JP4372586B2 - 回転電機の密封油装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、冷却ガスとして、水素ガスを封入した回転電機の端部に設けられた密封油器を備え、この密封油器に密封油およびフロート油を供給する回転電機の密封油装置に関するものである。

従来の回転電機の密封油装置には、回転電機の軸封部に設けられ、前記回転電機を冷却するための冷却ガスを密封する密封油器と、密封油器に密封油を供給するための密封油供給管と、この密封油を供給するための密封油ポンプと、密封油器のシールリングを所定の位置に保持するフロート油を供給するためのフロート油供給管と、このフロート油を供給するためのフロート油ポンプとを備えているものがある（例えば、特許文献１参照）。

実開昭５４−７６４５７号公報（第２頁−第６頁、第２図）

しかし、上記回転電機の密封油装置によれば、密封油を供給するための密封油ポンプと、フロート油を供給するためのフロート油ポンプとを別々に設けられているため密封油装置の構造が大きくなり、製造コストが高くなるという問題点があった。
さらに、保守点検時においても、密封油供給器内の交換部品が増えることから保守費用が高くなるという問題点もあった。

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、製造コストおよび保守費用の低価格化を可能とするとともに、安定して密封油およびフロート油を供給することが可能な回転電機の密封油装置を得ることを目的とするものである。

この発明に係る回転電機の密封油装置は、回転電機の端部に設けられ、回転電機を冷却するための冷却ガスを回転電機の内部に密封し、シールリングを有する密封油器と、密封油器に一方の端部が接続され、密封油器に密封油を供給するための密封油供給管と、密封油供給管に設けられ、密封油供給管に流れる密封油の油圧を回転電機の機内冷却ガス圧よりも規定値だけ高くなるように制御する差圧調整弁と、密封油器に一方の端部が接続され、前記密封油器にフロート油を供給するためのフロート油供給管と、フロート油供給管に設けられ、フロート油供給管に流れるフロート油の油圧を密封油器に前記シールリングと密封油器の内壁面とを離間させるように制御する油圧調整手段と、密封油供給管の他方の端部に接続されこの密封油供給管に密封油を供給するとともに、フロート油供給管の他方の端部にも接続されこのフロート油供給管にもフロート油を供給するポンプと、ポンプと並列に設けられ、ポンプの出口圧力を規定値に制御するための圧力調整弁とを備えることを特徴とする。

この発明に係る回転電機の密封油装置によれば、密封油供給管に流れる密封油の油圧を回転電機の機内水素ガス圧よりも規定値だけ高くなるように制御する差圧調整弁と、フロート油供給管に流れるフロート油の油圧を調整する油圧調整手段と、密封油およびフロート油を供給するポンプと、このポンプの出口圧力を制御するための圧力調整弁とを備えているので、フロート油供給用のポンプを別途設ける必要がなく、製造コストおよび保守費用の低価格化を実現するとともに、安定して密封油およびフロート油を供給することができる効果がある。

以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１について、図に基づいて説明する。図１は、この発明の実施の形態１による回転電機の密封油装置を示す構成図である。
図１に示すように、回転電機１の端部のブラケット２内には、この回転電機１の機内を冷却するための冷却ガスである水素ガスを密封し、回転軸１ａ方向から見て略円形状の密封油器３が設けられている。この密封油器３は、ドーナッツ状のシールリング３ａを有している。このシールリング３ａには、水素ガスを封止する密封油を回転電機１の回転軸１ａの周面とこのシールリング３ａとの隙間に供給するための供給孔３ｄが等分間隔で複数形成されている。この供給孔３ｄから回転軸１ａの周面に供給される密封油の油圧により、回転電機１機内の水素ガスが密封されるようになっている。

密封油器３には、この密封油器３に密封油を供給するための密封油供給管４が接続されている。この密封油供給管４には、差圧調整弁５が設けられている。この差圧調整弁５は、回転電機１の機内水素ガス圧値と密封油器３内の油圧値とに基づいて、密封油供給管４に流れる密封油の油圧を回転電機１の機内水素ガス圧より規定値だけ高くなるように機械的に調整するようになっている。密封油器３に供給された密封油は、図示しない配管、タンク等を経由して、供給管８ａからポンプ８に再び供給されるようになっている。
密封油器３には、シールリング３ａの側面部３ｂと密封油器３の内壁面の固定部３ｃとを離間させるフロート油をこの密封油器３に供給するためのフロート油供給管６が接続されている。フロート油は、シールリング３ａの側面部３ｂと密封油器３の固定部３ｃとを離間させるようにこのフロート油供給管６から供給されるようになっている。これにより、機内の水素ガス圧力により側面部３ｂが固定部３ｃに接触するのを防止し、当該接触による回転軸１ａの軸振動に対する影響が低減されるようになっている。フロート油供給管６には、このフロート油供給管６に流れるフロート油の油圧を調整する油圧調整手段である手動調整弁７が設けられている。

密封油供給管４の密封油器３が接続された端部と反対側の端部には、ポンプ８が接続されている。また、フロート油供給管６の密封油器３が接続された端部と反対側の端部にも、ポンプ８が接続されている。このポンプ８は、密封油供給管４に密封油を供給するとともに、フロート油供給管６にフロート油を供給するようになっている。このポンプ８の出口圧力を規定値に制御するための圧力調整弁９がポンプ８と並列に設けられている。この圧力調整弁９がポンプ８の出口圧力を規定値に制御するため、安定して密封油およびフロート油が供給されるようになっている。圧力調整弁９は、定容量型のポンプ８のバイパス流量を制限してポンプ吐出力を高くし、フロート油に要求される高圧力が出力できるようになっている。

次に、図１に示した回転電機の密封油装置の動作方法の一例について説明する。
回転電機１が正常運転している場合は、先ず、密封油は、ポンプ８により押出される。押出された密封油の圧力は、圧力調整弁９により予め設定された規定値になるように制御される。
そして、圧力が制御された密封油は、差圧調整弁５により回転電機１機内の水素ガス圧力よりも規定値だけ高くなるように機械的に調整された後、密封器３に供給されて水素ガスを密封することとなる。
このように、密封油は、ポンプ８、差圧調整弁５、密封油供給管４、密封油器３、図示しない配管、タンク、および供給管８ａ等を含む密封油回路を循環するようになっている。

一方、シールリング３ａが所定の位置からずれ、回転軸１ａに軸振動が現れた場合は、先ず、正常運転している場合と同様に、フロート油として用いられる密封油は、ポンプ８により押出される。押し出された当該フロート油の圧力は、圧力調整弁９により予め設定された規定値になるように制御される。
そして、圧力が制御されたフロート油は、手動調整弁７により手動で所定の油圧に調整された後、密封油器３に供給されてシールリング３ａの側面部３ｂと密封油器３の固定部３ｃとを離間させて、シールリング３ａを所定の位置にもどすこととなる。

以上のように、この実施の形態１の回転電機の密封油装置によれば、密封油供給管４に流れる密封油の油圧を調整する差圧調整弁５と、フロート油供給管６に流れるフロート油の油圧を調整する手動調整弁７と、密封油およびフロート油を供給するポンプ８と、このポンプの出口圧力を制御するための圧力調整弁９とを備えているので、フロート油供給用のポンプを別途設ける必要がなく、製造コストおよび保守費用の低価格化を実現するとともに、安定して密封油およびフロート油を供給することができる効果がある。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２による回転電機の密封油装置は、油圧調整手段の構成、動作が実施の形態１のものと異なるものである。なお、その他の構成要素については、実施の形態１のものと同様である。

図２は、この発明の実施の形態２による回転電機の密封油装置を示す構成図である。
油圧調整手段７ａは、回転電機１の回転軸１ａ近傍に設けられ、回転軸１ａの振動を検出するための振動センサ１０（例えば、加速度ピックアップ等）と、この振動センサ１０の出力信号を処理し、フロート油の供給および供給停止を制御するための信号を出力する計算機１２と、この計算機１２の制御信号に基づいてポンプ８から押出されたフロート油の供給および供給停止を制御する電磁弁１４と、この電磁弁１４の下流に設けられ、フロート油の油圧に基づいて機械的に弁の開度を制御してフロート油の油圧を制限する減圧手段である減圧弁１５とを有する。
ここで、ポンプ８の吐出圧は高圧に制御されているが、減圧弁１５が電磁弁１４の下流側に設けられていることにより、この電磁弁１４の開放動作時に必要以上の圧力がシールリング３ａに加わるのを防止できるようになっている。

次に、油圧調整手段７ａの動作方法の一例について説明する。
回転電機１が正常運転している場合は、電磁弁１４は閉じた状態であり、フロート油は供給停止となっている。

一方、回転軸１ａに軸振動の傾向が現れた場合は、振動センサ１０が回転軸１ａの振動を検出し、信号を計算機１２に出力する。計算機１２は、この出力信号を処理し、電磁弁１４を開動作させてフロート油を供給するための制御信号を電磁弁１４に出力する。電磁弁１４は、この制御信号を受けて開動作し、フロート油が密封油器３に供給される。

また、回転軸１ａに軸振動の傾向が無くなった場合は、振動センサ１０が回転軸１ａの非振動を検出し、信号を計算機１２に出力する。計算機１２は、この出力信号を処理し、電磁弁１４を閉動作させてフロート油を供給停止するための制御信号を電磁弁１４に出力する。電磁弁１４は、この制御信号を受けて閉動作し、フロート油の密封油器への供給が停止される。

以上のように、この発明の実施の形態２による回転電機によれば、回転電機１の回転軸１ａの軸振動を振動センサ１０で検出し、この振動センサ１０の出力信号を処理した結果に基づいて、電磁弁１４によりフロート油の供給および供給停止を制御しているので、回転軸１ａの軸振動に対する影響を自動で低減することができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３による回転電機の密封油装置は、油圧調整手段に設けられた減圧手段の構成が実施の形態２のものと異なるものである。なお、その他の構成、動作については、実施の形態２と同様である。
図３は、この発明の実施の形態３による回転電機の密封油装置を示す構成図である。
油圧調整手段７ｂは、回転電機１の回転軸１ａの振動を検出するための振動センサ１０と、この振動センサ１０の出力信号を処理し、フロート油の供給および供給停止を制御するための信号を出力する計算機１２と、この計算機１２の制御信号に基づいてポンプ８から押出されたフロート油の供給および供給停止を制御する電磁弁１４と、この電磁弁１２の下流に設けられ、フロート油の油圧に基づいて機械的に弁の開度を制御してフロート油の油圧を制限する減圧手段であるオリフィス１６とを有する。
このオリフィス１６は、電磁弁１４の下流側に設けられている。このオリフィス１６は、ポンプ８から押出されたフロート油を限流しフロート油の圧力を制限するようになっており、電磁弁１４の開放動作時に必要以上の圧力がシールリング３ａに加わるのを防止できるようになっている。

以上のように、この発明の実施の形態３による回転電機によれば、実施の形態２と同様に、回転軸１ａの軸振動に対する影響を自動で低減することができる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４による回転電機の密封油装置は、油圧調整手段の構成、動作が実施の形態１のものと異なるものである。なお、その他の構成要素については、実施の形態１と同様である。

図４は、この発明の実施の形態４による回転電機の密封油装置を示す構成図である。
油圧調整手段７ｃは、回転電機１の回転軸１ａの振動を検出するための振動センサ１０と、フロート油供給管６に流れえるフロート油の油圧を検出するフロート油圧伝送器１７と、振動センサ１０およびフロート油圧伝送器１７の出力信号を処理し、フロート油の油圧を予め設定した値に制御するための信号１３ａを出力する計算機１２ａと、計算機１２ａの制御信号に基づいて開閉動作しフロート油の油圧を予め設定した値に制御する電動弁１９とを有する。

次に、油圧調整手段７ｃの動作方法の一例について説明する。
回転電機１が正常運転している場合は、電動弁１９は閉じた状態であり、フロート油は供給停止となっている。

一方、回転軸１ａに軸振動の傾向が現れた場合は、振動センサ１０が回転軸１ａの振動を検出し、信号を計算機１２ａに出力する。さらに、フロート油圧伝送器１７がフロート油の油圧を検出し、信号を計算機１２ａに出力する。
計算機１２ａは、この出力信号を処理するとともに、電動弁１４を所定の開度だけ開動作させてフロート油の油圧を予め設定した値に制御するための制御信号を電動弁１９に出力する。電動弁１９は、この制御信号を受けて、所定の開度だけ開動作し、油圧が制御されたフロート油が密封油器３に供給される。

また、回転軸１ａに軸振動の傾向が無くなった場合は、振動センサ１０が回転軸１ａの非振動を検出し、信号を計算機１２ａに出力する。計算機１２ａは、この出力信号を処理し、電動弁１９を閉動作させてフロート油を供給停止するための制御信号を電動弁１９に出力する。電動弁１９は、この制御信号を受けて閉動作し、フロート油の密封油器３への供給が停止される。

以上のように、この発明の実施の形態４による回転電機によれば、回転電機１の回転軸１ａの軸振動を振動センサ１０で検出するとともに、フロート油圧伝送器１７によりフロート油の油圧を検出して、振動センサ１０およびフロート油圧伝送器１７の出力信号を処理した結果に基づいて、電動弁１９によりフロート油の油圧を精度良く自動で制御しているので、回転軸１ａの軸振動に対する影響を自動でより確実に抑制し、安定して回転電機１を運転することができる。

この発明の実施の形態１による回転電機の密封油装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態２による回転電機の密封油装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３による回転電機の密封油装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４による回転電機の密封油装置を示す構成図である。

符号の説明

１ 回転電機、３ 密封油器、４ 密封油供給管、５ 差圧調整弁、６ フロート油供給管、７ 手動調整弁（油圧調整手段）、７ａ、７ｂ、７ｃ 油圧調整手段、８ ポンプ、９ 圧力調整弁、１０ 振動センサ、１２、１２ａ 計算機、１４ 電磁弁、１５ 減圧弁（減圧手段）、１６ オリフィス（減圧手段）、１７ フロート油圧伝送器、１９ 電動弁。

Claims (7)

1. 回転電機の端部に設けられ、前記回転電機を冷却するための冷却ガスを回転電機の内部に密封し、シールリングを有する密封油器と、
   前記密封油器に一方の端部が接続され、前記密封油器に密封油を供給するための密封油供給管と、
   前記密封油供給管に設けられ、前記密封油供給管に流れる前記密封油の油圧を前記回転電機の機内冷却ガス圧よりも規定値だけ高くなるように制御する差圧調整弁と、
   前記密封油器に一方の端部が接続され、前記密封油器にフロート油を供給するためのフロート油供給管と、
   前記フロート油供給管に設けられ、前記フロート油供給管に流れる前記フロート油の油圧を前記シールリングと前記密封油器の内壁面とを離間させるように制御する油圧調整手段と、
   前記密封油供給管の他方の端部に接続されこの密封油供給管に前記密封油を供給するとともに、前記フロート油供給管の他方の端部にも接続されこのフロート油供給管にもフロート油を供給するポンプと、
   前記ポンプと並列に設けられ、前記ポンプの出口圧力を規定値に制御するための圧力調整弁とを備えることを特徴とする回転電機の密封油装置。
2. 前記油圧調整手段は、前記フロート油の油圧を調整する手動調整弁であることを特徴とする請求項１に記載の回転電機の密封油装置。
3. 前記油圧調整手段は、前記回転電機の回転軸の振動を検出するための振動センサと、この振動センサの出力信号を処理し、前記フロート油の油圧を制御するための制御信号を出力する計算機と、前記フロート油供給管に設けられ、前記計算機の制御信号に基づいて前記フロート油の供給および供給停止を制御する電磁弁と、前記電磁弁の下流側に設けられ、前記電磁弁の開動作時に前記フロート油の圧力を制限するための減圧手段とを有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の密封油装置。
4. 前記減圧手段は、前記ポンプから押出された前記フロート油の圧力を規定値に制限する減圧弁であることを特徴とする請求項３に記載の回転電機の密封油装置。
5. 前記減圧手段は、前記ポンプから押出された前記フロート油を限流するオリフィスであることを特徴とする請求項３に記載の回転電機の密封油装置。
6. 前記油圧調整手段は、前記回転電機の回転軸の振動を検出するための振動センサと、前記フロート油供給管に流れえる前記フロート油の油圧を検出するフロート油圧伝送器と、前記振動センサおよび前記フロート油圧伝送器の出力信号を処理し、前記フロート油の油圧を制御するための制御信号を出力する計算機と、前記計算機の制御信号に基づいて前記フロート油の油圧を制御する電動弁とを有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機の密封油装置。
7. 前記冷却ガスは、水素ガスであることを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項に記載の回転電機の密封油装置。

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