JPH1014158A - 回転電機の軸封装置 - Google Patents

回転電機の軸封装置

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JPH1014158A
JPH1014158A JP18271896A JP18271896A JPH1014158A JP H1014158 A JPH1014158 A JP H1014158A JP 18271896 A JP18271896 A JP 18271896A JP 18271896 A JP18271896 A JP 18271896A JP H1014158 A JPH1014158 A JP H1014158A
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JP
Japan
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seal
seal ring
casing
shaft
sealing device
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JP18271896A
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Atsushi Sekimoto
厚 関本
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 定期的にシールリング16とシールケーシン
グ15の全てを取り替えることなく、シールリング16
とシールケーシング15との接触面の面荒さを維持し、
また、シール油の供給量増加による冷却水素ガスの漏洩
および圧力減少を解消可能とさせる回転電機の軸封装置
を得ることである。 【解決手段】 シールケーシング15を軸方向に分割し
てシールケーシング15Aおよびシールケーシング15
Bとし、その分割したシールケーシング15A、15B
の合わせ面に、シールリング16における軸方向ギャッ
プ18を調整するための調整手段(調整板23)を設け
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素ガス等を冷却
媒体とする回転電機の軸封装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、水素冷却発電機は、機内に水素
を封入し、水素にて発電機の回転子および固定子の冷却
を行うものである。冷却媒体として水素を用いるのは、
空気よりも比重が小さく、比熱が大きいからである。こ
の水素冷却発電機は、水素を機内で密封加圧して循環さ
せることにより、高効率の運転が可能となるので、大容
量ターピン発電機の多くはこの方式が採用されている。
このようなタービン発電機では、機内の水素ガスが機外
へ漏洩しないように軸封装置を回転電機の端部に設けて
いる。
【0003】以下、従来の軸封装置を図面を参照して説
明する。図5は従来の水素冷却形回転電機の機内冷却水
素を密封させる軸封装置の端部断面図である。ステータ
フレーム端板11を支持するエンドブラケツト12等に
より包囲された冷却水素ガス13が、回転電機の運転に
より回転するシャフト14との隙間から漏洩しないよう
に、軸封装置であるシールケーシング15およびシール
リング16を設けて、ここで封止する。図6はその軸封
装置であるシールケーシング15およびシールリング1
6の詳細を示した拡大断面図である。
【0004】シールリング16は、通常、シールリング
16Aとシールリング16Bとからなり、また、それぞ
れの内径は、回転電機のシャフト14の外径よりもわず
かに大きく加工されている。シールケーシング15側か
らは冷却水素ガス圧よりもわずかに高い圧力でシール油
17が供給される。このシール油17は、シールリング
16A、16B間の軸方向ギャップ18を介してシール
リング16とシャフト14とにより形成される微小間隙
19に供給され、ここで油膜を作ることにより、機内の
水素ガス13の機外漏洩を防止している。ここで、スプ
リング20はシールリング16を押圧し、シャフト14
とシールリング16との微小隙間19を調整するもので
ある。
【0005】図7は図6のA−A線断面図であり、図7
に示すように、シールリング16は回転軸であるシャフ
ト14に対して円周方向に分割されている。またスプリ
ング20は、シールケーシング15に設けられたネジ2
1により固定されている。スプリング20は、シールリ
ング16Aとシーリング16Bとの間の合わせ目に沿っ
て円環状に配置され、最適な押圧をもってシャフト14
に微小間隙19を形成する。この微小間隙19の調節に
より最適油量が供給される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、回転電機の
運転にともない、微小間隙19に供給されるシール油1
7に混入する異物等により、シャフト14の外周面ある
いはシールリング16の内周面に傷がつくことがある。
すなわち、混入した異物等により、シャフト14の外周
面あるいはシールリング16の内周面が磨耗し、微小間
隙19が大きくなる。そのため、微小間隙19へのシー
ル油17の供給量が増加し、また、このシール油17へ
溶解する水素ガス13が増加するため、水素ガス13の
漏洩にいたることがある。
【0007】このような事態が懸念される場合は、シー
ルケーシング16部分を分解し、シールリング16内周
面の傷が軽微であれば、シールリング16の円周方向分
割面を削正し、所定の微小間隙19となるようにシール
リング16の内径を修正加工する。また、損傷がシャフ
ト14外周面にも及んだ場合は、シャフト14の外径を
削って修正加工し、この外径に適合するようにシールリ
ング16を上述と同様に加工する。
【0008】このように、シールリング16の内径修正
により所定の寸法以内までは、シールリング16は再使
用可能であるが、スプリング20は、シールリング16
の円周方向分割面および内径修正加工により長さに余裕
が生じ、押圧力が弱くなる。その結果、シールリング1
6の座状性に変化が生じ、シール油17の供給量の増大
や、シールリング16の片当たり、シール機能の喪失と
いった二次的な不具合が発生する。このため、スプリン
グ20も所定の長さを超えるような変化を伴う場合は作
り替える必要がある。
【0009】さらに、このように構成された軸封装置
は、シールリング16がシール油17の圧力により、シ
ールケーシング15との接触面に強く押しつけられた状
態でシャフト14の振動がシールリング16に伝達され
るので、シールリング16とシールケーシング15の接
触面で摺動が繰り返され、接触面が荒れることがあり、
そのため、滑り抵抗が大きくなる。
【0010】この状態が長く続くと、シールリング16
は、回転軸に対して半径方向の動きを拘束され、シャフ
ト14の振動に追従できずに強く接触するので、固定子
を含めた回転電機としての振動は増大する。そして、場
合によっては損壊防止のために緊急停止するに至ること
がある。
【0011】また、機内水素ガス圧を高めた大容量発電
機はベースロードで運用されるため、長時間の連続運転
が要求され、頻繁な停止が困難である。そこで従来は、
シールケーシング15とシールリング16との接触面の
面荒さを維持する手段として、図8のように、接触面の
りング側に溝22を設け、ここに軸封させるためのシー
ル油17を微小間隙19とともに供給することにより潤
滑接触面を形成し、摩擦係数を低減しようとするものが
あった。しかし運転にともなってシールリング16内径
に傷が発生するので、運転停止時はこれを除去するため
にシールリング16円周方向分割部および内径を削正加
工すると、溝22がシールケーシング16から外れるこ
とがあり、継続した効果は期待できない。
【0012】一方、接触面荒さを維持する別の方法とし
て、計画された定期点検時にシールリング16とシール
ケーシング15のそれぞれの接触面を機械加工する方法
が知られているが、これを繰り返すと、軸方向分割ギャ
ップ18が広がるのでスプリング20の締め付け力が弱
まり、微小間隙19を適正値に維持できず、軸封のため
のシール油17が増加するとともに圧力も低下する。す
なわちシール油17の流量増加は、機内冷却水素ガス1
3溶解量増加に、また、圧力低下は水素ガス13漏れと
なる。これらは、軸封装置の本質的機能喪失であり、定
期的にシールリング16とシールケーシング15の全て
を取り替えて機能維持を図らねばならなかった。
【0013】従って、本発明の目的は、定期的にシール
リングとシールケーシングの全てを取り替えることな
く、シールリングとシールケーシングとの接触面の面荒
さを維持し、また、シール油の供給量増加による冷却水
素ガスの漏洩および圧力減少を解消可能とさせる回転電
機の軸封装置を得ることにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、回転
電機の内部に封入した冷却媒体を循環させて冷却を行う
回転電機のシャフト外周に設けられ、このシャフトの外
径よりも径の大きい内径を有したシールリングと、シー
ルリングにより形成されシール油をシャフトに供給する
ための軸方向ギャップと、シールリングを収納するシー
ルケーシングとを備えた回転電機の軸封装置であって、
シールケーシングを軸方向に分割し、その分割したシー
ルケーシングの合わせ面にシールリングにおける軸方向
ギャップを調整するための調整手段を設けたものであ
る。
【0015】請求項1の発明では、分割構成としたシー
ルケーシングの合わせ面に設けられた調整手段にて、シ
ールリングとシールケーシングとの接触面の面荒さを維
持しつつ、シールリングにおける軸方向ギャップを調整
する。
【0016】請求項2の発明は、請求項1の発明におけ
る調整手段として、分割されたシールケーシングの合わ
せ面に挟まれて設けられる調整板を用いたものである。
【0017】請求項2の発明では、請求項1の発明の作
用に加え、調整板の厚みによりシールリングにおける軸
方向ギャップを調整する。
【0018】請求項3の発明は、請求項2の発明におけ
る調整板として、薄い板を複数枚重ねたものを用いるよ
うにしたものである。
【0019】請求項3の発明では、請求項2の発明の作
用に加え、調整板の厚みは薄い板の積層枚数により所定
の厚みに選択する。
【0020】請求項4の発明は、請求項1の発明におけ
る調整手段として、分割されたシールケーシングの合わ
せ面の間隔を調整するジャッキネジを用いたものであ
る。
【0021】請求項4の発明では、請求項1の発明の作
用に加え、ジャッキネジのねじ込み量によりシールリン
グにおける軸方向ギャップを調整する。
【0022】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図1は、本発明の第1の実施の形態を示す軸封装
置の断面図である。この第1の実施の形態は、シールケ
ーシング15を軸方向に分割し、その分割したシールケ
ーシング15A、15Bの合わせ面に調整板23を設け
たものである。すなわち、この調整板23がシールリン
グ16における軸方向ギャップ18を調整するための調
整手段として機能し、その調整板23の厚みによりシー
ルリング16における軸方向ギャップ18を調整するこ
とになる。また、分割されたシールケーシング15A、
15Bはボルト22で連結固定される。その他の構成は
図6に示した従来例と同一であるので、同一部分には同
一符号を付しその説明を省略する。
【0023】図1において、シールケーシング16は、
シールケーシング16Aとシールケーシング16Bとに
分割され、その合わせ面の間に調整板23が挿入され
る。そして、この調整板23の厚みは、シールケーシン
グ15とシールリングとの接触面の面荒さを適正に維持
し、かつシールリング16の軸方向ギャップ18の長さ
が適正な長さになる厚さが選ばれる。つまり、調整板2
3の厚みによりシールリング16の軸方向ギャップ18
の長さを調節する。そして、シールケーシング15A、
15Bは、調整板23を挟んだ状態でボルト22にて連
結固定される。
【0024】これにより、シールリング16とシールケ
ーシング15との接触面を機械加工した場合、その機械
加工により削られた分だけ調整板23の厚さを減らすこ
とによって、シールリング16の軸方向ギャップ18を
適正値に保つことができる。したがって、シールリング
16やスプリング20の再製作という時間的損失もな
く、廉価で信頼性の高い回転電機の軸封装置を提供する
ことができる。
【0025】ここで、調整板23は、薄い板を複数枚重
ねたものを用いても良い。このようにすると、薄板の枚
数を増減することによってシールケーシング15の合わ
せ面の間隔調整が行え、シールリング16における軸方
向ギャップ18の長さを適正値に保つことができる。
【0026】この第1の実施の形態では、シールケーシ
ング15を軸方向に分割し、この分割した部分の合わせ
面に厚さを調整可能な調整板を設けるので、シールリン
グ16とシールケーシング15との接触面の面荒さを適
正に保ちつつ、シールリングの軸方向分割ギヤツプを適
正値に保つことが可能となる。したがって、シールリン
グ16とシールケーシング15との接触面を機械加工し
ても、調整板23の厚さを調整することでシールリング
の軸方向ギヤツプ18を適正値に保つことができ、シー
ルリング16およびスプリング20を作り替える必要が
なくなる。
【0027】次に、本発明の第2の実施の形態を図2乃
至図4を参照して説明する。この第2の実施の形態は、
シールリング16における軸方向ギャップ18を調整す
る調整手段として、分割されたシールケーシング15
A、15Bの合わせ面の間隔を調整するジャッキネジ2
5を用いたものである。
【0028】図2は、本発明の第2の実施の形態を示す
軸封装置の軸方向垂直断面図である。軸方向に分割され
たシールケーシング15Aとシールケーシング15Bと
は、それらの合わせ面をボルト24にて締め付けられて
固定される。すなわち、シールケーシング15Aとシー
ルケーシング15Bとは、シャフト14の外周に円筒状
に形成され、シールリング16を収納するように構成さ
れる。そして、その分割構成のシールケーシング15A
とシールケーシング15Bとを連結するボルト24の取
付位置に対して、その中間にジャッキネジ25が配置さ
れ、ボルト24とジャッキネジ25とは交互に配置され
ている。このジャッキネジ25は、シールケーシング1
5Aとシールケーシング15Bとの合わせ面の間隔を調
整保持するためのネジである。
【0029】次に、図3は図2のB−B線での断面図で
あり、図4は図2のC−C線での断面図である。図3か
ら分かるように、軸方向に分割されたシールケーシング
15Aとシールケーシング15Bとは、それらの合わせ
面をボルト24にて締め付けられて固定される。また、
図4から分かるように、ジャッキネジ25は、シールケ
ーシング15Aの合わせ面を押すようになっており、ジ
ャツキネジ25を回すことで、シールケーシング15A
とシールケーシング15Bとの合わせ面の間隔を調整保
持する。
【0030】すなわち、シールケーシング15Aとシー
ルケーシング15Bとの合わせ面の間隔をジャッキ25
で調整し、その後にボルト24でシールケーシング15
Aとシールケーシング15Bとの合わせ面を連結固定す
る。このように、ジャッキネジ25で、シールケーシン
グ15Aとシールケーシング15Bとの合わせ面の間隔
を調整可能にすることによって、シールリング16の軸
方向ギャップ18を微調整を可能にしている。
【0031】この第2の実施の形態では、シールケーシ
ング16の軸方向分割部分に、その合わせ面の間隔をジ
ャツキネジ25で調整可能とするので、シールリング1
6の軸方向ギャップ18を適正値に保つことができる。
したがって、シールリング16とシールケーシング15
との接触面を機械加工しても、調整板23の厚さを調整
することでシールリングの軸方向ギヤツプ18を適正値
に保つことができ、シールリング16およびスプリング
20を作り替える必要がなくなる。
【0032】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の回転電機の
軸封装置によれば、シールリングとシールケーシングと
の接触面が機械加工されても、最適なスプリングの締め
付け力に設定でき、シールリングやスプリングの再製作
という時間席損失もなく、廉価で信頼性の高い回転電機
の軸封装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す軸封装置の断
面図。
【図2】本発明の第2の実施の形態を示す軸封装置の軸
方向垂直断面図。
【図3】図2のB−B線での断面図。
【図4】図3のC−C線での断面図。
【図5】従来の水素冷却形回転電機の機内冷却水素を密
封させる軸封装置の端部断面図。
【図6】従来の軸封装置であるシールケーシングおよび
シールリングの詳細を示した拡大断面図。
【図7】図6のA−A線断面図。
【図8】従来例でのケーシングとシールリングとの接触
面の面荒さを維持する場合の説明図。
【符号の説明】
11 ステータフレーム端板 12 エンドブラッケット 13 水素ガス 14 シャフト 15 シールケーシング 16 シールリング 17 シール油 18 軸方向ギャップ 19 微小間隙 20 スプリング 21 ネジ 22 ボルト 23 調整板 24 ボルト 25 ジャッキネジ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転電機の内部に封入した冷却媒体を循
    環させて冷却を行う前記回転電機のシャフト外周に設け
    られ、このシャフトの外径よりも径の大きい内径を有し
    たシールリングと、前記シールリングにより形成されシ
    ール油を前記シャフトに供給するための軸方向ギャップ
    と、前記シールリングを収納するシールケーシングとを
    備えた回転電機の軸封装置において、前記シールケーシ
    ングを軸方向に分割し、その分割した前記シールケーシ
    ングの合わせ面に前記シールリングにおける前記軸方向
    ギャップを調整するための調整手段を設けたことを特徴
    とする回転電機の軸封装置。
  2. 【請求項2】 前記調整手段は、前記分割されたシール
    ケーシングの合わせ面に挟まれて設けられる調整板であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の回転電機の軸封装
    置。
  3. 【請求項3】 前記調整板は、薄い板を複数枚重ねて構
    成されたことを特徴とする請求項2に記載の回転電機の
    軸封装置。
  4. 【請求項4】 前記調整手段は、前記分割されたシール
    ケーシングの合わせ面の間隔を調整するジャッキネジで
    あることを特徴とする請求項1に記載の回転電機の軸封
    装置。
JP18271896A 1996-06-25 1996-06-25 回転電機の軸封装置 Pending JPH1014158A (ja)

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