JPS63254272A - 流体機械の軸封水装置 - 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、水車、ポンプなどの流体機械の軸封水装置に
係わり、主密封室内の運転中の圧力変動に対応し、且つ
腐食及び海生生物の付着などの影響を軽減するために好
適な封水構造に関するものである。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５７−１．９０１６５号公報に記
載のように、静止側密封環の密封端面背面側に近接し、
主密封室とは独立して形成された副密封室の圧力を、荷
副密封室より固定側部材に設けられた圧力調整液通路を
介して、装置外に設けられた圧力調整機構に連結するこ
とにより、前記主密封室内の密封液体圧力より所定だけ
低くし、密封端面に生じる負荷力を軽減することにより
使用限界を拡大することを特徴としている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、副密封室の圧力を装置外に設けられた
圧力調整機構により調整しているため、運転中の主密封
室内圧力変動に対応するには複雑な圧力調整機構が必要
であり、又、水車、ポンプ水車の乾燥運転、ポンプ水車
の待期運転などの主密封室内に液体がない場合の運転（
空転運転）及び密封端面近傍への主密封室内液体中に含
まれる混入物の付着などに対する配慮がなされておらず
、前記乾燥運転、待期運転などの空転運転を行なえば、
密封端面の温度上昇により密封環の焼損及び副密封室の
構成材であるガスケットなどの変質又は焼損による漏水
量の増加を招くなとの問題を生じる。

又、海水用機器などに適用される場合、主密封室内の液
体は海水であり、密封端面近傍には海生生物、砂、貝殻
粉などが侵入し、静止側密封環と回転側密封環との間隙
及び軸と静止側密封環との間隙に堆積封水性能の低下、
腐食を促進するなどの問題を生じる。

本発明の目的は、主密封室内外圧力変動に対しても、封
水性能が安定した封水装置を提供することにある。

〔問題点を詩法するための手段〕

上記目的は、静止側密封環の密封端面の一方の背面外周
側に副密封室を形成し、該副密封室と主密封室を通じる
連絡通路を設け、且つ、主密封室内の圧力により密封環
に働く開方向の力と副密封室の構成部材である静止側密
封環に働く軸方向の力（密封端への閉方向の力）を、前
記連絡通路を通してバランスするよう構成する。

又、静止側密封環の外周側に近接して形成された固定部
材を貫通し、密封端面又は静止側密封環と回転側密封環
との間隙又は、静止側密封環と軸との間隙と大気とを通
じる複数個の液体通路を設け、且つ、該液体通路の大気
側開口部を装置外に設けられた液体供給装置又は液体排
出装置に通じる連絡通路により連絡し、乾燥運転又は待
期運転などの空転運転時に前記液体供給装置より配管及
び液体通路を通じて、密封端面へ液体を供給可能にする
と共に、前記配管を淡水供給装置に接続し前記液体通路
を通じ静止側密封環と回転側密封環との間隙及び静止側
密封環と軸との間隙に淡水を供給し前記間隙の洗浄を行
なえるようにする。

また、前記副密封室の固定部材を貫通し、前記副密封室
内より大気側に通じる排水通路を設けると共に前記主密
封室と副密封室を通路する連絡通路の途中に淡水給水装
置を接続し、前記副密封室内を洗浄できるようにするこ
とにより達成される。

〔作用〕

主密封室内の圧力は、密封端面の開方向力として作用す
るが、連絡通路を通じて副密封室と連絡されているため
、一方で副密封室構成部材である静止側密封環の外輪に
密封端面の閉方向力として作用する。すなわち、バネな
どの弾性体による負荷力を省いて密封端面に作用する力
関係は以下のようになる。

密封端面に働く開方向の式をＰｏ　、閉方向の力をＰｃ
　とすれば近似的に（１）（２）式で表わされる。

Ｐｏ＝１／２ＡｘＰｓ＋ＡｘＰエ　　　　　　−（１）
Ｐ　ｃ　＝　Ａ　ａ　Ｐ　１　　　　　　　　　　　　
　　・＝　（２）ここで、Ｐｌは主密封室の液体圧力 Ａ１は密封端面の面積：Ａ工＝π／　４　（Ｄ　２２−
　Ｄ　ｔ２）Ａ２は主密封室側密封端面外周受圧面積Ａ
　ｘ　＝π／４　（Ｄａ”−Ｄ２”）Ａ８は副密封室内
静止側密封環軸方向受圧面積Ａ　ａ　＝π／　４　（Ｄ
ｒ＋”　−Ｄ４２）すなわち、上述したＰｏとＰｃとの
関係を副密封室構成部材である静止側密封環外輪の受圧
面積Ａ８を、Ｐｏ”Ｐｃになるように定めておけば主密
封室の圧力に追随し、密封端面に常に一定の負荷を与え
ることができる。

又、水車及びポンプ水車の乾燥運転及び待期運転などの
空転運転については、固定部材外周大気側より固定部材
を貫通し、密封端面又は、静止側密封環と回転側密封環
との間隙部を通じる複数個の液体通路を設けることによ
り、密封端面への冷却液体を供給することが可能になる
ため、密封端面の温度上昇を招くなどの問題は解消され
る。

又、前記複数個の液体通路の一部を淡水供給装置に連絡
すると共に、他の一部の液体通路を淡水供給装置より供
給される液体の排水通路とすれば密封端面近傍大気側の
間隙部を洗浄することが可能である。

又、前記主密封室と副密封室についても、連絡通路の途
中に接続した淡水供給装置にり淡水を供給し、一方の排
水通路より供給水を排出すれば、副密封室内を洗浄する
ことが可能である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

第１図は１本発明を適用した平面シール方式軸封水装置
の断面図を示しており、図中の又は大気側を示し、Ｙは
密封される密封側を示し、ＰＩは該密封液体の圧力を示
している。

１はケーシングであり、該ケーシング内の中心に回転軸
２が挿通され、この軸２とケーシング１との環状空間に
、本発明の平面方式軸封水装置が装着されている。以下
この平面方式軸封水装置を詳述すると、３は静止側密封
環であり、４は回転側密封環であり、これら静止側密封
環３と回転側密封環４とは、密封端面３ａ、４ａ、で摺
接されている。そして静止側密封環３は、側面及び背面
を覆うようにして構成された補助リング５に例えば接着
剤などにより保持されたおり、該補助リング５は外周側
及び内周側に円筒状の環を有し、外周円筒部の内側と内
周円筒部で、密封端面に負荷を与えるための機構を収納
するための収納室の構成部材であり、且つ、外周側円筒
部端面に主密封室１５の液体圧力を受け、密封端面３ａ
に閉方向の力を与えるため形成された副密封室１５′の
構成部材でもある静止側密封環支持リング６の一方の背
面にボルトなどによって保持されている。また、７は支
持リング６を内包すると共に、副密封室１５′の一部を
構成する固定側ケースで、外周側をケーシング１とボル
トにより固定されている。

静止側密封環支持リング６は、外周を前記固定側ケース
の内周に挿通されると共に、内周円筒部の外周に近接し
、一方を前記固定側ケース７にボルトにより接続された
ケースカバー８によって、軸２と同志に保持されている
。なお、静止側密封環支持リング６とケースカバー８及
び固定側ケース７との摺接部には、テフロンなど摩擦係
数の小さい材料を用いたガスケット１０．１１が装着さ
れている。

又、ケースカバー８の密封端面３ａ側内面には、一方を
静止側密封環支持リング６に挿入された副密封室１５′
の仕切リング９を装着し、静止側密封環支持リング６と
、前記仕切リング９とによって、密封端面３ａ、４ａに
負荷を与えるためのバネなどの弾性体１２を収納するた
めの収納室１３を形成している。なお、静止側密封環支
持リング６と仕切リング９との間には、副密封室１５′
の構成部材であるガスケット１４を備えている。

又、前記回転側密封環４は、側面及び背面を覆うように
構成された補助リング１６に例えば接着剤などにより保
持され、該補助リング１６に密封端面４ａと相対する一
方の面で軸２の外周にキー及びボルトにより軸と一体に
固定された回転側密封環支持リング１７にボルトによっ
て保持されている。

又、１８は主密封室１５内液体圧力Ｐ１を副密封室に伝
えるための連絡通路であり前記液体圧力Ｐｚは、配管１
９ないし２１、バルブ３１及び連絡通路２２を通り、副
密封室１５′内に伝わり静止側密封環支持リング６の外
周に作用し、密封端面３ａ、４ａに掛る液体圧力による
負荷をバランスさせる。

又、配管２６は一方を淡水供給装置に接続され一方をバ
ルブ３４を介して配管２７に接続されている２３は副密
封室１５′内の洗浄用配管で一方を淡水供給装置に接続
された配管２７に接続され一方を配管２１に接続さ九、
途中にバルブ３２を備えている。又２４は副密封室１５
′の洗浄時の排水通路で一方に排水溝に通じる配管２５
及びバルブ３３を備えている。

又、２６．２７は密封端面３ａ、４ａに液体を供給する
ための配管で一方を液体通路２８に接続されている。

又、２９は密封端面大気側間隙Ｚに液体を供給するため
の液体通路で、一方に排水溝に通じる配管３０及びバル
ブ３５を備えている。

なお、バルブ３３ないし２５は常時閉止されている。

以下に本発明軸封水装置の動作について説明すれば、密
封側Ｙの液体圧力Ｐ１が変動しても、主密封室１５と副
密封室１５′が連絡通路１８゜２２、配管１９ないし２
１及びバルブ３１により連絡され、且つ、副密封室１５
′の軸方向受圧面積を密封端面に働く開方向の力とバラ
ンスするように構成しているため、密封端面３ａ、４ａ
の影響はほとんど生じず、密封端面３ａ、４ａの負荷は
常に収納室１３内に備えられたバネ１２などの弾性体に
より当初から与えられた所定の負荷を維持することがで
きる。

又、水車及びポンプ水車の乾燥運転、待期運転などの空
転運転を行なう際は、バルブ３４．３５を開放し、液体
供給装置（図示省略）より配管２６．２７及び液体通路
２８を通して、密封端面３ａ、４ａ大気側の間隙Ｚに流
体を供給すれば、密封端面３ａ、４ａの冷却が可能とな
り、温度上昇を防止できる。

なお供給された液体は排水通路２９、配管３０゜３０’
及びバルブ３５を通って排水溝などへ排水される。

又、１ｉｉｌＩ密封室内及び密封端面大気側の間隙を洗
浄する場合は、バルブ３２〜３５を開放し、パルブ３１
を閉止して、親水給水装置より淡水を供給すれば供給さ
れた淡水は、副密封室１５′内及び密封端面３ａ、４ａ
の大気側間隙２にそれぞれ供給されこれらの部分の洗浄
を行なう。なお、供給された淡水は、排水通路２５，３
０．３０’より装置外に排出される。

〔発明の効果〕

本発明は上述したように、静止側密封環の背面に密封端
面に負荷を与えるための機構を収納する収納室を設け、
更に該収納室の外周側に位置し、前記静止側密封環支持
リングを可動内環としたシリンダー状の副密封室を形成
し、該密封室と主密封室を連通させたことにより液体圧
力により密封きる。このため、密封端面に与える負（＼
さくなるのでバネなどの弾性体の選定も容易になる。

又、密封端面大気側間隙部への液体供給を可能にしてい
るため、水車及びポンプ水車などの空転運転に際しても
、密封端面の温度上昇を防止できる。。

又、海水用機器として用いる場合においても、副密封室
内及び密封端面大気側間隙部への淡水の供給を可能とし
ているため、これら部分を洗浄することが可能となり、
腐食及び砂などの侵入による封水性能の低下を防止でき
るなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による平面方式軸封水装置の一実施例を
示す断面図である。 １・・・ケーシング、２・・・軸、３・・・静止側密封
環、４・・・回転側密封環、３ａ・・・静止側密封端面
、４ａ・・・回転側密封端面、６・・・静止側密封環支
持リング、７・・・固定側ケース、８・・・ケースカバ
ー、９〜１１・・・○リング又はガスケット、１２・・
・バネ、１３・・・収納室、１４・・・○リング又はガ
スケット、１５・・・主密封室、１５′・・・副密封室
、］、７・・・回転側密封環支持リング、１８，２２・
・・連絡通路、２４゜２９・・・排水通路、２８・・・
液体通路、Ｘ・・・大気側、Ｙ・・・密封側、Ｐｌ・・
・密封液体圧力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転軸の外周に近接し、軸芯と同一方向に軸と垂直
   を密封端面をもつ静止側密封環と回転側密封環をもち、
   前記密封環端面で摺接する平面シール方式の軸封水装置
   において、前記密封端面に近接して主密封室を形成し、
   且つ、前記静止側密封環の背面に近接して該密封環に軸
   方向の負荷を与えるための機構を収納するための収納室
   を形成し、該収納室の外周側に位置し、前記静止側密封
   環を可動内環としたシリンダー状の副密封室を形成し、
   該副密封室と前記主密封室とを連通させ、前記密封環に
   掛る水圧による閉方向の力と、副密封室を介して、前記
   静止側密封環に掛る水圧による閉力をバランスさせるよ
   うに構成されたことを特徴とする流体機械の軸封水装置
   。 ２、特許請求の範囲第１項記載において、密封端面に軸
   方向の負荷を与えるための機構は、バネによつて構成さ
   れていることを特徴とする流体機械の軸封水装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載において、更に密封端面
   に直接又は軸と静止側密封環との間隙を介し、装置外よ
   り清浄な液体を供給する配管系を設けたことを特徴とす
   る流体機械の軸封水装置。 ４、特許請求の範囲第１項記載において、前記副密封室
   へ装置外より圧力水、圧油等の液体を供給する配管系を
   設けたことを特徴とする流体機械の軸封水装置。 ５、特許請求の範囲第１項記載において、密封端面の軸
   側間隙部より大気側に通じる液体排出通路を設けたこと
   を特徴とする流体機械の軸封水装置。