JP2018029449A - 軸シール装置および回転電機 - Google Patents
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図1乃至図6を用いて、第1の実施の形態における軸シール装置および回転電機について説明する。ここで、軸シール装置とは、タービン発電機等の回転電機内に封入された冷却用ガスを高圧油(密封油)によって密封する装置である。ここでは、まず、この回転電機について図1を用いて説明する。
B1×L1×H1≦B2×L2×H2
を満たしていることが好適である。すなわち、導入溝51の底面52と回転軸4の外周面6との間に形成される空間の容積が、ポケット溝34の底面35と回転軸4の外周面6との間に形成される空間の容積以上になっていることが好適である。このことにより、導入溝51内に充満される高圧油5の油量をポケット溝34内に充満される高圧油5の油量よりも増大させることができる。このため、導入溝51からポケット溝34に十分な量の高圧油5を導入することができる。この結果、高圧油5の導入が不足することによる高圧油5への気泡の混入や、不連続な動圧の発生を抑制できる。また、ポケット溝34に、十分な量の高圧油5を幅方向に均等に導入することができる。この結果、シールリング30に作用する動圧を幅方向に均等化させることができる。
0.45≦L1/(L−L2)≦0.85
を満たしていることが好適である。すなわち、ポケット溝34の長さL1が、導入溝51の周方向ピッチLから導入溝51の長さL2を引いた値の0.45倍以上になっていることが好適である。このことにより、ポケット溝34内における高圧油5の回転方向Rへの移動距離を確保し、動圧を高めることができる。このため、ポケット溝34に導入された高圧油5により発生する動圧を高めることができる。一方、ポケット溝34の長さL1を導入溝51の周方向ピッチLから導入溝51の長さL2を引いた値の0.85倍以下とすることが好適である。このことにより、ポケット溝34の長さL1が過度に長くなることを抑制し、ポケット溝34から高圧油5が幅方向に漏れ出ることを抑制できる。このため、高圧油5により発生する動圧が低下することを抑制できる。
0.25≦B1/B≦0.35
を満たしていることが好適である。すなわち、ポケット溝34の幅B1が、内周面32の幅Bの0.25倍以上になっていることが好適である。このことにより、ポケット溝34内に充満された高圧油5の動圧の発生領域の幅を広くすることができる。このため、シールリング30に作用する動圧を幅方向に均等化させることができる。一方、ポケット溝34の幅B1を内周面32の幅Bの0.35倍以下とすることが好適である。このことにより、ポケット溝34内の高圧油5が内周面32の幅方向両端から漏れる量を抑制し、動圧が低下することを抑制できる。
2.5≦(L−L2)/B≦6.5
を満たしていることが好適である。すなわち、導入溝51の周方向ピッチLから導入溝51の長さL2を引いた値が、内周面32の幅Bの2.5倍以上になっていることが好適である。このことにより、内周面32の幅Bに応じて、ポケット溝34内における高圧油5の回転方向Rへの移動距離を確保し、動圧を効果的に高めることができる。一方、導入溝51の周方向ピッチLから導入溝51の長さL2を引いた値を内周面32の幅Bの6.5倍以下とすることが好適である。このことにより、内周面32の幅Bに応じて、導入溝51の周方向ピッチLから導入溝51の長さL2を引いた距離が過度に長くなることを抑制し、ポケット溝34から高圧油5が幅方向に漏れ出ることを効果的に抑制できる。このため、高圧油5により発生する動圧が低下することを抑制できる。
3≦H1/H≦4
を満たしていることが好適である。すなわち、ポケット溝34の底面35から回転軸4の外周面6までの距離H1が、シールリング30の内周面32から外周面6までの距離Hの3倍以上になっていることが好適である。このことにより、ポケット溝34内に充満される高圧油5の油量を増大させることができる。このため、ポケット溝34に導入された高圧油5により発生する動圧を高めることができる。一方、底面35から外周面6までの距離H1が、内周面32から外周面6までの距離Hの4倍以下とすることが好適である。このことにより、高圧油5により発生する動圧が低下することを抑制できる。
次に、図7および図8を用いて、本発明の第2の実施の形態における軸シール装置および回転電機について説明する。
なお、上述した本実施の形態においては、導入孔53の油入口55が、シールリング30の外周面41に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはない。例えば、シールリング30が、他方のシールリング30に対向するとともにリング間隙31を画定する対向面42を含み、図9に示すように、導入孔53の油入口55が、当該導入孔53が設けられた対応する一方のシールリング30の対向面42に設けられていてもよい。図9に示す導入孔53は、対向面42のうちの外周側の部分から、導入溝51の底面52に延びている。この場合においても、リング間隙31のうち外周側の部分に供給された高圧油5を、導入孔53を通って導入溝51に供給させることができる。このことにより、高圧油5により発生する動圧Pをシールリング30に作用させ、シールリング30に作用する外周側への押圧力を高めることができる。また、この場合においても、導入溝51をリング間隙31まで延すことを不要にでき、回転電機1のガス室2に封入された冷却用ガスが、ポケット溝34および導入溝51のうちの少なくとも一方を通って漏洩する可能性を低減することができる。
また、上述した本実施の形態においては、導入孔53の油出口56が、導入溝51の底面52において、周方向中央部および幅方向中央部に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図10に示すように、油出口56が、導入溝51のうち回転軸4の回転方向Rとは反対側の端部(以下、上流側端部57と記す)に設けられ、導入孔53が、上流側端部57に高圧油5を導入するようになっていてもよい。
また、上述した第2の変形例においては、導入孔53に、単一の油出口56が設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図17に示すように、導入溝51に、幅方向に複数の油出口56が設けられていてもよい。この場合、導入孔53が、高圧油5の流路面積が急激に増大する上流側端部57に広範囲にわたって高圧油5を供給することができる。このことにより、上流側端部57における高圧油5の動圧Pをより一層高めることができる。
また、上述した第2の変形例においては、油出口56が、回転軸4の側から見たときに、円形状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図18に示すように、油出口56が、回転軸4の側から見たときに、幅方向に延びるように形成されていてもよい。この場合においても、導入孔53が、高圧油5の流路面積が急激に増大する上流側端部57に広範囲にわたって高圧油5を供給することができ、上流側端部57における高圧油5の動圧Pを効果的に高めることができる。なお、油出口56は、回転軸4の側から見たときに、楕円形状、長円形状またはレーストラック形状に形成されていてもよい。
また、上述した本実施の形態においては、導入溝51の上流側端面54が、回転方向Rに沿う方向に垂直に延びている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図19および図20に示すように、上流側端面54が、径方向内側に向かうにつれて回転方向Rとは反対方向に傾斜し、油出口56が、上流側端面54の最も下流側に位置する部分に隣接して設けられていてもよい。この場合、上流側端部57における高圧油5の流路面積は、下流側に向かって、徐々に増大するように変化している。このことにより、高圧油5の流路面積が、導入溝51の上流側端部57において急激に増大することを回避できる。また、高圧油5の流路面積が最大に達する部分に油出口56が設けられている。このことにより、導入孔53が、最も高圧油5により発生する動圧Pの低下が起こり得る当該部分に高圧油5を供給することができる。このため、高圧油5により発生する動圧Pの低下を抑制することができる。この結果、導入溝51に導入された高圧油5により発生する動圧Pが、導入溝51の幅方向両側の内周面32において油膜を形成した高圧油5の動圧よりも低下することを回避できる。このため、回転電機1のガス室2に封入された冷却用ガスが、導入溝51を通って漏洩する可能性を低減できる。
また、上述した第2の変形例においては、導入溝51の深さが、ポケット溝34の深さよりも深くなっている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図21および図22に示すように、導入溝51の深さが、ポケット溝34の深さと同一となっていてもよい。この場合、導入溝51の深さを浅くすることができ、シールリング30の内周面32から回転軸4の外周面6までの距離Hと、上流側端部57における導入溝51の底面52から外周面6までの距離H2との間の差を小さくできる。このことにより、高圧油5の流路面積が上流側端部57において急激に増大することを抑制できる。このため、上流側端部57における高圧油5の動圧Pの低下を抑制することができる。また、この場合においても、回転方向Rに流れる高圧油5がポケット溝34の下流側端面36に達すると、高圧油5は回転方向Rの速度を失い、その失われた運動エネルギーが、圧力エネルギーに変換される。このことにより、高圧油5の動圧Pをポケット溝34内の下流側端面36の近傍において高めることができる。なお、導入溝51の深さを、ポケット溝34の深さと同一とすることにより、シールリング30の溝加工の工数を低減することができる。
また、上述した第2の変形例においては、ポケット溝34の底面35から回転軸4の外周面6までの距離H1が略一定になっている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図23に示すように、ポケット溝34は、回転軸4の回転方向Rに向かうにつれて径方向内側に傾斜していてもよい。そして、ポケット溝34は、下流側端面36を含まなくてもよい。この場合、高圧油5がポケット溝34を回転方向Rに流れると、高圧油5の流路面積が減少する。このことにより、導入溝51に導入された高圧油5により発生する動圧Pを高めることができる。
また、上述した第2の変形例においては、一のポケット溝34と、当該ポケット溝34に回転方向Rの側で隣り合う導入溝51とが、隔離されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図24に示すように、ポケット溝34が、内周面32に設けられた連結溝59を介して、当該ポケット溝34に回転方向Rの側で隣り合う導入溝51に連通していてもよい。この場合、ポケット溝34内の高圧油5を、連結溝59を介して、当該ポケット溝34に回転方向Rの側で隣り合う導入溝51の上流側端部57に供給することができる。このことにより、上流側端部57における高圧油5の動圧Pを効果的に高めることができる。なお、連結溝59の幅は、ポケット溝34の幅よりも小さいことが好適である。この場合、ポケット溝34の下流側端面36に達した高圧油5の運動エネルギーを圧力エネルギーに変換することができ、高圧油5の動圧Pを高めることができる。このため、連結溝59の幅は、高圧油5の動圧Pをポケット溝34内の下流側端面36の近傍において高めることができる程度の幅とすることが好適である。
また、上述した第2の変形例においては、導入溝51が、回転軸4の側から見たときに周方向に沿うように矩形状に形成されている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図25に示すように、上流側端部57は、回転軸4の側から見たときに、回転軸4の回転方向Rとは反対方向に向かって凸となる湾曲状に形成されていてもよい。この場合、上流側端部57に、導入孔53から導入された高圧油5が行き届き難い角部が形成されることを防止できる。このため、上流側端部57の上流側部分における高圧油5の動圧Pを効果的に高めることができる。
また、上述した第9の変形例においては、油出口56が、導入溝51の幅方向全域にわたって形成されることなく、導入溝51の底面52において、幅方向中央部に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図26に示すように、油出口56は、導入溝51の幅方向全域にわたって形成されていてもよい。すなわち、油出口56の直径が導入溝51の幅と等しくてもよい。この場合、導入孔53が、高圧油5の流路面積が急激に増大する上流側端部57の全範囲にわたって高圧油5を供給することができる。このことにより、上流側端部57における高圧油5の動圧Pをより一層高めることができる。なお、油出口56は、回転軸4の側から見たときに、円形状、楕円形状、長円形状またはレーストラック形状に形成されていてもよい。
また、上述した第2の変形例においては、ポケット溝34および導入溝51が、内周面32の幅方向中央部に設けられている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、図27に示すように、ポケット溝34および導入溝51は、内周面32の幅方向中央に対してリング間隙31の側に偏心していてもよい。より具体的には、シールリング30のうち機内側1a(または機外側1b)の端面から、導入溝51のうち機内側1a(または機外側1b)の端面までの距離b3は、シールリング30のうちリング間隙31の側の端面から、導入溝51のうちリング間隙31の側の端面までの距離b4よりも長くなっていてもよい。この場合、導入溝51の上流側端部57を、機内側1aから遠ざけることができる。このことにより、冷却ガスが機内側1aから導入溝51へ流れ込むことを抑制できる。このため、回転電機1のガス室2に封入された冷却用ガスが、導入溝51を通って漏洩する可能性を低減することができる。
次に、図28および図29を用いて、本発明の第3の実施の形態における軸シール装置および回転電機について説明する。
次に、図30および図31を用いて、本発明の第4の実施の形態における軸シール装置および回転電機について説明する。
Claims (12)
- 回転軸の径方向外側に周方向に配置されるとともに、密封油が供給される環状のシールケーシングと、
前記シールケーシングに保持され、各々が前記回転軸の外周面に対向する内周面を有するとともに、前記回転軸の軸方向に、前記密封油が通るリング間隙を介して並設された一対のシールリングと、を備え、
前記一対のシールリングの各々は、前記内周面に開口するとともに周方向に延びる第1溝を有することを特徴とする軸シール装置。 - 前記シールリングは、前記第1溝に、前記シールケーシングに供給された前記密封油を導入する導入部を含んでいることを特徴とする請求項1に記載の軸シール装置。
- 前記導入部は、前記内周面に設けられた第2溝であって、前記第1溝のうち前記回転軸の回転方向とは反対側の端部に、前記リング間隙から前記密封油を導入する第2溝を含んでいることを特徴とする請求項2に記載の軸シール装置。
- 前記シールリングの前記内周面に、周方向に複数の前記第1溝が離間して設けられ、一の前記第1溝と、当該第1溝に前記回転方向の側で隣り合う前記第2溝とは離間して設けられ、
前記第2溝の周方向ピッチをL、前記第1溝の周方向の長さをL1、前記第2溝の周方向の長さをL2としたときに、
0.45≦L1/(L−L2)≦0.85
を満たしていることを特徴とする請求項3に記載の軸シール装置。 - 前記第2溝の周方向ピッチをL、前記第2溝の周方向の長さをL2としたときに、
2.5≦(L−L2)/B≦6.5
を満たしていることを特徴とする請求項4に記載の軸シール装置。 - 前記第1溝の幅をB1、前記第2溝の幅をB2、前記第1溝の周方向の長さをL1、前記第2溝の周方向の長さをL2、前記第1溝の底面から前記回転軸の前記外周面までの距離をH1、前記第2溝の底面から前記外周面までの距離をH2としたときに、
B1×L1×H1≦B2×L2×H2
を満たしていることを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項に記載の軸シール装置。 - 前記シールリングの前記内周面から前記回転軸の前記外周面までの距離をH、前記第1溝の底面から前記外周面までの距離をH1としたときに、
3≦H1/H≦4
を満たしていることを特徴とする請求項3乃至6のいずれか一項に記載の軸シール装置。 - 前記シールケーシングは、被摺動面を含み、
前記シールリングは、前記シールケーシングの前記被摺動面に対して径方向に摺動可能な摺動面と、前記摺動面に延びる油供給孔と、を備えることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の軸シール装置。 - 前記被摺動面に、前記油供給孔から前記密封油が供給される環状溝が設けられていることを特徴とする請求項8に記載の軸シール装置。
- 前記第1溝の底面は、前記回転軸の回転方向に向かうにつれて径方向外側に傾斜していることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載の軸シール装置。
- 前記シールリングの前記内周面の幅をB、前記第1溝の幅をB1としたときに、
0.25≦B1/B≦0.35
を満たしていることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の軸シール装置。 - 請求項1乃至11のいずれか一項に記載の軸シール装置と、
前記回転軸と、
前記軸シール装置を保持するケーシングと、を備えたことを特徴とする回転電機。
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109027248A (zh) * | 2018-10-10 | 2018-12-18 | 四川省机械研究设计院 | 一种抑制密封油窜流流量的氢冷发电机双流环密封瓦 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50149862A (ja) * | 1974-05-27 | 1975-12-01 | ||
JPS5849572U (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-04 | 株式会社日立製作所 | 回転電機の水素シ−ル装置 |
JPS5850359U (ja) * | 1981-10-02 | 1983-04-05 | 株式会社東芝 | 軸封装置 |
JPS5872975U (ja) * | 1981-11-09 | 1983-05-17 | 株式会社東芝 | シ−ルリング |
JPS60145666U (ja) * | 1984-03-08 | 1985-09-27 | 三菱重工業株式会社 | 軸封装置 |
JPS60229646A (ja) * | 1984-04-27 | 1985-11-15 | Hitachi Ltd | 回転機の軸シ−ル装置 |
JPS62152662U (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-28 | ||
US20160201804A1 (en) * | 2015-01-13 | 2016-07-14 | General Electric Company | Seal ring for hydrogen cooled generator |
-
2016
- 2016-08-18 JP JP2016160845A patent/JP6674351B2/ja active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50149862A (ja) * | 1974-05-27 | 1975-12-01 | ||
JPS5849572U (ja) * | 1981-09-30 | 1983-04-04 | 株式会社日立製作所 | 回転電機の水素シ−ル装置 |
JPS5850359U (ja) * | 1981-10-02 | 1983-04-05 | 株式会社東芝 | 軸封装置 |
JPS5872975U (ja) * | 1981-11-09 | 1983-05-17 | 株式会社東芝 | シ−ルリング |
JPS60145666U (ja) * | 1984-03-08 | 1985-09-27 | 三菱重工業株式会社 | 軸封装置 |
JPS60229646A (ja) * | 1984-04-27 | 1985-11-15 | Hitachi Ltd | 回転機の軸シ−ル装置 |
JPS62152662U (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-28 | ||
US20160201804A1 (en) * | 2015-01-13 | 2016-07-14 | General Electric Company | Seal ring for hydrogen cooled generator |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109027248A (zh) * | 2018-10-10 | 2018-12-18 | 四川省机械研究设计院 | 一种抑制密封油窜流流量的氢冷发电机双流环密封瓦 |
CN109027248B (zh) * | 2018-10-10 | 2023-10-20 | 四川省机械研究设计院(集团)有限公司 | 一种抑制密封油窜流流量的氢冷发电机双流环密封瓦 |
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Publication number | Publication date |
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