JP2004068745A

JP2004068745A - 高温用ポンプ

Info

Publication number: JP2004068745A
Application number: JP2002231084A
Authority: JP
Inventors: Takaomi Sakuma; 佐久間　啓臣; Kazuyoshi Miyagawa; 宮川　和芳; Harusuke Uchiumi; 内海　晴輔; Osamu Hisai; 久井　治; Kikuo Nakamura; 中村　喜久男
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-08-08
Filing date: 2002-08-08
Publication date: 2004-03-04

Abstract

【課題】簡単な構成で、チャンバ内での高温水と低温水との境界部近傍における温度揺らぎ現象の発生を抑制することが可能な、温度揺らぎ防止構造を有する高温用ポンプを提供する。
【解決手段】高温水を昇圧するインペラを設けたウエアリング１と、ウエアリング１を回転駆動する主軸２と、ウエアリング１の上側に取り付けられ、これと連動して回転する裏羽根３とを有し、裏羽根３の上方にチャンバ４を形成するケーシング５を備えて成り、ケーシング５と主軸２との隙間を下方に流れる封水と前記高温水の一部とがチャンバ４内で混合する構成において、ウエアリング１と裏羽根３との隙間に、ケーシング５の内壁面より延びる仕切りリング６を設けた構成とする。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チャンバ内に温度揺らぎ防止構造を適用した、各種高温用ポンプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、高温水を扱うポンプ、例えば加圧水型原子炉には、原子炉で発生した熱エネルギーを蒸気発生器へと導くために、一次冷却材を強制循環させる一次冷却材ポンプ、沸騰水型原子炉では同様に原子炉で発生した熱エネルギーを循環させる再循環ポンプが設けられている。図５は、このような従来の高温用ポンプ（一次冷却材ポンプ）の一部分を模式的に示す縦断面図である。この高温用ポンプは、同図に示すように、ウエアリング１と、これを回転駆動する主軸２、及びウエアリング１上側に取り付けられた裏羽根３を備えている。
【０００３】
そして、主軸２の回転により、ウエアリング１及び裏羽根３が回転駆動される。また、ウエアリング１下側には、高温用ポンプ内に流入した高温水を昇圧する図示しないインペラが設けられている。さらに、裏羽根３の上方には、ケーシング５によりチャンバ４が形成されている。なお、裏羽根３はウエアリング１により主軸２に加わるスラスト荷重を軽減する働きをするものである。
【０００４】
さて、高温用ポンプの下側より流入した温度約２９０℃の高温水である一次冷却材は、上記インペラにより昇圧され、圧力１５７ｋｇｆ／ｃｍ^２（約１５．４ＭＰａ）程度で、高温用ポンプの側面に形成された図示しない吐出ノズルから吐出される。そして、高温水の一部は、ウエアリング１の外周に形成されたラビリンス１ａとケーシング５との隙間から、チャンバ４内へと流入する。
【０００５】
一方、高温水の密閉と主軸２の冷却のために、約５０℃の低温水（封水）が矢印ａで示すように、ケーシング５上部中央付近に形成されたラビリンス５ａと主軸２との隙間を流下し、ここからチャンバ４内へと流入する。また、上述した一次冷却材の一部は、このチャンバ４内において矢印ｂで示すように、高温水（再循環水）として上記封水と混合される。このとき、高温水より若干圧力の高いこの封水（低温水）によって、高温水のラビリンス５ａ上部へのリークを防止している。
【０００６】
このチャンバ４内に流入し合流した封水（低温水）と高温水の混合流体は、主軸２の回転による遠心力の作用により、裏羽根３の外径方向に流れる。その後、裏羽根３とウエアリング１との間を流れて、ウエアリング３の中心付近に開けられたバランスホール１ｂに流入し、このバランスホール１ｂからウエアリング１の下部に排出されて、高温用ポンプの下側より流入した一次冷却材に戻るようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような高温用ポンプの構成では、チャンバ４に流入した低温の封水と高温水が、それぞれ矢印ａ，ｂで示したように混合され、ラビリンス５ａ及び主軸２付近で熱境界層を形成し、更にチャンバ４の径方向に旋回流となって流れる。このため、チャンバ４内に周期的な温度揺らぎ現象が発生し、これによりラビリンス５ａや主軸２、或いは裏羽根３等に熱疲労を与え、さらには熱疲労割れが生じて、高温用ポンプの信頼性を著しく低下させる恐れがある。
【０００８】
このような温度揺らぎの防止対策として、ヒーターを用いて低温水（封水）の温度を高くし、チャンバ内の高温水との温度差を小さくするものがあるが、これは構造が複雑であって製造コストも高く、また既設機器への設置も困難である。本発明は、以上のような問題点に鑑み、簡単な構成で、チャンバ内での高温水と低温水との境界部近傍における温度揺らぎ現象の発生を抑制することが可能な、温度揺らぎ防止構造を有する高温用ポンプを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、高温水を昇圧するインペラを設けたウエアリングと、そのウエアリングを回転駆動する主軸と、前記ウエアリングの上側に取り付けられ、このウエアリングと連動して回転する裏羽根とを有し、その裏羽根の上方にチャンバを形成するケーシングを備えて成り、そのケーシングと前記主軸との隙間を下方に流れる封水と前記高温水の一部とが前記チャンバ内で混合する高温用ポンプにおいて、前記ウエアリングと前記裏羽根との隙間に、前記ケーシングの内壁面より延びる仕切りリングを設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記裏羽根の外周面に相対して前記仕切りリングの内周面にラビリンスを形成したことを特徴とする。或いは、前記仕切りリングの内周面に相対して前記裏羽根の外周面にラビリンスを形成したことを特徴とする。
【００１１】
或いは、前記裏羽根の外周部より上方に延びる衝突板を設け、前記仕切りリングの内周面に相対してその衝突板の外周面にラビリンスを形成したことを特徴とする。そして、前記仕切りリングの内周面より内方に延びるリングを設け、そのリングの下面が前記衝突板の上端面と相対するように配置したことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図においては、前記従来例と共通する部分には同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る高温用ポンプの一部分を模式的に示す縦断面図である。本発明では同図に示すように、ウエアリング１と裏羽根３との隙間流路に、抵抗となる構造物としての仕切りリング６を設けた構成としている。
【００１３】
仕切りリング６は、チャンバ４を構成しているケーシング５の内壁面より延びた構造となっている。本例ではケーシング５の天井面より垂下している。この仕切りリング６により、チャンバ４内への高温水（再循環水）の流入が抑制される。具体的には、まず、上記従来例と同様にして、矢印Ａで示すように、低温水（封水）がケーシング５に形成されたラビリンス５ａと主軸２との隙間を流下し、ここからチャンバ４内へと流入する。
【００１４】
これに対して、上記一次冷却材の一部は、高温水（再循環水）として、ウエアリング１の外周に形成されたラビリンス１ａとケーシング５との隙間から、チャンバ４内へと流入しようとするが、ここでは仕切りリング６に阻まれる。そして、矢印Ｂで示すように、仕切りリング６の下側を通過した後、主として直接に裏羽根３とウエアリング１との間を流れて、ウエアリング３の中心付近に開けられたバランスホール１ｂに流入し、このバランスホール１ｂからウエアリング１の下部に排出される。
【００１５】
これにより、チャンバ４内への高温な再循環水の流入が抑制されるので、チャンバ４内の流体温度は低下し、ラビリンス５ａ及び主軸２付近でのチャンバ４内流体と封水との温度差が小さくなる。従って、温度揺らぎの発生を抑制することができるので、熱疲労割れを防止することが可能となる。なお、本実施形態ではさらに、裏羽根３の外周面に相対して、仕切りリング６の内周面下端にラビリンス６ａを形成している。これにより、仕切りリング６と裏羽根３との間を流体が通過し難くなるので、チャンバ４内への高温な再循環水の流入が更に抑制される。
【００１６】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る高温用ポンプの一部分を模式的に示す縦断面図である。本発明では同図に示すように、ウエアリング１と裏羽根３との隙間流路に、抵抗となる構造物としての仕切りリング６を設け、さらに、仕切りリング６の内周面下端に相対して、裏羽根３の外周面にラビリンス３ａを形成している。これにより、仕切りリング６と裏羽根３との間を流体が通過し難くなるので、チャンバ４内への高温な再循環水の流入が更に抑制される。
【００１７】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る高温用ポンプの一部分を模式的に示す縦断面図である。本発明では同図に示すように、ウエアリング１と裏羽根３との隙間流路に、抵抗となる構造物としての仕切りリング６を設け、さらに、裏羽根３の外周部より上方に延びるリング状の衝突板７を設けて、仕切りリング６の内周面下端に相対して、衝突板７の外周面にラビリンス７ａを形成している。これにより、仕切りリング６と裏羽根３との間を流体が更に通過し難くなるので、チャンバ４内への高温な再循環水の流入が更に抑制される。
【００１８】
図４は、本発明の第４の実施形態に係る高温用ポンプの一部分を模式的に示す縦断面図である。本発明では同図に示すように、上記第３の実施形態の構成に加えて、仕切りリング６の内周面より内方に延びるリング８を設けている。そして、その下面が衝突板７の上端面と相対するように配置している。このようなリング８と衝突板７との隙間の抵抗により、仕切りリング６と裏羽根３との間を流体が更に通過し難くなるので、チャンバ４内への高温な再循環水の流入が更に抑制される。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で、チャンバ内での高温水と低温水との境界部近傍における温度揺らぎ現象の発生を抑制することが可能な、温度揺らぎ防止構造を有する高温用ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る高温用ポンプの一部分を模式的に示す縦断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る高温用ポンプの一部分を模式的に示す縦断面図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る高温用ポンプの一部分を模式的に示す縦断面図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る高温用ポンプの一部分を模式的に示す縦断面図。
【図５】従来の高温用ポンプの一部分を模式的に示す縦断面図。
【符号の説明】
１　　ウエアリング
２　　主軸
３　　裏羽根
４　　チャンバ
５　　ケーシング
６　　仕切りリング
７　　衝突板
８　　リング

Claims

高温水を昇圧するインペラを設けたウエアリングと、該ウエアリングを回転駆動する主軸と、前記ウエアリングの上側に取り付けられ、このウエアリングと連動して回転する裏羽根とを有し、該裏羽根の上方にチャンバを形成するケーシングを備えて成り、該ケーシングと前記主軸との隙間を下方に流れる封水と前記高温水の一部とが前記チャンバ内で混合する高温用ポンプにおいて、
前記ウエアリングと前記裏羽根との隙間に、前記ケーシングの内壁面より延びる仕切りリングを設けたことを特徴とする高温用ポンプ。
前記裏羽根の外周面に相対して前記仕切りリングの内周面にラビリンスを形成したことを特徴とする請求項１に記載の高温用ポンプ。
前記仕切りリングの内周面に相対して前記裏羽根の外周面にラビリンスを形成したことを特徴とする請求項１に記載の高温用ポンプ。
前記裏羽根の外周部より上方に延びる衝突板を設け、前記仕切りリングの内周面に相対して該衝突板の外周面にラビリンスを形成したことを特徴とする請求項１に記載の高温用ポンプ。
前記仕切りリングの内周面より内方に延びるリングを設け、該リングの下面が前記衝突板の上端面と相対するように配置したことを特徴とする請求項４に記載の高温用ポンプ。