JP4153687B2 - ポンプ軸継手、ポンプおよび原子炉再循環ポンプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータシャフトからポンプシャフトへの動力伝達を行うためのポンプ軸継手の結合構造、並びに当該結合構造を備えたポンプおよび原子炉再循環ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、本発明によるポンプ軸継手が適用される原子炉再循環ポンプの全体構成を示す図である。図１０において、符号２０は沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に冷却水を強制循環させるポンプ羽根車であり、このポンプ羽根車２０にはポンプシャフト２１が接合されており、従ってポンプ羽根車２０およびポンプシャフト２１は一体的に回転する。ポンプシャフト２１は、その上端において、スペーサカップリング２に結合されている。スペーサカップリング２は、これと対を成すモータカップリング１にボルト（カップリングボルト）３を介して結合されている。モータカップリング１は、キー（モータキー）８によりモータシャフト５に対して相対回転不能となっている。モータシャフト５は上方に位置するモータ（その下端部のみがわずかに図１０に示されている）により回転駆動され、これによりポンプ羽根車２０が回転するようになっている。なお、原子炉再循環ポンプのスペーサカップリング２から下側の構成は、本願発明の要旨と直接関係ないため、ここでは詳細に説明しない。
【０００３】
図１１および図１２は、図１０の上部に示されたポンプ軸継手の結合構造を詳細に示す図であり、従来のポンプ軸継手の結合構造を示している。これらの図に示すように、モータカップリング１はスペーサカップリング２とは、所定のピッチ円上に配置された複数のボルト３（図１１及び図１２には２本のみ示す）により結合されている。スペーサカップリング２の上部には、スペーサプラグ４が挿入される円柱状の窪みが設けられ、この窪みの底面上にはスペーサプラグ４が乗って（接触して）いる。また、モータカップリング１に挿入されるモータシャフト５にはリング溝が形成されており、このリング溝にはスプリットリング６が嵌め込まれている。スプリットリング６の上面にはスペーサリング７が乗り（接触し）、スペーサリング７の上面にはモータカップリング１が乗っている（接触している）。
【０００４】
図には詳細に示されないモータで発生した回転駆動力は、モータシャフト５からモータキー８を介してモータカップリング１に伝達される。モータカップリング１に伝達された回転駆動力は、主としてボルト３の締付力によってモータカップリング１とスペーサカップリング２との接触面に働く摩擦力によって、スペーサカップリング２に伝達される。
【０００５】
原子炉再循環ポンプにおいては、原子炉の圧力や原子炉再循環ポンプの運転速度に依存して、ポンプ羽根車２０ひいてはこれと一体のポンプシャフト２１を軸方向に動かそうとする力が働くが、この力は上向きの場合と下向きの場合とがある。ポンプシャフト２１はラジアル方向に対しては静圧軸受け等のラジアル軸受けにより位置規制されているが、ポンプシャフト２１はスラスト方向特に上方向には特に位置規制されていないため、前記上向きの力が生じた場合、上方向に変位する。
【０００６】
図１１及び図１２に示す従来の原子炉再循環ポンプの軸継手においては、前記下向きの力が働く場合には、図１１に示すようにスペーサプラグ４とモータシャフト５の間に隙間ができるようになっている。一方、前記上向きの力が働く場合には、スペーサカップリング２及びモータカップリング１が上向きに押し上げられることで、スペーサプラグ４とモータシャフト５が接触し、モータカップリング１とスペーサリング７が離れるようになっている。
【０００７】
すなわち、従来の構造では、原子炉の圧力や原子炉再循環ポンプの運転速度に依存して、スペーサプラグ４とモータシャフト５が接触したり離れたりするようになっており、原子炉再循環ポンプの停止中で原子炉圧力が低い時には、ポンプ羽根車２０およびポンプシャフト２１に前記下向きの力が働くためスペーサプラグ４とモータシャフト５が離れた状態となり、プラント通常運転時における原子炉再循環ポンプの高速運転中で原子炉圧力が高い時にはポンプ羽根車２０およびポンプシャフト２１に前記上向きの力が働きスペーサプラグ４とモータシャフト５が接触した状態となる。
【０００８】
図１２に示すようにスペーサプラグ４とモータシャフト５が接触した場合、スペーサプラグ４とモータシャフト５との接触面の平面度等の面の仕上げ精度に依存してスペーサカップリング２の軸線とモータシャフト５の軸線が傾くこと等が原因で、原子炉再循環ポンプの運転中の振動がスペーサプラグ４とモータシャフト５の接触前後で変化する場合がある。
【０００９】
しかし、従来の構造では、点検・調整を行う原子炉再循環ポンプ停止時においてスペーサプラグ４とモータシャフト５が離れた状態（図１１）であるため、通常運転中のスペーサプラグ４とモータシャフト５の接触状態を把握することができず、このためスペーサプラグ４とモータシャフト５との接触面を削り修正等により適正に調整することができない。
【００１０】
なお、このような問題は、原子炉再循環ポンプに限らず、運転状態に応じてポンプシャフトが軸線方向に変位する構造のポンプにおけるポンプ軸継手に共通する問題である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実状に鑑みなされたものであり、ポンプの振動を抑制することができるポンプ軸継手の結合構造を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ポンプ羽根車に接続されたポンプシャフトとモータにより回転駆動されるモータシャフトとを結合して、前記モータシャフトから前記ポンプシャフトへの回転駆動力の伝達を行うポンプ軸継手において、前記モータシャフトが挿入されるとともに前記モータシャフトに対して回転不能に接続されたモータカップリングと、前記モータカップリングにボルトを介して連結されるとともに、前記ポンプシャフトに対して回転不能に接続されたスペーサカップリングと、前記スペーサカップリングに形成された窪みに挿入されるとともにこの窪みの底面により支持されるスペーサプラグと、を備え、このポンプ軸継手の組み立て時に前記ボルトを締め込んでいったときに前記スペーサプラグと前記モータシャフトとの接触面および前記スペーサプラグと前記スペーサカップリングとの接触面における面圧が高まった後に前記モータカップリングと前記スペーサカップリングとが接触するように、かつ、前記ボルトの締め込みが完了した後においては前記スペーサプラグと前記モータシャフトとが常に接触するとともに前記モータカップリングと前記スペーサカップリングが常に接触するように、前記スペーサプラグ、前記モータシャフト、前記モータカップリングおよび前記スペーサカップリングの上下方向位置および寸法が定められていることを特徴としている。
【００１３】
このようにスペーサプラグとモータシャフトとが常に接触するような構成とすることにより、ポンプの停止中にスペーサプラグとモータシャフトとの接触状態を確認することができ、その確認結果に応じて最適な接触状態に調整することが可能となり、ポンプの振動を最小限に抑制することが可能となる。また、常時接触であるため、ポンプの運転状態に応じたポンプの振動の変化が大幅に抑制される。
【００１４】
また、スペーサカップリングとモータカップリングとを常に接触させることにより、モータシャフトからスペーサカップリングへの回転駆動力の伝達効率を向上させることができる。
【００１６】
なお、モータシャフトからスペーサカップリングへの回転駆動力の伝達効率の向上のために、以下の手段を用いることもできる。
【００１７】
まず、第１の手段としては、スペーサカップリングおよびモータカップリング間での円周方向に関する相対変位を防止するためのキーおよびピン等の位置決め手段を設けることができる。
【００１８】
また、第２の手段として、スペーサカップリングおよびモータカップリングの接触面に、両者の円周方向に関する相対変位を防止するための相補的な凹凸を設けることができる。このような相補的な凹凸としては、例えばカービックティースを用いることができる。
【００１９】
また、第３の手段として、モータシャフトからスペーサカップリングへの回転駆動力の伝達経路に存在し、かつ、ボルトを締め付けることにより発生する軸力により圧縮荷重が負荷される互いに対向する一対の面の間に、摩擦増大媒体を設けてもよい。摩擦増大媒体を設ける場所は、スペーサプラグとスペーサカップリングとの間、スペーサプラグとポンプシャフトとの間、ポンプシャフトに形成されたリング溝とスプリットリングとの間、スプリットリングとスペーサリングの間、モータカップリングとスペーサカップリングとの間等から適宜選定することができる。ここに列挙したように、ポンプ軸継手に関連する部材であってボルトを締め付けることにより発生する軸力により圧縮荷重が負荷される互いに対向する一対の面、特に軸線方向を向いた面は、回転駆動力の伝達経路として機能することができるため、このような接触面間の摩擦を増大させることは、回転駆動力の伝達効率の向上の観点から有利である。いずれの場所に摩擦増大媒体を設けるかについては、必要に応じて任意に選定することができるが、特に有益な場所は、スペーサプラグとスペーサカップリングとの間、スペーサプラグとポンプシャフトとの間、モータカップリングとスペーサカップリングとの間である。なお、摩擦増大媒体は、例えば互いに接触する部材の間に挟持された鉛板等のシート材であってもよいし、互いに接触する部材の少なくとも一方の表面に形成されたコーティングのようなものであってもよい。
【００２０】
更に、第４の手段として、モータカップリングとスペーサカップリングとを結合するボルトを、リーマボルト（ストレートタイプでもテーパタイプでもよい）とすることができる。このようにすれば、ボルトを介して回転駆動力を伝達することができる。
【００２１】
また、ポンプの振動を抑制する観点からは、ポンプ軸継手に関連する部材の芯合わせが正確に行われていることが好ましいが、この目的のためには以下の手段を用いることができる。
【００２２】
まず、第１の手段として、スペーサプラグおよびモータシャフトに相補的なテーパ部を設けることが可能であり、これらテーパ部を相互に嵌合させることによりスペーサプラグとモータシャフトとを適正に芯合わせすることができる。
【００２３】
また、第２の手段として、スペーサプラグおよびスペーサカップリングに相補的なテーパを設けることが可能であり、これらテーパを嵌合させることによりスペーサプラグとスペーサカップリングとを適正に芯合わせすることができる。
【００２４】
また、第３の手段として、モータカップリングとスペーサカップリングとを結合するボルトを、テーパリーマボルトとすることができる。これによれば、モータカップリングとスペーサカップリングとを適正に芯合わせすることが容易となる。
【００２５】
また、ポンプの振動を抑制する観点からは、スペーサプラグの軸線とモータシャフトとの軸線の傾きが生じることを防止できれば好ましい。この目的のため、スペーサプラグとモータシャフトとが、中央部で接触せずに周縁部で接触するようにすることができる。具体的には、例えば、スペーサプラグの上面またはモータシャフトの下端面のいずれか一方をドーナツ型にすればよい。スペーサプラグとモータシャフトが中央部で接触していたとすると、中央部に平面度の狂い等が合った場合に、スペーサプラグの軸線とモータシャフトとの軸線の傾きが大きくなるが、周縁部に同様の平面度の狂い等があったとしても、中央部にこのような狂いがあった場合に比べて、スペーサプラグの軸線とモータシャフトとの軸線の傾きが軽減される（スペーサプラグの軸線とモータシャフトとの軸線の傾きは、平面度の狂い等が生じているポイントの軸線からの半径方向距離に比例するため）。
【００２６】
なお、スペーサプラグとモータシャフトとが、中央部で接触せずに周縁部で接触させる点については、スペーサプラグとモータシャフトとがポンプの運転状態に応じて接触したり離れたりする従来の構造（図１１及び図１２参照）のポンプ継手にも応用することができる。
【００２７】
上記のポンプ継手は、原子炉再循環ポンプ等のポンプの運転状態の変化に応じてポンプシャフトが軸線方向に変位するタイプのものに広く用いることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を示す図１乃至図９において、従来技術を説明する図１１及び図１２に記載の部材と同一の部材については同一符号を付して重複説明を省略する。なお、言うまでもなく、原子炉再循環ポンプの全体は図１０に示すように構成することができる。
【００２９】
［第１の実施形態］
まず、図１を参照して第１の実施形態について説明する。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態においては、スペーサプラグ４とモータシャフト５が充分な接触面圧をもって常時接触するように構成されている。この構成は、モータカップリング１、スペーサカップリング２、ボルト３、スペーサプラグ４、モータシャフト５、スプリットリング６及びスペーサリング７の上下方向に関する位置および寸法を適宜定めることにより、実現することができる。
【００３１】
スペーサプラグ４とモータシャフト５とが充分な接触面圧をもって常時接触するように構成すれば、ポンプ羽根車２０およびポンプシャフト２１に働く力が下向きであっても上向きであっても、スペーサプラグ４とモータシャフト５との接触状態が実質的に変化しない。このため、回転体に下向きの力が働きポンプの点検及び調整を行うポンプ停止時にスペーサプラグ４とモータシャフト５との接触状態を適宜調整することにより、その調整された接触状態は通常運転中においても実質的に変化しないため、ポンプ停止時においてスペーサプラグ４およびモータシャフト５の軸線同士の傾きが無いように調整するとともに両者の芯合わせを適正に行っておけば、通常運転中における振動を抑制することができる。なお、本実施形態においては、モータシャフト５からスペーサカップリング２への回転駆動力の伝達は、モータシャフト５とスペーサプラグ４との接触面およびスペーサプラグ４とスペーサカップリング２との接触面に働く摩擦力により行われる。
【００３２】
［第２の実施形態］
次に、図２を参照して第２の実施形態について説明する。本実施形態においては、モータシャフト５からスペーサカップリング２への回転駆動力の伝達を、モータシャフト５とスペーサプラグ４との接触面およびスペーサプラグ４とスペーサカップリング２の接触面を介して行うことに加えて、さらにモータカップリング１とスペーサカップリング２との接触面を介して行うようにし、これによりモータシャフト５からスペーサカップリング２への回転駆動力の伝達効率をさらに向上させるようにしている。
【００３３】
このようにするには、ボルト３を締め込んでいった場合に、スペーサプラグ４とモータシャフト５とが最初に接触し、その後、モータカップリング１とスペーサカップリング２が接触するように、すなわち、ボルト３を締め込んでいった場合に、スペーサプラグ４とモータシャフト５とが最初に接触し、スペーサプラグ４とモータシャフト５の接触面およびスペーサプラグ４とスペーサカップリング２との接触面において面圧が高まった後に、モータカップリング１とスペーサカップリング２が接触するように、モータカップリング１、スペーサカップリング２、ボルト３、スペーサプラグ４、モータシャフト５、スプリットリング６及びスペーサリング７の上下方向に関する配置位置および寸法を適宜定めればよい。
【００３４】
なお、ボルト３を締め込んでいった場合にモータカップリング１とスペーサカップリング２とは周縁部で最初に接触するため、モータカップリング１のフランジ１ａおよびスペーサカップリング２のフランジ２ａの剛性が高すぎるとモータカップリング１とスペーサカップリング２が線接触となる傾向となるため、モータカップリング１のフランジ１ａおよびスペーサカップリング２のフランジ２ａの剛性を適度に低くして撓むことができるようにし、モータカップリング１とスペーサカップリング２とを全面接触に近い形で接触させることが好ましい。
【００３５】
なお、この場合、モータカップリング１のフランジ１ａおよびスペーサカップリング２のフランジ２ａの剛性を適宜調整する等により、モータシャフト５とスペーサプラグ４との接触面及びスペーサカップリング２とモータカップリング１との接触面のそれぞれに働く圧縮力の比率を約１：４となるように、すなわち、ボルト３を締め付けることにより発生する軸力の１／５をモータシャフト５とスペーサプラグ４との接触面が受け、４／５をスペーサカップリング２とモータカップリング１との接触面が受けるように調整することが好適である。このように回転半径が大きいスペーサカップリング２とモータカップリング１との接触面の面圧を大きくすることによって、大きなトルク伝達ができるようになる。圧縮力の比率を約１：４にすれば、ボルト３のピッチ円をトルク伝達半径とみなすことができる。なお、モータシャフト５とスペーサプラグ４との接触面に働く圧縮力の大きさは、ポンプ羽根車２０およびポンプシャフト２１に働く下向きの力の最大値より大きく設定することが好ましい。
【００３６】
次に、図３乃至図９を参照して第２の実施形態の変形例について説明する。
【００３７】
［第１の変形例］
図３は第１の変形例を示す図であり、ここでは、スペーサプラグ４とモータシャフト５との接触面の形状を、ドーナツ状にしている。すなわち、スペーサプラグ４の中央部に突起を設けてスペーサプラグ４とモータシャフト５を中央部のみで接触させる従来方式に代えて、スペーサプラグ４の中央部に窪み（言い換えればスペーサプラグ４の周縁部にドーナツ状の突起）を設けている。仮に、スペーサプラグ４とモータシャフト５の接触面に同じ程度の平面度の狂いがあったとすると、その狂いに起因して生じるスペーサプラグ４とモータシャフト５の倒れは、その狂いの生じている接触面が中心軸線に近いほど大きくなる。すなわち、図３に示すように接触面を中心軸線から遠ざけることにより、スペーサプラグ４とモータシャフト５の倒れ、ひいてはモータカップリング１とスペーサカップリング２の倒れを小さくすることができる。
【００３８】
なお、図４に示すように、モータシャフト５の下端部にドーナツ状の突起を設けても、同様の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、この変形例は、先に従来技術の項で説明したようなスペーサプラグ４とモータシャフト５とが原子炉圧力及びポンプ運転速度によって接触状態となったり非接触状態となったりする構造のものに適用しても、接触状態の改善による振動抑制効果を得ることができる。
【００４０】
［第２の変形例］
図５は第２の変形例を示す図であり、ここでは、モータシャフト５からスペーサカップリング２への回転駆動力の伝達経路に存在し、かつ、ボルト３を締め付けることにより発生する軸力により圧縮荷重が負荷される互いに対向する一対の面の間に、摩擦増大媒体９ａ〜９ｆを設けている。
【００４１】
すなわち、スペーサカップリング２とスペーサプラグ４との接触面に摩擦増大媒体９ｃを、スペーサプラグ４とモータシャフト５との接触面に摩擦増大媒体９ｂを、モータカップリング１とスペーサカップリング２との接触面に摩擦増大媒体９ａを、モータシャフト５とスプリットリング６との接触面に摩擦増大媒体９ｄ，９ｅを、スプリットリング６とスペーサリング７との接触面に摩擦増大媒体９ｅを、スペーサリング７とモータカップリング１との接触面に摩擦増大媒体９ｆをそれぞれ設けている。
【００４２】
摩擦増大媒体９ａ〜９ｆとしては、例えば相対する一対の面の間に挟まれた鉛板とすることができる。なお、摩擦増大媒体は、互いに接触する部材の少なくとも一方の表面に形成されたコーティングのようなものであってもよい。
【００４３】
本変形例によれば、接触面を構成する２つの部材の間での滑りを防止できるため、モータシャフト５からスペーサカップリング２への動力伝達効率を向上させることができる。
【００４４】
［第３の変形例］
図６は第３の変形例を示す図であり、ここでは、モータカップリング１とスペーサカップリング２との接触面に、両者の相対回転を防止するため、カービックティース１ｂ，２ｂを設けている。このようにモータカップリング１とスペーサカップリング２との間に、相互に密接嵌合する相補的な凹凸を設けることにより、モータカップリング１とスペーサカップリング２との間での円周方向の滑りを防止できるため、モータカップリング１からスペーサカップリング２への動力伝達効率を向上させることができる。
【００４５】
［第４の変形例］
図７は第４の変形例を示す図であり、ここでは、モータカップリング１とスペーサカップリング２との間にキー１０を設け、このキー１０を介しても回転駆動力の伝達がなされるようにしている。なお、キー１０に代えて、ピンを設けることもできる。なお、これらキーおよびピンは、嵌め合い精度の高いものを用いることが好適である。
【００４６】
［第５の変形例］
図８は第５の変形例を示す図であり、ここでは、モータシャフト５およびスペーサプラグ４とに相補的なテーパ部５ａ，４ａをそれぞれ設け、これらテーパ部５ａ，４ａを嵌合させることによりモータシャフト５とスペーサプラグ４とを適正に芯合わせすることができるようにしている。
【００４７】
また、さらに、スペーサプラグ４およびスペーサカップリング２に相補的なテーパ部４ｂ，２ｃをそれぞれ設け、これらテーパ部４ｂ、２ｃを嵌合させることによりモータシャフト５とスペーサプラグ４とを適正に芯合わせすることができるようにしている。なお、この場合、スペーサプラグ４の外周面とスペーサカップリング２の窪みの内周面との間には、隙間が設けられる。
【００４８】
図示された継手構造においては、モータシャフト５とモータカップリング１との間に隙間を設けなければならないため、芯合わせの精度を向上させることが困難であったが、本変形例によれば、これを改善できる。
【００４９】
このような相補的なテーパ部は、芯合わせの対象となる２つの部材において、中心軸線からなるべく離れた位置に設けることが、芯合わせの精度を向上させる上で好ましい。従って、本変形例においては、モータシャフト５の外周面およびスペーサプラグ４の外周面にテーパ部を設けている。
【００５０】
なお、ここでは、２カ所に相補的なテーパを設けたが、いずれか一カ所のみにこのようなテーパを設けてもよい。
【００５１】
［第６の変形例］
図９は第６の変形例を示す図であり、ここでは、モータカップリング１とスペーサカップリング２とを結合するボルトとしてテーパリーマボルト３ａとしている。なお、３ｂはナットである。テーパリーマボルト３ａを用いることによる利点は以下の通りである。
【００５２】
まず、第１に、通常のボルトを用いた場合には、ボルトとボルト穴との間に隙間があるため、ボルトを回転駆動力の伝達媒体として用いることはできないが、テーパリーマボルトを用いた場合には、ボルトがボルト穴に密接嵌合するため、ボルトを介してもモータカップリング１からスペーサカップリング２への動力伝達を行うことができ、モータカップリング１からスペーサカップリング２への回転駆動力の伝達効率を向上させることができる。
【００５３】
また、第２に、テーパリーマボルトを用いることにより、モータカップリング１とスペーサカップリング２との芯合わせを、より容易に行うことができる。
【００５４】
なお、上記第１の利点のみを求めるのであれば。テーパリーマボルトではなく通常のリーマボルトを用いてもかまわない。
【００５５】
以上説明した各変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。また、上記各変形例は、第２の実施形態による変形例として記述したが、第１の実施形態の変形例としても用いることができる（図６に示す変形例、並びに図５に示す変形例においてモータカップリング１とスペーサカップリング２との間に摩擦増大媒体を挟む点を除く）。特に、モータカップリング１とスペーサカップリング２とが非接触となる第１の実施形態においては、モータカップリング１とスペーサカップリング２との間での回転駆動力の伝達効率を向上させる意味において、特に図７に示すキーを用いた変形例および図９に示すリーマボルト（この場合ストレートタイプのリーマボルトが好適である）を用いた変形例を適用することが好適である。
【００５６】
なお、以上説明した実施形態およびその変形例においては、本発明によるポンプ軸継手の結合構造を原子炉再循環ポンプに適用した例を開示したが、これに限定されるものではなく、本発明によるポンプ軸継手の結合構造は、ポンプの運転状態の変化に応じてポンプシャフトが軸線方向に変位するタイプのものに広く用いることができる。また、以上説明した実施形態およびその変形例においては、ポンプの回転軸が縦（鉛直）方向であったが、本発明はポンプの回転軸が横（水平）方向等鉛直方向以外の向きを向いている場合にも適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、ポンプの運転中の振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図であって、本発明によるポンプ軸継手の結合構造を示す軸方向断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図であって、本発明によるポンプ軸継手の結合構造を示す軸方向断面図。
【図３】図２に示す実施形態の第１の変形例を示す図。
【図４】図２に示す実施形態の第１の変形例を示す図。
【図５】図２に示す実施形態の第２の変形例を示す図。
【図６】図２に示す実施形態の第３の変形例を示す図であって、モータカップリングとスペーサカップリングとの接触面の円周方向に沿った断面図。
【図７】図２に示す実施形態の第４の変形例を示す図。
【図８】図２に示す実施形態の第５の変形例を示す図。
【図９】図２に示す実施形態の第６の変形例を示す図。
【図１０】本発明が適用される原子炉再循環ポンプの全体構成を示す図。
【図１１】図１０に示す原子炉再循環ポンプにおける従来のポンプ軸継手の軸方向断面図であって、ポンプシャフトに下向きの力がかかっている場合を示す図。
【図１２】図１０に示す原子炉再循環ポンプにおける従来のポンプ軸継手の軸方向断面図であって、ポンプシャフトに上向きの力がかかっている場合を示す図。
【符号の説明】
１ モータカップリング
２ スペーサカップリング
３ ボルト（カップリングボルト）
３ａ リーマボルト（テーパリーマボルト）
４ スペーサプラグ
５ モータシャフト
６ スプリットリング
７ スペーサリング
８ キー（モータキー）
９ 摩擦増大媒体
１０ 位置決め手段（キー）
１ｂ，２ｂ 相補的な凹凸（カービックティース）
２ｃ，４ｂ 相補的なテーパ部
４ａ，５ａ 相補的なテーパ部
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータシャフトからポンプシャフトへの動力伝達を行うためのポンプ軸継手の結合構造、並びに当該結合構造を備えたポンプおよび原子炉再循環ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、本発明によるポンプ軸継手が適用される原子炉再循環ポンプの全体構成を示す図である。図１０において、符号２０は沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に冷却水を強制循環させるポンプ羽根車であり、このポンプ羽根車２０にはポンプシャフト２１が接合されており、従ってポンプ羽根車２０およびポンプシャフト２１は一体的に回転する。ポンプシャフト２１は、その上端において、スペーサカップリング２に結合されている。スペーサカップリング２は、これと対を成すモータカップリング１にボルト（カップリングボルト）３を介して結合されている。モータカップリング１は、キー（モータキー）８によりモータシャフト５に対して相対回転不能となっている。モータシャフト５は上方に位置するモータ（その下端部のみがわずかに図１０に示されている）により回転駆動され、これによりポンプ羽根車２０が回転するようになっている。なお、原子炉再循環ポンプのスペーサカップリング２から下側の構成は、本願発明の要旨と直接関係ないため、ここでは詳細に説明しない。
【０００３】
図１１および図１２は、図１０の上部に示されたポンプ軸継手の結合構造を詳細に示す図であり、従来のポンプ軸継手の結合構造を示している。これらの図に示すように、モータカップリング１はスペーサカップリング２とは、所定のピッチ円上に配置された複数のボルト３（図１１及び図１２には２本のみ示す）により結合されている。スペーサカップリング２の上部には、スペーサプラグ４が挿入される円柱状の窪みが設けられ、この窪みの底面上にはスペーサプラグ４が乗って（接触して）いる。また、モータカップリング１に挿入されるモータシャフト５にはリング溝が形成されており、このリング溝にはスプリットリング６が嵌め込まれている。スプリットリング６の上面にはスペーサリング７が乗り（接触し）、スペーサリング７の上面にはモータカップリング１が乗っている（接触している）。
【０００４】
図には詳細に示されないモータで発生した回転駆動力は、モータシャフト５からモータキー８を介してモータカップリング１に伝達される。モータカップリング１に伝達された回転駆動力は、主としてボルト３の締付力によってモータカップリング１とスペーサカップリング２との接触面に働く摩擦力によって、スペーサカップリング２に伝達される。
【０００５】
原子炉再循環ポンプにおいては、原子炉の圧力や原子炉再循環ポンプの運転速度に依存して、ポンプ羽根車２０ひいてはこれと一体のポンプシャフト２１を軸方向に動かそうとする力が働くが、この力は上向きの場合と下向きの場合とがある。ポンプシャフト２１はラジアル方向に対しては静圧軸受け等のラジアル軸受けにより位置規制されているが、ポンプシャフト２１はスラスト方向特に上方向には特に位置規制されていないため、前記上向きの力が生じた場合、上方向に変位する。
【０００６】
図１１及び図１２に示す従来の原子炉再循環ポンプの軸継手においては、前記下向きの力が働く場合には、図１１に示すようにスペーサプラグ４とモータシャフト５の間に隙間ができるようになっている。一方、前記上向きの力が働く場合には、スペーサカップリング２及びモータカップリング１が上向きに押し上げられることで、スペーサプラグ４とモータシャフト５が接触し、モータカップリング１とスペーサリング７が離れるようになっている。
【０００７】
すなわち、従来の構造では、原子炉の圧力や原子炉再循環ポンプの運転速度に依存して、スペーサプラグ４とモータシャフト５が接触したり離れたりするようになっており、原子炉再循環ポンプの停止中で原子炉圧力が低い時には、ポンプ羽根車２０およびポンプシャフト２１に前記下向きの力が働くためスペーサプラグ４とモータシャフト５が離れた状態となり、プラント通常運転時における原子炉再循環ポンプの高速運転中で原子炉圧力が高い時にはポンプ羽根車２０およびポンプシャフト２１に前記上向きの力が働きスペーサプラグ４とモータシャフト５が接触した状態となる。
【０００８】
図１２に示すようにスペーサプラグ４とモータシャフト５が接触した場合、スペーサプラグ４とモータシャフト５との接触面の平面度等の面の仕上げ精度に依存してスペーサカップリング２の軸線とモータシャフト５の軸線が傾くこと等が原因で、原子炉再循環ポンプの運転中の振動がスペーサプラグ４とモータシャフト５の接触前後で変化する場合がある。
【０００９】
しかし、従来の構造では、点検・調整を行う原子炉再循環ポンプ停止時においてスペーサプラグ４とモータシャフト５が離れた状態（図１１）であるため、通常運転中のスペーサプラグ４とモータシャフト５の接触状態を把握することができず、このためスペーサプラグ４とモータシャフト５との接触面を削り修正等により適正に調整することができない。
【００１０】
なお、このような問題は、原子炉再循環ポンプに限らず、運転状態に応じてポンプシャフトが軸線方向に変位する構造のポンプにおけるポンプ軸継手に共通する問題である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実状に鑑みなされたものであり、ポンプの振動を抑制することができるポンプ軸継手の結合構造を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、ポンプ羽根車に接続されたポンプシャフトとモータにより回転駆動されるモータシャフトとを結合して、前記モータシャフトから前記ポンプシャフトへの回転駆動力の伝達を行うポンプ軸継手において、前記モータシャフトが挿入されるとともに前記モータシャフトに対して回転不能に接続されたモータカップリングと、前記モータカップリングにボルトを介して連結されるとともに、前記ポンプシャフトに対して回転不能に接続されたスペーサカップリングと、前記スペーサカップリングに形成された窪みに挿入されるとともにこの窪みの底面により支持されるスペーサプラグと、を備え、このポンプ軸継手の組み立て時に前記ボルトを締め込んでいったときに前記スペーサプラグと前記モータシャフトとの接触面および前記スペーサプラグと前記スペーサカップリングとの接触面における面圧が高まった後に前記モータカップリングと前記スペーサカップリングとが接触するように、かつ、前記ボルトの締め込みが完了した後においては前記スペーサプラグと前記モータシャフトとが常に接触するとともに前記モータカップリングと前記スペーサカップリングが常に接触するように、前記スペーサプラグ、前記モータシャフト、前記モータカップリングおよび前記スペーサカップリングの上下方向位置および寸法が定められていることを特徴としている。
【００１３】
このようにスペーサプラグとモータシャフトとが常に接触するような構成とすることにより、ポンプの停止中にスペーサプラグとモータシャフトとの接触状態を確認することができ、その確認結果に応じて最適な接触状態に調整することが可能となり、ポンプの振動を最小限に抑制することが可能となる。また、常時接触であるため、ポンプの運転状態に応じたポンプの振動の変化が大幅に抑制される。
【００１４】
また、スペーサカップリングとモータカップリングとを常に接触させることにより、モータシャフトからスペーサカップリングへの回転駆動力の伝達効率を向上させることができる。
【００１６】
なお、モータシャフトからスペーサカップリングへの回転駆動力の伝達効率の向上のために、以下の手段を用いることもできる。
【００１７】
まず、第１の手段としては、スペーサカップリングおよびモータカップリング間での円周方向に関する相対変位を防止するためのキーおよびピン等の位置決め手段を設けることができる。
【００１８】
また、第２の手段として、スペーサカップリングおよびモータカップリングの接触面に、両者の円周方向に関する相対変位を防止するための相補的な凹凸を設けることができる。このような相補的な凹凸としては、例えばカービックティースを用いることができる。
【００１９】
また、第３の手段として、モータシャフトからスペーサカップリングへの回転駆動力の伝達経路に存在し、かつ、ボルトを締め付けることにより発生する軸力により圧縮荷重が負荷される互いに対向する一対の面の間に、摩擦増大媒体を設けてもよい。摩擦増大媒体を設ける場所は、スペーサプラグとスペーサカップリングとの間、スペーサプラグとポンプシャフトとの間、ポンプシャフトに形成されたリング溝とスプリットリングとの間、スプリットリングとスペーサリングの間、モータカップリングとスペーサカップリングとの間等から適宜選定することができる。ここに列挙したように、ポンプ軸継手に関連する部材であってボルトを締め付けることにより発生する軸力により圧縮荷重が負荷される互いに対向する一対の面、特に軸線方向を向いた面は、回転駆動力の伝達経路として機能することができるため、このような接触面間の摩擦を増大させることは、回転駆動力の伝達効率の向上の観点から有利である。いずれの場所に摩擦増大媒体を設けるかについては、必要に応じて任意に選定することができるが、特に有益な場所は、スペーサプラグとスペーサカップリングとの間、スペーサプラグとポンプシャフトとの間、モータカップリングとスペーサカップリングとの間である。なお、摩擦増大媒体は、例えば互いに接触する部材の間に挟持された鉛板等のシート材であってもよいし、互いに接触する部材の少なくとも一方の表面に形成されたコーティングのようなものであってもよい。
【００２０】
更に、第４の手段として、モータカップリングとスペーサカップリングとを結合するボルトを、リーマボルト（ストレートタイプでもテーパタイプでもよい）とすることができる。このようにすれば、ボルトを介して回転駆動力を伝達することができる。
【００２１】
また、ポンプの振動を抑制する観点からは、ポンプ軸継手に関連する部材の芯合わせが正確に行われていることが好ましいが、この目的のためには以下の手段を用いることができる。
【００２２】
まず、第１の手段として、スペーサプラグおよびモータシャフトに相補的なテーパ部を設けることが可能であり、これらテーパ部を相互に嵌合させることによりスペーサプラグとモータシャフトとを適正に芯合わせすることができる。
【００２３】
また、第２の手段として、スペーサプラグおよびスペーサカップリングに相補的なテーパを設けることが可能であり、これらテーパを嵌合させることによりスペーサプラグとスペーサカップリングとを適正に芯合わせすることができる。
【００２４】
また、第３の手段として、モータカップリングとスペーサカップリングとを結合するボルトを、テーパリーマボルトとすることができる。これによれば、モータカップリングとスペーサカップリングとを適正に芯合わせすることが容易となる。
【００２５】
また、ポンプの振動を抑制する観点からは、スペーサプラグの軸線とモータシャフトとの軸線の傾きが生じることを防止できれば好ましい。この目的のため、スペーサプラグとモータシャフトとが、中央部で接触せずに周縁部で接触するようにすることができる。具体的には、例えば、スペーサプラグの上面またはモータシャフトの下端面のいずれか一方をドーナツ型にすればよい。スペーサプラグとモータシャフトが中央部で接触していたとすると、中央部に平面度の狂い等が合った場合に、スペーサプラグの軸線とモータシャフトとの軸線の傾きが大きくなるが、周縁部に同様の平面度の狂い等があったとしても、中央部にこのような狂いがあった場合に比べて、スペーサプラグの軸線とモータシャフトとの軸線の傾きが軽減される（スペーサプラグの軸線とモータシャフトとの軸線の傾きは、平面度の狂い等が生じているポイントの軸線からの半径方向距離に比例するため）。
【００２６】
なお、スペーサプラグとモータシャフトとが、中央部で接触せずに周縁部で接触させる点については、スペーサプラグとモータシャフトとがポンプの運転状態に応じて接触したり離れたりする従来の構造（図１１及び図１２参照）のポンプ継手にも応用することができる。
【００２７】
上記のポンプ継手は、原子炉再循環ポンプ等のポンプの運転状態の変化に応じてポンプシャフトが軸線方向に変位するタイプのものに広く用いることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を示す図１乃至図９において、従来技術を説明する図１１及び図１２に記載の部材と同一の部材については同一符号を付して重複説明を省略する。なお、言うまでもなく、原子炉再循環ポンプの全体は図１０に示すように構成することができる。
【００２９】
［第１の実施形態］
まず、図１を参照して第１の実施形態について説明する。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態においては、スペーサプラグ４とモータシャフト５が充分な接触面圧をもって常時接触するように構成されている。この構成は、モータカップリング１、スペーサカップリング２、ボルト３、スペーサプラグ４、モータシャフト５、スプリットリング６及びスペーサリング７の上下方向に関する位置および寸法を適宜定めることにより、実現することができる。
【００３１】
スペーサプラグ４とモータシャフト５とが充分な接触面圧をもって常時接触するように構成すれば、ポンプ羽根車２０およびポンプシャフト２１に働く力が下向きであっても上向きであっても、スペーサプラグ４とモータシャフト５との接触状態が実質的に変化しない。このため、回転体に下向きの力が働きポンプの点検及び調整を行うポンプ停止時にスペーサプラグ４とモータシャフト５との接触状態を適宜調整することにより、その調整された接触状態は通常運転中においても実質的に変化しないため、ポンプ停止時においてスペーサプラグ４およびモータシャフト５の軸線同士の傾きが無いように調整するとともに両者の芯合わせを適正に行っておけば、通常運転中における振動を抑制することができる。なお、本実施形態においては、モータシャフト５からスペーサカップリング２への回転駆動力の伝達は、モータシャフト５とスペーサプラグ４との接触面およびスペーサプラグ４とスペーサカップリング２との接触面に働く摩擦力により行われる。
【００３２】
［第２の実施形態］
次に、図２を参照して第２の実施形態について説明する。本実施形態においては、モータシャフト５からスペーサカップリング２への回転駆動力の伝達を、モータシャフト５とスペーサプラグ４との接触面およびスペーサプラグ４とスペーサカップリング２の接触面を介して行うことに加えて、さらにモータカップリング１とスペーサカップリング２との接触面を介して行うようにし、これによりモータシャフト５からスペーサカップリング２への回転駆動力の伝達効率をさらに向上させるようにしている。
【００３３】
このようにするには、ボルト３を締め込んでいった場合に、スペーサプラグ４とモータシャフト５とが最初に接触し、その後、モータカップリング１とスペーサカップリング２が接触するように、すなわち、ボルト３を締め込んでいった場合に、スペーサプラグ４とモータシャフト５とが最初に接触し、スペーサプラグ４とモータシャフト５の接触面およびスペーサプラグ４とスペーサカップリング２との接触面において面圧が高まった後に、モータカップリング１とスペーサカップリング２が接触するように、モータカップリング１、スペーサカップリング２、ボルト３、スペーサプラグ４、モータシャフト５、スプリットリング６及びスペーサリング７の上下方向に関する配置位置および寸法を適宜定めればよい。
【００３４】
なお、ボルト３を締め込んでいった場合にモータカップリング１とスペーサカップリング２とは周縁部で最初に接触するため、モータカップリング１のフランジ１ａおよびスペーサカップリング２のフランジ２ａの剛性が高すぎるとモータカップリング１とスペーサカップリング２が線接触となる傾向となるため、モータカップリング１のフランジ１ａおよびスペーサカップリング２のフランジ２ａの剛性を適度に低くして撓むことができるようにし、モータカップリング１とスペーサカップリング２とを全面接触に近い形で接触させることが好ましい。
【００３５】
なお、この場合、モータカップリング１のフランジ１ａおよびスペーサカップリング２のフランジ２ａの剛性を適宜調整する等により、モータシャフト５とスペーサプラグ４との接触面及びスペーサカップリング２とモータカップリング１との接触面のそれぞれに働く圧縮力の比率を約１：４となるように、すなわち、ボルト３を締め付けることにより発生する軸力の１／５をモータシャフト５とスペーサプラグ４との接触面が受け、４／５をスペーサカップリング２とモータカップリング１との接触面が受けるように調整することが好適である。このように回転半径が大きいスペーサカップリング２とモータカップリング１との接触面の面圧を大きくすることによって、大きなトルク伝達ができるようになる。圧縮力の比率を約１：４にすれば、ボルト３のピッチ円をトルク伝達半径とみなすことができる。なお、モータシャフト５とスペーサプラグ４との接触面に働く圧縮力の大きさは、ポンプ羽根車２０およびポンプシャフト２１に働く下向きの力の最大値より大きく設定することが好ましい。
【００３６】
次に、図３乃至図９を参照して第２の実施形態の変形例について説明する。
【００３７】
［第１の変形例］
図３は第１の変形例を示す図であり、ここでは、スペーサプラグ４とモータシャフト５との接触面の形状を、ドーナツ状にしている。すなわち、スペーサプラグ４の中央部に突起を設けてスペーサプラグ４とモータシャフト５を中央部のみで接触させる従来方式に代えて、スペーサプラグ４の中央部に窪み（言い換えればスペーサプラグ４の周縁部にドーナツ状の突起）を設けている。仮に、スペーサプラグ４とモータシャフト５の接触面に同じ程度の平面度の狂いがあったとすると、その狂いに起因して生じるスペーサプラグ４とモータシャフト５の倒れは、その狂いの生じている接触面が中心軸線に近いほど大きくなる。すなわち、図３に示すように接触面を中心軸線から遠ざけることにより、スペーサプラグ４とモータシャフト５の倒れ、ひいてはモータカップリング１とスペーサカップリング２の倒れを小さくすることができる。
【００３８】
なお、図４に示すように、モータシャフト５の下端部にドーナツ状の突起を設けても、同様の効果を得ることができる。
【００３９】
なお、この変形例は、先に従来技術の項で説明したようなスペーサプラグ４とモータシャフト５とが原子炉圧力及びポンプ運転速度によって接触状態となったり非接触状態となったりする構造のものに適用しても、接触状態の改善による振動抑制効果を得ることができる。
【００４０】
［第２の変形例］
図５は第２の変形例を示す図であり、ここでは、モータシャフト５からスペーサカップリング２への回転駆動力の伝達経路に存在し、かつ、ボルト３を締め付けることにより発生する軸力により圧縮荷重が負荷される互いに対向する一対の面の間に、摩擦増大媒体９ａ〜９ｆを設けている。
【００４１】
すなわち、スペーサカップリング２とスペーサプラグ４との接触面に摩擦増大媒体９ｃを、スペーサプラグ４とモータシャフト５との接触面に摩擦増大媒体９ｂを、モータカップリング１とスペーサカップリング２との接触面に摩擦増大媒体９ａを、モータシャフト５とスプリットリング６との接触面に摩擦増大媒体９ｄ，９ｅを、スプリットリング６とスペーサリング７との接触面に摩擦増大媒体９ｅを、スペーサリング７とモータカップリング１との接触面に摩擦増大媒体９ｆをそれぞれ設けている。
【００４２】
摩擦増大媒体９ａ〜９ｆとしては、例えば相対する一対の面の間に挟まれた鉛板とすることができる。なお、摩擦増大媒体は、互いに接触する部材の少なくとも一方の表面に形成されたコーティングのようなものであってもよい。
【００４３】
本変形例によれば、接触面を構成する２つの部材の間での滑りを防止できるため、モータシャフト５からスペーサカップリング２への動力伝達効率を向上させることができる。
【００４４】
［第３の変形例］
図６は第３の変形例を示す図であり、ここでは、モータカップリング１とスペーサカップリング２との接触面に、両者の相対回転を防止するため、カービックティース１ｂ，２ｂを設けている。このようにモータカップリング１とスペーサカップリング２との間に、相互に密接嵌合する相補的な凹凸を設けることにより、モータカップリング１とスペーサカップリング２との間での円周方向の滑りを防止できるため、モータカップリング１からスペーサカップリング２への動力伝達効率を向上させることができる。
【００４５】
［第４の変形例］
図７は第４の変形例を示す図であり、ここでは、モータカップリング１とスペーサカップリング２との間にキー１０を設け、このキー１０を介しても回転駆動力の伝達がなされるようにしている。なお、キー１０に代えて、ピンを設けることもできる。なお、これらキーおよびピンは、嵌め合い精度の高いものを用いることが好適である。
【００４６】
［第５の変形例］
図８は第５の変形例を示す図であり、ここでは、モータシャフト５およびスペーサプラグ４とに相補的なテーパ部５ａ，４ａをそれぞれ設け、これらテーパ部５ａ，４ａを嵌合させることによりモータシャフト５とスペーサプラグ４とを適正に芯合わせすることができるようにしている。
【００４７】
また、さらに、スペーサプラグ４およびスペーサカップリング２に相補的なテーパ部４ｂ，２ｃをそれぞれ設け、これらテーパ部４ｂ、２ｃを嵌合させることによりモータシャフト５とスペーサプラグ４とを適正に芯合わせすることができるようにしている。なお、この場合、スペーサプラグ４の外周面とスペーサカップリング２の窪みの内周面との間には、隙間が設けられる。
【００４８】
図示された継手構造においては、モータシャフト５とモータカップリング１との間に隙間を設けなければならないため、芯合わせの精度を向上させることが困難であったが、本変形例によれば、これを改善できる。
【００４９】
このような相補的なテーパ部は、芯合わせの対象となる２つの部材において、中心軸線からなるべく離れた位置に設けることが、芯合わせの精度を向上させる上で好ましい。従って、本変形例においては、モータシャフト５の外周面およびスペーサプラグ４の外周面にテーパ部を設けている。
【００５０】
なお、ここでは、２カ所に相補的なテーパを設けたが、いずれか一カ所のみにこのようなテーパを設けてもよい。
【００５１】
［第６の変形例］
図９は第６の変形例を示す図であり、ここでは、モータカップリング１とスペーサカップリング２とを結合するボルトとしてテーパリーマボルト３ａとしている。なお、３ｂはナットである。テーパリーマボルト３ａを用いることによる利点は以下の通りである。
【００５２】
まず、第１に、通常のボルトを用いた場合には、ボルトとボルト穴との間に隙間があるため、ボルトを回転駆動力の伝達媒体として用いることはできないが、テーパリーマボルトを用いた場合には、ボルトがボルト穴に密接嵌合するため、ボルトを介してもモータカップリング１からスペーサカップリング２への動力伝達を行うことができ、モータカップリング１からスペーサカップリング２への回転駆動力の伝達効率を向上させることができる。
【００５３】
また、第２に、テーパリーマボルトを用いることにより、モータカップリング１とスペーサカップリング２との芯合わせを、より容易に行うことができる。
【００５４】
なお、上記第１の利点のみを求めるのであれば。テーパリーマボルトではなく通常のリーマボルトを用いてもかまわない。
【００５５】
以上説明した各変形例は、適宜組み合わせて用いることができる。また、上記各変形例は、第２の実施形態による変形例として記述したが、第１の実施形態の変形例としても用いることができる（図６に示す変形例、並びに図５に示す変形例においてモータカップリング１とスペーサカップリング２との間に摩擦増大媒体を挟む点を除く）。特に、モータカップリング１とスペーサカップリング２とが非接触となる第１の実施形態においては、モータカップリング１とスペーサカップリング２との間での回転駆動力の伝達効率を向上させる意味において、特に図７に示すキーを用いた変形例および図９に示すリーマボルト（この場合ストレートタイプのリーマボルトが好適である）を用いた変形例を適用することが好適である。
【００５６】
なお、以上説明した実施形態およびその変形例においては、本発明によるポンプ軸継手の結合構造を原子炉再循環ポンプに適用した例を開示したが、これに限定されるものではなく、本発明によるポンプ軸継手の結合構造は、ポンプの運転状態の変化に応じてポンプシャフトが軸線方向に変位するタイプのものに広く用いることができる。また、以上説明した実施形態およびその変形例においては、ポンプの回転軸が縦（鉛直）方向であったが、本発明はポンプの回転軸が横（水平）方向等鉛直方向以外の向きを向いている場合にも適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、ポンプの運転中の振動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図であって、本発明によるポンプ軸継手の結合構造を示す軸方向断面図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す図であって、本発明によるポンプ軸継手の結合構造を示す軸方向断面図。
【図３】図２に示す実施形態の第１の変形例を示す図。
【図４】図２に示す実施形態の第１の変形例を示す図。
【図５】図２に示す実施形態の第２の変形例を示す図。
【図６】図２に示す実施形態の第３の変形例を示す図であって、モータカップリングとスペーサカップリングとの接触面の円周方向に沿った断面図。
【図７】図２に示す実施形態の第４の変形例を示す図。
【図８】図２に示す実施形態の第５の変形例を示す図。
【図９】図２に示す実施形態の第６の変形例を示す図。
【図１０】本発明が適用される原子炉再循環ポンプの全体構成を示す図。
【図１１】図１０に示す原子炉再循環ポンプにおける従来のポンプ軸継手の軸方向断面図であって、ポンプシャフトに下向きの力がかかっている場合を示す図。
【図１２】図１０に示す原子炉再循環ポンプにおける従来のポンプ軸継手の軸方向断面図であって、ポンプシャフトに上向きの力がかかっている場合を示す図。
【符号の説明】
１ モータカップリング
２ スペーサカップリング
３ ボルト（カップリングボルト）
３ａ リーマボルト（テーパリーマボルト）
４ スペーサプラグ
５ モータシャフト
６ スプリットリング
７ スペーサリング
８ キー（モータキー）
９ 摩擦増大媒体
１０ 位置決め手段（キー）
１ｂ，２ｂ 相補的な凹凸（カービックティース）
２ｃ，４ｂ 相補的なテーパ部
４ａ，５ａ 相補的なテーパ部
Claims (12)
- ポンプ羽根車に接続されたポンプシャフトとモータにより回転駆動されるモータシャフトとを結合して、前記モータシャフトから前記ポンプシャフトへの回転駆動力の伝達を行うポンプ軸継手において、
前記モータシャフトが挿入されるとともに前記モータシャフトに対して回転不能に接続されたモータカップリングと、
前記モータカップリングにボルトを介して連結されるとともに、前記ポンプシャフトに対して回転不能に接続されたスペーサカップリングと、
前記スペーサカップリングに形成された窪みに挿入されるとともにこの窪みの底面により支持されるスペーサプラグと、を備え、
このポンプ軸継手の組み立て時に前記ボルトを締め込んでいったときに前記スペーサプラグと前記モータシャフトとの接触面および前記スペーサプラグと前記スペーサカップリングとの接触面における面圧が高まった後に前記モータカップリングと前記スペーサカップリングとが接触するように、かつ、前記ボルトの締め込みが完了した後においては前記スペーサプラグと前記モータシャフトとが常に接触するとともに前記モータカップリングと前記スペーサカップリングが常に接触するように、前記スペーサプラグ、前記モータシャフト、前記モータカップリングおよび前記スペーサカップリングの上下方向位置および寸法が定められていることを特徴とする、ポンプ軸継手。 - 前記スペーサカップリングと前記モータカップリングとをキーおよびピン等の位置決め手段を介して接続したことを特徴とする、請求項１に記載のポンプ軸継手。
- 前記スペーサカップリングおよび前記モータカップリングの接触面に、前記スペーサカップリングおよび前記モータカップリング間での円周方向に関する相対的な変位を防止するための相補的な凹凸を設けたことを特徴とする、請求項１に記載のポンプ軸継手。
- 前記モータシャフトから前記スペーサカップリングへの回転駆動力の伝達経路に存在し、かつ、前記ボルトを締め付けることにより発生する軸力により圧縮荷重が負荷される互いに対向する一対の面の間に、摩擦増大媒体を設けたことを特徴とする、請求項１に記載のポンプ軸継手。
- 前記ボルトが、リーマボルトであることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ軸継手。
- 前記リーマボルトが、テーパリーマボルトであることを特徴とする、請求項５に記載のポンプ軸継手。
- 前記スペーサプラグおよび前記モータシャフトに相補的なテーパ部を設け、これらテーパ部同士を嵌合させることにより前記スペーサプラグと前記モータシャフトとが芯合わせされるように構成したことを特徴とする、請求項１に記載のポンプ軸継手。
- 前記スペーサプラグおよび前記スペーサカップリングに相補的なテーパ部を設け、これらテーパ部同士を嵌合させることにより前記スペーサプラグと前記スペーサカップリングとが芯合わせされるように構成したことを特徴とする、請求項１に記載のポンプ軸継手。
- 前記スペーサプラグと前記モータシャフトとが、中央部で接触せずに周縁部で接触していることを特徴とする、請求項１に記載のポンプ軸継手。
- ポンプ羽根車に接続されたポンプシャフトとモータにより回転駆動されるモータシャフトとを結合して、前記モータシャフトから前記ポンプシャフトへの回転駆動力の伝達を行うポンプ軸継手において、
前記モータシャフトが挿入されるとともに前記モータシャフトに対して回転不能に接続されたモータカップリングと、
前記モータカップリングにボルトを介して連結されるとともに、前記ポンプシャフトに対して回転不能に接続されたスペーサカップリングと、
前記スペーサカップリングに挿入されたスペーサプラグと、を備え、
前記スペーサプラグおよび前記モータシャフトを、両者が相互に接触する場合に中央部で接触せずに周縁部で接触するように構成したことを特徴とする、ポンプ軸継手。 - ポンプ羽根車と、
前記ポンプ羽根車に接続されたポンプシャフトと、
前記ポンプ羽根車を回転駆動する駆動力を発生するモータと、
前記モータを動作させることにより回転するモータシャフトと、
請求項１から１０のうちのいずれか一項に記載のポンプ軸継手と、
を備えたことを特徴とするポンプ。 - 沸騰水型原子炉の原子炉圧力容器内に冷却水を強制循環させるポンプ羽根車と、
前記ポンプ羽根車に接続されたポンプシャフトと、
前記ポンプ羽根車を回転駆動する駆動力を発生するモータと、
前記モータを動作させることにより回転するモータシャフトと、
請求項１から１０のうちのいずれか一項に記載のポンプ軸継手と、
を備えたことを特徴とする原子炉再循環ポンプ。
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