JPH0249430B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、下端部に羽根車が取付けられ、そし
て上端部が駆動機に連結されている駆動軸が液体
の通りケーシング内に回転自在に支持され、駆動
軸がケーシングを貫通するケーシングの部分に軸
受とシール手段とが設けられている立型水力機械
の駆動軸の軸封装置に関する。

［従来技術］ 例えば立型ポンプのような従来の立型の水力機
械用軸封装置としては、主にグランドパツキンや
メカニカルシールが使用されていた。

第３図は軸封装置としてグランドパツキンを使
用した従来の立型ポンプの断面を示すもので、立
型のポンプケーシング１内には駆動軸３が回転自
在に取付けられ、その上端部は図示しない駆動機
に連結され、その下端部には羽根車４が取付けら
れている。ケーシング１の上部にはケーシング１
の一部であるエルボ形の吐出口２が形成され、駆
動軸３はこのエルボの上部を貫通していて、軸封
装置１０でシールされている。この軸封装置１０
は、駆動軸３を回転し、羽根車１がストレーナ５
を通つた取扱液を加圧して吐出口２から吐出する
際に取扱液が軸３と吐出エルボの上部の貫通部分
から漏出するのを防止するもので、その詳細は第
４図に示されている。

第４図において、軸封装置１０は、ブラケツト
１１内にリング１３を挟んで上下にグランドパツ
キン１２が挿入されており、上部をフランジ１５
で押圧してパツキン１２に圧力を加えている。し
たがつて駆動軸３とグランドパツキン１２との間
の間〓は小さくなり、軸封効果を発揮するが、こ
の摺動部分の潤滑を兼ねて、リング１３部分に通
ずる孔１４に外部から清浄な液体をシール液とし
て注入することが必要である。

しかしながら、ポンプの据付場所によつては、
ポンプ外部から清浄なシール液を得ることが不可
能であつたり、或いは省資源という立場から清浄
なシール液の注入を不要にしたいなどの要求があ
る。このような要求に応じるためにシール液が不
要である磁性流体シールを使用することが検討さ
れている。しかしながら、磁性流体を用いて液体
をシールする場合、液中で攪拌されると乳化して
劣化が激しく、短寿命であるため実用的なもので
はなかつた。

他方、シール手段としての磁性流体シールは公
知であり、例えば特開昭58―217862号公報に記載
されている。しかしながら、この公知技術はピス
トンロツドの往復運動によりかき上げられたオイ
ルを室内に入れてそのオイルをタンクに戻すよう
になつており、ポンプ等の液が自己の圧力により
軸受を通つて流入するのを阻止することはでき
ず、室内の液をタンクに戻すための手段を必要と
するので、装置全体が複雑化する。

また実公昭54―19483号公報には、ラビリンス
と磁性流体シールとを用い、その間の室に圧力空
気を供給する技術が開示されている。しかしなが
ら、この公知技術では常時圧力空気を室に供給せ
ねばならず、大容量の空気供給源を必要とする。

［解決しようとする課題］ したがつて本発明の目的は、簡単な構成で磁性
流体の劣化を防止でき、しかも外部に格別のエネ
ルギ源を必要としない立型水力機械の駆動軸の軸
封装置を提供するにある。

［課題を解決する手段］ 本発明によれば、下端部に羽根車が取付けら
れ、そして上端部が駆動機に連結されている駆動
軸が液体の通りケーシング内に回転自在に支持さ
れ、駆動軸がケーシングを貫通するケーシングの
部分に軸受とシール手段とが設けられている立型
水力機械の駆動軸の軸封装置において、駆動軸が
ケーシングを貫通するケーシングの部分の下側に
軸受が設けられ、その上側に磁気流体シールが設
けられ、磁気流体シールは駆動軸に嵌装されたス
リーブと、ケーシングに取付けられた永久磁石
と、その永久磁石の上下に設けられてケーシング
に取付けられた上下のリング状のヨークと、ヨー
クとスリーブとの間の磁性流体とよりなり、そし
て前記軸受と磁性流体シールとの間にははケーシ
ングで画成された空気室が形成されている。

また本発明によれば、補助的に前記空気室と連
通する空気タンクを設けることができる。

［発明の作用効果の説明］ 駆動機を駆動すると駆動軸が回転して羽根車が
回転し、ケーシングを通して液を揚液する。この
揚液はケーシングの上部にくるに従つて圧力ヘツ
ドは減少するが、ケーシング上部の駆動軸がケー
シングを貫通する部分では、まだ充分なヘツドを
有しており、そのために軸受と駆動軸との間の間
隙を通つてその上部の空気室内に流入する。この
空気室内には空気が充満しており、室の上方の駆
動軸がケーシングを貫通する部分は磁性流体シー
ルによりシールされているので、この空気室内の
空気は実質的に密閉されている。それ故に、室内
に液が流入すると室内の圧力が上昇し、その結
果、揚液の圧力とバランスしたところで、それ以
上の液が空気室内には流入しない。そのために液
は磁性流体の所まで達しない。

水力機械の設計又は起動時の揚液の急激な圧力
上昇が予測される場合は、前記空気室に空気タン
クを連通させ、室内の圧力を上昇させればよい。

このように室内の空気圧によりケーシング内の
液が軸受を通つて磁性流体シールに達することが
阻止されるので、磁性流体の劣化を防止でき、長
時間の使用に耐える軸封装置を得ることができ
る。

しかも外部に格別なエネルギ源やその他の装置
を必要とせず、必要に応じて空気タンクを設ける
だけでよく、省エネルギ的な軸封装置であり、保
守点検も容易で小型化できる。

さらに、軸受は揚液によつて冷却され、焼付き
の心配がない。

このように本発明によれば、立型の水力機械と
して磁性流体シールの特性を充分に生かし、かつ
小型化でき、ランニングコストも安くできる。

［実施例］ 以下第１図および第２図を参照して本発明の実
施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すものであつ
て、ポンプの上部ケーシング２１内には空気室２
２が形成してあり、駆動軸２０は軸受２３で回転
自在に支えられている。空気室２２の上部のケー
シングには、段部２４が形成され、この段部２４
の所に２個のヨーク２５ａ，２５ｂが永久磁石２
６を挟んで挿入され、その上部のフランジ２７が
押えられている。したがつて、永久磁石２６の半
径方向内方にはリング状の室Ｏが形成されてい
る。

他方、駆動軸２０の外周には磁性材がつくられ
たスリーブ２８が嵌入されており、このスリーブ
２８は空気室２２及びヨーク２５ａ，２５ｂを貫
通して延び、そしてヨーク２５ａ，２５ｂに対向
する半径方向内方のスリーブ上には突起２８ａ，
２８ｂが形成されている。したがつて、この突起
２８ａ，２８ｂとヨーク２５ａ，２５ｂとの間の
間隙は他の部分より小さくなり、永久磁石２６に
よつて形成される磁束密度はこの間隙部分が他の
場所より大きくなる。したがつて、この部分に磁
性流体３０を添加すると、磁性流体３０はヨーク
２５ａ，２５ｂとスリーブ２８の突起２８ａ，２
８ｂとの間隙に集中し、磁性流体シールが構成さ
れる。

この状態で駆動軸２０を回転してポンプを起動
する。揚液３１はケーシング２１内を矢印Ａのよ
うに上昇してエルボ吐出口へ向うが、その一部は
軸受２３を通過して空気室２２に侵入し、揚液溜
３２を形成する。しかしながら、空気室２２の上
部は磁性流体シール３０で密封されているので、
空気室の圧力で押えられて揚液溜３２のレベルは
ある限度以上に上昇しない。したがつて、磁性流
体シール３０は、揚液に接触することがないか
ら、劣化も起こらず、寿命の長い磁性流体シール
を備えた軸封装置を得ることができる。

次に第２図に示す本発明の他の実施例において
は、ポンプケーシング２１の上部に形成する空気
室２２に加えて、外部に空気タンク４０を設け、
空気室２２と空気タンク４０とをパイプ４１で連
通してある点で第１図の実施例と異なつている。
この空気タンク４０には、監視窓４２を設けてお
いて、空気タンク内の様子を外部から監視するこ
ともでき、又はレベルスイツチ４３を設けて揚液
溜りのレベルの異常を検出することもできる。

本実施例においては、ポンプケーシング内に設
ける空気室２２と空気タンク４０と連通して全体
の容量を増加させたから、ポンプ起動時におい
て、揚液が急激に上昇して軸封圧力が急増して
も、これを緩和吸収することができるから、磁性
流体シールを保護、安定することができる。

［発明の効果］ 本発明は以上のように、ポンプ等の水力機械に
おいて、磁性流体を利用して軸封装置を形成する
際に、揚液が侵入する軸受部と磁性流体シールと
の間に空気室を介在して揚液と磁性流体シールと
が直接に接触しないようにしたから、長時間安定
した磁性流体シールを得ることができる。また、
格別なエネルギ源を必要とせず、省エネルギ的で
あり、小型化でき、しかも保守点検も容易であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す断面図、第２図
は本発明の他の実施例を示す断面図、第３図は従
来の軸封装置を有する水力機械の断面図、第４図
は第３図に示す軸封装置の断面図である。 １…羽根車、２，２１…ポンプ吐出ケーシン
グ、３，２０…駆動軸、２２…空気室、２３…軸
受、２５ａ，２５ｂ…ヨーク、２６…永久磁石、
２８…スリーブ、２８ａ，２８ｂ…突起、３１…
揚液、３２…揚液溜、４０…空気タンク、４１…
パイプ、４２…窓、４３…レベルスイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下端部に羽根車が取付けられ、そして上端部
   が駆動機に連結されている駆動軸が液体の通りケ
   ーシング内に回転自在に支持され、駆動軸がケー
   シングを貫通するケーシングの部分に軸受とシー
   ル手段とが設けられている立型水力機械の駆動軸
   の軸封装置において、駆動軸がケーシングを貫通
   するケーシングの部分の下側に軸受が設けられ、
   その上側に磁気流体シールが設けられ、磁気流体
   シールは駆動軸に嵌装されたスリーブと、ケーシ
   ングに取付けられた永久磁石と、その永久磁石の
   上下に設けられてケーシングに取付けられた上下
   のリング状のヨークと、ヨークとスリーブとの間
   の磁性流体とよりなりそして前記軸受と磁気流体
   シールとの間にはケーシングで画成された空気室
   が形成されていることを特徴とする立型水力機械
   の駆動軸の軸封装置。 ２ 前記空気室が空気タンクと連通している特許
   請求の範囲第１項記載の立型水力機械の駆動軸の
   軸封装置。