JPS63297772A - 流体機械のシ−ル部構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流体機械のシール部構造の改良に関するもの
である。

〔従来の技術〕

第１１図は本出願人が出顆中の未公開の流体機械の水力
機械における要部断面図である０図において、１は回転
部であるランナであり、バンド７゜ベース８．クラウン
９を一体に形成している。２〜５はシール部、６は回転
軸中心、１０，１２゜１４．１６はランナ１側に固着さ
れたランナ部シール部材、１１，１３，１５．１７はケ
ーシング１８側に固定されたケーシング部シール部材で
ある。また、２０はケーシング１８側の上カバーである
。そして、ランナ部シール部材１０，１２゜１４．１６
及びケーシング部シール部材１１゜１３．１５，１７に
よりそれぞれ一対のシールギャップｈｚ＝ｈｓを有する
シール部２〜５が形成されている。また、ランナ部シー
ル部材１０〜１６、ケーシング部シール部材１１〜１７
はそれぞれビッカース硬度１０００以上の非金属材料が
使用されている。シール部材にこのような硬い材料を用
いているため、耐土砂摩耗性はよいが、衝撃力に弱い欠
点がある。そのため、ランナ１側部とケーシング１８側
部のそれぞれのランナ部シール部材１０，１２，１４，
１６及びケーシング部シール部材１１，１３，１５，１
７が運転中において接触しないようにシール部２〜４の
シールギャップｈｚ”ｈａを、広く余裕を持った寸法に
する必要がある。このようにシールギャップｈ２〜ｈａ
を大きくすると、これらのギャップを流れる漏水量が多
くなり、流体機械の効率が悪くなる欠点があった。尚、
この種技術に関連し、特公昭５８−２２９８８号公報が
提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記出願中のものにおいては、シール部２〜５の相対向
するシール部材の少なくとも片方を非鉄金属材料の弾性
材により形成することについての配慮がなされず、この
ため、運転中における対向するシール部材の接触をおそ
れてシールギャップを大きくし効率を低下させている欠
点があった。

本発明は上記の状況に鑑みなされたものであり、シール
ギャップを少なくし効率を向上できる流体機械のシール
部構造を提供することを目的としたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、流体機械の静止部であるケーシングと、該
ケーシング内部に対し隙間を介在し回転駆動され流体を
駆動する回転部であるランナと、上記隙間部分における
上記駆動流体の洩れを減少させるように相対向し上記ケ
ーシング側及び上記ランナ側のそれぞれに配設されたシ
ール部材を備えるシール部とを設けたものにおいて、上
記シール部材が、上記ケーシング側及び上記ランナ側の
両方側若しくは片方側にヤング率がほぼ１００にｇ／　
ｙａ　＊　２以下の弾性材の非金属材料が用いられると
共に、上記片方側のみに該弾性材の該非金属材料が用い
られている場合に他方側がビッカース硬度１０００以上
の硬さを有する材料により形成されている流体機械のシ
ール部構造により達成される。

〔作用〕

後述の実施例の説明中にも記載されているように、相対
向する一対の例えば、ケーシング部シール部材１１とラ
ンナ部シール部材１０とからなるシール部２において、
ランナ１の回転の際にランナ１が大きく変位することが
あり、硬い部材からなるランナ部シール部材１ｏがケー
シング部シール部材１１にときどき接触するようなこと
があっても１弾性材からなるケーシングシール部材１１
の弾性変形範囲内の程度において接触したときには、ケ
ーシング部シール部材１１の衝撃力が弱められ割れるな
どの損傷から免かれることができる。

尚、土砂などが含有される水の流体の場合にあっては、
土砂などに対する耐摩耗性が強い弾性体を用いる。従っ
て、ランナシール部材１０とケーシング部シール部材１
１との間のシール部のシールギャップｈ２は少し位の程
度であれば接触することがあってもよい位に小さくでき
、水車の場合漏水量を少なくでき流体機械の効率を向上
できる。

〔実施例〕

以下本発明の流体機械のシール部構造を実施例を用い従
来と同部品は同符号で示し同部分の構造の説明は省略し
第１図ないし第３図により説明する。第１図は水力機械
の要部断面図、第２図は第１図のＢ部詳細図、第３図（
イ）は第２図のケーシング部シール部材の平面図、（ロ
）は（イ）のＡ矢視部のランナ部シール部材を含む側面
図である０図において、シール部２〜５のランナ部シー
ル部材１０，１２，１４．１６は土砂等による摩耗を考
慮してセラミックスや繊維強化セラミックスなどのビッ
カース硬度１０００以上で耐摩耗性を有する非金属材料
から形成されているが、この材料に限定されることはな
い、一方、ケーシング部シール部材１１，１３，１５，
１７は、ポリウレタン、エポキシ、ポリブテンなどの合
成樹脂。

ゴムもしくは上記合成樹脂１にゴムを配合させた材料な
どのヤング率１００Ｋｇ／ａｍ”以下の耐摩耗性及び弾
性を有する非金属材料から形成されている。尚、ヤング
率１００Ｋｇ／ａｍ”以下としたのは、定性的に、また
、従来の経験等に鑑み、さらにランナシール部材１０の
硬さとの関係などより定めたものである。

第２図において固定部のケーシング部側の上カバー２０
には下向きに突起部２３が環状に形成されており、断面
が梯形のケーシング部シール部材１１は短片側を下方に
長辺側を上方にして、内周側を接する突起部２３と押え
ねじ２２により上カバー２０に固定され、外周側を接す
る押えリング２１とにより内外周側を斜面にて接触挟着
し上カバー２０に固定されている。また、ランナ部シー
ル部材１０は、シールギャップｈ２を介在しケーシング
部シール部材１１に対向しランナ１のクラウン９の上面
に配設されている。そして、ランナ部シール部材１０は
内周側のクラウン９上面に形成された凸起部２６と押え
ねじ２５によりクラウン９上面に外周側に固定される押
えリング２４とに、断面梯形の短片側を上方に長辺側を
下方にし内外周側の斜面を接触し挾看固定されている。

また、ケーシング部シール部材１１は第３図に示すよう
に、２個の部品を接着部１９ａ、１９ｂにより矢印の回
転方向に対し斜めに接着面を構成し１個の環状体として
形成されている。従って、接着部材１９ａ及”ｕ１９ｂ
にランナ１側のランナシール部材１０が接触しても接着
面の剥離する危険性が少ない。

一方、一般に流体機械においては種々の運転状態があり
、その中でランナ１が最大の変位を生じた時においても
、シールギャップｈａ−ｈ＋ｓが零、即ち、回転部が静
止部に対し接触することがないように設計している。し
かるに９本実施例においては１回転部及び静止部の相対
するシール部材の一方、即ち、静止部が弾力性を有する
材料のシール部材により形成されているため、回転部と
静止部とが運転中に接触することがあっても、回転部に
取り付けた硬い部材のシール材は、静止部のシール部材
の弾性変形範囲内で接触した時には割れるなどの損傷を
免かれることができる。従って、軽く接触することがあ
る程度までシールギャップを小さくすることができる。

また、静止部に設けたゴムなどの弾性体のシール部材も
、回転部に設けた硬い部材のシール部材と差がない程度
に土砂による摩耗に強い材料を用いれば土砂を含む水の
水力機械等に用いて有効である。さらに回転部の硬いラ
ンナ部シール部材１０は引張応力には弱いが、本実施例
のように回転中における遠心力を押えリング２４で支え
ることにより、引張応力でなく圧縮応力を受けさせるこ
とにより遠心力に耐えることができる。

このように本実施例の流体機械のシール部構造は、静止
部側に弾性体材料からなるシール部材を取り付け、この
シール部材に対向する回転体側に硬いシール部材を取り
付けてシール部を構成したことにより、回転体が運転中
に変位し静止部に接し該静止部に変形を生じることがあ
っても、その変形の範囲が静止部弾性体シール部材の弾
性変形の範囲内である程度に静止部及び回転体間のシー
ルジャツブｈ８を最も小さく構成することができる。従
って、上記のシールギャップを小さくしただけ流体機械
の効率を向上できる。また、特に土砂に対する耐摩耗性
が高い上記の合成樹脂、ゴム等の弾性体のシール部材を
用いた場合には、土砂を含む水力機械の場合に、効率が
低下しない運転状態を維持できる。一方、空気機械等の
シール部に用いるシール部材は単に弾性体でよい。

第４図、第５図はそれぞれ他の実施例の第２図と同部分
の詳細図であり、両実施例の上記実施例に対し異なると
ころは、上記実施例は静止部側に弾性体材からなるケー
シング部シール部材１１を固定し回転体側に硬い材料か
らなるランナ部シール部材１０を固定している。これに
対し、シール部材に用いられる弾性体あるいは硬い材料
の取付位置を逆にし、もしくは両者とも弾性体のシール
部材を取り付けた点である。即ち、第４図において上カ
バー２０に下向きに固定されているケーシング部シール
部材１１は硬い材料から形成され、クラウン９に上向き
に固定されているランナ部シール部材１０は弾性体材料
から形成されている。

また、第５図において、ランナ部シール部材１０゜ケー
シング部シール部材１１は、共に弾性体材料から形成さ
れている。本実施例とも上記実施例と同様の作用効果を
有する。

第６図ないし第９図はさらに他の実施例を示し、第６図
は要部断面図、第７図は第６図のＣ部詳細図、第８図は
第７図のランナ側シール部の平面図、第９図は第８図の
シール部材組立説明図である。

そして、上記各実施例と異なるところは、上記実施例は
、シール部の流体流れ方向を、ランナ軸線と直交方向に
形成しているのに対し、本実施例はランナ軸線方向と同
方向に流体の流れ方向シール部を形成している点である
。そして、シール部材の取付構造が異なり、シール部材
は円周方向に複数個に分割され個々にブロックを介し静
止部側及び回転体側に固定されている。図において、静
止部の上カバー２０には硬い材料のセラミックスからな
るケーシング部シール部材１１が接着剤により固定され
たブロック２９を介在し取り付けられ、また、クラウン
９にも弾性体のゴムからなるランナ部シール部材１０が
接着剤により固定されたブロック３０を介在し固定され
ている。ブロック２９．３０はそれぞれ１個所のシール
部材取付穴部３３から取り付けた後円周方向に摺動変位
させて全体的に環状に形成しシール部材をリング状に構
成するようになっており、第８図、第９図により回転体
側の取付方法を説明するが静止部側も同様である。ブロ
ック３０は第９図に示すシール部材取付穴部３３から逐
次挿入しクラウン９に形成された係止部（図示せず）に
係止され最終的に環状に形成され最後に取り付けられる
ブロック３０が押え材２７に支持され押え材２７は押え
ねじ３１によって固定されシール部材取付穴部３３は閉
じられている。

また、分解時においては上記組立時と逆に押えねじ３１
を弛め押え板２７を外しシール部材取付穴部３３を開口
し、ブロック３０を円周方向へずらせシール部材取付穴
部３３から取り出す、従って、シール部が損傷を受けた
時などの場合は、ランナ１をケーシング１８の外へ出し
たりすることなく、組んだ状態で作業者がケーシング１
８．ガイドベーン、ランナ１部まで入り、押え材２７を
外しブロック３０を逐次円周方向に移動させて外し新し
いシール部材のブロックと交換できる。これは本実施例
の効果である他上記各実施例と同様の作用効果を有する
。

第１０図は第６図ないし第９図の実施例のシール部が階
段状に多段に形成された場合の実施例であり１本実施例
も第６図ないし第９図の実施例と同様の作用効果を有す
る。

〔発明の効果〕

以上記述した如く本発明の流体機械のシール部構造は、
シールギャップを少なく効率を向上できる効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流体機械のシール部構造の実施例の要
部断面図、第２図は第１図のＢ部詳細図。 第３図（イ）は第２図のケーシング部シール部材の平面
図、（ロ）は（イ）のＡ矢視部のランナ部シール部材を
含む側面図、第４図、第５図はそれぞれ本発明の流体機
械のシール部構造の他の実施例の第２図と同部分の詳細
図、第６図ないし第９図は本発明の流体機械のシール部
構造のさらに他の実施例を示し第６図は要部断面図、第
７図は第６図はＣ部詳細図、第８図は第７図のランナ側
シール部の平面図、第９図は第８図のシール部材組立説
明図、第１０図は第７図のシール部の他の構造の説明図
、第１１図は本出願人が出願中で未公開の流体機械のシ
ール部構造の断面図である。 １・−・ランナ、２，３，４，５・・・シール部、１０
゜１２．１４，１６・・・ランナ部シール部材、１１゜
１３．１５，１７・・・ケーシング部シール部材、１８
・・・ケーシング、２７．２８・・・押え材、２９゜３
０・・・ブロック、３１．３２・・・押えねじ、３３・
・・第５口 （ロ） ｒゴ：’：’−ニー：”：、”：Ｌ’：’ニー”、’ニ
ー’：’：：’、’、　　　ｔ。 第４図 第５図 第６図 ２７・・・主〒九オオ　　　　３０・・・Ｔロック２９
・・・ブロワ７　　３２・・・ｆ’！”えねし第′７日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体機械の静止部であるケーシングと、該ケーシン
   グ内部に対し隙間を介在し回転駆動され流体を駆動する
   回転部であるランナと、上記隙間部分における上記駆動
   流体の洩れを減少させるように相対向し上記ケーシング
   側及び上記ランナ側のそれぞれに配設されたシール部材
   を備えるシール部とを設けたものにおいて、上記シール
   部材が、上記ケーシング側及び上記ランナ側の両方側若
   しくは片方側にヤング率がほぼ１００ｋｇ／ｍｍ＾２以
   下の弾性体の非金属材料が用いられると共に、上記片方
   側のみに該弾性体の該非金属材料が用いられている場合
   に他方側がビッカース硬度１０００以上の硬さを有する
   材料により形成されていることを特徴とする流体機械の
   シール部構造。 ２、ビッカース硬度１０００以上の硬さを有する上記材
   料が非金属材料により形成されている特許請求の範囲第
   １項記載の流体機械のシール部構造。 ３、上記シール部材が円周方向に複数個に分割されると
   共にそれぞれブロックに固着され、かつ、該ブロックが
   上記静止部及び上記回転部にそれぞれ円周方向へ形成さ
   れた係止部に該円周方向へ移動し装着され環状を形成し
   保持固定されており、上記係止部に対しては上記ブロッ
   クが装着される上記静止部及び上記回転部の上記環状部
   分の一部に開口されるシール部材取付穴部から上記ブロ
   ックが着脱され、該シール部材取付穴部に最後に取り付
   けられる上記ブロックが該シール部材取付穴部に挿入さ
   れた状態で押えねじにより固着された押え材により保持
   固定されている特許請求の範囲第１項記載の流体機械の
   シール部構造。