JPH04113081A - ポンプ封水装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、原子力発電所等のような発電プラントにおい
て、発電プラントに用いる作動流体を昇圧するポンプの
封水装置に係り、特にターボ型ポンプの内部の作動流体
が外部に漏洩するのを極力抑えてポンプの運転効率を高
めるのに好適なポンプ封水装置に関するものである。

［従来の技術］ 発電プラントの高温の作動流体を昇圧するターボ型ポン
プの封水装置にあっては１例えば第８図に示すように、
スロットルブツシュシールのような非接触式の軸シール
タイプのものが採用されている。第８図において、ポン
プの回転軸ａ及びシールボックス５間に第一、第二の非
接触式の軸シール部材ｃ、ｄが回転軸ａの軸方向に沿っ
て取付けられ、第一の軸シール部材Ｃと第二の軸シール
部材ｄとの間に常温水からなる軸封用の流体Ａが供給さ
れるようにしている。

このようなポンプ封水装置は、流体Ａが第一第二の軸シ
ール部材ｃ、ｄ間に注水されると、その流体Ａが第一の
軸シール部材Ｃと回転軸ａとの間から漏れてくるポンプ
の内部流体（高温水）Ｂと混合し、混合したままで回転
軸ａの外周側を経て第９図に示す如く封水装置の外部に
排水流体Ｃとして導かれ、回収タンクｅに回収されるこ
ととなる。この場合、排水流体Ｃが温度計ｆによって計
測され、その計測に基づき注入水調節弁ｇは排水流体Ｃ
がポンプの内部流体Ｂと混合しても、例えば５０〜７０
℃程度の温度となるように流体Ａを制御している。

なお、この種の装置として関連するものには例えば実開
昭６２−１７２９０３号公報、特開昭６２−２４２７０
７号公報等が挙げられる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記従来技術は、流体Ａが第一、第二の軸シ
ール部材ｃ、ｄ間に注入されたとき、ポンプから漏れて
くる内部流体Ｂと混合するが、その内部流体Ｂが流体と
混合するまでの流体挙動については配慮されていなかっ
た。

即ち、ポンプが特に高温の飽和水を扱うような場合、ポ
ンプの内部流体Ｂが第一の軸シール部材Ｃと回転軸ａと
の間を通過して漏れると、シールボックスｂの外端部と
回転軸ａとの間にある程度のすき間Ｑがあるので、シー
ルボックスｂ内がそのすき間Ｑによって大気圧となって
いる。そのため、ポンプの内部流体Ｂがシールボックス
ｂ側に漏れてくると、急激に減圧されてフラッシュ（自
己蒸発）が起こり、しかも内部流体Ｂがこれより温度の
低い流体Ａと混合することによって凝縮するので、ウォ
ータハンマ或いはキャビテーションが発生する結果、回
転軸ａが損傷したりして信頼性が低下すると云う問題が
あった。

また上述の如く、シールボックスｂ内が大気圧となって
いるので、流体Ａがある程度の圧力であっても、シール
ボックスｂに供給されると大気圧と同様の圧力となり、
そのため、シールボックスｂから排出される排水流体Ｃ
を、重力を利用して回収タンクｅに回収せざるを得す、
排水流体Ｃの配管系統に規定の勾配が必要となる。従っ
て、回収タンクｅをポンプより低く設置する必要がある
。

しかしながら、重力を利用して回収しようとすると、建
屋の床に回収タンクｅを設置するための凹部を形成する
必要があり、建屋形状を変更しなければならない問題が
ある。

また、これを解消するため、例えば建屋の外に回収タン
クを設置しようとすると、回収タンクを地中に設置しな
ければならないばかりでなく、その回収タンクの設置に
必要なスペースが大きいので、それだけコストが高くつ
く問題もある。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、ポンプ
の内部流体が漏れても、フラッシュが起こるのを防ぎ、
また建屋の床形状を変更することなく排水流体を回収す
ることができるポンプ封水装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明においては、シールボ
ックス内に第二の軸シール部材より外側寄りの位置に配
置された接触式の軸シール部材を取付けたことに特徴を
有する。

［作用］ 本発明では、上述の如く、シールボックス内に第二の軸
シール部材より外側寄りの位置に配置された接触式の軸
シール部材を取付けているので、該第三の軸シール部材
によってシールボックスの内部が大気圧より高いことと
なり、ポンプの内部流体Ｂがシールボックス２内に漏れ
たとき、その漏れた内部流体Ｂが減圧されても大気圧よ
り下がることがなく、漏れた内部流体Ｂにフラッシュが
起こるのを防ぐことができる。従って、内部流体Ｂが漏
れてフラッシュが起こることがないので、ウォータハン
マやキャビテーション等が発生するのを確実に防ぐこと
ができる。

また、前述の如く、第三の軸シール部材が取付けられる
ことによってシールボックス内が大気圧より高い圧力室
となっているので、このシールボックス内に流体が供給
されても大気圧より下がることがない。そのため、シー
ルボックス内から流れる排水流体が大気圧より下がるこ
とがないので、排水流体を上方に導くことが可能となり
１回収タンクを建屋内で上方位置に容易に設置すること
が可能となる。従って、従来技術のように回収タンクを
設置するために建屋の床等に設置穴等を施工することが
不要になり、建屋内の任意位置に容易に回収タンクを設
置することができる。

［実施例］ 以下１本発明の実施例を第１図乃至第７図により説明す
る。第１図は本発明によるポンプ封水装置の第一の実施
例を示す断面図、第２図は封水装置の排水流体の回収を
示す説明図、第３図は本発明を適用したターボ型ポンプ
を用いた発電プラントを示す概略系統図である。

第３図において、原子炉２１から発生した蒸気は、高圧
タービン２２及び低圧タービン２３に順次導入されるこ
とによってそれらのタービンを駆動した後、復水器２４
を通過することによって凝縮され、復水化される。復水
器２４内に蓄えられた復水は復水ポンプ２５で加圧され
、低圧給水加熱器２６によって加熱された後、図示しな
い浄化装置、ドレンポンプアップ点３４等を経て給水ポ
ンプ２７によって再び加圧され、さらに高圧給水加熱器
２８で所望の温度に加熱されて原子炉２１に戻るように
している。

低圧タービン２３と低圧給水加熱器２６とは抽気管２９
によって連結され、低圧タービン２３から抽気された蒸
気が低圧給水加熱器２６の熱源として利用される。

一方、高圧タービン２２と高圧給水加熱器２８とは抽気
管３０によって連結され、高圧タービン２２から抽気さ
れた蒸気が高圧給水加熱器２８の熱源として利用され、
該高圧給水加熱器２８の給水と熱交換することによって
凝縮されて高圧給水加熱器のドレンとなり、高圧ドレン
タンク３１に回収される。そして、高圧ドレンタンク３
１内のドレンは高圧ドレンポンプ３２で加圧され、調節
弁３３によって流量調節されることにより、ドレンポン
プアップ点３４において低圧給水加熱器２６を通過した
復水と合流する。

また、高圧ドレンポンプ３２と復水ポンプ２５の吐出側
との間が流体供給管３５によって連結され、復水ポンプ
２５から吐出された復水の一部を高圧ドレンポンプ３２
の軸封水として利用するようにしている。

前記高圧ドレンポンプ３２の封水装置は、第１図に示す
ように、シールボックス２内に第一、第二の軸シール部
材３，４が回転軸１の軸方向に沿って取付けられている
。第一の軸シール部材３は第二の軸シール部材４と同様
に非接触式のものであって、シールボックス２内におい
て図中左側にあるポンプの内部流体側に位置しており、
第二の軸シール部材４はシールボックス２内において第
一の軸シール部材３より外側に位置している。

そして、シールボックス２における第一の軸シール部材
３と第二の軸シール部材４との間の第一空間部５に軸封
用の流体Ａが供給されると、該流体Ａが第１図に示す破
線の如く第二の軸シール部材４と回転軸１との間を通っ
て排水流体Ｃとして流体排水管３６に流れるようにして
いる。流体排水管３６の末端は第２図に示すように回収
タンク６に接続されている。

実施例の封水装置においては、シールボックス２の内部
に第一、第二の軸シール部材３，４に沿って第三の軸シ
ール部材７が取付けられている。

第三の軸シール部材７は回転軸１と密に接触し得る接触
式のものであって、シールボックス２の内部において第
二の軸シール４より外部側に第二空間部８を隔てて位置
した状態で取付けられ、シールボックス２の内部と外部
とを密閉することによってシールボックス２内を大気圧
より高い圧力の空間室となるようにしている。そのため
、第三の軸シール部材７はシールボックス２の内部と外
部とを気密に遮蔽できるメカニカルなシール部材であれ
ば良く、例えばラビリンスパツキン等でも良い。

また、第一の軸シール部材３と第二の軸シール部材４と
の間に供給される軸封用の流体はポンプの内部流体の圧
力より高い圧力に設定されている。

そのため、復水ポンプ２５はドレンポンプ３２の内部流
体の圧力高い圧力の復水を流体Ａとしてドレンポンプ３
２に送り込むようにしている。

上記の如き構成の封水装置は、ドレンポンプ３２のシー
ルボックス２内の第一の軸シール部材３と第二の軸シー
ル部材４との間の第一空間部Ａに復水ポンプ２５によっ
て流体Ａが送り込まれると、該流体Ａは、第１図に示す
破線の如く、第二の軸シール部材４と回転軸１との間を
通過し、さらに第二の軸シール部材４と第三の軸シール
部材７との間の第二空間部８を経て流体排水管３６に流
れる。

その場合、ドレンポンプ３２では内部流体Ｂがシールボ
ックス２の内部に漏れ、フラッシュが起こるおそれがあ
る。

しかし、シールボックス２には第二の軸シール部材４よ
り外部側に配置された接触式の第三の軸シール部材７が
取付けられ、該第三の軸シール部材７によってシールボ
ックス２内が大気圧より高いので、ポンプの内部流体Ｂ
がシールボックス２内に漏れたとき、その漏れた内部流
体Ｂが減圧されても大気圧より下がることがなく、漏れ
た内部流体Ｂにフラッシュが起こるのを防ぐことができ
る。従って、内部流体Ｂが漏れてフラッシュが起こるこ
とがないので、ウォータハンマやキャビテーション等が
発生するのを確実に防ぐことができる。しかも本例では
、シールボックス２に送り込まれる流体Ａがドレンポン
プ３２の内部流体Ｂの圧力より高圧のものであるので、
第一、第二の軸シール部材３，４が接触式のものである
ことによってシールボックス２とポンプの内部とが連絡
していても、シールボックス２の内部に内部流体Ｂが漏
れるのを確実に抑えることができる。

また、前述の如く、第三の軸シール部材７が取付けられ
ることによってシールボックス２内が大気圧より高い圧
力室となっているので、このシールボックス２内に流体
Ａが供給されても大気圧より下がることがない。そのた
め、シールボックス２内から流体排水管３６に流れる排
水流体Ｃが大気圧より高いので、排水流体Ｃを上方に導
くことが可能となり、第２図に示すように回収タンク６
を建屋内で上方位置に容易に設置することができる。従
って、従来技術のように回収タンクを設置するために建
屋の床等に設置穴等を施工することが不要になり、建屋
内の任意位置に容易に回収りンク６を設置することがで
きる。

第４図は本発明による封水装置の第二の実施例を示して
いる。

この実施例において前記第一の実施例と異なるのは、シ
ールボックス２に送り込まれる流体Ａの圧力とドレンポ
ンプ３２の内部流体Ｂの圧力との差を規定値に保つ圧力
調整機構が設けられた点にある。

即ち、圧力調整機構は、流体供給管３５の途中位置に設
けられ、該流体供給管３５を通る流体Ａの圧力を検出す
る圧力計９と、流体供給管３５の前記圧力計９より上流
側に設けられ、シールボックス２に供給する流体Ａの圧
力を調整する注入水調節弁１０と、ドレンポンプ３２の
内部流体Ｂの圧力を検出する圧力計１１と、制御部１２
とからなっている。制御部１２は、流体Ａがシールボッ
クス２に送り込まれるとき、その流体Ａの圧力を圧力計
９の検出によって読み取ると共に、内部流体Ｂの圧力を
圧力計１１によって読み取り、それら内部流体Ｂと流体
Ａとの圧力差を演算してその圧力差が予め設定された規
定値となるように注入水調節弁１０の開度を制御するよ
うにしている。

この場合、流体Ａの圧力は内部流体Ｂがシールボックス
２側に漏れたときフラッシュ等が起きることがないよう
に、内部流体Ｂの圧力より若干低めに選定されている。

なお、第４図において第１図と同一符号のものは夫々同
じものを表している。

この実施例によれば、シールボックス２に供給すべき流
体Ａの圧力が圧力調整機構によってポンプの内部流体Ｂ
より若干低めの規定値に保たれているので、内部流体Ｂ
がシールボックス２内に漏れることがあっても、その漏
れた内部流体の流速を小さくでき、内部流体Ｂの漏れを
極力少なくすることができる。従って、フラッシュが起
こるのを防げ、キャビテーション等が発生するのを防止
し得る。しかもシールボックス２内に第二の軸シール４
より外側位置に配置された第三の軸シール部材７が取付
けられ、シールボックス２内が大気圧を超える圧力とな
っているので、流体Ａの圧力が大気圧より下がることが
ないから、排水流体Ｃを上方に導くことが可能となり、
回収タンク６を建屋内で上方位置に容易に設置すること
ができる。

第５図は本発明による封水装置の第三の実施例を示して
いる。

この場合は、温度調整機構によってシールボックス２に
送り込まれる流体Ａの温度と、シールボックス２内の第
二空間部８を通る流体の温度との差が規定値となるよう
に保たれている。即ち、前記温度調整機構は、第４図に
示すように、流体供給管３５の途中位置に設けられ、該
流体供給管３５を通る流体Ａの温度を検出する温度計１
３と。

流体供給管３５の前記温度計１３より上流側に設けられ
た注入水調節弁１４と、流体排水管３６のシールボック
ス２側の位置に設けられ、排水流体Ｃの温度を検出する
温度計１５と、制御部１６とからなっている。制御部１
６は、流体Ａがシールボックス２に送り込まれるとき、
その流体Ａの温度を温度計１３の検出によって読み取る
と共に、シールボックス２内の第二空間部８を通過した
流体の温度を温度計１５によって読み取り、それら両者
の温度差を演算してその温度差が予め設定された規定値
となるように注入水調節弁１６の開度を制御するように
している。この場合、シールボックス２に送り込まれる
流体Ａは圧力が大気圧より高いものであって、温度が第
二空間部８を通過する流体の温度より若干低めに選定さ
れているにのように、温度調整機構によって流体Ａの温
度と第二空間部８を通る流体の温度との差を規定値に保
つと、内部流体Ｂがシールボックス２内に漏れた場合、
その漏れた内部流体の流速を小さくでき、内部流体Ｂの
漏れを極力少なくすることができ、従って、シールボッ
クス２側に漏れる内部流体Ｂが高温であっても、キャビ
テーション等が発生するのを防止し得る。

第６図は本発明による封水装置の第四の実施例を示して
いる。

この実施例は、シールボックス２から排出された排水流
体Ｃの圧力を規定値に保つ排水流体圧力調整機構を有し
ている。

該排水流体圧力調整機構は、排水流体ラインに設置され
たものであって、流体排水管３６の途中位置に設けられ
、流体排水管３６を通る排水流体Ｃの圧力を検出する圧
力計１７と、圧力計１７の検出に基づき開度を調節する
ことにより、復水器２４に対する排水流体Ｃの圧力を予
め設定された規定値に保つ圧力調節弁１８とからなって
いる。

排水流体管３６の一端がシールボックス２の流体排出部
に、かつ他端が復水器２４の流入部に夫々接続されてい
る。

この実施例によれば、第三の軸シール部材７を設けたこ
とによってシールボックス２から排出される排水流体Ｃ
が大気圧を超える圧力となっているので、排水流体Ｃを
復水器２４に確実に送り込むことができるばかりでなく
、上述の如く、排水流体圧力調整機構によって排水流体
Ｃの圧力をほぼ一定に保つので、排水流体Ｃを復水器２
４に使用でき、排水流体Ｃを有効に利用することができ
る。しかも、排水流体圧力調整機構が圧力計１７と調節
弁１８とからなっているので、第２図に示す実施例のよ
うに排水流体Ｃを回収タンクに一旦蓄えることがなくな
り、復水器２４に直接導くので、回収タンクや昇圧ポン
プ等が不要となる。

第７図は排水流体ラインの排水流体圧力調整機構の他の
例を示している。

この実施例の排水流体圧力調整機構は、排水流体管３６
の途中位置に設けられた圧力計１７と、排水流体管３６
の圧力計１７より下流側に設けられた圧力調節弁１８と
、排水流体管３６の圧力計１７と圧力調節弁１８との間
に設けられた昇圧ポンプ１９とからなり、圧力計１７が
排水流体Ｃの圧力を検出する一方、昇圧ポンプ１９によ
って排水流体Ｃを昇圧し、圧力調節弁１８が圧力計１７
の検出に基づき開度を調節することにより、排水流体Ｃ
を高圧の給水加熱器２５或いはドレンタンク３１等に送
り込むことによって回収するようにしている。

この実施例によれば、排水流体Ｃを排水流体圧力調整機
構によって昇圧すると共にほぼ一定の圧力に保って回収
するので、排水流体Ｃを有効に利用することができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の請求項１，２．４によれば
、シールボックスの内部と外部とを遮蔽するすることに
よってシールボックス内を大気圧より高圧に保つように
構成したので、ポンプの内部流体がシールボックスに漏
れても、その内部流体がシールボックス内でフラッシュ
を起こすのを防ぎ、ウォータハンマー等が発生するのを
防止でき、またシールボックス内を通過する流体が大気
圧より下がることもなく、排水流体を所望の上方位置に
導くことができるので、建屋の床形状を変更することな
く排水流体を回収することができる結果、それだけ信頼
性を高め得る効果がある。

請求項３によれば、流体の圧力をポンプの内部流体の圧
力より高めにしたので、シールボックス内にポンプの内
部流体が漏れるのを確実に防止でき、内部流体の漏れに
関する悪影響が皆無となる効果がある。請求項５によれ
ば、圧力調整機構によって軸封用の流体の圧力とポンプ
の内部流体の圧力との差を規定値に保つので、シールボ
ックスに供給すべき流体の圧力を精緻に制御できる効果
があり、また請求項６によれば、温度調整機構によって
シールボックスに供給すべき軸封用の流体の温度と第一
、第二の軸シール間を通過した流体の温度とを規定値に
保つので、流体の温度を精緻に制御できる効果がある。

さらに請求項７によれば、排水流体圧力調整機構によっ
て排水流体の圧力を規定値に保ので、排水流体の圧力の
変動がなくなり、請求項８または９によれば、排水流体
圧力調整機構を確実に実施し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるポンプ封水装置の第一の実施例を
示す断面図、第２図はポンプ封水装置の排水流体の回収
を示す説明図、第３図は本発明を適用したターボ型ポン
プを用いた発電プラントを示す概略系統図、第４図は本
発明によるポンプ封水装置の第二の実施例を示す断面図
、第５図はポンプ封水装置の第三の実施例を示す断面図
、第６図はポンプ封水装置の第四の実施例を示す排水流
体圧力調整機構の説明図、第７図は排水流体圧力調整機
構の他の例を示す説明図、第８図は従来のポンプ封水装
置の一構成例を示す断面図、第９図は従来のポンプ封水
装置を用いた排水流体ラインを示す説明図である。 １・・・回転軸、２・・・シールボックス、３・・・非
接触式の第一の軸シール部材、４・・・非接触式の第二
の軸シール部材、５・・・第−空間部、６・・・回収タ
ンク、７・・・第三の軸シール部材、８・・・第二空間
部、９・・・圧力計、１０・・・注入水調節弁、１１・
・・圧力計、１２・・・制御部、１３・・・温度計、１
４・・・注入水調節弁、１５・・・温度計、１６・・・
制御部、１７・・・圧力計、１８・・・圧力調節弁、１
９・・・昇圧ポンプ、３５・・・流体供給管、３６・・
・流体排水管、Ａ・・・流体、Ｂ・・・ポンプの内部流
体、Ｃ・・・排水流体。 １、回転軸　　２−　　シール庄ζヅクス４−・井旙触
にり第二つ軸／−ｔＶ＃ｐｊオ３−１＃Ｊ＃角弯Ｅｎｆ
ｙ−の軸ｙ−４Ｍ５、察−空ｒ５都 Ｂ・・・内部ン紀イ永 ・排水〉糺イ本

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポンプの回転軸の外周部に配置したシールボックス
   内に、ポンプ側に配置された非接触式の第一の軸シール
   と外側寄りの位置に配置された非接触式の第二の軸シー
   ルとを回転軸の軸方向に沿って夫々取付け、そのシール
   ボックス内に軸封用の流体を供給し該流体が第一の軸シ
   ール、第二の軸シール間を通過するようにしたポンプ封
   水装置において、前記シールボックス内に第二の軸シー
   ル部材より外側寄りの位置に配置された接触式の軸シー
   ル部材を取付けたことを特徴とするポンプ封水装置。 ２、ポンプの回転軸の外周部に配置したシールボックス
   内に、ポンプ側に配置された非接触式の第一の軸シール
   と外側寄りの位置に配置された非接触式の第二の軸シー
   ルとを回転軸の軸方向に沿って夫々取付け、そのシール
   ボックス内に軸封用の流体を供給し、該流体が第一の軸
   シール、第二の軸シール間を通過するようにしたポンプ
   封水装置において、前記シールボックスに該シールボッ
   クス内と外部とを遮断する遮蔽手段を設けたことを特徴
   とするポンプ封水装置。 ３、請求項１または２において、軸封用の流体の圧力を
   ポンプの内部流体の圧力より高めにしたことを特徴とす
   るポンプ封水装置。 ４、請求項１または２において、軸封用の流体の圧力を
   ポンプの内部流体の圧力に対し少なくとも若干低い圧力
   とすることを特徴とするポンプ封水装置。 ５、請求項３または４において、軸封用の流体の圧力と
   ポンプの内部流体の圧力との差を予め定めた規定値に保
   つ圧力調整機構を有することを特徴とするポンプ封水装
   置。 ６、請求項１または２において、シールボックスに供給
   すべき軸封用の流体の温度とシールボックス内の第一、
   第二の軸シール間を通過した流体の温度とを予め定めら
   れた規定値に保つ温度調整機構を有することを特徴とす
   るポンプ封水装置。 ７、請求１または２において、シールボックスから排出
   される排水流体の圧力を予め定めた規定値に保つ排水流
   体圧力調整機構を有することを特徴とするポンプ封水装
   置。 ８、請求項７において、前記排水流体圧力調整機構は、
   シールボックスに接続した流体排水管の途中位置に設け
   、排水流体の圧力を検出する圧力計、流体排水管の圧力
   計より下流側に設け、かつ検出計の検出に基づき排水流
   体の圧力を予め設定された規定値に保つ圧力調節弁から
   なることを特徴とするポンプ封水装置。 ９、請求項７において、前記排水流体圧力調整機構は、
   シールボックスに接続した排水流体管に設けた圧力計と
   、排水流体管の圧力計より下流側に設けた圧力調節弁と
   、排水流体管の圧力計と圧力調節弁との間に設けられた
   昇圧ポンプとからなることを特徴とするポンプ封水装置
   。