JPH01201193A - 羽根車容器内蔵形・無軸封ポンプ - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、原子力発電所あるいは化学プラントで使用す
る羽根車容器内蔵形・無軸封ポンプに関する。

（従来の技術） 従来の原子炉圧力容器内に羽根車を内蔵したポンプを第
１０図を参照して説明する。同図において、羽根車１は
原子炉圧力容器壁２の内側に配置しである。ポンプ軸３
は、ノズル４を通して原子炉圧力容器壁２の外に突き出
し、原子炉圧力容器壁２と同じ圧力境界を形成する電動
機ケース５の中に配置する電動機軸６と結合している。

電動機軸６は中空円筒状で下端には底抜があり、底板に
はボルト孔がおいている。ポンプ軸３は電動機軸６の中
空穴の内側に挿入され、電動機軸６とはキー７およびボ
ルト８によって結合されている。結合したポンプ軸３と
電動機軸６とは一体となって回転するが、この回転する
両軸を支持するために、上部ラジアル軸受９、下部ラジ
アル軸受１０およびスラスト軸受１１が設けられている
。電動機軸６には回転子鉄心１２が取付けられ、回転子
鉄心１２と相対する位置に固定子鉄心１３及び巻線１４
が電動機内部ケース１５によって支えられている。電動
機内部ケース１５は、電動機ケース５の開口部に取付く
フランジプレート１６によって支えられている。フラン
ジプレート１６の中心部には、ボルト８の取付け・取外
し用の工具を挿入できる大きさの孔がおいていて、この
孔を閉止するために、補助カバー１７が設けられている
。

上述のような構造のポンプにおいて、ポンプ軸３と電動
機軸６は一体となって回転するから、振動防止の観点か
らボ〕・プ軸３と電動機軸６との心ずれは極めて小さく
押えることが必要である。このため、電動機軸６の穴の
内面とポンプ軸３との隙間は可能なかぎり小さくしてい
る。例えば通常この隙間は直径隙間として１００分の数
ミリメートルのオーダーである。また、電動機軸６から
ポンプ軸３へのトルク伝達のためにキー７が設けられて
いるが、キー７はポンプ軸３および電動機軸６にそれぞ
れ加工されたキー溝にはまり込んでいる。

キー７とキー溝の隙間は起動停止時のｗＪ撃力発生の防
止のために、はとんどゼロに近く仕上げられている。

（発明が解決しようとする課題） 上述したようなポンプにおいては、ポンプ軸３が電動機
軸６の穴に挿入された時の隙間が極めて小さく、またポ
ンプ軸３と電動機軸６のそれぞれのキー溝とキー７との
間の隙間はほとんどゼロに近く仕上げられている。これ
らの隙間が小さいことから次のような２つの問題点が生
じる。

その問題点の１つは、このような小さな隙間を持って組
立てられているポンプ軸３と電動機軸６とは互いにかじ
り付く可能性がある。万一、両軸間にかじり付きが発生
し、互いに分離困難になった場合、かじり付きが発生し
ている部分が電動機の中心部分であり、その部分に人や
工具が近づけないため修理が困難となる。また、互いに
かじり付き合ったポンプ軸３と電動機軸６を一体のまま
に電動機ケース５の外に取り出そうとしても、ポンプ軸
３の先には羽根車１が付いていて、かつ羽根車１は原子
炉圧力容器壁２の内側にあるから、羽根１１！１がノズ
ル４の孔を通り抜けることができないかぎり、取り出す
ことはできない。一般に原子炉圧力容器壁２は安全上非
常に重要な境界を形成しているために、同壁土に設ける
ノズルの口径は必要最小限の寸法にとどめている。

従来、ポンプ軸３は羽根車１とともに原子炉圧力容器の
上側から、原子炉圧力容器壁２の内側に向って抜き出し
、原子炉圧力容器の外に取出すことにしているため、ノ
ズル４の口径はせいぜいポンプ軸３が通れる程度であり
、羽根車１が通過することはできない、従って、かじり
付き合ったポンプ軸３と電動機軸６を一体のままケース
５の外に取り出すことは不可能である。一方、原子炉圧
力容器壁２の内側に人が入ったり、遠隔操作の装置で羽
根車１をポンプ軸３から切り離すことは、原子炉圧力容
器壁２の内側が高放射線領域であること、およびポンプ
の取付位置が原子炉圧力容器の最下部に近いこと等から
極めて困難である。原子炉圧力容器壁２の外側から修理
を行おうとすると２電動機ケース５を切断する等の大工
事が必要となる。いづれの修理方法によるにしても従来
技術によるポンプのままでは、ポンプ軸３と電動機軸６
がかじり合った場合の修理は困難な大工事が必要となる
。

他の問題点は、当該ポンプの設置状態が原子炉圧力容器
壁２を貫通している状態なので通常遠隔操作の分解組立
装置に頼らざるを得ないが、上述のように互いの隙間が
小さいためポンプ軸３と電動機軸６の分解・組立作業が
むつかしいことであ机 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
その目的は、羽根車容器内蔵形・無軸封ポンプにおいて
、ポンプ軸と電動機軸とが互いにかしり付く可能性を小
さくするとともに、万一がじり付きが発生した場合であ
っても簡易に修理が可能とし、さらにポンプ軸と電動機
軸の組立て作業が容易な羽根車容器内蔵形・無軸封ポン
プを提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は圧カ容器の内側に
設置された羽根車の軸と、前記圧力容器の外側に設置さ
れた駆動電動機の軸とを一体に結合した羽根車容器内蔵
形・無軸封ポンプにおいて、前記一体に結合した軸は羽
根車側と駆動電動機側の２部分よりなり、前記羽根車側
の軸が前記駆動電動機側の軸の中空内に挿入されるとと
もに前記駆動電動機側軸の中空穴の入口側の縁に設けた
凹凸形状部と前記羽根車側軸の中間部分に設けた凹凸形
状部が互いに噛み合い、かつ前記駆動電動機側軸の底部
と前記羽根車側軸の底部とをボルトにより一体に結合し
たことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明によると、ポンプ軸と電動機軸の心合せは、円周
方向に周期性を持った両軸の凹凸形状部において噛み合
せ、かつ、ポンプ軸の末端の中心にネジ込まれたボルト
と電動機軸の底抜部のボルト孔との間の嵌め合いで行な
い、また電動機軸からポンプ軸へのトルク伝達は円周方
向に周期性を持った凹凸形状部における両軸の噛み合い
によって行なうことができる。

（実施例） 本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例の断面図である。既に説明し
た従来例と同一構成部分には同一符号を付して説明する
。

図に示すように、羽根車１は原子炉圧力容器壁２の内側
に位置し、ポンプ軸３はノズル４を通して、原子炉圧力
容器外に突き出し、ノズル４に接続する電動機ケー各５
の中に位置する電動機軸６と後記する第２図の詳細断面
図に示すように結合されている。電動機軸６は上部ラジ
アル軸受９、下部ラジアル軸受１０およびスラスト軸受
によりそれぞれ支持されている。電動機軸６には回転子
鉄心１２が固定されている０回転子鉄心１２と相対する
位置に固定子鉄心１３が配置されている。固定子鉄心１
３には巻線１４が取付けられている。固定子鉄心１３は
電動機内部ケース１５により支えられている。

電動機ケース５は下部に分解点検用の開口部があり、開
口部にはフランジプレート１６が設けられている。フラ
ンジプレート１６の中央部にはボルト８を取扱うための
孔があり、この孔をふさぐための補助カバー１７が設け
られている。

第２図は第１図のポンプ軸３及び電動機軸６部分の詳細
を示す断面図である。羽根車１と一体になったポンプ軸
３はその中間部分を境にして直径が大きい部分３ａと小
さい部分３ｂとから構成されている。羽根車１に近い側
の直径が大きく羽根車１に遠い側の直径が小さい、直径
が大きい方の軸の部分において、羽根車１と反対の部分
には円周方向に列をなす歯車の歯のような凸凹形状３ｃ
が加工しである。ポンプ軸３の直径が小さい方の部分の
先端には、ボルト８用のネジ穴３ｄが加工しである。

電動機軸６は中空の軸であり、一端は管のように開放さ
れており、他端は図に示すように平板状の材料にて閉鎖
されているが、その平板状の部分にはボルト８の棒状部
分が通り得る孔が加工しである。電動機軸６の開放端６
ａには、円周方向に列をなす歯車の歯のような凹凸形状
６ｃが加工しである。

ポンプ軸３の直径の小さい部分３ｂが電動機軸６の中空
部分に挿入されると、ポンプ軸３および電動機軸６のそ
れぞれの円周状に列をなす歯車の歯のような凹凸形状３
ｃ、　６ｃ同士は互いにぴったりと噛み合うように構成
される。ポンプ軸３の直径の小さい部分３ｂの末端のネ
ジ穴３ｄには、電動機軸６の平板状部分の孔６ｂを貫通
したボルト８をネジ込み、ポンプ軸３と電動機軸６とを
ボルト８によって結合する構成となっている。

第３図は本発明によるポンプと原子炉圧力容器との相対
的な位置関係を示す断面図である。原子炉圧力容器壁２
と原子炉容器蓋１８からなる原子炉圧力容器の下部には
複数のポンプが円周状に並んで設置されている。ポンプ
は原子炉圧力容器壁２と流路板２０の間で矢印で示すよ
うな流体の流れを発生させて炉心１９に流体を強制的に
流すような配置になっている。

ところで、この種の羽根車容器内蔵形・無軸封ポンプに
おいてポンプ軸と電動機軸の間の結合構造に要求される
基本的な条件は２つある。その１つは両方の軸の間の心
合せ、もう１つは両方の軸の間のトルク伝達の構造であ
る。

本実施例におけるポンプ軸３と電動機軸６の心合せは、
円周状に並んだ歯車形状３ｃ、　６ｃの噛み合せおよび
ボルト８と電動機軸６に設けたボルト孔６ｂの間のネジ
込みによってなされており、また、トルク伝達は円周状
に並んだ歯形形状３ｃ、　３ｃの噛み合せによってなさ
れている。

本実施例は上記のように構成されているので、従来技術
におけるようなポンプ軸３の円筒面と電動機軸６の円筒
部内表面との間の嵌め合いゃ平板キーを利用せずに心合
せおよびトルク伝達を実現している。すなわち、本実施
例においては、ポンプ軸３の円筒面と電動機軸６の円筒
部内表面との間の隙間を十を大きくすることができ、か
つ、平板キーも使っていないことから、従来技術による
ポンプにおいて発生の可能性のあった、人の近づけない
箇所における噛り付きの可能性はなくなる。

つまり、噛り付きの可能性のある箇所はボルト８と電動
機軸６のボルト孔６ｂとの間及びボルト８とポンプ軸３
のネジ穴３ｄとの間の２箇所だけであるから補助カバー
１７を開放することにより、対処が可能である。例えば
、補助カバー１７を外した後、フランジプレート１６の
中央部の孔よりドリル等の工具によって、噛り付いた部
品を切除することによりポンプ軸３と電動機軸６の分離
が可能である。

また、第１図および第２図におけるポンプ軸３と電動機
軸６の円周状の歯形は本実施例に示すような形状のみに
限定する必要はなく、周期性を持った凹凸面であり、ポ
ンプ軸３側の凹凸面と電動機軸６の凹凸面とが互いにか
み合って心合せ機能とトルク伝達機能を持てばどのよう
な形状であっても本実施例と同様な効果を有することは
明らかである。

したがって本発明は上記実施例に示すような形状のみに
限定する必要はなく、他の実施例を第４図〜第６図に示
す。

第４図は本発明に係るポンプ軸と電動機軸の結合部分の
他の実施例の部分図である。同図に示すように、ポンプ
軸３の構造は円周状の歯形がポンプ軸３と一体の材料か
ら成形されていたが、円周状の歯形は上記実施例のよう
にポンプ軸３と一体の材料である必要はなく別体に構成
されてもよい。

第５図は本発明に係るポンプ軸と電動機軸の結合部分の
さらに他の実施例の部分図である。円周状の歯形を加工
した歯付リング２１をポンプ軸３にはめ込み、かつピン
２２にてポンプ軸３との相対的回転運動を止める構造と
したものである。

第６図は前記各実施例とは異なる本発明に係るポンプ軸
と電動機軸の結合部分の実施例の部分図である。ポンプ
軸３に設けた爪付きキー２３および同爪にかみ合う凹み
を電動機軸６の端面に設けることによって置きかえたも
のである。この例では爪付きキー３は円周上に４箇所等
配分の位置に設けられている。

また、第１図および第２図において、ボルト８と電動機
軸６のボルト孔との間を嵌め合い構造としているが、本
実施例に示すような形状のみに限定する必要はなく、他
の実施例を以下の第７図〜第９図に示す。

第７図は本発明に係るボルト締め部分の他の実施例の部
分図であり、同図に示すように、ボルト８とブツシュ２
５との間およびブツシュ２５と電動機軸６との間をそれ
ぞれ嵌め合い構造としたものである。

第８図は本発明に係るボルト締め部分のさらに他の実施
例の部分図であり、同図に示すように、ポンプ軸３の先
端部を細い円筒面に加工し同円筒面と電動機軸６の間を
嵌め合いとしたものである。

この場合ポンプ軸３と電動機軸６の結合は、デイスタン
スピース２６を介してボルト８にて締め付けることによ
って行っている。

第９図は前記各実施例とは異なる本発明に係るボルト締
め部分の実施例の部分図である。同図に示すように、ボ
ルト８と電動機軸６との間に皿バネ２７ａおよび２７ｂ
を介在させたものである。この場合皿バネ２７ａおよび
２７ｂは、ポンプ軸３と電動機軸６との間に温度差等に
より発生する伸びの差を吸収する働きを持っている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ポンプ軸と電動
機軸との間のかじり付きの可能性は極めて小さくなり、
また万一かじり付きが発生したとしても、ポンプ軸と電
動機軸をボルトで結合している部分、即ち補助カバーを
外すだけで工具が入ることができるので比較的簡単に修
理ができる。

また、ポンプ軸と電動機軸の間の隙間も大きくなるので
分解・組立作業が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
のポンプ部分の社線断面図、第３図は本発明のポンプが
適用された原子炉圧力容器の全体構成図、第４図〜第６
図はいずれも第２図のポンプ軸と電動機軸との結合部分
の他の実施例の詳細図、第７図〜第９図はいずれも第２
図の電動機軸のボルト締め部分の他の実施例の詳細図、
第１０図は従来のポンプ回転部分の断面図である。 １・・・羽根車、　　　　２・・・原子炉圧力容器壁３
・・ポンプ軸、　　　　４・・・ノズル５・・電動機ケ
ース、　６・・・電動機軸７・・・キー、　　　　　　
８・・・ボルト９・・・上部ラジアル軸受 １０・・・下部ラジアル軸受 １１・・・スラスト軸受、１２・・・回転子鉄心１３・
・・固定子鉄心、　　１４・・・巻線１５・・・電動機
内部ケース １６・・・フランジプレート １７・・・補助カバー、　　１８・・・原子炉圧力容器
蓋１９・・・原子炉心、　　　２０・・・流路板２１・
・・歯付リング、　　２２・・・ピン２３・・・爪付キ
ー、　　　２４・・・止めビス２５・・・ブツシュ、　
　　２６・・・ディスタンスピース２７ａ皿バネ、　　
　　２７ｂ・・・皿バネ（８７３３）代理人弁理士　猪
　股　祥　晃（ほか１名）第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 圧力容器の内側に設置された羽根車の軸と、前記圧力容
   器の外側に設置された駆動電動機の軸とを一体に結合し
   た羽根車容器内蔵形・無軸封ポンプにおいて、前記一体
   に結合した軸は羽根車側と駆動電動機側の２部分よりな
   り、前記羽根車側の軸が前記駆動電動機側の軸の中空内
   に挿入されるとともに前記駆動電動機側軸の中空穴の入
   口側の縁に設けた凹凸形状部と前記羽根車側軸の中間部
   分に設けた凹凸形状部が互いに噛み合い、かつ前記駆動
   電動機側軸の底部と前記羽根車側軸の底部とをボルトに
   より一体に結合したことを特徴とする羽根車容器内蔵形
   ・無軸封ポンプ。