JPH02173413A - 枢動パッド軸受組立体 - 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】 本発明は、一般に軸受に関し、より詳細には、原子炉冷
却材ポンプ用の枢動パッド動圧軸受組立体に関するもの
である。

紅仇狡亙久１」 加圧水型原子力発電プラントにおいては、蒸気を発生さ
せる蒸気発生器に炉心から熱を伝えるため、原子炉冷却
系統が使用されている。この蒸気はタービン式発電機を
駆動するために用いられる。

当該原子炉冷却系統は、複数の独立した冷却ループを有
しており、各冷却ループは、炉心に接続され、また、蒸
気発生器と原子炉冷却材ポンプとを含んでいる。

原子炉冷却材ポンプは、一般に、高温且つ高圧で、例え
ば約２８８℃（５５０°Ｆ）、約１５８ｋｇ／ｃｍ２（
２２５０ｐｓｉ）で大量の原子炉冷却材を移動させるよ
う設計された竪型単段遠心ポンプである。このポンプは
、基本的に、下部から上部にかけて３つの普遍的部分、
即ち、モータ部分、軸シール部分及び水圧部分を備えて
いる。上部のモータ部分は、竪型ポンプ軸を駆動するた
めに連結されなモータを備えている。

中間の軸シール部分は、ポンプ軸と同軸に、このポンプ
軸の上端部付近に直列に配置された３つの封止装置を有
している。これらを共働させる目的は、原子炉冷却系統
の高い正圧の冷却材が通常の運転状態時にポンプ軸を伝
って原子炉格納容器雰囲気に漏洩するのを機械的に抑え
ることにある。

下部の水圧部分は、ポンプ軸の下端部に取り付けられた
インペラを有しており、対応のループに原子炉冷却材を
圧送すべく、ポンプ軸がポンプケース内て駆動できるよ
うになっている。また、この水圧部分は、インペラの上
方でポンプ軸に直列関係で取り付けられた下部ラジアル
ジャーナル軸受組立体と熱交換器とを備えている。熱交
換器は原子炉冷却材からポンプ軸受領域及びシール領域
への熱の流れの速度を低下させるように機能する。

ジャーナル軸受組立体は、水平に２片に割れる割りハウ
ジングと、軸受カートリッジと、ジャーナルとを有して
いる。ハウジングの内径面は球面状に形成されており、
軸受カートリッジの球状外径面と合致して軸受組立体が
自己整列するようになっている。軸受カートリッジは、
ポンプ軸に収縮嵌着されたジャーナルに接して作動する
。この軸受組立体は、シール部分から熱交換器の熱遮蔽
領域にかけて下方に向かう噴射封水により潤滑効果が与
えられ、冷却される。

前記構成の下部ラジアル軸受組立体は、長時間の作動に
耐え、総体的にその機能を充分に果たしている。しかし
ながら、このラジアル軸受組立体は旋回く振れ回り）を
起こしやすく、この旋回のなめに望ましくない振動が生
ずる傾向があるという重大な欠点がある。これは、ラジ
アル軸受荷重を減少させるので（ループの温度を高くす
るのて）、成る種のポンプ構造において特に重大な欠点
となる。また、振動の駆動速度成分の全て或は大部分を
除去するポンプのバランシングに過度に留意することは
、軸受旋回周波数で振動の非線形的な増加につながる可
能性がある。

従って、新たな問題点を生ずることなく上記問題点を解
決するという目的を達成する別の軸受構造が必要とされ
ている。

免岨ム１１ 本発明は、上記必要性を満たすべく設計された枢動パッ
ト式の動圧軸受組立体を提供する。本発明の軸受組立体
は、枢動可能な円弧形軸受セグメントを複数使用してい
る。これらの軸受セグメントは半径方向く回転軸の軸線
に対して直角の方向）に位置調節可能に且つ枢動自在に
取り付けられ、そのマシニングセンタから偏倚できるよ
うになっており、ポンプ軸の予荷重を与えることができ
る。

この予荷重は、荷重が低い場合に、半径方向軸受支持剛
性を増して軸の振れ回りを抑制し、また、バットの振動
を防止する。この枢動セグメントは、軸の（肩部やずれ
を調整することができ、従って、ジャーナル軸受より比
較的大きな荷重に耐え得る。

他の利点は、潤滑効果による振れ回りや跳ね」二がり等
の不安定状態がないことである。このため、原子炉冷却
材ポンプの場合と同様に、竪型案内軸受や軽荷重軸受の
ような用途にも枢動セグメン１へは適している。更に、
本発明の枢動パッド軸受組立体は、原子炉冷却材ポンプ
を改良しなくとも、ジャーナル軸受組立体に代えて使用
できるという利点もある。

従って、本発明は、ハウジングを貫いて延びる軸を回転
可能に支持するための枢動パッド軸受組立体に向けられ
ている。この枢動パラＩ・軸受組立体は、（ａ）ハウジ
ングに固着可能な環状部材と、（ｂ）軸を取り囲んで該
軸と支持接触するように、互いに周方向に間隔を置き端
部同士を突き合わせて配置される複数の円弧形軸受セグ
メントと、（Ｃ）前記環状部材と前記各軸受セグメント
との間で、それぞれ半径方向に延びる複数のピボットピ
ンと、（ｄ）前記各ピボットピンの内側端部を対応の前
記軸受セグメントに枢動自在に取り付けるための手段と
、（ｅ）前記各ピボットピンの外側端部を前記環状部材
に取り付けるための手段であって、前記環状部材に対す
る前記ピボットピンの半径方向位置、ひいては前記軸に
対する前記軸受セグメントの半径方向位置を変えるよう
調節可能となっている手段と、から構成されている。

更に詳細に述べると、ピボットピン内側端部を取り付け
る手段はカップ要素を備え、このカップ要素は穴部内面
を有し、各軸受セグメントの外面に形成された四部に配
置される。また、この取付手段は、各ピボットピンの内
側端部上の接触外面を有している。カップ要素の穴部内
面又はピボットピン外側端部の接触面のいずれか一方は
、環状の円筒形をしているが、他方は環状の球面状とな
っており、これらの接触面間で互いに枢動自在となって
いる。

更に、ピボットピン外側端部を取り付ける手段は、対応
のピボットピンを受は入れるために環状部材を貫通して
半径方向に延び互いに周方向に離隔された複数の開口部
を画成する手段と、各ピボッｌ−ビンの外側端部に形成
されたおねじ部分と、ピボットピン外側端部の前記おね
じ部分が螺合されるめねし部分が形成されている複数の
調節要素とを備えており、各ピボットピンと対応の調節
要素とを相対的に回転させることにより、環状部材に対
してピボットピンの半径方向位置を変更できるようにな
っている。

また、軸受組立体は、環状部材に対してピボットピンを
所望の調節位置に固定するよう各ピボットピンを環状部
材に固定連結する手段を備えている。特に、この固定連
結手段は、環状部材の各開口部の内周面に、該開口部か
ら放射方向に延びる少なくとも１つの四部を画成する手
段と、各調節要素の周縁部に、対応の前記開口部に向か
って放射方向に延びる少なくとも１つの切欠きを画成す
る手段と、各ピボットピンの外側端部に、対応の開口部
に向かって放射方向に延びると共に軸線方向に延びる少
なくとも１つのスロットを画成する手段と、対応の開口
部にそれぞれ配置される複数の緩止めカップとを備えて
いる。各カップには少なくとも１つの突出部分があり、
これがスロット内に延びて、カップを対応のピボットピ
ンに対して非回転関係に保持することができる。また、
各カップは、環状部材の凹部及び調節要素の切欠きに変
形嵌合される部分を有する円筒形側壁を備えており、こ
れによって、カップを環状部材及び調節要素に対して回
らないように保持する。

各ピボットピンの内側端部を対応の円弧形軸受セグメン
トに枢動自在に取り付ける手段は、当該ピボットピンを
その内側端部で取外し可能に取り付ける。また、この軸
受組立体は、軸に取り付けられる前に円弧形軸受セグメ
ントからピボットピンの内側端部が偶発的に外れるのを
防ぐために、枢動軸受セグメン１〜を環状部材に保持す
るための手段を有している。

本発明の上記及び他の特徴や利点は、図面に沿って以下
の本発明の実施例の詳細な説明を読むことにより、当業
者にとって明らかになるであろう。

日の舌　ｆ＝日 以下の説明において、同一の参照符号は、全図面を通し
て同−又は相当部分を示している。又、以下の説明にお
いて、「前方」、「後方」、「左方」、「右方」、「上
方」、「下方」等の語は、便宜上の言葉であり、限定的
な語として理解されるべきものではない。

の原子　　　　ポンプ 図面、特に第１図と第２図を参照すると、加圧水型原子
カプラントの原子炉冷却系統で使用される原子炉冷却材
ポンプが、符号１０で総括的に示されている。この原子
炉冷却材ポンプ１０は、竪型単段遠心ポンプであり、例
えば約２８８°Ｃ（５５０°Ｆ）、約１５８ｋｇ／ｃｍ
２（２２５０ｐｓｉ）のような高温且つ高圧で、多量の
原子炉冷却材を移送するように設計されている。このポ
ンプ１０は、基本的に、上部から下部にかけて３つの普
遍的部分、即ち、モータ部分１２と、軸シール部分１４
と、水圧部分１６とを備えている。

上部のモータ部分１２にはモータ（図示しない）があり
、このモータはモータ支持台１８で支持され、スプール
２０により連結されて垂直のポンプ軸２２を駆動する。

中間の軸シール部分１４は、軸線方向に間隔をおいて直
列に配置された３つの封止装置、即ち、第１封止装置２
４と、第２封止装置２６及び第３封止装置２８を備えて
おり、これらは、ポンプ軸２２の上端部付近てポンプ軸
２２と同軸に配置されている。これらを共働させる目的
は、原子炉冷却系統の高い正圧の冷却材が、通常の運転
状態時にポンプ軸２２を伝って原子炉格納容器雰囲気に
漏洩するのを機械的に抑えることにある。

下部の水圧部分１６は、ポンプ軸２２の下端部に取り付
けられたインペラ３０を備えており、このインペラ３０
はポンプケース３２内で作動され、各ループに原子炉冷
却材を圧送するようになっている。この水圧部分１６は
また、熱交換器３４と、下部ラジアルジャーナル軸受組
立体３６とを備えており、これらはインペラ３０の上方
でポンプ軸２２に直列配列で取りイ」けられている。熱
交換器３４は、原子炉冷却材から当該ポンプの軸受領域
及びシール領域への熱の流れの速度を低下さぜるよう機
能する。

水圧部分１６のジャーナル軸受組立体３６（第２図に明
示する）は、水平方向に２片に分割できる環状の割りハ
ウジング３８と、環状軸受カー１−リッジ４０と、環状
ジャーナル４２とを備えている。ハウジング３８の内径
面３８Ａは球面状に形成されており、軸受カートリッジ
４０の球状外径面４０Ａと合致して軸受組立体３６がお
のずから整合するようにしている。この軸受カー１〜リ
ツジ４０は、外側のステンレス鋼製スリーブ４４と、内
側のグラファイト製ブシュ４６とを有し、このブシュ４
６は、ポンプ軸２２に収縮嵌着されたステライト製ブシ
ュの形をとるジャーナル４２に接して作動する。従来の
ジャーナル軸受組立体３６は、軸シール部分１４から水
圧部分１６の熱交換器３４の熱遮蔽領域にかけて下方に
流れる噴出封水流によって潤滑効果が与えられ、且つ冷
却される。

パッド　　　　　立 第３図〜第１０図を参照すると、本発明の枢動パッド動
圧軸受組立体が符号４８で総括的に示されている。この
動圧軸受組立体４８は、従来のジャーナル軸受組立体３
６を改良したものであり、ポンプ軸の偏倚やずれの調整
が可能であり、また、ポンプ軸の旋回やぐらつきを抑制
し、特に「水による振れ回り」を抑えることができる。

この枢動パッド軸受組立体４８は、その基本的な構成要
素として、環状部材５０と、複数の円弧形の軸受セグメ
ント５２と、複数のピボットピン５４とを備えている。

各ピボットピン５４は、環状部材５０と対応の軸受セグ
メント５２と間で半径方向に延びている。この実施例に
おいて、軸受セグメント５２とピボットピン５４は４対
あるが、他の個数としても良い。

更に詳細に述べると、第５図、第６図及び第８図に明示
するように、環状部材５０は、下部構成部分５０Δ及び
上部構成部分５０Ｂを有する割りリングの形態をとり、
この下部及び上部構成部分５〇八、５０Ｂは締結具５６
．５８によって互いに結合されると共に、締結具５８の
みによりポンプケース（ハウジング）３２に取り付りら
れている。第４図、第７図及び第９図に明示するように
、円弧形の軸受セグメント５２は、周方向離隔関係で、
端部同士を突き合わせて取り付けられており、ポンプ軸
２２を取り囲むと共に、ポンプ軸２２と支持接触する一
定間隔の円弧形部分を形成する。各軸受セグメント５２
は円弧形のパッドホルダー６０を有し、このパッドボル
ダ−６０には、周方向に離隔されている１対の端部６０
＾と、前記両端部６〇八間で延び半径方向に離隔された
円孤形内側面６０Ｂ及び円孤形外側面６０Ｃがある（第
７図参照）。また、円弧形の軸受要素６２には、周方向
に離隔された１対の端部６２Δと、これらの端部６２Ａ
間で延び半径方向に離隔された円孤形内側面６２Ｂ及び
円孤形外側面６２Ｃがある。各軸受要素６２の内側面６
２Ｂはポンプ軸２２と支持接触する。更に、各軸受セグ
メン１−５２は１対のクランプ板６４を有しており、こ
のクランプ板６４はねじ６６によって対応のパッドホル
ダー６０の各端部６０Δに固定されると共に、対応の軸
受要素６２の各端部６２八と係合される。これは、クラ
ンプ板６４間で軸受要素６２を挟み、軸受要素６２の外
側面６２Ｃがパッドホルダー６０の内側面６０Ｂに隣接
した状態でこれを保持するためである。

また、第８図に明示する如く、軸受組立体４８は、取付
手段６８及び保持手段７０を備えている。取付手段６８
は、各ピボットピン５４の内側端部５４Δを対応の軸受
セグメン１〜５２に取り外しできるよう枢動自在に取り
付けるためのものである。また、保持手段７０は、各軸
受セグメント５２を環状部材５０に対して保持するため
のものて、軸受組立体４８がポンプ軸２２の周囲に取り
付けられる前に、ピボットビンン５４の内側端部５４八
が軸受セグメント５２から偶発的に離脱するのを防止す
る。

更に詳しく述べると、第３図〜第５図及び第７図に明示
するように、取付手段６８は複数のカップ要素７２を有
しており、各カップ要素７２は軸受セグメント５２の対
応のパッドホルダー６０に組み込まれている。各カップ
要素７２は穴部内面７２Ａを有し、対応のパッドホルダ
ー６０の外面８０Ｃに形成された円筒形四部７４内に取
り付けられている。また、この取付手段６８は、パッド
ホルダー６０と関連される対応のピボットピン５４の内
側端部５４Δ上に画成された接触外表面７６を備えてい
る。この実施例では、このカップ要素の穴部内面７２Ａ
は環状の円筒形状であり、他方、ピボットピン５４の内
側端部５４＾上の接触外表面７６は環状の球面形状であ
るため、両者間は枢動自在となっている。尚、それぞれ
の面形状を交換することもできる。

また、第３図、第５図及び第８図に明示するように、軸
受組立体４８の保持手段７０は、軸受組立体４８をポン
プ軸２２に取り付ける前にパッドホルダー〇〇からピボ
ットピン５４が偶発的に離脱するのを防止するためのも
のであるが、この手段７ｏは第１組のフランジ７８及び
第２組のフランジ８０から成っている。第１組のフラン
ジ７８は、環状部材５ｏの内側の軸線方向に離隔された
１対の端部５０Ｃからそれぞれ互いに向がって突出して
いる。第２組のフランジ８０は、各パッドホルダー６０
の外側、即ち外側面６０Ｃの軸線方向に離隔された１対
の端部６０Ａがらそれぞれ軸線方向に沿って相反するよ
うに突出している。この軸線方向の突出部と、第１組及
び第２組のフランジ７８．８０間の各間隙とによって、
各組のフランジが互いにかみ合って、各軸受セグメント
５２を環状部材５０に緩く保持するようになっている。

また、円弧形の基準リム８２が、各軸受セグメント５２
のパッドホルダー６０の外側面６０Ｃにおける一方の端
部６〇八に固設され且つそこから外方に突出している（
他方の端部６〇八には設けられていない）。この基準リ
ム８２によって、作業員は、軸受組立体４８を組み立て
る際に、環状部材５０に各軸受セグメント５２を正しい
向きに取り付けているか否かを確認できる。

更に、軸受組立体４８は、環状部材５０に各ピボットビ
ンン５４をその外側端部５４Ｂで取り付けるための取付
手段８４を有しており、この手段８４は、環状部材５０
に対してピボットピン５４の半径方向位置を変え、従っ
てポンプ軸２２に対する軸受セグメント５２の半径方向
位置を変えよう調節可能となっている。

ピボットピン５４の外側端部５４Ｂには受は口８５が設
けられており、これと一致する形状の工具（図示しない
）を受けて、ピボットピン５４を回すことができるよう
になっている。また、軸受組立体４８は、環状部材５０
に対して所望の調節位置にピボットビン５４を固定する
ため、環状部材５０に各ピボットピン５４を固定連結す
る固定連結手段８６を有している。

更に詳細に述べると、第３図、第５図、第７図及び第１
０図、特に第８図に示すように、ピボットピン５４の外
側端部５４Ｂを取り付ける取付手段８４は、環状部材５
０を貫いて形成された複数の開口部８８を有しており、
この開口部８８は、周方向に間隔をおいて配置され半径
方向に延びており、対応のピボットピン５４を受けるよ
うになっている。また、おねじ部分９０が各ピボットピ
ン５４の外側端部５４Ｂ上に形成されている。更に、調
節ナツト９２が設けられている。各調節ナツト９２には
めねじ部分９４が形成されており、ピボットピン５４の
外側端部５４Ｂ上のおねじ部分と螺合する。従って、各
ピボットピン５４とその対応の調節ナツト９２とを相対
的に回転させることによって、環状部材５０に対するピ
ボットピン５４の半径方向位置が調節される。第１０図
から分かるように、各調節ナツト９２は、円筒形の外面
９２Δと、該ナラ１〜９２の上端に形成された複数の放
射方向に延びる切欠き９８とを有しており、この切欠き
９８は、これに合致する形状の工具（図示しない）を受
けてナツト９２を回転させるものである。

また、第３図、第５図、第７図、第８図及び第１０図に
示すように、前記固定連結手段８６（第１０図に明示す
る）は１対の凹部９６を備えており、これらの凹部９６
は、環状部材５０における各開口部８８への内周面の対
向する位置に形成され、そこから放射方向に延びている
。また、固定連結手段８６は、１対の放射方向に延びる
切欠き９８と、１対の縦方向に延ひるスロット１００を
利用している。切欠き９８は、各調節ナラ１〜９２の外
周縁又は外面９２Ａの対向位置に形成されており、対応
の開口部８８Ａの内周面に向かって放射方向に延びてい
る。スロット１００は、各ピボットピン５４の外側端部
５４Ｂに形成され、対応の開口部８８Δの内周面に向か
って放射方向に延びている。

固定連結手段８６は、更に、底部に開口を有する複数の
綴止めカップ１０２を備えている。各綴止めカップ］０
２は対応の調節ナツト９２と共に開口部８８の拡径部分
８８Δ内に配置され、且つ調節ナツト９２と開口部８８
の内周面との間に配置されている。また、各カップ１０
２には、その底縁部１０２Ａの対向位置から互いに向か
って内方に突出する１対のタブ１０４がある。この突出
タブ１０４は、ピボットピン５４の外側端部５４Ｂの対
応のスロット１００内に延びており、そのピボットピン
５４に対して非回転関係てカップ１０２を保持するよう
になっている。各カップ１０２はまた、環状部材５０の
凹部９６内と調節ナツト９２の切欠き９８内とに変形嵌
合される部分を有する変形可能な円筒状の側壁１０２Ｂ
を有しており、カップ１０２を環状部材５０及び調節ナ
ツト９２に対して回転しないように保持するようになっ
ている。

このように、カップ１０２は、ピボットピン５４と調節
ナツト９２とを環状部材５０に対して回転しないよう該
環状部材５０に固定する構造となっている。

本発明と本発明に付随する多くの利点は、上記説明から
理解されることと思われる。また、本発明の精神や範囲
を逸脱することなく、或はその実質的な利点を犠牲にす
ることなく、形態、構造及び配列に関し、種々の変更が
可能であり、よって、前述した形態は単に本発明の好適
な実施例に過き′ないことは明らかてあろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の原子炉冷却材ポンプの軸線方向に沿って
の縦断面図、第２図は第１図の原子炉冷却材ポンプに使
用される従来のラジアル軸受組立体の軸線方向に沿って
の拡大断面部分図、第３図は本発明に従った枢動パッド
軸受組立体の軸線方向に沿っての断面部分図、第４図は
枢動パッド軸受組立体を一部断面で示す平面図、第５図
は第４図の５−５線に沿っての断面図、第６図は第４図
の６−６線に沿っての断面部分図、第７図は第４図に示
した枢動パッド軸受組立体の断面部分を拡大して示す断
面部分図、第８図は第７図の８−８線に沿っての断面図
、第９図は第７図の９−９線に沿って見た場合の枢動パ
ッド軸受組立体におけるクランプ板の正面図、第１０図
は第７図の１０−１０線に沿って見た場合の枢動パッド
軸受組立体のピボットピン固定構造を示す拡大部分図で
ある。図中、 １０・・原子炉冷却材ポンプ ２２・・・ポンプ軸 ３２・・・ポンプケース（ハウジング）４８・・・枢動
パッド軸受組立体 ５０・・・環状部材　　　　５２・・・軸受セグメント
５４・・・ビボッ）へピン　　６８・・・取付手段７０
・・・保持手段　　　　８６・・・固定連結手段ＦＩＧ
、２ ＦＩＧ。 ＦＩＧ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ハウジングを貫いて延びる軸を回転可能に支持するため
   の枢動パッド軸受組立体であって、（ａ）前記ハウジン
   グに固着可能な環状部材と、（ｂ）前記軸を取り囲んで
   該軸と支持接触するように、互いに周方向に間隔を置き
   端部同士を突き合わせて配置される複数の円弧形軸受セ
   グメントと、（ｃ）前記環状部材と前記各軸受セグメン
   トとの間で、それぞれ半径方向に延びる複数のピボット
   ピンと、 （ｄ）前記各ピボットピンの内側端部を対応の前記軸受
   セグメントに枢動自在に取り付けるための手段と、 （ｅ）前記各ピボットピンの外側端部を前記環状部材に
   取り付けるための手段であって、前記環状部材に対する
   前記ピボットピンの半径方向位置、ひいては前記軸に対
   する前記軸受セグメントの半径方向位置を変えるよう調
   節可能となっている手段と、 を備えている枢動パッド軸受組立体。