水力机械的主轴水封装置以及水力机械制造方法及图纸

本发明专利技术涉及水力机械的主轴水封装置以及水力机械。实施方式的水力机械的主轴水封装置具备从背压室流入工作水的入口室、与外部连通的外部连通口、以及设置在入口室与外部连通口之间的加压室。在入口室与加压室之间设置有第1密封部。第1密封部包括与主轴的轴向垂直的第1密封面。在加压室与外部连通口之间设置有第2密封部。第2密封部包括与主轴的轴向垂直的第2密封面。通过加压水供给部向加压室供给加压水。水。水。

【技术实现步骤摘要】
水力机械的主轴水封装置以及水力机械


[0001]本专利技术的实施方式涉及水力机械的主轴水封装置以及水力机械。

技术介绍

[0002]在水轮机或者水泵水轮机等水力机械的与叶轮连结的主轴上，设置有主轴水封装置。主轴水封装置是用于抑制使叶轮工作的工作水向外部泄漏的装置。主轴水封装置不仅具有抑制工作水泄漏的功能，还具有抑制在水泵水轮机的调相运转时空转的叶轮内的压缩空气向外部泄漏的功能。
[0003]这种主轴水封装置被分类为采用径向密封构造的装置和采用轴向密封构造的装置。
[0004]在径向密封构造中，在主轴的周向上排列有多个扇形体。各个扇形体被朝向主轴而沿着径向按压，由此抑制工作水向外部泄漏。但是，在径向密封构造中，在相互邻接的扇形体彼此之间形成有间隙。工作水可能会通过该间隙向外部泄漏。由于难以减小该间隙，因此在径向密封构造中难以降低工作水的泄漏量。
[0005]在轴向密封构造中，静止侧密封部件与旋转侧密封部件在主轴的轴向上对置配置。静止侧密封部件与旋转侧密封部件被沿着轴向按压，由此抑制工作水向外部泄漏。静止侧密封部件以及旋转侧密封部件分别形成为环状。更详细地说明，静止侧密封部件以及旋转侧密封部件分别在周向上被分割为多个，在静止侧密封部件以及旋转侧密封部件上分别形成有间隙。但是，能够减小这些间隙。因此，在轴向密封构造中，能够有效地降低工作水的泄漏量。
[0006]如此，主轴水封装置减少工作水的泄漏量，由此能够提高水力机械的效率。一般情况下，工作水的泄漏量与在叶轮内流动的工作水的流量相比小到能够无视的程度。因此，作为对主轴水封装置要求的需求，可举出抑制与因工作水的泄漏而引起的水力机械的维修相关的成本。
[0007]例如，在轴向密封构造中，旋转侧密封环相对于静止侧密封环旋转滑动。由此，旋转侧密封环与静止侧密封环的接触面即密封面因摩擦而发热，可以考虑到密封面有可能烧损。因此，向旋转侧密封环与静止侧密封环之间的间隙中供给冷却用的水，对密封面进行散热。在水泵水轮机中，由于叶轮内的工作水的压力比较高，因此主轴水封装置内的工作水的压力也会变高。在该情况下，为了抑制工作水的泄漏而提高密封面的按压力，密封面的温度可能会上升。在密封面的散热不充分的情况下，密封面也有可能烧损。
[0008]此外，在工作水中混入砂土。因此，含有砂土的水可能会流入到静止侧密封环与旋转侧密封环之间的间隙中。在该情况下，有可能促进密封面的磨损。
[0009]专利文献1：美国专利申请公开第2017/0370475号说明书
[0010]专利文献2：美国专利申请公开第2019/0003481号说明书
[0011]专利文献3：美国专利申请公开第2019/0063610号说明书
[0012]专利文献4：美国专利申请公开第2010/0327533号说明书
[0013]专利文献5：美国专利申请公开第2018/0187566号说明书

技术实现思路

[0014]实施方式是考虑到这一点而完成的，其目的在于提供能够对密封面进行散热并且能够抑制砂土向密封面混入的水力机械的主轴水封装置以及水力机械。
[0015]实施方式的水力机械的主轴水封装置，是设置于水力机械的与叶轮连结的主轴，抑制形成在叶轮与上罩之间的背压室内的工作水向外部泄漏的装置。水力机械的主轴水封装置具备从背压室流入工作水的入口室、与外部连通的外部连通口、以及设置在入口室与外部连通口之间的加压室。在入口室与加压室之间设置有第1密封部。第1密封部包括与主轴的轴向垂直的第1密封面。在加压室与外部连通口之间设置有第2密封部。第2密封部包括与主轴的轴向垂直的第2密封面。通过加压水供给部向加压室供给加压水。
[0016]实施方式的水力机械具备叶轮、与叶轮连结的主轴、位于叶轮上方的上罩、以及上述水力机械的主轴水封装置。
[0017]专利技术的效果
[0018]根据实施方式，能够对密封面进行散热并且能够抑制砂土向密封面的混入。
附图说明
[0019]图1是表示本实施方式的弗朗西斯式水轮机的子午面截面图。
[0020]图2是表示本实施方式的主轴水封装置的纵截面图。
[0021]图3是表示图2所示的下侧密封按压部的局部放大截面图。
具体实施方式
[0022]以下，参照附图对本专利技术的实施方式的水力机械的主轴水封装置以及水力机械进行说明。
[0023]使用图1～图3对本实施方式的水力机械的主轴水封装置以及水力机械进行说明。此处，首先，使用图1对水力机械的一例即弗朗西斯式水轮机进行说明。
[0024]如图1所示，弗朗西斯式水轮机1具备在水轮机运转时工作水从上池通过水压铁管(均未图示)流入的旋涡状的壳体2、多个固定叶片3、多个引导叶片4以及叶轮5。
[0025]固定叶片3是用于将流入壳体2的工作水引导至引导叶片4以及叶轮5的部件。固定叶片3在周向上隔开规定间隔地配置。在固定叶片3之间形成有供工作水流动的流路。
[0026]引导叶片4是用于将流入的工作水引导至叶轮5的部件。引导叶片4在周向上隔开规定间隔地配置。在引导叶片4之间形成有供工作水流动的流路。各引导叶片4构成为能够转动，通过各引导叶片4转动而改变开度，由此能够调整向叶轮5流入的工作水的流量。如此，能够调整后述的发电机7的发电量。
[0027]叶轮5构成为能够相对于壳体2以旋转轴线X为中心旋转。在水轮机运转时，通过从壳体2流入的工作水旋转驱动叶轮5。即，叶轮5是用于将流入叶轮5的工作水的压力能量转换成旋转能量的部件。
[0028]叶轮5具有与后述的主轴6连结的冠顶5a、设置在冠顶5a外周侧的低环5b、以及设置在冠顶5a与低环5b之间的多个叶轮叶片5c。其中，叶轮叶片5c在周向上隔开规定间隔地
配置。在叶轮叶片5c之间形成有供工作水流动的流路。
[0029]在叶轮5上连接有主轴6。主轴6构成为能够与叶轮5一起以沿着上下方向延伸的旋转轴线X为中心旋转。主轴6在沿着旋转轴线X的方向(以下，称作轴向d)延伸。
[0030]在主轴6上连结有发电机7。该发电机7构成为，在水轮机运转时，被传递叶轮5的旋转能量而进行发电。
[0031]另外，发电机7也可以构成为，还具有作为电动机的功能，通过被供给电力而旋转驱动叶轮5。在该情况下，能够经由吸入排出管8将下池的工作水抽起而排放到上池，能够使弗朗西斯式水轮机1作为水泵水轮机进行泵运转(抽水运转)。此时，根据水泵扬程来改变引导叶片4的开度，以便成为适当的抽水量。
[0032]在叶轮5的水轮机运转时的下游侧设置有吸入排出管8。该吸入排出管8与未图示的下池或者排水路连结，旋转驱动了叶轮5之后的工作水恢复压力并排放到下池或者排水路。
[0033]如图2所示，在叶轮5的冠顶5a上方设置有上罩9。在叶轮5的冠顶5a与上罩9之间设置有背压室10。在发电运转时，在引导叶片4的流路中流动的工作水的一部分，作为泄漏流而流入背压室10。更具体而言，在引导叶片4与本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水力机械的主轴水封装置，设置于水力机械的与叶轮连结的主轴，抑制形成在上述叶轮与上罩之间的背压室内的工作水向外部泄漏，具备：入口室，从上述背压室流入上述工作水；外部连通口，与外部连通；加压室，设置在上述入口室与上述外部连通口之间；第1密封部，设置在上述入口室与上述加压室之间，包括与上述主轴的轴向垂直的第1密封面；第2密封部，设置在上述加压室与上述外部连通口之间，包括与上述主轴的轴向垂直的第2密封面；以及加压水供给部，向上述加压室供给加压水。2.根据权利要求1所述的水力机械的主轴水封装置，具备：第1固定部件，固定于上述上罩；第1保持部件，能够相对于上述第1固定部件在上述轴向上移动；以及第1密封按压部，对上述第1密封面作用按压力，上述第1密封部包括由上述第1保持部件保持的第1静止侧密封部件、以及由上述主轴保持的第1旋转侧密封部件，上述第1密封按压部相对于上述第1固定部件将上述第1保持部件朝向上述第1旋转侧密封部件按压。3.根据权利要求2所述的水力机械的主轴水封装置，其中，上述第1密封按压部能够调整上述第1密封面的表面压力。4.根据权利要求3所述的水力机械的主轴水封装置，其中，上述第1密封按压部包括：杆，安装于上述第1保持部件，沿着上述轴向延伸且贯通上述第1...

【专利技术属性】
技术研发人员：儿岛贵信，新井武，中园昌彦，武田英树，
申请(专利权)人：东芝能源系统株式会社，
类型：发明
国别省市：