JPH06100191B2 - ポンプのシール装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポンプのシール装置に係り、特にポンプ軸と
その周囲に設置されたハウジング間で炉水等を暫定的に
シールし、回りの部分を分解する必要がある原子炉内再
循環ポンプに適用して好適なポンプのシール装置に関す
る。

〔従来の技術〕

本発明で対象とするポンプの一例としての原子炉内再循
環ポンプを含む沸騰水型原子炉を第６図に示す。

この第６図に示す沸騰水型原子炉では、原子炉圧力容器
１の内部に、炉心２を囲むシユラウド３が設けられてい
る。

前記炉心２には、制御棒４が接続されていて、この制御
棒４により炉心２の活動が調整される。

また、炉心２で発生した蒸気は、気水分離器５で水分が
除かれた後、蒸気乾燥機６で乾燥され、主蒸気口７より
主蒸気管を経てタービン（図示せず）に送られるように
構成されている。

前記原子炉圧力容器１の底部には、原子炉圧力容器１と
シユラウド３との間の環状流路に、円周方向に間隔をお
いて、原子炉内再循環ポンプ（以下、「再循環ポンプ」
という。）８が複数台設けられている。この再循環ポン
プ８は、炉水を再循環させるようになつている。

次に、再循環ポンプの構造を第７図に示す。

この第７図に示す再循環ポンプ８は、ポンプ本体９と、
モータケース14と、ウエツト型モータ15と、ポンプ軸16
と、補助インペラ21と、熱交換器22と、ストレツチチユ
ーブ24と、パージ水注入口26を含むパージ水注入手段
と、シール装置28とを備えている。

前記ポンプ本体９は、ボス10に設けられかつ締結手段12
を介してポンプ軸16に取り付けられたインペラ11と、上
部デイフユーザ13とを有している。このポンプ本体９
は、原子炉圧力容器１とシユラウド３間の環状流路に設
けられ、炉水を図中の上方より下方へ送るようになつて
いる。

前記モータケース14は、原子炉圧力容器１の底部に溶接
されて設けられている。

前記ウエツト型モータ15は、固定子15aと、回転子15bと
を有して構成され、モータケース内14内に設けられてい
る。このウエツト型モータ15とポンプ本体９のインペラ
11とは、ポンプ軸16を介して連結されている。

前記ポンプ軸16は、ラジアル軸受17,18およびスラスト
軸受19,20により支持されている。

前記補助インペラ21は、ポンプ軸16の下端部に取り付け
られており、モータケース14内の炉水を熱交換器22に通
して第２図の矢印方向に循環させるようになつている。

前記熱交換器22は、前記循環する炉水を一定温度に保持
するようになつている。

前記モータケース14の下部は、蓋23により閉じられてい
る。このモータケース14のノズル部14aには、筒状のス
トレツチチユーブ24が挿入されており、またノズル部14
aには前記上部デイフユーザ13が固定されている。この
上部デイフユーザ13の固定は、ストレツチチユーブ24の
下端部に設けられたストレツチチユーブナツト25で上部
デイフユーザ13を引つ張ることによつて行われ、前記上
部デイフユーザ13のノズル部14aに強固に取り付けられ
ている。

前記モータケース14のノズル部14aの下部には、パージ
水注入口26が設けられ、このパージ水注入口26に対応さ
せてストレツチチユーブ24には開口24aが設けられ、ス
トレツチチユーブ24とポンプ軸16間には細隙27が設けら
れている。そして、前記パージ水注入口26から開口26a
を経て細隙27にパージ水が送り込まれ、このパージ水に
より原子炉圧力容器１とモータケース14内の炉水とが細
隙27を通じて流通するのを遮断している。

前記シール装置28は、ストレツチチユーブ24の下端部に
おいて、ポンプ軸16と、これの周囲に設置されたモータ
ケース14との間に設けられている。このシール装置28
は、ポンプ軸16と、その周囲のモータケーシング14間で
炉水を暫定的にシールし、炉水を残したまま回りの部分
を点検，分解し、組立得るようにしている。

この種のシール装置の従来技術としては、特開昭55−27
586号公報に記載の技術があり、この従来技術を第８図
に示す。

この第８図に示すシール装置では、ポンプ軸30の周隙31
を有して内，外側ブツシング32,33が設置されている。

前記内，外側ブツシング32,33の内部には、ポンプ軸30
に向つて間隔を漸減するテーパ面35,36を有する台形の
環状溝34が形成されている。この環状溝34の一端部は前
記周隙31に開口し、他端部には圧力導入孔37が連通して
いる。また、前記環状溝34の内部には、密封リング38が
収納されている。

前記密封リング38は、ゴムまたはこれと同類の材料によ
り全体として断面台形状に形成され、ポンプ軸30側の半
部に、前記環状溝34のテーパ面35,36との間に隙間を形
成するための手段39,40が設けられている。

そして、この第８図に示す従来技術では、ポンプ軸30と
内，外側ブツシング32,33間の周隙31をシールする必要
がある場合、圧力導入孔37を通じて環状溝３内に圧力を
導入し、その圧力により密封リング38が押進され、この
密封リング38の端部がポンプ軸30の外周に密着し、前記
周隙31を密封するようにしている。

而して、この従来技術では、密封リング38のポンプ軸30
側の半部に段部39,40を設け、密封リング38を繰り返し
ポンプ軸30に密着させても、前記段部39,40により環状
溝34のテーパ面35,36と密封リング38のポンプ軸30側の
半部との摩擦接触を回避し、材料の疲労による破壊を防
止しようとしている。

なお、この種のシール装置の他の従来技術として、実開
昭54−137659号公報に開示されている技術がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術のうち、特開昭55−27586号公報に記載の
従来技術は、その構造上、環状溝34のテーパ面35,36
に、密封リング38の対向面を密接に接触させ、密封リン
グ38に作用する背圧を保持する必要がある。このため、
環状溝34と密封リング38の接触面同士の隙間を極力少な
くするか、ある程度の締め代を設けておく必要がある。
その結果、密封リング38に与える背圧を大きくしなけれ
ばならないという問題がある。また、背圧を大きくする
と、密封リング38の変形量が大きくなり、かつこの従来
技術では環状溝34のテーパ面35,36に断面台形の密封リ
ング38が押し込まれ、環状溝34のテーパ面35,36による
密封リング38の拘束力が大きくなり、したがってシール
解除時の、密封リング38の復元性が悪いという問題もあ
る。密封リング38が十分に復元されないままポンプを運
転すると、ポンプ軸30が密封リング38を巻き込み、思わ
ぬトラブルを引き起こす危険がある。

一方、前記実開昭54−137659号公報に記載の従来技術
は、再循環ポンプで取り扱う炉水のシール用としては、
シール性が弱い問題があり、また密封リングの製作が複
雑になる問題もある。

本発明の目的は、前記従来技術の問題を解決し、密封リ
ングに与える背圧を小さくでき、密封リングの復元性が
よう、かつ炉水の再循環ポンプに適用してもシール性が
強力で、しかも密封リングの製作も容易なポンプのシー
ル装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するため、本発明はポンプ軸の回りに周
隙を有して設置されたハウジングに、ポンプ軸側の面を
テーパ面とした密封リング用の収納室を設け、この収納
室におけるポンプ軸側には密封リング突出用の開孔を設
け、これと反対側には圧力導入孔を設け、前記収納室に
ゴム弾発性を有する材料で形成された密封リングを収納
し、この密封リングを断面板状のリング本体と、これの
ポンプ軸側の面に付設した断面凸円弧状の突起とで形成
するとともに、前記開孔より密封リングの突起を、ポン
プ軸側に突出可能に配置したものである。

〔作用〕

本発明では、密封リング用の収納室のポンプ軸側の面を
テーパ面とし、密封リングをゴム弾発性を有する材料に
より形成するとともに、前記密封リングを断面形状のリ
ング本体と、これのポンプ軸側の面に付設した断面凸円
弧状の突起とを有して構成している。したがつて、シー
ル装置の待機状態では、前記密封リングのリング本体
は、収納室のテーパ面に対して、差し渡し状態に収納さ
れており、前記リング本体のポンプ軸側の面と収納室の
テーパ面間には断面二等辺三角形の隙が形成されてい
る。

この状態から、ポンプ軸とハウジング間の周隙を密封す
る必要が生じたときは、圧力導入孔を通じて収納室内に
圧力を導入する。前記収納室内に圧力が導入されると、
密封リングのリング本体に背圧が加わり、断面板状のリ
ング本体が徐々に前記収納室のテーパ面に沿つて断面く
字形に変形して行き、これに伴い密封リングの断面凸円
弧状の突起が前記収納室のポンプ軸側に設けられた開孔
より突出し、前記突起がポンプ軸の周面に密着する。こ
れにより、ポンプ軸とハウジング間に設けられた周隙が
密封され、再循環ポンプの取り扱い液である炉水等を封
止することが可能となる。

炉水等の取り扱い液を封止し、取り扱い液を残したまま
ポンプの回りの部分を点検，分解，組立等を行つた後、
収納室内の圧力を抜く。前記収納室内の圧力を抜くと、
密封リングのリング本体の背圧が解除され、密封リング
自体の持つ弾発性によりリング本体が原形に復帰し、こ
のリング本体のポンプ軸側の面に付設された突起がポン
プ軸から離れ、開孔内に没入される。

以上のように、本発明ではハウジングに形成された密封
リング用の収納室におけるポンプ軸側の面をテーパ面と
し、密封リングを断面板状のリング本体と、これのポン
プ軸側の面に付設した断面凸円弧状の突起とにより形成
し、前記密封リングのリング本体に背圧を与えると、断
面板状のリング本体が収納室のテーパ面に沿つて変形
し、リング本体のポンプ軸側の面に設けられた突起が突
出してポンプ軸に密着するようよしているので、テーパ
面を有する密封リング用の収納室である環状溝の、前記
テーパ面に接触する断面台形に形成した密封リングに比
べて、小さい背圧が密封リングを変形させ、ポンプ軸と
ハウジング間の周隙を密封することができるし、前記密
封リングの突起を断面凸円弧状に形成したことにより、
ポンプ軸と突起との面圧を高くすることができるので、
前記周隙を強力にシールすることが可能となる。

また、本発明では前述のごとく、収納室のポンプ軸側の
面をテーパ面とし、密封リングを断面板状のリング本体
と、断面凸円弧状の突起とで形成したことにより、密封
リングの変形時に収納室の密封リングに対する摩擦的な
拘束力が極めて小さいので、リング本体に与えた背圧を
除くと、密封リングはそれ自体の持つ弾発性により、速
やかにかつ確実に原形に復帰する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す一部拡大縦断面図、第
２図および第３図は第１図に示す実施例の作用を示す縦
断面図である。

これらの図に示す実施例のポンプのシール装置では、ポ
ンプ軸41の周囲に、周隙42を有してハウジング43が設置
されているが、図面にはハウジング43は断面によりポン
プ軸41の右側の一部分だけしか表していない。

前記ハウジング43は、断面 形の第１の部分44と、断面形の第２の部分45とを組み
合わせて形成されている。このハウジング43の内部に
は、密封リング用の収納室46が設けられており、この収
納室46には密封リング51が収納されている。

前記収納室46におけるポンプ軸41側の面は、ハウジング
43からポンプ軸41側に向つた間隔を漸減するテーパ面4
7,48に形成されている。前記収納室46におけるポンプ軸
41側、つまりテーパ面47,48側には密封リング51の突起
用の開孔50が設けられ、これと反対側には圧力導入孔49
が設けられている。前記圧力導入孔49は、圧力供給，排
出系（図示せず）に連結されている。前記開孔50は、ポ
ンプ軸41とハウジング43間の周隙42に連通している。

前記密封リング51は、ゴム弾発性を有する材料で形成さ
れている。また、密封リング51は断面板状のリング本体
52と、これのポンプ軸41側の面に付設された断面凸円弧
状の突起53とを有して形成され、前記リング本体52と突
起53とは一体に成形されている。そして、密封リング51
は前記開孔50より突起53がポンプ軸41に向つて突出可能
に配置されている。

前記実施例のシール装置は、次のように作用する。

シール装置の待機状態では、第１図に示すように、密封
リング51の断面板状のリング本体52がポンプ軸41と平行
に直立し、収納室46のテーパ面47,48の根元部分に差し
渡し状態に収納されており、収納室46のテーパ面47,48
とリング本体52間には断面二等辺三角形の隙間54が形成
されている。また、密封リング51の断面凸円弧状の突起
53はポンプ軸41から離れ、開孔50内に没入している。

この状態から、ポンプ軸41とハウジング43間の周隙42を
シールする必要がある場合には、圧力導入孔49より収納
室46内に圧力を導入する。

前記収納室46内に圧力が導入されると、密封リング51の
リング本体52に背圧が加わり、最初は第２図に示すよう
に、断面板状のリング本体52が収納室46のテーパ面47,4
8に沿う形状に変形し、前記隙間54がなくなる。

さらに背圧が高くなると、第３図に示すように、前記リ
ング本体52が断面く字形に変形し、これに伴い密封リン
グ51の突起53が開孔50より突出して行き、この突起53が
ポンプ軸41の週面に密着する。その際、前記突起53が断
面凸円弧状に形成されているため、ポンプ軸41に高い面
圧で密着し、これによりポンプ軸41とハウジング43間の
周隙42が密封され、ポンプが第６図，第７図に示す再循
環ポンプ８の場合には、その取り扱い液である炉水を完
全に封止することができる。

そして、前記炉水等の取り扱い液を封止し、取り扱い液
を残したまま、ポンプの回りの部分に点検，分解，組立
等の所要の作業を行う。

前記作業終了後、再びポンプを運転するときは、収納室
46内の圧力を抜く。前記収納室46内の圧力を抜くと、密
封リング51自体のリング本体52の背圧が解除され、密封
リング51の持つ弾発性によりリング本体52が原形に復帰
し、これに伴い突起53がポンプ軸41から離れ、開孔50内
に没入する。

第４図は第８図に示す従来技術と、本発明の第１図に示
す実施例とについて、密封リングの内径と背圧との関係
を示す図である。

第８図に示す従来技術では、テーパ面を有する密封リン
グ用の環状溝を形成し、密封リングを環状溝の前記テー
パ面に接触する断面台形に形成し、密封リングに作用す
る背圧を保持するようにしている。したがつて、第４図
から分かるように、シール時に密封リングに与える背圧
を大きくする必要があり、前記シール時に、環状溝のテ
ープ面に断面台形の密封リングに押し込まれ、環状溝の
テーパ面による密封リングの拘束力が大きくなつている
ので、第４図から分かるように、シール解除時の密封リ
ングの復元性が悪い。

これに対して、本発明の第１図に示す実施例では、密封
リング51を断面形板状のリング本体52と、これのポンプ
軸41側の面に付設された断面凸円弧状の突起53とにより
形成し、シール時にリング本体52に背圧を与えると断面
く字形に変形し、これにより突起53が突起してポンプ軸
41に密着するようにしているので、第４図から分かるよ
うに、小さい背圧で密封リング51のリング本体52を変形
させ、ポンプ軸41に突起53を密着させてシールすること
が可能となる。また、本発明の第１図に示す実施例では
シール時における収納室46による密封リング51の摩擦的
な拘束力が極めて小さいので、第４図からも分かるよう
に、シール解除時には密封リング51自体の弾発性によ
り、速やかにかつ確実に原形に復帰させることができ
る。

次に、第５図は本発明の他の実施例を示す一部縦断面図
である。

この第５図に示す実施例では、密封リング用の収納室55
がテーパ面56,57を有する断面倒ハ字形に形成されてい
る。

そして、前記収納室55に密封リング51が断面ほぼ倒Ｖ字
形に折り曲げられて収納されており、シール装置の待機
状態において、収納室55と密封リング51の突起53側の周
囲間に隙間58が形成されている。

この第５図に示す実施例においても、シール時に密封リ
ング51の断面ほぼ倒Ｖ字形に折り曲げられている板状の
リング本体52に背圧を加えると、ポンプ軸41の周面に突
起53が密着し、シール解除時に背圧を取り除くと、密封
リング51自体の持つ弾発性により原形に復帰する。

なお、この第５図に示す実施例において、前記第１図の
実施例と同じ部材には同じ符号を付けて示している。

〔発明の効果〕

以上説明した本発明によれば、ハウジングに形成された
密封リング用の収納室におけるポンプ軸側の面をテーパ
面とし、密封リングを断面板状のリング本体と、このポ
ンプ軸側の面に付設した断面凸円弧状の突起とにより形
成し、前記密封リングのリング本体に背圧を与えると、
断面板状のリング本体が収納室のテーパ面に沿つて変形
し、リング本体のポンプ軸側の面に設けられた突起が突
出してポンプ軸に密着するようにしているので、テーパ
面を有する密封リング用の収納室である環状溝の、前記
テーパ面に接触する断面台形に形成した密封リングに比
べて、小さい背圧で密封リングを変形させ、ポンプ軸と
ハウジング間の周隙を密封するこができるし、前記密封
リングの突起を断面凸円弧状に形成したことにより、ポ
ンプ軸と突起との面圧を高くすることができるので、前
記周隙を強力にシールし得る効果がある。

また、本発明によれば、前述のごとく、収納室のポンプ
軸側の面をテーパ面とし、密封リングを断面形状のリン
グ本体と、断面凸円弧状の突起とで形成したことによ
り、密封リングの変形時に収納室の密封リングに対する
摩擦的な拘束力が極めて小さいので、リング本体に与え
た背圧を除くと、密封リングはそれ自体の持つ弾発性に
より、速やかにかつ確実に原形に復帰するので、密封リ
ングの復元性を良好になし得る効果を有する外、密封リ
ングを容易に製作し得る効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部拡大縦断面図、第
２図および第３図は第１図に示す実施例の作用を示す縦
断面図、第４図は第８図に示す従来技術と、本発明の第
１図に示す実施例とについて、密封リングの内径と背圧
との関係を示す図、第５図は本発明の他の実施例を示す
一部縦断面図、第６図は再循環ポンプを備えた沸騰水型
原子炉の縦断面図、第７図は本発明を適用するポンプの
一例としての再循環ポンプの縦断面図、第８図はポンプ
のシール装置の従来技術を示す一部縦断面図である。 41…ポンプ軸、42…ポンプ軸とハウジング間の周隙、43
…ハウジング、46…密封リング用の収納室、47,48…収
納室のテーパ面、49…圧力導入孔、50…密封リングの突
起用の開孔、51…密封リング、52…リング本体、53…突
起、54…収納室のテーパ面と密封リング間の隙間、55…
密封リング用の収納室、56,57…収納室のテーパ面、58
…収納室のテーパ面と密封リング間の隙間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンプ軸と、その回りに周隙を有して設置
   されたハウジングとの間を、密封リングにより封止する
   ポンプのシール装置において、前記ハウジングに、ポン
   プ軸側の面をテーパ面とした密封リング用の収納室を設
   け、この収納室におけるポンプ軸側には密封リング突出
   用の開孔を設け、これと反対側には圧力導入孔を設け、
   前記収納室にゴム弾発性を有する材料で形成された密封
   リングを収納し、この密封リングを断面板状のリング本
   体と、これのポンプ軸側の面に付設した断面凸円弧状の
   突起とで形成するとともに、前記開孔より密封リングの
   突起を、ポンプ軸側に突出可能に配置したことを特徴と
   するポンプのシール装置。