JP6057623B2 - 軸シール構造及び冷却材循環ポンプ - Google Patents
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Description
すなわち、本発明に係る軸シール構造は、ポンプの軸シール構造であって、軸周りにリング状に設けられ、軸の中心方向に移動可能なシールリングと、通常運転時に前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定しており、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを押圧する駆動部材とを備え、前記シールリングは、前記駆動部材によって押圧されて前記軸側へ移動する。
この発明によれば、軸シール構造が設けられていることによって、温度上昇時に流体が当該軸シール構造よりも下流へ漏洩することを低減又は防止できる。
以下、本発明の第1実施形態に係る軸シール構造について、図1〜図6を用いて説明する。
本実施形態に係る軸シール構造は、例えば原子力発電所に用いられる加圧水型原子炉(PWR)の一次冷却材循環ポンプに適用される。一次冷却材循環ポンプの軸シール構造は、ポンプの内側から外側に向かって第1シール(No.1 Seal)、第2シール(No.2 Seal)、第3シール(No.3 Seal)の順に配置されている。この3組のシールを構成する部材は、総称してシールアッセンブリともいう。そして、本実施形態では、更に第1シールと第2シールの間に漏洩防止シールが設けられる。図2〜図4では、図中の下側がポンプ内側であり、本実施形態の漏洩防止シールよりも下側に第1シールが位置する。また、図中の上側がポンプ外側であり、漏洩防止シールよりも上側に第2シールが位置する。
ポンプの通常運転時、漏洩防止シールは図2に示す状態であり、第1シール側のポンプ室の圧力は約15MPa、第2シール側の圧力は約0.3MPa程度に保たれている。また、流体の温度は、約70℃である。このとき、シールリング1の合口部7がストッパー6を挟んだ状態であり、かつ、サーモスイッチ3のロッド5の突起部5aがシールリング1の溝4内の係合溝4aと引っ掛かり、シールリング1の主軸10の中心方向への移動が拘束されている。したがって、シールリング1は、図1及び図2に示すように、主軸10から離隔した位置にあり、シールリング1の内周面と主軸10の間には隙間が設けられている。その結果、主軸10は、軸心周りにスムーズに回転できる。
次に、本発明の第2実施形態に係る軸シール構造の漏洩防止シールについて、図7〜図14を用いて説明する。
本実施形態の漏洩防止シールは、一次冷却材循環ポンプ(以下「ポンプ」という。)の軸シール構造におけるシールハウジングにて、主軸10に面するように主軸10の周囲に設けられる。漏洩防止シールは、図7〜図10に示すように、例えばシールリング15と、シールリング収容溝19と、サーモスイッチ3と、ストッパーリング16などからなる。図7〜図10では、図中の下側がポンプ内側であり、本実施形態の漏洩防止シールよりも下側に第1シールが位置する。また、図中の上側がポンプ外側であり、漏洩防止シールよりも上側に第2シールが位置する。
シールリング収容溝19は、縦断面が凹状の溝であって、例えばシールハウジング分割部材12の主軸10の周囲にリング状に形成される。
ポンプの通常運転時、漏洩防止シールは図7に示す状態であり、第1シール側のポンプ室の圧力は約15MPa、第2シール側の圧力は約0.3MPa程度に保たれている。また、流体の温度は、約70℃である。このとき、シールリング15はストッパーリング16によって主軸10側への移動が拘束され、かつ、サーモスイッチ3のロッド5の突起部5bによって主軸10の軸方向に対して平行方向の移動が拘束されている。したがって、シールリング15は、図7に示すように、主軸10から離隔した位置にあり、シールリング15の内周面と主軸10の間には隙間が設けられている。その結果、主軸10は、軸心周りにスムーズに回転できる。
次に、本発明の第3実施形態に係る軸シール構造の漏洩防止シールについて、図15〜図18を用いて説明する。
本実施形態の漏洩防止シールは、一次冷却材循環ポンプ(以下「ポンプ」という。)の軸シール構造におけるシールハウジングにて、主軸10に面するように主軸10の周囲に設けられる。漏洩防止シールは、図15〜図18に示すように、例えばシールリング20と、板ばね21と、シールリング収容溝22と、サーモスイッチ3などからなる。図17及び図18では、図中の下側がポンプ内側であり、本実施形態の漏洩防止シールよりも下側に第1シールが位置する。また、図中の上側がポンプ外側であり、漏洩防止シールよりも上側に第2シールが位置する。
シールリング収容溝22は、縦断面が凹状の溝であって、例えばシールハウジング分割部材12の主軸10の周囲にリング状に形成される。
ポンプの通常運転時、漏洩防止シールは図15及び図17に示す状態であり、第1シール側のポンプ室の圧力は約15MPa、第2シール側の圧力は約0.3MPa程度に保たれている。また、流体の温度は、約70℃である。このとき、シールリング20はサーモスイッチ3によって主軸10側への移動が拘束されている。したがって、シールリング20は、図15及び図17に示すように、主軸10から離隔した位置にあり、シールリング20の内周面と主軸10の間には隙間が設けられている。その結果、主軸10は、軸心周りにスムーズに回転できる。
次に、本発明の第4実施形態に係る軸シール構造の漏洩防止シールについて、図19〜図39を用いて説明する。
本実施形態の漏洩防止シールは、一次冷却材循環ポンプ(以下「ポンプ」という。)の軸シール構造におけるシールハウジングにて、主軸10に面するように主軸10の周囲に設けられる。漏洩防止シールは、図19〜図23に示すように、例えばシールリング20と、押さえ板23と、シールリング収容溝22と、サーモスイッチ3などからなる。図21及び図23では、図中の下側がポンプ内側であり、本実施形態の漏洩防止シールよりも下側に第1シールが位置する。また、図中の上側がポンプ外側であり、漏洩防止シールよりも上側に第2シールが位置する。
シールリング収容溝22は、縦断面が凹状の溝であって、例えばシールハウジング分割部材12の主軸10の周囲にリング状に形成される。
なお、固定板24と、ばね25と、移動板26と、バイメタル27を備えるサーモスイッチ3は、第4実施形態に係る漏洩防止シールのサーモスイッチ3に適用されるだけでなく、上述した第1乃至第3実施形態に係る漏洩防止シールのサーモスイッチ3にも適用可能である。
なお、本発明において、移動板26を付勢し、反対にバイメタル27によって収縮する部材は、ばね25に限定されず、他の弾性部材でもよい。
なお、本発明において、温度上昇時に移動板26を押圧する部材は、バイメタル27に限定されず、他のサーモアクチュエータでもよい。例えば、バイメタル27の代わりに、ワックスを封入した金属ベローズ、又は形状記憶合金などでもよい。
ポンプの通常運転時、漏洩防止シールは図19から図22に示す状態であり、第1シール側のポンプ室の圧力は約15MPa、第2シール側の圧力は約0.3MPa程度に保たれている。また、流体の温度は、約70℃である。このとき、バイメタル27は縮んだ状態であり、ばね25が移動板26を主軸10の半径方向外側方向に付勢して伸張している。したがって、ロッド5は、シールハウジング分割部材12内部において、主軸10の半径方向外側に位置する。また、シールリング20は、押さえ板23によって主軸10側への移動が拘束されている。その結果、シールリング20は、図19から図21に示すように、主軸10から離隔した位置にあり、シールリング20の内周面と主軸10の間には隙間が設けられている。よって、主軸10は、軸心周りにスムーズに回転できる。
2,19,22 シールリング収容溝
3 サーモスイッチ(駆動部材)
4,17 溝
4a 係合溝
4b 斜面
5 ロッド
5a,5b 突起部
6 ストッパー
7,15A 合口部
10 主軸(軸)
11,12 シールハウジング分割部材
16 ストッパーリング
17a 係合凸部
21 板ばね
23 押さえ板
24 固定板
24A ねじ
25 ばね(弾性部材)
26 移動板
27 バイメタル(伸張部材)
Claims (10)
- ポンプの軸シール構造であって、
軸周りにリング状に設けられ、軸の中心方向に移動可能なシールリングと、
通常運転時に前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定しており、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを押圧する駆動部材と、
を備え、
前記シールリングは、前記駆動部材によって押圧されて前記軸側へ移動し、
前記駆動部材は、先端部に前記軸方向に突出した突起部を有し、
前記突起部が、通常運転時に前記シールリングの前記軸の中心方向への移動を拘束しており、
前記駆動部材は、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを前記軸の中心方向へ押圧する軸シール構造。 - 前記シールリングは、軸方向に沿って分割されて形成された合口部を有し、
通常運転時に前記シールリングの前記合口部に挟まれ、前記シールリングが前記軸の中心方向へ移動したとき、前記シールリングの前記合口部から外れる離隔部材を更に備える請求項1に記載の軸シール構造。 - ポンプの軸シール構造であって、
軸周りにリング状に設けられ、軸の中心方向に移動可能なシールリングと、
通常運転時に前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定しており、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを押圧する駆動部材と、
を備え、
前記シールリングは、前記駆動部材によって押圧されて前記軸側へ移動し、
前記シールリングは、軸方向に沿って分割されて形成された合口部を有し、
通常運転時に前記シールリングの前記合口部に挟まれ、前記シールリングが前記軸の中心方向へ移動したとき、前記シールリングの前記合口部から外れる離隔部材を更に備える軸シール構造。 - ポンプの軸シール構造であって、
軸周りにリング状に設けられ、軸の中心方向に移動可能なシールリングと、
通常運転時に前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定しており、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを押圧する駆動部材と、
を備え、
前記シールリングは、前記駆動部材によって押圧されて前記軸側へ移動し、
前記駆動部材は、先端部に前記軸の径方向に突出した突起部を有し、
前記突起部が、通常運転時に前記シールリングの前記軸方向への移動を拘束しており、
前記駆動部材は、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを前記軸方向へ押圧する軸シール構造。 - 前記シールリングは、前記軸の中心方向へ移動しつつ軸方向に移動して、前記軸と前記シールリングを囲むハウジング部側へ移動する請求項1から4のいずれか1項に記載の軸シール構造。
- ポンプの軸シール構造であって、
軸周りにリング状に設けられ、軸の中心方向に移動可能なシールリングと、
通常運転時に前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定しており、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを押圧する駆動部材と、
を備え、
前記シールリングは、前記駆動部材によって押圧されて前記軸側へ移動し、
前記駆動部材と前記シールリングとの間に設けられ、前記シールリングと少なくとも2点で接続する板ばね部材を更に備え、
前記板ばね部材は、前記駆動部材によって押圧されたとき、前記軸側へ移動して前記シールリングを押圧する軸シール構造。 - 前記駆動部材は、
前記シールリングと接続したロッドと、
通常運転時に前記ロッドを付勢して前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定させる弾性部材と、
前記通常運転時よりも高温になったとき伸張して前記ロッドを押圧し、前記シールリングを前記軸側へ移動させる伸張部材と、
を有する請求項1から6のいずれか1項に記載の軸シール構造。 - ポンプの軸シール構造であって、
軸周りにリング状に設けられ、軸の中心方向に移動可能なシールリングと、
通常運転時に前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定しており、前記通常運転時よりも高温になったとき前記シールリングを押圧する駆動部材と、
を備え、
前記シールリングは、前記駆動部材によって押圧されて前記軸側へ移動し、
前記駆動部材は、
前記シールリングと接続したロッドと、
通常運転時に前記ロッドを付勢して前記シールリングを前記軸から離隔した位置で固定させる弾性部材と、
前記通常運転時よりも高温になったとき伸張して前記ロッドを押圧し、前記シールリングを前記軸側へ移動させる伸張部材と、
を有する軸シール構造。 - 前記シールリングが前記軸側へ移動した後、前記シールリングが前記軸から離隔した位置に戻ることを防止する戻り防止部を更に備える請求項7又は8に記載の軸シール構造。
- 請求項1から9のいずれか1項に記載の軸シール構造を備える冷却材循環ポンプ。
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