JP6053608B2

JP6053608B2 - 電動機水密システム

Info

Publication number: JP6053608B2
Application number: JP2013104948A
Authority: JP
Inventors: 遼清水; 大輔石本; 田中　直也; 直也田中
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: JP2014224587A

Description

この発明は、電動機水密システムに関するものである。

従来のシール装置として、水中で使用される回転機の軸シール部において、同軸シール部の均圧手段は回転機を囲繞するケース内部に配設したことを特徴とするシール装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

実開昭６３−２４２８８号公報

特許文献１のモータは、水中ポンプモータである。
通常、水中モータは、水密機構を有していて、シール部の摺動による熱や、回転機の運転による熱に起因するシール部の内部の圧力の変動を調整するために均圧装置を設けている。
そのため、特許文献１のモータにおいては、内圧と外圧を、ほぼ均一にすることを目的としており、突然の地震による大津波に気中モータが水没する場合など、外圧が大きく変動する場合を想定して転用することはできなかった。

また、原子力発電所において、冷却風出入口より海水が浸入して電動機が機能喪失すると、非常用ディーゼルエンジンの冷却器及び原子炉補機冷却水用冷却器への海水を送水することが出来なくなり、全交流電源喪失、最終ヒートシンク喪失を発生させてしまうという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、津波が襲来し、モータが水没してもモータ内部への浸水を防止できるように、軸シールとしてメカニカルシールを設置し、メカニカルシール間の油の圧力を外圧よりも常にやや高くなるよう調整し、万一の浸水時は、瞬時に油圧力を上げて海水ポンプモータ内部への浸水を防止できる電動機水密システムを提供することを目的とする。

この発明に係る電動機水密システムは、
電動機の内部への浸水を阻止するメカニカルシールを回転軸に備えた電動機水密システムにおいて、
前記電動機の外部に露出し、前記電動機の外圧を測定する防水の圧力センサと、
前記メカニカルシールの固定リングと回転リングの間に循環させながら油を供給する油供給タンクと、
前記油の圧力を、前記圧力センサが測定した外圧値の変化に連動して、前記外圧値より所定の値だけ高く設定する、前記油供給タンクに内蔵された機械式の調圧装置とを備えたものである。

この発明に係る電動機水密システムによれば、
津波が電動機周辺に押し寄せ、圧力センサが水圧による外部環境の急変を感知すると、調圧装置がメカニカルシール用の油の圧力を外圧値より常に所定の値だけ高くなるように調整するので、海水の電動機への浸入を防止できる。

この発明の実施の形態１に係る電動機の断面図である。この発明の実施の形態１に係るメカニカルシール部の周辺の断面図である。図２の要部拡大図である。この発明の実施の形態１に係る調圧装置付油供給タンクの構成図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１を、図に基づいて説明する。
なお、本文中において特に指定しない場合は、「軸方向」とは、電動機の回転軸の軸方向をいうものとする。
図１は、本発明のメカニカルシールを設けた電動機１の断面図である。
電動機１は、非常用ディーゼルエンジンや原子炉補機冷却水冷却器の冷却用の海水を給水するためのポンプに使用する電動機である。
通常、電動機１は大気中に設置されている。
電動機１は、ポンプが汲み上げた海水の一部を冷却用水冷空気冷却器に給水して軸受部、本体内部の乾燥空気、潤滑油オイルクーラの３箇所に通水し、電動機１及びメカニカルシールの発熱を除熱する。
外被カバー１ａは、外部気圧及び水圧に耐えて内部に浸水しないように厚みのある構造とする。

図２は、図１の丸印で囲んだ部分に相当し、メカニカルシール３ａ、３ｂの周辺の断面図である。
図３は、図２の要部拡大図である。
メカニカルシール３ａ、３ｂは、電動機１の回転軸２がフレームから露出する手前に設けられおり、電動機１の内部を外部から遮断する機能を有し、この実施の形態では、ダブルメカニカルシールとして二重化している。
メカニカルシール３ａ、３ｂは、それぞれ、回転リング３１ａ、３１ｂと、固定リング３２ａ、３２ｂと、押圧バネ３３ａ、３３ｂとで構成されている。

回転リング３１ａ、３１ｂは、回転軸２の外周面に取り付けられ、回転軸２と一体となって回転するフランジ形状の部材である。
固定リング３２ａ、３２ｂは、リング状の部材であって、電動機１のフレーム側に押圧バネ３３ａ、３３ｂを介して取り付けられている。
次に、上側のメカニカルシール３ａを用いてメカニカルシールの構成を説明する。
回転リング３１ａのフランジ面３１ａ１は、回転軸２の全周に渡って僅かな隙間を介して、固定リング３２ａの軸方向の一端面３２ａ１上を摺動する。
押圧バネ３３ａは、回転軸２等の振動に対して、固定リング３２ａを回転リング３１ａに追従させるために設けられている。

このようなメカニカルシール３ａ、３ｂが、上下に所定の間隔を開けて２つ備えられてダブルメカニカルシール構造となっている。
２つのメカニカルシール３ａ、３ｂの間の中間室６（図２にグレーで示した部分）には油７が満たされている。
油７は、各メカニカルシール３ａ、３ｂの摺動部から僅かに回転軸２側（図３に示す矢印方向）に漏出する。
油７は、回転軸２に取り付けられ、その回転に併せて回転するインペラ８によって循環する構成となっている。
なお、平時においては、メカニカルシール３ａ、３ｂから漏出する油７は、図示しない油回収経路を通って後述する調圧装置付油供給タンクに戻される。

図４は、図２のメカニカルシール３ａ、３ｂ間の中間室６に油７を供給する調圧装置付油供給タンク１０の構成図である。
本発明の電動機水密システムは、メカニカルシール３ａ、３ｂと調圧装置付油供給タンク１０（圧力センサ１２を含む）と、密閉された油７の流路で構成される。
調圧装置１１の端部に設けた防水の圧力センサ１２は、電動機１の外部に露出していて外部から受ける外圧（大気圧と水圧の和）を測定している。
調圧装置１１は、機械的な装置であり、圧力センサ１２から得た外圧値に連動して、外圧値より０．０１ＭＰａだけ高く油７の圧力をリアルタイムに調整する。
圧力調整にはＮ２ガスを使用する。
０．０１ＭＰａの圧力差は、約１ｍの水圧に相当する。
この程度の圧力差を設けておけば、急激な外圧の変化があっても、Ｎ２ガスを使用して油７の圧力を調整する時間的余裕を確保できる。
また、平時においては、過度の油７の漏出を防止できる範囲内でもある。

以上のように、本発明の実施の形態の電動機水密システムによれば、津波が電動機１周辺に押し寄せ、圧力センサ１２が水圧による外部環境の急変を感知すると、調圧装置１１がメカニカルシール３ａ、３ｂ用の油７の圧力を外圧値より常に０．０１ＭＰａ高くなるように調整するので、海水の電動機１への浸入を防止できる。
なお、ケーブル類については、計装用及び電源用のそれぞれを防水仕様とする。
また、調圧装置１１は、機械式なので、たとえ電動機１の電源を喪失しても油７の圧力を調整し続けることができる。
これにより、津波襲来時に、たとえ電動機１の周囲が浸水しても、電源復旧時にすぐさま運転を再開し、非常用ディーゼルエンジンや原子炉補機冷却水冷却器の冷却用の海水を給水可能となり原子炉の安全性を向上することができる。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１電動機、１ａ外被カバー、２回転軸、３ａ，３ｂメカニカルシール、
３３ａ，３３ｂ押圧バネ、６中間室、７油、８インペラ、
１０調圧装置付油供給タンク、１１調圧装置、１２圧力センサ、
３１ａ，３１ｂ回転リング、３１ａ１フランジ面、３２ａ，３２ｂ固定リング、
３２ａ１固定リングの一端面。

Claims

電動機の内部への浸水を阻止するメカニカルシールを回転軸に備えた電動機水密システムにおいて、
前記電動機の外部に露出し、前記電動機の外圧を測定する防水の圧力センサと、
前記メカニカルシールの固定リングと回転リングの間に循環させながら油を供給する油供給タンクと、
前記油の圧力を、前記圧力センサが測定した外圧値の変化に連動して、前記外圧値より所定の値だけ高く設定する、前記油供給タンクに内蔵された機械式の調圧装置とを備えた電動機水密システム。
前記外圧は、大気圧と、
前記電動機が水没した場合における水圧の和である請求項１に記載の電動機水密システム。
前記所定の値は、０．０１Ｍｐａである請求項１又は請求項２に記載の電動機水密システム。
前記メカニカルシールから漏出する前記油を回収して再利用する油回収経路を備えた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動機水密システム。