JPH0361039B2 - - Google Patents

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JPH0361039B2
JPH0361039B2 JP57086359A JP8635982A JPH0361039B2 JP H0361039 B2 JPH0361039 B2 JP H0361039B2 JP 57086359 A JP57086359 A JP 57086359A JP 8635982 A JP8635982 A JP 8635982A JP H0361039 B2 JPH0361039 B2 JP H0361039B2
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JP
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pressure
annular chamber
seal
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pump
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Fragema
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/106—Shaft sealings especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • 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、原子炉の高圧流体ポンプ用の駆動軸
封止装置であつて、駆動軸がその一方の端に連結
されたモータによつて駆動され、駆動軸の他方の
端がポンプ本体に配置された羽根車を有し、前記
ポンプ本体が、高圧流体の循環回路の一部を構成
し、前記循環回路は、原子炉の炉心冷却用の一次
回路によつて構成され、前記循環回路とモータと
の間の駆動軸のまわりの封止が静圧シール、次い
でメカニカルシールによつて確保され、この封止
装置は、静圧シールの良好な作動に必要な差圧を
確保するため静圧シールの上流側に配置された第
１の環状室に冷たい水を供給するようになつた供
給回路をさらに含み、この供給回路が、静圧シー
ルの下流側に漏れた冷たい水を静圧シールの上流
側に回収するポンプループを含む高圧流体ポンプ
用の駆動封止装置に関する。
従来の技術 第１図に示した高圧流体ポンプは、従来例の高
圧流体ポンプであり、吸込孔２及び吐出孔３を穿
設したポンプ本体即ち渦室１を備えている。
ポンプ本体１の内部にはデイフユーザ４が設け
られ、デイフユーザ４の内部で回転する羽根車５
は、高圧流体ポンプの図示しないモータに連結さ
れた駆動軸７と一体となつている。
ポンプ本体１は、高圧流体ポンプをそのモータ
に連結し得るようにするための連結フランジ８を
上部に備えている。
駆動軸７は包囲体９によつて包囲され、包囲体
９は駆動軸７との間に環状室１０を形成してい
る。
包囲体９は、ポンプのモータとの連結フランジ
１２を上部に備えている。
環状室１０には、駆動軸７に沿つて封止を行な
うためのシール１４が配設されている。
駆動軸７は、ポンプ本体１に入る先端部に、羽
根車５を有し、ラビリンスシール１６の箇所にお
いてポンプ本体１から出ており、ラビリンスシー
ル１６の箇所には冷却蛇管を通した熱障壁１７も
配設されている。駆動軸７は次に保持及び案内の
ために軸受１５に通されている。
ポンプ内部の水の圧力よりも少し高い圧力にあ
る冷たい水がシールを内部に備えた環状室１０中
に、注入管１９を経て注入される。
一般的には、駆動軸のまわりでは、駆動軸を取
り囲む包囲体と一体の固定部分と、駆動軸と一体
の可動部分とをそれぞれが含む３つのシールが使
用される。メカニカルシールでは、シールの対向
する面は互いに摩擦接触し、静圧シールでは、シ
ールの対向する面は循環する液体の膜によつて分
離されている。
メカニカルシールは、一般的には、圧力差がさ
ほど大きくない２つの領域の間の封止を確保する
ために使用され、これに対し、静圧シールはシー
ルの両側の圧力差が非常に大きい場合に使用する
ことができる。
一次ポンプの場合には、ポンプによつて循環さ
れる水は150バール（1.5×107Pa）程度の非常に
高い圧力を有する。このため、駆動軸の最も上流
位置にすなわち、ポンプの内部に最も近い位置に
設けられたシールは、その上流側と下流側との間
でかなりの圧力降下を可能にする上記の静圧シー
ルであり、下流に配置されるシールは一般的には
メカニカルシールである。
最初に言及した供給回路は、静圧シールの漏れ
流を可能にし、又、メカニカルシールの冷却を可
能にする。
上流位置のシールとして一次ポンプで使用され
るかかる静圧シールは、例えば、仏国特許第
1435568号および第2049690号に説明されている。
発明が解決しようとする問題点 かかる静圧シールが正しく機能するには、すな
わち、対向して配置され、漏れを制限する要素を
接触させることなく機能するには、静圧シールの
前後の圧力降下ΔPが或る限界値よりも大きいこ
とが必要である。現在用いられている一次ポンプ
の場合には、この限界値は14バール（1.4×
106Pa）程度である。
原子炉が正常に作動しているときには、原子炉
の冷却水の圧力は150バール（1.5×107Pa）程度
であり、静圧シールの上流側に注入される冷たい
水はそれよりも少し高い圧力であるので、静圧シ
ールの前後の圧力降下は非常に大きく、一般に
150バール（1.5×107Pa）に近くなる。その場合
には、静圧シールの良好な機能が確保される。
原子炉を停止させた場合のように一次回路の圧
力が降下した場合には事情は異なる。この場合、
一次流体を循環させ、良好な冷却を確保するため
の少なくとも１つの一次ポンプの機能を低下させ
る必要がある。こうすると、一次回路すなわち上
述した循環回路の圧力は減少し、このときには、
循環回路の圧力と静圧シールの圧力を平衡させ続
けるために上記の第１の環状室に注入する冷たい
水の圧力を下げざるをえなくなる。一次回路の圧
力が或る値よりも小さくなると静圧シールの上流
側の注入圧力は14バール（1.4×106Pa）よりも大
きいΔPを確保するにはもはや十分でなく、静圧
シールはもはや正しく機能することができない。
現在用いられている加圧水型原子炉に使用され
る一次ポンプの場合には、静圧シールを機能させ
得る一次流体の最低圧力は、26バール（2.6×
106Pa）程度であると考えられている。
本発明の目的は、上述した欠点を回避し、原子
炉の一次回路の圧力が大きく低下した場合にも、
前記静圧シールの良好な機能を確保することがで
きるようにすることである。
さらに詳しくは、本発明の目的は、原子炉の一
次回路の圧力が下がつた場合に、上記の第１の環
状室に注入する冷たい水の圧力をもはや減少させ
る必要がないようにすることである。
換言すれば、本発明の目的は、従来のように循
環回路の圧力と静圧シールの圧力とを平衡させる
必要がもはやないようにすることである。
問題を解決するための手段 このため、本発明によれば、原子炉の高圧流体
ポンプ用の駆動軸封止装置であつて、駆動軸がそ
の一方の端に連結されたモータによつて駆動さ
れ、駆動軸の他方の端がポンプ本体に配置された
羽根車を有し、前記ポンプ本体が、高圧流体の循
環回路の一部を構成し、前記循環回路は、原子炉
の炉心冷却用の一次回路によつて構成され、前記
循環回路とモータとの間の駆動軸のまわりの封止
が静圧シール、次いでメカニカルシールによつて
確保され、この封止装置は、静圧シールの良好な
作動に必要な差圧を確保するため静圧シールの上
流側に配置された第１の環状室に冷たい水を供給
するようになつた供給回路をさらに含み、この供
給回路は、静圧シールの下流側に漏れた冷たい水
を静圧シールの上流側に再循環させるポンプルー
プを含む原子炉の高圧流体ポンプ用の駆動封止装
置において、高圧流体循環回路で圧力低下が起こ
つた場合にも前記第１の環状室に加圧水を供給で
きるようにするため、前記第１の環状室の上流側
に、補助メカニカルシールによつて前記第１の環
状室から分離された第２の環状室がさらに設けら
れ、前記２つの環状室は、一方では配管および原
子炉の通常の作動時には開いている仕切弁によつ
て、他方では前記仕切弁と平行に設けられ、第２
の環状室から第１の環状室の方へのみ連通を確立
するようになつた逆止弁によつて互いに連通する
ことができるようになつており、前記逆止弁は、
前記循環回路の圧力低下の際、前記仕切弁が閉じ
ていて、第２の環状室の圧力が第１の環状室の圧
力よりも高くなつているときに開くようになつて
いることを特徴とする高圧流体ポンプ用の駆動軸
封止装置が提供される。
作 用 本発明の封止装置の作用を説明すると、原子炉
が正常に作動しているときには、上記２つの環状
室を連通させる配管に配設された仕切弁は開放さ
れており、封止装置は従来技術の装置のように作
動する。
原子炉を停止させるような、一次回路の圧力が
静圧シールの正常な作動を確保するのに必要な圧
力以下に降下する場合には、上記の仕切弁を閉
じ、静圧シールと補助的なメカニカルシールとの
間の環状室に供給回路から調整した流量および圧
力の冷たい水を供給することで静圧シールの両側
に上記の必要な圧力差を確保することができる。
このとき、補助的なメカニカルシールを設けたた
めに、供給回路から供給される水はポンプの内方
へ流れることはないことに留意すべきである。こ
の補助的なメカニカルシールの両側の圧力差は、
ポンプの側の圧力が上述したΔPの値よりも小さ
く、また供給水が供給される側の圧力がΔPの値
よりもわずかに大きい値であると考えられるか
ら、せいぜい上記の静圧シールが正しく機能する
のに必要な圧力差よりもわずかに大きい値でしか
なく、このメカニカルシールの良好な作動条件の
範囲内にある。かくして、供給回路から供給され
る水はポンプの内方へ流れることはない。
実施例 第２図には、第１図に示したポンプの同じ型式
の一次ポンプに組合せた本発明による封止装置が
図示されている。
駆動軸２７の先端と一体化した羽根車２５は、
吸込孔２２及び吐出孔２３を備えた上記ポンプの
ポンプ本体２１の内部において、駆動軸２７によ
り回転される。駆動軸２７は、ポンプ本体２１の
出口において、２つ１組のラビリンスシール２６
を通る。ラビリンスシール２６自身は、冷却水が
流れる蛇管２９を通した熱障壁２８により囲まれ
ている。駆動軸２７は、駆動軸２７の全長に亘り
その回りに配置された包囲体により形成される環
状室３０を通過し、モータ３１に連結される。
環状室３０の内部には、駆動軸２７を案内する
ための軸受３２及びシール３３，３４，３５が配
置されている。
上流側の第１のシール３３は、軸２７に組合せ
た回転部分と包囲体に組合せた固定部分との間に
液漏れを生ずる型式の静圧シールである。シール
３４，３５は、２個のすべり部分即ち摩擦部分を
備えたメカニカルシールであり、摩擦部分のうち
１つは駆動軸２７に連結され、他方は包囲体に連
結されている。
加圧冷却水の供給回路３６により、ポンプによ
り循環される水よりも少し高圧の冷たい水を、シ
ール３３の上流側において環状室３０に供給する
ことができる。
この冷たい水の圧力は、ローデイングポンプ４
０及び供給回路３６の主要配管の分路に配置した
分路弁３８により調節される。圧力計３９により
供給回路３６の圧力を検知する。シール３３の下
流側において回収された水は、配管４１，４２，
４３により供給回路３６に再循環させることがで
きる。
本発明による封止装置は補助シール４５を有
し、補助シール４５は、静圧シール３３よりも上
流側で、ラビリンスシール２６を介してポンプ本
体２１の内部と連通された環状室４６を形成する
環状室３０の部分に配設されている。
補助シール４５は摩擦面を有するメカニカルシ
ールであり、補助シール４５の上流側の環状室４
６ａと、補助シール４５の下流側で且つシール３
３の上流側にある環状室４６ｂとに環状室４６を
区画している。
配管４７は、２つの環状室４６ａ，４６ｂを互
に接続させている。仕切弁４８は、環状室４６
ａ，４６ｂを互いに隔絶又は連通させるために、
配管４７に配設されている。
逆止弁４９が仕切弁４８の分路に配設されてい
る。
第３図には、第２図に示したものと同一の要素
が同一の符号により示され、一次ポンプは、第１
図に示したポンプと同じ型式である。
しかし供給回路３６は図面を簡単にするために
第３図には示されていない。
補助シール４５は、包囲体２９と一体の固定部
分５０と、駆動軸２７と一体の可動部分５１とに
より形成され、固定部分５０と可動部分５１との
対向面は摩擦接触している。
静圧シール３３は、制御された漏れの水膜によ
り互いに隔だてられた浮動構造体と回動構造体と
から成つている。水膜（供給回路３６によりシー
ル３３の上流側において環状室４６ｂに注入され
る濾過済みの水の膜）の厚さは、環状室４６ｂの
圧力に応じて作動部分の幾何学的形状により制御
される。シール３３からの漏れの一部は、シール
３４を経て排出され、残りは配管４１（第２図参
照）により供給回路３６の方に排出される。
次に第２，３図を参照して本発明による封止装
置の作用を説明する。
原子炉の稼動中においてポンプが正常に機能し
ている間、150バール（1.5×107Pa）程度の圧力
及び300℃よりも高い温度にある一次回路の水は、
ポンプにより循環させられる。２つの環状室４６
ａ，４６ｂを連通させる配管４７に配設された仕
切弁４８は開放されている。冷たい水は、一次回
路の圧力よりも少し高い圧力において環状室４６
ｂに供給回路３６により供給される。２つの環状
室４６ａ，４６ｂが配管４７により連通されたこ
とにより、室部分４６ａ，４６ｂの間の圧力がバ
ランスされるので、補助シール４５の両側の圧力
差は無視できる値である。そのため補助シール４
５の両対向面の間に、わずかな当接圧力による摩
擦接触を生じさせることができ、補助シール４５
の摩耗はそれにより非常に制限される。他方で
は、補助シール４５は、供給回路３６の水により
冷却され、適度の温度で作動する。
このように封止装置は、従来技術の装置のよう
に作動し、静圧シール３３の両側の圧力差は一次
回路の圧力にほぼ等しい。
原子炉を停止させる際には、一次回路の圧力
は、或る低い圧力、例えば26バール（2.6×
106Pa）よりも低い圧力に降下させることができ
る。その場合にポンプを作動状態に保つには、静
圧シール３３と補助シール４５とにより形成され
る環状室４６ｂ中に或る充分な圧力を保つよう
に、仕切弁４８を閉鎖し、分路弁３８及びローデ
イングポンプ４０を操作して、供給回路３６によ
り注入される冷たい水の流量及び圧力を調節する
だけでよい。この圧力は、シール３３の作動を許
容する最小の値の圧力降下ΔPよりもごくわずか
高くなるように、26バール（2.6×106Pa）に選定
されるのが好ましい。
この条件の下では、26バール（2.6×106Pa）に
近い圧力を受ける環状室４６ｂと一次回路の圧力
に近い圧力を受ける室部分４６ａとの間の圧力差
は、せいぜい26バール（2.6×106Pa）に等しくな
るので、補助シール４５の前後の圧力降下はせい
ぜいこの値に等しくなる。
これは補助シール４５の良好な作動状態に相応
する。
第２，３図に示した封止装置の摩擦面を有する
メカニカルシールは、それらのシールの両側に生
ずる圧力降下がわずかなことと、それらのシール
と接触する水の循環により摩擦面が潤滑されるこ
ととのため、良好な状態において作動する。補助
シール４５は、供給回路３６により注入される水
により冷却されて潤滑され、シール３４，３５
は、シール３３を通る水の部分により冷却されて
潤滑される。この冷却及び潤滑のための水は最終
的に配管４１，４２，４３により再循環される。
仕切弁４８の分路上に配設した弁４９は、環状
室４６ａ中の圧力が環状室４６ｂ中の圧力よりも
低い限り閉鎖状態に保たれるように構成されてい
る。逆止弁４９は、環状室４６ａの圧力が環状室
４６ｂの圧力よりも高くなつている場合にのみ開
放される。従つて、一次回路の水の圧力よりも少
し高い圧力の水が供給回路３６から導入されるこ
とにより、逆止弁４９は、原子炉が正常に作動し
ているときには閉鎖状態に保たれている。
原子炉の停止時には、一次回路体の圧力は低下
し、仕切弁４８は閉鎖されるが、このとき供給回
路３６に故障が起こると、水が供給されない環状
室４６ｂ中の圧力よりも環状室中の圧力が高くな
り、逆止弁４９は開放されるので、熱障壁２８に
より冷却された一次回路の水は環状室４６ｂに入
ることができ、供給回路３６により注入される冷
たい水に代つて摩擦面を有するシールを冷却し、
潤滑する機能を果たす。
このように、本発明による封止装置の利点は、
原子炉の一次ポンプを低圧で作動させ得ることに
ある。原子炉の休止段階の間、26バール（2.6×
106Pa）以上の圧力を保つための補助手段を必要
とすることなく一次回路の水を絶えず循環させる
ことが可能になる。
さらに、原子炉の低温休止段階の間、一次回路
の温度及び圧力を低下させることを可能にする原
子炉の冷却回路を、26バール（2.6×106Pa）より
も低い圧力において使用することができる。従来
は、休止段階の間、一次側の水の循環を26バール
（2.6×106Pa）以上に保つ必要があつたので、こ
のことは不可能であつた。
そのため原子炉の休止の最終段階まで冷却回路
を利用することができる。
本発明は上述した実施例に限定されず、いろい
ろと変形して実施できる。
例として、封止装置の上流側に配置された静圧
シールに、任意の形式及び数のシールを組合せる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来技術による一次ポンプの一部切欠
斜視図、第２図は本発明による封止装置の図式
図、第３図は本発明による封止装置を備えた原子
炉の一次ポンプの上部をその垂直対称面に沿い切
断して示す半断面図である。 符号の説明、２７……駆動軸、３０……環状
室、３３，３４，３５……シール、３６……供給
回路、４５……補助シール、４６ａ，４６ｂ……
環状室、４７……配管、４８……仕切弁、４９…
…逆止弁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 原子炉の高圧流体ポンプ用の駆動軸封止装置
    であつて、駆動軸２７はその一方の端に連結され
    たモータ３１によつて駆動され、駆動軸２７の他
    方の端がポンプ本体２１に配置された羽根車２５
    を有し、前記ポンプ本体は、高圧流体の循環回路
    ２２，２３の一部を構成し、前記循環回路は、原
    子炉の炉心冷却用の一次回路によつて構成され、
    前記循環回路２１，２２，２３とモータ３１との
    間の駆動軸２７のまわりの封止が静圧シール３
    ３、次いでメカニカルシール３４，３５によつて
    確保され、この封止装置は、静圧シール３３の良
    好な作動に必要な差圧を確保するため静圧シール
    ３３の上流側に配置された第１の環状室４６ｂに
    冷たい水を供給するようになつた供給回路３６を
    さらに含み、この供給回路は、静圧シール３３の
    下流側に漏れた冷たい水を静圧シール３３の上流
    側に再循環させるポンプループ４０，４１を含む
    高圧流体ポンプ用の駆動軸封止装置において、前
    記高圧流体循環回路で圧力低下が起こつた場合に
    も前記第１の環状室４６ｂに加圧水を供給できる
    ようにするため、前記第１の環状室４６ｂの上流
    側の駆動軸２７のまわりに、補助メカニカルシー
    ル４５によつて前記第１の環状室から分離された
    第２の環状室４６ａがさらに設けられ、前記２つ
    の環状室４６ａ，４６ｂは、一方では配管４７お
    よび原子炉の通常の作動時に開いている仕切弁４
    ８によつて、他方では、前記仕切弁４８と平行に
    設けられ、第２の環状室４６ａから第１の環状室
    ４６ｂの方へのみ連通を確立するようになつた逆
    止弁４９によつて互いに連通することができるよ
    うになつており、前記逆止弁は、前記循環回路の
    圧力低下の際、前記仕切弁４８が閉じていて、第
    ２の環状室４６ａの圧力が第１の環状室４６ｂの
    圧力よりも高くなつているときに開くようになつ
    ていることを特徴とする高圧流体ポンプ用の駆動
    軸封止装置。
JP57086359A 1981-05-21 1982-05-21 Drive shaft sealing apparatus for high pressure fluid pump Granted JPS57198395A (en)

Applications Claiming Priority (1)

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JPH0361039B2 true JPH0361039B2 (ja) 1991-09-18

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Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57086359A Granted JPS57198395A (en) 1981-05-21 1982-05-21 Drive shaft sealing apparatus for high pressure fluid pump

Country Status (12)

Country Link
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