(57)【要約】【課題】パッキンの交換作業や保守点検作業中に各部品が飛散することなく、パッキンの交換作業や保守点検作業が容易に行える回転軸封水装置を提供することにある。【解決手段】複数組の封水部材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを回転軸２３の軸方向に並設した状態で封水部材ケーシング２７に収納し、この封水部材ケーシングの背部側から封水部材間に軸封水を供給してパッキン３２を回転軸の外周面に押圧して封水する回転軸封水装置において、前記パッキン３２のテーパ面を、加圧作用テーパ面３３とこの加圧作用テーパ面に対して逆テーパの当接テーパ面３４とし、前記パッキン押え部材３６のテーパ面に前記パッキンの加圧作用テーパ面に対応する滑動テーパ面３７と前記パッキンの当接テーパ面に対応するストッパ面３８を設け、前記パッキンのテーパ面と前記パッキン押え部材のテーパ面を係合したことを特徴とする。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の外周に複数に分割されたセグメント状のパッキン片をリング状に配置するとともに、外周部にテーパ面を有したパッキンと、このパッキンの外周に複数に分割されたセグメント状のパッキン押え片をリング状に配置するとともに、内周部に前記パッキンのテーパ面と接合するテーパ面を有したパッキン押え部材と、このパッキン押え部材の外周部に巻回され該パッキン押え部材を介して前記パッキンを前記回転軸の外周面に押圧する引張りばねとから構成された複数組の封水部材を備え、
前記複数組の封水部材を前記回転軸の軸方向に並設した状態で封水部材ケーシングに収納し、この封水部材ケーシングの背部側から前記封水部材間に軸封水を供給して前記パッキンを前記回転軸の外周面に押圧して封水する回転軸封水装置において、
前記パッキンのテーパ面を、加圧作用テーパ面とこの加圧作用テーパ面に対して逆テーパの当接テーパ面とし、前記パッキン押え部材のテーパ面に前記パッキンの加圧作用テーパ面に対応する滑動テーパ面と前記パッキンの当接テーパ面に対応するストッパ面を設け、前記パッキンのテーパ面と前記パッキン押え部材のテーパ面を係合したことを特徴とする回転軸封水装置。
【請求項２】
前記パッキンの加圧作用テーパ面と当接テーパ面とからなるテーパ面は、外周側に突出する凸形状であることを特徴とする請求項１記載の回転軸封水装置。
【請求項３】
前記パッキンの加圧作用テーパ面と当接テーパ面とからなるテーパ面は、内周側に陥没する凹形状であることを特徴とする請求項１記載の回転軸封水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、水力機械等において、カーボン等のパッキンを用いて回転軸をシールする回転軸封水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水のエネルギーによって水車を回転させて機械的エネルギーに変換し、さらに発電機によって電気的エネルギーに変換する水力機械は、回転軸の一端側に水車が設けられ、他端側に発電機が設けられている。回転軸は軸受によって回転自在に支持されている。本水車の場合、水車軸受には水潤滑の水中軸受を使用しており、軸受内部を通る冷却水が軸受の外部に漏れないようにするとともに、水車側内部の河川水が軸受内部に混入することを防止することを目的とした回転軸封水装置を設けている。
【０００３】
図１０は従来の回転軸封水装置を示し、１は縦型に支持された回転軸である。回転軸１の外周には軸方向に離間して下段、中段及び上段の３組の封水部材２ａ，２ｂ，２ｃが下部ケーシング３ａ、中間ケーシング３ｂ、上部ケーシング３ｃ及び填座支持台３ｄに分割可能な封水部材ケーシング３に収納された状態で設けられている。３組の封水部材２ａ，２ｂ，２ｃは、複数に分割されたセグメント状のパッキン片４を回転軸１を囲撓するようにリング状に配置したカーボンからなるパッキン５が設けられている。このパッキン５の外周部には円錐形状のテーパ面６が形成されている。
【０００４】
また、パッキン５の外周には複数に分割されたセグメント状のパッキン押え片７をリング状に配置したパッキン押え部材８が設けられている。このパッキン押え部材８の内周部にはパッキン５のテーパ面６と接合するようにテーパ面６と逆テーパのテーパ面９が設けられている。
【０００５】
パッキン押え部材８の外周面には環状溝１０が設けられ、この環状溝１０にはパッキン押え部材８を介してパッキン５を回転軸１の外周面に押圧する引張りばね１１が巻回されている。
【０００６】
さらに、封水部材２ａ，２ｂ間の封水部材ケーシング３には径方向に封水加圧孔１２が設けられている。この封水加圧孔１２には配管１３が接続され、封水部材ケーシング３の背部側から封水加圧孔１２に軸封水を供給できるようになっている。従って、封水加圧孔１２から供給される軸封水によってパッキン５をさらに回転軸１の外周面に押圧してシール効果を高めている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、パッキン５は回転する回転軸１の外周面と常時摺動しているため、パッキン５が摩耗する。従って、パッキン５を新しいものと定期的に交換する必要があるとともに、封水部材ケーシング３の内部の封水部材２ａ，２ｂ，２ｃを保守点検する必要がある。
【０００８】
パッキン５の交換や保守点検時には封水部材ケーシング３を分割して回転軸１から取り外すが、このとき、外周面にテーパ面６を有するパッキン５とこれと接合するパッキン押え部材８がテーパ面で接合しているだけである。従って、引張りばね１１の作用によってパッキン５とパッキン押え部材８のテーパ面が互いに滑りあって複数のパッキン片４と複数のパッキン押え片７が分離してしまう。
【０００９】
従って、パッキン５の交換作業や保守点検作業中に各部品が飛散して部品を損傷させたり、紛失する虞があり、また作業に危険性を伴うという問題がある。
【００１０】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、パッキンの交換作業や保守点検作業中に各部品が飛散することなく、パッキンの交換作業や保守点検作業が容易に行え、作業性を向上できる回転軸封水装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を解決するために、請求項１は、回転軸の外周に複数に分割されたセグメント状のパッキン片をリング状に配置するとともに、外周部にテーパ面を有したパッキンと、このパッキンの外周に複数に分割されたセグメント状のパッキン押え片をリング状に配置するとともに、内周部に前記パッキンのテーパ面と接合するテーパ面を有したパッキン押え部材と、このパッキン押え部材の外周部に巻回され該パッキン押え部材を介して前記パッキンを前記回転軸の外周面に押圧する引張りばねとから構成された複数組の封水部材を備え、前記複数組の封水部材を前記回転軸の軸方向に並設した状態で封水部材ケーシングに収納し、この封水部材ケーシングの背部側から前記封水部材間に軸封水を供給して前記パッキンを前記回転軸の外周面に押圧して封水する回転軸封水装置において、前記パッキンのテーパ面を、加圧作用テーパ面とこの加圧作用テーパ面に対して逆テーパの当接テーパ面とし、前記パッキン押え部材のテーパ面に前記パッキンの加圧作用テーパ面に対応する滑動テーパ面と前記パッキンの当接テーパ面に対応するストッパ面を設け、前記パッキンのテーパ面と前記パッキン押え部材のテーパ面を係合したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２は、請求項１の前記パッキンの加圧作用テーパ面と当接テーパ面とからなるテーパ面は、外周側に突出する凸形状であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３は、請求項１の前記パッキンの加圧作用テーパ面と当接テーパ面とからなるテーパ面は、内周側に陥没する凹形状であることを特徴とする。
【００１４】
前記構成によれば、パッキンが摩耗して新しいパッキンと交換する際には封水部材ケーシングを上下方向に分割し、その収納部を開口して封水部材を収納部から取り出す。このとき、引張りばねのばね力によってパッキン押え部材の滑動テーパ面がパッキンの加圧作用テーパ面を滑り移動してストッパ面がパッキンの当接テーパ面に当接する。従って、パッキンとパッキン押え部材が係合した状態に保持され、パッキンとパッキン押え部材とが分離することはない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の各実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１〜図６は第１の実施形態を示し、図１は回転軸の軸受廻り部を示す。水車壁２１には主軸受け台２２が設けられ、この主軸受け台２２には水中軸受２２ａを介して回転軸２３が回転自在に鉛直方向に支持されている。回転軸２３の下端部には水車２３ａが設けられ、上端部には発電機（図示しない）が設けられている。そして、水のエネルギーによって水車を回転させて機械的エネルギーに変換し、さらに発電機によって電気的エネルギーに変換する水力機械を構成している。なお、図１において、矢印は水車２３ａの内部の水の流れ方向を示す。
【００１７】
主軸受け台２２の上部には上部填座支持台２４ａを介して上部回転軸封水装置２５ａが設けられている。主軸受け台２２の下部には下部填座支持台２４ｂを介して下部回転軸封水装置２５ｂが設けられている。
【００１８】
上部回転軸封水装置２５ａ及び下部回転軸軸封装置２５ｂは、基本的には同一構造であるため、下部回転軸軸封装置２５ｂについて説明する。図２にも示すように、回転軸２３の外周には軸方向に並設した下段、中段及び上段の３組の封水部材２６ａ，２６ｂ，２６ｃが封水部材ケーシング２７に収納された状態で設けられている。封水部材ケーシング２７は、回転軸２３を囲撓するように円環状で、下部ケーシング２８、中間ケーシング２９、上部ケーシング３０及び前記下部填座支持台２４ｂによって上下方向に４分割されている。
【００１９】
下部ケーシング２８には内周側（回転軸２３側）及び上部側が開口する環状溝２８ａが設けられている。この環状溝２８ａの上縁部には段差２８ｂが設けられ、この段差２８ｂには中間ケーシング２９の凸部２９ａが係合しており、環状溝２８ａの上部開口は中間ケーシング２９の下面によって閉塞されている。
【００２０】
中間ケーシング２９にも内周側（回転軸２３側）及び上部側が開口する環状溝２９ｂが設けられている。この環状溝２９ｂの上縁部には段差２９ｃが設けられ、この段差２９ｃには上部ケーシング３０の凸部３０ａが係合しており、環状溝２９ｂの上部開口は上部ケーシング３０の下面によって閉塞されている。
【００２１】
従って、封水部材ケーシング２７には３組の封水部材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを収納する収納部２７ａ，２７ｂ，２７ｃが設けられている。３組の封水部材２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、図３及び図４に示すように、複数に分割されたセグメント状のパッキン片３１を回転軸２３を囲撓するようにリング状に配置したカーボンからなるパッキン３２が設けられている。パッキン片３１の一方の端部には係合凸部３１ａが形成され、他方の端部には係合凸部３１ａと係合可能な係合凹部３１ｂが設けられている。そして、複数のパッキン片３１の隣り合う係合凸部３１ａと係合凹部３１ｂを係合することにより、リング状のパッキン３２を構成している。
【００２２】
パッキン３２の外周部における上側には加圧作用テーパ面３３が形成され、下側には加圧作用テーパ面３３と逆テーパの当接テーパ面３４が形成されている。従って、パッキン３２の外周部には外周側に突出する凸形状のテーパ部が形成されている。
【００２３】
また、図５に示すように、パッキン３２の外周には複数に分割されたセグメント状のパッキン押え片３５をリング状に配置したパッキン押え部材３６が設けられている。このパッキン押え部材３６の内周部にはパッキン３２の加圧作用テーパ面３３に対応する滑動テーパ面３７と当接テーパ面３４に対応するストッパ面３８が形成されている。従って、パッキン押え部材３６の内周部には外周側に陥没する凹形状のテーパ部が形成され、パッキン３２の外周部にはパッキン押え部材３６が係合した状態に設けられている。
【００２４】
さらに、パッキン押え部材３６の外周面には環状溝３９が設けられ、この環状溝３９には円環状の引張りばね４０が嵌合している。そして、引張りばね４０のばね力によってパッキン押え部材３６を介してパッキン３２を回転軸２３の外周面に弾性的に押圧するようになっている。
【００２５】
図６に示すように、パッキン３２の外周部にパッキン押え部材３６を係合し、さらにパッキン押え部材３６の外周部に引張りばね４０を嵌合した状態では引張りばね４０のばね力によってパッキン押え部材３６のストッパ面３８がパッキン３２の当接テーパ面３４に当接している。
【００２６】
従って、封水部材２６ａの組立て総高さＡは、封水部材ケーシング２７の収納部２７ａの高さＢ（図２参照）より大きくなる。しかし、封水部材２６ａを収納部２７ａの上部開口から収納部２７ａに押し込むと、パッキン押え部材３６の滑動テーパ面３７がパッキン３２の加圧作用テーパ面３３を滑り移動し、当接テーパ面３４とストッパ面３８との間に隙間ｇができる。従って、引張りばね４０のばね力によってパッキン押え部材３６を介してパッキン３２を回転軸２３の外周面に弾性的に押圧される。
【００２７】
なお、収納部２７ｂ，２７ｃに収納される封水部材２６ｂ，２６ｃも基本的に封水部材２６ａと同一構造であるが、パッキン３２の加圧作用テーパ面３３と当接テーパ面３４及びパッキン押え部材３６の滑動テーパ面３７とストッパ面３８が封水部材２６ａと逆方向のテーパ面に形成されている。
【００２８】
さらに、図１及び図２に示すように、前記中間ケーシング２９の一部には径方向に軸封水孔４１が設けられている。この軸封水孔４１には配管４２が接続され、封水部材ケーシング２７の背部側から軸封水孔４１に軸封水用の加圧水を供給できるようになっている。従って、収納部２７ａ，２７ｂに収納されたパッキン３２は液封水孔４１から供給される加圧水によって回転軸２３の外周面に押圧されてシールされるようになっている。
【００２９】
また、下部填座支持台２４ｂの上面で、回転軸２３に対向する部位には凹部４３が設けられ、この凹部４３は主軸受け台２２に設けられた水車軸受冷却水供給孔４４と対向している。そして、収納部２７ｃに収納されたパッキン３２は水車軸受冷却水供給孔４４から供給される冷却水によって加圧冷却されるようになっている。
【００３０】
前述のように構成された回転軸封水装置によれば、パッキン３２が摩耗して新しいパッキン３２と交換する際には下部ケーシング２８、中間ケーシング２９及び上部ケーシング３０を上下方向に分割し、収納部２７ａ，２７ｂ，２７ｃを開口して封水部材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを収納部２７ａ，２７ｂ，２７ｃから取り出す。
【００３１】
このとき、引張りばね４０のばね力によってパッキン押え部材３６の滑動テーパ面３７がパッキン３２の加圧作用テーパ面３３を滑り移動してストッパ面３８がパッキン３２の当接テーパ面３４に当接する。従って、図６に示すように、パッキン３２にパッキン押え部材３６が係合した状態に保持され、パッキン３２とパッキン押え部材３６とが分離することはない。
【００３２】
その後、パッキン押え部材３６から引張りばね４０を取り外すことにより、パッキン３とパッキン押え部材３６とを分離することができ、パッキン３２を新しいものと交換することができる。パッキン３２の交換後、封水部材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを収納部２７ａ，２７ｂ，２７ｃに組み込む際には、前述したように、パッキン３２にパッキン押え部材３６を係合し、さらにパッキン押え部材３６に引張りばね４０を嵌合した組立て状態で、収納部２７ａの上部開口から収納部２７ａに押し込む。
【００３３】
封水部材２６ａ，２６ｂ，２６ｃを収納部２７ａ，２７ｂ，２７ｃに収納すると、パッキン押え部材３６の滑動テーパ面３７がパッキン３２の加圧作用テーパ面３３を滑り移動する。そして、当接テーパ面３４とストッパ面３８との間に隙間ｇができ、引張りばね４０のばね力によってパッキン押え部材３６を介してパッキン３２は回転軸２３の外周面に押圧される。
【００３４】
図７〜図９は、第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、パッキン３２の外周部における下側には加圧作用テーパ面３３が形成され、上側には加圧作用テーパ面３３と逆テーパの当接テーパ面３４が形成されている。従って、パッキン３２の外周部には内周側に陥没する凹形状のテーパ部が形成されている。
【００３５】
さらに、パッキン３２の外周には複数に分割されたセグメント状のパッキン押え片３５をリング状に配置したパッキン押え部材３６が設けられている。このパッキン押え部材３６の内周部にはパッキン３２の加圧作用テーパ面３３に対応する滑動テーパ面３７と当接テーパ面３４に対応するストッパ面３８が形成されている。従って、パッキン押え部材３６の内周部には内周側に突出する凸形状のテーパ部が形成され、パッキン３２の外周部にはパッキン押え部材３６が係合した状態に設けられている。
【００３６】
本実施形態の作用及び効果は第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、パッキンの交換作業や保守点検作業中に各部品が飛散することなく、パッキンの交換作業や保守点検作業が容易に行え、作業性を向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す回転軸の軸受廻りの縦断側面図。
【図２】同実施形態の回転軸封水装置の一部を示す縦断側面図。
【図３】同実施形態のパッキンの平面図。
【図４】同実施形態のパッキン片を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は断面図。
【図５】同実施形態を示し、（ａ）はパッキン押え部材の平面図、（ｂ）はパッキン押え片の斜視図。
【図６】同実施形態を示し、封水部材の組立て状態の縦断側面図。
【図７】この発明の第２の実施形態の回転軸封水装置の一部を示す縦断側面図。
【図８】同実施形態を示し、（ａ）はパッキン片の斜視図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）はパッキン押え片の斜視図。
【図９】同実施形態を示し、封水部材の組立て状態の縦断側面図。
【図１０】従来の回転軸封水装置の一部を示す縦断側面図。
【符号の説明】
２３…回転軸、２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…封水部材、３２…パッキン、３３…加圧作用テーパ面、３４…当接テーパ面、３６…パッキン押え部材、３７…滑動テーパ面、３８…ストッパ面、４０…引張りばね
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004225756.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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