JP3857465B2 - Vane sealing device - Google Patents
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はベーンのシール装置に係わり、特に水車のガイドベーンのように揺動自在に形成されているベーンの端面とベーンの端面に対向している固定壁との間にシールゴムが縮圧状に介在されるベーンのシール装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来一般に採用されているこの種のシール装置,例えば水車などに用いられるガイドベーンのシール装置は、図2および図3に示されているように、隣接するガイドベーン1、2のステム7、8間で、かつガイドベーン1、2の全閉位置のガイドベーン上下端面に対向する位置の固定側壁面,すなわち上カバー(ボトムリング)6に、シールゴム押え5により取付けられたシールゴム3を設け、そしてこのシールゴム3とガイドベーンの端面とを接触させることにより水のシールを行うようにしている。
【0003】
この場合、シールゴム3の保持構成は、図にも示されているように、シールゴム3の裏面には補強板4が固着され、この補強されたシールゴム3をシールゴム押え5を介して上カバー(ボトムリング)6に取付け、ガイドベーン1、2の全閉時にシールゴム3をガイドベーン1の頭部下端面およびガイドベーン2の尾部上端面に縮圧状に接触させ、鉄管(水路)側よりランナ室への漏水を防止するように構成されている。シールゴム3は、シールゴム3とガイドベーン1の端面とが縮圧状に接触,すなわちガイドベーンのギャップからの漏水防止の効果を増大させるために、適宜の締代(シールゴム3は間隙gより大きな突出高さを有する)が設けられている。
【0004】
なお、この種ガイドベーンにおけるシール装置に関連するものとしては、例えば特開昭50−154640号公報が挙げられる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
このように形成されているガイドベーンのシール装置であると、前述したようにシールゴム3には、漏水防止の効果を増大させるため締代が設けられていることから、ガイドベーン1、2の全閉位置付近では、ガイドベーンとシールゴムとの摺動によりシールゴムが片寄り、シールゴム3とシールゴム押え5の間に間隙が生じる。このため、ガイドベーン開閉動作によるシールゴム3の摩擦力の増大によりシールゴム3と補強板4との間に亀裂が生じ、かつ高圧高速の漏水によりシールゴム3の損傷部分に力が作用してシールゴムが流失される恐れがある。
【0006】
また、ガイドベーン2とボトムリング6との間隙,すなわちサイドギャップgを通じて微量の漏水量が補強板4部に浸透し、間隙部に腐食が生じ、これによっても、前述同様にシールゴム3に浮き上がりが生じ、損傷や流失が生じる恐れがある。
【0007】
さらにまた、図からもわかるように腐食性の強い流体のシールの場合、間隙a部全周およびb部より流体が侵入し、シールゴム補強板4およびシールゴム押え5の座面を間隙腐食により壊食し、座面c面にギャップを発生させることにより、締付ボルト9の締付力を減少させ、シール装置の部品を流失に至らしめる可能性がある。
【0008】
また、a、b面より流体が締付ボルト9のネジ部dに侵入しネジ部を間隙腐食により壊食し締付ボルト9のネジ山の減少が発生し、締付力低下、さらに脱落に至らしめる可能性がある。すなわちガイドベーン端面シール装置における個所から間隙腐食により破損が促進され、シール効力が著しく低下してしまう恐れがあるということである。
【0009】
本発明はこれに鑑みなされたもので、その目的とするところは、構成簡単かつ組立ておよび分解容易にして、ベーンの開閉および高圧流水に対して耐損傷,耐腐食性に優れた寿命の長いベーンのシール装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、揺動自在に形成されているベーンの端面とこのベーンの端面に対向している固定壁との間に縮圧状に介在され、かつ前記固定壁側に固定保持されたシールゴムを備えたベーンのシール装置において、前記固定壁面に凹部を設けるとともに、この凹部に、前記シールゴムを溝内に埋設状態に保持した保持部材を嵌め込み、かつこの保持部材を締付ボルトにて固定するとともに、前記締付ボルト頭部の周囲に、この締付ボルトの孔を介しての漏洩を阻止する封止材を施し、かつ前記保持部材の外周壁面と前記凹部壁面との間の全周に、シール材を施すようにし所期の目的を達成するようにしたものである。
【0011】
またこの場合、前記保持部材のシールゴム保持用の溝を、奥部側が幅広の略台形状に形成し、かつ前記シールゴムを、前記溝に圧入後加硫成形するようにしたものである。また、前記保持部材の締付ボルト孔に、締付ボルトの頭部が沈みこむ座繰り孔を設けるとともに、この座繰り孔全面に前記封止材を施し、かつ保持部材の外周側壁部に周方向にのびた周溝を設けるとともに、この周溝に前記シール材を嵌め込み支持させるようにしたものである。また、前記シールゴムをニトリルブチレンゴムで形成するようにしたものである。
【0012】
すなわちこのように形成されたベーンのシール装置であると、シールゴムを溝内に埋設状態に保持した保持部材が固定壁面に設けられた凹部に嵌め込まれ、すなわち保持部材と一体にシールゴムが保持されることから、ベーンとシールゴムの摺動に際しても、溝とゴムシールとの間に間隙が生じにくく、漏水浸透に伴うシールゴムの浮き上がりによるシールゴムの剥離流失を防止することができ、またこの保持部材固定保持する締付ボルトの頭部および保持部材の外周壁面と前記凹部壁面との間の全周にはシール材が施こされているので、ボルト頭部や保持部材の側壁より締付ボルトのネジ嵌合部への流体浸食を防止することができ、したがって、ベーンの開閉および高圧流水に対して耐損傷および耐腐食性に優れたものとなる。またさらに、シールゴムが保持部材に一体的に保持されているので、その組立てや分解は非常に簡単なものとなるのである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。図1にはベーンの一例であるガイドベーンの場合のシール装置が断面で示されている。1および2がガイドベーンであり、6が上カバー(固定壁,ボトムリング)、3がシールゴム、gがガイドベーン2と上カバー6とのギャップ部である。
【0014】
上カバー6の部分,すなわちガイドベーン1、2の全閉状態における端面に対向している部分に、凹部20が設けられ、この凹部20には、シールゴム押え板(保持部材)12が嵌め込まれる。このシールゴム押え板12には、シールゴムを保持するための溝21が設けられる。この溝21は、奥部側が幅広の略台形状をなし、かつシールゴム押え板12の長手方向に沿って形成される。この溝21の内部にはシールゴム3が配置される。
【0015】
また、シールゴム押え板12には、シールゴム押え板を固定保持するための締付ボルト孔23が設けられ、さらにこの締付ボルト孔23には締付ボルトの頭部が沈みこむ座繰り孔24が設けられている。
【0016】
シールゴム押え板12は、凹部20に嵌め込まれ締付ボルト9により固定されるわけであるが、この締付ボルトの頭部には、締付ボルトの孔を介しての漏洩を阻止する封止材11が施されている。すなわち、ボルト頭部よりゴムシール押え座面および締付ボルト9のネジ嵌合部への流体浸食を防止するため、封水を目的とした封水材を、締付ボルト9の締付後に充填するようにしている。また、シールゴム押え板12の外周壁面と前記凹部20壁面との間の全周に、封水パッキング(シール材)10が施される。封水パッキング10は、シール押え板12側に加工した溝22に装着される。
【0017】
これによりランナ室への流入した高圧高速の漏水により上カバー(ボトムリング)6にキャビテーション損傷が発生するという欠点、および漏水浸透に伴うシールゴム3の浮き上がりおよび高圧高速の漏水によるシールゴム3の流失という欠点を補うことができる。すなわち、腐食性の強い流体に対し、シールゴム押え座面cおよび締付ボルト9のネジ嵌合部dは、シールゴム押え12の外周に設置した封水パッキング10および締付ボルト9頭部に充填する封水材11により、間隙腐食が防止されるのである。
【0018】
本装置に於けるシールゴム3としては、種々考えられるが、実験の結果ではニトリルブチレンゴムを用いるのが最も良いようである。またこのシールゴム3は、特に次のようにして形成することにより、さらに堅牢なものとすることができる。すなわち、シールゴム押え12内に設けられている略台形溝21内に高圧によりゴムを注入後、ゴムの性質を確保するための加流を行い整形することにより、シールゴム押え5に加工した略台形の溝と間隙が生じないため剥離流失をさらに防止することが可能となる。
【0019】
以上説明してきたようにこのように形成されたガイドベーンのシール装置であると、シールゴム押え5と一体にシールゴム3が保持されることから、ベーンとシールゴムの摺動に際しても、溝21とシールゴム3との間に間隙が生じにくく、漏水浸透に伴うシールゴムの浮き上がりによるシールゴムの剥離流失を防止することができ、またこのシールゴム押え12を固定保持する締付ボルトの頭部およびシールゴム押え12の外周壁面と前記凹部壁面20との間の全周にはシール材10が施こされているので、ボルト頭部やシールゴム押えの側壁より締付ボルトのネジ嵌合部への流体浸食を防止することができ、腐食性の強い流体内でも、シールゴム押え12の座面およびこれを締付るボルト9のネジ面の腐食を防止可能となる。したがって、ベーンの開閉および高圧流水に対して耐損傷および耐腐食性に優れたものとなる。またさらに、シールゴム3がシールゴム押え5に一体的に保持されているので、その組立てや分解は非常に簡単なものとなるのである。
【0020】
【発明の効果】
以上説明してきたように本発明によれば、構成簡単かつ組立てや分解容易にして、ベーンの開閉および高圧流水に対して耐損傷および耐腐食性に優れた寿命の長いベーンのシール装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のベーン(ガイドベーン)のシール装置の一実施例を示す平面図および縦断側面図である。
【図2】従来のベーン(ガイドベーン)のシール装置の一実施例を示す平面図である。
【図3】図2のB−B線に沿う断面図である。
【符号の説明】
1,2…ガイドベーン(ベーン)、3…シールゴム、4…シールゴム補強板、5…シールゴム押え、6…上カバー(固定壁,ボトムリング)、7,8…ガイドベーンステム、9…締付ボルト、10…封水パッキング、11…封水材、12…シールゴム押え板(保持部材)、a…間隙部、b…間隙部、c…座面、d…ネジ嵌合部、g…ガイドベーンギャップ部、20…凹部、21…溝、22…周溝。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
As shown in FIGS. 2 and 3, this kind of sealing device generally used in the prior art, for example, a guide vane sealing device used in a water turbine or the like, has
[0003]
In this case, as shown in the drawing, the holding structure of the
[0004]
In addition, as a thing relevant to the sealing device in this kind of guide vane, Unexamined-Japanese-Patent No. 50-154640 is mentioned, for example.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the guide vane sealing device formed in this way, as described above, the
[0006]
Further, a minute amount of water leaks into the reinforcing
[0007]
Furthermore, as can be seen from the figure, in the case of a highly corrosive fluid seal, the fluid enters from the entire circumference of the gap a and b, and the seating surfaces of the seal
[0008]
In addition, fluid enters the screw part d of the tightening bolt 9 from the surfaces a and b, and the screw part is eroded by crevice corrosion, resulting in a decrease in the thread of the tightening bolt 9, leading to a reduction in the tightening force and further dropping. There is a possibility that That is, breakage is accelerated by crevice corrosion from a point in the guide vane end face sealing device, and the sealing effect may be significantly reduced.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of this, and the object of the present invention is to provide a long-life vane that has a simple structure, is easy to assemble and disassemble, and is excellent in damage resistance and corrosion resistance against opening and closing of a vane and high-pressure flowing water. It is in providing a sealing device.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
That is, the present invention relates to a seal rubber which is interposed in a compressed state between an end face of a vane formed so as to be swingable and a fixed wall facing the end face of the vane, and is fixedly held on the fixed wall side. In this vane sealing device, a concave portion is provided in the fixed wall surface, and a holding member holding the seal rubber embedded in the groove is fitted into the concave portion, and the holding member is fixed with a tightening bolt. In addition, a sealing material for preventing leakage through the hole of the tightening bolt is provided around the head of the tightening bolt, and on the entire periphery between the outer peripheral wall surface of the holding member and the concave wall surface. In order to achieve the intended purpose, a sealing material is applied.
[0011]
Further, in this case, the groove for holding the seal rubber of the holding member is formed in a substantially trapezoidal shape having a wide back side, and the seal rubber is vulcanized after being press-fitted into the groove. In addition, a counterbore hole in which the head of the tightening bolt sinks is provided in the tightening bolt hole of the holding member, the sealing material is applied to the entire surface of the counterbore hole, and the outer peripheral side wall portion of the holding member is peripherally provided. A circumferential groove extending in the direction is provided, and the sealing material is fitted and supported in the circumferential groove. Further, the seal rubber is made of nitrile butylene rubber.
[0012]
In other words, in the vane sealing device formed in this way, the holding member holding the seal rubber embedded in the groove is fitted into the recess provided on the fixed wall surface, that is, the seal rubber is held integrally with the holding member. Therefore, even when the vane and the seal rubber slide, it is difficult for a gap to be formed between the groove and the rubber seal, and it is possible to prevent the seal rubber from peeling off due to the seal rubber rising due to water penetration, and to hold the holding member fixedly. Since the sealing material is applied to the entire circumference between the head of the tightening bolt and the outer peripheral wall surface of the holding member and the wall surface of the recess, the screw fitting of the tightening bolt from the bolt head or the side wall of the holding member Therefore, it is possible to prevent fluid erosion to the portion, and therefore excellent in damage resistance and corrosion resistance against opening / closing of the vane and high-pressure flowing water. Furthermore, since the seal rubber is integrally held by the holding member, its assembly and disassembly are very simple.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the illustrated embodiments. FIG. 1 shows a cross section of a sealing device in the case of a guide vane which is an example of a vane. 1 and 2 are guide vanes, 6 is an upper cover (fixed wall, bottom ring), 3 is a seal rubber, and g is a gap between the
[0014]
A
[0015]
The seal
[0016]
The seal
[0017]
As a result, cavitation damage is generated in the upper cover (bottom ring) 6 due to high-pressure and high-speed water leaking into the runner chamber, and the
[0018]
[0019]
As described above, in the guide vane sealing device formed as described above, since the
[0020]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a long-life vane sealing device that is simple in construction, easy to assemble and disassemble, and is excellent in damage resistance and corrosion resistance against opening and closing of a vane and high-pressure flowing water. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view and a longitudinal side view showing an embodiment of a sealing device for a vane (guide vane) of the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing an embodiment of a conventional vane (guide vane) sealing device.
3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記固定壁面に凹部を設けるとともに、該凹部に、前記シールゴムを溝内に埋設状態に保持した保持部材を嵌め込み、かつ該保持部材を締付ボルトにて固定するとともに、前記締付ボルト頭部の周囲に、該締付ボルトの孔を介しての漏洩を阻止する封止材を施し、かつ前記保持部材の外周壁面と前記凹部壁面との間の全周に、シール材を施すようにしたことを特徴とするベーンのシール装置。A vane having a seal rubber interposed in a compressed state between an end face of a vane formed so as to be swingable and a fixed wall facing the end face of the vane and fixedly held on the fixed wall side. In the sealing device,
A concave portion is provided on the fixed wall surface, a holding member holding the seal rubber embedded in the groove is fitted into the concave portion, and the holding member is fixed with a tightening bolt. A sealing material that prevents leakage through the hole of the tightening bolt is applied to the periphery, and a sealing material is applied to the entire circumference between the outer peripheral wall surface of the holding member and the concave wall surface. Vane sealing device characterized by.
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