JPH0119079B2 - - Google Patents

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JPH0119079B2
JPH0119079B2 JP58115814A JP11581483A JPH0119079B2 JP H0119079 B2 JPH0119079 B2 JP H0119079B2 JP 58115814 A JP58115814 A JP 58115814A JP 11581483 A JP11581483 A JP 11581483A JP H0119079 B2 JPH0119079 B2 JP H0119079B2
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liquid level
casing
pump
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sodium
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JP58115814A
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Taiji Hashimoto
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Hitachi Ltd
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、熱変形防止構造を備えた竪形ポンプ
に係り、特にポンプの低液位運転時に、ポンプ内
気体の自然対流によつて生じるケーシングの熱変
形を防止するに好適な、熱変形防止構造を備えた
竪形ポンプに関するものである。
〔従来の技術〕
従来の技術は、特開昭56−47698号公報に記載
のようになつているか、第1図のようになつてい
る。
第1図は、従来の竪形ポンプを示すもので、a
は縦断面図、bは軸方向温度差を示す線図であ
る。
図において、1は内側円筒ケーシング(以下内
ケーシングという)、2は外側円筒ケーシング
(以下外ケーシングという)で、二重ケーシング
を構成しており、内部に取扱液のナトリウム液が
入る。両ケーシング1,2の上部は蓋11で密封
されている。下端部に羽根車4を取付けた回転軸
3は、玉軸受5、静圧軸受6を介して内ケーシン
グ1に支持されている。Aはポンプの通常運転時
のナトリウム自由液面(以下通常液位という)、
Bはポンプの運転状態のひとつである低液位運転
時のナトリウム自由液面(以下低液位という)を
表わす。ナトリウム自由液面は、ポンプの運転状
態に応じて上下に変動する。
ナトリウム液面の上側における内ケーシング1
内には不活性ガス空間8が形成され、両ケーシン
グ1,2の間には不活性ガスの流通する細隙部9
が形成されている。通常液位Aより上の範囲の内
ケーシング1の外周には、薄板構造の自然対流防
止板10が上下に間隔において複数段固定されて
おり、各自然対流防止板10の先端は外ケーシン
グ2の円周面に接触している。自然対流防止板1
0は、通常液位Aから上の範囲の不活性ガス(以
下気体という)の自然対流を防止し、自然対流に
よるケーシング周方向温度差の発生を軽減するも
のである。
また、通常液位Aから下のナトリウム自由液面
変動範囲の前記細隙部9に自然対流防止板10を
取付けた場合には、高温ナトリウムにより腐食さ
れたり、ナトリウムの流れにより破損したり、液
面の低下後ナトリウム液がドレンされないで自然
対流防止板10上に溜まり、冷却されて凝固した
りするおそれがある。対流防止板10上でナトリ
ウムが凝固すると、その対流防止板10が外ケー
シングに固着するため、内ケーシングの引抜時、
対流防止板10を破損する問題がある。したがつ
て、ナトリウム液に浸る部分には自然対流防止板
10を取付けることができず、ポンプの低液位運
転時には、十分な自然対流防止効果が得られな
い。
かつ、この竪形ポンプは内ケーシング1が外ケ
ーシング2に対して抜き差しできる構造となつて
おり、内ケーシング1の引抜きおよび差込みの際
に、自然対流防止板10が、ケーシング2との摩
擦力のため損傷するおそれがあるという問題もあ
る。
次に、細隙部9における一般的な気体の自然対
流現象について、先の第1図にあわせて第2,3
図を参照して説明する。
第2図は、気体の自然対流の流れのパターンお
よび自然対流による温度分布パターンを示す説明
図で、aは2重ケーシングの模式図、bは軸方向
温度差を示す線図、cは円周方向温度差を示す線
図であり、第3図は、気体の自然対流による円周
方向温度差と軸方向温度差との関係を示す線図で
ある。図中の矢印は対流の方向を示す。
第2図において、Hは高温面、Lは低温面、
E,N,W,Sは周方向位置を示し、ΔTL
ΔTθは、それぞれ2重ケーシングの軸方向温度
差、および周方向温度差を示す。第2図aにおい
て、第1図と同一符号のものは同等部分を表わし
ている。
第2図aに示す内ケーシング1と外ケーシング
2との間の間隙部9に、矢印のように気体の自然
対流が流れ、それは、b図では閉じた線として示
される。b図の横軸は温度変化、縦軸は2重ケー
シングの高さ寸法をとり、c図の横軸は周方向の
位置、縦軸は周方向の温度変化をとり、それぞれ
の温度変化が線図で表わされている。
上下面で温度差ΔTLが生じる2重ケーシング内
の気体は、図に示すように、間隙部9において、
自然対流によつて矢印のように上昇流と下降流と
なり、上昇流側では2重ケーシングを加熱、下降
流側では2重ケーシングを冷却するため、2重ケ
ーシングには周方向温度差ΔTθを生じ、ケーシ
ングの変形を生じる。
次に、第3図では、横軸にレイリ数Ra、縦軸
に周方向温度差ΔTθと軸方向温度差ΔTLの比を
とつて、レイリ数Raの変化によるΔTθ/ΔTL
変化を線図で示している。ここでレイリ数Raは、
自然対流による熱伝達を表わす無次元数で、次式
により表わされる。
Ra=gβΔTLl3/νk g;重力加速度 β;体膨張率(気体) ΔTL;軸方向温度差 l;2重円筒高さ ν;動粘性係数(気体) k;温度伝導率(気体) 本図でX点は、2重ケーシング内部で気体が自
然対流を発生し始める点の臨界レイリ数を示す。
すなわち、ポンプの低液位運転時において、2重
ケーシング内部の気体の自然対流によるケーシン
グの熱変形を防止するためには、ポンプの低液位
運転を臨界レイリ数以下で行う必要があり、その
ためには、上式に示すように2重ケーシングの軸
方向の温度差ΔTLを、Raを臨界レイリ数以下に
するように小さくする必要がある。しかし、従来
構造では、ポンプの低液位運転時の内ケーシング
1の軸方向温度分布は第1図bに示すように、蓋
11のレベルに相当するO点から、通常液位Aの
レベルに相当するP点を経て、ポンプの低液位運
転時の低液位Bのレベルに相当するQ点まで、
O,P,Qに沿つて直線点な温度分布となり、低
液位Bのレベルで軸方向温度差ΔTL(b図の線分
RQに相当)が生じる。そこでRaが臨界レイリ数
を超えるため、低液位2重ケーシング部に気体の
自然対流が発生し、内ケーシング1は円周方向温
度不均一のため変形する。したがつて、ポンプの
低液位運転時の機能維持に影響を及ぼすという問
題がある。なお、軸方向温度分布が直線的となる
のは、内ケーシング1の板厚dが軸方向において
等しく、低液位Bから上部へ熱の伝わる際の熱抵
抗が均一であるためである。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の液体ナトリウム冷却形高速増殖炉用循環
ポンプにおいては、さして流量を必要としない運
転状態である低液位運転時に、ポンプ通常液位よ
り下位の2重ケーシング部に発生する不活性ガス
の自然対流によつて、ケーシングに温度不均一が
生じ、内ケーシングが変形し、ポンプの低液位運
転時の機能維持に影響を及ぼすという問題があつ
た。
本発明の目的は、従来技術の問題点を解決する
もので、竪形ポンプの低液位運転時において、ケ
ーシングに温度不均一が生じやすい条件下でも、
円周方向温度の不均一を防止し、ケーシングの熱
変形の生じない信頼性の高い竪形ポンプを提供す
ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の竪形ポンプは、ポンプの通常液位に対
応する位置から内ケーシングの下端付近の低液位
に対応する位置にわたり、該内ケーシングに、前
記内外ケーシング間にガスの自然対流を生じない
軸方向温度差ΔTL以内に押える熱伝達手段を付加
したことを特徴とする。
〔作用〕
ポンプの通常部位に対応する位置から内ケーシ
ングの下端付近の低液位に対応する位置に熱伝達
手段を付加したので、前記部位上下の軸方向温度
差ΔTLは小さくなり、気体の自然対流が生じにく
くなる。その結果、円周方向の温度差も小さくな
る。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第4図を用いて説明
する。
第4図は、本発明の一実施例の竪形ポンプを示
すもので、aは縦断面図、bは軸方向温度差を示
す線図である。さきの第1図と同一符号のものは
同等部であり、その説明を省略する。
第4図において20は内ケーシング1の内側に
取付けられた、ポンプ溶液の貯溜可能な容器構造
に係るナトリウムタンクであり、その上端20a
は、通常液位Aより低くしておく。ポンプの通常
運転状態での通常液位Aは、ナトリウムタンク上
端20aより高いため、ナトリウムタンク20内
部にナトリウム液が流入し貯留されてナトリウム
層21が形成される。
一方、ポンプの運転状態が変わり、ポンプ内ナ
トリウム液面が通常液位Aから低液位Bに変化し
た場合でも、ナトリウムタンク20内部のナトリ
ウム層21はそのまま残ることになる。この残留
したナトリウムはドレンされずに凝固するが、上
記対流防止板のような問題はなく、ナトリウムは
熱伝導率も高く、高性能な熱伝達手段として作用
する。
本構成によると、ポンプの低液位運転時の内ケ
ーシング1の熱抵抗は、従来構造に比べナトリウ
ム層21の熱伝導により小さくすることができ
る。したがつて、ポンプの低液位運転時の内ケー
シング1の軸方向温度分布は、第4図bに示すよ
うにナトリウム20の上端部20aの位置P1
温度分布の勾配が変化し、低液位部の軸方向温度
差ΔTL(b図の線図R1Qに相当)は従来構造より
小さくすることができる。したがつて、ポンプの
低液位運転時の内、外ケーシング1,2によつて
形成される細隙部9のRaは臨界レイリ数以下に
することができるため、気体の自然対流は発生せ
ず、内ケーシング1は円周方向の温度不均一のた
め変形することがなくなり、ポンプは健全な運転
をすることができる。
また、本構造は、通常部位Aから上の範囲の2
重ケーシング部に施されている対流防止板10に
比べ、外ケーシング2の内側と接触しないため、
内ケーシング1の引抜きおよび差込みの際の損傷
の問題は全くない。
次に、本発明の他の実施例を第5図を用いて説
明する。
第5図は、本発明の他の実施例の竪形ポンプを
示すもので、aは縦断面図、bは軸方向温度差を
示す線図である。さきの第1図と同一符号のもの
は、同等部であり、その説明を省略する。
本図において、30は内ケーシングで、通常液
位Aに対応する位置を境に上位と下位とで内ケー
シングの板厚を変化させ、通常液位Aから下の板
厚d2を、通常液位Aから上の板厚d1より厚くして
いる。
本構造によると、ポンプの低液位運転時におい
て、内ケーシング30の熱抵抗は従来構造にくら
べ、板厚増加による熱伝導面積の増加により小さ
くなるものである。したがつて、ポンプの低液位
運転時の、細隙部9のRaは臨界レイリ数以下に
することができるため、気体の自然対流は発生せ
ず、内ケーシング30は、円周方向温度分布の不
均一のため変形することがなくなり、ポンプは健
全な運転をすることができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、竪形ポン
プの低液位運転時において、ケーシングに温度不
均一が生じやすい条件下でも、円周方向の不均一
を防止でき、ケーシングの熱変形の生じない信頼
性の高い竪形ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の竪形ポンプを示すもので、a
は縦断面図、bは軸方向温度差を示す線図、第2
図は、気体の自然対流の流れのパターンおよび自
然対流による温度分布パターンを示す説明図で、
aは2重ケーシングの模式図、bは軸方向温度差
を示す線図、cは円周方向温度差を示す線図、第
3図は、気体の自然対流による円周方向温度差と
軸方向温度差との関係を示す線図、第4図は、本
発明の一実施例の竪形ポンプを示すもので、aは
縦断面図、bは軸方向温度差を示す線図、第5図
は、本発明の他の実施例の竪形ポンプを示すもの
で、aは縦断面図、bは軸方向温度差を示す線図
である。 1……内ケーシング、2……外ケーシング、3
……回転軸、4……羽根車、A……通常液位、2
0……ナトリウムタンク、30……内ケーシン
グ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 回転軸、羽根車等を支持する内ケーシング
    と、内ケーシングを抜き差し可能に収納する外ケ
    ーシングからなる2重ケーシングを備えた液体ナ
    トリウム冷却形高速増殖炉用の竪形ポンプにおい
    て、このポンプの通常液位に対応する位置から内
    ケーシングの下端付近の低液位に対応する位置に
    わたり、該内ケーシングに、前記内外ケーシング
    間にガスの自然対流を生じない軸方向温度差ΔTL
    以内に押えるための熱伝達手段を付加したことを
    特徴とする熱変形防止構造を備えた竪形ポンプ。 2 特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、
    前記熱伝達手段が、前記内ケーシングの内側にポ
    ンプ溶液の貯溜可能な容器構造のナトリウムタン
    クを設け、このナトリウムタンクの中にナトリウ
    ム層を形成したものであることを特徴とする熱変
    形防止構造を備えた竪形ポンプ。 3 特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、
    前記熱伝達手段が前記内ケーシングの板厚を厚く
    するものであることを特徴とする熱変形防止構造
    を備えた竪形ポンプ。
JP11581483A 1983-06-29 1983-06-29 熱変形防止構造を備えた竪形ポンプ Granted JPS608491A (ja)

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JPS608491A JPS608491A (ja) 1985-01-17
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JP11581483A Granted JPS608491A (ja) 1983-06-29 1983-06-29 熱変形防止構造を備えた竪形ポンプ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5647698A (en) * 1979-09-25 1981-04-30 Toshiba Corp Pump

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JPS608491A (ja) 1985-01-17

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