JPH0518468A - 再循環ポンプ用メカニカルシール - Google Patents

再循環ポンプ用メカニカルシール

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Publication number
JPH0518468A
JPH0518468A JP3172229A JP17222991A JPH0518468A JP H0518468 A JPH0518468 A JP H0518468A JP 3172229 A JP3172229 A JP 3172229A JP 17222991 A JP17222991 A JP 17222991A JP H0518468 A JPH0518468 A JP H0518468A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
mechanical seal
seal
pump
ring
Prior art date
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Pending
Application number
JP3172229A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuyuki Kobashi
一之 小橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH0518468A publication Critical patent/JPH0518468A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

Landscapes

  • Mechanical Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】メカニカルシールの回転リングおよび静止リン
クに作用する水圧を減少し、ポンプシャフトの摺動によ
る発熱を減少し、発熱や水圧による変形を緩和してシー
ル面からの漏洩を防止する。 【構成】ポンプシャフト4に軸スリーブ9を被覆し、こ
の軸スリーブ9の下部に回転リング24を取着し、この回
転リング24を挟み込むようにして上部静止リング25と下
部静止リング26を外筒20aの下部に設ける。外筒20a内
には第1段のシール室22と第2段のシール室21が形成さ
れている。各シール室21、22にはスプリング14、19と第
1段および第2段の減圧機構12、17が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、軽水型原子炉の1次冷
却水を循環させるための再循環ポンプ用メカニカルシー
ルに関する。
【0002】
【従来の技術】図3は軽水型原子炉で使用されている従
来の再循環ポンプを示すもので、図中、符号1はケーシ
ングであり、このケーシング1内に配置された羽根車2
は水中軸受3により支持されるポンプシャフト4によっ
て回転されるようになっている。
【0003】このポンプシャフト4のケーシングカバー
5貫通部にはラビリンスシール6、メカニカルシール7
および熱交換器8がそれぞれ設けられ、これらによって
ポンプシャフト軸封部が構成されている。そして、再循
環ポンプ使用時のポンプシャフト4の軸封部において
は、冷却水はメカニカルシール7を冷却するためにその
外周を流れ、熱交換器8を経てメカニカルシール7に循
環するとともに、冷却水の一部は、ラビリンスシール6
部分を下方に流れ、再循環水の漏洩を防止するようにな
っている。
【0004】メカニカルシールは図4に示すようにカー
トリッジ構造となっている。すなわち、メカニカルシー
ルはポンプシャフト4の外周面を覆う軸スリーブ9、第
1段のメカニカルシール回転リング10、第1段のメカニ
カルシール静止リング11、第1段の減圧機構12、軸スリ
ーブ9と第1段のメカニカルシール回転リング10間をシ
ールするための第1段のUカップ13、第1段のメカニカ
ルシールの回転リングと静止リングを接触させるための
第1段のスプリング14、第2段のメカニカルシール回転
リング15、第2段のメカニカルシール静止リング16、第
2段の減圧機構17、軸スリーブ9と第2段のメカニカル
シール回転リング15間をシールするための第2段のUカ
ップ18、第2段のメカニカルシールの回転リングと静止
リングを接触させるための第2段のスプリング19および
メカニカルシールの回転リングや静止リングを支持する
リング等から構成されている。メカニカルシール回転リ
ングは軸スリーブ9に固定され、メカニカルシール静止
リングはカートリッジ本体となる外筒20に固定されてお
り、軸スリーブ9はポンプシャフト4に固定されている
ので、ポンプシャフト4の回転に伴い回転リングと静止
リングの接触面が摺動し、回転に対するシールはこの摺
動面で行われる。外筒20は外筒カバー27に取り付けられ
ており、外筒カバー27には冷却水流路28が形成されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の再循環ポン
プにおいては、メカニカルシール7によってポンプシャ
フト4の軸封がなされており、原子炉水の漏洩が防止さ
れるが、沸騰水型原子炉の場合、図4に示すようにメカ
ニカルシールは外筒20で覆ったカートリッジ構造となっ
ている。すなわち、カートリッジ内部には回転リングと
固定リングが一対となったシール部が2段組み込まれ、
水圧70kg/cm2 の冷却水は減圧機構12により35kg/cm2
に減圧されて第2段のシール室21に入り、さらに減圧機
構17により大気圧に減圧されて循環し、メカニカルシー
ル回転リングと静止リングのシール面に摺動によって発
生する熱を除去している。
【0006】ところで、メカニカルシールは第1段およ
び第2段のメカニカルシール回転リング10、15は軸スリ
ーブ9を介してポンプシャフト4に固定され、第1段お
よび第2段のメカニカルシール静止リング11、16はカー
トリッジの外筒20に固定され、外筒20はポンプケーシン
グ1に固定されている。再循環ポンプ使用時は第1段お
よび第2段のメカニカルシール回転リング10、15はポン
プシャフト4と共に回転する。第1段および第2段のメ
カニカルシール回転リング10、15と静止リング11、16は
シール面で摺動する。過大な荷重が作用するとシール面
が異常に摩耗したり、過大な発熱が生じて発熱による変
形や水圧が35kg/cm2 と大きいため、水圧による変形が
生じることがメカニカルシールの漏洩の原因となってい
る。
【0007】また、原子炉起動時には出力上昇に伴って
ポンプシャフト4が2〜3mm程度上昇するため、軸シー
ル9と第1段および第2段のメカニカルシール回転リン
グ10、15のシール面に過大な荷重が作用し、摺動発熱に
よる割れが発生する課題がある。
【0008】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、メカニカルシールの回転リングおよび静止リ
ングに作用する水圧を減少させ、ポンプシャフトの摺動
による発熱を減少させ、発熱や水圧による変形を緩和し
てシール面からの漏洩を防止させることができる再循環
ポンプ用メカニカルシールを提供することを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明はポンプケーシン
グ内に配置された羽根車をポンプシャフトで回転させる
とともに前記ポンプシャフトのケーシングカバー貫通部
に設けられたラビリンスシールおよびこのラビリンスシ
ールの上方に第1段および第2段の減圧機構が設けられ
た再循環ポンプ用メカニカルシールにおいて、前記ポン
プシャフトに軸スリーブが被覆され、前記第1段および
第2段の減圧機構を保持する外筒の下端部に一対の静止
リングが設けられ、この一対の静止リング間に前記軸ス
リーブの下部に取着された回転リングが挟み込まれて第
3段の減圧機構が形成されていることを特徴とする。
【0010】
【作用】本発明に係るメカニカルシールにおいて、メカ
ニカルシール冷却水は再循環ポンプ駆動によるシール面
の摺動によって生じた熱を除熱するため、メカニカルシ
ール外周を循環しているが、冷却水の圧力は減圧機構を
具備したシール室を2段設けかつ、第3段のシール機構
を設けることによりメカニカルシールに作用する圧力を
低減できる。
【0011】第1段および第2段の回転リングと固定リ
ングのシール面に作用する力は冷却水の圧力とスプリン
グ力である。再循環ポンプにおいては、冷却水の圧力は
スプリング力に比べはるかに大きいので、シール面に作
用する冷却水の圧力を減ずることによりシール面の摩耗
を減ずること、摺動発熱を減ずること、即ち熱変形を緩
和すること、冷却水圧力による機械的変形を緩和するこ
とができ、シール面からの漏洩を防止することが可能と
なる。さらに、第1段および第2段のUカップに作用す
る力が減ずるので、第1段および2段のUカップと軸ス
リーブの摩擦によって生じる摩擦力の低減が可能とな
り、シール面に作用する過大な荷重を防止することがで
き、異常摩耗によるシール面からの漏洩を防止すること
が可能となる。
【0012】
【実施例】本発明に係る再循環ポンプ用メカニカルシー
ルの一実施例を図1および図2を参照して説明する。な
お、図中、図4と同一部分には同一符号を付している。
また、本実施例に係るメカニカルシールは図4に示した
再循環ポンプに適用されるが、図4に限定されるもので
はない。
【0013】本実施例では図4に示した従来例と基本的
には同様にメカニカルシールは図2に示すようにカート
リッジ構造となっている。このカートリッジ内には第1
段および第2段の回転リング10、15と固定リング11、16
が一対一となったシール部が2段、第1段および第2段
の減圧機構12、17、第3段の減圧機構23、第1段および
第2段の回転リング10、15と固定リング11、16を接触さ
せるための第1段および第2段のスプリング14、19、軸
スリーブ9と第1段および第2段の回転リング10、15を
シールするための第1段および第2段のUカップ13、18
および第1段および第2段の回転リング10、15と固定リ
ング11、17を支持するためのリング等が設けられてい
る。第1段および第2段の回転リング10、15は軸スリー
ブ9を介してポンプシャフト4に取付けられ、固定リン
グ11、16はカートリッジ本体となる長尺の外筒20aに取
付けられている。再循環ポンプ使用時は、第1段および
第2段の回転リング10、15はポンプシャフト3とともに
回転し、第1段および第2段の固定リング11、16はカー
トリッジ本体がポンプケーシングカバー5に固定されて
いるので静止している。原子炉水のシールは第1段およ
び第2段の回転リング10、15と固定リング11、16が接触
している摺動面でシールされる。第3の減圧機構23は減
圧回転リング24、上部減圧静止リング25および下部減圧
静止リング26から構成されている。外筒20aは外筒カバ
ー27に取り付けられ、外筒カバー28には冷却水流路が形
成されている。
【0014】次に、本実施例の作用について説明する。
再循環ポンプ使用時のポンプシャフト軸封部において、
冷却水は図3に示したようにメカニカルシール7を冷却
するためその外周を流れ、熱交換器8を経てメカニカル
シール7に循環する。
【0015】冷却水は、制御棒駆動水系から分岐されて
おり、その水圧は70kg/cm2 である。そのため、外筒20
aの外周には70kg/cm2 の水圧が作用するが、外筒20a
に取付けられている三個所の減圧機構12、17、23によっ
てそれぞれ約1/3に減圧される。すなわち、冷却水は
外筒20aの下部に設けた第3の減圧機構23によって水圧
は70kg/cm2 から40kg/cm2 程度に減圧されて1段シー
ル室22に流入し、次に第1段の減圧機構12によって20kg
/cm2 程度まで減圧されて第2段のシール室21に流入
し、さらに第2段の減圧機構17によって大気圧まで減圧
されてメカニカルシール外周を循環する。
【0016】次に、図1および図2を用いて原子炉起動
時における出力上昇によるポンプシャフト4の上昇に対
する減圧装置の動作状態を説明する。図2はポンプシャ
フト4の上昇前の回転リング24と静止リング25、26の状
態を示している。ポンプシャフト4上昇前においては減
圧回転リング24は下部減圧静止リング26に密接して配置
され、20〜30ミクロン程度の間隙を保ち、この間隙を冷
却水が流れることにより減圧される。ポンプシャフト26
に接近し、両者の間隙はポンプシャフト4上昇前と同様
に20〜30ミクロン程度に保たれ、この間隙間で減圧され
る。
【0017】このように第1段の回転リング10と静止リ
ング11の下部にカートリッジの外筒20aを延長して長尺
化し軸スリーブ9と外筒20a間に第3の減圧機構23を設
けることによって第1段および第2段の回転リング10、
15と静止リング11、16に作用する水圧は20kg/cm2 程度
に軽減することができ、シール面の摺動による摩耗、摺
動発熱による発熱変形および水圧による機械的変形を緩
和することが可能となる。さらに、各Uカップ13、18に
作用する力が減少するため、原子炉起動時のポンプシャ
フト4上昇に伴う軸スリーブ9と第1段および第2段の
Uカップ13、18間の摩擦力は減少し、第1段および投2
段のUカップ13、18は容易に摺動することができ、第1
段および第2段の回転リング10、15と固定リング11、16
の接する摺動面からの漏洩を防止することが可能とな
る。なお、前記実施例では、各減圧機構の減圧能力は1
/3程度としたが、この値に限定するものではない。ま
た、回転リング24の表面は平面としたが、凹凸に形成し
てもよく、さらにコーティング等により表面を硬化させ
てもよい。
【0018】
【発明の効果】本発明によればメカニカルシールに作用
する水圧を減ずることによってポンプシャフトの異常な
摩耗、摺動発熱による熱変形、水圧による機械的変形お
よびパッキンの摩擦抵抗等の軽減を図ることが可能とな
り、摺動シール面からの漏洩の防止が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る再循環ポンプ用メカニカルシール
の一実施例を示す縦断面図。
【図2】図1における作用を説明するための縦断面図。
【図3】従来例を説明するための再循環ポンプを示す縦
断面図。
【図4】従来の再循環ポンプ用メカニカルシールを示す
縦断面図。
【符号の説明】
1…ケーシング、2…羽根車、3…水中軸受、4…ポン
プシャフト、5…ケーシングカバー、6…ラビリンスシ
ール、7…メカニカルシール、8…熱交換器、9…軸ス
リーブ、10…第1段の回転リング、11…第1段の固定リ
ング、12…第1段の減圧機構、13…第1段のUカップ、
14…第1段のスプリング、15…第2段の回転リング、16
…第2段の固定リング、17…第2段の減圧機構、18…第
2段のUカップ、19…第2段のスプリング、20,20a…
外筒、21…第2段のシール室、22…第1段のシール室、
23…第3段の減圧機構、24…回転リング、25…上部静止
リング、26…下部静止リング、27…外筒カバー、28…冷
却水流路。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 ポンプケーシング内に配置された羽根車
    をポンプシャフトで回転させるとともに前記ポンプシャ
    フトのケーシングカバー貫通部に設けられたラビリンス
    シールおよびこのラビリンスシールの上方に第1段およ
    び第2段の減圧機構が設けられた再循環ポンプ用メカニ
    カルシールにおいて、前記ポンプシャフトに軸スリーブ
    が被覆され、前記第1段および第2段の減圧機構を保持
    する外筒の下端部に一対の静止リングが設けられ、この
    一対の静止リング間に前記軸スリーブの下部に取着され
    た回転リングが挟み込まれて第3段の減圧機構が形成さ
    れていることを特徴とする再循環ポンプ用メカニカルシ
    ール。
JP3172229A 1991-07-12 1991-07-12 再循環ポンプ用メカニカルシール Pending JPH0518468A (ja)

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JP3172229A JPH0518468A (ja) 1991-07-12 1991-07-12 再循環ポンプ用メカニカルシール

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JPH0518468A true JPH0518468A (ja) 1993-01-26

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107859745A (zh) * 2017-10-27 2018-03-30 合肥常青机械股份有限公司 一种双层油液降温的轴密封机械装置

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