JP2014080961A - 軸シール構造及び一次冷却材循環ポンプ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】軸シール構造は、軸線方向に沿って分割されて形成された合口部を有し、主軸10周りにリング状に設けられたシールリング1と、主軸10の周方向に沿ってシールリング1に設けられ、シールリング1と接触しながら主軸10の中心方向へ移動し、主軸10の周方向に沿ってシールリング1に対して相対移動するサポート部材6と、合口部内でサポート部材6と接続され、通常運転時よりも高温になったときサポート部材6を主軸10の中心方向へ押圧するサーモスイッチ3とを備え、シールリング1は、通常運転時にシールリング1を主軸10から離隔した位置で固定されており、通常運転時よりも高温になったときサポート部材6によって主軸10の中心方向に移動する。
【選択図】図2
Description
すなわち、本発明に係る軸シール構造は、ポンプの軸シール構造であって、軸線方向に沿って分割されて形成された合口部を有し、軸周りにリング状に設けられたシールリングと、軸の周方向に沿って前記シールリングに設けられ、前記シールリングと接触しながら前記軸の中心方向へ移動し、前記軸の周方向に沿って前記シールリングに対して相対移動する支持部材と、前記合口部内で前記支持部材と接続され、通常運転時よりも高温になったとき前記支持部材を前記軸の中心方向へ押圧する第1駆動部とを備え、前記シールリングは、前記通常運転時に前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定されており、前記通常運転時よりも高温になったとき前記支持部材によって前記軸の中心方向に移動する。
この構成によれば、シールリングは、通常運転時、第1駆動部によって軸から離隔した位置で固定されている。
この構成によれば、シールリングの表面に、弾性率が小さい軟質材料のコーティング、例えば、銀メッキ、合成樹脂コーティング、又はゴム焼付けなどが施され、シールリングが軸に接触したときの密着性を向上させることができる。
また、シールリングの軸側であって、シールリングよりも弾性率が小さい材料が施されていない部分、シールリングの低圧側の表面は、シールリングの金属部分が露出していることから、軸とシールリングの金属部分が接触する。これにより、シールリングが流体によって下流側、すなわちポンプの高圧側から低圧側に押圧されたとき、シールリングの金属部分がシールリングを確実に保持できる。また、シールリングよりも弾性率が小さい材料がポンプの低圧側にはみ出すことを防止できる。
この構成によれば、シールリングの低圧側の表面において、シールリングよりも弾性率が小さい材料がシールリングの金属製の部分と軸又はハウジングとの間に施されて、シールリングが軸又はハウジングに接触したときの密着性を向上させ、軸表面又はハウジング表面の傷などからの流体の漏洩を低減又は防止できる。
この構成によれば、シールリングの合口部において、シールリングよりも弾性率が小さい漏洩防止部が設けられて、シールリングが軸に接触したときの合口部における密着性を向上させ、流体の漏洩を低減又は防止できる。
この構成によれば、シールリングが流体によって下流側、すなわちポンプの高圧側から低圧側に押圧されたとき、漏洩防止部の金属部分がシールリングよりも弾性率が小さい材料を保持して、シールリングよりも弾性率が小さい材料がポンプの低圧側にはみ出すことを防止できる。
この構成によれば、軸シール構造が設けられていることによって、温度上昇時に流体が当該軸シール構造よりも下流へ漏洩することを低減又は防止できる。
本実施形態に係る軸シール構造は、例えば原子力発電所に用いられる加圧水型原子炉(PWR)の一次冷却材循環ポンプに適用される。一次冷却材循環ポンプの軸シール構造は、ポンプの内側から外側に向かって第1シール(No.1 Seal)、第2シール(No.2 Seal)、第3シール(No.3 Seal)の順に配置されている。この3組のシールを構成する部材は、総称してシールアッセンブリともいう。そして、本実施形態では、更に第1シールと第2シールの間に漏洩防止シールが設けられる。図2及び図4では、図中の下側がポンプ内側であり、本実施形態の漏洩防止シールよりも下側に第1シールが位置する。また、図中の上側がポンプ外側であり、漏洩防止シールよりも上側に第2シールが位置する。
ポンプの通常運転時、漏洩防止シールは図1〜図3に示す状態であり、第1シール側のポンプ室の圧力は約15MPa、第2シール側の圧力は約0.3MPa程度に保たれている。また、流体の温度は、約70℃である。このとき、シールリング1の合口部7がストッパー9を挟んだ状態であり、かつ、サーモスイッチ3のロッド5は、シールリング1の主軸10の外周面から離れた位置で固定されている。したがって、シールリング1は、図1〜図3に示すように、主軸10から離隔した位置にあり、シールリング1の内周面と主軸10の間には隙間が設けられている。その結果、主軸10は、軸心周りにスムーズに回転できる。
サーモスイッチ3は、図2及び図3に示すように、サーモスイッチ収容部21内部に設置され、ばね22と、移動板23と、バイメタル24などを備える。
なお、本発明において、移動板23を付勢し、反対にバイメタル24によって収縮する部材は、ばね22に限定されず、他の弾性部材でもよい。
なお、本発明において、温度上昇時に移動板23を押圧する部材は、バイメタル24に限定されず、他のサーモアクチュエータでもよい。例えば、バイメタル24の代わりに、ワックスを封入した金属ベローズ、又は形状記憶合金などでもよい。
シールリング1の表面には、例えば、図8〜図19に示すように、少なくともシールリング1の主軸10側の表面1aに軟質材料25が施される。
これにより、シールリング1の主軸側10かつ高圧側の表面において、軟質材料25がシールリング1の金属製の部分と主軸10との間に施されて、シールリング1が主軸10に接触したときの密着性を向上させ、主軸10表面の傷などからの流体の漏洩を低減又は防止する。
この場合、シールリング1の低圧側の表面において、軟質材料25がシールリング1の金属製の部分と主軸10又はシールハウジング分割部材12との間に施される。その結果、シールリング1が主軸10又はシールハウジング分割部材12に接触したときの密着性を向上させ、主軸10表面又はシールハウジング分割部材12表面の傷などからの流体の漏洩を低減又は防止できる。
漏洩防止部31は、軟質材料、例えば銀等の軟質の金属、合成樹脂又はゴムから構成される。漏洩防止部31は、例えば、図20に示すように、シールリング1の端部の両方に結合される。また、漏洩防止部31は、サポート部材6に設置され、サポート部材6の移動と同時に主軸10の外周面へ移動可能である。
これにより、シールリング1が流体によって下流側、すなわちポンプの高圧側から低圧側に押圧されたとき、漏洩防止部31に設けられた補強材32が漏洩防止部31の軟質材料を保持して、軟質材料がポンプの低圧側にはみ出すことを防止したり、図28に示すように、はみ出し量を低減できる。
2 シールリング収容溝
3 サーモスイッチ(第1駆動部)
4 サーモスイッチ(第2駆動部)
5 ロッド
6 サポート部材(支持部材)
7 合口部
8 スペーサ
9 ストッパー(離隔部材)
10 主軸(軸)
11、12 シールハウジング分割部材
14 金属Oリング
21 サーモスイッチ収容部
22 ばね
23 移動板
24 バイメタル
25 軟質材料
31 漏洩防止部
32 補強材
Claims (10)
- ポンプの軸シール構造であって、
軸線方向に沿って分割されて形成された合口部を有し、軸周りにリング状に設けられたシールリングと、
軸の周方向に沿って前記シールリングに設けられ、前記シールリングと接触しながら前記軸の中心方向へ移動し、前記軸の周方向に沿って前記シールリングに対して相対移動する支持部材と、
前記合口部内で前記支持部材と接続され、通常運転時よりも高温になったとき前記支持部材を前記軸の中心方向へ押圧する第1駆動部と、
を備え、
前記シールリングは、前記通常運転時に前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定されており、前記通常運転時よりも高温になったとき前記支持部材によって前記軸の中心方向に移動する軸シール構造。 - 前記通常運転時に前記シールリングの前記合口部に挟まれて、前記シールリングを前記軸から離隔させ、前記シールリングが前記軸の中心方向へ移動したとき、前記シールリングの前記合口部から外れる離隔部材を更に備える請求項1に記載の軸シール構造。
- 前記第1駆動部が、前記通常運転時に前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定する請求項1又は2に記載の軸シール構造。
- 前記合口部の近傍にて前記シールリングと接触し、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを前記軸の中心方向へ押圧する第2駆動部を更に備える請求項1から3のいずれか1項に記載の軸シール構造。
- 前記シールリングは金属製であり、前記シールリングの表面には前記シールリングよりも弾性率が小さい材料が施されている請求項1から4のいずれか1項に記載の軸シール構造。
- 前記シールリングよりも弾性率が小さい材料は、前記シールリングの前記軸側の表面のうち前記ポンプの高圧側に施され、他の部分は前記シールリングの金属部分が露出している請求項5に記載の軸シール構造。
- 前記シールリングよりも弾性率が小さい材料は、前記シールリングの表面のうち前記ポンプの低圧側に施され、他の部分は前記シールリングの金属部分が露出している請求項5に記載の軸シール構造。
- 前記シールリングよりも弾性率が小さい漏洩防止部が、前記シールリングの前記合口部に設置されている請求項1から7のいずれか1項に記載の軸シール構造。
- 前記漏洩防止部は、金属製の材料によって補強されている請求項8に記載の軸シール構造。
- 請求項1から9のいずれか1項に記載の軸シール構造を備える一次冷却材循環ポンプ。
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