JP2000018144A - Shaft sealing device for hydraulic machine and method of assembling the same - Google Patents
Shaft sealing device for hydraulic machine and method of assembling the sameInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 軸封水装置のセラミックシール部が予期でき
ない原因で損傷しても大量の漏水が発生しないように
し、またセラミックシールが乾燥摺動しないようにする
こと。
【解決手段】 水力機械の回転軸周囲部に設けられ、回
転側に固着されたセラミックスからなる回転側シールリ
ング17aと、その回転側シールリングに対向し、回転
側シールリング17aに弾圧されるように保持されたセ
ラミックスからなる静止側シールリング17bを有する
水力機械の軸封水装置に関する。そして、上記回転側シ
ールリング17aと静止側シールリングからなるセラミ
ックシールの漏水流出側に、さらにバックアップシール
(δ部)を設けた。
(57) [Problem] To prevent a large amount of water leakage even if a ceramic seal part of a shaft water sealing device is damaged due to an unexpected cause, and to prevent a ceramic seal from drying and sliding. SOLUTION: A rotating seal ring 17a, which is provided around a rotating shaft of a hydraulic machine and is fixed to the rotating side and made of ceramics, is opposed to the rotating seal ring and is resiliently pressed by the rotating seal ring 17a. The present invention relates to a shaft water sealing device for a hydraulic machine having a stationary seal ring 17b made of ceramics held in a hydraulic system. Further, a backup seal (section δ) was further provided on the water leakage outflow side of the ceramic seal including the rotating side seal ring 17a and the stationary side seal ring.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、水力機械の軸封水
装置に係わり、特に水車やポンプ、或はポンプ水車の回
転軸と静止部の間から漏洩する漏水をシールする軸封水
装置、及びその組立方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaft sealing device for a hydraulic machine, and more particularly to a shaft sealing device for sealing water leaking from a turbine or a pump, or between a rotating shaft and a stationary portion of a pump turbine. And its assembling method.
【0002】[0002]
【従来の技術】図8は一般的な水車やポンプ水車などの
水力機械を有する水力プラントの概略構成を示す図であ
り、上記水車やポンプ水車などの水力機械1の回転軸2
には、その水力機械1の上方に配設されている発電機3
が連結されている。上記水力機械1には図示しない上水
池に接続されている鉄管を介して水が供給され、上記水
力機械1のランナが回転駆動され、そこでランナを回転
駆動した水は、上部吸出管4及び吸出管ランナ5を介し
て下水池6に放水される。2. Description of the Related Art FIG. 8 is a view showing a schematic configuration of a hydraulic plant having a hydraulic machine such as a general turbine or a pump turbine.
Includes a generator 3 disposed above the hydraulic machine 1.
Are connected. Water is supplied to the hydraulic machine 1 through an iron pipe connected to a water reservoir (not shown), and the runner of the hydraulic machine 1 is driven to rotate. The water that has driven the runner is rotated by the upper suction pipe 4 and the suction pipe. Water is discharged to the sewage pond 6 via the pipe runner 5.
【0003】図9は上記水力機械の概略構成を示す図で
あり、前記鉄管に接続されたケーシング7の内周にはス
テアリング8が設けられ、そのステアリング8に複数枚
のステイベーン8aが周方向に配列され流路が形成され
ている。上記ケーシング7のステアリング8の内周側に
は上カバ9及び下カバ10が配設されており、上記ステ
イベーン8aの内周側に上カバ9及び下カバ10で挟持
された複数枚のガイドベーン11が周方向に配列されて
いる。FIG. 9 is a view showing a schematic configuration of the hydraulic machine. A steering 8 is provided on the inner periphery of a casing 7 connected to the iron pipe, and a plurality of stay vanes 8a are provided on the steering 8 in the circumferential direction. The channels are arranged and formed. An upper cover 9 and a lower cover 10 are disposed on the inner peripheral side of the steering 8 of the casing 7, and a plurality of guide vanes sandwiched between the upper cover 9 and the lower cover 10 on the inner peripheral side of the stay vane 8a. 11 are arranged in the circumferential direction.
【0004】一方、ケーシング7の中心軸線上には水力
機械の回転軸2が設けられており、この回転軸2の下端
に上記上カバ9及び下カバ10間に配設されたランナ1
2が固着されている。On the other hand, a rotary shaft 2 of the hydraulic machine is provided on the central axis of the casing 7, and a runner 1 disposed between the upper cover 9 and the lower cover 10 at a lower end of the rotary shaft 2.
2 is fixed.
【0005】しかして、前記ケーシング7に供給された
水は、ステイベーン8a及びガイドベーン11を通過し
て上カバ9及び下カバ10によって形成されているラン
ナ室内に流入し、ランナ12を回転駆動した後、上部吸
出管4及び吸出管ライナ5を経て下水池6に放水され
る。The water supplied to the casing 7 passes through the stay vanes 8a and the guide vanes 11, flows into the runner chamber formed by the upper cover 9 and the lower cover 10, and drives the runner 12 to rotate. Thereafter, the water is discharged to the sewage pond 6 via the upper suction pipe 4 and the suction pipe liner 5.
【0006】ところで、上記ガイドベーン11を通過し
た流水の一部は、上カバ9とランナ12との間隙13を
通して、上カバ9と水力機械の回転軸2との間から流出
しようとするため、静止側である上カバ9と回転部であ
る回転軸2の間には、流水を封じ込める軸封水装置14
が設けられている。そして、この軸封水装置14からの
漏水は、上カバ9の上部を流れ、ステイベーン8aを貫
通する排水穴などを通り、配管により図示しない排水ピ
ット等へ排出される。Meanwhile, a part of the flowing water that has passed through the guide vanes 11 tends to flow out from between the upper cover 9 and the rotating shaft 2 of the hydraulic machine through the gap 13 between the upper cover 9 and the runner 12. Between the upper cover 9 on the stationary side and the rotating shaft 2 as the rotating portion, a shaft sealing device 14 for containing running water.
Is provided. The water leaking from the shaft sealing device 14 flows over the upper cover 9, passes through a drain hole penetrating through the stay vane 8 a, and is discharged to a drain pit (not shown) by piping.
【0007】上記軸封水装置14としては、従来、ラビ
リンスシールタイプやグランドパッキンタイプ、または
カーボンパッキンタイプのものが主流を占めていた。し
かしながら、ラビリンスタイプのような非接触タイプの
シールは、摩耗や損傷は少ないが、漏水量が多く、また
土砂が多い河川においては、土砂摩耗防止のため、清水
給水が必要である。また、グランドパッキンは、漏水量
はパッキンの締め込みにより低減することができるが、
保守が困難であり、また相手側の回転軸を損耗させる等
の問題がある。さらに、カーボンパッキンはラビリンス
シールに比べて漏水量は少ないが、パッキンの材質であ
るカーボンは脆く、損傷し易く、また土砂に対しても摩
耗し易いため清水給水が必要となる。Conventionally, as the shaft water sealing device 14, a labyrinth seal type, a gland packing type, or a carbon packing type has predominantly been used. However, a non-contact type seal such as a labyrinth type has a small amount of wear and damage, but has a large amount of water leakage. In a river with a large amount of sediment, fresh water supply is required to prevent sediment wear. For the gland packing, the amount of water leakage can be reduced by tightening the packing.
There are problems such as difficulty in maintenance and wear of the rotating shaft on the other side. Further, although the carbon packing has a smaller amount of water leakage than the labyrinth seal, the carbon material, which is a material of the packing, is fragile, easily damaged, and easily worn on earth and sand.
【0008】このようなことから、近年軸封水装置14
としてセラミックシールが開発された。図10は、上記
セラミックシールを採用した軸封水装置14の概略構成
を示す断面図であり、回転側には、水力機械の回転軸2
に固定されたシール台15上に回転側シールケース16
aが固着され、その回転側シールケース16a上に高硬
度材料であるセラミックスからなる回転側シールリング
17aが取り付けられている。一方、静止側には、上カ
バ9にその上カバ9と回転軸2とで形成された環状空間
を囲むように封水ケーシング18が装着され、その封水
ケーシング18に回転軸2の軸方向にのみ移動可能に静
止側シールケース16bを設け、その静止側シールケー
ス16bの下面に、前記回転側シールリング17aと対
向するようにセラミックスからなる静止側シールリング
17bが取り付けられている。上記静止側シールケース
16bは封水ケーシング18にスプリング19で支持さ
れており、そのスプリング19の付勢力によって静止側
シールリング17bが回転側シールリング17aに弾圧
され、これによって間隙13から漏洩しようとする流水
がシールされるようにしてある。また、上記静止側シー
ルケース16bには、回転軸2と封水ケーシング18と
の間に挿入される筒状部が一体的に形成され、その筒状
部外周部に封水ケーシング18の内周面との間の封水を
行うO−リング20が設けられている。For these reasons, in recent years, the shaft sealing device 14
As a ceramic seal was developed. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a shaft sealing device 14 employing the above-described ceramic seal.
The rotating side seal case 16 is placed on the seal base 15 fixed to
The rotation-side seal ring 17a made of ceramics, which is a high-hardness material, is mounted on the rotation-side seal case 16a. On the other hand, on the stationary side, a water-sealing casing 18 is attached to the upper cover 9 so as to surround an annular space formed by the upper cover 9 and the rotating shaft 2. A stationary seal ring 16b made of ceramics is attached to the lower surface of the stationary seal case 16b so as to face the rotary seal ring 17a. The stationary-side seal case 16b is supported by a water-tight casing 18 with a spring 19, and the stationary-side seal ring 17b is resiliently pressed by the rotating-side seal ring 17a by the urging force of the spring 19. The running water is sealed. Further, the stationary side seal case 16b is integrally formed with a cylindrical portion inserted between the rotating shaft 2 and the water sealing casing 18, and an inner peripheral portion of the water sealing casing 18 is formed on an outer peripheral portion of the cylindrical portion. An O-ring 20 is provided to seal water with the surface.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】ところが、セラミック
シールは耐摩耗性、耐久性に優れているが、脆性材料で
あるセラミックスは、主機運転時の振動や、負荷遮断時
の衝撃などにより、損傷を受け、封水性能が損なわれる
可能性がある。However, ceramic seals are excellent in abrasion resistance and durability, but ceramics, which is a brittle material, can be damaged by vibrations during the operation of the main engine and impacts when the load is cut off. Receiving and sealing performance may be impaired.
【0010】また、通常、セラミックスは高硬度で耐摩
耗性に優れ、かつ固体接触した場合の摩擦係数も金属に
比べ非常に小さいので、一般的には数秒から10秒程度
の短い時間であれば、乾燥摺動も可能とされている。た
とえば、立軸ディフューザーポンプの水中軸受は、主機
起動時の乾燥摺動を防ぐため、従来は清水給水を行う必
要があったが、セラミック軸受の採用により、給水レス
を実現している。In general, ceramics are high in hardness and excellent in wear resistance, and have a very small coefficient of friction in solid contact as compared with metals. , Dry sliding is also possible. For example, in the case of an underwater bearing of a vertical shaft diffuser pump, it was conventionally necessary to supply fresh water to prevent dry sliding at the time of starting the main engine.
【0011】しかしながら、下水池の水位がランナ中心
より低い水車の場合は、主機起動時及び停止時に上カバ
9とランナ12との間隙13の圧力は数分間負圧とな
り、シール部に残存している水も間隙13側に吸い込ま
れ、軸封水装置14が数分間負圧となり、シール部に残
存している水も間隙13側に吸い込まれ、軸封水装置1
4の両シールリング17a,17bが数分にわたり乾燥
摺動し、損傷する恐れがある。However, when the water level of the sewage reservoir is lower than the center of the runner, the pressure in the gap 13 between the upper cover 9 and the runner 12 becomes negative for several minutes when the main engine starts and stops, and remains in the seal portion. Water is also sucked into the gap 13 side, the shaft sealing device 14 becomes negative pressure for several minutes, and water remaining in the seal portion is also sucked into the gap 13 side, and the shaft sealing device 1
The four seal rings 17a and 17b may dry slide for several minutes and be damaged.
【0012】さらに、セラミックシールタイプの軸封水
装置を備えた水力機械を組み立てる際は、組立時におけ
るセラミックス部品の損傷を防ぐために、セラミックス
部品に過大な荷重を負担させないように考慮する必要が
ある。Furthermore, when assembling a hydraulic machine equipped with a ceramic seal type shaft sealing device, it is necessary to take care not to apply an excessive load to the ceramic component in order to prevent damage to the ceramic component during assembly. .
【0013】すなわち、図11に示すように、ランナ1
2、回転軸2などの主機回転部を下カバ10に仮置きし
て、上カバ9の上部に位置する静止側部品を組み立て、
最後に回転部を正規位置に戻す場合には、シールリング
17a,17bには静止側シールケース16bの重量以
外の荷重がかかることはないが、静止側シールケース1
6bも下がった位置に仮置きされているので、主機回転
部を正規位置に戻す際に、軸封ケーシング18と静止側
シールケース16bの間に設けられているO−リング2
0の位置がずれ、両者間にO−リング20を噛み込む恐
れがある。That is, as shown in FIG.
2. Temporarily placing the rotating part of the main engine such as the rotating shaft 2 on the lower cover 10 and assembling the stationary part located on the upper cover 9;
Finally, when the rotating part is returned to the normal position, no load other than the weight of the stationary-side seal case 16b is applied to the seal rings 17a and 17b.
6b is also temporarily placed at the lowered position, so that the O-ring 2 provided between the shaft-sealing casing 18 and the stationary-side seal case 16b when returning the main engine rotating portion to the normal position.
There is a possibility that the O-ring 20 is displaced and the O-ring 20 is bitten between the two.
【0014】そこで、これを回避するためには、O−リ
ング20のシール面となる段付部の寸法を大きくとって
おくか、または静止側シールケース16bを軸封ケーシ
ング18に仮固定できるような治具を準備しておく必要
がある。In order to avoid this, the size of the stepped portion serving as the sealing surface of the O-ring 20 is increased, or the stationary side sealing case 16b can be temporarily fixed to the shaft sealing casing 18. It is necessary to prepare a proper jig.
【0015】また、図12に示すように、水車ピット外
で主機回転部と上カバ9、場合によってはガイドベーン
11までを組み立て、回転部に静止部を乗せた状態で吊
り込む場合には、上カバ9とランナ12との軸方向ギャ
ップR(図9)が静止側シールケース16bの可動スト
ロークS(図10)よりも大きいと静止側部品の重量が
シールリング17a,17bにかかることになる等の問
題がある。As shown in FIG. 12, when the main engine rotating part and the upper cover 9 and, in some cases, the guide vane 11 are assembled outside the water turbine pit, and the stationary part is put on the rotating part, the suspension is suspended. If the axial gap R (FIG. 9) between the upper cover 9 and the runner 12 is larger than the movable stroke S (FIG. 10) of the stationary seal case 16b, the weight of the stationary component will be applied to the seal rings 17a and 17b. There are problems such as.
【0016】したがって、第1の発明は、軸封水装置の
セラミックシールが予期できない原因で損傷しても大量
の漏水が発生しないようにした軸封水装置を得ることを
目的とする。Accordingly, a first object of the present invention is to provide a shaft sealing device which prevents a large amount of water leakage even if the ceramic seal of the shaft sealing device is damaged due to unexpected causes.
【0017】また、第2の発明は、封水圧力が負圧にな
った場合でも上記セラミックシールが乾燥摺動しないよ
うにした軸封水装置を得ることを目的とする。A second object of the present invention is to provide a shaft sealing device which prevents the ceramic seal from drying and sliding even when the sealing pressure becomes negative.
【0018】さらに、第3及び第4の発明は、組立時の
際にセラミックスにかかる荷重を最小限に抑えることが
できる軸封水装置及びその組立方法を得ることを目的と
する。Still another object of the third and fourth aspects of the present invention is to provide a shaft sealing device and a method for assembling the shaft sealing device, which can minimize the load applied to ceramics during assembly.
【0019】[0019]
【課題を解決するための手段】本願の第1の発明は、水
力機械の回転軸周囲部に設けられ、回転側に固着された
セラミックスからなる回転側シールリングと、その回転
側シールリングに対向し、回転側シールリングに弾圧さ
れるように保持されたセラミックスからなる静止側シー
ルリングを有する水力機械の軸封水装置において、上記
回転側シールリングと静止側シールリングからなるセラ
ミックシールの漏水流出側に、さらにバックアップシー
ルを設けたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a rotating seal ring made of ceramics provided around a rotating shaft of a hydraulic machine and fixed to a rotating side, and opposed to the rotating seal ring. In a shaft sealing device for a hydraulic machine having a stationary seal ring made of ceramics held so as to be resiliently pressed by the rotating seal ring, leakage of water from the ceramic seal composed of the rotating seal ring and the stationary seal ring is performed. A backup seal is further provided on the side.
【0020】第2の発明は、水力機械の回転軸周囲部に
設けられ、回転側に固着されたセラミックスからなる回
転側シールリングと、その回転側シールリングと対向
し、回転側シールリングに弾圧されるように保持された
セラミックスからなる静止側シールリングを有する水力
機械の軸封水装置において、上記回転側シールリングと
静止側シールリングからなるセラミックシールの漏水流
出側の開口する給水管を設けたことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, there is provided a rotating seal ring made of ceramics provided around a rotating shaft of a hydraulic machine and fixed to a rotating side, and opposing the rotating side seal ring, and applying elastic pressure to the rotating side seal ring. In a shaft sealing device of a hydraulic machine having a stationary seal ring made of ceramics held in such a manner as to be provided, a water supply pipe is provided on the ceramic seal composed of the rotating seal ring and the stationary seal ring, the water supply pipe being opened on the leakage outflow side. It is characterized by having.
【0021】第3の発明は、水力機械の回転軸周囲部に
設けられ、回転側に固着されたセラミックスからなる回
転側シールリングと、その回転側シールリングと対向
し、回転側シールリングに弾圧されるように保持された
セラミックスからなる静止側シールリングを有する水力
機械の軸封水装置において、静止側シールリングの可動
ストローク寸法を、ランナと上カバの軸方向ギャップ寸
法より大きくしたことを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a rotary seal ring provided around a rotary shaft of a hydraulic machine and made of ceramics fixed to a rotary side, and opposing the rotary seal ring. In a shaft sealing device of a hydraulic machine having a stationary seal ring made of ceramic held so as to be held, a movable stroke dimension of the stationary seal ring is larger than an axial gap dimension of a runner and an upper cover. And
【0022】第4の発明は、水力機械の回転軸周囲部に
設けられ、回転側に固着されたセラミックスからなる回
転側シールリングと、その回転側シールリングと対向
し、回転側シールリングに弾圧されるように保持された
セラミックスからなる静止側シールリングを有する水力
機械の軸封水装置の組立方法において、主機回転部を正
規位置に組立完了した後、軸封水装置の静止側部品を組
立てることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a rotating seal ring made of ceramics provided around a rotating shaft of a hydraulic machine and fixed to a rotating side, and opposing the rotating side seal ring. In a method of assembling a shaft sealing device for a hydraulic machine having a stationary sealing ring made of ceramic held as described above, the stationary part of the shaft sealing device is assembled after the main engine rotating part is completely assembled in a proper position. It is characterized by the following.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】以下、図1乃至図6を参照して本
発明の実施の形態について説明する。なお、図中図8及
び図9と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明
は省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. In the drawings, the same parts as those in FIGS. 8 and 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【0024】図1は本発明の軸封水装置における一実施
の形態を示す断面図であり、回転側シールケース16a
に装着されたセラミックスからなる回転側シールリング
17aと、静止側シールケース16bに装着されたセラ
ミックスからなる静止側シールリング17bが互いに摺
動可能に圧接されており、両シール間からの漏水を防止
するようにしてある。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a shaft water sealing device according to the present invention.
The rotating seal ring 17a made of ceramic and mounted on the stationary seal case 16b and the stationary seal ring 17b made of ceramic mounted on the stationary seal case 16b are slidably pressed together to prevent water leakage from between the two seals. I have to do it.
【0025】上記回転側シールリング17a及び静止側
シールリング17bは、ともに前述のように窒化珪素や
炭化珪素などの高硬度材料であるセラミックスにより形
成されており、耐摩耗性、耐久性に非常に優れている。
しかし、このセラミックスは脆性材料であるため、振動
や負荷遮断時の衝撃により、破損する恐れがある。この
セラミックシールを使用した軸封水装置はその封水機能
が充分働いていれば漏水量は微量であるが、上述の如き
原因などで損傷した場合には充分な封水機能を保てなく
なることも起り得る。The rotating side seal ring 17a and the stationary side seal ring 17b are both formed of ceramics which are high hardness materials such as silicon nitride and silicon carbide as described above, and have extremely low wear resistance and durability. Are better.
However, since this ceramic is a brittle material, there is a possibility that the ceramic may be damaged by vibration or an impact at the time of load interruption. The shaft sealing device using this ceramic seal has a small amount of water leakage if its water sealing function is working enough, but if it is damaged due to the above reasons, it will not be able to maintain a sufficient water sealing function Can also occur.
【0026】そこで、本実施の形態においては、静止側
シールケース16bと回転部である回転軸2とのギャッ
プδを小さくし、シール効果が発揮できるようにしてあ
る。しかして、回転側シールリング17aと静止側シー
ルリング17b間から漏水が発生しても、上記静止側シ
ールケース16bと回転軸2間のギャップδを小さくし
て、バックアップシールを構成するようにしてあるた
め、上記ギャップ部でシールのバックアップが行われ、
軸封水装置としての機能が損なわれることがなく、信頼
性を向上させることができる。Therefore, in the present embodiment, the gap δ between the stationary side seal case 16b and the rotating shaft 2, which is a rotating part, is reduced so that a sealing effect can be exerted. Thus, even if water leaks from between the rotating side seal ring 17a and the stationary side sealing ring 17b, the gap δ between the stationary side sealing case 16b and the rotating shaft 2 is reduced to form a backup seal. Because of this, the seal is backed up at the gap,
The function as the shaft sealing device is not impaired, and the reliability can be improved.
【0027】図2は本発明の他の実施の形態を示す図で
あって、両シールリング17a,17b間からの漏水の
流出側である静止側シールケース16bの内周面すなわ
ち回転軸2との対向面に周方向に延びる多数の凹状溝2
1が形成され、ラビランス構造が形成されている。しか
して、この場合も両シールリング17a,17b間から
漏水が生じたとしても、上記多数の凹状溝21からなる
ラビリンス構造部によって封水が行われ、図1に示すも
のと同様の効果を奏する。FIG. 2 is a view showing another embodiment of the present invention, in which the inner peripheral surface of the stationary side seal case 16b, that is, the rotating shaft 2, which is the outflow side of water leakage from between the two seal rings 17a and 17b, A large number of concave grooves 2 extending in the circumferential direction
1 are formed, and a labyrinth structure is formed. Thus, even in this case, even if water leaks from between the two seal rings 17a and 17b, the water is sealed by the labyrinth structure portion including the large number of concave grooves 21, and the same effect as that shown in FIG. .
【0028】図3は、本発明のさらに他の実施の形態を
示す図であって、封水ケーシング18の上部に、回転軸
2との間に封水作用を行うラビリンスシール22及びグ
ランドパッキン23が設けられ、両シールリング17
a,17bのシールのバックアップを行うようにしてあ
る。したがって、この場合には単に回転軸との間の隙間
を狭くするもの以上のシール効果を期待することができ
る。FIG. 3 is a view showing still another embodiment of the present invention, in which a labyrinth seal 22 and a gland packing 23 are provided on the upper part of a water sealing casing 18 so as to seal water with the rotating shaft 2. Are provided, and both seal rings 17 are provided.
The seals a and 17b are backed up. Therefore, in this case, it is possible to expect a sealing effect more than simply reducing the gap between the rotary shaft and the rotating shaft.
【0029】図4は、本発明の他の実施の形態を示す図
であり、図における静止側シールケース16bの上方
側、すなわち両シールリング17a,17b間からの漏
水の流出側に、給水管24が接続開口されており、その
給水管24を介して上記漏水の流出側に給水を供給し得
るようにしてある。FIG. 4 is a view showing another embodiment of the present invention. A water supply pipe is provided on the upper side of the stationary side seal case 16b in the drawing, that is, on the outflow side of water leakage from between the two seal rings 17a and 17b. A connection opening 24 is provided so that water can be supplied to the outflow side of the water leakage through the water supply pipe 24.
【0030】通常、セラミックシールは、高硬度で耐摩
耗性、耐久性に優れているため、封水の対象となる水さ
えあれば別途給水を行わずに運転することが可能である
が、下水池の水位がランナより低い水車では、主機起動
時及び停止時に封水圧力が負圧となるため、シール部に
残存する水が上流側に吸い込まれ、シールリングが乾燥
摺動する恐れがある。Normally, a ceramic seal is high in hardness and excellent in wear resistance and durability, so that it can be operated without separately supplying water as long as there is water to be sealed. In a water turbine whose water level is lower than that of the runner, the sealing pressure becomes negative when the main engine is started and stopped, so that water remaining in the seal portion may be sucked into the upstream side, and the seal ring may dry slide.
【0031】そこで、給水管24によって給水を行うこ
とにより、上カバ9とランナ12との間隙13が負圧と
なると、上記給水がシールリング17a,17b間の摺
動面を介して上記負圧側に吸い込まれるので、シール部
に給水されることとなり、乾燥摺動による回転側シール
リング17a、静止側シールリング17bの損傷を防ぐ
ことができる。When water is supplied through the water supply pipe 24 and the gap 13 between the upper cover 9 and the runner 12 becomes negative, the water is supplied to the negative pressure side through the sliding surface between the seal rings 17a and 17b. As a result, water is supplied to the seal portion, and damage to the rotating side seal ring 17a and the stationary side seal ring 17b due to dry sliding can be prevented.
【0032】また、給水系統に自動弁25を設け、タイ
マー等により間隙13が負圧となる主機起動時及び停止
時にのみ開作動させ、給水するようにすることによっ
て、給水量を大幅に低減することができる。さらに、給
水系統に流量検出器26を設け、その流量検出器26に
より給水管24の通水を確認し、それを主機起動条件の
一つとし、或は通水異常を検出した際は警報を発し、セ
ラミックシールの点検を促すような情報を出力するよう
にしてもよい。Further, an automatic valve 25 is provided in the water supply system, and is opened only when the main engine is started and stopped when the gap 13 becomes a negative pressure by a timer or the like, so that water is supplied. be able to. Further, a flow detector 26 is provided in the water supply system, and the flow detector 26 checks the flow of water through the water supply pipe 24, and sets it as one of the main engine start-up conditions. The information may be output to prompt the user to check the ceramic seal.
【0033】図5は水力機械の軸封水装置の組立状態を
示す図であり、回転部に静止部である上カバ9、ガイド
ベーン11などを乗せて吊り込み、回転軸2を或る位置
まで下降させた状態で、上カバ9及びガイドベーン11
を正規位置に据え付け、その後さらに回転軸2とランナ
12を若干下降させて正規位置に設定する。FIG. 5 is a view showing an assembled state of the shaft sealing device of the hydraulic machine, in which the upper cover 9 and the guide vane 11, which are stationary portions, are suspended on the rotating portion, and the rotating shaft 2 is moved to a certain position. The upper cover 9 and the guide vanes 11
Is set at the proper position, and then the rotating shaft 2 and the runner 12 are further lowered slightly to set the proper position.
【0034】しかして、上記回転部に静止部である上カ
バ9、ガイドベーン11などを乗せて吊った状態のと
き、図6に示すように封水ケーシング18と静止側シー
ルケース16bとの間に回転軸2の軸線方向にクリアラ
ンスCが確保できるようにしてある。すなわち、静止側
シールリングの可動ストローク寸法S(図10)を、ラ
ンナ12と上カバ9の軸方向ギャップ寸法R(図9)よ
り大きくしてある。したがって、図5に示すように、ラ
ンナ12の下面によって上カバ9を支持し、ランナ12
の上面が上カバ9の下面に接している場合においても、
図6に示すように、封水ケーシング18と静止側シール
ケース16bとの間にクリアランスCが生ずる。When the stationary part, such as the upper cover 9 and the guide vanes 11, is suspended on the rotating part, as shown in FIG. The clearance C can be secured in the axial direction of the rotating shaft 2. That is, the movable stroke dimension S (FIG. 10) of the stationary side seal ring is made larger than the axial gap dimension R (FIG. 9) between the runner 12 and the upper cover 9. Therefore, as shown in FIG. 5, the upper cover 9 is supported by the lower surface of the runner 12,
Is in contact with the lower surface of the upper cover 9,
As shown in FIG. 6, a clearance C is generated between the water sealing casing 18 and the stationary side seal case 16b.
【0035】したがって、上記上カバ9等の吊り上げ時
には、上カバ9及び封水ケーシング18等の静止部重量
がシールリング17a,17bに加わることが防止さ
れ、組立時にセラミックスにかかる荷重を最小限にする
ことができる。Accordingly, when the upper cover 9 and the like are lifted, the weight of the stationary portion of the upper cover 9 and the water sealing casing 18 and the like is prevented from being applied to the seal rings 17a and 17b, and the load applied to the ceramics during assembly is minimized. can do.
【0036】また、図7は水力機械と軸封水装置の組立
方法の一例を示す図であって、図7に示すように、回転
軸2及びランナ12等の主機回転部と上カバ9が既に正
規員に据え付けられた後に、軸封水装置14を組立て
る。したがって、組立て時に回転側及び静止側のシール
リング17a,17bに作用する荷重は、静止側シール
ケース16bの重量とスプリング19の付勢力のみの最
小限の荷重を受けるだけで組み立てることができ、組立
時におけるセラミックスの損傷を防止することができ
る。FIG. 7 is a view showing an example of a method of assembling the hydraulic machine and the shaft sealing device. As shown in FIG. 7, the main unit rotating parts such as the rotating shaft 2 and the runner 12 and the upper cover 9 are provided. After being installed by a regular member, the shaft sealing device 14 is assembled. Therefore, the load acting on the rotating side and stationary side seal rings 17a, 17b during assembly can be assembled only by receiving the minimum load of only the weight of the stationary side seal case 16b and the urging force of the spring 19. It is possible to prevent the ceramic from being damaged at the time.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上説明したように、本発明はセラミッ
クシールを使用した軸封水装置において、セラミックシ
ールの漏水流出側にさらにバックアップシールを設けた
ので、セラミックシールが主機運転時の振動、負荷遮断
による衝撃、或は他の予期せぬ原因により損傷し、充分
な封水効果が発揮できなくなった場合でも、上記バック
アップシールによって封水効果を奏することができ、信
頼性を向上させることができる。As described above, according to the present invention, in a shaft sealing device using a ceramic seal, a backup seal is further provided on the leakage outflow side of the ceramic seal. Even if it is damaged due to the impact due to the interruption or other unexpected causes, and the sufficient water sealing effect cannot be exhibited, the water sealing effect can be exerted by the backup seal, and the reliability can be improved. .
【0038】また、上記セラミックシールの漏水流出側
に給水管を開口させたものにおいては、封水圧力が負圧
になり、セラミックシール部の水が途切れても、給水を
行うことにより乾燥摺動を防ぎ、シールリングの損傷を
防止することができる。In the case where the water supply pipe is opened on the water leakage outflow side of the ceramic seal, even if the sealing pressure becomes negative and the water in the ceramic seal is interrupted, the water is supplied to dry and slide. Can be prevented, and damage to the seal ring can be prevented.
【0039】さらに、静止側シールリングの可動ストロ
ーク寸法をランナと上カバの軸方向ギャップ寸法より大
きくした場合には、主機回転部と少なくとも上カバを含
んだ静止部品を水車ピット外で組み立て、回転部に静止
部を乗せて吊り込む場合もセラミックシールに静止部の
重量がかかることを防止でき、組立の際のセラミックシ
ールの損傷の危険を回避することができる。Further, when the movable stroke of the stationary seal ring is made larger than the axial gap between the runner and the upper cover, the stationary part including the main engine rotating part and at least the upper cover is assembled outside the turbine pit and rotated. Even when the stationary part is put on the part and suspended, the weight of the stationary part can be prevented from being applied to the ceramic seal, and the risk of damage to the ceramic seal during assembly can be avoided.
【0040】また、主機回転部と少なくとも上カバを含
んだ静止部を正規位置に据え付けた状態で軸封水装置の
静止側部品を組み立てることにより、組立時にシールリ
ングに作用する荷重を最小限に抑えることができる。Also, by assembling the stationary part of the shaft sealing device with the rotating part of the main engine and the stationary part including at least the upper cover in a proper position, the load acting on the seal ring during assembly is minimized. Can be suppressed.
【図1】本発明の水力機械の軸封水装置の一実施の形態
を示す断面図。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a shaft sealing device for a hydraulic machine according to the present invention.
【図2】本発明の水力機械の軸封水装置の他の実施の形
態を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the shaft sealing device of the hydraulic machine of the present invention.
【図3】本発明の水力機械の軸封水装置のさらに他の実
施の形態を示す断面図。FIG. 3 is a sectional view showing still another embodiment of the shaft sealing device of the hydraulic machine of the present invention.
【図4】本発明の水力機械の軸封水装置の他の実施の形
態を示す断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the shaft sealing device of the hydraulic machine of the present invention.
【図5】本発明の軸封水装置を有する水力機械の組立て
状態を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an assembled state of a hydraulic machine having the shaft water sealing device of the present invention.
【図6】図5における軸封水装置部の拡大断面図。FIG. 6 is an enlarged sectional view of a shaft water sealing device in FIG. 5;
【図7】本発明の軸封水装置を有する水力機械の他の組
立方法を示す図。FIG. 7 is a diagram showing another method of assembling the hydraulic machine having the shaft sealing device of the present invention.
【図8】水力プラントの概略構成を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a hydropower plant.
【図9】本発明に係わる水力機械を示す断面図。FIG. 9 is a sectional view showing a hydraulic machine according to the present invention.
【図10】従来のセラミック製軸封水装置の拡大断面
図。FIG. 10 is an enlarged sectional view of a conventional ceramic shaft sealing device.
【図11】水力機械の組立手順の一例を示す図。FIG. 11 is a diagram showing an example of an assembly procedure of the hydraulic machine.
【図12】水力機械の組立手順の他の例を示す図。FIG. 12 is a view showing another example of the assembly procedure of the hydraulic machine.
2 回転軸 7 ケーシング 8a ステイベーン 9 上カバ 10 下カバ 11 ガイドベーン 12 ランナ 14 軸封水装置 16a 回転側シールケース 16b 静止側シールケース 17a 回転側シールリング 17b 静止側シールリング 18 封水ケーシング 19 スプリング 20 Oリング 22 ラビリンスシール 23 グランドパッキン 24 給水管 25 自動弁 26 流量検出器 2 Rotating shaft 7 Casing 8a Stay vane 9 Upper cover 10 Lower cover 11 Guide vane 12 Runner 14 Shaft sealing device 16a Rotating side seal case 16b Stationary side seal case 17a Rotary side seal ring 17b Stationary side seal ring 18 Water seal casing 19 Spring 20 O-ring 22 Labyrinth seal 23 Gland packing 24 Water supply pipe 25 Automatic valve 26 Flow rate detector
Claims (9)
側に固着されたセラミックスからなる回転側シールリン
グと、その回転側シールリングに対向し、回転側シール
リングに弾圧されるように保持されたセラミックスから
なる静止側シールリングを有する水力機械の軸封水装置
において、上記回転側シールリングと静止側シールリン
グからなるセラミックシールの漏水流出側に、さらにバ
ックアップシールを設けたことを特徴とする、水力機械
の軸封水装置。1. A rotating seal ring, which is provided around a rotating shaft of a hydraulic machine and is fixed to a rotating side and made of ceramics, and is opposed to the rotating seal ring and is resiliently pressed by the rotating seal ring. In a shaft sealing device of a hydraulic machine having a stationary seal ring made of held ceramics, a backup seal is further provided on the leakage outflow side of the ceramic seal composed of the rotating seal ring and the stationary seal ring. Shaft sealing device for hydraulic machinery.
ケースと回転部との間隙を小さくしたものであることを
特徴とする、請求項1記載の水力機械の軸封水装置。2. The shaft sealing device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein the backup seal has a small gap between the stationary-side seal case and the rotating portion.
ケースの回転軸との対向面に形成されたラビリンス構造
であることを特徴とする、請求項1記載の水力機械の軸
封水装置。3. The shaft sealing device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein the backup seal has a labyrinth structure formed on a surface of the stationary seal case facing the rotation shaft.
ングに設けられたラビリンスシールまたはグランドパッ
キン、或はそれらの両者からなることを特徴とする、請
求項1記載の水力機械の軸封水装置。4. The water sealing device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein the backup seal further comprises a labyrinth seal and / or a gland packing provided on the water sealing casing.
側に固着されたセラミックスからなる回転側シールリン
グと、その回転側シールリングと対向し、回転側シール
リングに弾圧されるように保持されたセラミックスから
なる静止側シールリングを有する水力機械の軸封水装置
において、上記回転側シールリングと静止側シールリン
グからなるセラミックシールの漏水流出側の開口する給
水管を設けたことを特徴とする、水力機械の軸封水装
置。5. A rotary seal ring, which is provided around a rotary shaft of a hydraulic machine and is fixed to the rotary side, and is made of ceramics. The rotary seal ring faces the rotary seal ring and is pressed by the rotary seal ring. In a shaft sealing device for a hydraulic machine having a stationary sealing ring made of ceramics held therein, a water supply pipe is provided on the ceramic seal made up of the rotating sealing ring and the stationary sealing ring, the water supply pipe being opened on the leakage outflow side. Shaft sealing device for hydraulic machinery.
弁を設けたことを特徴とする、請求項5記載の水力機械
の軸封水装置。6. The shaft sealing device for a hydraulic machine according to claim 5, wherein an automatic valve operated by a timer is provided in the water supply pipe.
特徴とする、請求項5または6記載の水力機械の軸封水
装置。7. The water sealing device for a hydraulic machine according to claim 5, wherein the water supply pipe is provided with a flow rate detecting device.
側に固着されたセラミックスからなる回転側シールリン
グと、その回転側シールリングと対向し、回転側シール
リングに弾圧されるように保持されたセラミックスから
なる静止側シールリングを有する水力機械の軸封水装置
において、静止側シールリングの可動ストローク寸法
を、ランナと上カバーの軸方向ギャップ寸法より大きく
したことを特徴とする、水力機械の軸封水装置。8. A rotating seal ring provided around a rotating shaft of a hydraulic machine and made of ceramics fixed to the rotating side, and opposed to the rotating side seal ring so as to be resiliently pressed by the rotating side seal ring. A hydraulic sealing device for a hydraulic machine having a stationary seal ring made of ceramics, wherein a movable stroke dimension of the stationary seal ring is made larger than an axial gap dimension between a runner and an upper cover. Shaft sealing device for machine.
側に固着されたセラミックスからなる回転側シールリン
グと、その回転側シールリングと対向し、回転側シール
リングに弾圧されるように保持されたセラミックスから
なる静止側シールリングを有する水力機械の軸封水装置
の組立方法において、主機回転部を正規位置に組立完了
した後、軸封水装置の静止側部品を組立てることを特徴
とする、水力機械の軸封水装置組立方法。9. A rotary seal ring, which is provided around a rotary shaft of a hydraulic machine and is fixed to the rotary side and made of ceramics, is opposed to the rotary seal ring, and is resiliently pressed by the rotary seal ring. A method for assembling a shaft sealing device of a hydraulic machine having a stationary sealing ring made of held ceramics, wherein the stationary part of the shaft sealing device is assembled after the main engine rotating part is completely assembled in a proper position. A method of assembling a shaft sealing device of a hydraulic machine.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191694A JP2000018144A (en) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | Shaft sealing device for hydraulic machine and method of assembling the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191694A JP2000018144A (en) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | Shaft sealing device for hydraulic machine and method of assembling the same |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006271755A Division JP4519820B2 (en) | 2006-10-03 | 2006-10-03 | Method for assembling shaft seal water device for hydraulic machine |
| JP2006271740A Division JP4212618B2 (en) | 2006-10-03 | 2006-10-03 | Shaft seal water device of hydraulic machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000018144A true JP2000018144A (en) | 2000-01-18 |
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| JP10191694A Pending JP2000018144A (en) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | Shaft sealing device for hydraulic machine and method of assembling the same |
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| JP (1) | JP2000018144A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6667140B2 (en) | 2000-09-01 | 2003-12-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner and image forming method |
| KR100881214B1 (en) * | 2008-08-14 | 2009-02-05 | (주)덕성산업기계 | Sealing Module of Hydro Turbine |
| EP2687715A4 (en) * | 2011-03-16 | 2015-09-09 | Eagle Ind Co Ltd | Underwater hydro turbine generator |
-
1998
- 1998-07-07 JP JP10191694A patent/JP2000018144A/en active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6667140B2 (en) | 2000-09-01 | 2003-12-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Toner and image forming method |
| KR100881214B1 (en) * | 2008-08-14 | 2009-02-05 | (주)덕성산업기계 | Sealing Module of Hydro Turbine |
| EP2687715A4 (en) * | 2011-03-16 | 2015-09-09 | Eagle Ind Co Ltd | Underwater hydro turbine generator |
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