JP3028901B2 - インターナルポンプの逆転防止装置 - Google Patents
インターナルポンプの逆転防止装置Info
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Description
付けられてこの原子炉圧力容器の内部の炉水を強制循環
させるインターナルポンプに係り、特に、このインター
ナルポンプの下部に設けられた逆転防止装置を改良した
インターナルポンプの逆転防止装置に関する。
プが原子炉圧力容器1の下部に取り付けられた状態を示
す斜視図、図4(b)は、インターナルポンプの作用を
示すための部分破断説明図、図4(c)は、インターナ
ルポンプの縦断面拡大詳細図である。
に、インターナルポンプ2は、原子炉圧力容器1の下部
に等間隔に縦に貫設されている。このインターナルポン
プ2は、図4(b)に矢印3で示すように、上方から炉
水を図4(c)で後述する主インペラで吸い込み、この
炉水を図4(b)の矢印4で示すように下側に吐き出
し、この吸い込みと吐き出しによって、炉心5の内部で
炉水を上方に貫流させて炉心5を冷却している。
れている理由は、たとえ、1台ないし2台のインターナ
ルポンプ2が故障しても、残りのインターナルポンプ2
で炉心5を十分冷却して原子炉を安全に運転するためで
ある。しかし、もし、1台のインターナルポンプが故障
してそのインターナルポンプが停まると、その故障した
インターナルポンプの上方からこのインターナルポンプ
の上端の主インペラに図4(b)の矢印3で示すように
流入する炉水によって、そのインターナルポンプが逆転
する。
まれている一方向回転用のジャーナル軸受(ラジアル軸
受)によって、このインターナルポンプの回転軸が振動
するので、炉水の流れが乱れるだけでなく、発電効率が
低下する。そのため、各インターナルポンプ2の内部に
は、図1(c)で詳細後述するような本発明の対象とな
る運転防止装置が設けられている。
2は、上端の主インペラ部6と、この主インペラ部6の
下部の原子炉圧力容器1から下方に突き出たケース内に
組み込まれた水中モータ部7と、この水中モータ部7の
下端に設けられた逆転防止装置8で大略構成されてい
る。
モータ部7の軸心から上方に突き出てポンプ軸9の原子
炉圧力容器1の内部に取り付けられた主インペラ10と、
この主インペラ10と同軸にこの主インペラ10の外側に遊
嵌され上端外周と下端内周が原子炉圧力容器1に固定さ
れた案内羽根11で構成されている。
示すように供給されるパージ水12によって、原子炉圧力
容器1の内部の炉水とは完全に分離されている。この水
中モータ部7は、前述したポンプ軸9の下端に図4
(c)において下方から圧入されたポンプ軸9と一体と
なった管状のモータ軸13と、このモータ軸13の外周に挿
入され固定された回転子14と、モータケーシング15の内
周に挿着された筒状の固定子16と、モータ軸13の下端に
一体に形成された冷却水循環用の補助インペラ17で大略
構成されている。
重は、モータケーシング15の上端の小径部の内周に挿着
された上ラジアル軸受18によって支承され、モータ軸13
の下端のラジアル荷重は、同じくモータケーシング15の
下部の小径部の内周に挿着された下ラジアル軸受19によ
って支えられている。
しない平面図では環状の上スラスト軸受20が載置され、
補助インペラ17の外周下端の下部には、モータケーシン
グ15の下端に設けられた下カバー23の上面に下スラスト
軸受21が載置され、ポンプ軸9及びモータ軸13のスラス
ト荷重が支えられている。
分拡大図を示す図5及びこの図5のB−B断面図(但
し、スペース上90°角度を時計方向に変えて示してあ
る。)を示す図6のように、補助インペラ17の下端に固
定された環状の外輪22と、この外輪22の中心部に設けら
れ、下カバー23の中心部に下から挿着されたキャップ23
aの上端に固定された断面U字状の内輪24と、外輪22の
内周の上下に相対向して遊嵌された環状のリテーナリン
グ25A,25Bと、これらのリテーナリング25A,25Bの
間に等間隔に設けられ上下に突き出た軸部26aが、上下
のリテーナリング25A,25Bを貫通した複数のカム26
と、これらのカム26の外輪22と対向する側の上下に形成
された段付部の外側に巻装された一対のコイルばね33で
構成されている。
柱状で、外輪22及び内輪24と対向する面は弧状に形成さ
れ、材料には、耐食性と耐摩耗性を考慮して、マルテン
サイト系ステンレス鋼(SUS431)が使用され、応力腐食
割れが発生しない最高の硬度( HrC30程度)に熱処理し
てある。内輪24も同様の材料が使われ同様に熱処理され
ている。
は、インターナルポンプの停止中は、カム26は一対のコ
イルばね33によって約1kgf の押圧力Fsで内輪24の外
周に押圧されている。しかし、インターナルポンプが起
動されて加速されるに従い、カム26及びコイルばね33に
加わる遠心力によって、図7の矢印で示すFcのモーメ
ントが上下の偏心した軸を支点として外側に働き、回転
数が 300r.p.m.を超えると、コイルばね33による押圧力
Fsを超えて、各カム26は上下に突き出た軸を支点とし
て時計方向に揺動する。すると、各カム26の内輪24側
は、図7に示すように内輪24の外周面と僅かな間隙sだ
け離れるとともに、外輪22との間の摩擦力によってイン
ターナルポンプの回転数に近づいていく。
プの停止動作に伴い、このインターナルポンプの回転数
が 300r.p.m.以下になると、コイルばね33の押圧力Fs
が遠心力によるモーメントFcよりも大きくなって、図
8に示すように各カム26の内輪24側の弧状面の一部が内
輪24の外周に押圧される。この結果、1回の起動・停止
によって、カム26の内輪24側の面が内輪24の外周を摺動
する距離は約8mとなる。なお、上記逆転防止作用は、
一般に一方向クラッチとして市販されているものと同一
である。
中モータ部7は、前述したように炉水と完全に分離した
純水で以下述べるように冷却されている。すなわち、図
4(c)において、ポンプ軸9の回転で補助インペラ17
が回転すると、この補助インペラ17の下部の補助インペ
ラ吸込口31に後述するように吸入された冷却水は、補助
インペラ17に形成された図5で示すポンプ穴17aから外
側に吐出され、上スラスト軸受20,下ラジアル軸受19を
経て回転子14の外周と固定子15の内周の間を上昇して、
これらを冷却するとともに、上ラジアル軸受18を経てモ
ータ上部室27に流入する。
を経て熱交換器29に流入し、この熱交換器29で冷却され
た後、同じく破線30で示す配管30を経て補助インペラ吸
込口31に環流する。以下、同様に循環して、水中モータ
部7の回転子14及び固定子15を冷却する。
構成されたインターナルポンプの逆転防止装置において
は、所定の回転数に達するまでは、カム26は内輪24の外
周に接触した状態で摺動しながら回転するので、始動回
数が増えると、カム26と内輪24の摺動面が摩耗する。特
に、本逆転防止装置は、水中で使用されるので、通常の
油中での使用に比べて摩耗量が増える。すると、横断面
が略菱形に形成されたカム26による楔作用、すなわち、
インターナルポンプの逆転防止機能が損われる。
て、逆転防止装置の異常の有無を点検しているが、カム
26の形状が前述したように菱形で且つ弧状部が形成され
ており、ノギスやマイクロメータ等による測定では、弧
状部の位置で測定値が異なるので、摩耗の深さを正確に
検査できないおそれがある。すると、三次元測定器等の
特殊な測定器を必要とするだけでなく、たとえ、この三
次元測定器で測定するにしても、1台当たりのカムの数
が多く、各カムを三次元測定器に装着する段取り時間も
かかるので、測定に時間がかかり、定められた点検期間
内に終えることができなくなるおそれもある。そこで、
本発明の目的は、短時間且つ正確に点検することのでき
るインターナルポンプの逆転防止装置を提供することで
ある。
は、回転軸に固定された外輪と、この外輪の内側に設け
られ固定部に固定された内輪との間に、複数のカムが遊
嵌されたインターナルポンプの逆転防止装置において、
前記カムの前記内輪との接触部を曲率を有する弧状面と
し、この弧状面に予め所定の厚さの前記カムの地肌の色
と異なる色のイオンプレーティング被膜を形成したこと
を特徴とする。
高く、したがって、カムの耐摩耗性を飛躍的に向上させ
ることができる。また、被膜の厚さは3〜7μm程度に
おいて、被膜の密着力が高いことが実験的に判明してい
る。
は、10〜30μm程度の摩耗厚さを測定する必要がある
が、イオンプレーティングの被膜が金属の地肌の色と大
きく異なるため、被膜の摩耗によって露出した異る色の
地肌の幅を測定することで、容易且つ正確に摩耗量を推
定でき、逆転防止装置の交換時期を短時間で判定するこ
とができる。
止装置の一実施例を図面を参照して説明する。図1は、
本発明の要部を示す横断面拡大図で、従来の技術で示し
た図6に対応する図である。
置では、図1に示すように、カム26の外周に対して、窒
化チタン(TiN)又は炭化チタン(TiC)のイオン
プレーティングによる、厚さ3〜7μm(平均厚さ5μ
m)の被膜を形成する。なお、内輪24の外面にも施して
もよい。
面だけに施してもよいが、すると、マスキングが必要と
なるので、発明者は、マスキングなしで内輪を含めて全
面に施し、後述するように従来のステンレス鋼(SUS43
1)の素材だけのカムとの比較試験を行った。
る。この試験は、内輪の外側にカム1個を1kgf の押付
力(一定)で取り付け、内輪を回転させた。実機と同様
の水中で3回行い、その他被膜厚さ,周速及び摺動距離
などの試験条件は、グラフに示しているとおりである。
組み合せでは、第1回目が 518mg、第2回目が 434mg、
第3回目が 381mgであったのに対し、TiN又はTiC
のイオンプレーティング被膜を施したものは、供試品 N
o.3のカムの被膜がTiN、内輪の被膜がTiCのとき
が最小で、0.01mgから0.02mg、供試品 No.2のカムの被
膜がTiC、内輪の被膜がTiNのときが最大で、0.08
mgから0.11mgまでであった。
カムは、摩耗部分が内輪と摺動している部分に固定され
ているのに対し、内輪側は、接触部分が常に移動してい
るので、摩耗の厚さは少ない。
の逆転防止装置においては、カムを組み込む前に被膜の
厚さを抜取り検査であらかじめ正確に記録しておくこと
によって、図1のA矢視拡大図を示す図2(a)及びこ
の図2(a)の横断面を示す図2(b)に示すように、
被膜の摩耗によって現れた被膜の色と異なる地肌(SUS4
31)の幅(W)を測定することで、カムの摩耗部分の厚
さを短時間且つ正確に測定することができる。
計算した地肌の幅(W)とカムの地肌の摩耗量(h)
(半径方向の減少度)を示す。なお、この値は、カムの
被膜の厚さが5μmのときである。また、話は前後する
が、カムの摩耗量の許容値は、内輪の摩耗を零としたと
き、設計上50μmに製作されている。また、図3で示し
た試験条件3kmは、インターナルポンプを 375回起動停
止したときの摺動距離に相当する。
ーナルポンプの逆転防止装置においては、定期点検(5
年毎)のときに、目視やノギス或いは物差しによって、
図2(a)の拡大説明図及び図2(a)の横断面拡大図
の図2(b)で示したカムの地肌の幅Wを測定すること
によって、残存寿命を容易に知ることができる。
うに、従来のインターナルポンプの起動回数では、原子
炉の寿命とされている40年間においては、交換の必要が
ないのであるが、工場における出荷前の試験を含めて、
何らかの条件で起動回数が増えてカムの摩耗が増えたと
きでも、交換の時機、すなわち残存寿命を予測すること
もできる。
ング被膜としてTiNやTiCのときで説明したが、S
iC,Al2 O3 やPaCのイオンプレーティング被膜
を形成してもよい。
の双方に形成した例で説明したが、内輪側は省いても勿
論よく、さらに、被膜の厚さは、平均5μmのときで説
明したが、更に薄くても厚くてもよい。
回転軸とともに回転する外輪とこの外輪の内側に設けら
れた内輪の間に、複数のカムが遊嵌されたインターナル
ポンプの逆転防止装置において、カムの内輪との接触部
を曲率を有する弧状面とし、この弧状面に予め所定の厚
さのカムの地肌の色と異なる色のイオンプレーティング
被膜を形成することで、カムの内輪との接触部の耐摩耗
性を向上させるとともに、定期点検のときには、被膜の
摩耗によって現れたカムの被膜の色と異なる地肌の幅を
測定することで摩耗の進行度の測定を容易にしたので、
寿命を延ばし、短時間に点検することのできるインター
ナルポンプの逆転防止装置を提供することができる。
一実施例を示す部分断面図。
(a)の横断面図。
作用を示すグラフ図。
圧力容器に取り付けられた状態を示す斜視図。(b)
は、従来インターナルポンプによる原子炉圧力容器内の
冷却水の流れを示す部分破断説明図。(c)は、従来の
インターナルポンプの縦断面拡大詳細図。
転防止装置を示す縦断面図。
用を示す部分断面図。
7と異なる作用を示す部分断面図。
心、6…主インペラ部、7…水中モータ部、8…逆転防
止装置、17…補助インペラ、22…外輪、24…内輪、25
A,25B…リテーナリング、26…カム、W…地肌の幅。
Claims (1)
- 【請求項1】 回転軸に固定された外輪と、この外輪の
内側に設けられ固定部に固定された内輪との間に、複数
のカムが遊嵌されたインターナルポンプの逆転防止装置
において、前記カムの前記内輪との接触部を曲率を有す
る弧状面とし、この弧状面に予め所定の厚さの前記カム
の地肌の色と異なる色のイオンプレーティング被膜を形
成したことを特徴とするインターナルポンプの逆転防止
装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5190238A JP3028901B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | インターナルポンプの逆転防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5190238A JP3028901B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | インターナルポンプの逆転防止装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0742687A JPH0742687A (ja) | 1995-02-10 |
JP3028901B2 true JP3028901B2 (ja) | 2000-04-04 |
Family
ID=16254802
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5190238A Expired - Lifetime JP3028901B2 (ja) | 1993-07-30 | 1993-07-30 | インターナルポンプの逆転防止装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3028901B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR3012183B1 (fr) * | 2013-10-17 | 2018-03-02 | Clyde Union S.A.S | Motopompe centrifuge pour circuit primaire de petits ou moyens reacteurs modulaires nucleaires. |
FR3012184B1 (fr) * | 2013-10-17 | 2015-12-11 | Clyde Union S A S | Motopompe centrifuge pour circuit primaire de petits ou moyens reacteurs modulaires nucleaires. |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61207519A (ja) * | 1985-03-11 | 1986-09-13 | Honda Motor Co Ltd | カムシヤフトの再溶融硬化処理法 |
JPS6213820A (ja) * | 1985-07-12 | 1987-01-22 | Ngk Insulators Ltd | セラミツク摺動部材 |
JPH0211890A (ja) * | 1988-06-29 | 1990-01-16 | Toshiba Corp | インターナルポンプの逆転防止器 |
JPH02298692A (ja) * | 1989-05-11 | 1990-12-11 | Toshiba Corp | インターナルポンプの逆転防止装置 |
JPH0510417A (ja) * | 1991-07-04 | 1993-01-19 | Juki Corp | 機械部品の結合構造 |
-
1993
- 1993-07-30 JP JP5190238A patent/JP3028901B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0742687A (ja) | 1995-02-10 |
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