JP4468060B2 - High temperature water pump shaft seal device - Google Patents
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Description
本発明は、高温水ポンプの軸封装置に関し、特に、循環系の高温水を昇圧する高温水ポンプの軸封装置に関する。 The present invention relates to a shaft seal device for a high-temperature water pump, and more particularly to a shaft seal device for a high-temperature water pump that pressurizes high-temperature water in a circulation system.
高温水を強制的に循環させる高温水循環用ポンプは、後掲の特許文献1で示されるように、火力発電所、原子力発電所、その他の発熱源を含む熱交換系の高温水循環系で用いられる。高温環境に曝される高温水循環用ポンプの回転軸(主軸)は、高温から保護される必要がある。そのような回転軸は、冷却水により冷却される。冷却水は、回転軸の外周面領域で軸方向の流れ力又は流勢(圧力)を受ける。高温水は、その軸方向流れの冷却水に対向する流れ力(流勢)を受ける。高温水の流れ力が冷却水の流れ力より大きい場合には、高温水は冷却水流域である外周面領域に逆流的に流れ込むことを回避することができない。そのような流れ込みを抑制するたに、特許文献1で知られているようなラビリンスシールが用いられている。ラビリンスシールには、高温水側に流れ込む冷却水の冷却水流を許容するが、冷却水側に流れ込む高温水の高温水流を阻止する一方方向流れ機能が求められる。
A high-temperature water circulation pump that forcibly circulates high-temperature water is used in a high-temperature water circulation system of a heat exchange system including a thermal power plant, a nuclear power plant, and other heat sources as shown in
そのような一方方向流れ機能が不十分であれば、冷却水側と高温水側の軸方向境界領域で、冷却水と高温水の衝突が生じて、温度揺らぎ現象が発生する。このような温度揺らぎ現象は、結果的に一方方向シール性能を劣化させる。 If such a one-way flow function is insufficient, a collision between the cooling water and the high temperature water occurs in the axial boundary region between the cooling water side and the high temperature water side, and a temperature fluctuation phenomenon occurs. Such a temperature fluctuation phenomenon results in deterioration of the one-way seal performance.
回転軸の外周面周域の冷却水と高温水との間の一方方向シール性能の一層の向上が求められる。その一方方向シール構造は構造的に簡素であることが望まれる。 Further improvement of the one-way sealing performance between the cooling water and the high-temperature water in the outer peripheral surface area of the rotating shaft is required. The one-way seal structure is desired to be structurally simple.
本発明の課題は、回転軸の外周面周域の冷却水と高温水との間の一方方向シール性能を一層に向上させる高温水ポンプの軸封装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、その一方方向シール構造は構造的に簡素である高温水ポンプの軸封装置を提供することにある。
The subject of this invention is providing the shaft sealing apparatus of the high temperature water pump which improves further the one-way sealing performance between the cooling water and high temperature water of the outer peripheral surface area of a rotating shaft.
Another object of the present invention is to provide a shaft seal device for a high-temperature water pump whose one-way seal structure is structurally simple.
本発明による高温水ポンプの軸封装置は、回転軸(1)と、回転軸(1)の周域に配置され高温水の軸方向流れを封止する封止体(2又は5−j特に5−3)とから構成されている。回転軸(1)の周面と封止体(5−3)の内周面との間には回転軸の高温化と冷却水の圧力により環状隙間が生じる恐れがある。その場合には、高温水は環状隙間を通り逆流軸方向に流れ、冷却水は高温水の流れに対抗して環状隙間を通り順流軸方向に流れる。封止体(5−3)は内周面に半径方向に対向する封止面を有している。その封止面は、順流軸方向に下流側に形成される第1封止面(7−j、特に、7−3)と、順流軸方向に上流側に形成される第2封止面(6−j、特に、6−3)とから構成されている。第2封止面(6−3)は、順流軸方向に流れる冷却水の流れを絞り込む傾斜面として形成されている。 A shaft seal device for a high-temperature water pump according to the present invention includes a rotating shaft (1) and a sealing body (2 or 5-j, in particular, which is arranged in a peripheral region of the rotating shaft (1) and seals the axial flow of high-temperature water. 5-3). There may be an annular gap between the peripheral surface of the rotating shaft (1) and the inner peripheral surface of the sealing body (5-3) due to the high temperature of the rotating shaft and the pressure of the cooling water. In that case, the high temperature water flows through the annular gap in the direction of the reverse flow axis, and the cooling water flows through the annular gap in the direction of the forward flow axis against the flow of the high temperature water. The sealing body (5-3) has a sealing surface opposed to the inner peripheral surface in the radial direction. The sealing surface includes a first sealing surface (7-j, particularly 7-3) formed on the downstream side in the forward flow axis direction, and a second sealing surface formed on the upstream side in the forward flow axis direction ( 6-j, particularly 6-3). The second sealing surface (6-3) is formed as an inclined surface that narrows the flow of cooling water flowing in the forward axial direction.
第2封止面(6−3)と回転軸の周面との間に形成される絞込み領域では、順方向流れの冷却水の流勢が強く高温水の逆流に対向し、絞り込み領域の流路断面積は小さく温度揺らぎが発現する領域の体積が小さい。逆流防止と揺らぎ許容領域の体積減少は、相乗的に温度揺らぎ現象を緩和する。円錐面状に形成される傾斜面(6−3)は、軸心線対称であるから、順方向流れが円滑であり、その乱れが抑制され、温度揺らぎが更に有効に抑制される。 In the constriction region formed between the second sealing surface (6-3) and the peripheral surface of the rotating shaft, the flow of the cooling water in the forward direction is strong and opposes the reverse flow of the high-temperature water. The road cross-sectional area is small, and the volume of the region where the temperature fluctuation is generated is small. The backflow prevention and the volume reduction of the fluctuation allowable region synergistically relieve the temperature fluctuation phenomenon. Since the inclined surface (6-3) formed in a conical surface is axially symmetric, the forward flow is smooth, the disturbance is suppressed, and the temperature fluctuation is further effectively suppressed.
第1封止面(7−3)は逆流軸方向に流れる高温水の流れを絞り込む傾斜面としては形成されていない。第1封止面(7−3)は、第2封止面(6−3)に対して逆テーパ面に形成されることは有意義である。第1封止面(7−3)は回転軸の回転軸心線(L)に概ね直交していることは有効である。封止体(5−3)のうち第1封止面(7−3)と第2封止面(6−3)とが交わる交叉線を含む内周側領域は先鋭に形成されている。絞り領域で渦流又は乱流の発生が抑制され、温度揺らぎが緩和される。 The first sealing surface (7-3) is not formed as an inclined surface that narrows the flow of high-temperature water flowing in the counterflow axis direction. It is significant that the first sealing surface (7-3) is formed as a reverse tapered surface with respect to the second sealing surface (6-3). It is effective that the first sealing surface (7-3) is substantially orthogonal to the rotation axis (L) of the rotation axis. In the sealing body (5-3), an inner peripheral side region including a cross line where the first sealing surface (7-3) and the second sealing surface (6-3) intersect is sharply formed. Occurrence of vortex or turbulent flow is suppressed in the throttle region, and temperature fluctuation is mitigated.
第1封止面(7−3)は軸方向に凹凸的に変形する凹凸面(9)として形成されることは有効である。第1封止面(7−3)に沿って流れる高温水の半径方向内側向き流れは、凹凸面(9)により抵抗を受けてその流勢が衰えるので、冷却水の流勢に対してより劣勢になり、高温水の逆流が抑制される。封止体(5−3)は複数体の封止体(5−3)として形成され、複数体の封止体(5−3)は軸方向に配列され、複数体の封止体(5−3)のうち逆流軸方向に最上流に位置する封止体(5−3)は初段封止体(5−3)と呼ばれる。凹凸面(9)を逆流の初期段階で抑制することが重要であるので、初段封止体(5−3)にのみ形成することが効果的である。 It is effective that the first sealing surface (7-3) is formed as an uneven surface (9) that deforms unevenly in the axial direction. Since the flow of hot water flowing in the radial direction along the first sealing surface (7-3) in the radial direction receives resistance due to the uneven surface (9), the flow of the water decreases. It becomes inferior and the backflow of hot water is suppressed. The sealing body (5-3) is formed as a plurality of sealing bodies (5-3), the plurality of sealing bodies (5-3) are arranged in the axial direction, and the plurality of sealing bodies (5 -3), the sealing body (5-3) located at the most upstream in the counterflow axial direction is referred to as a first-stage sealing body (5-3). Since it is important to suppress the uneven surface (9) at the initial stage of the backflow, it is effective to form it only on the first-stage sealing body (5-3).
封止体(5−3)には第2封止面(6−3)から第1封止面(7−3)に貫通する流路(15)を形成することにより、高温水の流勢を弱め、且つ、逆流の恐れがある高温水を初期的に冷却することは温度揺らぎを緩和することができる点で更に有意義である。封止体(5−3)は、第1封止面(7−3)の側で軸方向に突出し第1封止面(7−3)に沿って半径方向内側に流れる水流に対して抵抗を与える抵抗体(19)は、高温水の流勢を弱めることにより温度揺らぎを緩和することができる点で更に有意義である。 By forming a flow path (15) penetrating from the second sealing surface (6-3) to the first sealing surface (7-3) in the sealing body (5-3), the flow of hot water It is more meaningful to initially cool high-temperature water that weakens the temperature and has a risk of backflow, because the temperature fluctuation can be mitigated. The sealing body (5-3) is resistant to the water flow protruding in the axial direction on the first sealing surface (7-3) side and flowing radially inward along the first sealing surface (7-3). The resistor (19) that gives the temperature is more meaningful in that the temperature fluctuation can be mitigated by weakening the flow of the high-temperature water.
封止体(5−3)は、複数体の封止体(5−1,2,3)として形成される。複数体の封止体(5−1,2,3)は軸方向に配列され、その複数体は2体を含み2体より多く3体を含み3体より少ないことが有効であることは、実験的に確認され得る。数値的には、封止体は複数体の封止体(5−1,2,3)として形成され、複数体の封止体(5−1,2,3)のそれぞれの放射方向奥行き長さがRで表され、複数体の軸方向長さがAで表されれば、勾配係数A/RはA/R>0.79であることが有効である。ピッチと奥行きの相関が重要であり、段数は1〜3の範囲で有効であるが、それ以上の段数の増加による温度揺らぎ抑制効果は漸近的である。 The sealing body (5-3) is formed as a plurality of sealing bodies (5-1, 2, 3). The plurality of sealing bodies (5-1, 2, 3) are arranged in the axial direction, and it is effective that the plurality of bodies include two bodies, more than two bodies, and three bodies and fewer than three bodies. This can be confirmed experimentally. Numerically, the sealing body is formed as a plurality of sealing bodies (5-1, 2, 3), and the radial depth of each of the plurality of sealing bodies (5-1, 2, 3). Is represented by R and the axial length of the plurality is represented by A, it is effective that the gradient coefficient A / R is A / R> 0.79. The correlation between the pitch and the depth is important, and the number of steps is effective in the range of 1 to 3, but the effect of suppressing the temperature fluctuation by increasing the number of steps beyond that is asymptotic.
本発明による高温水ポンプの軸封装置は、温度揺らぎを抑制する効果が大きく、且つ、シーリングのための機械的構造は簡素である。 The shaft seal device of the high-temperature water pump according to the present invention has a great effect of suppressing temperature fluctuation, and the mechanical structure for sealing is simple.
本発明による高温水ポンプの軸封装置の実施の好ましい形態は、図に対応して、詳細に記述される。高温水循環用ポンプの回転主軸1の回転周面領域は、図1に示されるように、環状のラビリンスシール2により囲まれている。ラビリンスシール2は、本体ケーシング3に支持されている。本体ケーシング3に囲まれる環状空間の軸方向一方側空間は、冷却水側環状空間Lとして形成され、その環状空間の軸方向他方側空間は高温水側環状空間Hとして形成されている。
A preferred embodiment of the shaft seal device of the high-temperature water pump according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the rotation peripheral surface region of the rotary
ラビリンスシール2は、本体ケーシング3に支持されるシール本体部分4と軸方向に多段に形成されるテーパラビリンス部分(フィン)5−1,2,3から形成されている。テーパラビリンス部分5−1,2,3は、シール本体部分4に一体に機械加工により形状的に構造化されている。テーパラビリンス部分5−3は、特に、高温水側テーパラビリンス部分として特殊な構造が追加される。テーパラビリンス部分5−1,2,3は、それぞれに、テーパ面6−1,2,3と放射方向面7−1,2,3とを有している。テーパ面6−1,2,3は、それぞれに、放射方向面7−1,2,3よりも冷却水側に配置されて形成されている。テーパ面6−1,2,3は、それぞれに、冷却水側から高温水側に流れる水流(特に、冷却水流)が流れ方向に楔効果的に絞り込まれる方向に傾斜するコーン面(円錐状面)として形成されている。テーパ面6−1,2,3と回転主軸1の外周面12との間に、環状狭域絞りVが形成される。物理的表現に代えられて幾何学的に言い換えられれば、テーパ面6−1,2,3は、より高温水側の位置の直径がより冷却水側の位置の直径より小さいコーン面に形成されている。放射方向面7−1,2,3は、高温水側から冷却水側に流れる水流(特に、高温水水流)が流れ方向に楔効果的に絞り込まれる方向に傾斜しない面として形成され、特には、回転主軸1の回転軸心線Lに直交している。高温水側テーパラビリンス部分5−3の放射方向面7−3は、軸方向に凹凸的である環状凹凸溝面9に形成されている。
The
冷却水側環状空間Lの冷却水の圧力は、高温水側環状空間Hの高温水の圧力より大きく設計されている。冷却水側環状空間Lから高温水側環状空間Hに向かう軸方向冷却水流11は、回転主軸1の回転周面12とコーン状のテーパ面6−1,2,3の間で挟み込まれ流速が増大してその流勢が増大し、高温水側環状空間Hから冷却水側環状空間Lに向かう軸方向高温水流13に同定される仮想的逆流に対抗し、仮想的逆流13が現実に生じることが有効に抑制される。高温水側環状空間Hの中で、軸方向高温水流13の他に求心方向(半径方向内側向き)高温水流14が仮想的に生成される。
The pressure of the cooling water in the cooling water side annular space L is designed to be larger than the pressure of the high temperature water in the high temperature water side annular space H. The axial
環状凹凸溝面9に沿って求心方向に流れる求心方向高温水流14は、環状凹凸溝面9の凹面部位の中で発生する渦流の抵抗を受けて、その流勢(威力)又は求心方向速度が低下し、高温水側環状空間Hから冷却水側環状空間Lに向かう逆流方向に流れ方向を変えるために十分であるエネルギーを失っている。テーパ面6−1,2,3と放射方向面7−1,2,3の先端のそれぞれの交線領域(円領域)を先鋭に形状化することにより、その交線領域で高温水と低温水の衝突により発生する渦はその先鋭部位で剥離され、渦流の持続を絶つことができる。このような逆流防止効果と渦剥離効果は、温度揺らぎを抑制し、高温水の逆流拡散的侵入を有効に抑制する効果を導く。
The centripetal high-
図2は、初段のテーパラビリンス部分5−3の改変の形態を示している。テーパラビリンス部分5−3に、同一円周上で等角度間隔で並び軸方向に貫通する複数の冷却水呼び通路15が開けられている。冷却水呼び通路15に流れ込む冷却水16は求心方向高温水流14に吸引され呼び込まれて求心方向高温水流14に合流し、求心方向高温水流14の温度を低下させる。求心方向高温水流14の温度低下は、温度揺らぎを更に抑制する。求心方向高温水流14の勢いが大きい場合に、冷却水16の量が多い。
FIG. 2 shows a modified form of the taper labyrinth portion 5-3 in the first stage. The tapered labyrinth portion 5-3 is provided with a plurality of cooling
図3は、テーパラビリンス部分5−3の他の改変の形態を示している。テーパラビリンス部分5−3に、同一円周上で等角度間隔で並び軸方向に延び半径方向内側に曲がってテーパ面6−3で開口する複数の冷却水呼び通路17が開けられている。冷却水呼び通路17に流れ込む冷却水18は軸方向高温水流13に吸引され呼び込まれて軸方向高温水流13に合流し、軸方向高温水流13の温度を低下させる。軸方向高温水流13の温度低下は、温度揺らぎを更に抑制する。軸方向高温水流13の勢いが大きい場合に、冷却水18の量が多い。軸方向高温水流13の向きが逆流方向でなく順流方向であれば、冷却水18は順流方向に向きを変える。
FIG. 3 shows another modification of the tapered labyrinth portion 5-3. In the tapered labyrinth portion 5-3, a plurality of cooling
図4は、テーパラビリンス部分5−3の更に他の改変の形態を示している。環状凹凸溝面9が形成される点で図1の形態に同じであり、冷却水呼び通路15が更に追加的に形成される点で図2の改変の形態に同じである。求心方向高温水流14の流勢低減効果と温度低下効果とにより、環状狭域絞りVの温度揺らぎが低減する。冷却水呼び通路15に代えられて図3の形態の冷却水呼び通路17が形成され得る。更には、冷却水呼び通路17をテーパ面6−3で開放し、且つ、放射方向面7−3で開放する流路に改変することは有意義である。
FIG. 4 shows yet another modification of the tapered labyrinth portion 5-3. It is the same as the form of FIG. 1 in that the annular
図5は、テーパラビリンス部分5−3の更に他の改変の形態を示している。冷却水呼び通路15が形成される点で図2の形態に同じである。本形態では、放射方向面7−3に沿う求心方向高温水流14’の流れに逆らう抵抗19が求心方向高温水流14’の下流側に配置される。冷却水呼び通路15を通る冷却水16’は、抵抗19により曲げられる流域で求心方向高温水流14’に合流する。抵抗19の中に冷却水呼び通路15に連続する流路を形成し、その流路を抵抗19の上流側面で開放することは、冷却水の流れが図中に点線で示されるように高温水の流れに対して逆流効果を示し、流速低減効果と温度低下効果の点で既述のそれらの効果を更に増強する。
FIG. 5 shows still another modified form of the tapered labyrinth portion 5-3. 2 is the same as the configuration of FIG. In this embodiment, a
図6は、テーパラビリンス部分5−3の更に他の改変の形態を示している。本形態は、抵抗19が形成される点で、図5の形態に同じである。本形態では、高温水の流れ14”の向きをより高温水側に向かわせる偏向流路21が抵抗19に形成されている。
FIG. 6 shows still another modified form of the tapered labyrinth portion 5-3. This form is the same as the form of FIG. 5 in that the
図7は、本発明による高温水ポンプの軸封装置の効果確認用の形態を示している。テーパラビリンス部分5は、5段に形成されている。それぞれの段のテーパラビリンス部分5−1,2,3,4,5にテーパ面6−1,2,3,4,5が形成されている点は、既述の形態に同じである。図8は、効果確認のための解析を示している。軸方向冷却水流11が勝勢であり軸方向高温水流13が劣勢であるので、放射方向面7−j(j=1〜5)とテーパ面6−(j+1)の軸方向の間の窪み領域(環状窪みの軸心線を含む平面で切断される断面上)Kで、渦流22が発生する。軸方向に隣り合うテーパラビリンス部分5−jとテーパラビリンス部分5−(j+1)との間の軸方向落差距離であるピッチは、Aで示されている。窪み領域(フィン間領域)Kの半径方向落差距離(高さ)はRで示されている。テーパラビリンス部分5−1,2,3,4,5のそれぞれの内側端と外周面12との間は、一定に(同じに)設計されている。
FIG. 7 shows a mode for confirming the effect of the shaft seal device of the high-temperature water pump according to the present invention. The
図9は、図7に形態に対応する逆流抑制効果を示している。テーパラビリンス部分5−n(n=1,1〜2,1〜5)の3通りのラビリンスシールが用意されている。その横軸はA/Rを示し、縦軸は逆流時間Tを示している。逆流時間は、同一軸方向距離の逆流の速度の逆数として定義される。逆流を積極的に起こすために、高温水側の圧力は冷却水側の圧力より高く設定される。n=1である場合には(ラビリンス部分は1つ)、仮想的に同じ長さの1ピッチが定義される。図9で、白丸αはn=1に対応し、黒丸βはn=1〜2に対応し、斜線丸γはn1〜5に対応する。n=1に対応するピッチがAで規定されれば、n=1〜2に対応する1ピッチはA/2であり、n=1〜5に対応する1ピッチはA/5である。いずれの場合にも、計測時間は同じ長さの軸方向距離に対応して計測される。いずれの場合にも、回転主軸1の回転速度は同じに規定されている。
FIG. 9 shows the backflow suppression effect corresponding to the form shown in FIG. Three kinds of labyrinth seals of taper labyrinth portions 5-n (n = 1, 1-2, 1-5) are prepared. The horizontal axis represents A / R, and the vertical axis represents the backflow time T. The backflow time is defined as the reciprocal of the backflow velocity of the same axial distance. In order to cause backflow positively, the pressure on the high temperature water side is set higher than the pressure on the cooling water side. When n = 1 (one labyrinth portion), one pitch of virtually the same length is defined. In FIG. 9, the white circle α corresponds to n = 1, the black circle β corresponds to n = 1 to 2, and the hatched circle γ corresponds to n1 to 5. If the pitch corresponding to n = 1 is defined by A, 1 pitch corresponding to n = 1 to 2 is A / 2, and 1 pitch corresponding to n = 1 to 5 is A / 5. In any case, the measurement time is measured corresponding to the axial distance of the same length. In any case, the rotation speed of the
図10は、単ピッチラビリンスシール5と2ピッチラビリンスシール5−1,2と5ピッチラビリンスシール5−1,2,3,4,5の寸法規定を示している。図9に示されるj=1の5例に示されるように、5例の半径方向落差距離は可変であり、半径方向落差距離Rがより小さくなれば逆流時間Tはより長くなる概ね線形的な関係が見られる。黒丸βの半径方向落差距離Rと斜線丸γの半径方向落差距離Rは同じに規定されている。半径方向落差距離Rが同じであれば、nの値に概ね無関係に逆流時間は不変である。このような実験結果によれば、逆流抑制効果をより強く得るためには、半径方向落差距離Rがより小さいことが重要であり、テーパラビリンス部分5の個数(nの値)の重要度は低い。言い換えられれば、初段のテーパラビリンス部分5−6の半径方向落差距離Rを適正に小さく設計することが逆流抑制効果のために重要である。
FIG. 10 shows the stipulations of the dimensions of the single
図9は、単ピッチラビリンスシールはピッチAが小さい領域では、逆流時間は激しく変動して設計的に不安定であるが、比A/R(本明細書でコーン面の勾配係数と呼ばれる)がある程度の値kより大きくなるようにピッチAを大きくし、又は、半径方向落差距離Rを小さくすることにより安定的に逆流抑制効果を得ることができることを示し、nの値に概ね無関係に勾配係数を大きく設定することが逆流抑止効果を高めることができることを示している。実験結果から下記実験式を満たすことが重要である。
勾配係数=A/R>0.79(又は、A/R≧0.80)
FIG. 9 shows that in the region where the pitch A is small, the single pitch labyrinth seal has an unstable design because the backflow time fluctuates greatly, but the ratio A / R (referred to herein as the cone surface gradient coefficient) is It is shown that the backflow suppression effect can be stably obtained by increasing the pitch A so as to be larger than a certain value k or decreasing the radial head distance R, and the gradient coefficient is almost independent of the value of n. It is shown that setting a large value can increase the backflow suppression effect. From the experimental results, it is important to satisfy the following empirical formula.
Gradient coefficient = A / R> 0.79 (or A / R ≧ 0.80)
図11は、テーパラビリンス部分5−3の更に他の改変の形態を示している。本形態は、テーパラビリンス部分5−jの放射方向面7−jに勾配が与えられている。放射方向面7−j,(j+1)は、既述の通り、高温水側から冷却水側に流れる仮想的高温水流が流れ方向に楔効果的に絞り込まれる方向に傾斜しない面として形成されている。 FIG. 11 shows still another modified form of the tapered labyrinth portion 5-3. In this embodiment, a gradient is given to the radial surface 7-j of the taper labyrinth portion 5-j. As described above, the radial surface 7-j, (j + 1) is formed as a surface that does not incline in a direction in which the virtual high-temperature water flow flowing from the high-temperature water side to the cooling water side is effectively narrowed down in the flow direction. .
(適用例)
本発明による高温水ポンプの軸封装置は、高圧水を供給する供給ラインに介設される高温水昇圧用ポンプにより高圧化される高温水が高温水昇圧用ポンプの回転軸と軸受ケーシングとの間に漏洩することを防止するための軸封装置として好適に用いられる。そのシーリング性能を更に確実に強化するために、高温水の流れに対向して高温水側に冷却水がする流れるように、高温水と反対側に冷却水が供給される。温度揺らぎを完全に解消することは不可能である。冷却水側に高温水が流入することが完全に防止される場合には、冷却水が逆に高温水側に漏れ出る恐れがある。高温水側に漏れ出る冷却水は、高温水昇圧用ポンプを含む循環系の内部で循環する。本発明による高温水ポンプの軸封装置は、そのような温度揺らぎを有効に抑制することにより、逆流を有効に抑制することができる。
(Application example)
The shaft seal device for a high-temperature water pump according to the present invention is configured such that high-temperature water whose pressure is increased by a high-temperature water pressurization pump interposed in a supply line for supplying high-pressure water It is suitably used as a shaft seal device for preventing leakage between them. In order to further enhance the sealing performance, cooling water is supplied to the side opposite to the high temperature water so that the cooling water flows on the high temperature water side opposite to the flow of the high temperature water. It is impossible to completely eliminate the temperature fluctuation. If high temperature water is completely prevented from flowing into the cooling water side, the cooling water may leak out to the high temperature water side. The cooling water leaking to the high temperature water side circulates inside the circulation system including the high temperature water boosting pump. The shaft seal device of the high-temperature water pump according to the present invention can effectively suppress the backflow by effectively suppressing such temperature fluctuation.
1…回転軸
2,5−j,5−3…封止体(初段封止体)
6−j,6−3…第2封止面
7−j,7−3…第1封止面
9…凹凸面
15…流路
19…抵抗体
DESCRIPTION OF
6-j, 6-3, second sealing surface 7-j, 7-3,
Claims (10)
前記回転軸の周域に配置され高温水の軸方向流れを封止する封止体とを具え、
前記回転軸の周面と前記封止体の内周面との間には環状隙間が生じ、冷却水は高温水の流れに対抗して前記環状隙間を通り順流軸方向に流れ、前記順流軸方向の反対が逆軸流方向であり、
前記封止体は前記内周面に半径方向に対向する封止面を有し、
前記封止面は、
前記順流軸方向の下流側に形成される第1封止面と、
前記順流軸方向の上流側に形成される第2封止面とを具え、
前記第1封止面は凹凸面として形成され、
前記第2封止面は、前記順流軸方向に流れる冷却水の流れを絞り込む傾斜面として形成されている
高温水ポンプの軸封装置。 A rotation axis;
A sealing body that is disposed in a peripheral region of the rotating shaft and seals the axial flow of high-temperature water;
An annular gap is formed between the peripheral surface of the rotating shaft and the inner peripheral surface of the sealing body, and the cooling water flows in the forward axial direction through the annular gap against the flow of high-temperature water, and the forward shaft The opposite of the direction is the reverse axial flow direction,
The sealing body has a sealing surface facing the inner peripheral surface in the radial direction,
The sealing surface is
A first sealing surface formed on the downstream side in the forward axial direction;
A second sealing surface formed on the upstream side in the forward axial direction,
The first sealing surface is formed as an uneven surface,
The said 2nd sealing surface is formed as an inclined surface which narrows down the flow of the cooling water which flows into the said forward axial direction.
前記回転軸の周域に配置され高温水の軸方向流れを封止する封止体とを具え、
前記回転軸の周面と前記封止体の内周面との間には環状隙間が生じ、冷却水は高温水の流れに対抗して前記環状隙間を通り順流軸方向に流れ、前記順流軸方向の反対が逆軸流方向であり、
前記封止体は前記内周面に半径方向に対向する封止面を有し、
前記封止面は、
前記順流軸方向の下流側に形成される第1封止面と、
前記順流軸方向の上流側に形成される第2封止面とを具え、
前記封止体には前記第2封止面から前記第1封止面に貫通する流路が形成され、
前記第2封止面は、前記順流軸方向に流れる冷却水の流れを絞り込む傾斜面として形成されている
高温水ポンプの軸封装置。 A rotation axis;
A sealing body that is disposed in a peripheral region of the rotating shaft and seals the axial flow of high-temperature water;
An annular gap is formed between the peripheral surface of the rotating shaft and the inner peripheral surface of the sealing body, and the cooling water flows in the forward axial direction through the annular gap against the flow of high-temperature water, and the forward shaft The opposite of the direction is the reverse axial flow direction,
The sealing body has a sealing surface facing the inner peripheral surface in the radial direction,
The sealing surface is
A first sealing surface formed on the downstream side in the forward axial direction;
A second sealing surface formed on the upstream side in the forward axial direction,
In the sealing body, a flow path penetrating from the second sealing surface to the first sealing surface is formed,
The said 2nd sealing surface is formed as an inclined surface which narrows down the flow of the cooling water which flows into the said forward axial direction.
請求項1の高温水ポンプの軸封装置。 The shaft seal device for a high-temperature water pump according to claim 1, wherein a flow path that penetrates from the second sealing surface to the first sealing surface is formed in the sealing body.
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の高温水ポンプの軸封装置。 The shaft seal device for a high-temperature water pump according to any one of claims 1 to 3, wherein the inclined surface is formed in a conical shape.
請求項1〜4から選択される1請求項の高温水ポンプの軸封装置。 The inner peripheral side area | region including the cross line where the said 1st sealing surface and the said 2nd sealing surface cross | intersect among the said sealing bodies is formed sharply. The 1st aspect selected from Claims 1-4. High temperature water pump shaft seal device.
前記凹凸面は前記初段封止体にのみ形成されている
請求項1、3乃至5のいずれか1項に記載の高温水ポンプの軸封装置。 The sealing body is formed as a plurality of sealing bodies, the sealing bodies of the plurality of bodies are arranged in an axial direction, and are located on the most upstream side in the counterflow axial direction among the sealing bodies of the plurality of bodies. The sealing body is called the first stage sealing body,
The shaft seal device for a high-temperature water pump according to claim 1, wherein the uneven surface is formed only on the first-stage sealing body.
前記流路は前記初段封止体にのみ形成されている
請求項2又は3のいずれか1項に記載の高温水ポンプの軸封装置。 The sealing body is formed as a plurality of sealing bodies, the sealing bodies of the plurality of bodies are arranged in an axial direction, and are located on the most upstream side in the counterflow axial direction among the sealing bodies of the plurality of bodies. The sealing body is called the first stage sealing body,
The passage shaft sealing apparatus hot water pump according to any one of claims 2 or 3 are formed only in the first stage sealing member.
請求項2、4、5、7のいずれか1項に記載の高温水ポンプの軸封装置。 The said sealing body is provided with the resistor which gives resistance with respect to the water flow which protrudes in the said axial direction on the said 1st sealing surface side, and flows into a radial inside along the said 1st sealing surface. The shaft seal device for a high-temperature water pump according to any one of 4, 5, and 7.
前記抵抗体は前記初段封止体にのみ形成されている
請求項8に記載の高温水ポンプの軸封装置。 The sealing body is formed as a plurality of sealing bodies, the sealing bodies of the plurality of bodies are arranged in an axial direction, and are located on the most upstream side in the counterflow axial direction among the sealing bodies of the plurality of bodies. The sealing body is called the first stage sealing body,
The shaft seal device for a high-temperature water pump according to claim 8, wherein the resistor is formed only on the first-stage sealed body.
請求項1乃至9のいずれか1項に記載の高温水ポンプの軸封装置。 The sealing body is formed as a plurality of sealing bodies, the sealing bodies of the plurality of bodies are arranged in an axial direction, and a radial depth length of each of the plurality of bodies is represented by R. 10. The shaft seal device for a high-temperature water pump according to claim 1, wherein the axial length of the shaft is represented by A, the gradient coefficient is defined by A / R, and A / R> 0.79. .
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