KR820000638B1 - 유체 밀폐 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유체 밀폐 장치

제1도는 밀폐경계면의 압력 분포에 대한 도면으로써 제1a도는 밀폐면이 평행한 경우이고, 제1b도는 축 중심선에 대하여 방사상 방향으로 밀폐면이 벌어지는 경우이며, 제1c도는 축 중심선에 대하여 방사상 방향으로 밀폐면이 집중되는 경우의 압력 분포 도면

제2도는 종래 기술의 밀폐장치를 나타낸 도면으로써, 제2a도는 축 및 밀폐 조립체의 단면도이며, 제2b도는 서로 동심을 이룬 개방구역 및 밀폐구역의 중첩된 부분을 보이는 평면도,

제3도는 제2도의 밀폐장치를 보이는 도면으로, 제3a도는 축이 좌측으로 변위된 밀폐장치의 단면도이고 제3b도는 서로 이심되어 있는 개방구역 및 폐쇄구역의 중첩부분을 보이는 평면도,

제4도는 수력학적 능률의 불균형이 발생했을때 축 밀폐 장치에서의 순수력학적힘 및 표면 하중력의 개략도,

제5도는 본 발명을 구체적으로 나타내는 축 밀폐장치의 사시 단면도,

제6도는 본 발명을 구체적으로 나타내는 도면으로, 제6a도는 축 밀폐장치의 단면도이며, 제6b도는 서로 동심을 이룬 페쇄구역 및 개방구역의 중첩부분을 나타내는 평면도,

제7도는 제6도의 장치를 나타낸 도면으로, 제7a도는 축이 좌측으로 변위된 경우의 단면도이며, 제7b도는 서로 동심을 유지하는 개방구역 및 폐쇄구역의 중첩부분을 나타내는 평면도이다.

본 발명은 압력에 대하여 반응할 수 있는 원심유체장벽에 관한 것으로, 특히 고압 및 고온에서 사용되는 직립펌프(vertical pump)에 적합한 압력 평형식 표면형 유체밀폐장치에 관한 것이다.

동적펌프(dynamic pump)의 밀폐장치는 기본적으로 회전축 전장에 걸쳐 액체가 누출되는 것을 방지하도록 회전 부재와 접촉된 정지성 부재로 이루어진다.

동적밀폐장치에는 여러가지 종류가 알려져 있는데, 실예를 들면, 표면접촉성, 누출통제형, 미로형, 점착형 및 원심밀폐 장치 등이 있다.

여러가지의 서로 다른 밀폐장치들의 특징을 이루는 특성들을 별개로 이용할 수도 있고, 또한 이 특성들을 결합시켜서 이용할 수도 있다. 정지성의 밀폐장치에 있어서는 이와는 대조적으로 밀폐장치와 밀폐시키려는 계합표면 사이에 아무런 상대적 이동이 없도록 하였다.

또한 동적 밀폐장치는 흔히 그 부재들이 축(shaft)의 종축에 대하여 횡방향으로 배향된 밀폐경계면으로 이루어진 표면형 밀폐장치로 분류된다. 정지 및 회전 부재는 그 부재들 사이에 수력학적 유체박막(thinhydrodynamic film)에 의하여 분리되며, 그에 의하여 상호간의 마찰을 줄여주고 또한 밀폐설비의 수명을 연장시켜 줄 수 있다.

밀폐면들 사이의 유체 박막은 이들 표면들을 미끄럽게 해줄뿐 아니라 이 표면들이 실질적인 접촉을 하지 않도록 하는 힘을 제공한다.

통상적인 밀폐부재들중 하나는 고정적으로 정착되며, 또 다른 하나는 부동하도록 고정시키지 않고서, 축방향으로의 이동과 각도운동을 할 수 있도록 하는 것이 보통이다. 기계적으로 그리고 수력학적으로 가해진 축방향의 힘들은 밀폐면들 사이의 박막의 두께치가 보통 2천분의 1센티미터 정도인 보통 0.50 내지 2.5마이크로미터(micrometer)의 값이 되도록 밀접하게 표면들을 가깝게 유지시킨다. 틈이 있고, 또한 압력차가 존재하기 때문에, 다소의 누출현상이 있게 된다. 그러나 이러한 누출현상으로 인해서 생기는 누출은 그 간극이 극히 작기 때문에 초기 현상에 분과하다. 박막의 두께치가 이렇게 극히 작기 때문에 밀폐면이 매끄럽고 평평해야 한다는 점은 마모를 극소화시킴에 있어서 매우 중요하다.

이러한 이유로 인하여, 밀페면은 마이크로미터 정도의 1헬리움 광대(光帶)이내로 매끄럽고 평평해질 때까지 정밀하게 연마되어 꺼칠꺼칠한 부분을 없앴다. 표면형 밀폐장치의 누출은 밀폐부재들에 작용하는 축방향 힘의 함수이다. 표며형 밀폐장치에 있어서, 이러한 힘들은 부동하는 비회전성의 링을 고정되어 움직이는 반대표면에 대하여 압박하거나 또는 축방향으로 부동하는 회전성의 링을 고정된 정지성의 반대표면에 대하여 압박할 수도 있다.

부동부재와 축(shaft) 사이에 축방향의 누출경로는 축방향의 누출없이 일차적 밀폐장치의 일차적 이동을 허용하는 0-링(0-ring) 같은 이차적 정지성 밀폐장치[static seal : 가스킷(gas ket)]에 의하여 폐쇄된다.

표면형 밀폐장치는 마찰력 및 마모현상이 과도하지만 않다면 만족스럽게 기능을 발휘한다. 그러나 속도 및 압력이 증가하게 되면, 마찰 접촉은 점점 감당하기가 어렵게 되고 또한 밀폐면들 사이의 유체박막의 유지는 점점 어렵게 된다.

상호작용하는 표면들 위에 가해지는 단위하중을 제한하기 위해서는 대부분의 고압 밀폐장치들은 수력학적으로 규형을 취한다. 균형을 취해주는 것은 회전면과 정지면 사이에 하중을 줄이기 위하여 밀폐 조립체를 기하학적으로 배열시키는 것이다. 각 밀폐부재의 직경들을 변화시켜 주므로써 밀폐경계면에 특정적인 단위 압력을 가할 수 있다. 전형적으로 부동부재에 대한 폐쇄력은 상호작용하는 밀폐장치의 표면들사이에 최소단위하중을 제공토록하여 밀폐 장치의 수명을 연장시켜 주도록 밀폐면들 사이의 압력에 의하여 발생되는 개방력을 겨우 극복할 수 있는 힘이다.

또한 고압이 인가된 경우, 밀폐장치에 작용하는 힘을 더욱 감소시키고 누출을 방지하기 위하여 복수의 표면 접촉을 갖는 밀폐장치는 축의 전장에 따라서 축방향으로 일정한 간격을 두고 배열되며, 서로 인접한 밀폐장치들은 압력을 감소시켜주는 수단들에 의해 연결되어 밀폐면을 지나는 압력차를 감소시켜 준다.

많은 응용에 있어서, 지금까지의 경향은 윤활작용을 하는 박막으로써 밀폐되는 열역학적으로 작용하는 유체를 써서 있을수도 있는 오염문제를 극복하고, 특히 핵원자력발전소에 응용하는 경우에 있어서는 방사능으로 인해서 표준윤활제가 파괴되는 문제를 극복할 수 있는 장치(system)를 사용해 왔다.

표면형 밀폐장치는 원자력 발전소설비에 있어서, 규모가 큰 직립원자로 냉각재 펌프를 밀폐하기 위하여 이용되어 왔다. 직립 펌프류에는 수직적으로 배치되어 있는 하나의 종축 방향의 축(shaft)을 가진다.

원자로 냉각재 펌프는 일반적으로 원자로, 증기발생기 및 관련 파이프등을 통해서 물을 순환시키고 필요한 낙치를 일으켜 유체마찰손실을 극복하고 또한 원자로부터 증기발생기로 열을 전달시켜 준다.

가압수 원자로 장치에 있어서는 가압장치를 이용하여 약 141킬로그램/평방센티미터 이상의 압력을 발생시켜 유지할 수도 있다. 이러한 높은 압력은 섭씨 260도를 초과한 전형적인 고온장치에서 일어나는 것을 방지할 수 있도록 하기 위해서 필요하다. 그러므로 원자로의 냉각재 펌프 밀폐장치는 이러한 조건하에서 작동할 수 있도록 설계되어야만 한다.

원자로의 가동은 원자로 냉각재 펌프 밀폐장치의 수선을 가해야할 필요성이 자주 발생하였기 때문에 제한을 받아 왔다. 원자로 냉각재 펌프에 있어서, 밀폐장치에 대두되는 작동상의 문제점들로서는 과도한 누출현상, 회전부재의 열적균열(heat checking), 과도한 이차밀폐장치의 마모현상, 축 슬리이브의 부식 또는 마모, 정지성 밀폐부재의 불균등한 마모현상, 온도변화에 대한 민감성, 이차밀폐장치의 정지현상과, 펌프 축의 이동에 대한 빈번한 엇갈림(destaging) 및 민감성등이 있다.

현재 가동되고 있는 원자로 냉각재 펌프들은 밀폐장치가 베어링 근처에 위치하지 않도록 설계되어 있다. 이러한 설계의 배열은 원자로 장치에 사용되는 큰 규모의 직립형 펌프에서만 주로 이용 되었다.

대부분의 원자로 냉각재 펌프모우터 결합장치에서 발견되는 세개의 베어링을 쓰는 배열로 인해서, 펌프 축의 측 방향 변위는 종래의 기계에서 발생되는 것보다 훨씬 더 크다. 또한 밀폐장치들은 가장 큰 변위지점에 인접하여 위치된다. 또한 펌프 축 변위는 펌프의 축방향 추력에서의 변화로 인하여 상하로 일어난다는 것이 알려져 있다.

실예를 들어, 작동하고 있는 원자로 냉각재 펌프가 고정되었을 경우, 통상적인 임펠러(impeller)의 하향 추력은 중단되고, 증가되는 순수한 상향의 힘은 원자로 냉각재 장치의 높은 압력으로 인해서 발생된다.

원자로 냉각재장치 압력이 낮은 경우에는 축 중량이 하향의 추력을 일으킨다.

전체적인 축방향의 축이동이 측정된 바 있는데 이것은 사용된 모우터형과 원자로 냉각재 장치에 있어서의 제조건에 따라서 2.32밀리미터 내지 3.048밀리미터 범위에서 변화하는 것으로 관찰되었다. 0.25밀리미터 정도만이 모우터 추력의 베어링 간극에 의한 것이며 그 나머지는 모우터의 하우징 및 베어링 지지구조의 편의와 열적성장으로 야기되는 것이다.

동적인 축방향의 축 변위는 작동원자력 발전소에서 정상상태의 작동이 되는 동안에 0.125밀리미터 내지 0.55밀리미터의 범위에서 변화하는 것으로 밝혀졌다.

제조 및 조립정열시의 허용도에 따라서 축 변위는 펌프마다 다르게 변화하게 될 것이다. 더구나 거기에는 항상 임펠러에서의 방사성 하중으로 인한 다소의 축 변위를 허용하는 경향이 있게 될 것이다.

또한 축 진동및 흔들림도 축 변위의 원인이 될 수 있으나, 이러한 방사상 추력으로 나타나는 일반적인 정지성의 힘과 서로 반대 작용을 할수도 있다.

밀폐장치의 기술이 많이 발전되어 있음에도 불구하고, 원자로 냉각재 펌프에 적용시킬 경우에 작동조건 및 베어링 배열이 효과적으로 이루어졌어도 만족스러운 밀폐작용을 하지 못하는 것으로 나타나 있다.

지금까지 밀폐장치의 기능에 영향을 미치는 최근에 인지된 현상을 보다 더 분명하게 체계화시켜 주지못한데서 적정한 밀폐설비의 발전이 저해되어 왔다.

그러나 수력학적 능력의 불균형 및 이차적인 밀폐하중의 주기적인 운동으로써(다음에 보다 더 상세하게 기술할것임) 지적된 최근에 인지된 현상은 밀폐면을 빠르게 마모되게 하고 또한 축방향의 가동부재의 불안정을 초래하며, 또한 이차 밀폐장치가 빨리 쇠락되도록 한다.

이 현상은 앞에서 기술된 베어링 배열과 관련되어 있다. 기타 용이하게 인지할 수 있는 현상들은 수력학적 능률의 불균형 및 이차 밀폐장치의 주기적인 운동과 관련되어 만족스러운 밀폐작용을 하도록하는 여러 노력들을 혼란시켜 왔다. 이러한 잘 알려진 현상들에는 열적, 수력학적 또는 기계적인 하중으로 인한 밀폐링 능률의 편의, 축의 경사 또는 밀폐장치 하우징의 편의등으로 인한 밀폐장치의 동요 및 부동구조가 축선방향으로 변위하는 동안 그와 결합된 밀폐부재를 동적으로 같이 이동시키지 못하는 등의 현상이 포함된다.

따라서 수력학적 능률의 불균형에 의한 영향을 받지 않고도 밀폐작용을 만족스럽게 수행하는 원자로 냉각재 펌프에 사용하기에 적당한 밀폐장치의 필요성이 있게 되었다.

본 발명은 축이 축방향으로 변위되어질 경우에 폐쇄구역과 개방구역들이 서로 동심을 이루도록 하는 수력학적으로 평형이 이루어진 표면형 밀폐조립체를 제공하는데 있다.

본 발명의 한가지 구체적 실예에 따르면, 밀폐조립체는 고리모양의 밀폐링이 회전하지 않는 축방향으로 부동성인 평형부재로서 작용하도록 제작된다.

밀폐링과 상호작용하여 일차 밀폐경계면을 형성하는 고리모양의 회전 밀폐런너(seal runner)는 최대 측방향의 축변위에 따라 밀폐링이 가장자리가 벗어나지 않을 만큼 충분한 횡방향의 폭을 가지도록 형성된다.

본 발명의 특징이 되는 여러가지 우수한 특성에 관해서는 본 명세서에 첨부되어 있으며 또한 본 명세서의 일부분을 이루는 특허청구의 범위에 지적하고자 한다.

본 발명을 보다 더 잘 이해할 수 있기 위해서, 그리고 본 발명을 이용하므로써 얻어지는 가동상의 장점 및 그로써 얻어지는 구체적인 목적등을 잘 알기 위해서는 첨부된 도면들과 또한 본 발명의 한가지 바람직한 구체적 실예로써 예시하고 기술되어 있는 다음의 기술을 보아야 할 것이다.

앞에서 기술한바 있는 수력학적 능률 불균형에 관해서는 이제까지의 기술상에 있어서 분명히 인식하고 있지는 않은 것으로 보여지는데 다음에 상세하고 설명을 하고 정의를 하고자 한다.

수력학적 능률 불균형은 주로 측방향의 축변위로 인한 것이다. 종래의 고압 유동표면의 밀폐장치는 모든 밀폐면들을 압착하는 수력학적인 힘을 균형있게 작용시키도록 밀폐부재, 구역이 조정되었다.

수력학적 평형을(b)는 두개 구역들의 비율로 정의된다. 즉 제2도, 제3도, 제6도 및 제7도에 개략적으로 나타낸 바와 같이 밀폐설비 표면의 평형직경(c) 및 외측직경(A)에 의해서 둘러싸여지는 구역인 순수 폐쇄구역(Ac)과, 외측직경(A) 및 밀폐장치 표면의 내측직경(B)에 의해 둘러싸여지는 구역이 순수 개방구역(A₀)의 비율인 것이다.

균형이 잡혀진 평형조건하에서는 개방구역과 폐쇄구역이 동심원적이고(제2도), 균등한 수력학적 힘이 개방구역 및 폐쇄구역에 인가되며, 또한 밀폐면에 가해지는 수력학적 폐쇄력의 합은 수력학적 개방력의 합보다 커서, 밀페면들이 서로 분리되지 않도록 한다.

그러므로 순수 밀폐력(정지밀폐 소자의 마찰력과, 스프링이 있을 경우의 스프링 힘등을 무시하고) 또는 순 수력학적힘은, 개방구역 전반에 걸치 경계면 압력에 의해 가해지는 유체 경계면에서의 유체 압력에 의해 발생하는 수력학적 힘(P_F)과 같은데, 이것은 다음 공식에 따라서 계산될 수 있다.

P_F=U_L·A₀

단 여기서 U_L은 단위하중(unit load)이다.

단위하중은

(1) 밀폐경계면의 압력차 및 그 분포와

(2) 평형비의 함수이며 다음 공식으로 나타내진다.

U_L=(P₁-P₀)(b-K)

단 여기서 P₁과 P₂는 각기 밀폐장치의 압력이 높은 측과 압력이 낮은측의 압력들이며, 또한 K는 밀폐경계면 전체폭에 가해지는 경계면 압력의 변화를 나타내는 계수인데, 이것은 경계표면들이 평행한가에 따라서 좌우된다. 밀폐표면들이 평행하고 또 밀폐경계면 사이에 직선형의 압력 분포 또는 압력 강하가 존재할 경우 K의 계수는 0.5이다. 평형비(b)는 밀폐면들이 분리되지 않도록 확실을 기하기 위하여 0.5보다 반드시 커야 한다.

만약 밀폐면들이 평행하지 못하고 모아지거나 또는 벌어지는(축 중심선의 중앙선 방향으로) 경우 K계수의 값은 0.5보다 각기 커지거나 또는 작아지게 된다.

제1a도, 제1b도 및 제1c도는 각기 K계수값이 0.5일 경우(밀폐면들이 평행할 경우), 0.5보다 작을 경우(박막이 멀어지게 될때)와 0.5보다 큰 값일경우(박막이 좁아질때, 밀폐장치의 측면이 높은 압력(P₁)으로 부터 낮은 압력(P₂)으로 변화하는 경계면 압력의 변화를 설명한 것이다.

그러나 동 구역이 동심원적으로 이루어지지 않았을 경우, 즉 측방향으로 축이 변위되었을 경우에 순 수력학적 힘은 폐쇄구역에 균일하게 가해지지 않으며, 또한 측방향으로 유동하는 밀폐부재는 수력학적 능률의 영향을 받게 된다. 유동성 부재의 경사가 오른쪽으로 기울게 되면 경계면 박막은 벌어지게 되고 경사가 좌측으로 기울면, 경계면 박막은 좁아진다.

밀폐부재가 동심을 이루지 못하는 것은 원자로 냉각재 펌프에서의 경우 모우터-펌프 베어링 간격에 의하여 밀폐장치들에서 일어나는 비전형적인 축방향의 축 편이로 인한 것이다.

제2도 및 제3도는 종전의 기술에 의한 밀폐장치와 수력학적 능률의 불균형으로 인한 효과를 개략적으로 나타낸 것이다. 제2도에서 회전하지 않는 밀폐부재(11)의 중심선은 회전 밀폐부재(12)의 중심선과 일치하여 개방구역(A₀) 및 폐쇄구역(A_C)이 도면(제2b도)에 도시된 바와 같이 서로 동심원을 이루고 있다. 순 수력학적 폐쇄력(F_C)는 고리모양의 폐쇄구역(A_C) 전반에 걸쳐 균일하게 분포되며, 또한 이 힘은 구역(A₀)에 걸쳐 수력학적 힘(F_F: 도시하지 않았음)을 인가하는 밀폐부재의 경계면(13)에서의 박막 압력에 의해 수력학적으로 평형이 이루어진다.

그러나 축(14)이 제3도에 도시한 바와 같이 좌측으로 변위되는 경우에 개방구역(A₀) 및 폐쇄구역(A_C)은 제3b도 개략적으로 중첩시켜서 나타낸 바와 같이 서로 이심된다. 따라서 우측에 대한 수력학적 폐쇄력(F_cR)은 좌측에 대한 순수력학적 폐쇄력(F_cL)을 능가하여 수력학적 능률의 불균형을 초래한다.

부동성 부재의 경사는 경계면 박막 수력학적 힘이 우측(P_FR)에 대하여서는 상궤(常軌)에서 벗어나게 하고 또한 좌측(P_FL)에 대하여 집중되게 하는데 이것은 제4도에 도시한 바와 같으며 밀폐구조(12)에 대한 기준으로 기술하는 것이다. 제4도에서는 도면을 간단 명료하게 하기 위하여 밀폐부재(11)를 생략하였다. 축이 충분히 변위되는 경우에는 좌측에 대한 유체 경계면에 있어서의 압력(P_EL)에 의해 발생되는 개방력은 좌측상에 가해지는 순수력학적 폐쇄력(P_CL)을 능가하게 될것이며 밀폐장치는 개방되도록 힘을 받게될 것이다. 허용되어질 수 있는 축 변위의 정도는 균일하지 못한 표면하중으로 발생되는 정밀 연마된 밀폐면에 대한 균일하지 못한 마모율에 따라서 좌우되어진다.

그러므로, 수력학적 능률의 불균형은 밀폐면이 서로의 말단을 벗어나는 결과로서 발생될 수 있으며 또한 이러한 현상은 폐쇄구역이 개방구역에 대하여 동심을 벗어나게 하는 표면형 밀폐장치에 있어서는 어디서나 일어날 수 있다. 이러한 현상은 밀폐장치의 일측에 대한 과도하게 높은 단위하중을 인가하고 다른쪽에는 제로(zero)하중 또는 개방하중을 인가하게 한다.

원자로의 냉각재 펌프에 있어서 수력학적 능률의 불균형을 일으키는 주요 원인은 측방향의 축변위이다. 이미 앞에서도 기술한 바와 같이, 베어링의 배열로 인하여 원자로의 냉각재 펌프 밀폐장치는 기계에서 볼 수 있는 것보다 훨씬 큰 변위가 있을수 있다. 또한, 축 변위에 영향을 미치거나 또는 어떠한 상황하에서 수력학적 능률의 불균형의 효과를 완화시키는 것은 제작상의 공차(公差)로 인한 여러가지 부품의 이심율, 조립상의 착오, 방사상 추력으로 인한 변위와 축 진동등이다.

이차적일 밀폐의 방사상 하중 및 주기적 운동이 수력학적 능률 불균형에 의하여 발생된다. 일차적 밀폐가 집중적인 압력으로 이루어질때 밀폐 마찰로 인한 비틀림 힘들이 이차적인 밀폐면 전체에 걸쳐서 균등하게 분포된다. 그러나 축이 변위되는 경우, 수력학적 불균형으로 인한 토르크(torque)는 방사상 하중이 이차적인 밀폐작용을 하도록 하는데, 이 이차적인 밀폐로 인하여 하중이 집중되는 지점에 보다 더 큰 비틀림의 힘을 발생시킨다. 방사상 하중이 정지성이기 때문에 이차적인 밀폐는 축과 함께 회전되는 밀폐장치의 배열에서 발생하는 주기적인 감압 및 압축에 대한 영향을 받게 된다. 이는 종전의 기술의 밀폐장치에서 일어나는 과도한 이차적 밀폐에 의한 마모작용을 설명하는 것이며, 또한 이것은 수력학적 능률 불균형을 제거시킴으로써 만족스럽게 해결될 수 있는 것이다.

본 발명에 따르면, 축(20)은 하우징(21)을 관통하여, 종축방향으로 연장하여 있다. 축 슬리이브는(22) 동심적으로 배열되며, 또한 축(20)의 일부 둘레에 유체가 누출되지 않도록 삽착되어 있다. 동적인 부동표면형 밀폐조립체는 번호(23)으로 표시되며, 이는 회전하지 않는 축방향의 부동 밀폐링(24)과 회전할 수 있는 밀폐런너(25)를 가지며, 축 슬리이브(22)와 하우징(21)사이에 배치되어 고압 챔버(26)를 형성토록 한다. 축 슬리이브(22)에 부착되어 함께 회전하는 밀폐런너(25)는 축(20)의 종축에 대하여 횡방향으로 배치된 고리모양의 상부 밀폐면(30)으로 이루어져 있다. 밀폐링(24)을 밀폐부재(31)과 그를 위한 운반체로서 작용하는 밀폐추력 디스크(thrust disk)(32)를 포함한다. 밀폐부재(31)는 축선에 대하여 횡방향으로 배치되고 또한 밀폐런너의 표면(30)과 종축방향으로 서로 마주보는 고리모양의 하부 밀폐면 또는 밀폐노오즈(seal nose)(33)을 포함하고 있다.

일반적으로 고리모양의 밀폐누르개(seal gland)(34)는 하우징(21)에 고정시킨다. 밀폐링(24)은 하나 또는 그 이상의 스프링 부재(35)에 의하여 밀폐누르개(34)에 착설된다. 밀폐 추력 디스크(32)에 착설된 비회전장치(非回轉裝置)(36)는 밀폐누르개(34)내에 종축방향으로 형성된 슬롯(slot)(37)속에 삽착된다. 이러한 러그연결(lug-connection)은 밀폐링(24)이 회전하도록 허용하지는 않지만, 슬롯(37)과 비회전장치(36)의 사이에 충분한 간극이 형성되어 밀폐링(24)이 밀폐누르개(34)와 밀폐런너(25) 모두에 대하여 종축방향의 운동 및 각도운동을 하도록 한다. 이차적인 밀폐부재(40)가 밀폐링과 밀폐누르개 사이의 축방향의 누출경로의 가능성을 없애도록 그 사이를 밀폐한다.

이와 유사한 이차 밀폐조립체는 번호(41)로 표시하였는데 위에서 기술한 밀페조립체(23)의 위에 종축방향으로 일정한 간격을 두고 착설되어 있다. 저압쳄버(42)가 밀폐설비 조립체(23)과 (41)을 분리시킨다. 고압쳄버(26)과 저압쳄버(42)에 개별적으로 연통된 연관(連官)(50)과 (51)은 외부의 압력원(도시하지 않았음)과 유체가 연통되도록 이용되어 이들 쳄버내에서의 압력을 조절할 수 있게 한다.

제5도에 가장 잘 도시하였고 또한 제6도에 개략적으로 도시한 바와 같이, 밀폐링(24)은 수력학적 힘의 균형에 의해 영향을 받는, 즉 수력학적 평형률(b)를 결정하는데 관여하는 모든 구역의 표면들을 포함하도록 하는 구조로 제작된다. 밀폐런너(25)는 고리모양의 밀폐면(30)의 방사상 폭이 횡방향으로 충분한 거리 이상 연장되도록 만들어지는데, 여기서 충분한 거리의 의미는 밀폐면(30)이 밀폐지점에서의 축에 대한 최대 측방향의 이동을 할때 밀폐노우즈(33)에 대하여 기대되는 핀방향의 이동 거리를 말한다. 밀폐링(24)가 축방향으로 부동적이 되도록 자유롭고 또한 밀폐누르개(34)에 단단하게 부착된 것이 아니기 때문에, 밀폐런너(25)와 밀폐링(24)간의 상호작용은 밀폐누르개의 열적 또는 압력의 변형에 의한 영향을 전혀 받지 않는다.

그러므로 제6도 및 제7도에 가장 잘 도시된 바와같이, 축의 변위로 인하여 수력학적 능률의 불균형이 제거된다. 제6도는 개방구역(A0) 및 폐쇄구역(AC)이 제6도에서 가장 잘 나타낸 바와 같은 동심성이 되도록 회전부재와 비회전 부재의 중심선들이 일치되는 본 발명에 따라 제작된 밀폐장치를 나타낸다. 제7도에서, 축은 좌측으로 변위되어 있다. 개방구역(A0)과 폐쇄구역(AC)은 그의 평형율이 모두 부동부재(24)상의 표면들에 의해서만 이루어지기 때문에 동심을 이루고 있다. 부동부재(24)의 밀폐면이 최대 축 변위지점에 있는 회전부재(25)의 변부에 대하여 이탈될 수 없도록 충분한 직경 단면 또는 폭을 가진다. 따라서 개방구역과 폐쇄구역은 서로에 대한 동심성을 상실할 수가 없다.

본 기술에 숙달된 사람들에게 있어서는 첨부된 특허청구의 범위에 기술한 본 발명의 범주에서 벗어남이 없이 여러가지 수정을 할수 있음을 알수 있다. 예를들어 축방향의 부동평형 부재는 상기의 구체적 실시형에서는 회전하지 않는 것으로 되어 있으나, 이 평형부재는 그것이 축 슬리이브에 착설되어졌을 때처럼 회전에 구속을 받지 않으면서도 자유롭게 부동할 수 있다. 또한 밀폐장치 또는 밀폐조립체는 제5도에 도시된 바와 같이, 유사한 밀폐조립체를 앞뒤로 배열하거나 또는 고압쳄버 및 저압쳄버에서의 압력을 조절하는 외부의 압력원과 연결하여야 할 필요성이 반드시 있는 것은 아니다.

Claims (1)

1. 원자로 냉각제 장치에서 사용하기 위한 고압 수직펌프용 유체 밀폐장치에 있어서, 하우징(21), 하우징에 형성된 저압 및 고압 압력쳄버(26)(42), 상기 쳄버를 관통하고 축방향으로 편의될 수 있는 축(20), 축의 최대 측방향 변위에 대하여 충분한 핀방향의 폭을 갖게한 회전밀폐부재(밀폐런너)(25) 및 수력학적 평형율을 결정하는 모든 구역의 표면을 포함하는 구조로된 비회전 밀폐부재(부동밀폐링)(24), 상기 하우징과 밀폐 접촉되며 축 둘레의 고압쳄버(26) 및 저압쳄버(42)에 배열되는 상기 회전 밀폐부재 및 비회전 밀폐부재로 이루어진 밀폐 조립체(23)(41), 축선에 대하여 수직으로 배열시킨 밀폐면(30), 이에 대향하여 비회전 부재상에 형성한 고리모양의 밀폐면(밀폐노우즈)(33)으로 구성시켜 상기 밀폐면들 사이에서 고압쳄버로부터 저압쳄버로 방사상으로 연장되는 경계면 박막을 형성되게한 유체 밀폐장치.

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