JP2019044686A - Seal device for pump, and primary coolant pump - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、ポンプ用シール装置及び該ポンプ用シール装置を備える一次冷却材ポンプに関する。 The present disclosure relates to a seal device for a pump and a primary coolant pump comprising the seal device for a pump.
原子力発電所では、原子炉と蒸気発生器との間に一次冷却材を循環させるために一次冷却材ポンプが設けられる。一次冷却材ポンプには、一次冷却材の漏洩を防止するためシール装置が設置されている。
特許文献１には、ポンプシャフトに設けられるシール装置が開示されている。このシール装置は、一次冷却材の流路に近い側から順にポンプシャフトの周囲に配置されるＮｏ．１シール部、Ｎｏ．２シール部及びＮｏ．３シール部で構成され、Ｎｏ．１シール部は限定漏洩式の非接触シールが用いられ、Ｎｏ．２シール部及びＮｏ．３シール部はメカニカルシールが用いられている。
In nuclear power plants, a primary coolant pump is provided to circulate primary coolant between the reactor and the steam generator. The primary coolant pump is provided with a sealing device to prevent leakage of the primary coolant.
Patent Document 1 discloses a seal device provided on a pump shaft. This seal device is arranged in the periphery of the pump shaft in order from the side close to the flow path of the primary coolant. 1 seal part, no. 2 seal part and No. 1 seal part. No. 3 seal part is constructed. No. 1 seal part uses a non-contact seal of limited leak type. 2 seal part and No. 1 seal part. (3) A mechanical seal is used for the seal portion.
上記一次冷却材ポンプにおいて、全交流電源喪失（Ｓｔａｔｉｏｎ Ｂｌａｃｋ Ｏｕｔ）（以下「ＳＢＯ」とも言う。）が起きた場合、シール部に約３００℃で、且つ、約１５ＭＰａの一次冷却材が到達するため、一次冷却材ポンプのシール装置から、この一次冷却材漏洩を防止する必要がある。 In the above primary coolant pump, when a total AC power loss (Station Black Out) (hereinafter also referred to as “SBO”) occurs, the primary coolant reaches approximately 150 ° C. and approximately 15 MPa at the seal portion. It is necessary to prevent this primary coolant leakage from the seal system of the primary coolant pump.
ＳＢＯ発生後、高温高圧の一次冷却材がシール部に到達した時、ＲＣＰのシール装置はその漏洩を防止できるように設計されているが、一次冷却材の漏洩防止対策に対し、更なる安全性の向上が求められている。 Although the RCP seal device is designed to prevent the leakage when the high temperature / high pressure primary coolant reaches the seal portion after the SBO occurs, the safety of the primary coolant leakage is further improved. Improvement is required.
一実施形態は、ＳＢＯ発生後、高温高圧流体が到達したときでもポンプシャフト周囲のシール機能を保持可能にすることを目的とする。 One object of the present invention is to make it possible to maintain the sealing function around the pump shaft even when the high temperature and high pressure fluid reaches after the occurrence of SBO.
（１）一実施形態に係るポンプ用シール装置は、
ポンプシャフト又は該ポンプシャフトと共に回転する回転部材の外周側に設けられるシール装置であって、
第１部材と、
第２部材と、
前記第１部材および前記第２部材を締結する締結部材と、
前記第１部材および前記第２部材間に保持される樹脂製のシールリングと、を備え、
前記シールリングは、
前記第１部材と前記第２部材との間に挟持される被固定部と、
前記被固定部における外周側領域に形成された空洞内に設けられ、前記締結部材の締結力に抗して前記空洞により形成される空間が確保されるように前記空洞の変形を抑えるためのスペーサと、
前記被固定部から前記シールリングの軸方向に延びるリップ部と、
を含む。
(1) A seal device for a pump according to one embodiment:
A seal device provided on an outer peripheral side of a pump shaft or a rotating member rotating with the pump shaft,
A first member,
A second member,
A fastening member for fastening the first member and the second member;
And a resin seal ring held between the first member and the second member,
The seal ring is
A fixed portion held between the first member and the second member;
A spacer provided in a cavity formed in an outer peripheral region of the fixed part, and a spacer for suppressing deformation of the cavity so as to secure a space formed by the cavity against the fastening force of the fastening member When,
A lip portion extending in the axial direction of the seal ring from the fixed portion;
including.
上記（１）の構成によれば、ＳＢＯ発生後、高温高圧流体がシール部に到達すると、樹脂製のシールリングが高温下で軟化するため、シールリングの被固定部に形成された空洞内の低圧空間（例えば製造時に形成される大気圧）と、回転するポンプシャフト（又はスリーブなどの回転部材）（以下「回転部」とも言う。）とシールリングとの間の高圧の流体リーク経路と、の間の圧力差によってシールリングの被固定部が空洞側（径方向外側）に凹むように変形する。 According to the configuration of the above (1), when the high temperature and high pressure fluid reaches the seal portion after the SBO occurs, the resin seal ring is softened under high temperature, so the inside of the cavity formed in the fixed portion of the seal ring A low pressure space (e.g. atmospheric pressure formed at the time of manufacture), a high pressure fluid leak path between a rotating pump shaft (or a rotating member such as a sleeve) (hereinafter also referred to as "rotating portion") and a seal ring; And the fixed portion of the seal ring is deformed so as to be recessed toward the cavity side (radially outward).
その結果、シールリングのリップ部が径方向内側に倒れて回転部と接触し、当該接触部の上流側と下流側との間で圧力差が生じる。この圧力差によってリップ部が回転部に押し付けられることで、シールリングによるシール機能を実現できる。高温高圧条件下でシールリングが変形することを利用しているため、通常運転時にはシールリングと回転部との間に隙間を確保し、ポンプ動作に影響を及ぼすことはない。 As a result, the lip portion of the seal ring falls radially inward and contacts the rotating portion, and a pressure difference occurs between the upstream side and the downstream side of the contact portion. By pressing the lip portion against the rotating portion by this pressure difference, the sealing function by the seal ring can be realized. Since deformation of the seal ring under high temperature and high pressure conditions is utilized, a gap is secured between the seal ring and the rotating portion during normal operation, and pump operation is not affected.
（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記リップ部は、前記被固定部に対して流体リーク経路の上流側に位置する。
上記（２）の構成によれば、リップ部が被固定部に対して流体リーク経路の上流側に位置するために、リップ部が径方向内側に倒れて回転部と接触した後、当該接触部の上流側と下流側との間で圧力差を確実に生じさせることができる。これによって、回転部に対するリップ部の接触状態を保持でき、シールリングによるシール機能を確保できる。
(2) In one embodiment, in the configuration of (1),
The lip portion is located upstream of the fluid leak path with respect to the fixed portion.
According to the configuration of the above (2), since the lip portion is located on the upstream side of the fluid leak path with respect to the fixed portion, the lip portion falls inward in the radial direction and contacts the rotating portion, The pressure difference can be reliably generated between the upstream side and the downstream side of the By this, the contact state of the lip portion with the rotating portion can be maintained, and the sealing function by the seal ring can be secured.
（３）一実施形態では、前記（１）又は（２）の構成において、
前記シールリングは、前記空洞が設けられた軸方向範囲において、最小の径方向厚さを有する。
上記（１）の構成によれば、シールリングは、空洞が設けられた軸方向範囲において、最小の径方向厚さを有するために、シールリングの被固定部が空洞側（径方向外側）に凹むように容易に変形できる。
(3) In one embodiment, in the configuration of (1) or (2),
The seal ring has a minimum radial thickness in the axial range in which the cavity is provided.
According to the configuration of (1), the seal ring has a minimum radial thickness in the axial range in which the cavity is provided, so the fixed portion of the seal ring is on the cavity side (radially outside) It can be deformed easily as it is recessed.
（４）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの構成において、
前記スペーサは、互いに対向するように径方向に沿って延在する前記空洞の一対の内壁面間において、前記軸方向に延びる軸方向スペーサ部を含む。
上記（４）の構成によれば、スペーサが上記構成の軸方向スペーサ部を有することで、上記空洞を保持し空洞内に形成される低圧空間を保持可能な強度を得ることができる。
(4) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (3),
The spacer includes an axially extending axial spacer portion between a pair of inner wall surfaces of the cavity extending radially opposite one another.
According to the configuration of the above (4), since the spacer has the axial spacer portion of the above configuration, it is possible to obtain the strength capable of holding the hollow and holding the low pressure space formed in the hollow.
（５）一実施形態では、前記（４）の構成において、
前記軸方向スペーサ部は、前記シールリングのうち前記第１部材に当接する第１当接部と、前記シールリングのうち前記第２部材に当接する第２当接部と、の間に位置するように、前記空洞内において最も径方向外側に設けられる。
上記（５）の構成によれば、軸方向スペーサ部が上記構成を有することで、空洞内の低圧空間の容積を確保しつつ、空洞内において最も径方向外側に設けられるために、シールリングの被固定部が内外の圧力差によって凹み動作するのを阻害しない。
(5) In one embodiment, in the configuration of (4),
The axial spacer portion is located between a first contact portion of the seal ring that contacts the first member and a second contact portion of the seal ring that contacts the second member. As such, they are provided radially outermost in the cavity.
According to the configuration of the above (5), the axial spacer portion having the above configuration allows the seal ring to be provided on the most radially outer side in the cavity while securing the volume of the low pressure space in the cavity. The fixed part does not inhibit the inward movement due to the pressure difference between inside and outside.
（６）一実施形態では、前記（１）〜（５）の何れかの構成において、
前記第２部材は、前記第１部材に対して流体リーク経路の上流側に位置し、
前記第２部材は、前記リップ部が格納される周方向溝を有する。
上記（６）の構成によれば、第２部材が第１部材に対して流体リーク経路の上流側に位置することで、上記周方向溝に格納されるリップ部が高温高圧流体と接触するのを可能にする。また、第２部材がリップ部を収容する周方向溝を有することで、リップ部を流体リーク経路で回転部に対面する位置に保持できる。
(6) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (5),
The second member is located upstream of a fluid leak path with respect to the first member,
The second member has a circumferential groove in which the lip is stored.
According to the configuration of the above (6), the lip portion stored in the circumferential groove comes in contact with the high-temperature high-pressure fluid because the second member is located on the upstream side of the fluid leak path with respect to the first member. Make it possible. In addition, since the second member has the circumferential groove for receiving the lip portion, the lip portion can be held at a position facing the rotating portion in the fluid leak path.
（７）一実施形態では、前記（１）〜（６）の何れかの構成において、
前記第１部材は、前記シールリングに対して流体リーク経路の下流側において前記空洞の最内周部よりも径方向内側の位置まで延在し、前記シールリングの前記被固定部を支持する。
上記（７）の構成によれば、第１部材が空洞の最内周部よりも径方向内側の位置まで延在することで、リップ部に高温高圧流体の圧力が付加されても、シールリングの被固定部を流体リーク経路で回転部に対面する位置に保持できる。
(7) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (6),
The first member extends on the downstream side of the fluid leak path with respect to the seal ring to a position radially inward of the innermost periphery of the cavity, and supports the fixed portion of the seal ring.
According to the configuration of the above (7), the seal ring is formed even if the pressure of the high-temperature high-pressure fluid is applied to the lip portion by the first member extending to the position radially inward of the innermost circumferential portion of the cavity. Can be held at a position facing the rotating portion in the fluid leak path.
（８）一実施形態では、前記（１）〜（７）の何れかの構成において、
前記空洞の径方向に沿った内壁面のうち、流体リーク経路の上流側に位置する高圧側内壁面は、少なくとも内周側領域が前記スペーサと非接触である。
上記（８）の構成によれば、空洞の内周側領域がスペーサと非接触であるために、空洞内と流体リーク経路との圧力差による被固定部の凹みを容易に発生できる。
(8) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (7),
Among the inner wall surfaces along the radial direction of the cavity, at least the inner peripheral region of the high-pressure inner wall surface located on the upstream side of the fluid leak path is not in contact with the spacer.
According to the configuration of the above (8), since the inner peripheral region of the cavity is not in contact with the spacer, it is possible to easily generate a recess of the fixed part due to the pressure difference between the inside of the cavity and the fluid leak path.
（９）一実施形態では、前記（１）〜（８）の何れかの構成において、
前記リップ部の外周面は、先端に向かうにつれて径方向内側に向かうテーパ面を含み、
前記リップ部の前記テーパ面に当接するように、前記リップ部の径方向外側に設けられる楔状の可動片と、
前記リップ部から前記被固定部に向かって前記軸方向に前記可動片を付勢するための付勢部材と、
を備える。
上記（９）の構成によれば、上記楔状の可動片が上記付勢部材によってリップ部に押し付けられるために、付勢部材による押付力がリップ部の回転部側への変形を補助する。これによって、高温高圧流体によってリップ部に付加される高圧と付勢部材による押付力との合力により、リップ部の回転部側への変形を確実に生じさせることができる。
(9) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (8),
The outer peripheral surface of the lip portion includes a tapered surface which is directed radially inward toward the tip,
A bowl-shaped movable piece provided radially outward of the lip portion so as to abut on the tapered surface of the lip portion;
An urging member for urging the movable piece in the axial direction from the lip portion toward the fixed portion;
Equipped with
According to the configuration of (9), since the wedge-shaped movable piece is pressed against the lip by the biasing member, the pressing force by the biasing member assists the deformation of the lip toward the rotating portion. By this, the combined force of the high pressure applied to the lip portion by the high temperature and high pressure fluid and the pressing force by the biasing member can reliably cause the deformation of the lip portion toward the rotating portion.
（１０）一実施形態では、前記（１）〜（９）の何れかの構成において、
前記シールリングを構成する樹脂は、ガラス転移温度が２００℃以下である。
上記（１０）の構成によれば、シールリングが２００℃以下の温度で軟化し変位量が増加するため、高温高圧流体がシールリングに到達したとき、リップ部が回転部に接触する変形を確実に生じさせることができる。
(10) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (9),
The resin constituting the seal ring has a glass transition temperature of 200 ° C. or less.
According to the configuration of the above (10), the seal ring softens at a temperature of 200 ° C. or less and the displacement amount increases, so that when the high temperature and high pressure fluid reaches the seal ring, the deformation of the lip portion contacting the rotating portion is assured Can be generated.
（１１）一実施形態では、前記（１）〜（１０）の何れかの構成において、
前記空洞の密封性を保持するためのシール部材を備える。
上記（１１）の構成によれば、高温高圧流体が第１部材及び第２部材等の静止部材側へ侵入するのを抑制できる。
(11) In one embodiment, in any one of the configurations (1) to (10),
A seal member is provided to maintain the sealing property of the cavity.
According to the configuration of (11), it is possible to suppress the high temperature and high pressure fluid from intruding into the stationary member such as the first member and the second member.
（１２）一実施形態に係る一次冷却材ポンプは、
ポンプシャフトと、
前記ポンプシャフト又は該ポンプシャフトとともに回転する回転部材の外周側に設けられる前記（１）〜（１１）の何れかの構成を有するシール装置と、を備える。
上記（１２）の構成によれば、一次冷却材ポンプの回転部の外周側に上記構成のシール装置を備えることで、ＳＢＯ時において、高温高圧流体がシール部に到達したとき、シールリングのリップ部が回転部側へ変形し回転部に接触することで、回転部周囲の流体リーク経路をシールできる。
(12) The primary coolant pump according to one embodiment
With the pump shaft,
And a seal device having any one of the configurations (1) to (11) provided on the outer peripheral side of the pump shaft or a rotating member that rotates with the pump shaft.
According to the configuration of (12), by providing the seal device of the above configuration on the outer peripheral side of the rotating portion of the primary coolant pump, the lip of the seal ring when the high temperature and high pressure fluid reaches the seal portion during SBO. The fluid leakage path around the rotating part can be sealed by the part deforming toward the rotating part and contacting the rotating part.
（１３）一実施形態では、前記（１２）の構成において、
Ｎｏ．１シールリングと、
前記Ｎｏ．１シールリングに対向配置され、前記ポンプシャフトとともに回転するように構成されたＮｏ．１シールランナと、
前記Ｎｏ．１シールリングを支持するためのＮｏ．１シールリング用フランジと、
前記Ｎｏ．１シールリング用フランジと前記Ｎｏ．１シールリングとの間に設けられるＮｏ．１インサートと、を備え、
前記シール装置は、前記Ｎｏ．１シールリング用フランジ又は前記Ｎｏ．１インサートの何れか一方に、若しくは、これら両部材に跨って組み込まれる。
(13) In one embodiment, in the configuration of (12),
No. With one seal ring,
The said No. No. 1 arranged opposite to one seal ring and configured to rotate with the pump shaft. With one seal runner,
The said No. No. 1 for supporting one seal ring. 1 Flange for seal ring,
The said No. 1 Flange for seal ring and the above No. No. 1 provided between it and 1 seal ring. And one insert,
The sealing device is described in No. 1 Flange for seal ring or No. It may be incorporated into any one of the inserts or over both members.
上記（１３）の構成によれば、上記構成のシール装置がＮｏ．１シールリング用フランジ又は前記Ｎｏ．１インサートの何れか一方に、若しくは、これら両部材に跨って、組み込まれるために、ＳＢＯ時発生後、高温高圧流体がシール部に到達しても、上記シール装置が機能することによって、高温高圧流体をシール部に封じこめることができる。 According to the configuration of the above (13), the sealing device of the above configuration is No. 1 Flange for seal ring or No. Since the seal device functions even if the high temperature / high pressure fluid reaches the seal portion after SBO occurs to be incorporated into any one or both members of one insert, the high temperature and high pressure can be achieved. Fluid can be sealed in the seal.
一実施形態によれば、ポンプシャフトの外周側に上記構成のシール装置を備えることで、高温高圧流体に対してポンプシャフト周囲のシール機能を保持することができる。 According to one embodiment, by providing the seal device having the above configuration on the outer peripheral side of the pump shaft, it is possible to maintain the seal function around the pump shaft with respect to the high temperature and high pressure fluid.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as the embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely illustrative. Absent.
For example, a representation representing a relative or absolute arrangement such as “in a direction”, “along a direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” is strictly Not only does it represent such an arrangement, but also represents a state of relative displacement with an angle or distance that allows the same function to be obtained.
Further, for example, the expression expressing a shape such as a quadrilateral shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a rectangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also an uneven portion The shape including a chamfer etc. shall also be expressed.
On the other hand, the expressions "comprising", "having", "having", "including" or "having" one component are not exclusive expressions excluding the presence of other components.
図１及び図２は、幾つかの実施形態に係るポンプ用シール装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）を示す。
図１及び図２において、シール装置１０（１０Ａ）は、ポンプシャフト１２又はポンプシャフト１２と共に回転する回転部材の外周側に設けられるシール装置である。該回転部材は、例えば、ポンプシャフト１２の外周に固定されるスリーブ（不図示）である。
シール装置１０（１０Ｂ）は、第１部材１４と、第２部材１６と、を備え、第１部材１４と第２部材１６とは締結部材１８によって締結される。締結部材１８として、例えば、図１に示すように、ボルトが用いられる。
Figures 1 and 2 illustrate a pump seal 10 (10A, 10B) according to some embodiments.
In FIG. 1 and FIG. 2, the seal device 10 (10 </ b> A) is a seal device provided on the outer peripheral side of the
The sealing device 10 (10 B) includes a
さらに、第１部材１４及び第２部材１６間に保持される樹脂製のシールリング２０を備え、シールリング２０は、第１部材１４と第２部材１６との間に挟持される被固定部２２と、被固定部２２からシールリング２０の軸方向に延びるリップ部２６とを有する。
被固定部２２には外周側領域に空洞２４が形成され、空洞２４にスペーサ２８が設けられている。スペーサ２８は、締結部材１８の締結力に抗して空洞２４に形成される空間が確保されるように空洞２４の潰れを抑制するために設けられる。空洞２４に形成される空間は低圧空間（例えば製造時に形成される大気圧）となる。
Furthermore, the
A
図３（Ａ）は、ポンプの通常運転時を示し、図３（Ｂ）は、ＳＢＯ時において、高温高圧流体Ｆｈがシール部に到達したときを示す。
高温高圧流体Ｆｈが回転するポンプシャフト１２などの回転部とシールリング２０との間の高圧の流体リーク経路３０を通ってシール部に到達すると、樹脂製のシールリング２０が高温下で軟化し変形する。これによって、シールリング２０の被固定部２２に形成された空洞内の低圧空間と高圧の流体リーク経路３０との間の圧力差によって、被固定部２２が空洞側（径方向外側）に凹むように変形する。
FIG. 3 (A) shows the normal operation time of the pump, and FIG. 3 (B) shows the time when the high temperature / high pressure fluid Fh reaches the seal portion at SBO.
When the high temperature high pressure fluid Fh reaches the seal through the high pressure
その結果、図３（Ｂ）に示すように、シールリング２０のリップ部２６が径方向内側に傾いて回転部（図１及び図２に示すポンプシャフト１２など）と接触する。リップ部２６が回転部に接触すると、流体リーク経路３０は当該接触部で上流側と下流側とに分断され、上流側と下流側との間で圧力差が生じる。この圧力差によってリップ部２６が回転部に押し付けられることで、シールリング２０によるシール機能を実現できる。このように、高温高圧条件下でシールリング２０が変形することを利用しているため、通常運転時にはシールリング２０と回転部との間に隙間を確保し、ポンプ動作に影響を及ぼすことはない。
As a result, as shown in FIG. 3B, the
一実施形態では、第１部材１４及び第２部材１６は原子炉に設けられる一次冷却材ポンプのＮｏ．１シールリング用フランジ５４（図６参照）を構成し、該Ｎｏ．１シールリング用フランジ５４の流体リーク経路上流側にＮｏ．１インサート３２が設けられる。Ｎｏ．１インサート３２はＮｏ．１シールリング用フランジに固定され、回転部の外周面に対向配置される。
In one embodiment, the
一実施形態では、図１及び図２に示すように、リップ部２６は被固定部２２に対して流体リーク経路３０の上流側に位置される。
この実施形態によれば、リップ部２６が被固定部２２に対して流体リーク経路３０の上流側に位置するために、リップ部２６が回転部の径方向内側に倒れて回転部と接触した後、当該接触部の上流側と下流側との間で圧力差を確実に生じさせることができる。これによって、回転部に対するリップ部２６の接触状態を保持でき、シールリング２０によるシール機能を確保できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
According to this embodiment, after the
一実施形態では、図１及び図２に示すように、リップ部２６は被固定部２２から離れる方向に径方向内側に向かうテーパ形状を有する。
これによって、リップ部２６とＮｏ．１インサート３２との隙間を確保し、高温高圧流体Ｆｈがこの隙間に流入しやすくなると共に、変形に必要な熱容量が低減するため、高温環境下で回転部側へ変形しやすくなる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
As a result, the
一実施形態では、図１及び図２に示すように、リップ部２６に対して流体リーク経路３０の上流側にＮｏ．１インサート３２が配置される。また、高温高圧流体Ｆｈがリップ部２６に到達したときリップ部２６の表面に接触可能なように、リップ部２６とＮｏ．１インサート３２との間に十分な隙間ｓが形成される。
この実施形態によれば、高温高圧流体Ｆｈが流体リーク経路３０を経てシール部に達したとき、高温高圧流体Ｆｈからリップ部２６への熱伝達及び高圧付加が容易になる。
In one embodiment, as shown in FIG. 1 and FIG. One
According to this embodiment, when the high temperature / high pressure fluid Fh reaches the seal portion through the
一実施形態では、図１及び図２に示すように、シールリング２０は、空洞２４が設けられた軸方向範囲の部位２２ａにおいて、最小の径方向厚さを有する。
この実施形態によれば、シールリング２０は薄肉部２２ａにおいて最小の径方向厚さを有するために、シールリング２０の被固定部２２が空洞側（径方向外側）に凹むように容易に変形できる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2,
According to this embodiment, since the
一実施形態では、図１及び図２に示すように、スペーサ２８は、互いに対向するように回転部の径方向に沿って延在する空洞２４の一対の内壁面間において、軸方向に延びる軸方向スペーサ部２８ａを有する。
この実施形態によれば、スペーサ２８が軸方向スペーサ部２８ａを有することで、被固定部２２は空洞２４を保持し空洞内に形成される低圧空間を保持可能な強度を得ることができる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
According to this embodiment, by the
一実施形態では、図１及び図２に示すように、軸方向スペーサ部２８ａは、シールリング２０のうち第１部材１４に当接する第１当接部２２ｂと、シールリング２０のうち第２部材１６に当接する第２当接部２２ｃと、の間に位置するように、空洞２４内において最も回転部の径方向外側に設けられる。
この実施形態によれば、軸方向スペーサ部２８ａが第１当接部２２ｂと第２当接部２２ｃとの間に位置し、かつ軸方向スペーサ部２８ａが最も径方向外側に設けられるため、空洞内の低圧空間の容積を確保しつつ、被固定部２２の径方向内側部位が内外の圧力差によって凹み動作するのを阻害しない。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
According to this embodiment, since the
一実施形態では、図１及び図２に示すように、第２部材１６は第１部材１４に対して流体リーク経路３０の上流側に位置する。また、第２部材１６は、リップ部２６が収容される周方向溝１６ａを有する。
この実施形態によれば、第２部材１６が第１部材１４に対して流体リーク経路３０の上流側に位置することで、周方向溝１６ａに収容されるリップ部２６が高温高圧流体Ｆｈと接触するのを可能にする。また、第２部材１６がリップ部２６を収容する周方向溝１６ａを有することで、リップ部２６を流体リーク経路３０で回転部に対面する位置に保持できる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
According to this embodiment, by the
一実施形態では、図１及び図２に示すように、第１部材１４は、シールリング２０に対して流体リーク経路３０の下流側において空洞２４の最内周部よりも径方向内側の位置まで延在し、シールリング２０の被固定部２２を支持する。
この実施形態によれば、第１部材１４が空洞２４の最内周部よりも径方向内側の位置まで延在することで、リップ部２６に高温高圧流体Ｆｈの圧力が付加されても、シールリング２０の被固定部２２を流体リーク経路３０で回転部に対面する位置に保持できる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
According to this embodiment, the
一実施形態では、図１及び図２に示すように、被固定部２２において、空洞２４の径方向に沿った内壁面のうち、流体リーク経路３０の上流側に位置する高圧側内壁面２２ｄは、少なくとも内周側領域がスペーサ２８と非接触となるように構成される。
この実施形態によれば、高圧側内壁面２２ｄの内周側領域がスペーサ２８と非接触であるために、空洞内と流体リーク経路３０との圧力差による被固定部２２の凹みを容易に発生できる。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, in the fixed
According to this embodiment, since the region on the inner peripheral side of the high-pressure side
一実施形態では、図１及び図２に示すように、スペーサ２８は、軸方向スペーサ部２８ａと空洞２４の低圧側内壁面に当接し回転部の径方向に延在する径方向スペーサ部２８ｂとで構成され、断面がＬ字形を有する。
この実施形態によれば、スペーサ２８は、断面がＬ字形を有するために、空洞２４を保持し空洞内に形成される低圧空間を保持可能な強度を得ることができる。また、空洞２４の低圧側内壁面に当接する部位を有していないために、高温高圧流体Ｆｈによる被固定部２２の内周側部位の凹みを容易に発生できる。また、径方向スペーサ部２８ｂを有することで、スペーサ２８は空洞２４内に安定して固定される。
In one embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
According to this embodiment, since the
一実施形態では、第１部材１４及び第２部材１６は例えばステンレス鋼などの金属で構成される。これによって、第１部材１４及び第２部材１６の熱膨張率は樹脂製のシールリング２０より小さいので、第１部材１４と被固定部２２との当接面及び第２部材１６と被固定部２２との当接面のシール機能を維持でき、高温高圧流体Ｆｈの流入を抑制できる。
In one embodiment, the
一実施形態では、図２に示すシール装置１０（１０Ｂ）において、リップ部２６の外周面は先端に向かうにつれて径方向内側に向かうテーパ面２６ａを有する。楔状の可動片３４がテーパ面２６ａに当接するようにリップ部２６の径方向外側に設けられる。さらに、付勢部材３６が設けられ、付勢部材３６は、リップ部２６から被固定部２２に向かって回転部の軸方向に可動片３４を付勢する。
In one embodiment, in the sealing device 10 (10B) shown in FIG. 2, the outer peripheral surface of the
この実施形態によれば、楔状の可動片３４が付勢部材３６によってリップ部２６に押し付けられるために、付勢部材３６による押付力が高温高圧流体Ｆｈの到達時におけるリップ部２６の回転部側への変形を助長する。これによって、高温高圧流体Ｆｈの高圧と付勢部材３６による押付力との合力により、リップ部２６の回転部側への変形を確実に生じさせることができる。
According to this embodiment, since the wedge-shaped
一実施形態では、可動片３４はポンプシャフト１２を囲むようにリング状に構成され、テーパ面２６ａに全面に亘り当接するテーパ面３４ａを有する。これによって、付勢部材３６の付勢力は低減されずにリップ部２６に伝わる。
一実施形態では、付勢部材３６はコイルバネなどのバネ部材で構成される。例えば、複数のコイルバネが回転部の周方向に配置される。
一実施形態では、付勢部材３６として設置スペースが小さいウェーブスプリングを用いると、付勢部材３６の設置が容易になる。
In one embodiment, the
In one embodiment, biasing
In one embodiment, using a wave spring with a small installation space as the biasing
一実施形態では、シールリング２０を構成する樹脂は、ガラス転移温度が２００℃以下の樹脂である。
この実施形態によれば、シールリング２０が２００℃以下の温度で軟化し変位量が増加するため、高温高圧流体Ｆｈがシールリング２０に到達したとき、リップ部２６が回転部に接触する変形を確実に生じさせることができる。
In one embodiment, the resin constituting the
According to this embodiment, since the
一実施形態では、シールリング２０はＰＥＥＫ材で構成される。ＰＥＥＫ材のガラス転移温度は１４３℃であり、１４３℃を超えたところで変位が増加する。従って、高温高圧流体Ｆｈがシール部に到達したとき、高温高圧流体Ｆｈの高温高圧によりリップ部２６は回転部に接触方向へ変位できる。
In one embodiment,
一実施形態では、被固定部２２に形成される空洞２４の密封性確保のために、空洞２４を形成する部品間にスクウィーズパッキン、ガスケット、メタルＯリング等のシール部材を設けてもよい。
例えば、図４に示すように、第１部材１４と第１当接部２２ｂとの間に上側ガスケット３７ａを設け、第２当接部２２ｃと第２部材１６との間に下側ガスケット３７ｂを設ける。
また、図５に示すように、軸方向スペーサ部２８ａの背面と第２部材１６との間に、メタルＯリング、スクウィーズパッキン等のシール部材３８を介装する。
これらの実施形態によれば、高温高圧流体Ｆｈが第１部材１４及び第２部材１６等の静止部材側へ侵入するのを抑制できる。
In one embodiment, a seal member such as a squeeze packing, a gasket, a metal O-ring or the like may be provided between the parts forming the
For example, as shown in FIG. 4, an
Further, as shown in FIG. 5, a
According to these embodiments, it is possible to suppress the high temperature / high pressure fluid Fh from entering the stationary members such as the
図６は、原子炉に設けられる一次冷却材ポンプの一実施形態に係る一次冷却材ポンプ４０のシール部４２を示す。一次冷却材ポンプ４０は、ポンプシャフト１２と、ポンプシャフト１２を含む回転部の外周側に設けられる上記構成のシール装置１０と、を備える。
上記構成によれば、一次冷却材ポンプ４０の回転部にシール装置１０を備えることで、ＳＢＯ時において、高温高圧流体Ｆｈがシール部４２に到達したとき、シールリング２０のリップ部２６が回転部側へ変形し回転部に接触することで、回転部周囲の流体リーク経路３０をシールできる。
FIG. 6 shows the
According to the above configuration, by providing the
一実施形態では、図６に示すように、一次冷却材ポンプ４０はポンプシャフト１２が鉛直方向に沿って配置された縦型のポンプであり、シール部４２は、高温高圧流体Ｆｈの流路に近いほうから順に回転部に沿ってＮｏ．１シール部４４、Ｎｏ．２シール部４６及びＮｏ．３シール部４８を備える。
In one embodiment, as shown in FIG. 6, the
一実施形態では、図６に示すように、Ｎｏ．１シール部４４は、Ｎｏ．１シールリング５２と、Ｎｏ．１シールリング５２に対向配置され、ポンプシャフト１２とともに回転するように構成されたＮｏ．１シールランナ５０と、を有する。さらに、Ｎｏ．１シールリング５２を支持するためのＮｏ．１シールリング用フランジ５４と、Ｎｏ．１インサート３２（図１及び図２参照）と、が設けられる。
シール装置１０は、Ｎｏ．１シールリング用フランジ５４と、Ｎｏ．１シールリング用フランジ５４とＮｏ．１シールリング５２との間に設けられるＮｏ．１インサート３２の何れか一方、若しくはこれら両部材に跨って組み込まれる。
In one embodiment, as shown in FIG. The No. 1
The sealing
この実施形態によれば、シール装置１０がＮｏ．１シールリング用フランジ５４又はＮｏ．１インサート３２の何れか一方、もしくは両部品に跨って組み込まれるために、ＳＢＯ発生後、高温高圧流体Ｆｈがシール部４２に到達しても、シール装置１０が機能することによって、高温高圧流体をシール部４２に封じこめることができる。
According to this embodiment, the sealing
一実施形態では、Ｎｏ．１シール部４４は、回転部側に固定されたＮｏ．１シールランナ５０と、ハウジング４３側にＮｏ．１シールリング５２とを有し、Ｎｏ．１シールランナ５０とＮｏ．１シールリング５２との間は非接触式のシール部を構成する。
Ｎｏ．２シール部４６は、回転部側に固定されたＮｏ．２シールランナ５６、及びハウジング４３側にＮｏ．２シールリング５８を有し、Ｎｏ．２シールランナ５６とＮｏ．２シールリング５８との間は接触式のメカニカルシールを構成する。
Ｎｏ．３シール部４８は、回転部側に固定されたＮｏ．３シールランナ６２とハウジング４３側にＮｏ．３シールリング６４とを有し、Ｎｏ．３シールランナ６２とＮｏ．３シールリング６４との間は接触式のメカニカルシールを構成する。
In one embodiment, no. No. 1
No. No. 2
No. No. 3
一実施形態では、Ｎｏ．１シール部４４より下流側の流体リーク経路３０にシール水リークオフライン７２が設けられ、Ｎｏ．２シール部４６より下流側の流体リーク経路３０にシール水リークオフライン７４が設けられ、Ｎｏ．３シール部４８より下流側の流体リーク経路３０にシール水リークオフライン７６が設けられる。
In one embodiment, no. A seal water leak off
幾つかの実施形態によれば、高温高圧流体が到達したときでもポンプシャフト周囲のシール機能を保持可能にするポンプ用シール装置を実現できる。 According to some embodiments, it is possible to realize a pump sealing device that can maintain the sealing function around the pump shaft even when the high temperature and high pressure fluid arrives.
１０（１０Ａ、１０Ｂ） シール装置
１２ ポンプシャフト
１４ 第１部材
１６ 第２部材
１６ａ 周方向溝
１８ 締結部材
２０ シールリング
２２ 被固定部
２２ａ 薄肉部
２２ｂ 第１当接部
２２ｃ 第２当接部
２２ｄ 高圧側内壁面
２４ 空洞
２６ リップ部
２６ａ テーパ面
２８ スペーサ
２８ａ 軸方向スペーサ部
２８ｂ 径方向スペーサ部
３０ 流体リーク経路
３２ Ｎｏ．１インサート
３４ 可動片
３６ 付勢部材
４０ 一次冷却材ポンプ
４２ シール部
４３ ハウジング
４４ Ｎｏ．１シール部
４６ Ｎｏ．２シール部
４８ Ｎｏ．３シール部
５０ Ｎｏ．１シールランナ
５２ Ｎｏ．１シールリング
５４ Ｎｏ．１シールリング用フランジ
５６ Ｎｏ．２シールランナ
５８ Ｎｏ．２シールリング
６２ Ｎｏ．３シールランナ
６４ Ｎｏ．３シールリング
７２、７４、７６ シール水リークオフライン
Ｆｈ 高温高圧流体
ｓ 隙間
Reference Signs List 10 (10A, 10B)
62 No. 3
72, 74, 76 seal water leak offline
Fh High temperature high pressure fluid s gap
Claims (13)
第１部材と、
第２部材と、
前記第１部材および前記第２部材を締結する締結部材と、
前記第１部材および前記第２部材間に保持される樹脂製のシールリングと、を備え、
前記シールリングは、
前記第１部材と前記第２部材との間に挟持される被固定部と、
前記被固定部における外周側領域に形成された空洞内に設けられ、前記締結部材の締結力に抗して前記空洞により形成される空間が確保されるように前記空洞の変形を抑えるためのスペーサと、
前記被固定部から前記シールリングの軸方向に延びるリップ部と、
を含む
ことを特徴とするポンプ用シール装置。 A seal device provided on an outer peripheral side of a pump shaft or a rotating member rotating with the pump shaft, the seal device comprising:
A first member,
A second member,
A fastening member for fastening the first member and the second member;
And a resin seal ring held between the first member and the second member,
The seal ring is
A fixed portion held between the first member and the second member;
A spacer provided in a cavity formed in an outer peripheral region of the fixed part, and a spacer for suppressing deformation of the cavity so as to secure a space formed by the cavity against the fastening force of the fastening member When,
A lip portion extending in the axial direction of the seal ring from the fixed portion;
And a sealing device for a pump.
ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ用シール装置。 The pump seal device according to claim 1, wherein the lip portion is located upstream of a fluid leak path with respect to the fixed portion.
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のポンプ用シール装置。 3. A sealing device according to claim 1, wherein the sealing ring has a minimum radial thickness in the axial range in which the cavity is provided.
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。 The spacer according to any one of claims 1 to 3, wherein the spacer includes an axially extending axial spacer portion between a pair of inner wall surfaces of the cavity extending in the radial direction so as to face each other. The pump seal device according to any one of the preceding claims.
ことを特徴とする請求項４に記載のポンプ用シール装置。 The axial spacer portion is located between a first contact portion of the seal ring that contacts the first member and a second contact portion of the seal ring that contacts the second member. The seal device for a pump according to claim 4, wherein the seal device is provided radially outward in the cavity.
前記第２部材は、前記リップ部が格納される周方向溝を有する
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。 The second member is located upstream of a fluid leak path with respect to the first member,
The pump sealing device according to any one of claims 1 to 5, wherein the second member has a circumferential groove in which the lip portion is stored.
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。 The first member extends on the downstream side of a fluid leak path with respect to the seal ring to a position radially inward of the innermost periphery of the cavity, and supports the fixed portion of the seal ring. The pump sealing device according to any one of claims 1 to 6, wherein
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。 The high pressure side inner wall surface located on the upstream side of the fluid leak path among the inner wall surfaces along the radial direction of the cavity is characterized in that at least the inner peripheral region is not in contact with the spacer. The pump seal device according to any one of 7.
前記リップ部の前記テーパ面に当接するように、前記リップ部の径方向外側に設けられる楔状の可動片と、
前記リップ部から前記被固定部に向かって前記軸方向に前記可動片を付勢するための付勢部材と、
を備えることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。 The outer peripheral surface of the lip portion includes a tapered surface which is directed radially inward toward the tip,
A bowl-shaped movable piece provided radially outward of the lip portion so as to abut on the tapered surface of the lip portion;
An urging member for urging the movable piece in the axial direction from the lip portion toward the fixed portion;
A sealing device for a pump according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises:
ことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。 The seal device for a pump according to any one of claims 1 to 9, wherein a resin constituting the seal ring has a glass transition temperature of 200 ° C or less.
前記ポンプシャフト又は該ポンプシャフトとともに回転する回転部材の外周側に設けられる請求項１乃至１１の何れか一項に記載のシール装置と、を備える
ことを特徴とする一次冷却材ポンプ。 With the pump shaft,
The seal device according to any one of claims 1 to 11, which is provided on an outer peripheral side of the pump shaft or a rotating member rotating with the pump shaft.
前記Ｎｏ．１シールリングに対向配置され、前記ポンプシャフトとともに回転するように構成されたＮｏ．１シールランナと、
前記Ｎｏ．１シールリングを支持するためのＮｏ．１シールリング用フランジと、
前記Ｎｏ．１シールリング用フランジと前記Ｎｏ．１シールリングとの間に設けられるＮｏ．１インサートと、を備え、
前記シール装置は、前記Ｎｏ．１シールリング用フランジ又は前記Ｎｏ．１インサートの何れか一方、または、前記Ｎｏ．１シールリング用フランジと前記Ｎｏ．１インサートとに跨って組み込まれた
ことを特徴とする請求項１２に記載の一次冷却材ポンプ。 No. With one seal ring,
The said No. No. 1 arranged opposite to one seal ring and configured to rotate with the pump shaft. With one seal runner,
The said No. No. 1 for supporting one seal ring. 1 Flange for seal ring,
The said No. 1 Flange for seal ring and the above No. No. 1 provided between it and 1 seal ring. And one insert,
The sealing device is described in No. 1 Flange for seal ring or No. 1 insert or one of the above-mentioned No. 1 insert. 1 Flange for seal ring and the above No. The primary coolant pump according to claim 12, wherein the primary coolant pump is incorporated across one insert.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2017167919A JP2019044686A (en) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | Seal device for pump, and primary coolant pump |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2017167919A JP2019044686A (en) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | Seal device for pump, and primary coolant pump |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2019044686A true JP2019044686A (en) | 2019-03-22 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2017167919A Pending JP2019044686A (en) | 2017-08-31 | 2017-08-31 | Seal device for pump, and primary coolant pump |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
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2017
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