JPS6233471B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は回転軸用のオイルデフレクタシールの
分野に関し、特にオイルデフレクタ歯における汚
物の入り込みと堆積を防ぐために回転軸の周囲に
濾過ずみの空気の均等に分布したシールを作りか
つ維持する空気密封式オイルデフレクタに関す
る。

大形蒸気タービンの運転において頻発する一つ
の問第は軸受潤滑油系統の汚染の問題である。周
知のようにこの汚染は、もし除去しなければ、軸
受の性能にかなり有害な影響を与える。化石燃料
を用いる蒸気タービンは特にこの問題を生じやす
い。なぜならこのようなタービンは炭じんと浮遊
灰に汚染された環境においてしばしば運転される
からである。

汚染物が潤滑油系統に入るのは、主として、汚
染物が同系統の油タンクの換気とオールシールの
冷却のために必要な大気と共に吸込まれて、軸受
オイルシールを通ることによるということがわか
つている。軸受オイルシールは、普通オイルデフ
レクタと呼ばれ、関連する軸受からの潤滑油の漏
れを防止するラビリンスシール装置である。汚染
された空気は潤滑油系統の負圧により吸入されて
シールを通り、オイルデフレクタのリング（歯）
と軸とによつて形成される間隙を通つて流入す
る。状況によつては、入り込んだ汚染物がデフレ
クタの歯を完全に詰まらせ、その結果、ひどい場
合には、汚染物の堆積が高温によつて炭化され、
軸が破損する程になる。

従来、ラビリンスシールを圧送気体で密封しよ
うとする努力が当業者によつてなされてきた。例
えば、蒸気シール系、圧縮機、および他の回転装
置に、圧縮ガスを受入れる（そして時には抽出す
る）シールを設ける。これらの装置は通常軸に沿
つて配設した多数の空洞を有し、そして流体を歯
域内に注入するためにシールハウジング内に設け
た比較的小さな通路または空洞を用いる。これら
の構造は高い空気注入速度を必要とするので、軸
の周囲に周方向シールを作るには高圧とそれに対
応する高い流れ馬力が必要である。場合によつて
は、軸の周囲に完全な周方向シールが得られるか
どうか疑問である。

従つて、本発明の主目的は、オイルデフレクタ
の歯における汚染物の入り込みと堆積を防止する
ことができ、しかも高度の集油および漏止め性能
を維持し得る空気密封式オイルデフレクタを提供
することである。

本発明の他の目的は、過度の空気圧力と流量を
必要とすることなく、すなわち不当に多くの動力
を消費することなく回転軸の周囲に均等な周方向
シールを形成するように作用する空気密封式オイ
ルデフレクタを提供することである。

本発明の他の目的と利点は以下の説明から明ら
かとなろう。

本発明の好適な実施態様においては、１組のオ
イルデフレクタリングと実質的に同心でありかつ
その半径方向外側に配置された環状プレナムに、
濾過された圧送空気の連続流が供給される。例え
ば、その空気は遠心送風機によつて供給され得
る。また、軸と実質的に同心でありかつデフレク
タリングとプレナムとの間に配設された環状送給
スロツトが、その外周に沿つて環状プレナムと連
通してそれから連続空気流を受入れ、またその内
周に沿つて前記１組のデフレクタリングの少なく
とも２個のリング間の空間または室に連通してい
る。連続空気流はプレナムから送給スロツトを通
つて放出され、両リング間の空間を通つて流出す
る。プレナムは容積が送給スロツトより実質的に
大きく、そして圧力分布の方向に対し周方向に直
交する大きな断面積を有する。送給スロツト内に
は平らな多孔拡散リングが設けられ、従つて、送
給スロツトを通る空気流は必然的に拡散リングを
通る。

運転中、（空気の連続流入によつて生じた）プ
レナム内の圧力はプレナム内全域にわたつて極め
て均等に分布する。これは、プレナムの容積が比
較的大きく、その周方向に対し直交する断面積が
大きく、かつプレナム内に流れを制限するものが
存在しないことによる。従つて、プレナムから比
較的小さい容積の送給スロツト内に入つた空気流
は、軸の方へ半径方向内向きに向かう連続したシ
ート状（膜状）の流れとして均等に分布する。こ
のシート状空気流は送給スロツトから出て２個の
デフレクタリングの間に放出され、次いで、軸と
デフレクタリングとの間の作用空間に入つて軸の
周囲に均等に分布する空気シールを作る。この封
じ用空気の一部分は軸受と潤滑油系統に向つて内
方に流れ、そして残りの空気の部分は大気中に放
出される。

次に添付図面によつて本発明を詳述する。第１
図と第２図は、軸受潤滑油の漏れを防ぐととも
に、濾過されない大気が軸受潤滑油系統に流入す
ることを防ぐために大形蒸気タービンと組合わせ
て適用する本発明の好適実施例を示す。例えば、
両図において、軸１０は蒸気タービンの回転部品
を担持し、かつ軸長に沿つて適切に配置したジヤ
ーナル軸受（特に図示せず）によつて支持されて
いる。図示の軸１０はタービンの端部から突出し
ている。又、軸受ハウジングの一部分を１２で示
してある。ジヤーナル軸受には連続的に潤滑油が
供給され、その結果、軸受ハウジング１２から突
出する軸１０の部分は油が充満する環境に連続的
にさらされる。

タービンには軸受ハウジング１２を介してオイ
ルデフレクタのハウジング１６が例えばボルト１
４によつて取付けられており、該ハウジングは半
径方向外側部分１７と半径方向内側部分１９を有
する。半径方向外側部分１７は環状プレナム１８
を画成する壁１７ａを含み、そして半径方向内側
部分１９は環状送給スロツト２０を画成する壁１
９ａを含む。プレナム１８と送給スロツト２０
は、第１図に２５で示す周方向境界に沿つて互い
に連通している。プレナム１８と送給スロツト２
０は軸１０と実質的に同心であるが、プレナム１
８は容積が送給スロツト２０より実質的に大き
い。プレナム１８は導管４４に対して比較的大き
な、周方向に対し直交する断面積を有する。（こ
れについては後に詳述する。）多孔拡散リング２
２が送給スロツト２０を横断して設けられ、その
位置は軸１０に近い半径方向内側の位置であり、
好ましくは、送給スロツト２０の半径方向内側の
３分の１以内の位置である。拡散リング２２はそ
の表面積の大部分（例えば30％）が例えば多数の
孔２４により流体流に対して開いている。リング
２２の機能については後に詳述する。第１図に
は、オイルデフレクタ１６が軸１０を中心として
実質的に対称形をなすので、その上側断面部分だ
けを示している。

オイルデフレクタのハウジング１６はさらに第
１組および第２組のオイルデフレクタリング又は
歯２１，２３を有し、これらのリングは軸１０の
周囲に周方向のラビリンスシールを形成して油の
逃げを防止する。個々のデフレクタリングの半径
方向内端は軸１０の表面に非常に接近している
が、軸１０と個々の歯（リング）との間に作用隙
間が存在する。第１組のデフレクタリング２１は
最も内側にあり、潤滑油の源に最も近く、そして
潤滑されるジヤーナル軸受と実質的に並置され
る。第１組のデフレクタリング２１と第２組のデ
フレクタリング２３との間にはハウジング１６の
内側部分１９の壁によつて画成された環状集油ポ
ケツト３２が配設されている。集油ポケツト３２
内には多孔リング３４が設けられ、これは軸１０
と実質的に同心である。集油ポケツト３２に対向
して、軸１０に油切り溝３６が形成されていて、
第１組のデフレクタリング２１を通過して漏れる
油を捕集し、そして回転軸１０によつて与えられ
る遠心力により捕集した油を外方に投げ飛ばして
集油ポケツト３２に入れる。油はそこからハウジ
ング１６の下部内の連結部を経て排出される。

第２組のデフレクタリング２３は外側シールリ
ング３８と内側シールリング４０を含み、両リン
グ間には送給スロツト２０と連通する空間または
室４２が画成されている。

プレナム１８は導管４４によつて、第１図に概
略的に示した空気供給系４６と連通している。空
気供給系４６は外被４８と適当な取付台５０とを
含む。台５０上の外被４８内には電動送風機（好
ましくは遠心送風機）５２と、空気中の比較的粗
大な粉粒を捕集するための粗粒用前置フイルタ５
４と、微細粉粒、好ましくは粒径が数ミクロン程
度の粉粒を捕素し得る最終フルタ５６とが設置さ
れている。空気は送風機５２によつて外被４８内
に吸引され、外被４８の一端に設けた格子５８を
経てフイルタ５４，５６を通る。前置フイルタ５
４は最終フイルタ５６の上流側に配設される。

運転中、大気は連続的に吸入されて格子５８を
通り、さらにフイルタ５４，５６を通つて浄化さ
れた後、連続圧送流として導管４４を通りプレナ
ム１８に入る。この連続圧送空気流用の原動機は
送風機５２であり、これは、吸引されてフイルタ
５４，５６を通つた大気流を圧縮して、それにエ
ネルギーを与える。第１図内の各矢印は空気の流
路を示す。第１図の導管４４には手動弁４５が設
けられ、環状プレナム１８およびその他の直列に
連結された要素に入る空気流量の調整に利用され
る。プレナム１８に入つた空気はただちに分布し
てプレナム全域にわたつて均等な圧力になり、送
給スロツト２０に対する均等な周方向空気供給源
を形成する。プレナム１８の周方向断面積は流入
空気を減速するのに十分なほど大きく、これは圧
力分布の均等化に役立つ。従つて、実質的に連続
的なシート状空気流が半径方向内向きに、軸１０
を囲む送給スロツト２０を通る。このシート状空
気流は拡散リング２２の孔を通り、次で送給スロ
ツト２０の半径方向内周から均等に排出されて、
外側デフレクタリング３８と内側デフレクタリン
グ４０との間に入る。最後に、シート状空気流は
軸１０によつて90℃転向した後、軸１０とデフレ
クタリング３８，４０との間の小さな作用間隙を
通つて放出される。従つて、軸１０とデフレクタ
リング３８，４０との間に正圧の極めて均等な周
方向空気シールが得られる。放出された空気の一
部分は大気中に放出され、残部は第２組デフレク
タリング２１を通つて内方に流れ、潤滑油供給系
を経て排出されるように取入れられる。本発明の
利点は、濾過されない大気が流入しないように確
実に密封することに加えて、清浄空気の連続流が
シールの冷却と、オイルデフレクタリング又は歯
２１，２３間の軸受潤滑油の冷却とを行うことで
ある。

多孔拡散リング２２は、プレナム１８と前記送
給スロツト２０内に背圧を生じさせることによつ
て、プレナムとスロツト内に均等な圧力分布を作
るように作用する。また拡散リング２２は、回転
軸１０の粘性抗力効果（viscous drag effects）
よつて生ずる渦の成長を妨げることによつて、プ
レナム１８内と送給スロツト２０内の半径方向圧
力勾配の発生を防止する。集油ポケツト３２内の
多孔リング３４は、主として集油ポケツト３２内
の軸１０の粘性抗力効果を解消するように働き、
かつ主要な集油面として作用する。

本発明の好適実施例を試験した際、かなり負担
のかかる流れ馬力を要することなく、すなわち、
かなり高圧かつ大流量の空気流を要することな
く、オイルデフレクタにおいて極めて高い清浄度
が得られた。また本発明のオイルデフレクタの集
油効率は非常に高いことがわかつた。さらに、潤
滑油系統に入る全空気流量は従来のオイルデフレ
クタに比べて多くなるということはなく、したが
つて、潤滑油系統で必要とされる蒸気抽出はあま
り負担にならない。

以上、本発明の好適実施例を説明したが、もち
ろん様々な変形が可能である。例えば、前述の均
等な周方向空気シールは均等なシート状空気流を
２個のオイルデフレクタリング間に放出すること
によつて作られるが、当業者に明らかなように、
追加的なオイルデフレクタリングを設け、送給ス
ロツトから連続空気流を多数のオイルデフレクタ
リング間を通るように放出させることが出来る。
また、送給スロツトを前述のような単一室とする
代りに分割マニホルドの形態にすることも可能で
ある。さらに、タービン回転軸１０を、適当な変
更または追加を行うことにより、第１図の送風機
５２の代わりにプレナム１８への圧送空気供給源
用の原動機として利用し得る。これらの全ての変
更は本発明の範囲内に入るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適実施例を示す一部破断部
分断面図（軸中心線について対称的な幾つかの部
分は図示してない）であり、関連した連続空気流
供給系の概略図も示す。第２図は第１図の実施例
の一部分を幾分異なる尺度で示す一部破断端面図
で、同図内の線１−１は第１図の断面図に対応す
る。 １６……オイルデフレクタのハウジング、１８
……環状プレナム、２０……環状送給スロツト、
２２……多孔拡散リング、２１，２３……それぞ
れ第１組および第２組のオイルデフレクタリン
グ、３２……集油ポケツト、３６……油切り溝、
４６……空気供給系、５２……送風機、５４……
前置フイルタ、５６……最終フイルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 回転軸の軸受からの潤滑油の漏れを防止しか
   つ軸受潤滑油系統への濾過されない大気の流入を
   防止するための空気密封式オイルデフレクタ装置
   において、前記軸と実質的に同心であり、そして
   潤滑油の流れに対してラビリンスシールを形成す
   る少なくとも１組のオイルデフレクタリングと、
   前記デフレクタリングと実質的に同心でその半径
   方向外側に配置されそして圧送空気の連続流を受
   入れるようになつている環状プレナムと、前記デ
   フレクタリングと実質的に同心であり、かつ前記
   デフレクタリングと前記プレナムとの間に配置さ
   れた環状送給スロツトとを備え、前記送給スロツ
   トはその半径方向外側端が前記プレナムに連通す
   るように連結されている空気密封式オイルデフレ
   クタ装置。 ２ 前記プレナムはその容積が前記送給スロツト
   よりも実質的に大きい特許請求の範囲第１項記載
   の空気密封式オイルデフレクタ装置。 ３ 前記プレナムはその周方向に対して直交する
   断面積が該プレナムに入る前記連続圧送空気流の
   速度を減じるのに十分な大きさである特許請求の
   範囲第１または２項記載の空気密封式オイルデフ
   レクタ装置。