JP2022060818A - Spindle water sealing device of hydraulic machine and hydraulic machine - Google Patents

Spindle water sealing device of hydraulic machine and hydraulic machine Download PDF

Info

Publication number
JP2022060818A
JP2022060818A JP2020168526A JP2020168526A JP2022060818A JP 2022060818 A JP2022060818 A JP 2022060818A JP 2020168526 A JP2020168526 A JP 2020168526A JP 2020168526 A JP2020168526 A JP 2020168526A JP 2022060818 A JP2022060818 A JP 2022060818A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
seal
spindle
water
chamber
hydraulic machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020168526A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
貴信 児島
Takanobu Kojima
武 新井
Takeshi Arai
昌彦 中薗
Masahiko Nakazono
英樹 武田
Hideki Takeda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Toshiba Energy Systems and Solutions Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2020168526A priority Critical patent/JP2022060818A/en
Priority to CN202111077501.6A priority patent/CN114382632B/en
Publication of JP2022060818A publication Critical patent/JP2022060818A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03BMACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F03B11/006Sealing arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08Sealings
    • F04D29/10Shaft sealings
    • F04D29/12Shaft sealings using sealing-rings
    • F04D29/126Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for liquid pumps
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Abstract

To provide a spindle water sealing device of a hydraulic machine which can eliminate the heat of a seal face, and can suppress the mixing of earth and sand into the seal face.SOLUTION: A spindle water sealing device of a hydraulic machine comprises an inlet chamber into which working water flows from a backpressure chamber, an external communication port communicating with the outside, and a pressurization chamber arranged between the inlet chamber and the external communication port. A first seal part is arranged between the inlet chamber and the pressurization chamber. The first seal part includes a first seal face which is vertical to an axial direction of a spindle. A second seal part is arranged between the pressurization chamber and the external communication port. The second seal part includes a second seal face vertical to the axial direction of the spindle. Pressurized water is supplied to the pressurization chamber by a pressurized water supply part.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施の形態は、水力機械の主軸封水装置および水力機械に関する。 Embodiments of the present invention relate to a spindle water sealing device of a hydraulic machine and a hydraulic machine.

水車またはポンプ水車等の水力機械のランナに連結された主軸には、主軸封水装置が設けられている。主軸封水装置は、ランナを作動させる作動水が、外部に漏洩することを抑制するための装置である。主軸封水装置は、作動水の漏洩を抑制するだけでなく、ポンプ水車の調相運転時に空転するランナ内の圧縮空気が外部に漏洩することを抑制するという機能も有している。 A spindle water sealing device is provided on the spindle connected to the runner of a hydraulic machine such as a turbine or a pump turbine. The spindle water sealing device is a device for suppressing the leakage of the working water that operates the runner to the outside. The spindle water sealing device not only suppresses the leakage of working water, but also has the function of suppressing the leakage of compressed air in the runner that spins during the phase adjustment operation of the pump turbine to the outside.

このような主軸封水装置は、径方向シール構造を採用している装置と、軸方向シール構造を採用している装置と、に分類される。 Such a spindle water sealing device is classified into a device adopting a radial seal structure and a device adopting an axial seal structure.

径方向シール構造では、主軸の周方向に複数のセグメントが配列されている。各々のセグメントが、主軸に向かって径方向に押圧され、これにより、外部に作動水が漏洩することを抑制している。しかしながら、径方向シール構造では、互いに隣り合うセグメント同士の間に隙間が形成される。この隙間を通って作動水が外部に漏洩し得る。この隙間を小さくすることが困難であるため、径方向シール構造では、作動水の漏洩量の低減が困難になり得る。 In the radial seal structure, a plurality of segments are arranged in the circumferential direction of the spindle. Each segment is pressed radially toward the spindle, thereby suppressing the leakage of working water to the outside. However, in the radial seal structure, a gap is formed between the segments adjacent to each other. Working water may leak to the outside through this gap. Since it is difficult to reduce this gap, it may be difficult to reduce the amount of leakage of working water in the radial seal structure.

軸方向シール構造では、静止側シール部材と回転側シール部材とが、主軸の軸方向に対向して配置される。静止側シール部材と回転側シール部材とが軸方向に押圧され、これにより、外部に作動水が漏洩することを抑制している。静止側シール部材および回転側シール部材はそれぞれ、リング状に形成される。より詳細に説明すると、静止側シール部材および回転側シール部材はそれぞれ、周方向に複数に分割されており、静止側シール部材および回転側シール部材のそれぞれに、隙間が形成される。しかしながら、これらの隙間は、小さくすることができる。このため、軸方向シール構造では、作動水の漏洩量を効果的に低減することができる。 In the axial seal structure, the stationary side seal member and the rotary side seal member are arranged so as to face each other in the axial direction of the main shaft. The stationary side sealing member and the rotating side sealing member are pressed in the axial direction, thereby suppressing leakage of working water to the outside. The stationary side sealing member and the rotating side sealing member are each formed in a ring shape. More specifically, the stationary side sealing member and the rotating side sealing member are each divided into a plurality of parts in the circumferential direction, and a gap is formed in each of the stationary side sealing member and the rotating side sealing member. However, these gaps can be made smaller. Therefore, in the axial seal structure, the amount of leakage of the working water can be effectively reduced.

このように主軸封水装置が作動水の漏洩量を低減することにより、水力機械の効率が向上できる。一般に、作動水の漏洩量は、ランナ内を流れる作動水の流量に比べて無視できる程度に小さい。このため、主軸封水装置に求められるニーズとしては、作動水の漏洩に起因した水力機械の保全に係るコストを抑制することが挙げられる。 As described above, the spindle water sealing device reduces the amount of leakage of the working water, so that the efficiency of the hydraulic machine can be improved. In general, the amount of hydraulic water leaked is negligibly small compared to the flow rate of the hydraulic water flowing through the runner. Therefore, one of the needs for the spindle water sealing device is to suppress the cost related to the maintenance of the hydraulic machine due to the leakage of the working water.

例えば、軸方向シール構造では、回転側シールリングが静止側シールリングに対して回転摺動する。このことにより、回転側シールリングと静止側シールリングとの接触面であるシール面が摩擦によって発熱し、シール面が焼損する可能性が考えられる。このため、回転側シールリングと静止側シールリングとの間の隙間に冷却用の水を供給し、シール面を除熱することが行われる。ポンプ水車では、ランナ内の作動水の圧力が比較的高いことから、主軸封水装置内の作動水の圧力も高くなり得る。この場合、作動水の漏洩を抑制するためにシール面の押圧力が高められ、シール面の温度が上昇し得る。シール面の除熱が不十分である場合には、シール面が焼損する可能性もある。 For example, in the axial seal structure, the rotary side seal ring rotates and slides with respect to the stationary side seal ring. As a result, it is conceivable that the sealing surface, which is the contact surface between the rotating side sealing ring and the stationary side sealing ring, generates heat due to friction, and the sealing surface may be burnt out. Therefore, cooling water is supplied to the gap between the rotating side sealing ring and the stationary side sealing ring to remove heat from the sealing surface. In a pump turbine, the pressure of the working water in the runner is relatively high, so that the pressure of the working water in the spindle sealing device can also be high. In this case, the pressing force of the sealing surface is increased in order to suppress the leakage of the working water, and the temperature of the sealing surface may rise. If the heat removal of the sealing surface is insufficient, the sealing surface may be burnt out.

また、作動水には、土砂が混入する。このため、静止側シールリングと回転側シールリングとの間の隙間に土砂を含んだ水が流入し得る。この場合、シール面の摩耗を促進するおそれがある。 In addition, earth and sand are mixed in the working water. Therefore, water containing earth and sand may flow into the gap between the stationary side seal ring and the rotating side seal ring. In this case, wear of the sealing surface may be accelerated.

米国特許出願公開第2017/0370475号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2017/0370475 米国特許出願公開第2019/0003481号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2019/0003481 米国特許出願公開第2019/0063610号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2019/0063610 米国特許出願公開第2010/0327533号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2010/0327533 米国特許出願公開第2018/0187566号明細書U.S. Patent Application Publication No. 2018/0187566

実施の形態は、このような点を考慮してなされたものであり、シール面を除熱することができるとともにシール面への土砂混入を抑制することができる水力機械の主軸封水装置および水力機械を提供することを目的とする。 The embodiment is made in consideration of such a point, and is a spindle water sealing device and hydraulic power of a hydraulic machine capable of removing heat from the sealing surface and suppressing sediment from being mixed into the sealing surface. The purpose is to provide a machine.

実施の形態による水力機械の主軸封水装置は、水力機械のランナに連結された主軸に設けられ、ランナと上カバーとの間に形成される背圧室内の作動水の外部への漏洩を抑制する装置である。水力機械の主軸封水装置は、背圧室から作動水が流入する入口室と、外部に連通した外部連通口と、入口室と外部連通口との間に設けられた加圧室と、を備えている。入口室と加圧室との間に、第1シール部が設けられている。第1シール部は、主軸の軸方向に垂直な第1シール面を含んでいる。加圧室と外部連通口との間に第2シール部が設けられている。第2シール部は、主軸の軸方向に垂直な第2シール面を含んでいる。加圧室に、加圧水供給部によって加圧水が供給される。 The main shaft water sealing device of the hydraulic machine according to the embodiment is provided on the main shaft connected to the runner of the hydraulic machine, and suppresses the leakage of the working water in the back pressure chamber formed between the runner and the upper cover to the outside. It is a device to do. The main shaft water sealing device of a hydraulic machine has an inlet chamber into which working water flows from the back pressure chamber, an external communication port communicating with the outside, and a pressurizing chamber provided between the inlet chamber and the external communication port. I have. A first seal portion is provided between the entrance chamber and the pressurizing chamber. The first seal portion includes a first seal surface perpendicular to the axial direction of the main shaft. A second seal is provided between the pressurizing chamber and the external communication port. The second seal portion includes a second seal surface perpendicular to the axial direction of the main shaft. Pressurized water is supplied to the pressurized chamber by the pressurized water supply unit.

実施の形態による水力機械は、ランナと、ランナに連結された主軸と、ランナの上方に位置する上カバーと、上述した水力機械の主軸封水装置と、を備えている。 The hydraulic machine according to the embodiment includes a runner, a spindle connected to the runner, an upper cover located above the runner, and a spindle water sealing device for the hydraulic machine described above.

実施の形態によれば、シール面を除熱することができるとともにシール面への土砂混入を抑制することができる。 According to the embodiment, heat can be removed from the sealing surface and sediment contamination on the sealing surface can be suppressed.

図1は、本実施の形態におけるフランシス水車を示す子午面断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a meridional surface showing a Francis turbine according to the present embodiment. 図2は、本実施の形態における主軸封水装置を示す縦断面図である。FIG. 2 is a vertical sectional view showing a spindle water sealing device according to the present embodiment. 図3は、図2に示す下側シール押圧部を示す部分拡大断面図である。FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view showing the lower seal pressing portion shown in FIG.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態における水力機械の主軸封水装置および水力機械について説明する。 Hereinafter, the spindle water sealing device and the hydraulic machine of the hydraulic machine according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1~図3を用いて、本実施の形態における水力機械の主軸封水装置および水力機械について説明する。ここでは、まず、図1を用いて水力機械の一例であるフランシス水車について説明する。 The spindle water sealing device and the hydraulic machine of the hydraulic machine according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. Here, first, a Francis turbine, which is an example of a hydraulic machine, will be described with reference to FIG.

図1に示すように、フランシス水車1は、水車運転時に上池から水圧鉄管(いずれも図示せず)を通って作動水が流入する渦巻き状のケーシング2と、複数のステーベーン3と、複数のガイドベーン4と、ランナ5と、を備えている。 As shown in FIG. 1, the Francis turbine 1 includes a spiral casing 2 in which working water flows from an upper pond through a penstock (not shown), a plurality of stay vanes 3, and a plurality of stay vanes 3 during operation of the turbine. It has a guide vane 4 and a runner 5.

ステーベーン3は、ケーシング2に流入した作動水をガイドベーン4およびランナ5に導くための部材である。ステーベーン3は、周方向に所定の間隔をあけて配置されている。ステーベーン3の間に作動水が流れる流路が形成されている。 The stay vane 3 is a member for guiding the working water flowing into the casing 2 to the guide vanes 4 and the runner 5. The stay vanes 3 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. A flow path through which working water flows is formed between the stay vanes 3.

ガイドベーン4は、流入した作動水をランナ5に導くための部材である。ガイドベーン4は、周方向に所定の間隔をあけて配置されている。ガイドベーン4の間には、作動水が流れる流路が形成されている。各ガイドベーン4は、回動可能に構成されており、各ガイドベーン4が回動して開度を変えることにより、ランナ5に流入する作動水の流量が調整可能になっている。このようにして、後述する発電機7の発電量が調整可能になっている。 The guide vane 4 is a member for guiding the inflowing working water to the runner 5. The guide vanes 4 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. A flow path through which working water flows is formed between the guide vanes 4. Each guide vane 4 is configured to be rotatable, and the flow rate of the working water flowing into the runner 5 can be adjusted by rotating each guide vane 4 to change the opening degree. In this way, the amount of power generated by the generator 7, which will be described later, can be adjusted.

ランナ5は、ケーシング2に対して回転軸線Xを中心に回転可能に構成されている。ランナ5は、水車運転時にケーシング2から流入する作動水によって回転駆動される。すなわち、ランナ5は、ランナ5に流入する作動水の圧力エネルギを回転エネルギへと変換するための部材である。 The runner 5 is configured to be rotatable about the rotation axis X with respect to the casing 2. The runner 5 is rotationally driven by the working water flowing from the casing 2 during operation of the turbine. That is, the runner 5 is a member for converting the pressure energy of the working water flowing into the runner 5 into rotational energy.

ランナ5は、後述する主軸6に連結されたクラウン5aと、クラウン5aの外周側に設けられたバンド5bと、クラウン5aとバンド5bとの間に設けられた複数のランナ羽根5cと、を有している。このうちランナ羽根5cは、周方向に所定の間隔を開けて配置されている。ランナ羽根5cの間には、作動水が流れる流路が形成されている。 The runner 5 has a crown 5a connected to a spindle 6 described later, a band 5b provided on the outer peripheral side of the crown 5a, and a plurality of runner blades 5c provided between the crown 5a and the band 5b. are doing. Of these, the runner blades 5c are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction. A flow path through which working water flows is formed between the runner blades 5c.

ランナ5には、主軸6が連結されている。主軸6は、ランナ5とともに、上下方向に延びる回転軸線Xを中心に回転可能に構成されている。主軸6は、回転軸線Xに沿う方向(以下、軸方向dと称する)に沿って延びている。 A spindle 6 is connected to the runner 5. The spindle 6 is configured to be rotatable around a rotation axis X extending in the vertical direction together with the runner 5. The spindle 6 extends along a direction along the rotation axis X (hereinafter, referred to as an axial direction d).

主軸6には、発電機7が連結されている。この発電機7は、水車運転時には、ランナ5の回転エネルギが伝達されて発電を行うように構成されている。 A generator 7 is connected to the spindle 6. The generator 7 is configured to generate electricity by transmitting the rotational energy of the runner 5 during operation of the water turbine.

なお、発電機7は、電動機としての機能をも有し、電力が供給されることによりランナ5を回転駆動するように構成されていてもよい。この場合、吸出し管8を介して下池の作動水を吸い上げて上池に放出させることができ、フランシス水車1を、ポンプ水車としてポンプ運転(揚水運転)することが可能になる。この際、ガイドベーン4の開度は、ポンプ揚程に応じて適切な揚水量になるように変えられる。 The generator 7 also has a function as an electric motor, and may be configured to rotationally drive the runner 5 by supplying electric power. In this case, the working water of the lower pond can be sucked up through the suction pipe 8 and discharged to the upper pond, and the Francis turbine 1 can be pumped (pumped) as a pump turbine. At this time, the opening degree of the guide vane 4 is changed so as to have an appropriate pumping amount according to the pump head.

ランナ5の水車運転時の下流側には、吸出し管8が設けられている。この吸出し管8は、図示しない下池または放水路に連結されており、ランナ5を回転駆動した作動水が、圧力を回復して、下池または放水路に放出されるようになっている。 A suction pipe 8 is provided on the downstream side of the runner 5 when the water turbine is operated. The suction pipe 8 is connected to a lower pond or a drainage channel (not shown), and the hydraulic water that has been rotationally driven by the runner 5 recovers the pressure and is discharged to the lower pond or the drainage channel.

図2に示すように、ランナ5のクラウン5aの上方に、上カバー9が設けられている。ランナ5のクラウン5aと上カバー9との間に、背圧室10が設けられている。背圧室10には、発電運転時にガイドベーン4の流路を流れた作動水の一部が漏れ流れとして流入する。より具体的には、ガイドベーン4とランナ5との間に隙間が形成されており、この隙間から背圧室10に作動水が流入する。この背圧室10に流入した作動水が、外部に漏洩することを抑制するために、後述する主軸封水装置20が主軸6に設けられている。 As shown in FIG. 2, an upper cover 9 is provided above the crown 5a of the runner 5. A back pressure chamber 10 is provided between the crown 5a of the runner 5 and the upper cover 9. A part of the working water that has flowed through the flow path of the guide vane 4 flows into the back pressure chamber 10 as a leak flow during the power generation operation. More specifically, a gap is formed between the guide vane 4 and the runner 5, and the working water flows into the back pressure chamber 10 from this gap. In order to prevent the hydraulic water flowing into the back pressure chamber 10 from leaking to the outside, a spindle water sealing device 20 described later is provided on the spindle 6.

次に、図2および図3を用いて、本実施の形態による水力機械の主軸封水装置(以下、単に主軸封水装置20と記す)について説明する。主軸封水装置20は、上述した主軸6に設けられ、ランナ5と上カバー9との間に形成された背圧室10内の作動水の外部への漏洩を抑制するための装置である。 Next, with reference to FIGS. 2 and 3, the spindle water sealing device of the hydraulic machine according to the present embodiment (hereinafter, simply referred to as the spindle water sealing device 20) will be described. The spindle water sealing device 20 is a device provided on the spindle 6 described above and for suppressing leakage of working water in the back pressure chamber 10 formed between the runner 5 and the upper cover 9 to the outside.

図2に示すように、主軸封水装置20は、入口室21と、外部連通口22と、加圧室23と、下側シール部40と、下側シール押圧部50、上側シール部60と、上側シール押圧部70、加圧水供給部80と、排気部90と、を備えている。 As shown in FIG. 2, the spindle water sealing device 20 includes an inlet chamber 21, an external communication port 22, a pressurizing chamber 23, a lower seal portion 40, a lower seal pressing portion 50, and an upper seal portion 60. The upper seal pressing unit 70, the pressurized water supply unit 80, and the exhaust unit 90 are provided.

入口室21には、背圧室10から作動水が流入する。入口室21は、主として、ランナ5のクラウン5aと、上カバー9と後述するカップリングカバー28とによって区画されていてもよい。入口室21は、カップリングカバー28によって、下側入口室24と上側入口室25とに区画されている。下側入口室24と上側入口室25とは、カップリングカバー28と上カバー9との間の隙間を介して連通している。このことにより、下側入口室24内の作動水は、カップリングカバー28と上カバー9との間の隙間を通って上側入口室25に流入する。上側入口室25内の作動水の圧力と、下側入口室24内の作動水の圧力は、実質的に等しくなる。 Working water flows into the inlet chamber 21 from the back pressure chamber 10. The entrance chamber 21 may be mainly partitioned by the crown 5a of the runner 5, the upper cover 9, and the coupling cover 28 described later. The entrance chamber 21 is divided into a lower entrance chamber 24 and an upper entrance chamber 25 by a coupling cover 28. The lower entrance chamber 24 and the upper entrance chamber 25 communicate with each other through a gap between the coupling cover 28 and the upper cover 9. As a result, the working water in the lower inlet chamber 24 flows into the upper inlet chamber 25 through the gap between the coupling cover 28 and the upper cover 9. The pressure of the working water in the upper inlet chamber 25 and the pressure of the working water in the lower inlet chamber 24 are substantially equal.

入口室21と背圧室10とは、シールライナ26によって区画されている。シールライナ26は、背圧室10から下側入口室24に作動水が流入することを抑制している。しかしながら、シールライナ26とクラウン5aとの間に隙間が形成されているとともに、シールライナ26と上カバー9との間に隙間が形成されている。これらの隙間を通って、背圧室10内の作動水の一部は、下側入口室24に流入する。この際、作動水は、シールライナ26によって減圧されて下側入口室24に流入する。 The entrance chamber 21 and the back pressure chamber 10 are separated by a seal liner 26. The seal liner 26 suppresses the inflow of working water from the back pressure chamber 10 to the lower inlet chamber 24. However, a gap is formed between the seal liner 26 and the crown 5a, and a gap is formed between the seal liner 26 and the upper cover 9. Through these gaps, a part of the working water in the back pressure chamber 10 flows into the lower inlet chamber 24. At this time, the working water is depressurized by the seal liner 26 and flows into the lower inlet chamber 24.

下側入口室24には、バランスホール27が連通している。バランスホール27は、主軸6に形成されている。下側入口室24内の作動水の一部は、バランスホール27を通って、ランナ羽根5cの下流側部分に流出する。 A balance hole 27 communicates with the lower entrance chamber 24. The balance hole 27 is formed on the main shaft 6. A part of the working water in the lower inlet chamber 24 flows out to the downstream portion of the runner blade 5c through the balance hole 27.

主軸6には、カップリングカバー28が取り付けられている。カップリングカバー28は、主軸6をランナ5のクラウン5aに連結する締結部材11を覆っている。カップリングカバー28は、軸方向dで見たときにリング状に形成されており、断面視では、逆L字状に形成されている。カップリングカバー28の外周面は、上カバー9の内周面に近接しているが、カップリングカバー28と上カバー9との間の隙間には、流体が流通可能になっている。 A coupling cover 28 is attached to the spindle 6. The coupling cover 28 covers the fastening member 11 that connects the spindle 6 to the crown 5a of the runner 5. The coupling cover 28 is formed in a ring shape when viewed in the axial direction d, and is formed in an inverted L shape when viewed in cross section. The outer peripheral surface of the coupling cover 28 is close to the inner peripheral surface of the upper cover 9, but fluid can flow through the gap between the coupling cover 28 and the upper cover 9.

外部連通口22は、主軸封水装置20の外部に連通している。外部連通口22は、主軸封水装置20の上部に位置している。外部連通口22は、連通口区画部材29によって区画されている。 The external communication port 22 communicates with the outside of the main shaft water sealing device 20. The external communication port 22 is located above the main shaft water sealing device 20. The external communication port 22 is partitioned by a communication port partitioning member 29.

加圧室23は、入口室21と外部連通口22との間に設けられている。加圧室23には、加圧水供給部80から加圧水が供給される。このため、加圧室23内の圧力は、入口室21内の圧力より高くなっている。加圧室23は、主として、上カバー9と、カップリングカバー28と、主軸6の外周面に設けられたスリーブ30と、ハウジング31と、下側リテーナ32と、装置カバー33と、上側リテーナ34と、メイティングリング35と、によって区画されていてもよい。 The pressurizing chamber 23 is provided between the entrance chamber 21 and the external communication port 22. Pressurized water is supplied to the pressurizing chamber 23 from the pressurized water supply unit 80. Therefore, the pressure in the pressurizing chamber 23 is higher than the pressure in the inlet chamber 21. The pressurizing chamber 23 mainly includes an upper cover 9, a coupling cover 28, a sleeve 30 provided on the outer peripheral surface of the main shaft 6, a housing 31, a lower retainer 32, an apparatus cover 33, and an upper retainer 34. And the mating ring 35, and may be partitioned by.

ハウジング31は、上カバー9に固定されている。ハウジング31は、第1固定部材の一例である。ハウジング31は、上カバー9の上端部に取り付けられた外周側部31aと、外周側部31aから主軸6に向かって径方向内側に延びる内周側部31bと、を含んでいる。外周側部31aと内周側部31bとの間の部分から上方に壁部31cが延びている。外周側部31aと内周側部31bと壁部31cとによってハウジング31が構成されており、ハウジング31は、断面視で逆T字状に形成されている。ハウジング31は、軸方向dで見たときに、主軸6の周方向に延びるようにリング状に形成されている。 The housing 31 is fixed to the upper cover 9. The housing 31 is an example of the first fixing member. The housing 31 includes an outer peripheral side portion 31a attached to the upper end portion of the upper cover 9 and an inner peripheral side portion 31b extending radially inward from the outer peripheral side portion 31a toward the main shaft 6. The wall portion 31c extends upward from the portion between the outer peripheral side portion 31a and the inner peripheral side portion 31b. The housing 31 is composed of an outer peripheral side portion 31a, an inner peripheral side portion 31b, and a wall portion 31c, and the housing 31 is formed in an inverted T shape in a cross-sectional view. The housing 31 is formed in a ring shape so as to extend in the circumferential direction of the main shaft 6 when viewed in the axial direction d.

加圧室23は、ハウジング31の内周側部31bによって、下側加圧室36と上側加圧室37とに区画されている。下側加圧室36は、内周側部31bの下方に形成されており、上側加圧室37は、内周側部31bの上方に形成されている。下側加圧室36と上側加圧室37とは、メイティングリング35とハウジング31の内周側部31bとの間の隙間を介して連通している。このことにより、上側加圧室37内の加圧水は、メイティングリング35と内周側部31bとの間の隙間を通って下側加圧室36に流入する。上側加圧室37内の加圧水の圧力と、下側加圧室36内の加圧水の圧力は、実質的に等しくなる。 The pressurizing chamber 23 is divided into a lower pressurizing chamber 36 and an upper pressurizing chamber 37 by an inner peripheral side portion 31b of the housing 31. The lower pressurizing chamber 36 is formed below the inner peripheral side portion 31b, and the upper pressurizing chamber 37 is formed above the inner peripheral side portion 31b. The lower pressurizing chamber 36 and the upper pressurizing chamber 37 communicate with each other through a gap between the mating ring 35 and the inner peripheral side portion 31b of the housing 31. As a result, the pressurized water in the upper pressurizing chamber 37 flows into the lower pressurizing chamber 36 through the gap between the mating ring 35 and the inner peripheral side portion 31b. The pressure of the pressurized water in the upper pressurizing chamber 37 and the pressure of the pressurized water in the lower pressurizing chamber 36 are substantially equal to each other.

図3に示すように、ハウジング31の外周側部31aと上カバー9との間には、シールリングs1が設けられている。このことにより、外周側部31aと上カバー9との間の隙間を流体が流通することを抑制している。 As shown in FIG. 3, a seal ring s1 is provided between the outer peripheral side portion 31a of the housing 31 and the upper cover 9. This prevents the fluid from flowing through the gap between the outer peripheral side portion 31a and the upper cover 9.

図2および図3に示すように、下側リテーナ32は、ハウジング31の下方であって、上カバー9の内周側に設けられている。下側リテーナ32は、第1保持部材の一例である。下側リテーナ32は、ハウジング31に対して軸方向dに移動可能になっている。より具体的には、下側リテーナ32は、軸方向dで見たときに、主軸6の周方向に延びるようにリング状に形成されている。下側リテーナ32の外周面に、スライドガイド38が設けられている。スライドガイド38は、上カバー9の円筒状の内周面に対して摺動可能になっている。下側リテーナ32は、カップリングカバー28の上方に位置しており、カップリングカバー28に対向している。下側リテーナ32は、その下面で後述する下側シールリング42を保持している。このようにして、下側リテーナ32は、下側シールリング42とともに、ハウジング31および上カバー9に対して軸方向dに移動可能に構成されている。スライドガイド38は、シール性能を有している。すなわち、スライドガイド38は、スライドガイド38と上カバー9の内周面との間の隙間を流体が流通することを抑制している。 As shown in FIGS. 2 and 3, the lower retainer 32 is provided below the housing 31 and on the inner peripheral side of the upper cover 9. The lower retainer 32 is an example of the first holding member. The lower retainer 32 is movable in the axial direction d with respect to the housing 31. More specifically, the lower retainer 32 is formed in a ring shape so as to extend in the circumferential direction of the main shaft 6 when viewed in the axial direction d. A slide guide 38 is provided on the outer peripheral surface of the lower retainer 32. The slide guide 38 is slidable with respect to the cylindrical inner peripheral surface of the upper cover 9. The lower retainer 32 is located above the coupling cover 28 and faces the coupling cover 28. The lower retainer 32 holds a lower seal ring 42 described later on its lower surface. In this way, the lower retainer 32, together with the lower seal ring 42, is configured to be movable in the axial direction d with respect to the housing 31 and the upper cover 9. The slide guide 38 has a sealing performance. That is, the slide guide 38 suppresses the flow of the fluid through the gap between the slide guide 38 and the inner peripheral surface of the upper cover 9.

図2に示すように、装置カバー33は、上カバー9にハウジング31を介して固定されている。装置カバー33は、第2固定部材の一例である。装置カバー33は、ハウジング31の壁部31cの上端部に取り付けられている。装置カバー33は、断面視で、径方向に延びており、壁部31cよりも径方向内側に延びている。装置カバー33は、軸方向dで見たときに、主軸6の周方向に延びるようにリング状に形成されている。図3に示すように、装置カバー33とハウジング31の壁部31cの上端部との間には、シールリングs2が設けられている。このことにより、壁部31cと装置カバー33との間の隙間を流体が流通することを抑制している。図2に示すように、装置カバー33の上面に、上述した連通口区画部材29が取り付けられている。 As shown in FIG. 2, the device cover 33 is fixed to the upper cover 9 via the housing 31. The device cover 33 is an example of the second fixing member. The device cover 33 is attached to the upper end of the wall portion 31c of the housing 31. The device cover 33 extends in the radial direction in a cross-sectional view, and extends inward in the radial direction from the wall portion 31c. The device cover 33 is formed in a ring shape so as to extend in the circumferential direction of the main shaft 6 when viewed in the axial direction d. As shown in FIG. 3, a seal ring s2 is provided between the device cover 33 and the upper end of the wall portion 31c of the housing 31. This prevents the fluid from flowing through the gap between the wall portion 31c and the device cover 33. As shown in FIG. 2, the communication port partitioning member 29 described above is attached to the upper surface of the device cover 33.

上側リテーナ34は、装置カバー33の内周側に設けられている。上側リテーナ34は、第2保持部材の一例である。上側リテーナ34は、装置カバー33に対して軸方向dに移動可能になっている。より具体的には、上側リテーナ34は、軸方向dで見たときに、主軸6の周方向に延びるようにリング状に形成されている。上側リテーナ34の外周面が、装置カバー33の内周面に対して摺動可能になっている。上側リテーナ34は、その下面で、後述する上側シールリング62を保持している。このようにして、上側リテーナ34は、上側シールリング62とともに装置カバー33に対して軸方向dに移動可能に構成されている。上側リテーナ34と装置カバー33との間には、シールリングs3が設けられている。このことにより、上側リテーナ34と装置カバー33との間の隙間を流体が流通することを抑制している。なお、上側リテーナ34は、上側リテーナ本体34aと、上側リテーナ本体34aの下部から径方向外側に延びる上側ばね受け34bと、を含んでいる。上側ばね受け34bは、後述する上側ばね71の付勢力を受ける部分である。 The upper retainer 34 is provided on the inner peripheral side of the device cover 33. The upper retainer 34 is an example of the second holding member. The upper retainer 34 is movable in the axial direction d with respect to the device cover 33. More specifically, the upper retainer 34 is formed in a ring shape so as to extend in the circumferential direction of the main shaft 6 when viewed in the axial direction d. The outer peripheral surface of the upper retainer 34 is slidable with respect to the inner peripheral surface of the device cover 33. The upper retainer 34 holds the upper seal ring 62, which will be described later, on the lower surface thereof. In this way, the upper retainer 34 is configured to be movable in the axial direction d with respect to the device cover 33 together with the upper seal ring 62. A seal ring s3 is provided between the upper retainer 34 and the device cover 33. This prevents the fluid from flowing through the gap between the upper retainer 34 and the device cover 33. The upper retainer 34 includes an upper retainer main body 34a and an upper spring receiver 34b extending radially outward from the lower portion of the upper retainer main body 34a. The upper spring receiver 34b is a portion that receives the urging force of the upper spring 71, which will be described later.

メイティングリング35は、上側リテーナ34の下方に設けられている。メイティングリング35は、上述したスリーブ30に取り付けられている。メイティングリング35は、上側リテーナ34に対向している。メイティングリング35は、軸方向dで見たときにリング状に形成されており、ハウジング31の内周側部31bと同様の高さ位置に配置されている。メイティングリング35の外周面は、内周側部31bの内周面に近接しているが、メイティングリング35と内周側部31bとの間の隙間には、流体が流通可能になっている。 The mating ring 35 is provided below the upper retainer 34. The mating ring 35 is attached to the sleeve 30 described above. The mating ring 35 faces the upper retainer 34. The mating ring 35 is formed in a ring shape when viewed in the axial direction d, and is arranged at the same height position as the inner peripheral side portion 31b of the housing 31. The outer peripheral surface of the mating ring 35 is close to the inner peripheral surface of the inner peripheral side portion 31b, but the fluid can flow through the gap between the mating ring 35 and the inner peripheral side portion 31b. There is.

図2および図3に示すように、下側シール部40は、入口室21と加圧室23との間に設けられている。下側シール部40は、第1シール部の一例である。下側シール部40は、上側入口室25と下側加圧室36との間で流体が流通することを抑制している。下側シール部40は、主軸6の軸方向dに垂直な下側シール面41を含んでいる。下側シール面41は、第1シール面の一例である。下側シール部40は、軸方向シール構造を有している。 As shown in FIGS. 2 and 3, the lower seal portion 40 is provided between the inlet chamber 21 and the pressurizing chamber 23. The lower seal portion 40 is an example of the first seal portion. The lower seal portion 40 suppresses the flow of fluid between the upper inlet chamber 25 and the lower pressurizing chamber 36. The lower seal portion 40 includes a lower seal surface 41 perpendicular to the axial direction d of the main shaft 6. The lower sealing surface 41 is an example of the first sealing surface. The lower seal portion 40 has an axial seal structure.

下側シール部40は、下側リテーナ32に保持された下側シールリング42と、主軸6に保持された下側スライディングリング43と、を含んでいる。下側シールリング42は、第1静止側シール部材の一例であり、下側スライディングリング43は、第1回転側シール部材の一例である。下側シールリング42と下側スライディングリング43との接触面が、上述した下側シール面41を構成している。より具体的には、下側スライディングリング43が、下側シールリング42の下方に位置している。下側シールリング42の下面と下側スライディングリング43の上面とにより、下側シール面41が構成されている。 The lower seal portion 40 includes a lower seal ring 42 held by the lower retainer 32 and a lower sliding ring 43 held by the spindle 6. The lower seal ring 42 is an example of the first stationary side seal member, and the lower sliding ring 43 is an example of the first rotation side seal member. The contact surface between the lower seal ring 42 and the lower sliding ring 43 constitutes the above-mentioned lower seal surface 41. More specifically, the lower sliding ring 43 is located below the lower seal ring 42. The lower surface of the lower seal ring 42 and the upper surface of the lower sliding ring 43 form a lower seal surface 41.

下側シールリング42は、下側リテーナ32の下方に位置しており、下側リテーナ32の下面に保持されている。下側シールリング42は、滑り性が良好な樹脂材料で形成されていてもよい。また、下側シールリング42は、軸方向dで見たときに、全体としてリング状に形成されている。下側シールリング42は、主軸6の周方向に配列された複数の部材に分割されていてもよい。 The lower seal ring 42 is located below the lower retainer 32 and is held on the lower surface of the lower retainer 32. The lower seal ring 42 may be made of a resin material having good slipperiness. Further, the lower seal ring 42 is formed in a ring shape as a whole when viewed in the axial direction d. The lower seal ring 42 may be divided into a plurality of members arranged in the circumferential direction of the main shaft 6.

下側スライディングリング43は、カップリングカバー28の上方に位置しており、カップリングカバー28の上面に保持されている。下側スライディングリング43は、滑り性が良好な金属材料で形成されていてもよい。また、下側スライディングリング43は、軸方向dで見たときに、全体としてリング状に形成されている。下側スライディングリング43は、主軸6の周方向に配列された複数の部材に分割されていてもよい。 The lower sliding ring 43 is located above the coupling cover 28 and is held on the upper surface of the coupling cover 28. The lower sliding ring 43 may be made of a metal material having good slipperiness. Further, the lower sliding ring 43 is formed in a ring shape as a whole when viewed in the axial direction d. The lower sliding ring 43 may be divided into a plurality of members arranged in the circumferential direction of the main shaft 6.

下側シールリング42の材料と下側スライディングリング43の材料は、両者の組み合わせで動摩擦係数が小さくなるように選定されていてもよい。この場合、シール面の摩擦による発熱を抑制することができ、求められる除熱量を低減することができる。また、下側シールリング42の材料と下側スライディングリング43の材料は、両者の組み合わせで耐土砂摩耗性が高くなるように選定されていてもよい。 The material of the lower seal ring 42 and the material of the lower sliding ring 43 may be selected so that the coefficient of dynamic friction becomes smaller by combining both. In this case, heat generation due to friction on the sealing surface can be suppressed, and the required heat removal amount can be reduced. Further, the material of the lower seal ring 42 and the material of the lower sliding ring 43 may be selected so as to have high sediment wear resistance by combining both.

下側シール押圧部50は、下側シール面41に押圧力を作用させる。下側シールリング42と下側スライディングリング43とは、下側シール押圧部50によって軸方向dに互いに押圧されている。下側シール押圧部50は、第1シール押圧部の一例である。本実施の形態による下側シール押圧部50は、下側シールリング42を、下側スライディングリング43に向かって下方に押圧している。主軸6の周方向に、複数の下側シール押圧部50が配列されていてもよい。 The lower seal pressing portion 50 exerts a pressing force on the lower seal surface 41. The lower seal ring 42 and the lower sliding ring 43 are pressed against each other in the axial direction d by the lower seal pressing portion 50. The lower seal pressing portion 50 is an example of the first seal pressing portion. The lower seal pressing portion 50 according to the present embodiment presses the lower seal ring 42 downward toward the lower sliding ring 43. A plurality of lower seal pressing portions 50 may be arranged in the circumferential direction of the spindle 6.

下側シール面41の面圧は、後述する上側シール面61の面圧よりも低くなっていてもよい。ここで下側シール面41の面圧とは、下側シール面41に作用する単位面積当たりの押圧力を意味する。後述する上側シール面61の面圧も同様である。 The surface pressure of the lower sealing surface 41 may be lower than the surface pressure of the upper sealing surface 61, which will be described later. Here, the surface pressure of the lower sealing surface 41 means a pressing force per unit area acting on the lower sealing surface 41. The same applies to the surface pressure of the upper sealing surface 61, which will be described later.

下側シール押圧部50は、ハウジング31に対して下側リテーナ32を下側スライディングリング43に向けて押圧する。例えば、図3に示すように、下側シール押圧部50は、ロッド51と、下側ばね受け52と、下側ばね53と、を含んでいてもよい。 The lower seal pressing portion 50 presses the lower retainer 32 against the housing 31 toward the lower sliding ring 43. For example, as shown in FIG. 3, the lower seal pressing portion 50 may include a rod 51, a lower spring receiver 52, and a lower spring 53.

ロッド51は、下側リテーナ32に取り付けられている。ロッド51の下部におねじ部が形成されており、このおねじ部が、下側リテーナ32に設けられたねじ孔に螺合している。ロッド51は、ロッド51のおねじ部にナット54が締め付けられており、このナット54によって下側リテーナ32へのロッド51の緩み止めが施されている。 The rod 51 is attached to the lower retainer 32. A threaded portion is formed in the lower portion of the rod 51, and this male threaded portion is screwed into a screw hole provided in the lower retainer 32. A nut 54 is tightened to the threaded portion of the rod 51, and the nut 54 prevents the rod 51 from loosening to the lower retainer 32.

ロッド51は、軸方向dに延びている。そして、ロッド51は、ハウジング31の内周側部31bを貫通して、内周側部31bよりも上方に延びている。 The rod 51 extends in the axial direction d. The rod 51 penetrates the inner peripheral side portion 31b of the housing 31 and extends upward from the inner peripheral side portion 31b.

下側ばね受け52は、ロッド51に取り付けられている。下側ばね受け52は、第1受け部の一例である。下側ばね受け52は、ハウジング31の内周側部31bの上方に位置している。下側ばね受け52は、2つのナット52aで構成されていてもよい。2つのナット52aは、ロッド51の上部に設けられたおねじ部に締め付けられている。 The lower spring receiver 52 is attached to the rod 51. The lower spring receiving 52 is an example of the first receiving portion. The lower spring receiver 52 is located above the inner peripheral side portion 31b of the housing 31. The lower spring receiver 52 may be composed of two nuts 52a. The two nuts 52a are fastened to the male threaded portion provided on the upper part of the rod 51.

下側ばね53は、下側ばね受け52とハウジング31の内周側部31bとの間に介在されている。下側ばねは、付勢部材の一例である。下側ばね53は、コイル状に形成されており、下側ばね53の内側にロッド51が貫通している。下側ばね53は、内周側部31bの上面と下側ばね受け52の下面を押圧している。ロッド51は、下側ばね53から上方に向く付勢力を受けている。 The lower spring 53 is interposed between the lower spring receiver 52 and the inner peripheral side portion 31b of the housing 31. The lower spring is an example of an urging member. The lower spring 53 is formed in a coil shape, and the rod 51 penetrates inside the lower spring 53. The lower spring 53 presses the upper surface of the inner peripheral side portion 31b and the lower surface of the lower spring receiver 52. The rod 51 receives an upward urging force from the lower spring 53.

下側シール押圧部50は、下側シール面41の面圧を調整可能になっている。より具体的には、上述した下側ばね受け52を上下方向に移動させることにより、下側ばね53の付勢力の大きさを調整することができる。すなわち、下側シールリング42が下側スライディングリング43を押圧する押圧力は、下側リテーナ32の自重から下側ばね53の付勢力を差し引いた力に相当する。このため、下側ばね53の付勢力の大きさを調整することにより、下側シールリング42が下側スライディングリング43を押圧する押圧力を調整することができる。この結果、下側シール面41の面圧を調整することができる。下側ばね受け52を移動させる場合には、例えば、装置カバー33をハウジング31から取り外してもよい。 The lower seal pressing portion 50 can adjust the surface pressure of the lower seal surface 41. More specifically, the magnitude of the urging force of the lower spring 53 can be adjusted by moving the lower spring receiver 52 described above in the vertical direction. That is, the pressing force of the lower seal ring 42 pressing the lower sliding ring 43 corresponds to the force obtained by subtracting the urging force of the lower spring 53 from the own weight of the lower retainer 32. Therefore, by adjusting the magnitude of the urging force of the lower spring 53, the pressing force of the lower seal ring 42 pressing the lower sliding ring 43 can be adjusted. As a result, the surface pressure of the lower sealing surface 41 can be adjusted. When moving the lower spring receiver 52, for example, the device cover 33 may be removed from the housing 31.

図2および図3に示すように、上側シール部60は、加圧室23と外部連通口22との間に設けられている。上側シール部60は、第2シール部の一例である。上側シール部60は、上側加圧室37と外部連通口22との間で流体が流通することを抑制している。上側シール部60は、主軸6の軸方向dに垂直な上側シール面61を含んでいる。上側シール面61は、第2シール面の一例である。上側シール部60は、軸方向dシール構造を有している。 As shown in FIGS. 2 and 3, the upper seal portion 60 is provided between the pressurizing chamber 23 and the external communication port 22. The upper seal portion 60 is an example of the second seal portion. The upper seal portion 60 suppresses the flow of fluid between the upper pressurizing chamber 37 and the external communication port 22. The upper seal portion 60 includes an upper seal surface 61 perpendicular to the axial direction d of the main shaft 6. The upper sealing surface 61 is an example of the second sealing surface. The upper seal portion 60 has an axial d-seal structure.

上側シール部60は、上側リテーナ34に保持された上側シールリング62と、主軸6に保持された上側スライディングリング63と、を含んでいる。上側シールリング62は、第2静止側シール部材の一例であり、上側スライディングリング63は、第2回転側シール部材の一例である。上側シールリング62と上側スライディングリング63との接触面が、上述した上側シール面61を構成している。より具体的には、上側スライディングリング63が、上側シールリング62の下方に位置している。上側シールリング62の下面と上側スライディングリング63の上面とにより、上側シール面61が構成されている。 The upper seal portion 60 includes an upper seal ring 62 held by the upper retainer 34 and an upper sliding ring 63 held by the spindle 6. The upper seal ring 62 is an example of the second stationary side seal member, and the upper sliding ring 63 is an example of the second rotation side seal member. The contact surface between the upper seal ring 62 and the upper sliding ring 63 constitutes the above-mentioned upper seal surface 61. More specifically, the upper sliding ring 63 is located below the upper seal ring 62. The lower surface of the upper seal ring 62 and the upper surface of the upper sliding ring 63 constitute an upper seal surface 61.

上側シールリング62は、上側リテーナ34の下方に位置しており、上側リテーナ34の下面に保持されている。上側シールリング62は、上述した下側シールリング42と同様に構成されていてもよい。 The upper seal ring 62 is located below the upper retainer 34 and is held on the lower surface of the upper retainer 34. The upper seal ring 62 may be configured in the same manner as the lower seal ring 42 described above.

上側スライディングリング63は、メイティングリング35の上方に位置しており、メイティングリング35の上面に保持されている。上側スライディングリング63は、上述した下側スライディングリング43と同様に構成されていてもよい。 The upper sliding ring 63 is located above the mating ring 35 and is held on the upper surface of the mating ring 35. The upper sliding ring 63 may be configured in the same manner as the lower sliding ring 43 described above.

上側シール押圧部70は、上側シール面61に押圧力を作用させる。上側シールリング62と上側スライディングリング63とは、上側シール押圧部70によって軸方向dに互いに押圧されている。上側シール押圧部70は、第2シール押圧部の一例である。本実施の形態による上側シール押圧部70は、上側シールリング62を、上側スライディングリング63に向かって下方に押圧している。主軸6の周方向に、複数の上側シール押圧部70が配列されていてもよい。 The upper seal pressing portion 70 exerts a pressing force on the upper seal surface 61. The upper seal ring 62 and the upper sliding ring 63 are pressed against each other in the axial direction d by the upper seal pressing portion 70. The upper seal pressing portion 70 is an example of the second seal pressing portion. The upper seal pressing portion 70 according to the present embodiment presses the upper seal ring 62 downward toward the upper sliding ring 63. A plurality of upper seal pressing portions 70 may be arranged in the circumferential direction of the spindle 6.

上側シール押圧部70は、装置カバー33に対して上側リテーナ34を上側スライディングリング63に向けて押圧する。例えば、図3に示すように、上側シール押圧部70は、上側ばね71を含んでいてもよい。上側シール面61の面圧は、下側シール面41の面圧よりも高くなっていてもよい。 The upper seal pressing portion 70 presses the upper retainer 34 against the device cover 33 toward the upper sliding ring 63. For example, as shown in FIG. 3, the upper seal pressing portion 70 may include an upper spring 71. The surface pressure of the upper sealing surface 61 may be higher than the surface pressure of the lower sealing surface 41.

上側ばね71は、上側リテーナ34と装置カバー33との間に介在されている。より具体的には、上側リテーナ34の上側ばね受け34bと、装置カバー33の内周側部31bとの間に、上側ばね71が介在されている。上側ばね71は、コイル状に形成されており、上側ばね受け34bと装置カバー33の内周側部31bとを押圧している。上側シールリング62は、上側ばね71から下方に向く付勢力を受けている。 The upper spring 71 is interposed between the upper retainer 34 and the device cover 33. More specifically, the upper spring 71 is interposed between the upper spring receiver 34b of the upper retainer 34 and the inner peripheral side portion 31b of the device cover 33. The upper spring 71 is formed in a coil shape and presses the upper spring receiver 34b and the inner peripheral side portion 31b of the device cover 33. The upper seal ring 62 receives a downward urging force from the upper spring 71.

図2に示すように、加圧水供給部80は、加圧室23に加圧水を供給するように構成されている。例えば、加圧水供給部80は、吸出し管8内の作動水を加圧して、加圧水として加圧室23に供給してもよい。より具体的には、加圧水供給部80は、取水口81と、供給口82と、供給ライン83と、加圧ポンプ84と、ストレーナ85と、を含んでいてもよい。 As shown in FIG. 2, the pressurized water supply unit 80 is configured to supply pressurized water to the pressurized chamber 23. For example, the pressurized water supply unit 80 may pressurize the working water in the suction pipe 8 and supply it to the pressurizing chamber 23 as pressurized water. More specifically, the pressurized water supply unit 80 may include an intake port 81, a supply port 82, a supply line 83, a pressurized pump 84, and a strainer 85.

取水口81は、図1に示すように、吸出し管8に設けられている。吸出し管8のうち、曲がり部よりも下流側の部分に取水口81が設けられていてもよい。 As shown in FIG. 1, the water intake port 81 is provided in the suction pipe 8. An intake port 81 may be provided in a portion of the suction pipe 8 on the downstream side of the bent portion.

供給口82は、図2に示すように、加圧室23に設けられている。供給口82は、上側加圧室37に設けられていてもよい。この場合、上側加圧室37に、加圧水が供給される。しかしながら、供給口82は、下側加圧室36に設けられていてもよい。 As shown in FIG. 2, the supply port 82 is provided in the pressurizing chamber 23. The supply port 82 may be provided in the upper pressurizing chamber 37. In this case, pressurized water is supplied to the upper pressurizing chamber 37. However, the supply port 82 may be provided in the lower pressurizing chamber 36.

供給ライン83は、取水口81と供給口82とを連通しており、取水口81から取り込まれた作動水を、供給口82に供給する。供給ライン83には、加圧ポンプ84が設けられており、作動水が加圧される。また、供給ライン83には、ストレーナ85が設けられており、作動水中に含まれる異物が除去される。異物としては、例えば、小石または砂などの土砂が挙げられる。ストレーナ85は、加圧ポンプ84の下流側に設けられていてもよく、または加圧ポンプ84の上流側に設けられていてもよい。 The supply line 83 communicates the water intake port 81 and the supply port 82, and supplies the hydraulic water taken in from the water intake port 81 to the supply port 82. The supply line 83 is provided with a pressurizing pump 84, and the working water is pressurized. Further, the supply line 83 is provided with a strainer 85, and foreign matter contained in the working water is removed. Examples of foreign substances include earth and sand such as pebbles or sand. The strainer 85 may be provided on the downstream side of the pressurizing pump 84, or may be provided on the upstream side of the pressurizing pump 84.

このようにして、加圧水供給部80は、吸出し管8内の作動水を加圧して加圧室23に供給する。こんことにより、加圧室23内の圧力は、入口室21内の圧力よりも高くなる。加圧室23内の圧力の調整は、加圧ポンプ84の吐出力の調整によって行われてもよい。 In this way, the pressurized water supply unit 80 pressurizes the working water in the suction pipe 8 and supplies it to the pressurizing chamber 23. As a result, the pressure in the pressurizing chamber 23 becomes higher than the pressure in the inlet chamber 21. The pressure in the pressurizing chamber 23 may be adjusted by adjusting the discharge force of the pressurizing pump 84.

また、加圧室23内の圧力を調整することにより、上側シール面61の面圧を調整することができる。すなわち、上側シールリング62が上側スライディングリング63を押圧する押圧力は、上側ばね71の付勢力から加圧室23の圧力を差し引いた力に相当する。このことにより、加圧室23内の圧力を増大させることによって、上側シール面61の面圧を低減することができる。一方、加圧室23内の圧力を低減させることによって、上側シール面61の面圧を増大させることができる。加圧室23内の圧力を調整した場合には、下側シール面41の面圧も変化する。このため、下側シール押圧部50の下側ばね受け52の位置を調整することにより、下側シール面41の面圧を調整することができる。この場合、下側シール面41の面圧を、上側シール面61の面圧よりも低くすることができる。 Further, by adjusting the pressure in the pressurizing chamber 23, the surface pressure of the upper sealing surface 61 can be adjusted. That is, the pressing force of the upper seal ring 62 pressing the upper sliding ring 63 corresponds to the force obtained by subtracting the pressure of the pressurizing chamber 23 from the urging force of the upper spring 71. As a result, the surface pressure of the upper sealing surface 61 can be reduced by increasing the pressure in the pressurizing chamber 23. On the other hand, by reducing the pressure in the pressurizing chamber 23, the surface pressure of the upper sealing surface 61 can be increased. When the pressure in the pressurizing chamber 23 is adjusted, the surface pressure of the lower sealing surface 41 also changes. Therefore, the surface pressure of the lower seal surface 41 can be adjusted by adjusting the position of the lower spring receiver 52 of the lower seal pressing portion 50. In this case, the surface pressure of the lower sealing surface 41 can be made lower than the surface pressure of the upper sealing surface 61.

排気部90は、入口室21内の気体を外部に排出するように構成されている。例えば、排気部90は、排気口91と、排気ライン92と、排気弁93と、を含んでいてもよい。 The exhaust unit 90 is configured to exhaust the gas in the inlet chamber 21 to the outside. For example, the exhaust unit 90 may include an exhaust port 91, an exhaust line 92, and an exhaust valve 93.

排気口91は、図2に示すように、入口室21に設けられている。排気口91は、上側入口室25に設けられていてもよい。 As shown in FIG. 2, the exhaust port 91 is provided in the inlet chamber 21. The exhaust port 91 may be provided in the upper inlet chamber 25.

排気ライン92は、排気口91に連通しており、排気口91から、入口室21内の気体を外部に排出する。排気ライン92には、排気弁93が設けられている。例えば、ポンプ水車の調相運転時にランナ5を空転させる場合、フランシス水車1内の流路に空気が充満する。調相運転を終了した後には、排気弁93を開くことにより、流路内の空気を、入口室21および排気ライン92を介して外部に排出することができる。このことにより、フランシス水車1の流路内を作動水で迅速に充満させることができる。 The exhaust line 92 communicates with the exhaust port 91, and the gas in the inlet chamber 21 is discharged to the outside from the exhaust port 91. The exhaust line 92 is provided with an exhaust valve 93. For example, when the runner 5 is idled during the phase adjustment operation of the pump turbine, the flow path in the Francis turbine 1 is filled with air. After the phase adjustment operation is completed, the air in the flow path can be discharged to the outside through the inlet chamber 21 and the exhaust line 92 by opening the exhaust valve 93. As a result, the flow path of the Francis turbine 1 can be quickly filled with the working water.

このような構成からなる本実施の形態において、水車運転時の作動水の流れについて説明する。 In the present embodiment having such a configuration, the flow of working water during operation of the water turbine will be described.

水車運転時、ガイドベーン4の流路を流れた作動水が、ランナ5の流路に流入し、ランナ5が回転駆動される。このことにより、ランナ5は主軸6とともに、回転軸線Xを中心に回転する。ランナ5を回転駆動させた作動水は、ランナ5の流路から排出されて、吸出し管8に流入する。そして、作動水は、吸出し管8を通って、下池または放水路に放出される。 During operation of the turbine, the hydraulic water flowing through the flow path of the guide vane 4 flows into the flow path of the runner 5, and the runner 5 is rotationally driven. As a result, the runner 5 rotates about the rotation axis X together with the spindle 6. The hydraulic water obtained by rotationally driving the runner 5 is discharged from the flow path of the runner 5 and flows into the suction pipe 8. Then, the working water is discharged to the lower pond or the flood channel through the suction pipe 8.

ランナ5および主軸6の回転に伴い、下側シール部40の下側スライディングリング43は回転する。そして、下側シールリング42と下側スライディングリング43とにより下側シール面41が形成される。同様に、上側シール部60の上側スライディングリング63は、メイティングリング35とともに回転する。そして、上側シールリング62と上側スライディングリング63とにより上側シール面61が形成される。 As the runner 5 and the spindle 6 rotate, the lower sliding ring 43 of the lower seal portion 40 rotates. Then, the lower seal surface 41 is formed by the lower seal ring 42 and the lower sliding ring 43. Similarly, the upper sliding ring 63 of the upper seal portion 60 rotates together with the mating ring 35. Then, the upper seal surface 61 is formed by the upper seal ring 62 and the upper sliding ring 63.

水車運転の間、ガイドベーン4の流路を流れた作動水の一部は、ランナ5のクラウン5aと上カバー9との間に形成された背圧室10に流入する。背圧室10内の作動水は、シールライナ26によって減圧されて、下側入口室24に流入する。下側入口室24に流入する作動水には、土砂が混入している場合がある。下側入口室24に流入した作動水の一部は、上側入口室25に流入する。 During the operation of the turbine, a part of the working water flowing through the flow path of the guide vane 4 flows into the back pressure chamber 10 formed between the crown 5a of the runner 5 and the upper cover 9. The working water in the back pressure chamber 10 is depressurized by the seal liner 26 and flows into the lower inlet chamber 24. Sediment may be mixed in the working water flowing into the lower entrance chamber 24. A part of the working water that has flowed into the lower entrance chamber 24 flows into the upper inlet chamber 25.

上側加圧室37には、加圧水供給部80によって加圧水が供給される。より具体的には、吸出し管8を流れる作動水の一部は、取水口81から取り込まれて、供給ライン83内で加圧ポンプ84によって加圧される。加圧された作動水は、ストレーナ85を通って、土砂などの異物が除去される。その後、作動水は、加圧水として、供給口82から上側加圧室37に供給される。このことにより、上側加圧室37内の圧力および下側加圧室36内の圧力が高められる。この結果、加圧室23内の圧力が、入口室21内の圧力よりも高くなる。 Pressurized water is supplied to the upper pressurized chamber 37 by the pressurized water supply unit 80. More specifically, a part of the working water flowing through the suction pipe 8 is taken in from the intake port 81 and pressurized by the pressurizing pump 84 in the supply line 83. The pressurized hydraulic water passes through the strainer 85 to remove foreign matter such as earth and sand. After that, the working water is supplied to the upper pressurizing chamber 37 from the supply port 82 as pressurized water. As a result, the pressure in the upper pressurizing chamber 37 and the pressure in the lower pressurizing chamber 36 are increased. As a result, the pressure in the pressurizing chamber 23 becomes higher than the pressure in the inlet chamber 21.

上述したように、下側シール面41の面圧は、上側シール面61の面圧よりも低くなっている。このことにより、加圧室23内の加圧水が、下側シールリング42と下側スライディングリング43との間の隙間に流入し、当該隙間に加圧水の水膜が形成される。そして流入した加圧水は、入口室21に流出する。このことにより、下側シール面41が加圧水によって冷却され、除熱される。また、入口室21内の作動水が、加圧室23に流入することが抑制される。入口室21内の作動水は、バランスホール27からランナ5の流路に排出される。 As described above, the surface pressure of the lower sealing surface 41 is lower than the surface pressure of the upper sealing surface 61. As a result, the pressurized water in the pressurizing chamber 23 flows into the gap between the lower seal ring 42 and the lower sliding ring 43, and a water film of the pressurized water is formed in the gap. Then, the inflowing pressurized water flows out to the inlet chamber 21. As a result, the lower sealing surface 41 is cooled by the pressurized water and heat is removed. Further, the hydraulic water in the inlet chamber 21 is suppressed from flowing into the pressurizing chamber 23. The working water in the inlet chamber 21 is discharged from the balance hole 27 to the flow path of the runner 5.

一方、上側シール部60の上側シール面61の面圧は、下側シール面41の面圧よりも高くなっている。このことにより、加圧室23内の加圧水が、外部連通口22に流出することが抑制される。このため、加圧室23内の圧力が低下することが抑制され、この結果、入口室21内の作動水が、加圧室23に流入することが抑制される。 On the other hand, the surface pressure of the upper sealing surface 61 of the upper sealing portion 60 is higher than the surface pressure of the lower sealing surface 41. As a result, the pressurized water in the pressurizing chamber 23 is suppressed from flowing out to the external communication port 22. Therefore, it is suppressed that the pressure in the pressurizing chamber 23 decreases, and as a result, the working water in the inlet chamber 21 is suppressed from flowing into the pressurizing chamber 23.

このように本実施の形態によれば、背圧室10に連通した入口室21と外部に連通した外部連通口22との間に加圧室23が設けられている。加圧室23と入口室21との間に下側シール部40が設けられ、加圧室23と外部連通口22との間に上側シール部60が設けられている。加圧室23には、加圧水が供給される。このことにより、加圧室23内の圧力を、入口室21内の圧力よりも高めることができ、加圧室23内の加圧水を、下側シール部40の下側シール面41に流入させることができる。このため、下側シール面41を加圧水によって効果的に除熱することができる。また、入口室21内の作動水が加圧室23に流入することを抑制できる。このため、入口室21内の作動水に土砂が混入している場合であっても、下側シール面41が土砂などによって摩耗することを抑制できる。この結果、シール面を除熱することができるとともにシール面への土砂混入を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the pressurizing chamber 23 is provided between the entrance chamber 21 communicating with the back pressure chamber 10 and the external communication port 22 communicating with the outside. A lower seal portion 40 is provided between the pressurizing chamber 23 and the inlet chamber 21, and an upper seal portion 60 is provided between the pressurizing chamber 23 and the external communication port 22. Pressurized water is supplied to the pressurizing chamber 23. As a result, the pressure in the pressurizing chamber 23 can be made higher than the pressure in the inlet chamber 21, and the pressurized water in the pressurizing chamber 23 can flow into the lower sealing surface 41 of the lower sealing portion 40. Can be done. Therefore, the lower sealing surface 41 can be effectively heat-removed by pressurized water. Further, it is possible to prevent the working water in the inlet chamber 21 from flowing into the pressurizing chamber 23. Therefore, even when the working water in the inlet chamber 21 is mixed with earth and sand, it is possible to prevent the lower seal surface 41 from being worn by the earth and sand. As a result, heat can be removed from the sealing surface and sediment contamination on the sealing surface can be suppressed.

また、本実施の形態によれば、上述したように、加圧室23内の圧力を、入口室21内の圧力よりも高めることができる。このことにより、入口室21内の作動水が、加圧室23に流入することを抑制できる。このため、水圧脈動が、上側シール部60に伝達されることを抑制でき、上側シール部60のシール性能が低下することを抑制できる。 Further, according to the present embodiment, as described above, the pressure in the pressurizing chamber 23 can be made higher than the pressure in the inlet chamber 21. As a result, it is possible to prevent the working water in the inlet chamber 21 from flowing into the pressurizing chamber 23. Therefore, it is possible to suppress the transmission of the hydraulic pulsation to the upper seal portion 60, and it is possible to suppress the deterioration of the sealing performance of the upper seal portion 60.

また、本実施の形態によれば、下側シールリング42を保持する下側リテーナ32は、ハウジング31に対して軸方向dに移動可能になっており、下側シール押圧部50は、ハウジング31に対して下側リテーナ32を下側スライディングリング43に向けて押圧している。このことにより、下側シールリング42を、下側スライディングリング43に効果的に押圧することができ、下側シール面41のシール性能を効果的に高めることができる。このため、水圧脈動が、上側シール部60に伝達することをより一層抑制することができ、入口室21内の作動水が、下側シール面41に流入することをより一層抑制できる。 Further, according to the present embodiment, the lower retainer 32 holding the lower seal ring 42 is movable in the axial direction d with respect to the housing 31, and the lower seal pressing portion 50 is the housing 31. The lower retainer 32 is pressed toward the lower sliding ring 43. As a result, the lower seal ring 42 can be effectively pressed against the lower sliding ring 43, and the sealing performance of the lower seal surface 41 can be effectively enhanced. Therefore, it is possible to further suppress the transmission of the hydraulic pulsation to the upper seal portion 60, and further suppress the inflow of the hydraulic water in the inlet chamber 21 to the lower seal surface 41.

また、本実施の形態によれば、下側シール押圧部50は、下側シール面41の面圧を調整可能になっている。このことにより、下側シール面41の摩耗状態および上側シール面61の摩耗状態に応じて、下側シール面41のシール性能を調整することができる。また、上側シール面61の面圧を、下側シール面41の面圧よりも高くすることができる。このことにより、加圧室23内の加圧水が、外部連通口22に流出することを抑制できるとともに、入口室21に流入することができる。このため、加圧室23内の圧力を維持しながら、下側シール面41を除熱することができるとともに、下側シール面41が土砂などによって摩耗することを抑制できる。 Further, according to the present embodiment, the lower seal pressing portion 50 can adjust the surface pressure of the lower seal surface 41. As a result, the sealing performance of the lower sealing surface 41 can be adjusted according to the worn state of the lower sealing surface 41 and the worn state of the upper sealing surface 61. Further, the surface pressure of the upper sealing surface 61 can be made higher than the surface pressure of the lower sealing surface 41. As a result, the pressurized water in the pressurizing chamber 23 can be suppressed from flowing out to the external communication port 22, and can flow into the inlet chamber 21. Therefore, it is possible to remove heat from the lower sealing surface 41 while maintaining the pressure in the pressurizing chamber 23, and it is possible to prevent the lower sealing surface 41 from being worn by earth and sand.

また、本実施の形態によれば、下側シール押圧部50のロッド51に取り付けられた下側ばね受け52の位置を調整することにより、下側ばね53の付勢力の大きさを調整することができる。このため、下側シール面41の面圧を調整することができる。 Further, according to the present embodiment, the magnitude of the urging force of the lower spring 53 is adjusted by adjusting the position of the lower spring receiver 52 attached to the rod 51 of the lower seal pressing portion 50. Can be done. Therefore, the surface pressure of the lower sealing surface 41 can be adjusted.

また、本実施の形態によれば、上側シールリング62を保持する上側リテーナ34は、装置カバー33に対して軸方向dに移動可能になっており、上側シール押圧部70は、装置カバー33に対して上側リテーナ34を上側スライディングリング63に向けて押圧している。このことにより、上側シールリング62を、上側スライディングリング63に効果的に押圧することができ、上側シール面61のシール性能を効果的に高めることができる。このため、加圧室23内の加圧水が、外部連通口22に流出することを抑制でき、加圧室23内の圧力を維持することができる。 Further, according to the present embodiment, the upper retainer 34 holding the upper seal ring 62 is movable in the axial direction d with respect to the device cover 33, and the upper seal pressing portion 70 is attached to the device cover 33. On the other hand, the upper retainer 34 is pressed toward the upper sliding ring 63. As a result, the upper seal ring 62 can be effectively pressed against the upper sliding ring 63, and the sealing performance of the upper seal surface 61 can be effectively enhanced. Therefore, the pressurized water in the pressurizing chamber 23 can be suppressed from flowing out to the external communication port 22, and the pressure in the pressurizing chamber 23 can be maintained.

また、本実施の形態によれば、加圧水供給部80は、ランナ5の下流側に設けられた吸出し管8内の作動水を加圧して、加圧水として加圧室23に供給する。このことにより、加圧水に供給するための作動水を取り出すために、ランナ5の流路における作動水の流れに影響を及ぼすことを抑制できる。このため、フランシス水車1の効率が低下することを抑制できる。 Further, according to the present embodiment, the pressurized water supply unit 80 pressurizes the working water in the suction pipe 8 provided on the downstream side of the runner 5 and supplies the pressurized water to the pressurizing chamber 23 as pressurized water. This makes it possible to suppress the influence on the flow of the working water in the flow path of the runner 5 in order to take out the working water for supplying the pressurized water. Therefore, it is possible to prevent the efficiency of the Francis turbine 1 from decreasing.

また、本実施の形態によれば、加圧水供給部80は、加圧水中の異物を除去するストレーナ85を含んでいる。このことにより、加圧室23中の加圧水に、土砂などの異物が混入することを抑制できる。このため、下側シール面41および上側シール面61が土砂などによって摩耗することを抑制できる。 Further, according to the present embodiment, the pressurized water supply unit 80 includes a strainer 85 for removing foreign substances in the pressurized water. As a result, it is possible to prevent foreign substances such as earth and sand from being mixed into the pressurized water in the pressurizing chamber 23. Therefore, it is possible to prevent the lower seal surface 41 and the upper seal surface 61 from being worn by earth and sand.

また、本実施の形態によれば、入口室21内の気体が、排気部90によって外部に排出される。このことにより、ポンプ水車で調相運転から発電運転に切り替える際に、フランシス水車1内の流路に充満した空気を、入口室21を介して外部に排出することができる。このため、流路内に作動水を迅速に充満させることができる。この場合、発電運転に迅速に移行させることができ、ポンプ水車においては、発電運転だけでなく揚水運転にも迅速に移行させることができる。 Further, according to the present embodiment, the gas in the inlet chamber 21 is discharged to the outside by the exhaust unit 90. As a result, when the pump turbine is switched from the phase adjustment operation to the power generation operation, the air filled in the flow path in the Francis turbine 1 can be discharged to the outside through the inlet chamber 21. Therefore, the working water can be quickly filled in the flow path. In this case, it is possible to quickly shift to the power generation operation, and in the pump turbine, it is possible to quickly shift to not only the power generation operation but also the pumping operation.

なお、上述した本実施の形態においては、主軸封水装置20は、下側シール部40と、上側シール部60と、を備えており、2段シール構造で構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い。主軸封水装置20は、3段以上の複数段シール構造を有していてもよい。 In the above-described embodiment, the spindle water sealing device 20 includes a lower seal portion 40 and an upper seal portion 60, and an example having a two-stage seal structure has been described. However, this is not limited to this. The spindle water sealing device 20 may have a multi-stage sealing structure having three or more stages.

また、上述した本実施の形態においては、下側シールリング42が、静止側部材である下側リテーナ32に保持され、下側スライディングリング43が、回転側部材であるカップリングカバー28に保持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、下側シールリング42が、カップリングカバー28に保持され、下側スライディングリング43が、下側リテーナ32に保持されていてもよい。上側シールリング62および上側スライディングリング63についても同様である。 Further, in the above-described embodiment, the lower seal ring 42 is held by the lower retainer 32 which is a stationary member, and the lower sliding ring 43 is held by the coupling cover 28 which is a rotating member. I explained the example. However, the present invention is not limited to this, and the lower seal ring 42 may be held by the coupling cover 28, and the lower sliding ring 43 may be held by the lower retainer 32. The same applies to the upper seal ring 62 and the upper sliding ring 63.

また、上述した本実施の形態においては、水力機械の一例としてフランシス水車1を例にとって説明したが、このことに限られることはない。本実施の形態による主軸封水装置20は、フランシス水車1以外の水車に適用されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the Francis turbine 1 has been described as an example of the hydraulic machine, but the present invention is not limited to this. The spindle water sealing device 20 according to the present embodiment may be applied to a water turbine other than the Francis water turbine 1.

以上述べた実施の形態によれば、シール面を除熱することができるとともにシール面への土砂混入を抑制することができる。 According to the above-described embodiment, heat can be removed from the sealing surface and sediment contamination on the sealing surface can be suppressed.

本発明の実施形態といくつかの変形例を説明したが、これらの実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態および変形例を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。 Although embodiments and modifications of the present invention have been described, these embodiments and modifications are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments and modifications can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof. Further, as a matter of course, it is also possible to partially and appropriately combine these embodiments and modifications within the scope of the gist of the present invention.

1:フランシス水車、5:ランナ、6:主軸、8:吸出し管、9:上カバー、10:背圧室、20:主軸封水装置、21:入口室、22:外部連通口、23:加圧室、31:ハウジング、32:下側リテーナ、33:装置カバー、34:上側リテーナ、40:下側シール部、41:下側シール面、42:下側シールリング、43:下側スライディングリング、50:下側シール押圧部、51:ロッド、52:下側ばね受け、53:下側ばね、60:上側シール部、61:上側シール面、62:上側シールリング、63:上側スライディングリング、70:上側シール押圧部、80:加圧水供給部、85:ストレーナ、90:排気部、d:軸方向 1: Francis water wheel, 5: runner, 6: spindle, 8: suction pipe, 9: top cover, 10: back pressure chamber, 20: spindle water sealing device, 21: inlet chamber, 22: external communication port, 23: addition Pressure chamber, 31: Housing, 32: Lower retainer, 33: Device cover, 34: Upper retainer, 40: Lower seal part, 41: Lower seal surface, 42: Lower seal ring, 43: Lower sliding ring , 50: Lower seal pressing part, 51: Rod, 52: Lower spring receiver, 53: Lower spring, 60: Upper seal part, 61: Upper seal surface, 62: Upper seal ring, 63: Upper sliding ring, 70: Upper seal pressing part, 80: Pressurized water supply part, 85: Strainer, 90: Exhaust part, d: Axial direction

Claims (9)

水力機械のランナに連結された主軸に設けられ、前記ランナと上カバーとの間に形成される背圧室内の作動水の外部への漏洩を抑制する水力機械の主軸封水装置であって、
前記背圧室から前記作動水が流入する入口室と、
外部に連通した外部連通口と、
前記入口室と前記外部連通口との間に設けられた加圧室と、
前記入口室と前記加圧室との間に設けられ、前記主軸の軸方向に垂直な第1シール面を含む第1シール部と、
前記加圧室と前記外部連通口との間に設けられ、前記主軸の軸方向に垂直な第2シール面を含む第2シール部と、
前記加圧室に加圧水を供給する加圧水供給部と、を備えた、水力機械の主軸封水装置。
A spindle water sealing device for a hydraulic machine, which is provided on a spindle connected to a runner of a hydraulic machine and suppresses leakage of working water in a back pressure chamber formed between the runner and the upper cover to the outside.
An inlet chamber into which the working water flows from the back pressure chamber and
An external communication port that communicates with the outside and
A pressurizing chamber provided between the entrance chamber and the external communication port,
A first seal portion provided between the inlet chamber and the pressurizing chamber and including a first seal surface perpendicular to the axial direction of the main shaft, and a first seal portion.
A second sealing portion provided between the pressurizing chamber and the external communication port and including a second sealing surface perpendicular to the axial direction of the spindle, and a second sealing portion.
A spindle water sealing device for a hydraulic machine, comprising a pressurized water supply unit for supplying pressurized water to the pressurized chamber.
前記上カバーに固定された第1固定部材と、
前記第1固定部材に対して前記軸方向に移動可能な第1保持部材と、
前記第1シール面に押圧力を作用させる第1シール押圧部と、を備え、
前記第1シール部は、前記第1保持部材に保持された第1静止側シール部材と、前記主軸に保持された第1回転側シール部材と、を含み、
前記第1シール押圧部は、前記第1固定部材に対して前記第1保持部材を前記第1回転側シール部材に向けて押圧する、請求項1に記載の水力機械の主軸封水装置。
The first fixing member fixed to the upper cover and
A first holding member that can move in the axial direction with respect to the first fixing member,
A first seal pressing portion that exerts a pressing force on the first sealing surface is provided.
The first seal portion includes a first stationary side seal member held by the first holding member and a first rotation side seal member held by the spindle.
The spindle water sealing device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein the first seal pressing portion presses the first holding member against the first fixing member toward the first rotation side seal member.
前記第1シール押圧部は、前記第1シール面の面圧を調整可能である、請求項2に記載の水力機械の主軸封水装置。 The spindle water sealing device for a hydraulic machine according to claim 2, wherein the first seal pressing portion can adjust the surface pressure of the first seal surface. 前記第1シール押圧部は、前記第1保持部材に取り付けられた、前記軸方向に延びて前記第1固定部材を貫通するロッドと、前記ロッドに取り付けられた、前記第1固定部材の上方に位置する第1受け部と、前記第1受け部と前記第1固定部材との間に介在された付勢部材と、を含む、請求項3に記載の水力機械の主軸封水装置。 The first seal pressing portion is above the rod attached to the first holding member, extending in the axial direction and penetrating the first fixing member, and the first fixing member attached to the rod. The spindle water sealing device for a hydraulic machine according to claim 3, further comprising a located first receiving portion and an urging member interposed between the first receiving portion and the first fixing member. 前記上カバーに固定された第2固定部材と、
前記第2固定部材に対して前記軸方向に移動可能な第2保持部材と、
前記第2シール面に押圧力を作用させる第2シール押圧部と、を備え、
前記第2シール部は、前記第2保持部材に保持された第2静止側シール部材と、前記主軸に保持された第2回転側シール部材と、を含み、
前記第2シール押圧部は、前記第2固定部材に対して前記第2保持部材を前記第2回転側シール部材に向けて押圧する、請求項1~4のいずれか一項に記載の水力機械の主軸封水装置。
The second fixing member fixed to the upper cover and
A second holding member that can move in the axial direction with respect to the second fixing member,
A second seal pressing portion that exerts a pressing force on the second sealing surface is provided.
The second seal portion includes a second stationary side seal member held by the second holding member and a second rotation side seal member held by the spindle.
The hydraulic machine according to any one of claims 1 to 4, wherein the second seal pressing portion presses the second holding member against the second fixing member toward the second rotation side seal member. Main shaft water sealing device.
前記加圧水供給部は、前記ランナの下流側に設けられた吸出し管内の前記作動水を加圧して前記加圧水として前記加圧室に供給する、請求項1~5のいずれか一項に記載の水力機械の主軸封水装置。 The hydraulic power according to any one of claims 1 to 5, wherein the pressurized water supply unit pressurizes the working water in a suction pipe provided on the downstream side of the runner and supplies the pressurized water to the pressurizing chamber. Machine spindle water sealing device. 前記加圧水供給部は、前記加圧水中の異物を除去するストレーナを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の水力機械の主軸封水装置。 The spindle water sealing device for a hydraulic machine according to any one of claims 1 to 6, wherein the pressurized water supply unit includes a strainer for removing foreign substances in the pressurized water. 前記入口室内の気体を外部に排出する排気部を備えた、請求項1~7のいずれか一項に記載の水力機械の主軸封水装置。 The spindle water sealing device for a hydraulic machine according to any one of claims 1 to 7, further comprising an exhaust unit for discharging gas in the inlet chamber to the outside. ランナと、
前記ランナに連結された主軸と、
前記ランナの上方に位置する上カバーと、
請求項1~8のいずれか一項に記載の水力機械の主軸封水装置と、を備えた、水力機械。
With Lanna,
The spindle connected to the runner and
The upper cover located above the runner and
A hydraulic machine comprising the spindle water sealing device of the hydraulic machine according to any one of claims 1 to 8.
JP2020168526A 2020-10-05 2020-10-05 Spindle water sealing device of hydraulic machine and hydraulic machine Pending JP2022060818A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020168526A JP2022060818A (en) 2020-10-05 2020-10-05 Spindle water sealing device of hydraulic machine and hydraulic machine
CN202111077501.6A CN114382632B (en) 2020-10-05 2021-09-14 Main shaft water seal device of hydraulic machine and hydraulic machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020168526A JP2022060818A (en) 2020-10-05 2020-10-05 Spindle water sealing device of hydraulic machine and hydraulic machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2022060818A true JP2022060818A (en) 2022-04-15

Family

ID=81125306

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020168526A Pending JP2022060818A (en) 2020-10-05 2020-10-05 Spindle water sealing device of hydraulic machine and hydraulic machine

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2022060818A (en)
CN (1) CN114382632B (en)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO123115B (en) * 1967-10-18 1971-09-27 Patents & Dev As
AT411092B (en) * 2000-09-15 2003-09-25 Gittler Philipp Dipl Ing Dr Te SEALING THE WHEEL OF HYDRAULIC TURBO MACHINES
JP2005256659A (en) * 2004-03-10 2005-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Pump
WO2011036917A1 (en) * 2009-09-24 2011-03-31 イーグル工業株式会社 Mechanical seal
JP2014095332A (en) * 2012-11-09 2014-05-22 Toyota Industries Corp Fluid machine
CN104005982B (en) * 2013-02-27 2016-12-07 株式会社久保田 Pump
JP6430326B2 (en) * 2015-04-22 2018-11-28 イーグル工業株式会社 Hydrostatic mechanical seal device
CN107837971B (en) * 2017-10-08 2023-12-22 大连理工大学 Centrifugal coagulation type separator with horizontal structure and separation method thereof
JP2019196711A (en) * 2018-05-07 2019-11-14 株式会社東芝 Seal device of hydraulic machinery, and hydraulic machinery
JP2019196721A (en) * 2018-05-08 2019-11-14 アイシン精機株式会社 Water pump

Also Published As

Publication number Publication date
CN114382632B (en) 2024-04-02
CN114382632A (en) 2022-04-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4841661B2 (en) Sealing mechanism with multi-stage brush seal
CN104712380B (en) Compressor or turbine with back of the body disk sealing element and outlet
JP5650372B2 (en) Rotating machine including passive axial balancing system
US20070280823A1 (en) Seal device for a fluid machine
US8142146B2 (en) Steam turbine
CA2715436A1 (en) Variable displacement pump having a rotating cam ring
US8657559B2 (en) Method and device for reduction of wear in a water turbine
RU2596411C2 (en) Pump-turbine plant
JP2022060818A (en) Spindle water sealing device of hydraulic machine and hydraulic machine
CN109667698A (en) A kind of sea water desalination pump and turbine all-in-one machine turbine flow regulator
CN103806948B (en) Turbocharger and variable-nozzle cartridge therefor
CN207777053U (en) A kind of hydraulic turbine integral type axial force self-balancing rotor assembly
JP6763034B2 (en) Rotating machine
AU2008345485B2 (en) Hydraulic machine, energy conversion plant comprising such a machine and method of adjusting such a machine
US20160376900A1 (en) Stator device for a continuous-flow machine with a housing appliance and multiple guide vanes
RU2372528C1 (en) Pump device
CN111120414B (en) Axial force balance structure and method for large-flow high-power precompression pump
JP5550562B2 (en) HYDRAULIC DEVICE, ENERGY CONVERSION EQUIPMENT PROVIDED WITH THE DEVICE, AND METHOD OF USING HYDRODYNAMIC LABYLINS BEARING IN THE DEVICE
JP2009250151A (en) Thrust reduction device of axial flow turbine
CN111936748B (en) Fluid machine, in particular compressor device
JP6942662B2 (en) Static pressure type spindle bearing device and hydraulic machinery
JP2018021554A (en) Axial flow turbine of turbocharger and turbocharger
JP5688907B2 (en) Fluid machinery
WO2013119369A2 (en) Seal arrangement along the shaft of a liquid ring pump
CN105526161A (en) Sealed vane pump