の注入を行うエア・ベント取付け具／水注入取付け具（Air vent/water injection fitting）を使用している。
前記のように、ワイヤで補強したゴム・ベローズを使用した表面シールはパッキン箱、リップ・シール及び他の表面シールより優れている。これはプロペラ・シャフトと、同シャフトに固定されたシール・リングとの軸方向における移動に応じて、フレキシブル管及びバネを備えたベローズによりフリクション・リングを前方または後方へ移動させる表面シールを提供する。従って、２つのシーリング面間の圧力はシーリング面を過度に押圧することなく一定に維持される。しかし、このシールは依然として幾つかの問題点を有する。第１の問題点としては、ゴム・ホースが軟らかく、かつ柔軟性を有するため、同ゴム・ホースの上に人が乗るか、または物体がゴム・ホースに衝突した際にゴム・ホースが固定位置から移動する点が挙げられる。ゴム・ホースが移動した場合、シール面は整列位置から移動する。これにより、シールの当接が阻害されて実質的な水漏れを形成する。更に、従来の全種類のシールを用いたとしても、シールの取付け後、同シールをプロペラ・シャフトの軸に対して調整できないうえ、シールを異なる船体／開口形状に使用すべく容易に変更できない。
本発明は殆どの船体開口形状に容易に適応し得る調整可能な表面シール装置、即ち面シール装置を提供することにより従来技術に付随する前記の問題点を解決する。表面シール装置の取付け後、同表面シール装置はプロペラ・ドライブ・シャフトの軸に対して整列可能である。更に、表面シール装置に加わる圧力によるシーリング面の移動を防止すべく同装置は剛性部品から形成されている。
発明の簡単な説明
本発明の好ましい実施の形態では、船等に使用可能なシャフト・シール・システムを提供する。ドライブ・シャフトまたはプロペラ・シャフトは船内のエンジンまたはギヤ・ボックスから船体または隔壁を貫通してプロペラ等の船外駆動手段まで延びている。シャフト・シール・システムは船体または隔壁に形成された開口を通じて水が船内へ流入することと、同水がシステムの密閉領域から流出することを防止する。システムを船尾側から船首側へと以下に順次説明する。最初に、船体開口に取付けられた適切なアダプタが提供されている。アダプタはアダプタ・リングに連結されており、同アダプタ・リングはシー・ガスケット、即ちダイヤフラムに取付けられている。ダイヤフラムはスライド・リング及びフリクション・リングに連結されている。フリクション・リングはシール面と、シャフトの周囲を後方に向かって拡がる本体とを有する。フリクション・リングのシール面は以下に詳述するようにシール・リングのシール面に当接可能である。ダイヤフラムはフリクション・リングの本体に取付けられている。引張りバネ等の付勢手段はスライド・リング及びフリクション・リングの間に配置されている。動的水密シール及び静的水密シールを形成するために、付勢手段はシール・リングのシール面に十分な押圧力を形成すべくフリクション・リングを前方へ付勢する。シール・リングはシャフト・クランプに連結され、さらには同シャフト・クランプによりシャフト上の所定位置に固定されている。バネ・カバーは引張りバネの周囲を被覆し、かつスライド・リング及びフリクション・リングにそれぞれ連結されている。以下に詳述するように、水の流動はダイヤフラムによって防止される。バネ・カバーはダイヤ・フラムに対する冗長手段である。
このユニットは剛体からなり、かつ物体が上に載った際、または装置の使用中に衝撃を受けた際に正常な動作が中断されない。正常な動作の中断は従来の装置の致命的な故障の主な要因の１つである。このため、これは本発明の重要な特徴である。
本発明の別の重要な特徴としては、アダプタ・リングと、同アダプタ・リングと一緒に使用する部品とが挙げられる。アダプタ・リングは船体または船の隔壁を貫通するプロペラ・シャフトを貫通させる他の多くの装置とともにシステムを使用することを可能にする。以下に詳述するように、アダプタ・リングの内部にはネジ山が螺刻されており、同ネジ山は他の協働する各種部品のネジ山を螺入させるべく形成されている。例えば、シャフト・シール・システムを所定位置に保持するとともに、船内への水の流入及びシャフト・シール・システムからの水の流出を防止すべく、船体貫通形アダプタ・リングは船体を貫通して取付け可能であり、同船体貫通形アダプタ・リングの外周面に螺刻されたネジ山はアダプタ・リングの内周面に螺刻されたネジ山と螺合可能である。これに代えて、船体に形成された開口を貫通して延びる船尾管に対してシステムを取付けるべくフランジ・リングを使用し得る。更に、フランジ・リング自体を船体に取付け得る。別の周知の構造において、ホース・アダプタをアダプタ・リング及びホースに取付け得る。船内に延びるシャフトに対する通路を提供すべく、ホースは船体の開口を貫通して延びる船尾管まで延びている。
本発明の好ましい実施の形態の重要な特徴としては、システムを通じた水の流動を防止する手段が挙げられる。特に、シー・ガスケット等のダイヤフラムはシャフト・シール・システムからの水の流出を防止し、さらにはシャフトの前後動に応じたフリクション・リングの前後動を可能にする十分な柔軟性を有する必要がある。ダイヤフラムはフリクション・リングに連結された環状領域を有する。ダイヤフラムは同ダイヤフラムをフリクション・リングに対して水密に取付けるために１つ以上のオーリングをクランプとして収容すべく形成されている。更に、フリクション・リングは連結部を把持するオーリングとともにダイヤフラムを収容すべく形成されている。ダイヤフラムの他端はセンタリング・ネジ等のネジでスライド・リングに取付ける環状領域を含む。シャフトの軸が変位した際、センタリング・ネジを備えた構造はシステムを貫通して延びる通路の長手方向に延びる軸の位置の変更を可能にする。従って、同軸センタリング・ネジは通路の長手方向に延びる軸をプロペラ・シャフトの長手方向に延びる回転軸と同軸をなすように調整し得る。ダイヤフラムの屈曲部は２つの環状取付け領域を連結する。ダイヤフラムの屈曲部の柔軟性はダイヤフラムの水密性を維持することを可能にする。このため、ダイヤフラムは前後動が可能である。スライド・リングは本発明の好ましい実施の形態の別の重要な特徴である。スライド・リングはダイヤフラムの取付け位置を提供するために必要である。更に、スライド・リングはフリクション・リングをシール・リングに向けて付勢する引張りバネに対する支持構造を形成している。また、スライド・リングはフリクション・リングと協働し、さらにはシャフトの前後動に合わせてフリクション・リングが限られた範囲内で軸方向に移動する間、同フリクション・リングを案内する。
システムの柔軟性、特にダイヤフラム及びバネ・カバーの柔軟性はフリクション・リング及びシール・リングの各シール面が互いに整列しない状態が発生した場合にも、システムの重要な剛性を低減することなく両シール面が効果的に機能することを可能にする。
本発明の目的は、船内のモータまたはギヤ・ボックスから船外プロペラまで延びるプロペラ・シャフトを有する船において、船内への水の流入と、本発明のシャフト・シール・システムの密閉領域からの水の流出とを防止することにある。
本発明の別の目的は船体または船の隔壁を貫通して延びるシャフトを有する船において、シャフトの位置が径方向または軸方向に変位した場合にも船の内部への水の流入を防止するシステムを提供することにある。
本発明の更に別の目的は船体または船の隔壁を貫通して延びるプロペラ・シャフトを有する船において、船の内部への水の流入を防止するシステムであって、別のシャフト・シール・システムの損傷または固定位置からの変位を招来する衝撃に耐え得る剛体からなるシステムを提供することにある。
本発明の別の目的は船のウォータ・シール・システムの動作中に同システムの一部の整列がずれた場合にも効果に機能するシステムを提供することにある。
本発明の別の目的は前記の種類のシステムであって、システムのシール部品に対する損傷を防止し、かつシールの完全性を維持すべく船の運航中におけるドライブ・シャフトの軸方向の移動に対応した調整を実施すべく収縮及び拡張するシステムを提供することにある。
本発明の別の目的はシステムの長手方向に延びる軸がドライブ・シャフトの軸から移動した場合にも水の流動に対するシールを形成するシステムを提供することにある。
本発明の別の目的は船体または隔壁を貫通して延びるシャフトを有する船の流体シール装置であって、船体または隔壁を貫通して延びるシャフトを収容する各種の装置とともに使用可能な流体シール装置を提供することにある。
本発明の別の目的は船内のモータまたはギヤ・ボックスから船外のプロペラまで延びるシャフトを有する船に使用する流体シール装置であって、船体または隔壁を貫通して延びるプロペラ・シャフトを貫通させる各種の船体貫通形アダプタ・リング、フランジ・アダプタ、ホース・アダプタ及び船尾管クランプ・アダプタ等と一緒に容易に使用できる流体シール装置を提供することにある。
本発明の別の目的は前記の種類の装置であって、同装置を異なる形状の船体開口に取付けるためのアダプタの取付けが可能な装置を提供することにある。
本発明の別の目的はフリクション・リングを含油ナイロン（Oil-impregnated nylon）等の耐久性のある材料から形成した前記の種類のシール装置を提供することにある。
本発明の別の目的は一次シールの１つが機能しなくなった際に機能する二次シールを含む前記の種類の装置を提供することにある。
本発明の別の目的は船のシャフトに使用するウォータ・シール装置であって、安全に動作し、耐久性があり、かつ容易に形成でき、さらには従来の部品及び材料を使用するとともに、高い信頼性をともなって効果的、かつ効率的に動作するウォータ・シール装置を提供することにある。
前記以外の目的は以下の詳細な説明及び請求の範囲から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
図１は船のプロペラ・ドライブ・シャフトとともに使用する本発明の好ましい実施の形態に基づくシステムの側面図である。
図２は図１の装置の縦断面図である。
図３Ａ及び図３Ｂは図１のシステムの部分分解図である。
図４は図２の装置の前部を拡大して示す部分縦断面図である。
図５は図２の装置の後部を拡大して示す部分断面図である。
図６は圧縮位置にある図１の装置を示す部分縦断面図である。
図７は図１に示すアダプタ・リングの端面図である。
図８は図７のアダプタ・リングの縦断面図である。
図９、図１０及び図１１はそれぞれ図１のダイヤフラムの端面図、側面図及び拡大部分縦断面図である。
図１２及び図１３は図１の装置に使用するスライド・リングのそれぞれ端面図及び側面図である。
図１４及び図１５は図１の装置に使用するフリクション・リングのそれぞれ端面図及び側面図である。
図１６は図１の装置に使用するコイル・バネの側面図である。
図１７は図１のシステムのバネ・カバーの側面図である。
図１８及び図１９は図１のシステムとともに使用する船体貫通形アダプタ・リングのそれぞれ端面図及び側面図である。
図２０及び図２１は図１のシステムとともに使用可能なアダプタ・フランジのそれぞれ側面図及び端面図である。
図２２は船尾管を本発明のアダプタ・リングに連結するホース・アダプタの縦断面図である。
図２３はプロペラ・ドライブ・シャフトに取付けられた本発明の第２の実施の形態に基づく装置の縦断面図である。
図２４はプロペラ・ドライブ・シャフトに取付けられた本発明の第３の実施の形態に基づく装置の縦断面図である。
図２５はプロペラ・ドライブ・シャフトに取付けられた本発明の第４の実施の形態に基づく装置の縦断面図である。
図２６はプロペラ・ドライブ・シャフトに取付けられた本発明の第５の実施の形態に基づく装置の縦断面図である。
図２７はプロペラ・ドライブ・シャフトに取付けられた本発明の第６の実施の形態に基づく装置の縦断面図である。
図２８はプロペラ・ドライブ・シャフトに取付けられた本発明の第７の実施の形態に基づく装置の縦断面図である。
図２９及び図３０は本発明のホース・アダプタのそれぞれ正面図及び側面図である。
図３１は本発明の第８の実施の形態に基づくプロペラ・シャフトを収容する船尾管に取付けられた船尾管クランプ・アダプタの一部を破断して示す部分縦断面図である。
図３２は本発明の第９の実施の形態に基づく船尾管シール組立体の一部を破断して示す部分縦断面図である。
図３３は本発明のエア・シール組立体の一部を破断して示す部分縦断面図である。
図３４は図３３のエア・シールを備えた本発明の第１０の実施の形態に基づく装置の一部を破断して示す部分縦断面図である。
図３５は本発明の船尾管クランプ・シール組立体の一部を破断して示す部分縦断面図である。
図３６は本発明のホース・ベアリング・アダプタの一部を破断して示す部分縦断面図である。
図３７は図３６のホース・ベアリング・アダプタの横断面図である。
好ましい実施の形態の詳細な説明
本発明の好ましい実施の形態を示す図に基づいて本発明を以下に詳述する。図１はシャフト１２及び船体１４等の壁の間にシールを形成するシャフト・シール装置１０を示す。船外に位置するシャフト１２の右端は船のプロペラに連結されている。船内に位置するシャフト１２の左端はエンジンまたはギヤ・ボックスに連結されている。シール装置１０は長手方向に延びる軸Ａを有するシャフトに対する通路を備えている。更に、軸Ａはシャフト１２の回転軸でもある。シール装置１０はアダプタ・リング２０、シー・ガスケット（Sea gasket）、即ちダイヤフラム５０、スライド・リング６２、フリクション・リング９０及びバネ・カバー１３４内の荷重手段、即ち付勢手段１３０（図２参照）を有する。シール・リング１６１はシャフト１２に対して固定されており、さらにはシャフト・クランプ１６３によって保持されている。安全シールド１７０はフリクション・リング９０に取付けられている。
図２及び図３に示すように、アダプタ・リング２０は壁２２を有するほぼ円筒状の中空管である。壁２２は外周面２４及び内周面２６（図２、図４、図５、図７及び図８参照）を有する。内周面２６はほぼ円筒状の空隙２８を画定している。図８に示すように、アダプタ・リング２０は第１の端３０及び第２の端３２を有する。第１の端３０及び第２の端３２はそれぞれ開放され、かつ空隙２８に連通している。取付け面３４はアダプタ・リング２０の第１の端３０に位置する壁２２に形成されたほぼ平坦なラジアル面である。径方向に等間隔離間した４つの取付けボア３６は取付け面３４内に配置されている。各ボア３６は長手方向に向かって軸Ａに平行に延びる対応する軸（図示略）に対して整列されている。傾斜部３８は内周面２６に隣接する取付け面３４に形成されている。
収容部４０はアダプタ・リング２０の第２の端３２に位置する壁２２内に形成されており、さらには壁２２から同壁２２に直交する方向に空隙２８内まで延びている。好ましい実施の形態において、収容部４０の領域４２には符号４４で示すネジ山が螺刻されており、同領域４２は以下に詳述するようにアダプタ領域に螺合可能である。
図２、図９、図１０及び図１１に示すダイヤフラム５０は柔軟性を有し、かつゴムまたは耐塩水性を有する他の弾性材料から形成することが好ましい。ダイヤフラム５０はラジアル・ベース５２、屈曲部５４及び環状足部５６を有する。ベース５２はほぼ平滑であり、さらには軸Ａに直交する方向に延びている。更に、図３及び図１１に示すように、ベース５２は径方向に等間隔離間した４つの開口５８と、外周縁６０とを有する。また、図２及び図５に示すように、ベース５２は取付け面３４に取付けられており、開口５８は取付けボア３６に対して整列している。図２及び図５に示すように、ベース５２の外周縁６０は外周面２４を越えて延びている。オーリング６１はダイヤフラム５０の後部を後方に向かって延びるフリクション・リング９０の本体に接続している。
屈曲部５４はベース５２から空隙２８内へ延びている。足部５６は脚部５４に対して角度をなし、かつ軸Ａにほぼ平行に延びている。更に、足部５６は以下に詳述するように水密シールを形成すべくフリクション・リング９０に対して取付け可能である。
図２、図３Ｂ、図１２及び図１３に示すように、スライド・リング６２は一連の環状面を有する壁６４と、壁６４に対して直交する方向に延びるラジアル・ベース６６とを有するほぼ円筒状の中空管である。壁６４は空隙２８に隣接する空隙７２を画定する内周面７０及び外周面６８を有する。図１３に示すように、スライド・リング６２は第１の端７４及び第２の端７６を有する。第１の端７４及び第２の端７６はそれぞれ開放され、かつ空隙７２に連通している。支持面７８はほぼ平坦であって、かつ環状に延び、さらにはベース６６の第１の端７４に形成されている。ベース６６は径方向に等間隔離間した４つ以上の開口８０を有する。ベース６６の外径はアダプタ・リング２０の外周面２４の径にほぼ等しい。
図１、図２及び図５に示すように、スライド・リング６２はガスケット５０を介してアダプタ・リング２０に取付けられている。スライド・リング６２を取付けた際、スライド・リング６２のベース６６はガスケット５０のベース５２に対して当接する。開口８０はガスケット５０の開口５８及びアダプタ・リング２０内の取付けボア３６に対してそれぞれ整列している。
図２，図３及び図５に示すように、センタリング・ネジ８２はフラット・ワッシャ８３及び２つの開口８０，５８を貫通して延び、さらには取付けボア３６内に螺合されている。これにより、スライド・リング６２はダイヤフラム５０を介してアダプタ・リング６２に固定される。センタリング・ネジ８２は取付けボア３６内において緩めるかまたは締付け得る。これにより、センタリング・ネジ８２は軸Ａに平行をなす直線方向に移動する。センタリング・ネジ８２を移動させる際、スライド・リング６２は同移動に応じて以下に詳述するように移動する。
図２、図３、図４、図５、図６、図１４及び図１５に示すように、フリクション・リング９０は実質的に一体をなす複数の同軸中空円筒管１０１，１０３，１０５，１１０，１１１からなる。円筒管１０３は外周面９２及び内周面９４を有する。内周面９４はシャフト１２を通す円筒状空隙９６を画定している。図５及び図１５に示すように、円筒管１０１はフリクション・リング９０の端９８に位置しており、さらには環状溝１００を有する。溝１００は面９２，９４とほぼ同一の中心を有する滑らかな環状面を有する。舌部１０４は環状をなし、かつ溝１００から外側へ向かって延びるとともに、フリクション・リング９０の一方の端を形成している。壁１０６は溝１００を外周面９２に接続している。溝１００はガスケット５０の足部５６の取付け位置を提供している。図２、図３及び図５に示すように、足部５６はオーリング１０８を介して溝１００に接している。オーリング１０８はガスケット５０及びフリクション・リング９０の間に水密シールを形成している。
図２、図４、図１５及び図１６に示すように、円筒管１１０は内周壁１１２を有している。内周壁１１２はシャフト１２を通す内部円筒状空隙１１４を画定している。内部円筒状空隙１１４は空隙９６に対して整列及び連通されている。空隙１１４はシャフト１２の直径より大きい内径、好ましくはシャフト１２の直径より１／４インチ（約０．６３５ｃｍ）以上大きい内径を有する。シール部１１６は円筒管１１０の前端部に形成されている。円筒管１１０はアダプタ・リング２０の外周面２４の外径より僅かに小さい外径を有する。図１、図２、図３及び図５に示すように、円筒管１１０はホース・バーブ（Hose barb）１２４を取付けるためのボア１２２を有する。ホース・バーブ１２４はエア・ベント用ホース（図示略）または給水用ホース（図示略）に対して接続可能である。
シーリング面１２６はほぼ平坦であって、かつ環状に延びており、さらにはシール部１１６の前端に形成されている。円筒管１０５は円筒管１１０の外径より小さく、かつ円筒管１０３の壁９２の外径より大きい外径を有する外周面１３２を備えている。円筒管１０５はラジアル保持面１２８を後部に有する。保持面１２８はほぼ平坦であって、かつ環状に延びており、さらには円筒管１０３の面９２に直交する方向に拡がっている。
図２、図３、図４、図５及び図１６においてシール引張りバネ（Seal tension spring）１３０として示す付勢手段、即ち荷重手段はコイル・バネであり、好ましくはステンレス鋼、非金属材料、耐腐食性材料または耐腐食性成分含有材料から形成されている。バネ１３０は円筒管１０３の外周面に沿って配置されている。更に、バネ１３０の一端は保持面１２８によって保持され、他端はスライド・リング６２の支持面７８によって支持されている。
図１、図２、図３、図４、図５及び図１７に示すように、バネ・カバー１３４は２つの端部１３６及び中央ベローズ部分１３８を有する。バネ・カバー１３４は中空であり、かつ柔軟性を有するとともに、バネ１３０を被覆している。カバー１３４はウレタン製品であり得る。カバー１３４の一方の端部１３６は円筒管１１０の外周面１３２に取付けられ、かつ円筒管１０５に当接している。更に、同端部１３６は好ましくは一対のオーリング１０８からなる留め具によって円筒管１０５の外側エッジに固定することにより、水密シールを形成している。バネ・カバー１３４の他方の端部１３６は一対のオーリング１０８によりスライド・リング６２の外周面６８に固定されることにより、水密シールを形成している。
船体を通ってウォータ・シール装置まで延びるプロペラ・シャフトの通路の形成を可能にする手段が必要である。図１及び図２において、船体貫通形アダプタ・リング１４２はアダプタ・リング２０の第２の端３２に取付けられている。図２、図１８及び図１９に示すように、船体貫通形アダプタ・リング１４２はアダプタ・リング２０の収容部４０の領域４２に対して螺合するネジ山を螺刻した管状端部１４４等の連結端部と、装置１０を特定の船体構造に適合させるアダプタ端部、即ちフランジ１４６とを有する。管状端部１４４はプロペラ・シャフト１２の収容が可能な直径を備えたボアを有する。本実施の形態では、３／４〜１２インチ（約１．９５〜３０．４８ｃｍ）の外径を有するシャフトを収容するボアを使用するが、本発明は同寸法に限定されない。アダプタ・フランジ１４６は同フランジ１４６を船体内へ螺入させるべくアダプタ・リング１４２を回動させるツールを収容する一連の複数の凹部１４７を有する。複数の凹部１４７は径方向に配置され、かつ長手方向に延びている。アダプタ・リング１４２のアダプタ端部１４６は任意の形状を有する。更に、アダプタ・リング１４２は装置１０を特定の所望の船体／開口形状に適合させ得るアダプタ端部１４６を有する。
図２０、図２１及び図２２はプロペラ・シャフトを船体または船の隔壁を貫通して案内する別の部品を示す。
図２０及び図２１はネジ山を螺刻した管状端部１４９を有するアダプタ１４８を示す。フランジ１５０は船体のプレートに形成された開口に整列する開口１５１を有する。標準留め具（図示略）はアダプタ・フランジをプレートに対して取付ける。プロペラ・シャフトは管内を通ってウォータ・シール装置内まで延びている。
図２２において、アダプタ・リング２０はプロペラ・シャフトを収容すべく取付けられている。ホース・アダプタ１５５はアダプタ・リング２０内に螺合すべくネジ山を螺刻した前部１５７を有する。ホース・リング１５５の後端は船体１４まで延びている。船尾管１５８はゴム・ホース等の弾性ホース１５６によりホース・アダプタ１５５の後方に延びる部分１５７Ａに連結されている。ラジアル壁、即ち肩部１５５Ａは部分１５７Ａ上に配置し得るホース１５６の長さを制限している。ホース・クランプはホース１５６をホース・アダプタ１５５、アダプタ・リング２０及び船尾管１５８の間に取付ける。
次いで、シール装置１０のオペレーションについて詳述する。図１及び図２に示すように、装置１０は船のエンジンに向けて配向されたシール部１１６を有するフリクション・リング９０と、船体に隣接するアダプタ・リング２０とともにプロペラ・ドライブ・シャフト上に取付けられている。装置１０は船体貫通形アダプタ・リング１４２と、アダプタ・フランジ１４８と、ホース・アダプタ１５５及び船尾管１５８とのうちのいずれか１つによって船体に取付けられている。船体貫通形アダプタ・リング１４２、アダプタ・フランジ１４８、並びにホース・アダプタ１５５及び船尾管１５８は船外から船体を貫通して延びるか、または船体の内側に形成された開口から延び、さらにはアダプタ・リング２０に対して連結されている。このアダプタ・リング２０に対する連結はアダプタ・リング及び船体貫通形アダプタ・リング等にそれぞれ形成されたネジ山を相互に螺合させることにより実現可能である。船体貫通形アダプタと、フランジ・アダプタと、ホース・アダプタ及び船尾管等とは船体／船の開口形状に対して特別に選択されている。
プロペラ・ドライブ・シャフト１２は同シャフト１２に固定されたシャフト・クランプ１６３を有する。シール・リング１６１は長手方向に延びる連結ネジ１６５によってシャフト・クランプ１６３に取付けられている。シール・リング１６１は平坦な後部シール面１６０を有する。シャフト・クランプ１６３はシール・リング１６１に当接して取付けられ、かつ圧縮ネジ１６５によりシール・リング１６１に固定されている。シャフト・クランプ１６３はシール・リング１６１のシール面をフリクション・リング１１０の平坦なラジアル・シール面１２６に付勢すべくシール・リング１６１を所定位置に保持している。クランプ１６３は同クランプ１６３の両自由端を互いに付勢すべく締付けネジ１６７を使用してシャフト上に固定した状態で保持されている。シール・リング１６１及びシャフト１２間からの水漏を防止すべくオーリング１６９はクランプ１６３及びシール・リング１６１の間に把持されている。安全シールド１７０はセルフタッピング・ネジ（Self-tapping screws）１７２または他の留め具によりフリクション・リング５０に取付けられ、かつ前方に向かって延びている。
装置１０の取付け後、同装置１０は装置の軸Ａをシャフト１２の軸に整列させるべく調整を要する。これは対応するセンタリング・ネジ８２の緩め及び／または締付けにより達成される。各対応するネジ８２を締付けるべく同ネジ８２をボア３６内に螺入させた場合、ボア３６に隣接するベース６６の一部がガスケット５０及びアダプタ・リング２０に対して更に接近する。これはベース６６、スライド・リング６２及びフリクション・リング９０，１１０を傾斜させる。これにより、ベース６６、スライド・リング６２及びリクション・リング９０，１１０の直線に沿った整列が変更される。同様に、対応するネジ８２を緩めた場合、ネジ８２は同ネジ８２を収容するボア３６内に螺刻されたネジ山を押圧し、さらにはボア３６に隣接するベース６６の一部をガスケット５０及びアダプタ・リング２０から離間する方向へ移動させる。これはベース６６、スライド・リング６２及びフリクション・リング９０，１１０を逆方向に傾斜させる。これにより、ベース６６、スライド・リング６２及びフリクション・リング９０，１１０の直線に沿った整列が変更される。従って、フリクション・リング９０及びスライド・リング６２は対応するネジ８２の適切な緩め及び／または締付けによりシャフト１２の軸Ａに対して整列可能である。シャフト１２をフリクション・リングの空隙１１４内の中心に位置決めすべくフリクション・リング９０及びスライド・リング６２を整列させることが好ましい。
エンジンのオペレーション中、プロペラ・シャフト１２が回転する。更に、シール・リング１６１、シャフト・クランプ１６３及びオーリング１６９がシャフト１２とともに回転する。前記の装置部材によって画定された軸Ａに整列する円筒状空隙１１４の内径はプロペラ・シャフトの外径より大きいうえ、シャフトの自由な回転を可能にする。このため、装置１０は静止した状態にある。図２及び図４に示すように、シール・リング１６１は固定シーリング面１２６に付勢されており、かつ水密表面シール、即ち水密面シールを形成している。バネ１３０はフリクション・リング９０及びシーリング面１２６をリング１６１に対して付勢し、かつ水密シールを維持すべくシーリング面１２６及びリング１６１の間に十分な圧力を形成する。
プロペラ・ドライブ・シャフト及び船体の間の間隙から流入した水（Ｗ）は装置１０の内側空隙１４内へ流入する。殆どの水は外側舌部１０４を通り、さらにはガスケット５０の脚部５４及び足部５６と、アダプタ・リング２０の内周面２６との間に形成された空隙１８０内へ案内される。この水はダイヤフラム５０の脚部５４によってブロックされる。ダイヤフラム５０が破損した場合は、水はフリクション・リング９０の円筒管１０３の外周面９２と、スライド・リング６２の内周面７０との間を通って外周面９２及びバネ・カバー１３０の間に形成された空隙１８２内に流入する。このような事態が発生した場合、バネ・カバー１３０はバックアップ・シールを提供することにより、船内への水の流入を防止する。
シャフト１２及び円筒管１０３の内周面９４の間に形成された狭い溝内に流入した水はフリクション・リング９０及びシール・リング１６１の各シーリング面１２６の間に形成された表面シール、即ち面シールと、オーリング１６９とによってブロックされる。
船を運航する際、プロペラの前方推力または逆推力はプロペラ・シャフト１２を軸Ａに沿ってエンジンが位置する前方、またはプロペラが位置する後方へ向けてそれぞれ移動させる。船を前進させる際、プロペラ・シャフト１２は軸Ａに沿ってエンジンに向けて押圧される。これはシール・リング１６１を面１２６から離間する方向に移動させる。水密シールを形成すべく十分な圧力で面１２６及びシール・リング１６１の当接を維持するために、バネ１３０はフリクション・リング９０と、同リング９０に付随する面１２６とをシール・リング１６１に向けて移動させる十分な付勢力を有する。この状態において、フリクション・リング９０をエンジンに向けて付勢した場合、バネ・カバー１３４のベローズ部分１３８が拡張される。フリクション・リング９０の凹み付き端部９８が軸Ａに沿ってエンジンに向かって直線移動することにより、ガスケット５０の足部は移動する。この移動中、留め具１０８は足部５６及び溝１００の間の水密シールを維持する。
図６に示すように、船を後進させる際、プロペラ・シャフト１２はプロペラに向けて軸Ａに沿って引き寄せられる。これによりシール・リング１６１は面１２６に向けて移動される。この結果、フリクション・リング１１０が押圧され、かつバネ１３０が圧縮される。バネ１３０は柔軟性を有し、かつリング１６１から面１２６に加わる力に応じてフリクション・リング９０がプロペラに向かって移動することを可能にすべく圧縮される。重要な点としては、面１２６及びリング１６１の間の圧力をほぼ一定に維持し、さらにはリング１６１の回転により面１２６を傷つける、即ち損傷するまで同圧力を増大させない十分な柔軟性をバネ１３０が有する点が挙げられる。
バネ１３０を圧縮した際、バネ・カバー１３４のベローズ部分１３８は圧縮される。更に、円筒管１０３の凹み付き端部９８はプロペラへ向かって押圧される。ガスケット５０の足部５６はオーリング１０８により溝１００に固定されており、さらには円筒管１０３の移動に応じてプロペラの方へ引き寄せられる。従って、脚部５４は引き延ばされ、かつ傾斜部８によって支持される。傾斜部３８は脚部５４を切断または損傷する鋭いエッジを有さない。
以上、本発明を好ましい実施の形態に基づいて詳述した。次いで、本発明の別の実施の形態を以下に詳述する。好ましい実施の形態に示す部材に類似する部材は同様の符号を付して示すとともに、異なる部材及び構造を特に強調して示す。
図２３は別の実施の形態に基づく装置１０１０を示す。装置１０１０はシャフト１２の軸Ａに対するフリクション・リングの整列を保証すべくフリクション・リングを支持するために特に形成されている。アダプタ・リング１０２０は環状壁１０２２と、シャフト１２を通す内側円筒状空隙とを有する短い中空の円筒管である。平坦なラジアル面１０２４はアダプタ・リング１０２０の一方の端面に形成されており、かつ壁１０２２に対して直交する方向に延びている。アダプタ・リング１０２０の他方の端面には別の平坦なラジアル面１０２５が形成されている。長形収容部１０４０はシャフト１２を通す内側円筒状空隙（図示略）を形成しており、さらにはネジ山を螺刻した外周壁１０４２を有する。外周壁１０４２は前記の船体貫通形アダプタ・リング等のアダプタ部品（図示略）を収容する。径方向に離間した複数のボア１０２６は平面１０２４から軸Ａに平行に延びている。ボア１０２６は壁１０２２を貫通して延びている。
フラット・ガスケット、即ちダイヤフラム１０５０はボア１０２６に整列すべく形成された互いに離間する複数の開口１０５８を有する。図２３に示すように、ガスケット１０５０は環状リング１０２０に取付けられたラジアル面１０５２を有する。一連のボア１０５８は複数のボア１０２６に対して整列されている。
スライド・リング１０６２はベース１０６４及び外側円筒管１０６６を有する。外側円筒管１０６６はベース１０６４から軸Ａにほぼ平行に延びている。ベース１０６４はガスケット１０５０に取付けられている。更に、ベース１０６４はガスケット１０５０をベース１０６４及びアダプタ・リング１０２０の間で押圧している。円筒管１０６６はエンジンに向かって長手方向に延びている。更に、円筒管１０６６はシャフト・クランプ１６３から径方向に外側へ離間した開放端部を有する。
センタリング・ネジであることが好ましい留め具１０８２はボア１０２６及び開口１０５８を貫通し、さらにはスライド・リング１０６２のボア１０５９内に螺合されている。これにより、スライド・リング１０６２はガスケット１０５０を介してアダプタ・リング１０２０に固定されている。
フリクション・リング１０９０は周縁に油を含浸させたプラスチックまたは他の材料からなる３つの一体をなす中空円筒管（A set of three integral hollow,peripherally oil-impregnated plastic or other material cylinders）１１０１，１１０５，１１１０を有する。円筒管１１０１は外周面１０９２を有し、さらにはシャフト１２を通す空隙を画定している。フリクション・リング１０９０の一端はアダプタ・リング１０２０の内側空隙内に収容されている。アダプタ・リング１０２０の内側空隙内において、前記のフリクション・リング１０９０の一端はアダプタ・リング１０２０の面１０２５と、スライド・リング１０６２の面１０６４の周縁とに当接している。
円筒管１１０５はガイド・リング及びシール部として形成されている。円筒管１１０５は円筒管１１０１の径より大きい径を有する外周面１１１８と、外周面１０９２の周縁付近まで延びるほぼ平坦なラジアル面からなるバネ押圧面１１２０とを有する。円筒管１１１０は外周面１１２２を有するシール部である。外周面１１２２はガイド・リング１１０５の外周面１１１８の径より小さい径と、ほぼ平坦なラジアル面からなるシール面１１２４とを有する。
好ましい実施の形態において、ステンレス鋼製コイルバネからなる荷重手段、即ち付勢手段１１３０は円筒管１１０１の周囲に配置されている。更に、付勢手段１１３０はベース１０６４と、ガイド・リング１１０５のバネ保持面１１２０との間に保持され、かつ圧縮されている。
ガイド・リング１１０５の外周面１１１８は円筒管１０６６の内径にほぼ等しい外径を有する。従って、ガイド・リング１１１４は円筒管１０６６内に支持されている。円筒管１０６６はガイド・リング１１１４を円筒管１０６６の長手方向に延びる軸に沿って案内する。従って、フリクション・リング１０９０は面１１２４と、シール・リング１６１のシール面との間のシールを維持すべく正確に整列し得る。
次いで、シール装置１０１０のオペレーションについて詳述する。装置１０１０は船のエンジンに向かって配向されたフリクション・リング１０９０と、船体に隣接するアダプタ・リング１０２０とともにプロペラ・ドライブ・シャフト上に取付けられている。装置１０１０は船体／船の開口形状に適合すべく特別に形成され、かつ船体の開口を貫通して延びる船体貫通形アダプタ・リング等を介して船体に取付けられている。装置１０１０はアダプタ・リング１０２０の収容部１０４０上に螺合されている。
装置１０１０の取付け後、同装置１０１０の軸Ａをシャフト１２の軸に対して整列すべく調整を要する。これは対応するセンタリング・ネジ１０８２の緩め及び／または締付けにより達成される。各ネジを締付けてボア１０６８内に螺入させた際、ボア１０５８に隣接するベース１０６４はガスケット５０及びアダプタ・リング１０２０に向けて更に引き寄せられる。これはベース１０６４及びフリクション・リング１０９０を傾斜させる。これにより、ベース１０６４及びフリクション・リング１０９０の直線に沿った整列が変更される。同様に、対応するネジ１０８２を緩めた際、ネジ１０８２は同ネジ１０８２を収容するボア１０５８内に螺刻されたネジ山を押圧し、さらにはボア１０５８に隣接するベース１０６４をガスケット１０５０及びアダプタ・リング１０２０から離間する方向へ移動させる。これはベース１０６４及びフリクション・リング１０９０を逆方向に傾斜させる。これにより、フリクション・リング１１１０，１０９０及びベース１０６４は対応するネジ１０８２の緩め及び／または締付けによりシャフト１２の軸Ａに対して整列させ得る。フリクション・リング１０９０はシャフト１２をフリクション・リングの開口内の中心に位置決めすべく整列し得ることが好ましい。
シャフト・クランプ、即ちカラー１６３はネジ１６７でシャフト１２に固定されている。更に、カラー１６３は長手方向に延びる連結ネジ等によりシール・リング１６１に連結されている。これにより、シール・リング１６１のシール面１６０をフリクション・リング１０９０の平坦なラジアル・シール面１２６に対して付勢すべくシール・リング１６１は固定位置に保持される。オーリング（図示略、但しオーリング１６９に関連して説明済み）はシール・リング１６１及びシャフト１２の間の水漏れを防止すべくクランプ１６７及びシール・リング１６１の間に把持されている。
エンジンのオペレーション中、プロペラ・シャフト１２が回転する。更に、シール・リング１６１、クランプ１６７及びオーリングはシャフト１２とともに回転する。装置１０１０は同装置１０１０を貫通して延びる円筒状空隙がプロペラ・シャフトの直径より大きいため静止状態にある。この結果、船体を貫通して延びるシャフトは自由に回転し得る。シール・リング１６１のシール面１６０を固定シーリング面１１２４に対して付勢することにより、水密表面シール、即ち水密面シールが形成される。バネ１１３０はフリクション・リング１１１０及び面１１２４をリング１６１に対して付勢することにより、面１１２４及びリング１６１の間に水密シールを維持する十分な圧力を形成する。
船を運航する際、プロペラの前方推力または逆推力はプロペラ・シャフト１２を軸Ａに沿ってエンジンの方向に前進させるか、またはプロペラの方向に後進させる。船を前進させる際、プロペラ・シャフト１２は軸Ａに沿ってエンジンの方向に押圧される。これはシール・リング１６１を面１１２４から離間する方向に移動させる。水密シールを形成すべく面１１２４及びシール・リング１６１の間の当接を十分な圧力で維持するために、バネ１１３０はフリクション・リング１０９０及び面１１２４をシール・リング１６１に向けて移動させる十分な付勢力を有する。
船を後進させる際、プロペラ・シャフト１２は軸Ａに沿ってプロペラの方向に引き寄せられる。これにより、シール・リング１６１は面１１２４に向けて移動する。この結果、フリクション・リング１１１０及び圧縮バネ１１３０に圧力が加わる。リング１６１から面１１２４に加わる圧力に応じてフリクション・リング９０がプロペラの方向に移動することを可能にすべく、バネ１１３０は柔軟性を有し、かつ圧縮される。重要な点としては、面１１２４及びリング１６１の間の圧力をほぼ一定に維持し、さらにはリング１６１の回転により面１１０６を傷つける、即ち損傷するまで同圧力を増大させない十分な柔軟性をバネ１１３０が有する点が挙げられる。
図２４はプロペラ・ドライブ・シャフト１２に取付けられた本発明の第３の実施の形態に基づく装置２０１０を示す。装置２０１０は図２３に示す装置１０１０に構造的に類似している。従って、同一の構造及び部材に関する詳細な説明は装置１０１０に関連して既に詳述したものとして省略する。装置２０１０の異なる特徴を特に強調して同装置２０１０を以下に詳述する。装置１０１０同様に、装置２０１０はフリクション・リング２０９０を支持し、かつ同フリクション・リング２０９０がシャフト１２の軸に対して整列することを保証すべく特に形成されている。アダプタ・リング２０２０は滑らかな外周壁２０２２と、ネジ山を螺刻した外周壁２０４４を有する長形収容部２０４０とを有する短い中空の円筒管である。２つの外周壁２０２２，２０４４の外径はほぼ等しい。更に、前記のように収容部２０４０はアダプタ部品１４２等を螺合させるべく形成されている。シャフト１２を通す内側空隙（図示略）はアダプタ・リング１０２０を貫通して形成されている。シー・ガスケット２０５０はシー・ガスケット１０５０と同一であるため詳細な説明は省略する。スライド・リング２０６２は円筒管２０６６が円筒管１０６６より短い点を除いてスライド・リング１０６２と同一である。円筒管２０６６はガイド・リング２１１４の外周面２１１８のほぼ半分まで軸Ａにほぼ平行に延びている。更に、スライド・リング２０６２をアダプタ・リング２０２０に取付けるセンタリング・ネジ等の調整可能な取付け手段は存在しない。その代わり、スライド・リング２０６２はハウジング２０２０に固定されている。
図２５はプロペラ・ドライブ・シャフト等の回転シャフト１２に取付けた本発明の第４の実施の形態に基づく装置３０１０を示す。シール装置３０１０はシャフト１２を通すほぼ円筒状のボア（図示略）を形成している。以下に詳述するように、装置３０１０は極端な偏心運動または揺動を有するシャフトに使用すべく特に形成されている。シール装置３０１０はホース３０２０、フリクション・リング３０９０、シール・リング１６１、付勢手段、即ち荷重手段３１３０及びシャフト・クランプ１６３を有する。
基本的に、ホース３０２０は外周壁３０２４と、シャフト１２を通す内側円筒状空隙とを有する円筒状ホースである。ホース３０２０は柔軟性及び弾性を有し、さらにはゴム、またはプラスチック及びゴムから形成することが好ましい。ホース３０２０の一端（図示略）は船尾管（図示略）の内側端部に取付けられている。ホース３０２０の他端３０２６は以下に詳述するようにフリクション・リング３０９０の一部に取付けられている。
フリクション・リング３０９０は一体をなす３つのほぼ円筒状の部品、即ち支持部３１１６、中央部３１１８及びシール部３１２０からなる。支持部３１１６は外周面３１２２を有するほぼ円筒状の中空管である。ホース３０２０の端３０２６は外周面３１２２の周囲に配置され、かつ好ましくホース・クランプ（図示略）によって固定されている。
中央部３１１８は支持部３１１６に隣接して形成されている。更に、中央部３１１８は外周面３１２４と、貫通して延びるシャフト１２を回転可能に収容する内側円筒状空隙とを有する。外周面３１２４は外周面３１２２より大きい径を有する。
シール部３１２０は支持部３１２２の反対側に位置する中央部３１１８の側部に隣接している。シール部３１２０は外周面３１２６と、ほぼ平坦なラジアル・シーリング面３１２８と、シャフト１２を収容する内側空隙（図示略）とを有する。
支持部３１１６、中央部３１１８及びシール部３１２０の各内側空隙はシャフト１２を通すためのフリクション・リング３０９０を貫通する１つの連続する円筒状空隙を形成すべく互いに整列されている。
好ましくはステンレス鋼からなるシール・リング１６１はシール部材３１２０に隣接してシャフト１２上に配置されている。シール・リング１６１は環状をなし、かつ外周面３０５４と、オペレーションのために装置３０１０を取付けた際にシャフト１２を収容する内周面とを有する。シーリング面３１５６は外周面３０５４と、シャフト２０を収容するボアを画定する内周面との間に拡がるほぼ平坦なラジアル面である。シーリング面３１５６はフリクション・リング３０９０のシーリング面３１２８に対して平行に延び、かつシールを形成すべく同シーリング面３１２８に当接している。
シャフト・クランプ１６３は円筒状をなし、かつ締付けネジ１６７によりシャフト１２上に固定されている。シャフト・クランプ１６３はシール・リング１６１に向けて配向された側面に沿って形成された側部３１６０を有する。カラー１６３の側部３１６０の内周面はシャフト２０を収容するボアの入口を画定すべく側部３１６０に形成されている。
好ましくは複数のステンレス鋼製バネ３１２２からなる付勢手段、即ち荷重手段３１３０の一端はシャフト・クランプ１６３の側部３１６０の内面に連結され、他端はシール・リング１６１の面３１５８に連結されている。これに関して、カラー１６３の側部３１６０はバネ３１２２の一方の端部を収容する径方向に隔離間した４つのボアを有する。更に、シール・リング１６１の面３１５８はバネ３１２２の他方の端部を収容する径方向に離間した４つのボア（図示略）を有する。同４つのボアは側部３１６０内に形成された４つのボアにそれぞれ整列されている。好ましい実施の形態において、付勢手段３１３０を形成する径方向に等間隔離間した４つ以上の付勢手段が配置されている。付勢手段カバー３１３４は２つの端部３１３８及び中央部３１４０を有するほぼ管状の柔軟性部材である。一方の端部は側部３１６０の段付き小径部３１５９上に取付けられ、さらにはホース・クランプ３１６２により所定位置に把持されている。他方の端部３１３８はシール・リング１６１の外周面３０５４上に取付けられ、さらにはホース・クランプ３１６２により所定位置に把持されている。シール・リング１６１の前進及び後進に関連して詳述したように、中央部３１４０はカバー３１３４の圧縮及び拡張を可能にするベローズ構造を常には有する。
図２６はシャフト１２に取付けられた本発明の第５の実施の形態に基づく装置４０１０を示す。基本的に、装置４０１０はアダプタ・リング４０２０、フリクション・リング４０９０、付勢手段４１３０、シール・リング１６１及びシャフト・クランプ１６３を有する。アダプタ・リング４０２０は外周面４０２２と、シャフト１２を収容する内側空隙とを有するほぼ円筒状の中空管である。第１の端４０２４は平坦なラジアル当接面を有する。前記のように、第２の端４０２６は船体貫通形アダプタ・リング１４２等に対する取付け手段を有する。
ベース部材４１１２は外周面４１１６、第１のボア４１１８及び第２のボア４１２０を有するほぼ円筒状の中空部材である。ボア４１１８は軸Ａに沿ってフリクション・リング４０９０の長さのほぼ半分まで延びており、さらには内周面４１２２と、ほぼ平坦な環状をなす支持面４１２４とを有する。第２のボア４１２０は円筒状であり、かつ軸Ａに沿って第１のボア４１１８からアダプタ・リング４０２０に隣接するフリクション・リング４０９０の端４１２６を貫通して延びている。従って、第２のボア４１２０はアダプタ・リング４０２０の内側ボアに連通し、さらにはシャフト１２を収容するための内周壁４１２８を有する。
フリクション・リング４０９０は外周面４１３２及び内周面を有するほぼ円筒状のリングである。フリクション・リング４０９０の内周面はシャフト１２の径より大きい径を有する円筒状ボアを画定している。フリクション・リング４０９０は内周面及び外周面４１３２の間に拡がるほぼ平坦な面を備えた第１の端４１３４を有する。第２の端４１３６は内周面及び外周面４１３２の間に拡がる平坦なシーリング面４１６０を有する。
付勢手段４１３０はシャフト１２の周囲に配置された円筒状ステンレス鋼製バネから常には形成されている。バネ４１３０の一端はベース４１１２の面４１２４に当接し、他端はフリクション・リング４０９０の面４１３４に当接している。
シール・リング１６１はシャフト１２上に配置され、好ましくはステンレス鋼から形成されている。リング１６１は平坦なラジアル・シーリング面１６０を有するほぼ円筒状の管である。シーリング面１６０はシールを形成すべく第２の端４１３６に位置するフリクション・リング４０９０のシーリング面４１２６に付勢されている。シャフト・クランプ１６３はシャフト１２上に配置されるとともに、シール・リング１６１に隣接し、かつ同シール・リング１６１に連結されている。締付けネジ１６７はクランプ１６３をシャフト１２に対して締付けることにより、シール・リング１６１をシャフト１２上の固定位置に保持する。シャフトが船を前進及び後進させる際の図２６に示す装置の軸方向の調整は前記した軸方向の調整と同様である。
図２７はプロペラ・ドライブ・シャフト１２上に取付けられた本発明の第６の実施の形態に基づく装置５０１０を示す。装置５０１０はアダプタ・リング５０２０を有する。アダプタ・リング５０２０は第１の端５０２２及び第２の端５０２４を有する短い中空の円筒管である。第２の端５０２４は前記の船体貫通形アダプタ・リング１４２に対する取付け手段と、シール組立体を船体若しくは隔壁に取付ける他の手段とのうちのいずれか一方を有する。アダプタ・リング５０２０は外周壁５０２６と、シャフト１２を通す内側空隙とを有する。
ガスケット、即ちダイヤフラム５０５０は図２、図３、図９、図１０及び図１１に示すガスケット５０同様に環状ベース、脚部及び環状足部を有する。ベース５０５２はアダプタ・リング５０２０の面５０３４に取付けられている。
スライド・リング５０６２は外周面５０６４及び内側空隙を有する。同内側空隙はシャフト１２を収容すべくアダプタ・リング５０２０の内側空隙と連通している。スライド・リング５０６２はガスケット５０５０を押圧するほぼ平坦なラジアル面を備えた第１の端５０６６を有する。スライド・リング５０６２の第２の端５０６８はほぼ平坦なラジアル面を有する。複数の円筒状ボア５０７０は側部５０６８のラジアル面内に径方向に等間隔離間して配置されている。
フリクション・リング５０９０は外周面５０９２と、シャフト１２を通す内側空隙とを備えたほぼ円筒の長形中空管を有する。フリクション・リング５０９０の第１の端はスライド・リング５０６２及びアダプタ・リング５０２０によって形成された空隙内に配置されており、かつガスケット５０５０と協働して水に対するシールを形成している。円筒管５１０１の第２の端５０９４はフリクション・リング５０９０の第２の中空円筒管５１１０に対して取付けられているか、または同円筒管５１１０と一体に成形されている。
フリクション・リング５０９０はほぼ同心をなす２つの一体中空円筒管５１１０，５１１４を有する。リング５１１０は外周面５１１６、第１の側部５１１８及び第２の側部５１２０を有する。第１の側部５１１８及び第２の側部５１２０はほぼ平坦な径方向に拡がる側部であり、さらには円筒管５１１０の両端にそれぞれ位置している。フリクション・リング・シール部材５１１４は円筒部５１０１とは反対の円筒部５１１０の側部に隣接して形成されている。フリクション・リング・シール部材５１１４は外周面５１２２と、ほぼ平坦なラジアル・シーリング面５１２６を含む第１の端５１２４とを有する。複数のボア５１２８はリング５１１０を貫通して延びるとともに、スライド・リング５０６２のボア５０７０に整列している。
付勢手段、即ち荷重手段５１３０は好ましくは鋼材からなるポスト５１３４の周囲に配置されたステンレス鋼製バネ５１３２であることが好ましい。ポスト５１３４は第１の端部５１３５及び第２の端部５１３６を有する長形鋼材バーである。ポスト５１３４の第１の端部５１３５はスライド・リング５０６２の面５０６８内に位置するボア５０７０に挿入されている。ポスト５１３４の第２の端部５１３６はリング５１１０のボア５１２８内に挿入され、かつリング５１１０を貫通して延びている。好ましい実施の形態において、円筒管５１０１の径方向に等間隔離間して配置されたバネ５１３２を有する４つのポスト５１３４が提供されている。バネ５１３２の一端は面５０６８によって保持され、他端は面５１１８によって保持されている。シャフト１２が船を前進及び後進させる際の装置５０１０の調整は前記した調整と同様である。
図２８はプロペラ・ドライブ・シャフト１２に取付けられた本発明の第７の実施の形態に基づく装置６０１０を示す。装置６０１０は付勢手段、即ち荷重手段６１３０を除いて前記の装置５０１０と同一である。従って、装置６０１０はアダプタ・リング６０２０、ダイヤフラム６０５０、スライド・リング６０６２及びフリクション・リング６０９０を有する。付勢手段５１３０同様に、付勢手段、即ち荷重手段６１３０はステンレス鋼製シャフトであることが好ましい複数のポスト６１３４を有する。ポスト６１３４は２つの端部６１３５，６１３６を有する。２つの端部６１３５，６１３６は対応するナット６１３７内に螺入すべくネジ山が螺刻されている。ナット６１３７はスライド・リング６０６２の面６０６８と、リング６１１０の面６１２０とに固定されている。
ホース・アダプタは本発明の別の実施の形態である。図２９及び図３０はホース・アダプタ６５００を示す。ホース・アダプタ６５００はアダプタ・リング２０のネジ４４に螺合するネジ山を螺刻した部分６５０２を有する。この結果、ホース・リングはアダプタ・リング２０に対して螺合可能である。ネジ山を螺刻した部分６５０２はフランジ６５０４まで延びている。ホース支持部６５０６はネジ山を螺刻した部分６５０２とは反対側のフランジの側部から延びている。円筒状ボア６５０８はシャフト１２を収容するホース・アダプタ６５００を貫通して延びている。以下に詳述するように、ホース・コネクタ６５０６を船体に向けて延ばすべくホース・アダプタ６５００はアダプタ・リング２０に対して螺合可能である。ホースの端部はホース・コネクタ６５０６上に摺動可能であり、さらにはホース連結システムにより所定位置に保持される。
アダプタ・リング２０内へのホース・アダプタ６５００の挿入はホース・コネクタ６５０６に対するホースの連結同様に非常に簡単である。ボア６５０８は船のシャフトを通す他のボアに対して整列されている。この結果、ホース・アダプタは組立てられたシャフトとともに船に容易に取付け得る。図３１は船尾管アダプタ７００２を示す。船尾管アダプタ７００２はアダプタ・リング２０の内周面に螺刻されたネジ山４４に螺合するネジ山を螺刻した外周部を有する部分７００６を備えた環状リング７００４を有する。シャフト収容ボア７００８はシャフト１２を回転可能に収容する管状アダプタ７００２のエンジン側の側部を貫通して延びている。管状アダプタ７００２の船体側の側部は船体を貫通して延びるボア７０１０から延びるファイバーグラス船尾管７０１２の外径より大きい内径を有する広いボアを有する。肩部７１４は船尾管７０１２に当接すべくボアの内側端部に形成されている。４つのネジ孔７０１６は等間隔を隔てて配置され、かつセンタリング・ネジ７０１８を収容するボア７０１０内へアダプタ７００２を貫通して延びている。ネジ７０１８は同ネジ７０１８をボア７０１６に螺合可能にすべくネジ山を螺刻したシャンクと、ボア７０１６に対するネジ７０１８の挿入及び取出しを行うための六角頭７２０とを有する。船尾管７０１２をシャフト１２と同軸をなす位置へ位置決めすべくネジ７０１８を船尾管７０１２に対して当接させるために、ネジ７０１８はボア７０１６内に螺入される。
アダプタ・リング２０への船尾管アダプタ７００２の取付けは簡単な作業である。更に、船尾管７０１２はアダプタ７００２に容易に取付け可能である。
図３２は本発明の別の実施の形態に基づく船尾管シール組立体７５００を示す。本実施の形態はシャフト・シール装置に動作可能に連結された船尾管７５０２を有する船尾管シール組立体を提供する。図３２に示す船尾管シール組立体において、多くの部材は本発明の前記の実施の形態に示す部材と同一であり、かつ同一の符号を付して示すとともに以下に更に詳述する。
船尾管７５０１は船体１４に隣接する領域７５０２と、アダプタ・リング２０に取付けるための寸法を有する部品７５０３とを有する特注部品である。船尾管７５０１はファイバーグラスから形成されており、さらにはファイバーグラスによる結合（Fiberglassing）または適切なセメントを使用して船体に固定されている。実質的に、船尾管７５０１は船体１４と一体をなす。図３２に示す組立体の部材の一部は前記の部材と同一であり、かつ同一符号を付して示す。シー・ガスケット、即ちダイヤフラム５０、スライド・リング６２、センタリング・ネジ８２、フリクション・リング９０、バネ１３０、バネ・カバー１３４、シール・リング１６１及びシャフト・クランプ１６３が提供されている。センタリング・ネジ８２は船尾管シール組立体をシリンダ１２と同軸をなす位置へ位置決めすべくスライド・リング６２のボアを貫通して延び、さらには船尾管７５０２の内端部の適切に整列されたボア７５０４内に螺入される。前記のように、シャフト１２の軸方向または同シャフト１２の軸に直交する方向へのシャフト１２の移動が生じた場合にも、ダイヤフラム５０及びバネ・カバー１３４はシャフト・シール装置の密閉領域から船内への水漏れを防止する十分なシールを形成する。船尾管組立体は船尾管及びシャフト・シール・システムを通じて船体に固定されている。船尾管組立体及びシャフト・シール・システムは以下の順序でシャフトのエンジン側から取付け可能である。即ち、シャフト・シール装置１０を船尾管７５０１に向けてシャフト上を摺動さる。次いで、センタリング・ネジ１０２を螺入させる。更に、シール・リング１６１を挿入し、かつシャフト・クランプ１６３を所定位置まで摺動させる。その後、シャフト・クランプ１６３をシール・リング１６１に対してネジ１６５で取付ける。更に、シャフト・クランプ１６３をシャフト１２に固定すべく締付けネジ１６７を締付ける。
図３３は本発明の別の実施の形態に基づくエア・シール組立体７６００を示す。更に、図３４は組立体７６００及びシャフト・シール・システム１０の連結を示す。エア・シール組立体は非常用装置であり、回転していないシャフト１２に対して当接すべく使用される。前記のように、システム１０はアダプタ・リング２０、ガスケット５０、スライド・リング６２、センタリング・ネジ８２、フリクション・リング９０、バネ１３０、バネ・カバー１３４、オーリング１６９、シール・リング１６１及びシャフト・クランプ１６３を有する。前記の説明はこれらの部材等にも適用可能である。エア・シール組立体７６００はエア・シール・アダプタ（雌ネジ）７６０２、エア・シール・アダプタ（雄ネジ）７６０４、エア・シール７６０６及びエア・バルブ組立体７６０８を有する。雄側エア・シール・アダプタ７６０４は外側ネジ山７６１１を備えた延長部７６１０を有する。そして、外側ネジ山７６１１はアダプタ・リング２０の収容部ネジ山４２に螺合すべく形成されている。エア・シール７６０６は内部チャンバ７６１２を有する可塑性環状部品である。内部チャンバ７６１２はエア・バルブ７６０８のノズル７６１３及びボア付きステム７６１４を通じて供給された高圧空気により充填可能である。シャフト１２に沿った水の流動を防止または低減すべく膨張し、かつシャフト１２に当接するために、高圧空気は適切な寸法及び形状を有する入口ポート７６１６を通じてチャンバ７６１２内に流入する。エア・シール・アダプタ７６０４を貫通して延びるラジアル・ボア７６１８は同ボア７６１８及びステム７６１４間における空気または水の流動を防止した状態でステム７６１４を収容し得る寸法を有する。長手方向に延びる一連の連結ネジ７６２０は２つのエア・シール・アダプタ７６０２，７６０４を互いに連結する。この際、２つのエア・シール・アダプタ７６０２，７６０４をそれぞれ貫通して延びる２つのボア７６０２，７６０４は互いに整列した状態に配置されている。エア・シール・アダプタ７６０４及びアダプタ・リング２０間のシールと、エア・シール・アダプタ７６０２及び同アダプタ７６０２の隣接部の間のシールとを更に補強すべく、オーリング７６２２はエア・アダプタ７６０２のアダプタ・リング２０，７６２６の凹部７６２４内に配置されている。長手方向に延びるボアはシャフト１２を回転可能に収容すべくエア・シール・アダプタ７６０２，７６０４を貫通して延びている。内周面にネジ山を螺刻した収容ボア７６２８はエア・シール・アダプタを船体の孔に連結するための船体貫通形アダプタ・リングまたは他の前記のアダプタを収容すべく提供されている。エア・シール・アダプタはデルリン等の高い強度を備えた耐腐食性材料から形成されている。複数のエア・シールがデュラマックス・インコーポレイテッドから市販されており、このうちの少なくとも１つはニトリルから形成されている。
図３５は船尾管７０１２とともに使用する船尾管クランプ組立体８０００を示す。船尾管クランプ組立体８０００はシャフト・シール・アダプタ１０とともに使用し得る別の取付け部品である。アダプタ・クランプ８００２はアダプタ・リング２０に螺合可能なネジ山を外周部に螺刻した部分８００４を有する。シャフト・クランプ８００６は船尾管７０１２の周囲に把持され、さらには締付けネジ８００８により所定位置に保持されている。シャフト・クランプ８００６及びアダプタ・クランプ８００２は複数の連結ネジ８００９により互いに連結されている。この際、連結ネジ８００９はシャフト・クランプ８００６及びアダプタ・クランプ８００２の互いに整列した各ボア８０１０，８０１２内に螺合されている。前記のように、船尾管７０１２は船体と一体をなすよう同船体に結合されている。シャフト収容ボアはアダプタ・クランプ８００２及びシャフト・クランプ８００６をそれぞれ貫通して延びている。オーリング８０１４は組立体に対する別のシールを提供すべくアダプタ・クランプ８００２、シャフト・クランプ８００６及び船尾管７０１２の外周面が面する位置に配置されている。船尾管シール組立体を組立てるべく、シャフト・クランプ８００６を船尾管７０１２上に摺動し、オーリング８０１４をシャフト・クランプ８００６の内周縁に取付け、次いでアダプタ・クランプ８００２を同アダプタ・クランプ８００２の内側肩部８０１６が船尾管７０１２に当接するまで摺動させる。クランプは連結ネジ８００８によって取付けられ、次いで船尾管クランプ組立体がアダプタ・リング２０に対して螺合される。アダプタ・クランプ８００２及び船尾管クランプ８００６はデルリンまたは他の高い強度を備えた耐腐食性材料から形成されている。
図３６及び図３７はホース・ベアリング・アダプタ組立体８５００を示す。組立体８５００はシャフト・シール・アダプタ１０に使用可能な別の取付け部品である。組立体８５００はホース・アダプタ・リング８５０２を有する。ホース・アダプタ・リング８５０２は外周部にネジ山を螺刻した延長部８５０４を有する。延長部８５０４をアダプタ・リング２０の内側ネジ山８２に沿って螺入することにより、同延長部８５０４はアダプタ・リング２０に螺合される。ホース・アダプタ・リングはゴム等の弾性材料から形成可能である。更に、ホース・アダプタ・リングは肩部８５０８に当接するベアリング８５０７を内部ボアに沿って収容する比較的長い延長部８５０６を有する。内周面にネジ山を螺刻した径方向に延びるボア８５１０はベアリング８５０７を所定位置に保持する止めネジを収容すべく形成されている。外周面８５１２はホース８５１４を収容する。ホース８５１４は延長部８５０６を越えて船尾管まで延びている。船尾管はシャフトを通す船体の開口に一体をなすよう結合されている。ホース８５１４はホース・クランプ８５１６によりホース・アダプタ・リング８５０２上に保持されている。長手方向に延びるシャフト収容ボア８５１８はホース・アダプタ・リング８５０４を貫通して延びている。図３７に示す横断面はホース・アダプタ・リング８５０４、延長部８５０６及び船尾管８５０７の各幅部分を含む。船尾管８５０７はほぼ半円をなす横断面を備えた長手方向に延びる凹部８５２０を有する。ホース・アダプタ・リング８５０２はデルリン等の高い強度を有する耐腐食性材料から形成する必要がある。
ホース・ベアリング・アダプタ組立体８５０２の組立は簡単である。船尾管８５０２を肩部８５０８に当接するまで延長部８５０６のボア内に挿入する。ホース８５１４の端部を面８５１２上に摺動する。そしてホース８５１４の端部をホース・クランプ８５１６で所定位置に把持する。次いで、組立体８５００をアダプタ・リング２０に対して連結する。
好ましい実施の形態に示す本発明はプロペラ・シャフトに沿って船内へ水が漏れることを防止する効果的、かつ十分な装置を提供する。シャフト・シール装置は同装置に対する損傷及び同装置からの漏れを防止すべく剛体からなり、さらには船を水から出すことなく容易に取付け得る。更に、シャフト・シール装置は耐腐食性及び耐摩耗性を有する。各種の船に使用すべく取付けが簡単であって、さらには効果的に十分使用し得る各種の取付け部品を本発明のシャフト・シール装置とともに使用できる。
以上、本発明を好ましい実施の形態に関連して詳述したが、本発明の精神及び範囲内に属する各種の変更及び別例が可能なことを当業者は前記の説明及び請求の範囲から理解し得る。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図１２】
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【図１３】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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