JP2000018144A - Shaft water seal system of hydraulic machine and assembling method thereof - Google Patents

Shaft water seal system of hydraulic machine and assembling method thereof

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JP2000018144A
JP2000018144A JP19169498A JP19169498A JP2000018144A JP 2000018144 A JP2000018144 A JP 2000018144A JP 19169498 A JP19169498 A JP 19169498A JP 19169498 A JP19169498 A JP 19169498A JP 2000018144 A JP2000018144 A JP 2000018144A
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rotating
hydraulic machine
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water
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JP19169498A
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Japanese (ja)
Inventor
Takeya Furukawa
川 武 也 古
Original Assignee
Toshiba Corp
株式会社東芝
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a large amount of water from being leaked even when a ceramic seal portion of a shaft water seal system is damaged due to unexpected causes as well as the ceramic seal from being slidable in a dry state.
SOLUTION: A shaft water seal system of a hydraulic machine is provided with a seal ring 17a at the rotational side, which is disposed in the periphery of the rotation of the hydraulic machine and formed of a ceramic fixed to the rotational side, and a seal ring 17b at the static side, which faces the seal ring at the rotational side and held to be urged by the seal ring 17a at the rotational side. A backup seal (portion δ) is provided at the leaked water outflow side of the ceramic seal defined by the seal ring 17a at the rotational side and the seal ring at the static side.
COPYRIGHT: (C)2000,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【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。 The present invention relates to relates to a shaft seal water system of the hydraulic machine, in particular hydraulic turbine and a pump, or a shaft seal water device for sealing a leak leaking from between the rotary shaft and the stationary part of the pump turbine, and to a method of assembling the same.

【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 BACKGROUND ART FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a hydroelectric plant with a hydraulic machine such as a general water turbine or pump turbine, the rotation shaft 2 of the hydraulic machine 1, such as the water wheel and pump turbine
には、その水力機械1の上方に配設されている発電機3 The generator 3 is disposed above the hydraulic machine 1
が連結されている。 There has been consolidated. 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。 Above the hydraulic machine 1 through the iron pipe connected to the clean water pond (not shown) is supplied water, the hydraulic machine 1 of the runner is rotated, where the rotation driving water is runner, the upper draft tube 4 and suction It is water discharge into the sewage basin 6 through a 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。 [0003] Figure 9 is a diagram showing a schematic configuration of the hydraulic machine, the iron pipes steering 8 is provided on the inner periphery of the connected casing 7, a plurality of Suteiben 8a in the circumferential direction on the steering 8 arrayed flow paths are formed. 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。 The inner peripheral side of the steering 8 of the casing 7 are disposed the upper cover 9 and the lower cover 10, a plurality interposed above cover 9 and the lower cover 10 on the inner peripheral side of the Suteiben 8a guide vanes 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 On the other hand, the center axis of the casing 7 and the rotary shaft 2 of the hydraulic machine is provided, the runner 1 disposed between the upper cover 9 and the lower cover 10 to the lower end of the rotary shaft 2
2が固着されている。 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。 [0005] Thus, the water supplied to the casing 7, flows into the runner chamber formed by the upper cover 9 and the lower cover 10 passes through the Suteiben 8a and the guide vanes 11 and rotates the runner 12 after, the water discharge into the sewage basin 6 through the upper draft tube 4 and draft tube 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 [0006] Some of the flowing water which has passed through the guide vanes 11, through the gap 13 between the upper cover 9 and the runner 12, to try to flow out from between the upper cover 9 and the rotary shaft 2 of the hydraulic machine, between the upper cover 9 is a stationary side of the rotating portion and a rotating shaft 2, the shaft seal water system contain the flowing water 14
が設けられている。 It is provided. 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。 The leakage from the shaft seal water system 14 flows through the upper portion of the upper cover 9 through the wastewater hole through the Suteiben 8a, it is discharged to the drainage pit or the like (not shown) by a pipe.

【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。 [0007] As the shaft seal water device 14, the conventional labyrinth seal type and gland packing type, or those carbon packing type, had a mainstream. 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。 However, the seal of the non-contact type such as labyrinth type, but fewer wear and damage, in the leakage amount is large and also frequently sediment rivers, in order to prevent sediment wear is required Shimizu water. 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、 Further, the gland packing is leakage amount can be reduced by tightening the packing,
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。 Maintenance is difficult and there are problems such as to wear the rotation axis of the mating. 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。 Furthermore, although the carbon packing leakage amount in comparison with the labyrinth seal is small, the carbon which is the material of the packing fragile, easily damaged, and Shimizu water is needed for easily worn against sediment.

【0008】このようなことから、近年軸封水装置14 [0008] For this reason, in recent years shaft sealing water 14
としてセラミックシールが開発された。 Ceramic seal has been developed as. 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 Figure 10 is a sectional view showing a schematic configuration of a shaft seal water system 14 which employs the ceramic seal, the rotating side, the rotation shaft 2 of the hydraulic machine
に固定されたシール台15上に回転側シールケース16 Rotating seal case 16 on the seal base 15 fixed to the
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。 a is fixed, rotating sealing ring 17a is mounted consisting of the on the rotating side seal case 16a is a high-hardness material ceramics. 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。 On the other hand, the stationary side, the seal water casing 18 so as to surround the annular space formed by its upper cover 9 on cover 9 and the rotary shaft 2 is mounted, the axial direction of the rotating shaft 2 to the water seal casing 18 the movable stationary seal case 16b only provided, on the lower surface of the stationary side seal case 16b, the stationary seal ring 17b is attached consisting of the rotating sealing ring 17a facing the manner ceramics. 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。 The stationary-side seal case 16b is supported by a spring 19 to seal water casing 18, the stationary seal ring 17b by the urging force of the spring 19 is resiliently pressed to the rotating sealing ring 17a, thereby attempting to leak from the gap 13 flowing water to the are to be sealed. 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。 The aforementioned stationary seal case 16b, a cylindrical portion which is inserted between the rotating shaft 2 and the sealing water casing 18 is formed integrally with the inner periphery of the seal water casing 18 to the tubular portion outer peripheral portion performing water seal between the face O- ring 20 is provided.

【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。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, the ceramic seal wear resistance is excellent in durability, ceramics are brittle materials, vibration and when the main engine operation, due impact during load rejection, the damage receiving, there is a possibility that the seal water performance is 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。 Further, usually, the ceramic is excellent in wear resistance at high hardness, and since the friction coefficient in the case of solid contact very small compared with the metal, is generally as long as short a few seconds of about 10 seconds , there is a possible drying sliding. 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。 For example, in water bearing of vertical-shaft diffuser pump, to prevent drying sliding of the main engine startup, conventionally it has been necessary to supply the water Shimizu, the adoption of the ceramic bearing realizes a water-less.

【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 [0011] However, if the water level of the sewage pond is lower than the runner center waterwheel, the pressure of the gap 13 between the upper cover 9 and the runner 12 to the main engine starting and the stop becomes several minutes negative pressure remaining in the seal portion water is also sucked into the gap 13 side are shaft seal water device 14 becomes a few minutes vacuum, water remaining in the seal portion is also drawn into the gap 13 side, a shaft seal water system 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。 4 of both seal rings 17a, 17b are dried slides for a few minutes, it may 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 the hydraulic machine with a ceramic seal type shaft seal water system, in order to prevent damage to the ceramic component during assembly, it is necessary to consider so as not to bear an excessive load to the ceramic part .

【0013】すなわち、図11に示すように、ランナ1 [0013] That is, as shown in FIG. 11, the runner 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、 2, the main generator rotating part such as a rotating shaft 2 and temporarily placed on the lower cover 10, assembled stationary components located in the upper portion of the upper cover 9,
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 If the last return the rotating part to the normal position, the seal ring 17a, but can take no load other than the weight of the stationary side seal case 16b to 17b, the stationary-side seal case 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 Since 6b are temporarily placed even down position, when returning the main generator rotating section to the normal position, is provided between the shaft seal casing 18 stationary seal case 16b O-ring 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。 Position 0 is shifted, there is a possibility that biting the O- ring 20 therebetween.

【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。 [0014] Therefore, in order to avoid this, O- ring 20 sealing surface to become either set aside increasing the size of the stepped portion of, or to the stationary-side seal case 16b can be temporarily fixed to the shaft seal casing 18 it is necessary to prepare the Do 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。 Further, as shown in FIG. 12, waterwheel pit main engine outside the rotating part and the upper cover 9, assembled to the guide vanes 11 in some cases, when Komu suspended in a state carrying the stationary part to the rotary part, axial gap R (FIG. 9) of the weight of the stationary part it takes the seal ring 17a, 17b to be greater than the moving stroke S of the stationary side seal case 16b (Fig. 10) of the upper cover 9 and the runner 12 there is a problem and the like.

【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。 [0016] Accordingly, a first aspect of the present invention is intended to obtain a shaft seal water system a large amount of water leakage even damaged due to ceramic seal of the shaft seal water system can not be expected was not generated.

【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。 [0017] The second invention aims to seal water pressure the ceramic seal even when a negative pressure to obtain a shaft seal water apparatus that does not dry sliding.

【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。 Furthermore, third and fourth aspects of the present invention is intended to obtain a shaft seal water system and its assembly method the load applied to the ceramic can be minimized during the time of 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。 SUMMARY OF THE INVENTION The first invention of, provided on a rotating shaft around part of the hydraulic machine, the rotating sealing ring consisting of anchored ceramics rotation side, facing the rotating sealing ring and, in the shaft seal water system of hydraulic machine having a stationary seal ring of retained ceramics as oppression rotating sealing ring, leakage outflow ceramic seal comprising a stationary seal ring and the rotating sealing ring on the side, characterized by further provided with a backup seal.

【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。 [0020] The second invention is provided on the rotating shaft around part of the hydraulic machine, the rotating sealing ring consisting of anchored ceramics rotating side, and opposite the rotating sealing ring, oppression rotating sealing ring in the shaft seal water system of the hydraulic machine, the water supply pipe to the opening of the leakage outflow side of the ceramic seal comprising a stationary seal ring and the rotating seal ring is provided with a stationary seal ring of retained ceramics as characterized in that was.

【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。 The third invention is provided on the rotating shaft around part of the hydraulic machine, the rotating sealing ring consisting of anchored ceramics rotating side, and opposite the rotating sealing ring, oppression rotating sealing ring characterized in shaft seal water system of the hydraulic machine, the movable stroke dimension of the stationary seal ring, and larger than the axial gap size of the runner and an upper cover having a stationary seal ring of retained ceramics as to.

【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。 The fourth invention is provided on the rotating shaft around part of the hydraulic machine, the rotating sealing ring consisting of anchored ceramics rotating side, and opposite the rotating sealing ring, oppression rotating sealing ring in the assembly method of shaft sealing water system of hydraulic machine having a stationary seal ring of retained ceramics as, after completing assembly of the main generator rotating section to the normal position, assemble the stationary part of the shaft seal water system it is characterized in.

【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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, with reference to FIGS describes embodiments of the present invention. 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。 The same reference numerals are assigned to the same portions as in the figure 8 and 9, a 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 FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of the shaft sealing water apparatus of the present invention, the rotation-side seal case 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。 Prevention and rotating seal ring 17a formed of the loaded ceramic, stationary seal ring 17b made of ceramic mounted to the stationary side seal case 16b are slidably pressed against each other, the leakage from between the seal It is to be.

【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。 [0025] The rotating sealing ring 17a and the stationary-side seal ring 17b are both are formed of a ceramic high hardness material such as silicon nitride or silicon carbide, as described above, wear resistance, very durable Are better.
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。 However, since the ceramic is brittle material, the shock of vibration or load rejection, may be damaged. 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。 This ceramic sealing shaft seal water system using its if water sealing function if working sufficient amount of water leakage is very small, it can not be maintained a sufficient water sealing function when damaged, etc., such as the cause of above also it can 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。 [0026] Therefore, in this embodiment, to reduce the gap δ between the rotating shaft 2 is a rotating portion and a stationary side seal case 16b, sealing effect are also available exhibited. 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、 Thus, even water leakage from between the rotating seal ring 17a stationary seal ring 17b is generated, by reducing the gap δ between the rotating shaft 2 and the stationary side seal case 16b, so as to constitute a backup seal some reason, the sealing of the backup is performed in the gap portion,
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。 Without the function as a shaft seal water system is impaired, it is possible to improve the reliability.

【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 [0027] Figure 2 is a view showing another embodiment of the present invention, both the seal ring 17a, the inner peripheral surface of the stationary side seal case 16b is a flow-out side water leakage from between 17b i.e. the rotation axis 2 numerous recessed grooves 2 extending in the opposing surface in the circumferential direction
1が形成され、ラビランス構造が形成されている。 1 is formed, Rabiransu structure is formed. 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。 Thus, this case also as both the seal ring 17a, the water leakage from between 17b occurs, water sealing labyrinth structure portion composed of the plurality of concave grooves 21 is performed, the same effects as those shown in FIG. 1 .

【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 [0028] FIG. 3 is a diagram showing still another embodiment of the present invention, the upper portion of the water seal casing 18, a labyrinth seal 22 and the gland packing 23 for sealing water acts between the rotating shaft 2 is provided, both the seal ring 17
a,17bのシールのバックアップを行うようにしてある。 a, it is to carry out the backup of 17b of the seal. 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。 Therefore, in this case, it may simply expect more sealing effect that narrowing the gap between 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 diagram showing another embodiment of the present invention, the upper side of the stationary side seal case 16b in FIG, i.e. both the seal ring 17a, the outlet side of the water leakage from between 17b, the water supply pipe 24 is connected opening, it is then adapted to supply water to the outlet 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。 [0030] Normally, the ceramic seal wear resistance at high hardness and excellent durability, it is possible to operate without a separate water supply if they have water to be water seal, under the water level is lower than the runner waterwheel water pond, main engine starting and sealing water pressure during stops to become a negative pressure, the water remaining in the seal portion is sucked into the upstream side, there is a possibility that the sealing ring is dried slides.

【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。 [0031] Therefore, by performing the water supply by the water supply pipe 24, the gap 13 between the upper cover 9 and the runner 12 is a negative pressure, the negative pressure side the feed water through the sliding surface between the seal ring 17a, 17b since the sucked in, will be water in the seal portion, rotating sealing ring 17a by dry sliding, it is possible to prevent damage to the stationary-side seal ring 17b.

【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。 Further, the automatic valve 25 provided in the water system, the gap 13 by a timer or the like is only opening operation at the time and stopping the main engine starting as a negative pressure, being set to the water supply, to significantly reduce the amount of water supplied be able to. 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, the flow rate detector 26 provided in the water system, the water passing the water supply pipe 24 is confirmed by the flow rate detector 26, and it and one of the main engine start conditions, or upon detection of water flow abnormality alarm issued, may output the information that encourages the inspection of ceramic seals.

【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 FIG. 5 is a diagram showing the assembled state of the shaft sealing water system of the hydraulic machine, on cover 9 is stationary part to the rotary part, hanging topped with such guide vanes 11, a location of the rotation shaft 2 while being lowered to the upper cover 9 and the guide vanes 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。 The mounting to the normal position, and then is further slightly lowered the rotation shaft 2 and the runner 12 is set to the normal 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。 [0034] Thus, on the cover 9 is a still portion in the rotating part, the state in which hung topped with such guide vanes 11, between the seal water casing 18 as shown in FIG. 6 and the stationary-side seal case 16b clearance C in the axial direction of the rotary shaft 2 are also available reserved. 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。 That is, the movable stroke dimension of the stationary seal ring S (FIG. 10), is made larger than the axial gap size R of the runner 12 and the upper cover 9 (FIG. 9). 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 Accordingly, as shown in FIG. 5, to support the upper cover 9 by the lower surface of the runner 12, the runner 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、 In the case where the upper surface of the is in contact with the lower surface of the upper cover 9 is also
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。 As shown in FIG. 6, the clearance C is generated between the seal water 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。 [0035] Therefore, when lifting such as the on cover 9, the stationary unit weight sealing ring 17a such as the upper cover 9 and the sealing water casing 18, is prevented from acting on 17b, to minimize the load applied to the ceramic during assembly 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。 Further, FIG. 7 is a diagram showing an example of a method of assembling the hydraulic machine and the shaft seal water system, as shown in FIG. 7, the rotary shaft 2 and the main unit rotating unit and the upper cover 9 of the runner 12, etc. after already mounted to regular employees, assembled shaft seal water system 14. 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。 Therefore, the load acting on the sealing ring 17a, 17b on the rotating side and the stationary side during assembly can be assembled in only receive a minimal load of the urging force only in the weight and the spring 19 of the stationary-side seal case 16b, the assembly it is possible to prevent damage to the ceramic during.

【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 in the foregoing, in the present invention is a shaft seal water system using a ceramic seal, is provided with the further backup seal leakage outflow side of the ceramic seal, ceramic seal vibration during main engine operation, the load impact by blocking, or damaged by other unexpected cause, even if a sufficient seal water effects can no longer be exhibited, it is possible to obtain the seal water effects by the backup seal, it is possible to improve the reliability .

【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。 Further, in those is opened the water supply pipe to the leakage outlet side of the ceramic seal, water sealing pressure is negative pressure, even if interrupted water ceramic seal portion, dried sliding by performing water supply the preventing, it is possible to prevent damage to the seal ring.

【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。 [0039] Further, when the movable stroke dimension of the stationary seal ring is made larger than the axial gap size of the runner and the upper cover is assembled stationary component including at least upper cover main generator rotating portion outside the water turbine pit, rotated may Komu hanging topped with stationary portion parts can be prevented by weight of the stationary part can take a ceramic seal, it is possible to avoid the risk of damage to the ceramic seal during assembly.

【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。 Further, by assembling the stationary side parts of the shaft seal water system in a state of mounting the including at least the upper cover and the main generator rotating part to the stationary portion in the normal position, to minimize the load acting on the seal ring during assembly it can be suppressed.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【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。 Cross-sectional view showing an embodiment of a hydraulic machine of the shaft seal water system of the present invention; FIG.

【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。 2 is a cross-sectional view showing another embodiment of the hydraulic machine of the shaft seal water system 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。 Sectional view showing still another embodiment of the shaft sealing water devices hydraulic machine of the present invention; FIG.

【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。 Sectional view showing another embodiment of the shaft sealing water devices hydraulic machine of the present invention; FIG.

【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。 5 is a diagram showing an assembled state of the hydraulic machine having a shaft sealing water system of the present invention.

【図6】図5における軸封水装置部の拡大断面図。 Figure 6 is an enlarged sectional view of the shaft seal water system unit in FIG.

【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。 7 is a diagram showing another method of assembling the hydraulic machine having a shaft sealing water system of the present invention.

【図8】水力プラントの概略構成を示す図。 8 shows a schematic configuration of a hydraulic plant.

【図9】本発明に係わる水力機械を示す断面図。 Cross-sectional view illustrating a hydraulic machine according to the present invention; FIG.

【図10】従来のセラミック製軸封水装置の拡大断面図。 Figure 10 is an enlarged sectional view of a conventional ceramic shaft sealing water system.

【図11】水力機械の組立手順の一例を示す図。 11 is a diagram showing an example of a hydraulic machine of the assembly procedure.

【図12】水力機械の組立手順の他の例を示す図。 12 is a diagram showing another example of a hydraulic machine of the assembly procedure.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

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 Second rotating shaft 7 the casing 8a Suteiben 9 upper cover 10 under cover 11 guide vanes 12 runner 14 shaft seal water system 16a rotating seal casing 16b stationary seal case 17a rotating sealing ring 17b stationary seal ring 18 seal water casing 19 spring 20 O-ring 22 labyrinth seal 23 gland packing 24 water supply pipe 25 automatic valve 26 flow sensors

Claims (9)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【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。 1. A provided on the rotating shaft around part of the hydraulic machine, the rotating sealing ring consisting of anchored ceramics rotating side, to face the rotating sealing ring, as oppression rotating sealing ring characterized in shaft seal water system of hydraulic machine having a stationary seal ring of retained ceramics, water leakage outflow side of the ceramic seal comprising a stationary seal ring and the rotating seal ring, further provided with a backup seal to, shaft seal water system of the hydraulic machine.
  2. 【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。 Wherein said backup seal, characterized in that the stationary side seal case is obtained by reducing the gap between the rotating part, shaft seal water system of the hydraulic machine of claim 1, wherein.
  3. 【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。 Wherein said backup seal, characterized in that it is a labyrinth structure formed on the surface facing the rotational axis of the stationary side seal case, shaft seal water system of the hydraulic machine of claim 1, wherein.
  4. 【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。 4. A backup seal further labyrinth seal or a gland packing provided water seal casing, or characterized by consisting of two shaft seal water system of the hydraulic machine of claim 1, wherein.
  5. 【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。 5. A provided on a rotary shaft around part of the hydraulic machine, the rotating sealing ring consisting of anchored ceramics rotating side, and opposite the rotating sealing ring, as oppression rotating sealing ring in the shaft seal water system of hydraulic machine having a stationary seal ring of retained ceramics, characterized in that a water supply pipe to the opening of the leakage outflow side of the ceramic seal comprising a stationary seal ring and the rotating sealing ring to, shaft seal water system of the hydraulic machine.
  6. 【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。 6. The water supply pipe is characterized in that a automatic valve operated by a timer, shaft seal water system of the hydraulic machine of claim 5, wherein.
  7. 【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。 7. The water supply pipe is characterized in that a flow rate detecting apparatus, the shaft seal water system of the hydraulic machine of claim 5 or 6, wherein.
  8. 【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。 8. provided on the rotating shaft around part of the hydraulic machine, the rotating sealing ring consisting of anchored ceramics rotating side, and opposite the rotating sealing ring, as oppression rotating sealing ring in the shaft seal water system of hydraulic machine having a stationary seal ring of retained ceramics, characterized in that the movable stroke dimension of the stationary seal ring, and larger than the axial gap size of the runner and the upper cover, hydraulic machine of shaft seal water system.
  9. 【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。 9. provided on the rotating shaft around part of the hydraulic machine, the rotating sealing ring consisting of anchored ceramics rotating side, and opposite the rotating sealing ring, as oppression rotating sealing ring in the assembly method of shaft sealing water system of hydraulic machine having a stationary seal ring of retained ceramics, after completing assembly of the main generator rotating section to the normal position, and characterized by assembling the stationary side parts of the shaft seal water system to shaft seal water system assembling method of the hydraulic machine.
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KR100881214B1 (en) * 2008-08-14 2009-02-05 (주)덕성산업기계 Water sealing module of hydraulic turbine
EP2687715A4 (en) * 2011-03-16 2015-09-09 Eagle Ind Co Ltd Underwater hydro turbine generator

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