JPH0610877A - 立軸プルアウト形自吸ポンプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プルアウト形の自吸ポンプを実現する。 【構成】 ケーシング本体１、ケーシングカバー２、下
部ケーシング３、内部ケーシング４でケーシングを構成
し、ケーシングの形状と構造、及び吸込口１４、吸込室
５、上下に分かれた気水分離室１１，１２、吐出し室１
６、吐出し口１８等の構成要素の構造や配置に工夫を加
えて、プルアウト形の自吸ポンプを構成した。 【効果】 プルアウト形であり、保守点検を比較的容易
に短時間で行うことができるので、原子力発電所などの
核燃料を扱う施設に用いた場合に保守点検時の被曝量を
軽減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ポンプ全体の形状を
改良してプルアウト形とした立軸自吸ポンプに関する。

【０００２】

【従来の技術】原子力発電所や核燃料再処理施設などで
使用される機器は放射能で汚染されているものが多いの
で、保守点検時の被曝量を極力少なくするためには保守
点検が容易で短時間に終了できる構造であることが望ま
しい。特にポンプの場合には汚染液に直接触れるのでこ
の点は重要であり、保守点検が比較的容易なプルアウト
形がこの種の用途には適している。しかしながら、従来
一般に使用されている自吸ポンプは大部分が横軸形であ
って、片吸込で渦巻形や案内羽根を設けたケーシングに
吸込口や保有水室と気水分離室及びこれらをつなぐ流路
が種々の様式で形成されたものが多く、形状が複雑であ
るためケーシングは鋳造で作られ、構造上プルアウト形
とすることができなかった。また立軸形とした自吸ポン
プも種々の形状のものが知られているが、プルアウト形
とすることを目的としていないために上述のような核燃
料を扱う設備に適したものがなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
問題点に着目し、プルアウト形の自吸ポンプを容易に実
現できるようにポンプ全体の形状と構造を改良すること
を課題としてなされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、この発明では、ケーシング本体と、ケーシング本
体への着脱を上方から行うケーシングカバーと、ケーシ
ングカバーの下部に設けられると共にケーシング本体と
の間に形成される吸込室に連通する開口部を下端面に備
えた下部ケーシングと、ケーシングカバー及び下部ケー
シングの内部に設けられた内部ケーシング、とでケーシ
ングを構成している。そして、内部ケーシングの中心を
貫通する駆動軸の先端には下部ケーシング内に位置する
ように羽根車を固定し、吸込室の最上部には吸込流路を
通じて吸込室に連通する吸込口を配置し、下部ケーシン
グとケーシングカバーの内部には多孔仕切板で仕切られ
た下部気水分離室と上部気水分離室を形成し、ケーシン
グカバーの外周には気水分離室の上部に設けた吐出し孔
を通じて上部気水分離室に連通する吐出し室を形成し、
吐出し室の最上部に吐出し口を配置している。

【０００５】また、上部気水分離室から吸込室内に連通
する戻り水流路と、吐出し室から下部気水分離室に連通
する戻り水流路とを設けている。更に、ケーシングを構
成するケーシング本体、ケーシングカバー、下部ケーシ
ング及び内部ケーシングの主要部の形状をそれぞれ円筒
状としている。

【０００６】

【作用】ケーシングカバーと下部ケーシング及び内部ケ
ーシングは駆動軸や羽根車などの主要部と共にケーシン
グ本体に対して上方から着脱されるプルアウト形となっ
ている。また吸込口が吸込室の最上部に配置され、下部
ケーシングの下端面に吸込室内に連通する開口部が設け
られ、気水分離室は多孔仕切板で仕切られて下部気水分
離室と上部気水分離室に分かれ、吐出し室は上部に設け
た吐出し孔を通じて上部気水分離室に連通し、更に吐出
し口が吐出し室の最上部に配置されているので、これら
の総合的な配置と構成によって、ケーシング内での気水
分離が効率的に行われて保有液による自吸作用が確実に
行われる。

【０００７】特に、上部気水分離室から吸込室内に連通
する戻り水流路と、吐出し室から下部気水分離室に連通
する戻り水流路とを設けることにより、ケーシング内の
保有液が有効に利用されて自吸作用がより効果的に行わ
れる。また、ケーシングを構成する各部材は主要部の形
状が比較的単純な円筒状であるため、切削や溶接など鋳
造よりも簡単な加工によって製作できる。

【０００８】

【実施例】次に、図示の実施例について説明する。放射
性液を取り扱うポンプではその軸封は高い信頼性が必要
であり、図１乃至図４はダブルメカニカルシールを装着
してシール性能を向上した実施例、図５及び図６はキャ
ンドモータを装備して完全無漏洩化した実施例、図７及
び図８はシリンダ形永久磁石カップリングを介して駆動
する形式としてノンシール化した実施例をそれぞれ示し
ている。

【０００９】図１乃至図４において、１はケーシング本
体、２はケーシングカバー、３は下部ケーシング、４は
内部ケーシングであり、下部ケーシング３はケーシング
カバー２と同等またはそれ以下の外径のものでケーシン
グカバー２の下部に一体に設けられており、ケーシング
本体１、ケーシングカバー２、下部ケーシング３及び内
部ケーシング４とで全体のケーシングが構成されてい
る。これらの各部材はいずれも主要部が円筒状の外形と
なっており、ケーシングカバー２と下部ケーシング３を
ケーシング本体１に対して上方から着脱するような形状
及び寸法とすることにより、プルアウト形のケーシング
が構成されている。１ａはケーシング本体１とケーシン
グカバー２の間の密封具、１ｂはケーシング本体１の底
部に設けた呼水、逆洗水あるいはドレン用のノズルであ
る。

【００１０】５はケーシング本体１と下部ケーシング３
の間に形成される吸込室、６は内部ケーシング４の中心
を貫通してこれに支持されている駆動軸、７は裏羽根を
有する羽根車であり、この羽根車７は下部ケーシング３
の端面カバー３ａに接近して位置するように駆動軸６の
先端に固定されている。また、端面カバー３ａには吸込
室５の底部に連通するベルマウス状の開口部８が設けら
れ、更に下部ケーシング３の内面には、図３に示すよう
な凸形状のじゃま板３ｂが羽根車７との間に小さな間隙
を保って一定の角度ごとに複数個形成されている。

【００１１】内部ケーシング４は、ケーシングカバー２
の円筒部２ａの内部に位置する上部円筒部４ａと下部ケ
ーシング３の内部に位置する下部円筒部４ｂから構成さ
れており、下部円筒部４ｂには羽根車７の裏羽根の上縁
との間に０．３〜０．５ｍｍ程度の間隙を保って羽根車
７と同径のフランジ４ｃが設けられている。１１はケー
シングカバー２の円筒部２ａと内部ケーシング４の上部
円筒部４ａの間に形成された上部気水分離室、１２は下
部ケーシング３と内部ケーシング４の下部円筒部４ｂの
間に形成された下部気水分離室、１３は気水分離室１
１，１２の間に設けられた多孔仕切板である。

【００１２】１４は図示しない吸込配管が接続される吸
込口、１５は吸込口１４を吸込室５に連通させる吸込流
路であって、吸込口１４は吸込室５の最上部に設けられ
ており、吸込流路１５は吸込口１４と同等もしくはそれ
以上の断面積で形成されている。１６は吐出し室、１６
ａはその底板であって、ケーシング本体１の内面からケ
ーシングカバー２の円筒部２ａに向けてフランジ状に底
板１６ａを張り出し、吸込流路１５が設けられている部
分を避けてほぼＣ字状に形成されており、円筒部２ａの
上部に設けた複数個の吐出し孔１７を通じて上部気水分
離室１１に連通している。１８は図示しない吐出し配管
が接続される吐出し口であり、吐出し室１６の上部に連
通するように高い位置に配置されている。

【００１３】上部気水分離室１１と下部気水分離室１２
は多孔仕切板１３の多数の小径孔１３ａによって連通し
ているが、更にこれらの孔１３ａとは別に、上部気水分
離室１１の下部を吸込室３内に連通させる戻り水流路２
１が多孔仕切板１３と下部ケーシング３を経て形成され
ている。また、吐出し室１６の下部を下部気水分離室１
２に連通させる戻り水流路２２が吐出し室１６の底板１
６ａと多孔仕切板１３及びケーシングカバー２の円筒部
２ａを経て形成されている。

【００１４】２５は外部吊り下げ管、２６は内部吊り下
げ管であって、ケーシング本体１は外部吊り下げ管２５
で吊り下げられ、ケーシングカバー２からベルマウス状
の開口部８までの構成部材は駆動軸６等の回転部材と共
にユニット化されて内部吊り下げ管２６で吊り下げられ
ている。図４は据付け状態を例示したもので、外部吊り
下げ管２５は上端部を床２７に周知の適宜の支持構造に
よって固定され、内部吊り下げ管２６は上端部に原動機
であるモータ２８を取り付け、外部吊り下げ管２５に挿
入してケーシングカバー２等のユニットをケーシング本
体１と一体化するように構成されており、内部吊り下げ
管２６を引き上げれば、ケーシング本体１と外部吊り下
げ管２５を床２７に固定したままでケーシングカバー２
等のユニットを吊り上げることのできるプルアウト構造
となっている。

【００１５】３１は軸受、３２は大気側のメカニカルシ
ール、３３は羽根車側のメカニカルシールであり、駆動
軸６は軸受３１等で内部吊り下げ管２６に支持されると
共にメカニカルシール３２，３３で封止されて、内部吊
り下げ管２６などと一体のユニットを構成している。３
４はこれらのダブルメカニカルシールへのフラッシング
水供給管、３５ａ，３５ｂはその導水孔、３６はフラッ
シング水排出管、３７はその導水孔であり、フラッシン
グ水はメカニカルシール３３に設けた導水孔３８から入
って案内筒３９とスリーブ４０の間を上昇し、メカニカ
ルシール３２の外周を経てフラッシング水排出管３６へ
抜けるようになっている。

【００１６】この実施例は上述のように構成されてお
り、次に動作を説明する。まず、起動時には図示しない
呼水系配管から注水してケーシング内を満水とする。満
水とは図１に鎖線Ｌで示すように吸込口１４と吐出し口
１８の下面までの水位となる状態であるが、ほぼこの水
位の保有水が残っている場合には新たな注水は不要であ
る。この状態でポンプを起動すると、吸込室５の水位は
ベルマウス状開口部８の下端付近まで低下し、上部気水
分離室１１及び下部気水分離室１２内の水は吐出し口１
８に吐出され、これに見合う負圧が作用して槽内の水が
吸込口１４に接続されている吸込配管内に上昇し始め
る。これが自吸作用の第１段階であるが、このまま運転
を続けると次のような第２段階に移行する。

【００１７】すなわち、吸込室５内の水位が低下するこ
とにより空気も吸い込まれるようになって羽根車７は空
転気味となり、各気水分離室１１及び１２と吐出し室１
６内は気水混濁状態となり、気水置換作用で気泡は上昇
し、水は下降する。また、ポンプの起動と同時に上部気
水分離室１１内の水の一部が戻り水流路２１を通じて吸
込室５内に吸い出されるが、更に吐出し室１６内の水も
一部が戻り水流路２２を通じて下部気水分離室１２に戻
るようになり、この一連の水の循環作用に伴って吸込室
５内の空気は次第に吐出し口１８に排気され、吸込室５
内の負圧が継続して増大する。こうして吸込配管内の水
位が上昇し続け、最終的には吸込配管と吸込室５内の空
気がすべて吐出し口１８に排気されて自吸作用が終了
し、ケーシング内全体が水で満たされて正常な送水運転
状態となるのである。

【００１８】上記のように、戻り水流路２１，２２は吸
込室５あるいは下部気水分離室１２に水の一部を戻すこ
とによって、羽根車７の完全な空転を防止すると共に保
有水を循環させて自吸作用を効果的に継続させる作用が
あり、また循環させることにより保有水の温度を均一化
して自吸作用の効果を高める作用も行っている。また戻
り水流路２１は、吸込側あるいは吐出し側の配管に逆止
弁や仕切弁が設置されていない場合や、有っても開放状
態でポンプを停止した後には逆流が発生して配管内の水
が落水し、ポンプ内の水位が低下して下がって戻り水流
路２１の水位に達した時点で真空破壊の役をするため、
サイフォン現象でポンプ内が空になってしまうことがな
い。この戻り水流路２１は再起動に必要な保有水を確保
できる高さに設けられている。なお、戻り水流路２１は
内部漏洩損失を生ずるがポンプ軸動力に影響を与えるほ
どの大きさではなく、実質的にはほとんど問題にはなら
ない。また戻り水流路２２は内部漏洩損失は生じない。

【００１９】上述の第２段階の自吸作用において、下部
ケーシング３の内面に形成されたじゃま板３ｂは羽根車
７の全周から勢いよく放出される気水混濁液の均一な流
れを阻害して脈動的にすると同時に、下部気水分離室１
２内での気水混濁液の旋回を妨げて小さな気泡の集結合
体を早め、更にじゃま板３ｂに沿う気泡の上昇を促進さ
せる作用を行っている。また、気水分離室を上下に仕切
る多孔仕切板１３は、その下面に集った気泡を下部の水
圧で多数の孔１３ａから上向きに多条噴射することによ
り、上部気水分離室１１内の気泡を集結させて押し上
げ、吐出し孔１７からの排出を促進させる作用を行って
いる。

【００２０】吐出し室１６はその最上部に吐出し口１８
を設けてあり、排気を伴う自吸作用に支障を生じない量
の保有水が吐出し口１８の下面より低い位置に残留する
ような大きさで形成してある。このため、仮に吐出し側
の配管が吐出し口１８から下降する形状で設置されてい
る場合でも、ポンプを起動した直後に吐出し室１６内の
水が一気に排水されてしまうことがなく、自吸作用を支
障なく行うことが可能である。

【００２１】次に図５及び図６の実施例について述べ
る。図において、４５はケーシングカバー２に固定した
モータ枠、４６は固定子、４７は回転子、４８はモータ
カバー、４９はモータ枠４５に設けた吊り耳であって、
図６に例示したように例えば基礎台５０にケーシング本
体１を据付け、ケーシング本体１を据付けたままでモー
タと共にケーシングカバー２等の要部ユニットを吊り上
げて着脱するプルアウト構造となっている。なお、上述
の実施例と同一部分は同一の参照符号で示してあり、形
状は若干異なるが自吸ポンプとしての基本的な構成とそ
の動作には変わりがないので、詳細な説明は省略する。

【００２２】次にこの実施例における軸受の潤滑経路に
ついて述べる。羽根車７から出た水は、導管５１から導
水孔５２を経てスラスト軸受５３の軸受箱５４に複数個
設けた窓５５を通って軸受箱５４内に至る経路と、モー
タの固定子４６の内張りキャン４６ａと回転子４７との
間の間隙５６を経て上部ラジアル軸受５７の下部室５８
に至る経路に分かれる。軸受箱５４に入った水は、更に
駆動軸６に取り付けたスラスト受ディスク６１と上側ス
ラスト軸受５３ａの摺動面に設けた放射状の潤滑水供給
凹溝を通って回転子４７の下面に至るものと、下側スラ
スト軸受５３ｂの摺動面に設けた放射状の潤滑水供給凹
溝を通り、更に下部ラジアル軸受６２の摺動面に設けた
軸心方向または螺旋状の潤滑水供給凹溝を通り、羽根車
７のボス７ａの外周室６３を経て羽根車７の背面に至る
ものとに分かれ、後者は羽根車７の裏羽根７ｂにより下
部気水分離室１２に吐き出される。

【００２３】一方、上部ラジアル軸受５７の下部室５８
に入った水は、軸受５７の摺動面に設けた軸心方向また
は螺旋状の潤滑水供給凹溝を通って上部室６４に至り、
駆動軸６の軸心に形成した戻り水孔６５から入って羽根
車７のシュラウド６６まで下降し、駆動軸６に設けた複
数個の孔６７からシュラウド６６の孔６８を経て下部気
水分離室１２に吐き出される。なお、固定子４６と回転
子４７との間隙５６を通過する水はモータの冷却作用も
行う。６９はモータカバー４８に設けた空気抜き孔、７
０は空気抜き弁である。

【００２４】次に図７及び図８の実施例について説明す
る。この実施例では立軸フランジ取付形のモータ７５を
モータ台７６を介してケーシングカバー２に取り付けて
あり、図８に例示したように例えば基礎台７７にケーシ
ング本体１を据付け、ケーシング本体１を据付けたまま
でケーシングカバー２からベルマウス状の開口部８まで
の要部ユニットを吊り上げて着脱するプルアウト構造と
なっている。なお、上述の各実施例と同一部分は同一の
参照符号で示してあり、形状は若干異なるがこの実施例
も自吸ポンプとしての基本的な構成とその動作には変わ
りがないので詳細な説明は省略し、異なる点について以
下に述べる。

【００２５】図において、８１はモータ７５の出力軸７
５ａに固定した駆動側ハブ、８２はハブ８１の内側に取
り付けられたシリンダ形のアウターマグネット、８３は
駆動軸６に固定した従動側ハブ、８４はハブ８３の外側
に取り付けられたシリンダ形のインナーマグネット、８
５はインナーマグネット８４の外周を覆い両端を溶接し
て密封したキャンであり、駆動側ハブ８１とアウターマ
グネット８２でアウターカップリングを構成し、従動側
ハブ８３とインナーマグネット８４でインナーカップリ
ングを構成してある。８６は非磁性体で製作された隔壁
であって、従動側ハブ８３とインナーマグネット８４を
間隙８７を隔てて覆い、且つ駆動側ハブ８１とアウター
マグネット８２に接触しないようにケーシングカバー２
に固定されることにより、軸封機構をなくした構成とな
っている。

【００２６】羽根車７から出た水は、導管５１から導水
孔８９を経てインナーカップリングの下部に至り、間隙
８７を通って駆動軸６の軸心に形成した戻り水孔６５に
入って羽根車７から下部気水分離室１２に吐き出される
経路と、上側スラスト軸受５３ａの摺動面に設けた放射
状の潤滑水供給凹溝を通り、駆動軸６に取り付けたスラ
スト受ディスク６１の外周を経て下側スラスト軸受５３
ｂの摺動面に設けた放射状の潤滑水供給凹溝を通り、更
に下部ラジアル軸受９１，９２の摺動面に設けた軸心方
向または螺旋状の潤滑水供給凹溝を通り、羽根車７の裏
羽根７ｂにより下部気水分離室１２に吐き出される経路
に分かれる。間隙８７を通る水は、起動初期に隔壁８６
内に留まっている空気を駆動軸６の戻り水孔６５に押し
出すと共に、マグネットの回転で隔壁８６に生ずる渦電
流により発生する熱を除去する作用を行う。

【００２７】図４及び図８には床２７への取り付け構造
の例を示してある。図４では、床２７に設けた孔２７ａ
と外部吊り下げ管２５との間に放射線遮蔽材１０１，１
０２を取り付け具１０３で取り付け、ケーシング本体１
を取り付けた外部吊り下げ管２５を据付基礎台１０４に
よって床２７に吊り下げてある。そして内部吊り下げ管
２６と駆動軸６との間にも遮蔽材１０５を設け、内部吊
り下げ管２６とこれに取り付けられたケーシングカバー
２からベルマウス状の開口部８までの要部ユニットを外
部吊り下げ管２５に挿入して着脱するようになってい
る。

【００２８】図８では、吊り下げ管１１１でモータ７５
及びケーシングカバー２からベルマウス状の開口部８ま
での要部ユニットを吊り下げると共に、この吊り下げ管
１１１を床２７のプラグ１１２に取り付けてケーシング
カバー２をケーシング本体１に押し付け、更に孔２７ａ
これを床蓋１１３で覆ってあり、ケーシング本体１への
着脱は床蓋１１３を開いてプラグ１１２ごとモータ７５
とポンプの要部ユニットを吊り上げて行うようになって
いる。吊り下げ管１１１の内部にはモータの電源ケーブ
ルやサーマルリレーの信号線等を通してあり、１１４は
それらのターミナルボックスである。この例のような取
り付け構造は取扱液が高い放射性を帯びた環境条件に対
応したものであり、プラグ１１２や床２７は放射線の種
類と線量から決められる特殊コンクリートや鉄その他の
密度の大きい放射線遮蔽材で作られる。

【００２９】

【発明の効果】上述の実施例から明らかなように、この
発明は、ケーシングの形状と構造、及び吸込口、吸込
室、上下に分かれた気水分離室、吐出し室、吐出し口等
の構成要素の構造や配置に工夫を加えて、プルアウト形
の自吸ポンプを構成したものであり、自吸作用が確実且
つ効率的に行われるので起動が容易であり、プルアウト
形であるため保守点検を比較的容易に短時間で行うこと
ができる。従って、原子力発電所などの核燃料を扱う設
備用として適した自吸ポンプを得ることができ、保守点
検時の被曝量を軽減することに大きな効果がある。

【００３０】特に、上部気水分離室から吸込室内に連通
する戻り水流路と、吐出し室から下部気水分離室に連通
する戻り水流路とを設けたものでは、ケーシング内の保
有液を有効に利用して自吸作用をより効果的に行うこと
ができる。また、ケーシングを構成する各構成要素の主
要部の形状を比較的単純な円筒状としたものでは、これ
らの各構成要素を圧延した丸棒や板材を素材として鋳造
よりも簡単な切削や溶接などの加工によって製作でき、
製作が容易になると共にコストを低減することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】この実施例の据付け状態を例示する一部破断側
面図である。

【図５】他の実施例の断面図である。

【図６】同実施例の据付け状態を例示する側面図であ
る。

【図７】更に他の実施例の断面図である。

【図８】同実施例の据付け状態を例示する一部破断側面
図である。

【符号の説明】

１ ケーシング本体 ２ ケーシングカバー ３ 下部ケーシング ４ 内部ケーシング ５ 吸込室 ６ 駆動軸 ７ 羽根車 ８ 開口部 １１ 上部気水分離室 １２ 下部気水分離室 １３ 多孔仕切板 １４ 吸込口 １５ 吸込流路 １６ 吐出し室 １７ 吐出し孔 １８ 吐出し口 ２１ 戻り水流路 ２２ 戻り水流路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング本体と、ケーシング本体への
   着脱を上方から行うケーシングカバーと、ケーシングカ
   バーの下部に設けられると共にケーシング本体との間に
   形成される吸込室に連通する開口部を下端面に備えた下
   部ケーシングと、ケーシングカバー及び下部ケーシング
   の内部に設けられた内部ケーシング、とでケーシングが
   構成されており、内部ケーシングの中心を貫通する駆動
   軸の先端には下部ケーシング内に位置するように羽根車
   が固定され、吸込室の最上部に吸込流路を通じて吸込室
   に連通する吸込口が配置され、下部ケーシングとケーシ
   ングカバーの内部には多孔仕切板で仕切られた下部気水
   分離室と上部気水分離室が形成され、ケーシングカバー
   の外周には気水分離室の上部に設けた吐出し孔を通じて
   上部気水分離室に連通する吐出し室が形成され、吐出し
   室の最上部に吐出し口が配置されていることを特徴とす
   る立軸プルアウト形自吸ポンプ。
2. 【請求項２】 上部気水分離室から吸込室内に連通する
   戻り水流路と、吐出し室から下部気水分離室に連通する
   戻り水流路とが設けられた請求項１記載の立軸プルアウ
   ト形自吸ポンプ。
3. 【請求項３】 ケーシング本体、ケーシングカバー、下
   部ケーシング及び内部ケーシングの主要部が円筒状であ
   る請求項１または２記載の立軸プルアウト形自吸ポン
   プ。