JP2000018144A - 水力機械の軸封水装置及びその組立方法 - Google Patents
水力機械の軸封水装置及びその組立方法Info
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- JP2000018144A JP2000018144A JP10191694A JP19169498A JP2000018144A JP 2000018144 A JP2000018144 A JP 2000018144A JP 10191694 A JP10191694 A JP 10191694A JP 19169498 A JP19169498 A JP 19169498A JP 2000018144 A JP2000018144 A JP 2000018144A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
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- Hydraulic Turbines (AREA)
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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
を示す断面図。
【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。
態を示す断面図。
【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。
施の形態を示す断面図。
【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。
態を示す断面図。
【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。
状態を示す図。
【図６】図５における軸封水装置部の拡大断面図。
【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。
立方法を示す図。
【図８】水力プラントの概略構成を示す図。
【図９】本発明に係わる水力機械を示す断面図。
【図１０】従来のセラミック製軸封水装置の拡大断面
図。
図。
【図１１】水力機械の組立手順の一例を示す図。
【図１２】水力機械の組立手順の他の例を示す図。
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
Claims (9)
- 【請求項１】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、水力機械
の軸封水装置。 - 【請求項２】上記バックアップシールは、静止側シール
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。 - 【請求項３】上記バックアップシールは、静止側シール
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。 - 【請求項４】バックアップシールは、さらに封水ケーシ
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。 - 【請求項５】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、水力機械の軸封水装
置。 - 【請求項６】給水管には、タイマーにより作動する自動
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。 - 【請求項７】給水管には、流量検出装置を設けたことを
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。 - 【請求項８】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。 - 【請求項９】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、水力機械の軸封水装置組立方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191694A JP2000018144A (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 水力機械の軸封水装置及びその組立方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10191694A JP2000018144A (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 水力機械の軸封水装置及びその組立方法 |
Related Child Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006271740A Division JP4212618B2 (ja) | 2006-10-03 | 2006-10-03 | 水力機械の軸封水装置 |
| JP2006271755A Division JP4519820B2 (ja) | 2006-10-03 | 2006-10-03 | 水力機械の軸封水装置の組立方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000018144A true JP2000018144A (ja) | 2000-01-18 |
Family
ID=16278922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10191694A Pending JP2000018144A (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 水力機械の軸封水装置及びその組立方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000018144A (ja) |
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 (ko) * | 2008-08-14 | 2009-02-05 | (주)덕성산업기계 | 수력터빈의 봉수모듈 |
| EP2687715A4 (en) * | 2011-03-16 | 2015-09-09 | Eagle Ind Co Ltd | HYDRAULIC UNDERWATER TURBINE GENERATOR |
-
1998
- 1998-07-07 JP JP10191694A patent/JP2000018144A/ja active Pending
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 (ko) * | 2008-08-14 | 2009-02-05 | (주)덕성산업기계 | 수력터빈의 봉수모듈 |
| EP2687715A4 (en) * | 2011-03-16 | 2015-09-09 | Eagle Ind Co Ltd | HYDRAULIC UNDERWATER TURBINE GENERATOR |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060802 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060804 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061003 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070309 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070508 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070831 |