JPH11324884A - Shaft seal device for hydraulic machine, and hydraulic machine - Google Patents

Shaft seal device for hydraulic machine, and hydraulic machine

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JPH11324884A
JPH11324884A JP10133188A JP13318898A JPH11324884A JP H11324884 A JPH11324884 A JP H11324884A JP 10133188 A JP10133188 A JP 10133188A JP 13318898 A JP13318898 A JP 13318898A JP H11324884 A JPH11324884 A JP H11324884A
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hydraulic machine
sealing device
shaft
shaft sealing
sliding member
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Hideki Akiba
秀樹 秋庭
Koji Aizawa
宏二 会沢
Shigenobu Nagasawa
重信 長沢
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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/20Hydro energy

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shaft seal device for a hydraulic machine and the hydraulic machine, which leaks less water during a positive pressure operation, and can stably perform a long time operation without supplying lubricating water during a negative pressure operation. SOLUTION: A shaft seal device 100 which seals a gap between a sleeve 102 provided on the outer periphery of a pump rotation shaft 101 and a seal casing 108 has seal materials 103A, 103B (103) which abut slidably, radially to the outer periphery of the sleeve 102, a seal case 105 and a cover 106 which form a pressure chamber 104 on the outer peripheral side of this seal material 103 and store the seal material 103, and a radial groove 103b and a cercumferential groove 103a for communicating the pressure chamber 104 with a pump sealing side P, and an O-ring 112 for shutting off the pressure chamber 104 from the atmospheric side Po.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばポンプ回転
軸とその回転軸のケーシング貫通部との隙間をシールす
る軸封装置に係わり、特に、負圧運転を行うのに好適な
水力機械の軸封装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a shaft sealing device for sealing a gap between, for example, a pump rotating shaft and a casing penetrating portion of the rotating shaft, and more particularly to a shaft of a hydraulic machine suitable for performing a negative pressure operation. It relates to a sealing device.

【0002】[0002]

【従来の技術】水力機械の回転軸とその回転軸がケーシ
ングを貫通する貫通部との隙間をシールする軸封装置
は、用途に応じて種々の類型のものが存在する。例え
ば、河川水(土砂等の硬い粒子を含んだ水)を排水する
立軸形排水ポンプの軸封装置としては、一般的に、シー
ル材として紐状のパッキンを使用したグランドパッキン
構造を備えた軸封装置が使用されている。この軸封装置
では、正圧運転(水力機械内部の密封側が外部の大気側
よりも高圧となる場合)・負圧運転(密封側が大気側よ
りも低圧となる場合)のいずれの場合でも使用できるよ
うに、摺動面へ潤滑水を供給している。通常、この潤滑
水の供給圧力は、密封側の圧力よりも約0.1MPa高
くしている。
2. Description of the Related Art There are various types of shaft sealing devices for sealing a gap between a rotary shaft of a hydraulic machine and a penetrating portion through which the rotary shaft passes through a casing, depending on the application. For example, a shaft sealing device of a vertical shaft drain pump for draining river water (water containing hard particles such as earth and sand) generally includes a shaft having a gland packing structure using a string-shaped packing as a sealing material. A sealing device is used. This shaft sealing device can be used for both positive pressure operation (when the sealed side inside the hydraulic machine is higher than the outside atmosphere side) and negative pressure operation (when the sealed side is lower than the atmosphere side). Thus, the lubricating water is supplied to the sliding surface. Normally, the supply pressure of the lubricating water is about 0.1 MPa higher than the pressure on the sealed side.

【0003】一方、他の軸封装置の類型としては、回転
軸に例えばリング状の回転側摺動部材を連結し、かつケ
ーシングにも固定側摺動部材を連結し、それら2つの摺
動部材を互いに摺動させることで機械構造的にシールを
行ういわゆるメカニカルシールを備えた軸封装置があ
る。この軸封装置においては、近年、機械設計第32巻
第2号(1988年2月号)に記載のように、摺動部材
を耐摩耗性に優れたセラミックスで構成したメカニカル
シールが提唱されている。メカニカルシールを備えた軸
封装置では、正圧運転の場合は、密封側からの揚水液が
2つの摺動部材が摺動するシール部に導入されその揚水
液で潤滑されるため、外部からの給水は不要となる。し
かしながら、負圧運転の場合は、シール部がドライ状態
となって摩擦により温度が上昇するため、これに対応す
るために、例えば特開平2−154869号公報に開示
のように、ポンプの外部から潤滑水を導入して潤滑を行
っている。
On the other hand, as another type of shaft sealing device, for example, a ring-shaped rotating sliding member is connected to a rotating shaft, and a fixed sliding member is also connected to a casing. There is a shaft sealing device provided with a so-called mechanical seal that mechanically seals by sliding the members together. In recent years, in this shaft sealing device, as described in Mechanical Design Vol. 32, No. 2 (February, 1988), a mechanical seal in which a sliding member is formed of ceramics having excellent wear resistance has been proposed. I have. In a shaft sealing device provided with a mechanical seal, in the case of a positive pressure operation, the pumped liquid from the sealing side is introduced into the seal portion where the two sliding members slide, and is lubricated by the pumped liquid. Water supply is not required. However, in the case of the negative pressure operation, since the temperature of the seal increases due to friction due to the dry state of the seal portion, in order to cope with this, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 154869/1990, from the outside of the pump. Lubrication is performed by introducing lubricating water.

【0004】また、さらに他の軸封装置の類型として
は、例えば実開昭62−147766号公報に開示のよ
うに、回転軸と固定側部材との間に予めギャップを設定
して非接触状態でシールするいわゆるブッシュシールを
備えた軸封装置が提唱されている。
[0004] Further, as another type of shaft sealing device, for example, as disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open Publication No. 62-147766, a gap is previously set between the rotating shaft and the fixed side member so as to prevent the shaft from contacting. There has been proposed a shaft sealing device provided with a so-called bush seal that seals with a shaft.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術には、以
下の課題が存在する。すなわち、グランドパッキン構造
を備えた軸封装置では、正圧運転・負圧運転を問わず常
に潤滑水の供給が必要となる。またメカニカルシールを
備えた軸封装置でも、負圧運転の場合には潤滑水の供給
が必要となる。そのため、負圧運転を長時間行う場合に
は、多量の潤滑水が必要となり、コスト高となる。ま
た、潤滑水供給配管系が必要となるため、配管の保全管
理が必要となり、そのための作業負担が増加してさらに
コスト高を招く。さらに、給水配管系のトラブルが生じ
た場合にはポンプが起動できなくなる可能性があり、信
頼性の向上のが困難であるという問題もあった。
The above prior art has the following problems. That is, in the shaft sealing device having the gland packing structure, it is necessary to always supply the lubricating water regardless of the positive pressure operation or the negative pressure operation. Further, even in a shaft sealing device having a mechanical seal, lubricating water needs to be supplied in the case of a negative pressure operation. Therefore, when the negative pressure operation is performed for a long time, a large amount of lubricating water is required, which increases the cost. In addition, since a lubricating water supply piping system is required, maintenance and management of the piping is required, which increases the work load and further increases the cost. Further, when a trouble occurs in the water supply piping system, there is a possibility that the pump cannot be started, and there is a problem that it is difficult to improve the reliability.

【0006】一方、ブッシュシールを備えた軸封装置で
は、回転軸と固定側部材とが通常は非接触状態にあるた
め、負圧運転時においても潤滑水を用いることなく長時
間の運転が可能である。しかしながら、正圧運転時に
は、回転軸と固定側部材との隙間を介し密封側からの揚
水液が漏出するため、多量の漏水が発生し、効率が低下
する。また、負圧運転時には、正圧運転時とは逆に、回
転軸と固定側部材との隙間を介し大気側からの空気を吸
い込むことになるが、例えば負圧側排水ポンプでは、そ
の空気吸込量があまり多くなるとポンプの運転自体が困
難になるという問題もある。
On the other hand, in a shaft sealing device provided with a bush seal, since the rotating shaft and the fixed side member are normally in a non-contact state, a long-time operation can be performed without using lubricating water even in a negative pressure operation. It is. However, during the positive pressure operation, since the pumped liquid leaks from the sealed side through the gap between the rotating shaft and the fixed-side member, a large amount of water leaks and the efficiency is reduced. In addition, in the negative pressure operation, contrary to the positive pressure operation, air from the atmosphere side is sucked through the gap between the rotating shaft and the fixed side member. When the number of the pumps is too large, there is also a problem that the operation of the pump itself becomes difficult.

【0007】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、その目的は、正圧運転時に漏水量
が少なく、かつ、負圧運転時に潤滑水を供給することな
く長時間運転を安定して行うことができる水力機械の軸
封装置及び水力機械を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to reduce the amount of water leakage during positive pressure operation and to provide a long time without supplying lubricating water during negative pressure operation. An object of the present invention is to provide a shaft seal device and a hydraulic machine of a hydraulic machine that can stably operate.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】(1)上記目的を達成す
るために、本発明は、水力機械の回転軸又はこの回転軸
の外周に設けたスリーブと前記水力機械のケーシングと
の間のシールを行う水力機械の軸封装置において、前記
回転軸又はスリーブの外周部に径方向に接触し、摺動す
るように配設された摺動部材と、この摺動部材の外周側
に圧力室を形成しつつ該摺動部材を収納する収納部材
と、前記圧力室と前記水力機械の密封側とを連通させる
連通手段と、前記圧力室と前記水力機械の大気側との遮
断を図る遮断手段とを有する。負圧運転時には、水力機
械の密封側が大気側の大気圧よりも低圧となる。このと
き、摺動部材の内周部は、スリーブ(又は回転軸)の外
周部に径方向に接触し摺動している。これにより、この
摺動部材内周部は、その大気側端部が大気圧となるが密
封側端部に向かうほど減圧されて密封側端部では水力機
械密封側と同じ低圧となる。一方、摺動部材の外周側に
位置する圧力室は、連通手段を介し水力機械密封側と連
通し、かつ遮断手段で水力機械大気側とは遮断されてい
る。これにより、圧力室内は水力機械密封側と同圧まで
一様に減圧される。したがって、摺動部材の内周部全体
に作用する力と摺動部材の外周部全体に圧力室から作用
する力とのバランスで、前者の方が大きくなるため、摺
動部材の内周部を径方向外周側に押し上げる力が発生す
る。これにより、摺動部材内周部とスリーブ(又は回転
軸)との間の摩擦力が減少して温度上昇がほとんどなく
なる。したがって、潤滑水を供給しなくても、安定的に
長時間負圧運転を行うことができる。
(1) In order to achieve the above object, the present invention provides a seal between a rotating shaft of a hydraulic machine or a sleeve provided on the outer periphery of the rotating shaft and a casing of the hydraulic machine. In the shaft sealing device of a hydraulic machine, a sliding member is disposed so as to radially contact the outer peripheral portion of the rotary shaft or the sleeve and slide, and a pressure chamber is provided on the outer peripheral side of the sliding member. A storage member for storing the sliding member while being formed, communication means for communicating the pressure chamber with the sealed side of the hydraulic machine, and shutoff means for shutting off the pressure chamber and the atmosphere side of the hydraulic machine. Having. During the negative pressure operation, the pressure on the sealed side of the hydraulic machine becomes lower than the atmospheric pressure on the atmosphere side. At this time, the inner peripheral portion of the sliding member contacts the outer peripheral portion of the sleeve (or the rotating shaft) in the radial direction and slides. As a result, the inner peripheral portion of the sliding member has the atmospheric pressure at the atmospheric end, but the pressure is reduced toward the sealed end, so that the pressure at the sealed end is as low as the hydraulic machine sealed side. On the other hand, the pressure chamber located on the outer peripheral side of the sliding member communicates with the hydraulic machine sealed side via the communication means, and is isolated from the hydraulic machine atmosphere side by the isolation means. As a result, the pressure inside the pressure chamber is uniformly reduced to the same pressure as the hydraulic machine sealing side. Therefore, the balance between the force acting on the entire inner peripheral portion of the sliding member and the force acting on the entire outer peripheral portion of the sliding member from the pressure chamber is larger in the former, so that the inner peripheral portion of the sliding member is reduced. A pushing force is generated on the radially outer peripheral side. Thereby, the frictional force between the inner peripheral portion of the sliding member and the sleeve (or the rotating shaft) is reduced, and the temperature is hardly increased. Therefore, the negative pressure operation can be stably performed for a long time without supplying lubricating water.

【0009】一方、正圧運転時には、水力機械密封側か
らの揚水液が摺動部材内周部とスリーブ(又は回転軸)
との摺動面に導入され、その揚水液で潤滑が行われる
が、このとき、上記負圧運転時と全く逆の作用で、摺動
部材の内周部を径方向内周側に押しつける力が発生する
ので、摺動面を介した揚水液の漏出量を低減できる。ま
たこのとき、水力機械密封側からの揚水液は、連通手段
を介して圧力室にも導入されるが、圧力室と水力機械大
気側とは遮断手段によって遮断されることにより、圧力
室からの揚水液の漏水を防止できる。以上のようにし
て、正圧運転時における全体としての揚水液の漏出量を
十分に少なくすることができる。
On the other hand, during positive pressure operation, the pumped liquid from the sealed side of the hydraulic machine is discharged from the inner peripheral portion of the sliding member to the sleeve (or the rotating shaft).
The lubrication is performed with the pumped liquid. At this time, the force that presses the inner peripheral portion of the sliding member toward the radially inner peripheral side by an operation completely opposite to that in the negative pressure operation. Is generated, the leakage amount of the pumped liquid through the sliding surface can be reduced. At this time, the pumped liquid from the hydraulic machine sealed side is also introduced into the pressure chamber through the communication means, but the pressure chamber and the hydraulic machine atmosphere side are shut off by the shutoff means, so that Water leakage of pumped liquid can be prevented. As described above, the leakage amount of the pumped liquid as a whole during the positive pressure operation can be sufficiently reduced.

【0010】(2)上記(1)において、好ましくは、
前記摺動部材は、周方向に複数個に分割された構造とな
っている。
(2) In the above (1), preferably,
The sliding member has a structure divided into a plurality in the circumferential direction.

【0011】(3)上記(1)において、また、好まし
くは、前記遮断手段は、所定の圧力損失を介して、前記
の圧力室と前記水力機械の大気側とを連通させる抵抗手
段である。
(3) In the above (1), preferably, the shutoff means is a resistance means for communicating the pressure chamber with the atmosphere side of the hydraulic machine via a predetermined pressure loss.

【0012】(4)上記(1)において、また好ましく
は、前記回転軸又はスリーブの少なくとも最外周部を超
硬合金で構成する。超硬合金は高硬度でありかつ酸化し
やすいことにより、摺動面が安定化し、焼き付きが防止
できる。したがって、軸封装置としての信頼性を向上す
ることができる。
(4) In the above (1), preferably, at least the outermost peripheral portion of the rotary shaft or the sleeve is made of a cemented carbide. Since the cemented carbide has a high hardness and is easily oxidized, the sliding surface is stabilized and seizure can be prevented. Therefore, the reliability of the shaft sealing device can be improved.

【0013】(5)上記(4)において、さらに好まし
くは、前記超硬合金の外周表面に四ふっ化エチレン樹脂
を含浸させる。これにより、回転軸の回転によって摺動
面に数μmの薄い四ふっ化エチレン樹脂皮膜を形成す
る。この皮膜はすべりやすく摩擦係数が小さいので、よ
り安定した摺動特性を得ることができる。
(5) In the above (4), more preferably, the outer peripheral surface of the cemented carbide is impregnated with an ethylene tetrafluoride resin. As a result, a thin ethylene tetrafluoride resin film of several μm is formed on the sliding surface by the rotation of the rotating shaft. Since this film is easy to slip and has a small friction coefficient, more stable sliding characteristics can be obtained.

【0014】(6)上記(1)において、また好ましく
は、前記摺動部材をセラミックスで構成する。セラミッ
クスは金属材よりも硬度が高いことにより、長寿命化及
び耐摩耗性向上を図ることができる。
(6) In (1) above, preferably, the sliding member is made of ceramics. Since the hardness of ceramics is higher than that of metal materials, it is possible to extend the life and improve the wear resistance.

【0015】(7)上記(6)において、さらに好まし
くは、前記セラミックスは、炭化珪素のセラミックス又
は四ふっ化エチレン樹脂を含浸した炭化珪素のセラミッ
クスである。
(7) In the above (6), more preferably, the ceramic is ceramic of silicon carbide or ceramic of silicon carbide impregnated with ethylene tetrafluoride resin.

【0016】(8)上記(1)において、また、好まし
くは、前記摺動部材の内周部に、前記水力機械の密封側
と連通せず、かつ前記水力機械の大気側と連通する溝を
形成する。負圧運転時に、摺動部材内周部の溝部分まで
が大気圧となることにより、摺動部材内周部全体に作用
する力と摺動部材外周部全体に作用する力とのバランス
に基づく摺動部材を外周側に押し上げる力がより大きく
なる。したがって、摺動部材内周部とスリーブ(又は回
転軸)との間の摩擦力がさらに減少し、さらに安定した
摺動特性を得ることができる。また、溝によって摺動面
の空気膜の面積が増加するので、空気膜の剛性が高くな
り、スリーブ(又は回転軸)が振動した場合も摺動部材
との非接触状態を確保できる。したがって、摺動部材の
長寿命化を図ることができる。さらに、摺動面を通過す
る空気量が増大して冷却性が向上するので、水力機械の
運転範囲を高周速域側に拡大することができる。
(8) In the above (1), preferably, a groove not communicating with the sealing side of the hydraulic machine but communicating with the atmosphere side of the hydraulic machine is formed in the inner peripheral portion of the sliding member. Form. At the time of the negative pressure operation, since the pressure up to the groove portion of the inner peripheral portion of the sliding member becomes the atmospheric pressure, it is based on the balance between the force acting on the entire inner peripheral portion of the sliding member and the force acting on the entire outer peripheral portion of the sliding member. The force for pushing up the sliding member to the outer peripheral side becomes larger. Therefore, the frictional force between the inner peripheral portion of the sliding member and the sleeve (or the rotating shaft) is further reduced, and more stable sliding characteristics can be obtained. Further, since the area of the air film on the sliding surface is increased by the groove, the rigidity of the air film is increased, and the non-contact state with the sliding member can be ensured even when the sleeve (or the rotating shaft) vibrates. Therefore, the life of the sliding member can be extended. Furthermore, since the amount of air passing through the sliding surface increases and the cooling performance improves, the operating range of the hydraulic machine can be expanded to the high peripheral speed range side.

【0017】(9)上記(1)において、また好ましく
は、前記遮断手段は、前記収納部材に設けた溝に配設さ
れたOリングである。
(9) In the above (1), preferably, the blocking means is an O-ring provided in a groove provided in the housing member.

【0018】(10)上記(1)において、また好まし
くは、前記連通手段は、前記摺動部材又は収納部材に径
方向に設けられた溝を備えている。
(10) In the above (1), preferably, the communication means includes a groove provided in the sliding member or the storage member in a radial direction.

【0019】(11)上記(1)において、好ましく
は、前記連通手段は、前記収納部材に設けられた連通孔
を備えている。収納部材は摺動部材のように他部材と摺
動せず、通常の金属部材で製造することができるため、
摺動部材に溝を形成する場合よりも連通手段作成のため
のコストを低減することができる。
(11) In the above (1), preferably, the communication means includes a communication hole provided in the storage member. Since the storage member does not slide with other members like a sliding member and can be manufactured with a normal metal member,
The cost for creating the communication means can be reduced as compared with the case where a groove is formed in the sliding member.

【0020】(12)上記目的を達成するために、また
本発明は、ケーシングと、回転軸と、この回転軸又は該
回転軸の外周に設けたスリーブと前記ケーシングとの間
のシールを行う軸封機構とを備えた水力機械において、
前記軸封機構は、前記回転軸又はスリーブの外周部に径
方向に接触し、摺動するように配設された摺動部材と、
この摺動部材の外周側に圧力室を形成しつつ該摺動部材
を収納する収納部材と、前記圧力室と前記水力機械の密
封側とを連通させる連通手段と、前記圧力室と前記水力
機械の大気側との遮断を図る遮断手段とを有する。
(12) In order to achieve the above object, the present invention provides a casing, a rotating shaft, and a shaft for sealing between the rotating shaft or a sleeve provided on the outer periphery of the rotating shaft and the casing. In a hydraulic machine having a sealing mechanism,
The shaft sealing mechanism is in contact with the outer peripheral portion of the rotating shaft or the sleeve in the radial direction, and a sliding member disposed so as to slide,
A housing member for housing the sliding member while forming a pressure chamber on the outer peripheral side of the sliding member; communication means for communicating the pressure chamber with the sealing side of the hydraulic machine; the pressure chamber and the hydraulic machine And a blocking means for blocking the air from the atmosphere.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を、図
面を参照しつつ説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0022】まず、本発明の適用対象となる水力機械の
一例として、横軸排水ポンプを例にとって説明する。こ
の横軸排水ポンプの全体構造を表す縦断面図を図2に示
す。図2において、ポンプ1は、ケーシング2と、回転
軸であるポンプ主軸3と、このポンプ主軸3の中央部に
固定された羽根車(ランナ)4と、ポンプ主軸3がケー
シング2を貫通する貫通部に設けられ、ポンプ主軸3の
外周に設けたスリーブ5とケーシング2との間のシール
を行う軸封機構6a,6b,6c,6d,6e,6fと
を有している。このとき、ポンプ主軸3は、その両端部
をころがり軸受8によって回転自在に支持されており、
また一端(図示右端)にカップリング9が固定されてい
る。
First, a horizontal shaft drainage pump will be described as an example of a hydraulic machine to which the present invention is applied. FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the overall structure of the horizontal axis drainage pump. In FIG. 2, a pump 1 includes a casing 2, a pump main shaft 3 serving as a rotating shaft, an impeller (runner) 4 fixed to a center portion of the pump main shaft 3, and a pump main shaft 3 that penetrates the casing 2. And a shaft sealing mechanism 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f for sealing between the casing 5 and the sleeve 5 provided on the outer periphery of the pump main shaft 3. At this time, both ends of the pump main shaft 3 are rotatably supported by rolling bearings 8,
A coupling 9 is fixed to one end (the right end in the figure).

【0023】このポンプ1において、ケーシング2の図
示しない吸込口より吸い込まれた水(例えば雨水)は、
その吸込口から吸い込み通路10に導入される。その
後、ポンプ主軸3と共に回転するランナ4によって昇圧
されて吐き出し通路11に吐出され、ケーシング2の図
示しない排出口からポンプ外に排出される。
In the pump 1, water (for example, rainwater) sucked from a suction port (not shown) of the casing 2 is
The air is introduced into the suction passage 10 from the suction port. Thereafter, the pressure is increased by the runner 4 rotating together with the pump main shaft 3, discharged to the discharge passage 11, and discharged to the outside of the pump from a discharge port (not shown) of the casing 2.

【0024】本発明の一実施形態による軸封装置を図1
〜図4により説明する。本実施形態によるポンプ軸封装
置100の全体構造を表す縦断面図を図1に示す。図1
において、軸封装置100は、例えば図2中の上記軸封
機構6a〜fとして適用されるものであり、回転軸10
1(図2のポンプ主軸3に相当)に固定されたスリーブ
102(図2のスリーブ5に相当)の外周部に径方向に
接触し、摺動するように配設された摺動部材としてのシ
ール材103と、このシール材103の外周側に圧力室
104を形成しつつシール材103を収納する収納部材
としてのシールケース105及びカバー106と、ポン
プケーシング(図示せず、図2のケーシング2に相当)
に固定された略円筒形状のシールケーシング108とを
備えている。
FIG. 1 shows a shaft sealing device according to an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the entire structure of the pump shaft sealing device 100 according to the present embodiment. FIG.
, The shaft sealing device 100 is applied, for example, as the shaft sealing mechanisms 6a to 6f in FIG.
1 (corresponding to the pump main shaft 3 in FIG. 2) as a sliding member arranged so as to radially contact and slide on the outer peripheral portion of a sleeve 102 (corresponding to the sleeve 5 in FIG. 2). A seal member 103, a seal case 105 and a cover 106 as storage members for storing the seal member 103 while forming a pressure chamber 104 on the outer peripheral side of the seal member 103, a pump casing (not shown, and a casing 2 shown in FIG. 2) Equivalent to)
And a substantially cylindrical seal casing 108 fixed to the casing.

【0025】スリーブ102は、金属製であり、例えば
SUS403で構成されている。またスリーブ102
は、回転軸101に六角穴付き止めネジ等(図示せず)
あるいは、接着剤等を塗布して固定されている。
The sleeve 102 is made of metal and is made of, for example, SUS403. Also sleeve 102
Is a set screw with a hexagonal hole on the rotating shaft 101 (not shown)
Alternatively, it is fixed by applying an adhesive or the like.

【0026】シール材103は、略円筒形状を備えてお
り、例えばカーボン材で構成されている。またシール材
103は、セグメント状に周方向に複数個(この実施形
態では2個)に分割された構造となっており、シールケ
ース105とスリーブ102との間に周方向に沿って配
設されている。このシール材103の詳細構造を表す図
1中III−III断面図(但し回り止めピン111は除く)
を図3に示す。この図3において、シール材103は、
合わせ目109,109を境に、シール材セグメント1
03Aとシール材セグメント103Bとから構成されて
いる。これらシール材セグメント103A,103B
は、その外周側にガータスプリング110(図1参照)
が装着されておりこれによって1つのリング状形状をな
すように保持されている。また、シール材103は、そ
のポンプ密封側(図1中P側で示す)の端面に、周方向
に形成された1つの円周溝103aと、この円周溝10
3aに交差するように内周から外周に至るように径方向
に形成された4つの放射溝103bと、円周溝103a
から外周に至るように径方向に形成された2つの回り止
め用溝103cとを備えている。各回り止め用溝103
cには、シールケース105の凹溝105aに挿入固定
された回り止めピン111が挿入され、これによって、
シール材103がスリーブ102とともに回転するのを
防止している。この回り止め用溝103cは、図3に示
すように、2分割されたシール材セグメント103A,
103Bそれぞれの周方向中央部に設けている。なお、
シールケース105とシールケーシング108との間に
も、図示しない回り止めのための固定手段が設けられて
いる。
The seal member 103 has a substantially cylindrical shape and is made of, for example, a carbon material. The seal member 103 has a structure divided into a plurality of segments (two in this embodiment) in a circumferential direction in a segment shape, and is disposed between the seal case 105 and the sleeve 102 along the circumferential direction. ing. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a detailed structure of the sealing member 103 in FIG. 1 (however, a rotation preventing pin 111 is excluded).
Is shown in FIG. In FIG. 3, the sealing material 103 is
Seal material segment 1 at seams 109, 109
03A and a sealing material segment 103B. These sealing material segments 103A, 103B
Has a garter spring 110 on its outer peripheral side (see FIG. 1).
, Which are held in a ring shape. The sealing member 103 has one circumferential groove 103a formed in the circumferential direction on the end face on the pump sealing side (indicated by the P side in FIG. 1) and the circumferential groove 10a.
A radial groove 103a formed in the radial direction from the inner circumference to the outer circumference so as to intersect with 3a;
And two detent grooves 103c formed in the radial direction so as to extend from the outer periphery to the outer periphery. Each detent groove 103
The rotation preventing pin 111 inserted and fixed in the concave groove 105a of the seal case 105 is inserted into c.
The seal member 103 is prevented from rotating together with the sleeve 102. As shown in FIG. 3, the anti-rotation groove 103c is formed into two divided sealing material segments 103A,
103B is provided at the center in the circumferential direction. In addition,
A fixing means (not shown) for preventing rotation is also provided between the seal case 105 and the seal casing 108.

【0027】さらに、シール材103の大気側(図1中
Po側で示す)端面とカバー106とが接する部分に
は、圧力室104とポンプ大気側Poとの遮断を図る遮
断手段として、ゴム等の弾性体、例えば、Oリング11
2が設けられている。このOリング112は、カバー1
06のシール材103の対向面に周方向に形成された円
周溝106a内に、シール材103を弾性的に押圧する
ようにして挿入配置されている。
Further, at a portion where the end face of the seal material 103 on the atmosphere side (indicated by Po side in FIG. 1) and the cover 106 are in contact, rubber or the like is used as a blocking means for blocking the pressure chamber 104 and the pump atmosphere side Po. Elastic body, for example, O-ring 11
2 are provided. The O-ring 112 covers the cover 1
The sealing member 103 is inserted and arranged in a circumferential groove 106a formed in the circumferential direction on the opposing surface of the sealing member 103 so as to elastically press the sealing member 103.

【0028】シールケース105は、スリーブ102の
外周側に径方向に間隙をもって配置されており、その軸
方向位置はカバー106によって位置決めされる。
The seal case 105 is arranged on the outer peripheral side of the sleeve 102 with a gap in the radial direction, and its axial position is determined by the cover 106.

【0029】なお、上記の構成においては、1つの円周
溝103a、及び4つの放射溝103bが、圧力室10
4とポンプ密封側(P側)とを連通させる連通手段を構
成する。
In the above configuration, one circumferential groove 103a and four radiation grooves 103b are formed in the pressure chamber 10
A communication means for connecting the pump 4 to the pump sealing side (P side) is constituted.

【0030】以上のように構成した本実施形態の作用を
以下に説明する。
The operation of the present embodiment configured as described above will be described below.

【0031】(1)負圧運転時における長時間安定運転 この作用を比較例と比較しつつ、図4及び図5(a)
(b)を用いて説明する。図4は、本実施形態の構造か
ら連通手段としての円周溝103a及び放射溝103b
と遮断手段としてのOリング112とを省略した構造
(第1の比較例;図5(b)参照)と、連通手段として
の円周溝103a及び放射溝103bのみを省略し、遮
断手段としてのOリング112は設けた構造(第2の比
較例;図5(c)参照)と、本実施形態の構造(図5
(a)参照)の3つについて、負圧運転時におけるシー
ル材103の温度の挙動を測定した実験結果を比較して
示した図である。このとき、横軸には運転開始後の経過
時間をとり、縦軸にはシール材103の温度上昇をとっ
て表している。なお、実験条件は、スリーブ102の外
径を100mm、シール材103の内径を100.08
mmとしており、またシール材103の温度は、摺動面
から1mmの位置にセンサを埋め込んで測定した。ま
た、シール材の温度上昇値はシール材の温度−気温で規
定している。
(1) Long-time stable operation at the time of negative pressure operation FIG. 4 and FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 4 shows a circumferential groove 103a and a radiation groove 103b as communication means from the structure of this embodiment.
And a structure in which the O-ring 112 as the blocking means is omitted (first comparative example; see FIG. 5B), and only the circumferential groove 103a and the radiation groove 103b as the communicating means are omitted, and the blocking means is used. The structure provided with the O-ring 112 (second comparative example; see FIG. 5C) and the structure of the present embodiment (FIG. 5C)
FIG. 9A is a diagram showing a comparison of experimental results obtained by measuring the behavior of the temperature of the sealing material 103 during the negative pressure operation with respect to (a). At this time, the horizontal axis represents the elapsed time after the start of operation, and the vertical axis represents the temperature rise of the sealing material 103. The experimental conditions were as follows: the outer diameter of the sleeve 102 was 100 mm, and the inner diameter of the sealing material 103 was 100.08.
mm, and the temperature of the sealing material 103 was measured by embedding a sensor at a position 1 mm from the sliding surface. Further, the temperature rise value of the sealing material is defined by the temperature of the sealing material minus the air temperature.

【0032】まず、連通手段・遮断手段のない第1の比
較例において、負圧運転を開始するとポンプ密封側(P
側)が大気側(Po側)の大気圧(図5ではこれを基準
値0で表す)よりも低圧の−Pとなるが、シール材10
3の内周部は、スリーブ102の外周部に径方向に接触
し摺動している。これにより、摺動部であるシール材1
03の内周部は、図5(b)の下部に概念的に示すよう
に、その大気側端部が大気圧0となる一方、密封側端部
に向かうほど減圧されて密封側端部では−Pとなる。し
たがって、単位周方向長さ当たりの摺動面(シール材1
03内周面)に作用するシール材103を径方向外側に
持ち上げる力は、シール材103の軸方向の幅をLとす
ると、(−1/2)LPとなる。またこのとき、ポンプ
密封側(P側)が大気側(Po側)より低圧となってい
ることからシール材103はポンプ密封側に向かって押
圧され、シール材103の大気側端面とカバー106の
ポンプ密封側端面との間には微小な間隙113が生じ
る。そのため、シール材103の外周部に位置する圧力
室104は、この間隙113を介し大気側(Po側)と
連通し、図5(b)の上部に概念的に示すように、その
圧力は一様に大気圧0となる。したがって、単位周方向
長さ当たりのシール材103外周面に作用するシール材
103を径方向内側に押しつける力は、0となる。以上
により、シール材103には、単位周方向長さ当たり
(1/2)LPの大きさの径方向内側に押し付ける力が
作用することとなるので、シール材103の内周面がス
リーブ102に押し付けられる。そのため、シール材1
03とスリーブ102との摩擦力が増大し、図4に示す
ように3時間で20℃以上の著しい温度上昇が生じるの
で、そのままでは長時間の運転は困難であり、長時間運
転を行う場合には潤滑水供給が必要であることがわかっ
た。
First, in the first comparative example having no communication means / blocking means, when the negative pressure operation is started, the pump sealing side (P
Side) is lower than the atmospheric pressure on the atmosphere side (Po side) (in FIG. 5, this is represented by a reference value of 0).
The inner peripheral portion 3 is in contact with the outer peripheral portion of the sleeve 102 in the radial direction and slides. Thereby, the sealing material 1 which is a sliding portion
As shown conceptually in the lower part of FIG. 5B, the inner peripheral portion of 03 has an atmospheric pressure of 0 at the atmospheric side end, while the pressure is reduced toward the sealed side end, and the inner side of the sealed side end is -P. Therefore, the sliding surface per unit circumferential length (seal material 1)
The force acting on the seal member 103 radially outward acting on the inner peripheral surface of the seal member 103 is (− /) LP, where L is the width of the seal member 103 in the axial direction. At this time, since the pressure on the pump sealing side (P side) is lower than that on the atmosphere side (Po side), the sealing material 103 is pressed toward the pump sealing side, and the atmosphere side end face of the sealing material 103 and the cover 106 are closed. A small gap 113 is formed between the pump sealing end face. Therefore, the pressure chamber 104 located on the outer peripheral portion of the sealing material 103 communicates with the atmosphere side (Po side) through the gap 113, and as shown conceptually in the upper part of FIG. Thus, the atmospheric pressure becomes zero. Therefore, the force that presses the seal member 103 radially inward, which acts on the outer peripheral surface of the seal member 103 per unit circumferential length, is zero. As described above, a force for pressing the seal member 103 radially inward with a size of (1 /) LP per unit circumferential length acts on the seal member 103. Pressed. Therefore, the sealing material 1
Since the frictional force between the sleeve 03 and the sleeve 102 increases and a remarkable temperature rise of 20 ° C. or more occurs in 3 hours as shown in FIG. 4, it is difficult to operate for a long time as it is. Found that lubrication water supply was necessary.

【0033】次に、遮断手段のみを設けた第2の比較例
では、負圧運転を開始すると、上記第1の比較例と同様
の原理で、図5(c)の下部に概念的に示すように、単
位周方向長さ当たりの摺動面(シール材103内周面)
に作用するシール材103を径方向外側に持ち上げる力
は(−1/2)LPとなる。このとき一方、上記第1の
比較例同様、ポンプ密封側(P側)が大気側(Po側)
より低圧となっていることに基づきシール材103の大
気側端面とカバー106のポンプ密封側端面との間に微
小な間隙113が生じるが、遮断手段としてOリング1
12が設けられていることにより、圧力室104と大気
側(Po側)とは遮断されている。しかしながら、シー
ル材103はポンプ密封側に向かって押圧されているこ
とから、シール材103のポンプ密封側端面とシールケ
ース105の大気側端面との間隙はほとんどなくなり、
圧力室104内の圧力は、図5(c)の上部左側に概念
的に示すように、運転開始前の大気圧0に近い圧力に保
たれる。以上により、上記実施形態とほぼ同様に、シー
ル材103には、単位周方向長さ当たり(1/2)LP
に近い力が径方向内側に押し付けるように作用するの
で、図4のア部分に示すように、運転開始後の3時間弱
の間に約9℃の温度上昇が生じる。
Next, in the second comparative example in which only the shut-off means is provided, when the negative pressure operation is started, it is conceptually shown in the lower part of FIG. 5C according to the same principle as in the first comparative example. As described above, the sliding surface per unit circumferential length (the inner circumferential surface of the sealing material 103)
The force acting on the seal member 103 to lift it outward in the radial direction is (-1/2) LP. On the other hand, like the first comparative example, the pump sealing side (P side) is on the atmosphere side (Po side).
Due to the lower pressure, a minute gap 113 is generated between the atmosphere-side end face of the sealing material 103 and the pump sealing-side end face of the cover 106.
Since the pressure chamber 12 is provided, the pressure chamber 104 is isolated from the atmosphere (Po side). However, since the sealing member 103 is pressed toward the pump sealing side, the gap between the pump sealing side end surface of the sealing member 103 and the atmosphere side end surface of the sealing case 105 is almost eliminated.
The pressure in the pressure chamber 104 is maintained at a pressure close to the atmospheric pressure 0 before the start of operation, as conceptually shown on the upper left side of FIG. As described above, almost in the same manner as in the above-described embodiment, the sealing material 103 has (1 /) LP per unit circumferential length.
As a result, a temperature rise of about 9 ° C. occurs in less than three hours after the start of operation, as shown in part a of FIG.

【0034】ところで、このように温度上昇が進んでく
るとシール材103が熱膨張し、分割構造のシール材セ
グメント103A,103B間の合わせ目109,10
9が開いて隙間が生じる(このこと自体は第1の比較例
も同様)。ここで、この第2の比較例では、第1の比較
例と異なりシール材103の大気側端面とカバー106
のポンプ密封側端面との間に遮断手段としてOリング1
12が設けられていることにより、圧力室104は、大
気側よりも主としてポンプ密封側と連通するようにな
る。これにより、圧力室104内の圧力は急激に低下
し、図5(c)の上部右側に概念的に示すように、−P
に近い圧力となる。したがって、単位周方向長さ当たり
のシール材103外周面に作用するシール材103を径
方向内側に押しつける力は、−(1/2)LPとなる。
以上により、シール材103には、単位周方向長さ当た
り(1/2)LPの大きさの径方向外側に持ち上げる力
が作用することとなるので、シール材103とスリーブ
102との摩擦力が減少し、図4のイ部分に示すよう
に、急激な温度降下が生じる。
When the temperature rises, the sealing material 103 thermally expands, and joints 109 and 10 between the divided sealing material segments 103A and 103B are formed.
9 is opened to form a gap (this is the same in the first comparative example). Here, in the second comparative example, unlike the first comparative example, the air-side end face of the sealing material 103 and the cover 106 are different.
O-ring 1 as a shut-off means between the
Since the pressure chamber 12 is provided, the pressure chamber 104 communicates mainly with the pump sealing side rather than the atmosphere side. As a result, the pressure in the pressure chamber 104 rapidly drops, and as shown conceptually on the upper right side of FIG.
Pressure close to Therefore, the force that presses the seal member 103 radially inward, which acts on the outer peripheral surface of the seal member 103 per unit circumferential length, is-(1/2) LP.
As described above, since a force for lifting the seal member 103 radially outward with a size of (1 /) LP per unit circumferential length acts on the seal member 103, the frictional force between the seal member 103 and the sleeve 102 is reduced. As shown in FIG. 4A, a sharp temperature drop occurs.

【0035】そして、このように温度降下が進んでくる
と、シール材103が熱膨張状態から収縮してくるの
で、再びシール材セグメント103A,103B間の合
わせ目109,109が閉じる。これにより、再び運転
開始直後の状態と同じになってシール材103とスリー
ブ102との摩擦力が増大し、最初に説明したような著
しい温度上昇が再び生じ、以降、図4に示すように温度
上昇と温度降下を繰り返す極めて不安定な挙動となるこ
とがわかった。
When the temperature decreases, the sealing material 103 contracts from the thermal expansion state, and the joints 109, 109 between the sealing material segments 103A, 103B are closed again. As a result, the state becomes the same as that immediately after the start of operation again, the frictional force between the seal member 103 and the sleeve 102 increases, and a remarkable temperature rise occurs again as described first, and thereafter, as shown in FIG. It was found that the behavior became extremely unstable with repeated rise and fall of temperature.

【0036】以上のような第1及び第2の比較例に対
し、本実施形態においては、以下のような挙動となる。
すなわち、単位周方向長さ当たりの摺動面(シール材1
03内周面)に作用する力については、第1及び第2の
比較例同様、負圧運転の開始とともに、図5(a)の下
部に概念的に示すように、シール材103を径方向外側
に持ち上げる力は(−1/2)LPとなる。そしてこの
とき、シール材103の外周側に位置する圧力室104
は、遮断手段であるOリング106で大気側(Po側)
と遮断される一方、連通手段である円周溝103a及び
放射溝103bを介しポンプ密封側(P側)と常時連通
していることにより、ポンプ密封側と同圧の−Pまで一
様に減圧される。したがって、単位周方向長さ当たりの
シール材103外周面に作用するシール材103を径方
向内側に押しつける力は、−(1/2)LPとなる。以
上により、シール材103には、単位周方向長さ当たり
(1/2)LPの大きさの径方向外側に持ち上げる力が
常時作用することとなるので、シール材103とスリー
ブ102との摩擦力が常に減少し、図4に示すように、
温度上昇は極めて少なくかつ時間経過と共に次第に緩や
かになり、7時間経過後あたりで飽和してほぼ一定値に
なる。そして、温度上昇の最大値は、9時間経過後にお
いて3℃程度であり、その後は時間の経過に関係なくほ
ぼ一定値で推移した。したがって、潤滑水を供給しなく
ても、安定的に長時間負圧運転を行うことができること
がわかった。
In contrast to the first and second comparative examples described above, the present embodiment behaves as follows.
That is, the sliding surface per unit circumferential length (seal material 1)
As in the first and second comparative examples, the force acting on the inner peripheral surface of the seal member 103 is changed in the radial direction as shown in the lower part of FIG. The outward lifting force is (-1/2) LP. At this time, the pressure chamber 104 located on the outer peripheral side of the seal material 103
Is the atmosphere side (Po side) by the O-ring 106 as the shutoff means.
On the other hand, the pump is constantly communicated with the pump sealed side (P side) via the circumferential groove 103a and the radiation groove 103b as communication means, so that the pressure is uniformly reduced to -P at the same pressure as the pump sealed side. Is done. Therefore, the force that presses the seal member 103 radially inward, which acts on the outer peripheral surface of the seal member 103 per unit circumferential length, is-(1/2) LP. As described above, the force of lifting the seal member 103 radially outward with a size of (1 /) LP per unit circumferential length always acts, so that the frictional force between the seal member 103 and the sleeve 102 is generated. Always decreases, as shown in FIG.
The temperature rise is extremely small and gradually decreases with the lapse of time, and reaches a substantially constant value after about 7 hours. The maximum value of the temperature rise was about 3 ° C. after 9 hours, and thereafter remained at a substantially constant value regardless of the time. Therefore, it was found that the negative pressure operation can be stably performed for a long time without supplying the lubricating water.

【0037】(2)正圧運転時における漏水量低減 一方、正圧運転時には、本実施形態では、ポンプ密封側
(P側)からの揚水液(例えば雨水)がシール材103
内周部とスリーブ102との摺動面に導入され、その揚
水液で潤滑が行われるが、このとき、上記負圧運転時と
全く逆の作用で、シール材103の内周部を径方向内周
側に押しつける力が発生するので、その摺動面を介した
揚水液の漏出量を低減できる。またこのとき、ポンプ密
封側からの揚水液は、連通手段である円周溝103a及
び放射溝103bを介し圧力室104にも導入される
が、圧力室104と大気側とは遮断手段であるOリング
112によって遮断されることにより、圧力室104か
らの揚水液の漏水を防止できる。なお、通常、この種の
軸封装置からの漏水はこのOリング112が設置される
間隙113からの方が上記シール材103内周部とスリ
ーブ102との摺動面よりも多いことから、本実施形態
の構造は特に有効である。以上のようにして、正圧運転
時における全体としての揚水液の漏出量を十分に少なく
することができる。したがって、ポンプ効率の低下を防
止できる。
(2) Reduction of Water Leakage During Positive Pressure Operation On the other hand, during the positive pressure operation, in the present embodiment, pumping liquid (for example, rainwater) from the pump sealing side (P side) is used as the sealing material 103.
It is introduced into the sliding surface between the inner peripheral portion and the sleeve 102, and lubrication is performed by the pumped liquid. At this time, the inner peripheral portion of the seal member 103 is moved in the radial direction by the operation completely opposite to that in the negative pressure operation. Since a pressing force is generated against the inner peripheral side, the leakage amount of the pumped liquid through the sliding surface can be reduced. At this time, the pumped liquid from the sealed side of the pump is also introduced into the pressure chamber 104 through the circumferential groove 103a and the radiation groove 103b, which are communication means. By being blocked by the ring 112, it is possible to prevent the pumped liquid from leaking from the pressure chamber 104. Normally, the leakage from the shaft sealing device of this type is larger at the gap 113 where the O-ring 112 is installed than at the sliding surface between the inner peripheral portion of the sealing material 103 and the sleeve 102. The structure of the embodiment is particularly effective. As described above, the leakage amount of the pumped liquid as a whole during the positive pressure operation can be sufficiently reduced. Therefore, a decrease in pump efficiency can be prevented.

【0038】(3)その他 なお、上記2つの主たる作用以外にも、以下のような作
用がある。
(3) Others In addition to the above two main functions, there are the following functions.

【0039】シール材振動抑制 遮断手段としてのOリング112がカバー106と接触
していることにより、シール材103の周方向の振動を
押さえることができる。したがって、軸封装置としての
信頼性を向上できる。
Suppression of Vibration of Sealing Material The O-ring 112 as a blocking means is in contact with the cover 106, so that the vibration of the sealing material 103 in the circumferential direction can be suppressed. Therefore, the reliability of the shaft sealing device can be improved.

【0040】シール材片当たり防止 シール材103に形成された円周溝103aにより、密
封側端面にシール材103が押し付けられる時に圧力分
布を均等に保持できるので、シール材103の片当たり
を防止できる。
Prevention of one-side contact of the seal member The circumferential groove 103a formed in the seal member 103 can evenly maintain the pressure distribution when the seal member 103 is pressed against the sealing-side end face. .

【0041】動圧効果の有効利用 回り止め用溝103cを、図3に示すように、2分割さ
れたシール材セグメント103A,103Bそれぞれの
周方向中央部に設けたことにより、この回り止め用溝1
03cを例えばシール材セグメント103A,103B
の周方向端部に設ける場合よりも、回転による動圧効果
(回転により揚水液の粘性を利用して水膜が形成され、
シール材セグメント103A,103Bを径方向外周側
に押し上げる効果)を有効に利用することができる。
Effective Use of Dynamic Pressure Effect The detent groove 103c is provided at the center in the circumferential direction of each of the two divided sealing material segments 103A and 103B as shown in FIG. 1
03c, for example, sealing material segments 103A, 103B
The dynamic pressure effect by rotation (the water film is formed by utilizing the viscosity of the pumped liquid by rotation,
(The effect of pushing up the sealing material segments 103A and 103B to the radially outer peripheral side) can be effectively used.

【0042】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、負圧運転時に潤滑水を供給することなく長時間運転
を安定して行うことができ、かつ、正圧運転時に漏水量
の少ない軸封装置を得ることができる。
As described above, according to the present embodiment, the operation can be stably performed for a long time without supplying the lubricating water during the negative pressure operation, and the shaft with less water leakage during the positive pressure operation can be used. A sealing device can be obtained.

【0043】なお、上記実施形態では、シール段数が1
段構造の場合を例にとって説明したが、シール段数は封
水圧力、漏水量等により決まるものであり、特に限定さ
れるものではない。
In the above embodiment, the number of seal stages is one.
Although the case of a step structure has been described as an example, the number of sealing steps is determined by the sealing pressure, the amount of water leakage, and the like, and is not particularly limited.

【0044】また、上記実施形態では、Oリング112
を装着する円周溝106aをカバー106側に設けた
が、これに限られず、シール材103側に設けてもよ
い。この場合も、同様の効果を得る。
In the above embodiment, the O-ring 112
Is provided on the cover 106 side, but is not limited thereto, and may be provided on the sealing material 103 side. In this case, a similar effect is obtained.

【0045】さらに、上記実施形態では、遮断手段とし
て、Oリング112を設けたが、これに限られず、所定
の圧力損失を介し圧力室104と大気側(Po側)とを
連通させる抵抗手段、例えば横断面形状が四角形の弾性
体リングや、あるいはラビリンスシール等を用いてもよ
い。この場合も、同様の効果を得る。
Further, in the above-described embodiment, the O-ring 112 is provided as the shut-off means. However, the present invention is not limited to this. Resistance means for communicating the pressure chamber 104 with the atmosphere (Po side) through a predetermined pressure loss, For example, an elastic ring having a rectangular cross section or a labyrinth seal may be used. In this case, a similar effect is obtained.

【0046】また、上記実施形態では、回転軸101の
外周にスリーブ102を設け、軸封装置100はこのス
リーブ102とシールケーシング108との間のシール
を行うものであったが、これに限られない。すなわち、
回転軸101に耐摩耗性皮膜を形成したり、回転軸10
1自体を耐摩耗性材料で構成することによってスリーブ
102を省略し、軸封装置100でこの回転軸101と
シールケーシング108との間のシールを行うようにし
てもよい。これらの場合においても、同様の効果を得
る。
In the above embodiment, the sleeve 102 is provided on the outer periphery of the rotating shaft 101, and the shaft sealing device 100 seals the sleeve 102 and the seal casing 108. However, the present invention is not limited to this. Absent. That is,
When a wear-resistant film is formed on the rotating shaft 101,
The sleeve 102 may be omitted by forming itself 1 from a wear-resistant material, and the shaft sealing device 100 may perform sealing between the rotating shaft 101 and the seal casing 108. In these cases, a similar effect is obtained.

【0047】さらに、上記実施形態では、適用対象の一
例として横軸排水ポンプを示したが、これに限られず、
他のポンプ、例えば立軸排水ポンプに適用してもよい。
このポンプの構造を表す縦断面図を図6に示す。図6に
おいて、ポンプ51は、ケーシング52と、回転軸であ
るポンプ主軸53と、ポンプ主軸53の下部に固定され
た(羽根車)ランナ54と、ポンプ主軸53がケーシン
グ52を貫通する貫通部52aに設けられ、ポンプ主軸
53の外周に設けたスリーブ57とケーシング貫通部5
2aに連結されたシールケーシング55との間のシール
を行う軸封機構56a,56bとを有している。上記実
施形態の軸封装置100は、このポンプ51に適用する
こともできる。またポンプにも限られず、他の水力機
械、例えば水車等にも適用することができる。これらの
場合も、図2のポンプに適用した場合と同様の効果を得
ることは言うまでもない。
Further, in the above embodiment, the horizontal axis drainage pump is shown as an example of an application object, but the invention is not limited to this.
It may be applied to other pumps, for example, a vertical drainage pump.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the structure of this pump. 6, a pump 51 includes a casing 52, a pump main shaft 53 serving as a rotating shaft, a runner 54 fixed to the lower portion of the pump main shaft 53 (impeller), and a through portion 52a through which the pump main shaft 53 penetrates the casing 52. , The sleeve 57 provided on the outer periphery of the pump main shaft 53 and the casing penetrating portion 5
Shaft sealing mechanisms 56a and 56b for sealing between the seal casing 55 and the seal casing 55 connected to 2a. The shaft sealing device 100 of the above embodiment can also be applied to the pump 51. Further, the present invention is not limited to a pump, and can be applied to other hydraulic machines, for example, a water wheel. In these cases, it is needless to say that the same effect as when applied to the pump of FIG. 2 is obtained.

【0048】また、上記実施形態は、本発明の趣旨を逸
脱しない範囲で、種々の構造的変形が可能である。その
変形例を、以下、順次説明する。
The above embodiment can be variously modified without departing from the spirit of the present invention. The modifications will be sequentially described below.

【0049】(A)超硬合金の利用 本変形例によるポンプ軸封装置100Aの全体構造を表
す縦断面図を図7に示す。図7において、上記一実施形
態の軸封装置100と異なるのは、スリーブ102A
を、金属リング102Aa及びこの金属リング102A
a外周面に設けられた超硬合金皮膜102Abからなる
筒状部材で構成したことと、シール材セグメント103
AA,103ABを、周方向に2分割した円筒形状の炭
化珪素(あるいは四ふっ化エチレン樹脂を含浸した炭化
珪素)のセラミックスで構成したことである。スリーブ
102Aは、金属リング102Aa(例えば材質:SU
S304等)の外周面に、例えば溶射等によって超硬合
金製の皮膜102Abを形成し、その後、四ふっ化エチ
レン樹脂をその超硬合金製皮膜102Abの空孔部に含
浸処理することにより製造されている。なお、超硬合金
製の皮膜102Abのバインダーは耐食性の点からニッ
ケル系が好ましい。本変形例においては、スリーブ超硬
合金製皮膜102Abに含浸された四ふっ化エチレン樹
脂が、回転軸101の回転とともにスリーブ摺動面に数
ミクロンの薄い四ふっ化エチレン樹脂皮膜を形成する。
この形成された四ふっ化エチレン樹脂皮膜はすべりやす
く摩擦係数が小さいので、より安定した摺動特性を得る
ことができるという効果がある。また、シール材セグメ
ント103AA及びシール材セグメント103ABを構
成する炭化珪素のセラミックスは、カーボンよりも硬度
が高いことから、シール材の長寿命化を図り、耐摩耗性
を向上できるという効果もある。なお、超硬合金製の皮
膜102Abは四ふっ化エチレン樹脂が含浸されていな
くても高硬度でしかも酸化しやすく、摺動面の安定化を
図れるので、スリーブ超硬合金製皮膜102Abへの四
ふっ化エチレン樹脂の含浸を省略してもよい。この場合
も、焼き付きを防止され、軸封装置の信頼性を向上でき
る。また、金属リング102Aaに超硬合金製の皮膜1
02Abを設けるのではなく、スリーブ102A自体を
超硬合金製の筒状ソリッド材で構成しても良い。このソ
リッド材による超硬合金製のスリーブ102Aは、例え
ば粉体−成形−焼結の順で製造された後に、表面に開口
する空孔部に四ふっ化エチレン樹脂を含浸して製造され
る。
(A) Use of Cemented Carbide FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the entire structure of a pump shaft sealing device 100A according to this modification. In FIG. 7, the difference from the shaft sealing device 100 of the embodiment is that the sleeve 102A
To the metal ring 102Aa and the metal ring 102A.
(a) a cylindrical member made of a cemented carbide film 102Ab provided on the outer peripheral surface;
AA and 103AB are made of ceramics of cylindrical silicon carbide (or silicon carbide impregnated with ethylene tetrafluoride resin) divided into two in the circumferential direction. The sleeve 102A is made of a metal ring 102Aa (for example, material: SU).
S304) is formed on the outer peripheral surface of the cemented carbide film 102Ab by, for example, thermal spraying, and then impregnated with ethylene tetrafluoride resin into the pores of the cemented carbide film 102Ab. ing. Note that the binder of the cemented carbide coating 102Ab is preferably nickel based from the viewpoint of corrosion resistance. In this modified example, the tetrafluoroethylene resin impregnated in the sleeve cemented carbide film 102Ab forms a thin microfluoroethylene resin film of several microns on the sleeve sliding surface with the rotation of the rotating shaft 101.
Since the formed ethylene tetrafluoride resin film is easy to slip and has a small friction coefficient, there is an effect that more stable sliding characteristics can be obtained. In addition, since the silicon carbide ceramics forming the seal material segments 103AA and the seal material segments 103AB have higher hardness than carbon, they also have the effect of extending the life of the seal material and improving the wear resistance. The cemented carbide coating 102Ab has a high hardness and is easily oxidized even without being impregnated with the tetrafluoroethylene resin, and can stabilize the sliding surface. The impregnation of the ethylene fluoride resin may be omitted. Also in this case, seizure is prevented, and the reliability of the shaft sealing device can be improved. Further, a coating 1 made of cemented carbide is applied to the metal ring 102Aa.
Instead of providing the 02Ab, the sleeve 102A itself may be formed of a cylindrical solid material made of cemented carbide. The sleeve 102A made of a hard metal made of a solid material is manufactured by, for example, manufacturing in the order of powder-molding-sintering, and then impregnating a hole portion opened on the surface with an ethylene tetrafluoride resin.

【0050】(B)シール段数の多段化 本変形例によるポンプ軸封装置100Bの全体構造を表
す縦断面図を図8に示す。図8において、軸封装置10
0Bは、上記(A)変形例の軸封装置100Aを2段シ
ール構造としたものである。すなわち、軸封装置100
Aを2つ併置した構造となっている(但し、ケース10
6B及びシールケーシング108Bは共通化されてい
る)。
(B) Increasing the Number of Seal Stages FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the overall structure of a pump shaft sealing device 100B according to this modification. In FIG. 8, the shaft sealing device 10
Reference numeral 0B shows the shaft sealing device 100A of the modified example (A) having a two-stage sealing structure. That is, the shaft sealing device 100
A are arranged side by side (however, case 10
6B and the seal casing 108B are shared).

【0051】本変形例によれば、2段シール構造となっ
ているので、各段間の差圧が上記一実施形態のような1
段構造の1/2になり、負圧運転時における全体の漏気
量、及び正圧運転時の全体の漏水量を減らすことがで
き、さらに安定した密封性能を得ることができる。ま
た、上記一実施形態で説明したように、1段構造でも十
分な性能があることから、1段は予備シールとして機能
させることができるので、万一1段が損傷しても予備シ
ールでバックアップできる。したがって、軸封装置全体
の信頼性が向上する。
According to this modification, the two-stage seal structure is employed, so that the differential pressure between the stages is equal to that of the first embodiment.
As a result, the total leak amount during negative pressure operation and the entire leak amount during positive pressure operation can be reduced, and more stable sealing performance can be obtained. Further, as described in the above-described embodiment, since the single-stage structure has sufficient performance, the single-stage structure can function as a spare seal. it can. Therefore, the reliability of the entire shaft sealing device is improved.

【0052】(C)摺動面に大気圧導入溝を形成 本変形例によるポンプ軸封装置100Cの全体構造を表
す縦断面図を図9に示す。図9において、軸封装置10
0Cは、上記(A)変形例の軸封装置100Aにおい
て、シール材セグメント103AA,103ABの内周
部に、それぞれ密封側(P側)と連通することなく大気
側(Po側)と連通する大気圧導入溝114を形成した
ことである。
(C) Forming Atmospheric Pressure Introducing Groove on Sliding Surface FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing the entire structure of a pump shaft sealing device 100C according to this modification. In FIG. 9, the shaft sealing device 10
In the shaft sealing device 100A of the modified example (A), 0C communicates with the inner peripheral portions of the sealing material segments 103AA and 103AB without communicating with the sealing side (P side) and with the atmosphere side (Po side). That is, the air pressure introduction groove 114 is formed.

【0053】本変形例においては、負圧運転時に、上記
一実施形態の図5(a)に相当する(但し断面位置が若
干異なる)図10に示すように、シール材セグメント1
03AA,103AB内周部の溝部分までが大気圧とな
ることにより、シール材を外周側に押し上げる力がより
大きくなる。したがって、シール材内周部とスリーブ1
02Aとの間の摩擦力がさらに減少し、さらに安定した
摺動特性を得ることができる。また、大気圧導入溝11
4によって摺動面の空気膜の面積が増加するので、空気
膜の剛性が高くなり、スリーブ102Aが振動した場合
もシール材セグメント103AA,103ABとの非接
触状態を確保できる。したがって、シール材の長寿命化
を図ることができる。さらに、摺動面を通過する空気量
が増大して冷却性が向上するので、ポンプの運転範囲を
高周速域側に拡大することができる。
In this modified example, at the time of the negative pressure operation, as shown in FIG. 10 corresponding to FIG.
Since the pressure up to the groove portion of the inner peripheral portion of 03AA and 103AB is set to the atmospheric pressure, the force for pushing up the sealing material to the outer peripheral side becomes larger. Therefore, the inner peripheral portion of the sealing material and the sleeve 1
02A is further reduced, and more stable sliding characteristics can be obtained. The atmospheric pressure introduction groove 11
4, the area of the air film on the sliding surface increases, so that the rigidity of the air film increases, and even when the sleeve 102A vibrates, the non-contact state with the seal material segments 103AA and 103AB can be secured. Therefore, the life of the sealing material can be extended. Further, since the amount of air passing through the sliding surface is increased and the cooling performance is improved, the operating range of the pump can be expanded toward the high peripheral speed range.

【0054】(D)放射溝をシールケースに形成 本変形例によるポンプ軸封装置100Dの全体構造を表
す縦断面図を図11に示す。図11において、上記一実
施形態の軸封装置100と異なるのは、連通手段の一部
を構成するシール材103の放射溝103bの代わり
に、シールケース105に放射溝105bを形成したこ
とである。この放射溝105bは、シール材103の円
周溝103aに連通するようにかつシールケース105
の内周に至るように形成される。
(D) Forming Radiation Grooves in Seal Case FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing the entire structure of a pump shaft sealing device 100D according to this modification. In FIG. 11, the difference from the shaft sealing device 100 of the above-described embodiment is that a radiation groove 105 b is formed in the seal case 105 instead of the radiation groove 103 b of the seal member 103 constituting a part of the communication means. . The radiation groove 105 b is formed so as to communicate with the circumferential groove 103 a of the seal material 103 and the seal case 105.
Is formed so as to reach the inner circumference.

【0055】本変形例において、シールケース105は
シール材103のように他部材と摺動せず、通常の金属
部材で製造することができるため、シール材103に放
射溝103bを形成する場合よりも加工が容易であり、
連通手段配置のための製造コストを低減できるという効
果がある。
In this modification, the seal case 105 does not slide with other members like the seal member 103 and can be made of a normal metal member. Is also easy to process,
There is an effect that the manufacturing cost for disposing the communication means can be reduced.

【0056】(E)シールケースに連通孔を形成 本変形例によるポンプ軸封装置100Eの全体構造を表
す縦断面図を図12に示す。図12において、上記一実
施形態の軸封装置100と異なるのは、連通手段を、シ
ール材103の円周溝103a及び放射溝103bで構
成する代わりに、シールケース105に形成した連通孔
115で構成したことである。この連通孔115は、一
方側端部が圧力室104に開口し、他方側端部がシール
ケース105内周に開口し、圧力室104とポンプ密封
側(P側)を連通するように形成されている。
(E) Forming a communication hole in the seal case FIG. 12 is a longitudinal sectional view showing the entire structure of a pump shaft sealing device 100E according to this modification. In FIG. 12, the difference from the shaft sealing device 100 of the above embodiment is a communication hole 115 formed in the seal case 105 instead of the communication means being configured by the circumferential groove 103 a and the radiation groove 103 b of the seal material 103. That is the configuration. One end of the communication hole 115 is open to the pressure chamber 104, and the other end is open to the inner periphery of the seal case 105, and is formed so as to communicate the pressure chamber 104 with the pump sealing side (P side). ing.

【0057】本変形例においても、上記(D)変形例同
様、シールケース105が金属部材で製造でき、シール
材103に円周溝103a及び放射溝103bを形成す
る場合よりも連通孔115の加工のほうが容易であるの
で、連通手段配置のための製造コストを低減できる。な
お、上記連通孔115の設置箇所、大きさ、個数等は軸
封装置の規模・寸法できまるものであり、特に限定され
るものではない。
Also in this modification, similarly to the above modification (D), the seal case 105 can be made of a metal member, and the communication hole 115 is more processed than when the circumferential groove 103a and the radiation groove 103b are formed in the seal member 103. Is easier, the manufacturing cost for the arrangement of the communication means can be reduced. The location, size, number, and the like of the communication holes 115 can be determined by the size and dimensions of the shaft sealing device, and are not particularly limited.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明によれば、負圧運転時には、摺動
部材の内周部全体に作用する力の方が、摺動部材の外周
部全体に圧力室から作用する力より大きくなるので、摺
動部材の内周部を径方向外周側に押し上げる力が発生す
る。したがって、摺動部材内周部とスリーブ又は回転軸
との間の摩擦力が減少して温度上昇がほとんどなくなる
ので、潤滑水を供給することなく長時間運転を安定して
行うことができる。また、正圧運転時には、摺動部材の
内周部を径方向内周側に押しつける力が発生し、かつ圧
力室と水力機械大気側とは遮断手段によって遮断されて
いるので、圧力室からの全体の漏水量を少なくすること
ができる。
According to the present invention, during negative pressure operation, the force acting on the entire inner peripheral portion of the sliding member is greater than the force acting on the entire outer peripheral portion of the sliding member from the pressure chamber. As a result, a force is generated that pushes the inner peripheral portion of the sliding member radially outward. Therefore, the frictional force between the inner peripheral portion of the sliding member and the sleeve or the rotating shaft is reduced, and the temperature hardly rises, so that long-time operation can be stably performed without supplying lubricating water. In addition, during the positive pressure operation, a force is generated that presses the inner peripheral portion of the sliding member toward the radially inner peripheral side, and the pressure chamber and the hydraulic machine atmosphere side are shut off by the shutoff means. The total amount of water leakage can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施形態による軸封装置の全体構造
を表す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating an entire structure of a shaft sealing device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の適用対象となる水力機械の一例である
横軸排水ポンプの全体構造を表す縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the overall structure of a horizontal shaft drainage pump as an example of a hydraulic machine to which the present invention is applied.

【図3】図1に示すシール材の詳細構造を表す図1中II
I−III断面図である。
FIG. 3 shows a detailed structure of the sealing material shown in FIG. 1;
It is I-III sectional drawing.

【図4】第1の比較例と、第2の比較例と、実施形態の
3つについて、負圧運転時におけるシール材の温度の挙
動を測定した実験結果を比較して示した図である。
FIG. 4 is a diagram comparing experimental results obtained by measuring the behavior of the temperature of a sealing material during a negative pressure operation for a first comparative example, a second comparative example, and three embodiments. .

【図5】第1の比較例、第2の比較例、及び実施形態に
おける圧力室及び摺動部の圧力分布を示した図である。
FIG. 5 is a diagram showing a pressure distribution of a pressure chamber and a sliding portion in a first comparative example, a second comparative example, and the embodiment.

【図6】本発明の適用対象となる水力機械の他の例であ
る立軸排水ポンプの全体構造を表す縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the entire structure of a vertical shaft drain pump as another example of the hydraulic machine to which the present invention is applied.

【図7】超硬合金を利用した変形例による軸封装置の全
体構造を表す縦断面図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view illustrating an overall structure of a shaft sealing device according to a modification using a cemented carbide.

【図8】シール段数を多段化した変形例による軸封装置
の全体構造を表す縦断面図である。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing the overall structure of a shaft sealing device according to a modification in which the number of seal stages is increased.

【図9】摺動面に大気圧導入溝を形成した変形例による
軸封装置の全体構造を表す縦断面図である。
FIG. 9 is a vertical cross-sectional view illustrating an entire structure of a shaft sealing device according to a modification in which an atmospheric pressure introducing groove is formed on a sliding surface.

【図10】図9の変形例における圧力室及び摺動部の圧
力分布を示した図である。
FIG. 10 is a diagram showing a pressure distribution in a pressure chamber and a sliding portion in a modification of FIG. 9;

【図11】放射溝をシールケースに形成した変形例によ
る軸封装置の全体構造を表す縦断面図である。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing the entire structure of a shaft sealing device according to a modified example in which a radiation groove is formed in a seal case.

【図12】シールケースに連通孔を形成した変形例によ
る軸封装置の全体構造を表す縦断面図である。
FIG. 12 is a longitudinal sectional view illustrating the entire structure of a shaft sealing device according to a modified example in which a communication hole is formed in a seal case.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 横軸排水ポンプ 2 ケーシング 3 ポンプ主軸 6a〜f 軸封機構 9 カップリング 10 吸込通路 11 吐き出し通路 51 立軸排水ポンプ 52 ケーシング 53 ポンプ主軸 56a,b 軸封機構 100 軸封装置 100A〜E 軸封装置 101 回転軸 102 スリーブ 102A スリーブ 102Aa 金属リング 102Ab 超硬合金製皮膜 103 シール材(摺動部材) 103A シール材セグメント 103B シール材セグメント 103AA シール材セグメント 103AB シール材セグメント 103a 円周溝(連通手段) 103b 放射溝(径方向に設けられた溝、連
通手段) 104 圧力室 105 シールケース(収納部材) 105a 凹溝 105b 放射溝(径方向に設けられた溝、連
通手段) 106 カバー(収納部材) 108 シールケーシング 109 合わせ目 112 Oリング(遮断手段) 114 大気圧導入溝(大気側と連通する
溝) 115 連通孔(連通手段) P 密封側 Po 大気側
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Horizontal axis drainage pump 2 Casing 3 Pump main shaft 6a-f Shaft sealing mechanism 9 Coupling 10 Suction passage 11 Suction passage 51 Vertical shaft drainage pump 52 Casing 53 Pump main shaft 56a, b Shaft sealing mechanism 100 Shaft sealing device 100A-E Shaft sealing device 101 rotating shaft 102 sleeve 102A sleeve 102Aa metal ring 102Ab cemented carbide coating 103 sealing material (sliding member) 103A sealing material segment 103B sealing material segment 103AA sealing material segment 103AB sealing material segment 103a circumferential groove (communicating means) 103b radiation Groove (groove provided in radial direction, communication means) 104 Pressure chamber 105 Seal case (storage member) 105a Recessed groove 105b Radiation groove (groove provided in radial direction, communication means) 106 Cover (storage member) 108 See 114 Casing joint 112 O-ring (blocking means) 114 Atmospheric pressure introduction groove (groove communicating with atmosphere side) 115 Communication hole (communication means) P Sealing side Po Atmospheric side

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】水力機械の回転軸又はこの回転軸の外周に
設けたスリーブと前記水力機械のケーシングとの間のシ
ールを行う水力機械の軸封装置において、 前記回転軸又はスリーブの外周部に径方向に接触し、摺
動するように配設された摺動部材と、 この摺動部材の外周側に圧力室を形成しつつ該摺動部材
を収納する収納部材と、 前記圧力室と前記水力機械の密封側とを連通させる連通
手段と、 前記圧力室と前記水力機械の大気側との遮断を図る遮断
手段とを有することを特徴とする水力機械の軸封装置。
1. A shaft sealing device for a hydraulic machine for sealing between a rotating shaft of a hydraulic machine or a sleeve provided on the outer periphery of the rotating shaft and a casing of the hydraulic machine. A sliding member that is disposed so as to contact and slide in the radial direction; a storage member that stores the sliding member while forming a pressure chamber on the outer peripheral side of the sliding member; A shaft sealing device for a hydraulic machine, comprising: a communication unit that communicates with a sealed side of the hydraulic machine; and a shutoff unit that shuts off the pressure chamber and the atmosphere side of the hydraulic machine.
【請求項2】請求項1記載の水力機械の軸封装置におい
て、前記摺動部材は、周方向に複数個に分割された構造
となっていることを特徴とする水力機械の軸封装置。
2. The shaft sealing device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein the sliding member has a structure divided into a plurality of pieces in a circumferential direction.
【請求項3】請求項1記載の水力機械の軸封装置におい
て、前記遮断手段は、所定の圧力損失を介して前記圧力
室と前記水力機械の大気側とを連通させる抵抗手段であ
ることを特徴とする水力機械の軸封装置。
3. The shaft sealing device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein the shut-off means is a resistance means for communicating the pressure chamber with the atmosphere side of the hydraulic machine through a predetermined pressure loss. A shaft sealing device for hydraulic machinery.
【請求項4】請求項1記載の水力機械の軸封装置におい
て、前記回転軸又はスリーブの少なくとも最外周部を超
硬合金で構成したことを特徴とする水力機械の軸封装
置。
4. The shaft sealing device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein at least the outermost peripheral portion of said rotary shaft or sleeve is made of a cemented carbide.
【請求項5】請求項4記載の水力機械の軸封装置におい
て、前記超硬合金の外周表面に四ふっ化エチレン樹脂を
含浸させたことを特徴とする水力機械の軸封装置。
5. The shaft sealing device for a hydraulic machine according to claim 4, wherein an outer peripheral surface of said cemented carbide is impregnated with ethylene tetrafluoride resin.
【請求項6】請求項1記載の水力機械の軸封装置におい
て、前記摺動部材をセラミックスで構成したことを特徴
とする水力機械の軸封装置。
6. The shaft sealing device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein said sliding member is made of ceramics.
【請求項7】請求項6記載の水力機械の軸封装置におい
て、前記セラミックスは、炭化珪素のセラミックス又は
四ふっ化エチレン樹脂を含浸した炭化珪素のセラミック
スであることを特徴とする水力機械の軸封装置。
7. The shaft sealing device for a hydraulic machine according to claim 6, wherein said ceramics is ceramics of silicon carbide or ceramics of silicon carbide impregnated with ethylene tetrafluoride resin. Sealing device.
【請求項8】請求項1記載の水力機械の軸封装置におい
て、前記摺動部材の内周部に、前記水力機械の密封側と
連通せず前記水力機械の大気側と連通する溝を形成した
ことを特徴とする水力機械の軸封装置。
8. The shaft sealing device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein a groove is formed in an inner peripheral portion of the sliding member, the groove not communicating with a sealing side of the hydraulic machine but communicating with an atmosphere side of the hydraulic machine. A shaft sealing device for a hydraulic machine, characterized in that:
【請求項9】請求項1記載の水力機械の軸封装置におい
て、前記遮断手段は、前記収納部材に設けた溝に配設さ
れたOリングであることを特徴とする水力機械の軸封装
置。
9. The shaft sealing device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein said blocking means is an O-ring disposed in a groove provided in said housing member. .
【請求項10】請求項1記載の水力機械の軸封装置にお
いて、前記連通手段は、前記摺動部材又は収納部材に径
方向に設けられた溝を備えていることを特徴とする水力
機械の軸封装置。
10. A hydraulic machine according to claim 1, wherein said communication means includes a groove formed in said sliding member or said storage member in a radial direction. Shaft sealing device.
【請求項11】請求項1記載の水力機械の軸封装置にお
いて、前記連通手段は、前記収納部材に設けられた連通
孔を備えていることを特徴とする水力機械の軸封装置。
11. The shaft sealing device for a hydraulic machine according to claim 1, wherein said communication means includes a communication hole provided in said storage member.
【請求項12】ケーシングと、回転軸と、この回転軸又
は該回転軸の外周に設けたスリーブと前記ケーシングと
の間のシールを行う軸封機構とを備えた水力機械におい
て、 前記軸封機構は、前記回転軸又はスリーブの外周部に径
方向に接触し、摺動するように配設された摺動部材と、
この摺動部材の外周側に圧力室を形成しつつ該摺動部材
を収納する収納部材と、前記圧力室と前記水力機械の密
封側とを連通させる連通手段と、前記圧力室と前記水力
機械の大気側との遮断を図る遮断手段とを有することを
特徴とする水力機械。
12. A hydraulic machine comprising a casing, a rotating shaft, and a shaft sealing mechanism for sealing between the rotating shaft or a sleeve provided on the outer periphery of the rotating shaft and the casing. Is a sliding member disposed radially in contact with the outer peripheral portion of the rotating shaft or the sleeve and slidably,
A housing member for housing the sliding member while forming a pressure chamber on the outer peripheral side of the sliding member; communication means for communicating the pressure chamber with the sealing side of the hydraulic machine; the pressure chamber and the hydraulic machine And a shut-off means for shutting off the air from the atmosphere.
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