JP2011220465A - Shaft seal device - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、加圧空気の供給ができない場合でも、軸封装置の環状室の圧力を海水圧力に追従できる軸封装置を提供することを目的とする。
【解決手段】潮流発電装置のタービン翼に連結された回転軸を支持するころがり軸受を海水からシールする軸封装置において、前記回転軸を収容するケーシング側に少なくとも2つのシールリングが軸方向に接続されて回転軸側の表面に接触してシールするように形成された軸封装置を設け、該軸封装置の複数のシールリング相互間に形成された環状室には、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、前記油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成されていることを特徴としている。
【選択図】図4
An object of the present invention is to provide a shaft seal device capable of following the seawater pressure with the pressure in the annular chamber of the shaft seal device even when pressurized air cannot be supplied.
In a shaft seal device that seals a rolling bearing supporting a rotating shaft connected to a turbine blade of a tidal current power generation device from seawater, at least two seal rings are connected in an axial direction on a casing side that accommodates the rotating shaft. A shaft sealing device formed so as to contact and seal the surface of the rotary shaft side, and the annular chamber formed between the plurality of seal rings of the shaft sealing device is higher than the annular chamber in the sea An oil supply pipe connected to an oil reservoir tank installed at a position is connected, and the oil reservoir tank is formed so as to contract according to the pressure of seawater.
[Selection] Figure 4

Description

本発明は、潮流発電装置に適した軸封装置に関し、特に、摩擦抵抗の小さい油潤滑式ころがり軸受を備えた潮流発電装置に適した軸封装置に関する。本発明でいう潮流発電装置には、潮汐の落差エネルギーを利用する潮汐発電装置、および、あらゆる海洋で常時発生している潮流のエネルギーを利用する発電装置のみならず、河川の水の流れを利用した発電装置も包含するものである。したがって、以下の記載において、「潮の流れ」には河川の水の流れも含まれ、また、「海水」には、淡水が含まれる。   The present invention relates to a shaft seal device suitable for a tidal current power generation device, and more particularly to a shaft seal device suitable for a tidal current power generation device including an oil-lubricated rolling bearing with low frictional resistance. The tidal current power generation device referred to in the present invention uses not only a tidal power generation device that uses tidal head energy and a power generation device that uses tidal energy that is constantly generated in every ocean, but also the flow of water in the river. The power generation device is also included. Accordingly, in the following description, “tide flow” includes river water flow, and “seawater” includes fresh water.

従来、潮流発電装置において、タービンロータを支持する軸受には水潤滑システムを採用したゴム軸受や樹脂軸受のようなすべり軸受が知られている(以下「従来技術1」という。例えば、特許文献1参照。)。また、油潤滑システムを採用したものではころ軸受が一般的に採用されている(以下「従来技術2」という。例えば、特許文献2参照。)。   Conventionally, in a tidal current power generation apparatus, a sliding bearing such as a rubber bearing or a resin bearing that employs a water lubrication system is known as a bearing that supports a turbine rotor (hereinafter referred to as “Prior Art 1”, for example, Patent Document 1). reference.). In addition, roller bearings are generally employed in those employing an oil lubrication system (hereinafter referred to as “Prior Art 2”, for example, see Patent Document 2).

上記した従来技術1の水潤滑システムにおける軸受においては軸受の摩擦抵抗が大きいため、発電装置の発電効率が落ちるという問題がある。
一方、従来技術2の油潤滑システムにおける軸受にはころ軸受が採用されているので、ころがり軸受の摩擦抵抗は軽減できるものの、ころがり軸受のシールについて何らの対策も取られていないのでころがり軸受内に海水等が浸入したりする恐れがある。ころがり軸受内に海水等が浸入するところがり軸受が錆びてころが回転しなくなるという問題がある。また、ころがり軸受を潤滑する油をできるだけ海中に漏らさないようにしなければならない。これを考慮すると油潤滑システムにおいては、シール装置が不可欠である。
The bearing in the water lubrication system of the prior art 1 described above has a problem that the power generation efficiency of the power generation device is lowered because the frictional resistance of the bearing is large.
On the other hand, since the roller bearing is adopted as the bearing in the oil lubrication system of the prior art 2, the frictional resistance of the rolling bearing can be reduced, but no measures are taken for the sealing of the rolling bearing. There is a risk of seawater entering. There is a problem in that seawater or the like enters the rolling bearing, the rolling bearing rusts and the roller does not rotate. Also, the oil that lubricates the rolling bearing must be prevented from leaking into the sea as much as possible. Considering this, a sealing device is indispensable in an oil lubrication system.

潮流発電装置は、潮の流れを利用しタービン翼を回転させて発電させる装置であり、一般的に河川や潮の干満差を利用した潮の流れで電力を起こしている。潮の干満差を利用した場合、その設置場所は干満差が15mを越えるところもあるため、浅い海を対象に設置される場合でも、満潮時には、水面よりかなり深いところに位置することになる。このような条件下では、シールリングにかかる負荷が非常に過大となるため、通常のリップシールを使用することはできない。   A tidal current power generation device is a device that generates power by rotating a turbine blade using a tidal flow, and generally generates power by a tidal flow using a river or a tidal difference. When the tidal range is used, there are places where the tidal range exceeds 15m, so even if it is installed in a shallow sea, it is located at a deeper depth than the water surface at high tide. Under such a condition, the load applied to the seal ring becomes extremely excessive, so that a normal lip seal cannot be used.

さらに、潮の流れを利用してタービン翼を回転させて発電させる潮流発電装置では、タービン翼を回転させるエネルギーが変動すること、および、装置のサイズが大きくなること等から軸受およびシールリングの摩擦抵抗をできるだけ小さくしなければならない。その摩擦抵抗を小さくさせる手段として、軸受については、油潤滑方式のころがり軸受があげられ、また、シール装置については、シールリングに作用する負荷を小さくすることができるところのシールリング間に流体圧を作用させる方式があげられる。   Furthermore, in a tidal current power generation device that generates power by rotating turbine blades using the tidal current, the friction between the bearings and the seal ring varies because the energy for rotating the turbine blades fluctuates and the size of the device increases. The resistance must be as small as possible. As a means for reducing the frictional resistance, an oil lubrication type rolling bearing is used for the bearing, and for the seal device, the fluid pressure between the seal rings can reduce the load acting on the seal ring. The system which makes it act is mention | raise | lifted.

本出願人は、潮流発電装置の油潤滑システムの軸受をシールするのに適した軸封装置の発明(以下「関連発明」と呼ぶ。)を特許出願している。
図6は、関連発明の軸封装置の全体構成を説明するための模式図である。
シールリング18は4つ設けられており、隣接するシールリング18相互間において、ライナ12まわりに、外側(海水側)から順に、一次環状室19、二次環状室20及び三次環状室21が形成されている。
一次環状室19には、発電装置本体内に設置された給気装置30の給気管31が接続されている。
給気装置30は、陸上に設置された給気源29と、この給気源29と一次環状室19との間に設けられた空気制御ユニット40とを有している。また、この空気制御ユニット40は、減圧弁41と流量調節弁42とを有している。
これら減圧弁41及び流量調節弁42を具備してなる空気制御ユニット40は、海水圧の変動時に、これに伴う空気供給量の変動は生じるものの、海水圧の変動に基づいた機械的作動は行わない無制御連動型となっている。
The present applicant has filed a patent application for an invention of a shaft seal device (hereinafter referred to as “related invention”) suitable for sealing a bearing of an oil lubrication system of a tidal current power generation device.
FIG. 6 is a schematic diagram for explaining the overall configuration of the shaft seal device according to the related invention.
Four seal rings 18 are provided, and between the adjacent seal rings 18, a primary annular chamber 19, a secondary annular chamber 20, and a tertiary annular chamber 21 are formed around the liner 12 in order from the outside (seawater side). Has been.
An air supply pipe 31 of an air supply device 30 installed in the power generator main body is connected to the primary annular chamber 19.
The air supply device 30 includes an air supply source 29 installed on land, and an air control unit 40 provided between the air supply source 29 and the primary annular chamber 19. The air control unit 40 includes a pressure reducing valve 41 and a flow rate adjusting valve 42.
The air control unit 40 including the pressure reducing valve 41 and the flow rate adjusting valve 42 performs a mechanical operation based on the fluctuation of the seawater pressure although the fluctuation of the air supply amount occurs when the seawater pressure changes. There is no uncontrolled interlocking type.

また、発電装置本体内において所定高さに設置された油溜タンク32から二次環状室20に潤滑油を供給できるように油溜タンク32と二次環状室20を接続する給油管33が設けられる。油溜タンク32には、上記給気装置30の給気管31の中途部から分岐した内圧感知管34が接続されている。油溜タンク32が設置される高さは、二次環状室20に一次環状室19の圧力よりも所定の大きさだけ高いヘッド圧を付加できるような高さとする。例えば、油溜タンク32を軸封装置10より2〜4m高い位置に設置することで、一次環状室19から空気を船外側(海水側)へ吹き出させるのに必要な圧力を、二次環状室20の内圧に持たせることができるものである。   Further, an oil supply pipe 33 for connecting the oil reservoir tank 32 and the secondary annular chamber 20 is provided so that the lubricating oil can be supplied to the secondary annular chamber 20 from the oil reservoir tank 32 installed at a predetermined height in the power generator main body. It is done. Connected to the oil reservoir tank 32 is an internal pressure sensing pipe 34 branched from the middle of the air supply pipe 31 of the air supply device 30. The height at which the oil reservoir tank 32 is installed is set such that a head pressure higher than the pressure in the primary annular chamber 19 by a predetermined magnitude can be applied to the secondary annular chamber 20. For example, by installing the oil reservoir tank 32 at a position 2 to 4 m higher than the shaft seal device 10, the pressure required for blowing air from the primary annular chamber 19 to the outside of the ship (seawater side) is changed to the secondary annular chamber. It can be given to an internal pressure of 20.

油溜タンク32内の油面には、内圧感知管34を介して給気管31からの流体圧が作用するが、給気管31は一次環状室19と連通しているから、結局、油溜タンク32内の油面には、一次環状室19の内圧の変化と時間遅れもなく同調変化する圧力が作用するため、結果として、二次環状室20の内圧は、常に海水圧よりも油溜タンク32の潤滑油のヘッド圧だけ高くなる。   The fluid pressure from the air supply pipe 31 acts on the oil level in the oil reservoir tank 32 via the internal pressure sensing pipe 34. However, since the air supply pipe 31 communicates with the primary annular chamber 19, the oil reservoir tank is eventually obtained. Since the pressure that changes synchronously with the change in the internal pressure of the primary annular chamber 19 and the time delay does not act on the oil surface in 32, as a result, the internal pressure of the secondary annular chamber 20 is always higher than the seawater pressure. Only the head pressure of 32 lubricating oil increases.

このような構成の軸封装置10では、一次環状室19には、給気装置30により、空気制御ユニット40における減圧弁41の設定値及び流量調節弁42の設定値の範囲内において、海水圧Paにリング締付け圧を加えた内圧が保持されるように空気が供給されることになる。
一方、二次環状室20内には、海水圧Paにリング締付け圧を加えた内圧に加え、油溜タンク32の高さに応じた潤滑油のヘッド圧が加算された圧力が作用する。
したがって、一次環状室19に供給された空気は、常に海水側へ吹き出る状態となる。
In the shaft seal device 10 having such a configuration, the primary annular chamber 19 is supplied to the primary annular chamber 19 within the range of the set value of the pressure reducing valve 41 and the set value of the flow rate control valve 42 in the air control unit 40 by the seawater pressure Air is supplied so that the internal pressure obtained by adding the ring tightening pressure to Pa is maintained.
On the other hand, in the secondary annular chamber 20, a pressure obtained by adding the head pressure of the lubricating oil corresponding to the height of the oil reservoir tank 32 is applied in addition to the internal pressure obtained by adding the ring tightening pressure to the seawater pressure Pa.
Therefore, the air supplied to the primary annular chamber 19 is always blown out to the seawater side.

特表2008−513650号公報Special table 2008-513650 gazette 特開2002−242811号公報JP 2002-242811 A

潮流発電装置を沿岸に近い場所に設置できれば、陸上からの空気の連続供給が可能であるが、潮流発電装置は沿岸の近い場所に設置されるとは限らない。例えば、沿岸から数キロ離れた場所に設置されることもある。このような場合、陸上からの空気の連続供給が不可能となるため、図6に示した関連発明のような陸上から空気を連続供給するところのエアシール方式の軸封装置を採用することが難しくなる。
シールリング間の環状室に空気の供給ができない場合、シールリングにかかる負荷が大きくなり、シールリングの寿命が短くなるという問題がある。
また、油溜タンクに空気圧力を作用させることができなくなると、二次環状室内の油圧を海水圧の変動に対して追従させることができないため二次環状室内の油圧が海水圧より低くなったり、シールリングが損傷したりした場合、海水がころがり軸受の設置された室に浸入し、ころがり軸受を損傷させて潮流発電装置のタービン翼が回転できなくなるという問題が発生する。
If the tidal power generation device can be installed near the coast, air can be continuously supplied from the land, but the tidal power generation device is not always installed near the coast. For example, it may be installed several kilometers away from the coast. In such a case, since continuous supply of air from the land becomes impossible, it is difficult to employ an air seal type shaft seal device that continuously supplies air from the land as in the related invention shown in FIG. Become.
When air cannot be supplied to the annular chamber between the seal rings, there is a problem that the load applied to the seal rings becomes large and the life of the seal rings is shortened.
In addition, if air pressure cannot be applied to the oil reservoir tank, the hydraulic pressure in the secondary annular chamber cannot follow the seawater pressure fluctuation, so the hydraulic pressure in the secondary annular chamber becomes lower than the seawater pressure. When the seal ring is damaged, seawater enters the chamber in which the rolling bearing is installed, causing a problem that the rolling blade is damaged and the turbine blade of the tidal current power generator cannot be rotated.

このような状況に鑑み、エアシール方式を採用する場合には、潮流発電装置自体に空気源を取り付けることが必要となる。この場合には、メンテナンス上、空気の消費量を必要最低限にしなければならない。
関連発明に用いられている減圧弁41は、二次圧が設定値以上になると弁内部の二次側において空気を漏洩し、二次圧を開放するタイプのリリーフ型減圧弁と呼ばれるもので、空気の消費量が多いという問題があった。
In view of such a situation, when the air seal method is adopted, it is necessary to attach an air source to the tidal current power generation device itself. In this case, the amount of air consumption must be minimized for maintenance.
The pressure reducing valve 41 used in the related invention is called a relief type pressure reducing valve that leaks air on the secondary side inside the valve and releases the secondary pressure when the secondary pressure exceeds a set value. There was a problem that air consumption was large.

本発明は、第一に、加圧空気の供給ができない場合でも、軸封装置の環状室の圧力を海水圧力に追従できる軸封装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、第二に、軸封装置にエアシール方式を採用する場合であっても、空気の消費量を必要最低限にした軸封装置を提供することを目的とする。
A first object of the present invention is to provide a shaft seal device that can follow the pressure of the annular chamber of the shaft seal device to the seawater pressure even when pressurized air cannot be supplied.
A second object of the present invention is to provide a shaft seal device that minimizes the amount of air consumption even when an air seal system is employed in the shaft seal device.

上記目的を達成するため本発明の軸封装置は、第1に、潮流発電装置のタービン翼に連結された回転軸を支持するころがり軸受を海水からシールする軸封装置において、前記回転軸を収容するケーシング側に少なくとも2つのシールリングが軸方向に接続されて回転軸側の表面に接触してシールするように形成された軸封装置を設け、該軸封装置の複数のシールリング相互間に形成された環状室には、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、前記油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成されていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, a shaft seal device according to the present invention is, firstly, a shaft seal device that seals a rolling bearing that supports a rotation shaft connected to a turbine blade of a tidal current power generation device from seawater, and accommodates the rotation shaft. A shaft sealing device is provided on the casing side, and at least two seal rings are connected in the axial direction so as to contact and seal the surface of the rotating shaft side, and a plurality of seal rings of the shaft sealing device are provided between the seal rings. The formed annular chamber is connected to an oil supply pipe connected to an oil reservoir tank installed at a position higher than the annular chamber in the sea, and the oil reservoir tank is formed to contract according to the pressure of seawater. It is characterized by that.

上記した第1の特徴により、加圧空気の供給ができない場合でも、給油管の接続された環状室の圧力を海水圧力に追従させるとともに海水圧にリング締付け圧を加えた圧力に保持することができるため、シールリングの負荷を軽減できるとともに、ころがり軸受の設置された室内への海水の浸入を防止することができる。   According to the first feature described above, even when pressurized air cannot be supplied, the pressure in the annular chamber to which the oil supply pipe is connected can be made to follow the seawater pressure and maintained at a pressure obtained by adding the ring tightening pressure to the seawater pressure. Therefore, the load on the seal ring can be reduced, and seawater can be prevented from entering the room in which the rolling bearing is installed.

また、本発明の軸封装置は、第2に、潮流発電装置のタービン翼に連結された回転軸を支持するころがり軸受を海水からシールする軸封装置において、前記回転軸を収容するケーシング側に少なくとも3つのシールリングが軸方向に並設されて回転軸側の表面に接触してシールするように形成された軸封装置を設け、該軸封装置の複数のシールリング相互間に形成された複数の環状室のうち、海水側から一番目の環状室には、海水圧にリング締付け圧を加えた内圧が保持されるようにケーシング内に設けられた空気源から空気の供給を行う給気装置が接続され、海水側から二番目の環状室には、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、前記油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成されていることを特徴としている。   The shaft seal device of the present invention is secondly a shaft seal device that seals a rolling bearing supporting a rotating shaft connected to a turbine blade of a tidal current power generation device from seawater, on a casing side that accommodates the rotating shaft. A shaft seal device is provided in which at least three seal rings are arranged in parallel in the axial direction so as to contact and seal the surface on the rotary shaft side, and are formed between a plurality of seal rings of the shaft seal device. Of the plurality of annular chambers, the first annular chamber from the seawater side is supplied with air from an air source provided in the casing so that the inner pressure obtained by adding the ring tightening pressure to the seawater pressure is maintained. The device is connected, and the second annular chamber from the seawater side is connected with an oil supply pipe connected to an oil reservoir tank installed at a position higher than the annular chamber in the sea. To shrink It is characterized in that have been made.

上記した第2の特徴により、陸上からの加圧空気の連続供給が不可能な設置場所においても、空気の消費量を必要最低限にしつつ、海水側から一番目及び二番目の環状室の圧力を海水圧力に追従させるとともに海水圧にリング締付け圧を加えた圧力に保持することができるため、シールリングの負荷を軽減できるとともに、ころがり軸受の設置された室内への海水の浸入を防止することができる。   Due to the second feature described above, the pressures in the first and second annular chambers from the seawater side while minimizing the amount of air consumption even in installation locations where continuous supply of pressurized air from the land is not possible. Can follow the seawater pressure and maintain the pressure of the seawater pressure plus the ring tightening pressure, reducing the load on the seal ring and preventing seawater from entering the room where the rolling bearings are installed. Can do.

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
(1)第1の特徴において、複数のシールリング相互間に形成された環状室に、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成されていることにより、加圧空気の供給ができない場合でも、環状室の圧力を海水圧力に追従させることができるため、シールリングの負荷を軽減できるとともに、ころがり軸受の設置された室内への海水の浸入を防止することができる。
The present invention has the following excellent effects.
(1) In the first feature, an oil supply pipe connected to an oil reservoir tank installed at a position higher than the annular chamber in the sea is connected to an annular chamber formed between a plurality of seal rings. Since it is configured to shrink according to the pressure of seawater, even when pressurized air cannot be supplied, the pressure in the annular chamber can be made to follow the seawater pressure, so the load on the seal ring can be reduced. Intrusion of seawater into the room in which the rolling bearing is installed can be prevented.

(2)第2の特徴において、海水側から一番目の環状室には、海水圧にリング締付け圧を加えた内圧が保持されるようにケーシング内に設けられた空気源から空気の供給を行う給気装置が接続され、海水側から二番目の環状室には、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成されていることにより、陸上からの加圧空気の連続供給が不可能な設置場所においても、空気の消費量を必要最低限にしつつ、海水側から一番目及び二番目の環状室の圧力を海水圧力に追従させるとともに海水圧にリング締付け圧を加えた圧力保持することができるため、シールリングの負荷を軽減できるとともに、ころがり軸受の設置された室内への海水の浸入を防止することができる。 (2) In the second feature, air is supplied to the first annular chamber from the seawater side from an air source provided in the casing so that an internal pressure obtained by adding a ring tightening pressure to the seawater pressure is maintained. An air supply device is connected, and the second annular chamber from the seawater side is connected to an oil supply pipe connected to an oil reservoir tank installed at a position higher than the annular chamber in the sea. In the installation place where the continuous supply of pressurized air from the land is impossible, the first and second from the seawater side while minimizing the amount of air consumption. The pressure in the annular chamber can be made to follow the seawater pressure and the pressure of the seawater pressure plus the ring tightening pressure can be maintained, reducing the load on the seal ring and intruding seawater into the room where the rolling bearings are installed. It is possible to prevent.

本発明の実施の形態に係る軸封装置が装着される潮流発電装置の全体構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the whole structure of the tidal power generation apparatus with which the shaft seal device which concerns on embodiment of this invention is mounted | worn. 図1のタービン翼等から構成される潮流発電装置本体の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a tidal current power generator main body composed of the turbine blades and the like of FIG. 図2の軸封装置の拡大断面図である。It is an expanded sectional view of the shaft seal device of FIG. 本発明の実施の形態1に係る軸封装置の全体構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the shaft seal apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態2に係る軸封装置の全体構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the shaft seal apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 関連発明の軸封装置の全体構成を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the whole structure of the shaft seal apparatus of related invention.

本発明の軸封装置を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、改良を加えうるものである。   The embodiment for carrying out the shaft seal device of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not construed as being limited to this, and unless the scope of the present invention is deviated, Various changes and improvements can be made based on the knowledge of the traders.

〔実施の形態1〕
図1は、本発明の実施の形態に係る軸封装置が装着される潮流発電装置の全体構成を示す斜視図である。
図2は、図1のタービン翼等から構成される潮流発電装置本体の断面図である。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a tidal current power generation device to which a shaft seal device according to an embodiment of the present invention is attached.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a tidal current power generation device main body composed of the turbine blades of FIG.

図1において、潮流発電装置は、海峡などの潮流または海流としての水平な流れWを生じる海中において、海底1から立設された支持構造体2により海面3よりも下方で海中における流れWの方向に向けられるように配設されたタービン翼4等から構成される潮流発電装置本体5を支持構造体2の両側に備えている。
図1に示す潮流発電装置本体5では、タービン翼4が上流側にのみ設けられているが、これと対象に下流側にも設け、上流側及び下流側のタービン翼4によりそれぞれ発電装置を駆動するようにしてもよい。
In FIG. 1, the tidal current power generation device is a subsurface flow W in a sea below a sea surface 3 by a support structure 2 erected from the seabed 1 in a sea where a horizontal current W as a tidal current or a sea current such as a strait is generated. The tidal power generation device main body 5 composed of the turbine blades 4 and the like disposed so as to face the support structure 2 is provided on both sides of the support structure 2.
In the tidal current power generator main body 5 shown in FIG. 1, the turbine blade 4 is provided only on the upstream side, but this is also provided on the downstream side, and the power generator is driven by the upstream and downstream turbine blades 4 respectively. You may make it do.

図2に示すように、潮流発電装置本体5は、主として、タービン翼4、該タービン翼4に連結されて回転される回転軸6、該回転軸6を支持するころがり軸受7、回転軸6により回転駆動されて発電する発電装置8、回転軸6、ころがり軸受7及び発電装置8等を収容保持する中空タンク形状のケーシング9、並びに、ケーシング9と回転軸6との間からケーシング9内に海水が浸入しないようにシールする軸封装置10から構成されている。ケーシング9は、タービン翼4との間に間隔を置いて回転軸6を覆うように設けられ、タービン翼4とケーシング9との間の回転軸6周囲には軸封装置10が設けられる。また、ケーシング9の下流側の端部は流線型に形成されている。さらに、ケーシング9は、支持構造体2から延設された支持部材11により支持されるもので、支持部材に例えば、溶接等により固定される。
なお、タービン翼4が下流側にも設けられる場合は、回転軸6、ころがり軸受7、発電装置8及び軸封装置10も、上流側のこれらの部材と対称的に下流側延長位置に配置される。
また、発電装置8をケーシング9内に配置することなく、支持構造体2に設置することも可能であり、その場合、回転軸6の動力は、歯車機構及び伝達軸等を介して支持構造体2に設置される発電装置8に導かれる。
As shown in FIG. 2, the tidal current power generator main body 5 mainly includes a turbine blade 4, a rotating shaft 6 that is connected to the turbine blade 4 and rotated, a rolling bearing 7 that supports the rotating shaft 6, and a rotating shaft 6. A power generation device 8 that is driven to rotate, generates power, a rotary shaft 6, a rolling tank 7, a hollow tank-shaped casing 9 that houses and holds the power generation device 8, and the like, and seawater enters between the casing 9 and the rotary shaft 6 in the casing 9. It is comprised from the shaft seal apparatus 10 which seals so that it may not enter. The casing 9 is provided so as to cover the rotary shaft 6 with a space between the turbine blade 4 and a shaft seal device 10 is provided around the rotary shaft 6 between the turbine blade 4 and the casing 9. Further, the downstream end of the casing 9 is formed in a streamline shape. Further, the casing 9 is supported by a support member 11 extending from the support structure 2, and is fixed to the support member by, for example, welding.
In the case where the turbine blade 4 is also provided on the downstream side, the rotary shaft 6, the rolling bearing 7, the power generation device 8, and the shaft seal device 10 are also arranged at the downstream extended position symmetrically with these upstream members. The
Further, the power generation device 8 can be installed on the support structure 2 without being arranged in the casing 9, and in this case, the power of the rotating shaft 6 is supported via the gear mechanism and the transmission shaft. 2 is guided to the power generation device 8 installed in the vehicle 2.

タービン翼4は、潮流の運動エネルギを受けて回転されるもので、タービン翼4の回転を回転軸6を介して発電装置8に伝達することにより発電装置8が発電するようになっており、発電された電気は、例えば、支持部材11を経由して支持構造体2の内部から電力需要側に向けて配設された電力ケーブル等により送電される。
また、ころがり軸受7に対する潤滑油の供給は、支持構造体2の内部に配設される配管等を通して行うことができる。このように、ころがり軸受7が設けられるケーシング9内は大気に連通された空気室であり、ケーシング9内の圧力は大気圧であるから、仮に軸封装置が10が損傷された場合、ケーシング9内に海水が入りやすい圧力条件となっている。
The turbine blade 4 is rotated by receiving the kinetic energy of the tidal current, and the power generation device 8 generates power by transmitting the rotation of the turbine blade 4 to the power generation device 8 through the rotation shaft 6. The generated electricity is transmitted, for example, by a power cable or the like disposed from the inside of the support structure 2 toward the power demand side via the support member 11.
Further, the lubricating oil can be supplied to the rolling bearing 7 through a pipe or the like disposed inside the support structure 2. Thus, since the inside of the casing 9 provided with the rolling bearing 7 is an air chamber communicated with the atmosphere, and the pressure in the casing 9 is atmospheric pressure, if the shaft seal device 10 is damaged, the casing 9 The pressure conditions are such that seawater can easily enter.

図2及び図3に示すように、タービン翼4とケーシング9との間の回転軸6周囲には軸封装置10が設けられる。軸封装置10の設けられる回転軸6の外周には、本例の場合、高クロム・ステンレス鋼製のライナ12が配設されており、ライナ12はOリング13を介してタービン翼4にボルトで固定されている。ライナ12の外周面に接するように軸封装置10がケーシング9のフランジ14に支持・固定されて装着される。
軸封装置10は、図3に拡大して示されているように、ケーシング9のフランジ14にボルト等の固定手段により固定されたフランジリング15、複数の中間リング16、最外側のカバーリング17及び少なくとも4つのシールリング18から構成され、フランジリング15、中間リング16及びカバーリング17は図示しないボルトにより組み合わされており、これらのリング15、16、17の間にシールリング18が締付け、固定されている。シールリング18は、フッ素ラバーまたはニトリルラバー等からなり、ライナ12の動きに追従できるように、断面形状が“く”の字をしている。また、シールリング18に所定の圧力がかかるとこれを背面から支えるようにフランジリング15、中間リング16及びカバーリング17がバックアップし、シールリング18とライナ12との接触幅を常に一定に保持するようになっている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a shaft seal device 10 is provided around the rotating shaft 6 between the turbine blade 4 and the casing 9. In the case of this example, a high-chromium / stainless steel liner 12 is disposed on the outer periphery of the rotary shaft 6 provided with the shaft seal device 10, and the liner 12 is bolted to the turbine blade 4 via an O-ring 13. It is fixed with. The shaft seal device 10 is supported and fixed to the flange 14 of the casing 9 so as to be in contact with the outer peripheral surface of the liner 12.
As shown in an enlarged view in FIG. 3, the shaft seal device 10 includes a flange ring 15 fixed to the flange 14 of the casing 9 by fixing means such as bolts, a plurality of intermediate rings 16, and an outermost cover ring 17. And at least four seal rings 18, and the flange ring 15, the intermediate ring 16 and the cover ring 17 are combined by bolts (not shown), and the seal ring 18 is fastened and fixed between these rings 15, 16, 17. Has been. The seal ring 18 is made of fluorine rubber, nitrile rubber, or the like, and has a “<” shape in cross section so that it can follow the movement of the liner 12. Further, when a predetermined pressure is applied to the seal ring 18, the flange ring 15, the intermediate ring 16 and the cover ring 17 are backed up so as to support this from the back, and the contact width between the seal ring 18 and the liner 12 is always kept constant. It is like that.

潮流発電装置のサイズは発電容量等により種々であるが、一例を示すと、軸封装置10が装着されるライナ12の外径はおよそ20〜30cmであり、この程度の大きさの場合、軸封装置10の上部と下部とでは、海水から受ける圧力はさほど変わらない。   The size of the tidal current power generation device varies depending on the power generation capacity and the like. For example, the outer diameter of the liner 12 to which the shaft seal device 10 is attached is about 20 to 30 cm. The pressure received from seawater does not change much between the upper part and the lower part of the sealing device 10.

図4は、本実施の形態1に係る軸封装置の全体構成を説明するための模式図である。
本実施の形態1では、シールリング18は4つ設けられている。隣接するシールリング18相互間において、ライナ12まわりに、外側(海水側)から順に、一次環状室19、二次環状室20及び三次環状室21が形成されている。
なお、以下において、説明の便宜上、シールリング18のうち、最も外側寄りとされるものから内側へ向けて順に、「1番シール22」「2番シール23」「3番シール24」「4番シール25」というものとする。即ち、一次環状室19は1番シール22と2番シール23とで形成され、二次環状室20は2番シール23と3番シール24とで形成され、三次環状室21は3番シール24と4番シール25で形成されていることになる。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the overall configuration of the shaft seal device according to the first embodiment.
In the first embodiment, four seal rings 18 are provided. Between the adjacent seal rings 18, a primary annular chamber 19, a secondary annular chamber 20, and a tertiary annular chamber 21 are formed around the liner 12 in order from the outside (seawater side).
In the following, for the convenience of explanation, the “first seal 22”, “second seal 23”, “third seal 24”, and “fourth” in order from the outermost seal ring 18 toward the inner side. This is referred to as “seal 25”. That is, the primary annular chamber 19 is formed by the first seal 22 and the second seal 23, the secondary annular chamber 20 is formed by the second seal 23 and the third seal 24, and the tertiary annular chamber 21 is the third seal 24. And the fourth seal 25 is formed.

1番シール22、3番シール24および4番シール25は、その正面(流体圧を受けたときにリップ部を益々、被シール面であるライナ12の外面へ押し付けるようになる側)を外側へ向けるように配されており、反対に、2番シール23は、その正面を内側へ向けるように配されている。このため、一次環状室19内に流体力が作用した場合、リップ部が両側に開くように変形し、逆に、二次環状室20内に流体圧が作用した場合、リップ部が被シール面であるライナ12の外面へ押し付けるように変形する。   The first seal 22, the third seal 24, and the fourth seal 25 have their front surfaces (sides that increasingly press the lip portion against the outer surface of the liner 12 to be sealed) when subjected to fluid pressure. On the contrary, the second seal 23 is arranged so that the front face thereof faces inward. For this reason, when a fluid force acts in the primary annular chamber 19, the lip portion is deformed so as to open on both sides, and conversely, when a fluid pressure acts in the secondary annular chamber 20, the lip portion becomes the surface to be sealed. It deform | transforms so that it may press on the outer surface of the liner 12 which is.

図4において、発電装置本体5の外側の海水中には、環状室19、20、21より高い位置に設置された油溜タンク38が設けられ、該油溜タンク38から二次環状室20に潤滑油を供給できるように油溜タンク38と二次環状室20を接続する給油管33が設けられる。
油溜タンク38は、海水が浸入しないように密閉された構造をしており、海水の圧力を外部から受けて収縮するように形成されている。油溜タンク38の構造としては、例えば、形状を直方体とし、その底面をステンレス製として剛性を持たせ、その他の面はゴム膜のような可撓性のある材料で形成したり、あるいは、直方体形状の底面および上面を剛性のあるものとし、側面を蛇腹状にして上下方向に収縮できるようにしたものの他、形状を球状とし、全体をゴムのような可撓性のある材料で形成すること等が挙げられる。
なお、潤滑油としては、万一、装置外に漏れることも考慮すると、生分解油を用いることが望ましい。
In FIG. 4, an oil reservoir tank 38 installed at a position higher than the annular chambers 19, 20, 21 is provided in the seawater outside the power generator main body 5, and the oil reservoir tank 38 leads to the secondary annular chamber 20. An oil supply pipe 33 that connects the oil reservoir tank 38 and the secondary annular chamber 20 is provided so that lubricating oil can be supplied.
The oil reservoir tank 38 has a sealed structure so that seawater does not enter, and is formed so as to contract under the pressure of seawater from the outside. As the structure of the oil reservoir tank 38, for example, the shape is a rectangular parallelepiped, and the bottom surface is made of stainless steel to give rigidity, and the other surface is formed of a flexible material such as a rubber film. The bottom and top surfaces of the shape must be rigid, the side surface can be accordion-like and can be shrunk in the vertical direction, the shape can be spherical, and the whole can be made of a flexible material such as rubber. Etc.
As the lubricating oil, it is desirable to use biodegradable oil in consideration of leaking out of the apparatus.

油溜タンク38はその設置深さに応じて海水から圧力を受けて収縮し、内部の油を押出すことから、油溜タンク38に空気を連続して供給しなくても、二次環状室20内の油圧は海水圧の変動に追従するため、シールリングの負荷が軽減されるとともに、ころがり軸受7の設置された室内への海水の浸入を防止することができる。
油溜タンク38の設置高さは、特に限定されないが、給油管33をできるだけ短くするには二次環状室20の上部近傍に設置するのがよい。
図4に示した本実施の形態1の軸封装置では、4つのシールリング22、23、24、25が配置されているが、これは、3番シールリング24が圧力差の大きい過酷な条件で作動しており、2番シールリング23については圧力差が小さいもののシールリングの背面側が水(海水)で潤滑状態が悪く更には海水中の漁網等の異物がシールリングに巻き込み損傷しやすい為に、それぞれの問題点を補う為に1番シールリング22及び4番シールリング25を設けている。すなわち、仮に、1番シールリング22及び4番シールリング25を設けない場合は、2番シールリング23の背面側が海水にさらされ潤滑状態も悪く、加えて、海水中の異物の巻き込みにより損傷する可能性があり、また、3番シールリング24は過大な圧力差に加え、背面側は空気にさらされることから潤滑状態が悪く、摺動面の温度が上がり損傷する可能性があるため、1番シールリング22及び4番シールリング25を設け、一次環状室19及び三次環状室21に潤滑油を予め封入するようにしたものである。1番シールリング22については、海水側にシールリングの正面側を向け海水をシールするのと同時に、海水中の異物から2番シールリング23を保護する役割も併せ持つ。このように、シールリングの数を増やすことはシール機能の点では望ましいが、設置スペース及びコスト等を考慮するとシールリングの数は少ない方が望ましい。本実施の形態において、1番シールリング22及び4番シールリング25は望ましいものではあるが必須というものではなく、1番シールリング22及び4番シールリング25を省略しても、実施の形態1に係る発明の目的が達成できることはいうまでもない。したがって、実施の形態1に係る発明における必要最低限のシールリングの個数としては、2つである。
The oil reservoir tank 38 receives pressure from seawater according to the installation depth and contracts to push out the internal oil, so that the secondary annular chamber can be used without continuously supplying air to the oil reservoir tank 38. Since the hydraulic pressure in 20 follows fluctuations in seawater pressure, the load on the seal ring is reduced and seawater can be prevented from entering the room where the rolling bearing 7 is installed.
The installation height of the oil reservoir tank 38 is not particularly limited, but it is preferable to install it in the vicinity of the upper portion of the secondary annular chamber 20 in order to make the oil supply pipe 33 as short as possible.
In the shaft seal device of the first embodiment shown in FIG. 4, four seal rings 22, 23, 24, and 25 are disposed. This is a severe condition in which the third seal ring 24 has a large pressure difference. No. 2 seal ring 23 has a small pressure difference, but the back side of the seal ring is water (seawater) and the lubrication state is poor. Further, foreign matter such as fishing nets in seawater is caught in the seal ring and is easily damaged. In addition, a first seal ring 22 and a fourth seal ring 25 are provided to make up for the respective problems. That is, if the No. 1 seal ring 22 and the No. 4 seal ring 25 are not provided, the back side of the No. 2 seal ring 23 is exposed to seawater and is in a poorly lubricated state, and in addition, it is damaged by the inclusion of foreign matter in the seawater. In addition to the excessive pressure difference, the No. 3 seal ring 24 is exposed to air on the back side, so the lubrication state is poor, and the temperature of the sliding surface may increase and damage may occur. A number seal ring 22 and a number 4 seal ring 25 are provided, and lubricating oil is preliminarily sealed in the primary annular chamber 19 and the tertiary annular chamber 21. The first seal ring 22 has the role of protecting the second seal ring 23 from foreign matter in seawater at the same time as sealing the seawater with the front side of the seal ring facing the seawater side. Thus, increasing the number of seal rings is desirable in terms of the sealing function, but considering the installation space and cost, it is desirable that the number of seal rings is small. In the present embodiment, the first seal ring 22 and the fourth seal ring 25 are desirable but not essential, and the first embodiment may be omitted even if the first seal ring 22 and the fourth seal ring 25 are omitted. Needless to say, the object of the invention can be achieved. Therefore, the minimum necessary number of seal rings in the invention according to Embodiment 1 is two.

〔実施の形態2〕
図5は、本発明の実施の形態2に係る軸封装置の全体構成を説明するための模式図である。本発明の実施の形態2に係る軸封装置が装着される潮流発電装置は、実施の形態1における 図1、2及び3に示したものと同じであるので、その説明は省略する。
また、実施の形態1の符号と同じ符号は同じ部材を意味しているので、それらの説明も省略する。
[Embodiment 2]
FIG. 5 is a schematic diagram for explaining the overall configuration of the shaft seal device according to Embodiment 2 of the present invention. Since the tidal current power generation device to which the shaft seal device according to the second embodiment of the present invention is attached is the same as that shown in FIGS. 1, 2, and 3 in the first embodiment, the description thereof is omitted.
Moreover, since the same code | symbol as the code | symbol of Embodiment 1 means the same member, those description is also abbreviate | omitted.

図5において、軸封装置10は、給気装置30を備えており、該給気装置30の給気管31が一次環状室19に接続されている。
給気装置30は、給気源としての高圧空気タンク26と、この高圧空気タンク26と一次環状室19との間に設けられた空気制御ユニット27とを有している。また、この空気制御ユニット27は、減圧弁28と流量調節弁42とを有している。高圧空気タンク26は、ケーシング9側の適宜位置に固定されている。
In FIG. 5, the shaft seal device 10 includes an air supply device 30, and an air supply pipe 31 of the air supply device 30 is connected to the primary annular chamber 19.
The air supply device 30 includes a high pressure air tank 26 as an air supply source, and an air control unit 27 provided between the high pressure air tank 26 and the primary annular chamber 19. The air control unit 27 has a pressure reducing valve 28 and a flow rate adjusting valve 42. The high-pressure air tank 26 is fixed at an appropriate position on the casing 9 side.

減圧弁28は、二次側圧力が設定値よりも高くなった時にダイヤフラムのリリーフ孔から空気を放出するリリーフ型(リリーフ型の減圧弁については、例えば、実開平6−86104号公報参照)ではなく、減圧弁から外部に空気放出のないノンリリーフ型減圧弁を採用し、空気消費量を低減させている。
本発明において、ノンリリーフ型減圧弁を用いることのできる理由は以下のとおりである。
一般に減圧弁と呼ばれるものの基本動作は、二次ポートの下流側で圧力変動が生じた場合に、この変動する圧力(二次側圧力)を設定値に維持させようとするものである。 しかし、減圧弁の二次側ポートを大気へ解放させると仮定すると、減圧弁の設定がどのようになっていようとも、この減圧弁から排出された直後に二次側圧力は大気圧に等しくなる。
一方、本発明で用いられた減圧弁28は、その二次側ポートが給気管31を介して一次環状室19に解放されていることになるため、この減圧弁28の二次側圧力は、海水圧にシールリング22、23の締付け圧を加えた合計値に等しくなる。すなわち、この減圧弁28においては、二次側圧力(=一次環状室19の内圧)の上限を、最大吃水に伴う海水圧に合わせて設定するためだけのものであり、これを一度設定してしまえば、減圧弁28は海水圧が変動することを起因としては何ら制御を行う必要がない。
The pressure reducing valve 28 is a relief type that discharges air from the relief hole of the diaphragm when the secondary side pressure becomes higher than a set value (for a relief type pressure reducing valve, see, for example, Japanese Utility Model Publication No. 6-86104). In addition, a non-relief type pressure reducing valve that does not release air to the outside from the pressure reducing valve is employed to reduce air consumption.
The reason why the non-relief type pressure reducing valve can be used in the present invention is as follows.
The basic operation of what is generally called a pressure reducing valve is to maintain the fluctuating pressure (secondary pressure) at a set value when a pressure fluctuation occurs on the downstream side of the secondary port. However, assuming that the secondary port of the pressure reducing valve is released to the atmosphere, the secondary pressure becomes equal to the atmospheric pressure immediately after being discharged from the pressure reducing valve, regardless of the setting of the pressure reducing valve. .
On the other hand, the pressure reducing valve 28 used in the present invention has its secondary port opened to the primary annular chamber 19 via the air supply pipe 31, so the secondary pressure of the pressure reducing valve 28 is It becomes equal to the total value obtained by adding the tightening pressure of the seal rings 22 and 23 to the seawater pressure. That is, in the pressure reducing valve 28, the upper limit of the secondary side pressure (= internal pressure of the primary annular chamber 19) is only set in accordance with the seawater pressure accompanying the maximum flooding, and this is set once. In other words, the pressure reducing valve 28 does not need to be controlled at all due to fluctuations in seawater pressure.

これら減圧弁28及び流量調節弁42を具備してなる空気制御ユニット27として、即ち、この空気制御ユニット27と高圧空気タンク26とを有して構成される給気装置30としては、海水圧の変動時に、これに伴い空気供給量が変化するものの、海水圧の変動に基づいた機械的作動は行わない無制御連動型となっている。   As the air control unit 27 having the pressure reducing valve 28 and the flow rate adjusting valve 42, that is, the air supply device 30 including the air control unit 27 and the high-pressure air tank 26, At the time of fluctuation, the air supply amount changes accordingly, but the mechanical operation based on the fluctuation of the seawater pressure is not performed, and it is an uncontrolled interlocking type.

一方、給油管33は、図4の実施の形態1で説明したように、海水中において環状室19、20、21より高い位置に設置された油溜タンク38の底部に接続されて潤滑油を二次環状室20に供給するようになっている。
油溜タンク38は、海水が浸入しないように密閉された構造をしており、海水の圧力を外部から受けて収縮するように形成されている。
油溜タンク38はその設置深さに応じて海水から圧力を受けて収縮し、内部の油を押出すことから、油溜タンク38に空気を連続して供給しなくても、二次環状室20の油圧は海水圧が変動してもその圧力に追従するため、シールリングの負荷が軽減されるとともに、軸受室内への海水の浸入を防止できる。
なお、潤滑油が空気制御ユニット40側へ流れないように逆止弁37を給気管31の空気制御ユニット27近傍に設けておく。
On the other hand, the oil supply pipe 33 is connected to the bottom of the oil reservoir tank 38 installed at a position higher than the annular chambers 19, 20, 21 in seawater as described in Embodiment 1 in FIG. The secondary annular chamber 20 is supplied.
The oil reservoir tank 38 has a sealed structure so that seawater does not enter, and is formed so as to contract under the pressure of seawater from the outside.
The oil reservoir tank 38 receives pressure from seawater according to the installation depth and contracts to push out the internal oil, so that the secondary annular chamber can be used without continuously supplying air to the oil reservoir tank 38. Since the oil pressure of 20 follows the seawater pressure even when the seawater pressure fluctuates, the load on the seal ring is reduced and seawater can be prevented from entering the bearing chamber.
A check valve 37 is provided in the vicinity of the air control unit 27 of the air supply pipe 31 so that the lubricating oil does not flow to the air control unit 40 side.

このような構成の軸封装置10は、次のように作用する。
今、例えば、高圧空気タンク26内の空気圧を3MPaとする。高圧空気タンク26と空気制御ユニット27を接続し、空気源の圧力を減圧するとともに空気の消費量を設定する。例えば、一次環状室19への供給圧力を0.5MPaで減圧し、空気消費量を100cc/minに設定する。
一次環状室19には、給気装置30により、空気制御ユニット27における減圧弁28の設定値及び流量調節弁42の設定値の範囲内において、海水圧Paにリング締付け圧を加えた内圧が保持されるように空気が供給されることになる。
関連発明の装置では、リリーフ型減圧弁を用いていることから空気消費量が多いが、本実施の形態ではノンリリーフ型減圧弁を採用しているため空気消費量はかなり小さくできる。
The shaft seal device 10 having such a configuration operates as follows.
Now, for example, the air pressure in the high-pressure air tank 26 is 3 MPa. The high-pressure air tank 26 and the air control unit 27 are connected to reduce the pressure of the air source and set the air consumption. For example, the supply pressure to the primary annular chamber 19 is reduced at 0.5 MPa, and the air consumption is set to 100 cc / min.
In the primary annular chamber 19, an internal pressure obtained by adding the ring tightening pressure to the seawater pressure Pa is held by the air supply device 30 within the range of the set value of the pressure reducing valve 28 and the set value of the flow rate adjusting valve 42 in the air control unit 27. Air will be supplied as is done.
The apparatus according to the related invention uses a relief type pressure reducing valve, which consumes a large amount of air. However, in this embodiment, a non-relief type pressure reducing valve is used, so that the air consumption can be considerably reduced.

一方、二次環状室20と接続された油溜タンク38は収縮可能な構造のため、油溜タンク38内の潤滑油は海水圧に応じて加圧される。すなわち、油溜タンク38に空気を供給し続けなくても二次環状室20の圧力は海水圧の変動に対し追従できる。   On the other hand, since the oil reservoir tank 38 connected to the secondary annular chamber 20 has a contractible structure, the lubricating oil in the oil reservoir tank 38 is pressurized according to the seawater pressure. That is, the pressure in the secondary annular chamber 20 can follow the fluctuation of the seawater pressure without continuing to supply air to the oil reservoir tank 38.

図5に示した本実施の形態2の軸封装置では、4つのシールリング22、23、24、25が配置されているが、これは、これは、3番シールリング24が圧力差の一番大きい過酷な条件で作動することになることから、3番シールリング24の潤滑状態を良好にするため4番シールリング25を設けている。すなわち、仮に、4番シールリング25を設けない場合は、3番シールリング24の背面側は空気にさらされ潤滑状態が悪く、摺動面の温度が上がり損傷する可能性があるため、4番シールリング25を設け、三次環状室21に潤滑油を予め封入するようにしたものである。このように、シールリングの数を増やすことはシール機能の点では望ましいが、設置スペース及びコスト等を考慮するとシールリングの数は少ない方が望ましい。本実施の形態において、4番シールリング25は望ましいものではあるが必須というものではなく、4番シールリング25を省略しても、実施の形態2に係る発明の目的が達成できることはいうまでもない。したがって、実施の形態2に係る発明における必要最低限のシールリングの個数としては、3つである。   In the shaft seal device of the second embodiment shown in FIG. 5, four seal rings 22, 23, 24, 25 are arranged. This is because the third seal ring 24 has a pressure difference of one. Since the operation is performed under the severest conditions, the 4th seal ring 25 is provided in order to improve the lubrication state of the 3rd seal ring 24. That is, if the No. 4 seal ring 25 is not provided, the back side of the No. 3 seal ring 24 is exposed to air and the lubrication state is poor, and the temperature of the sliding surface may be increased and may be damaged. A seal ring 25 is provided, and lubricating oil is sealed in the tertiary annular chamber 21 in advance. Thus, increasing the number of seal rings is desirable in terms of the sealing function, but considering the installation space and cost, it is desirable that the number of seal rings is small. In the present embodiment, the fourth seal ring 25 is desirable but not essential, and it goes without saying that the object of the invention according to the second embodiment can be achieved even if the fourth seal ring 25 is omitted. Absent. Therefore, the minimum number of seal rings in the invention according to Embodiment 2 is three.

また、水圧(海水圧)と軸受を設置した室(ケーシング内)との圧力差が大きくなる場合には、三次環状室21に油溜タンクを接続して圧力を付加することにより3番シールリング24の負荷を軽減することも可能である。その際、4番シールリング25の負荷が大きくなる場合には、順次、軸受を設置した室側にシールリング18を追加していくことによりシールリング損傷を防止できる。シールリングの向きについても条件に応じて変更可能であることはいうまでもない。また、油溜タンク38は、海水圧を受けて収縮する機能を奏するものであればよく、材料および構造が上記したものに限定されることはない。
さらに、本実施の形態2の軸封装置においては、減圧弁41及び流量調節弁42を具備してなる空気制御ユニット40と給気源29とを有して構成される給気装置30としては、海水圧の変動時に、これに伴う空気供給量の変動は生じるものの、海水圧の変動に基づいた機械的作動は行わない無制御連動型を用いた場合を説明しているが、これに限定されることなく、要は、海水圧が変動しても、(海水圧Pa)<(一次環状室19の内圧)の圧力関係が常に形成されるものであればよく、例えば、定流量式圧力制御弁を有した給気装置でもよい。
Further, when the pressure difference between the water pressure (seawater pressure) and the chamber (inside the casing) in which the bearing is installed becomes large, the third seal ring is connected by connecting an oil reservoir tank to the tertiary annular chamber 21 and applying pressure. It is also possible to reduce the load of 24. At that time, when the load on the fourth seal ring 25 is increased, damage to the seal ring can be prevented by sequentially adding the seal ring 18 to the chamber side where the bearing is installed. It goes without saying that the direction of the seal ring can be changed according to the conditions. Further, the oil reservoir tank 38 only needs to have a function of contracting under seawater pressure, and the material and structure are not limited to those described above.
Furthermore, in the shaft seal device of the second embodiment, the air supply device 30 configured to include the air control unit 40 including the pressure reducing valve 41 and the flow rate adjusting valve 42 and the air supply source 29 is provided. Although the fluctuation of the air supply amount associated with the fluctuation of the seawater pressure occurs, the case of using the uncontrolled interlocking type that does not perform the mechanical operation based on the fluctuation of the seawater pressure is explained. What is essential is that the pressure relationship of (seawater pressure Pa) <(inner pressure of the primary annular chamber 19) is always formed even if the seawater pressure fluctuates. An air supply device having a control valve may be used.

図4及び5に示すように、ケーシング9内の底部近傍には、液面センサー35及び液面センサー35の感知により作動する排水ポンプ36が装着されている。万一、ケーシング9内に海水が浸入してきた場合には、液面センサー35がこれを検知して排水ポンプ36の作動により海水を排出し、ころがり軸受7等に海水が及ぶことを防止する。   As shown in FIGS. 4 and 5, near the bottom of the casing 9, a liquid level sensor 35 and a drainage pump 36 that operates by sensing the liquid level sensor 35 are mounted. Should seawater enter the casing 9, the liquid level sensor 35 detects this and discharges the seawater by the operation of the drainage pump 36 to prevent the seawater from reaching the rolling bearing 7 or the like.

1 海底
2 支持構造体
3 海面
4 タービン翼
5 潮流発電装置本体
6 回転軸
7 ころがり軸受
8 発電装置
9 ケーシング
10 軸封装置
11 支持部材
12 ライナ
13 Oリング
14 フランジ
15 フランジリング
16 中間リング
17 カバーリング
18 シールリング
19 一次環状室
20 二次環状室
21 三次環状室
22 1番シール
23 2番シール
24 3番シール
25 4番シール
26 高圧空気タンク
27 空気制御ユニット
28 減圧弁
30 給気装置
31 給気管
33 給油管
35 液面センサ
36 排水ポンプ
37 逆止弁
38 油溜タンク
42 流量調節弁
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Seabed 2 Support structure 3 Sea surface 4 Turbine blade 5 Tidal current power generator main body 6 Rotating shaft 7 Rolling bearing 8 Power generator 9 Casing 10 Shaft seal 11 Support member 12 Liner 13 O-ring 14 Flange 15 Flange ring 16 Intermediate ring 17 Cover ring 18 Seal ring 19 Primary annular chamber 20 Secondary annular chamber 21 Tertiary annular chamber 22 1st seal 23 2nd seal 24 3rd seal 25 4th seal 26 High pressure air tank 27 Air control unit 28 Pressure reducing valve 30 Air supply device 31 Air supply pipe 33 Oil supply pipe 35 Liquid level sensor 36 Drain pump 37 Check valve 38 Oil reservoir tank 42 Flow control valve

Claims (2)

潮流発電装置のタービン翼に連結された回転軸を支持するころがり軸受を海水からシールする軸封装置において、前記回転軸を収容するケーシング側に少なくとも2つのシールリングが軸方向に接続されて回転軸側の表面に接触してシールするように形成された軸封装置を設け、該軸封装置の複数のシールリング相互間に形成された環状室には、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、前記油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成されていることを特徴とする軸封装置。   In a shaft seal device for sealing a rolling bearing supporting a rotating shaft connected to a turbine blade of a tidal current power generator from seawater, at least two seal rings are axially connected to a casing side housing the rotating shaft, and the rotating shaft A shaft seal device formed to contact and seal the side surface is provided, and the annular chamber formed between the plurality of seal rings of the shaft seal device is installed at a higher position in the sea than the annular chamber. An oil supply pipe connected to the oil reservoir tank is connected, and the oil reservoir tank is formed so as to contract according to the pressure of seawater. 潮流発電装置のタービン翼に連結された回転軸を支持するころがり軸受を海水からシールする軸封装置において、前記回転軸を収容するケーシング側に少なくとも3つのシールリングが軸方向に並設されて回転軸側の表面に接触してシールするように形成された軸封装置を設け、該軸封装置の複数のシールリング相互間に形成された複数の環状室のうち、海水側から一番目の環状室には、海水圧にリング締付け圧を加えた内圧が保持されるようにケーシング内に設けられた空気源から空気の供給を行う給気装置が接続され、海水側から二番目の環状室には、海中において環状室より高い位置に設置された油溜タンクに接続する給油管が接続され、前記油溜タンクは海水による圧力に応じて収縮するように形成されていることを特徴とする軸封装置。









In a shaft seal device that seals a rolling bearing that supports a rotating shaft connected to a turbine blade of a tidal current power generator from seawater, at least three seal rings are arranged in parallel in the axial direction on the casing side that accommodates the rotating shaft. Provided with a shaft sealing device formed to contact and seal the shaft side surface, and among the plurality of annular chambers formed between the plurality of seal rings of the shaft sealing device, the first ring from the seawater side The chamber is connected to an air supply device that supplies air from an air source provided in the casing so that the internal pressure obtained by adding the ring tightening pressure to the seawater pressure is connected to the second annular chamber from the seawater side. Is an oil supply pipe connected to an oil tank installed at a position higher than the annular chamber in the sea, and the oil tank is formed so as to contract according to the pressure of seawater. Seal Location.









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