JPH09215916A - 回転体の軸封シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軸封液受皿に不溶解物質が堆積してシール部の
閉塞や撹拌トルクが大きくなるのを防止して、常に安定
した撹拌機能を得ることにある。 【解決手段】タンク１の上面に環状軸封液受皿６を設
け、この受皿６内に逆Ｕ字状軸封バッフル10を挿入す
る。この軸封バッフル10の下端部には撹拌羽根13が取り
付けられている。軸封バッフル10は回転軸３に取り付け
られて回転軸３と一体になって回転する。回転軸はタン
ク１の貫通穴11を挿通してタンク１内の水溶液２中に没
入して下部に取着した撹拌子５により水溶液２を撹拌す
る。回転軸３の回転とともに撹拌羽根13が受皿６内の軸
封液７を撹拌し、軸封液７内の不溶解物質を浮遊させ
る。受皿６に軸封液入口配管８から軸封液７を連続的に
供給することにより、浮遊している不溶解物質は軸封液
７とともに軸封液出口配管９から排出され、受皿６内で
の不溶解物質の堆積を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料再処理施設を
含む原子力施設ならびにその他の施設において、回転軸
を貫通させる必要がある機器ならびに床等で、第１の領
域の雰囲気が第２の領域の雰囲気に環境的な悪影響を与
える恐れがある場所に対し、回転軸の貫通部から有毒物
質や放射性物質が漏洩することを防止した回転体の軸封
シール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転体を第１の領域から第２の領域へ通
したり、タンク等の機器に貫通させる必要がある場合、
境界となる機器や床，壁等に回転軸を通すための貫通穴
を開ける必要がある。この貫通穴は、回転軸が機器や壁
との摩擦によって回転機能を損なうことのないように、
回転軸の径よりも大きく取る必要がある。

【０００３】しかし、第１と第２の２つの放射能領域で
放射能濃度や粉塵量が異なる等、双方の環境が異なる場
合、回転軸と貫通穴の隙間から有害物質が漏れ、環境上
悪影響を及ぼす恐れがある。これを防ぐために例えば特
開平2-69696 号公報に開示されているように、貫通部に
は図５に示す軸封シール装置を設置している。

【０００４】すなわち、図５において、タンク１内の水
溶液２中に回転軸３の下部が没入しており、この回転軸
３は上部に駆動部４を取着し、下部に撹拌子５を取着し
ている。タンク１の上端面に軸封液受皿６を設け、この
受皿６に軸封液７を流入出する軸封液入口配管８および
軸封液出口配管を取着し、軸封液７を２分する逆Ｕ字状
軸封バッフル10を回転軸３に取着している。

【０００５】軸封液受皿６は円環形状で、内部に軸封液
７を含んでおり、機器または床に（図５ではタンク１
上）固定される。軸封バッフル５は、垂直な回転軸３に
固定され、軸封液受皿６の底に接触しない状態で設置さ
れ、回転軸２と同周期で回転する。軸封液７は、水や水
銀，ガリウム等を適用するが、これは軸封液入口配管８
から供給され、軸封バッフル10および軸封液受皿６とと
もに軸封シール装置を構成する。

【０００６】これにより、軸封バッフル10の外側と内側
を第１の領域（Ａ側と記す）と第２の領域（Ｂ側と記
す）の環境は完全に分離され、環境上、相互影響を及ぼ
すことがなくなる。

【０００７】軸封シール装置には、グランドパッキンに
よる軸封や回転軸にネジの切り込みを入れて掃気用空気
を送る等の手法もあるが、Ａ側とＢ側を分離するという
基本的な目的は、軸封液による軸封シール装置に等し
い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】供給する軸封液７中の
含まれる不溶解物質や、周辺環境中に含まれる微粒子が
軸封液受皿６に堆積し、軸封シールの閉塞や回転トルク
を大きくする課題があった。不溶解物質が軸封液受皿内
に堆積しないようにする工夫が必要である。

【０００９】再処理工場の機器に設ける回転軸は、放射
能が非常に高いため、軸封シール装置には作業員のアク
セスは困難である。しかるに、軸封液受皿内部に堆積し
た不溶解物質は、その除去をするための作業量が大きく
なる課題がある。

【００１０】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、軸封液受皿に不溶解物質が堆積してシール部
の閉塞や撹拌トルクが大きくなるのを防止して常に安定
した撹拌機能を得ることができる回転体の軸封シール装
置を提供することにある。

【００１１】また、本発明は軸封部のメンテナンスをな
くし、不溶解物質の除去作業を簡潔にするための機構を
設ける必要がなく、設置後のメンテナンスを不要とし、
特に高放射能や粉塵の多い環境等、アクセスが困難な場
所において最適な回転体の軸封シール装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、回転
体が設置される第１の領域と第２の領域とを区画する境
界に軸封液を収容した軸封液受皿を設け、前記軸封液中
に前記回転軸に取着した軸封バッフルの一端部を没入し
てなる回転体の軸封シール装置において、前記軸封液受
皿内の軸封液を撹拌する撹拌機構を設けてなることを特
徴とする。請求項２の発明は、前記軸封液の撹拌機構は
前記軸封バッフルの下端部に取着した撹拌羽根からなる
ことを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明は、前記回転軸に前記軸封
液受皿の上方にインペラを取着してなることを特徴とす
る。請求項４の発明は、前記軸封液受皿に接続した軸封
液出口配管にストレーナを取着してなることを特徴とす
る。

【００１４】請求項５の発明は、前記軸封液受皿に軸封
液入口配管と軸封液出口配管を取着し、これらの入口配
管及び出口配管を閉ループにし前記軸封液を循環させる
系路を設けてなることを特徴とする。請求項６の発明
は、前記軸封液受皿を凸形に形成し、この受皿の上部を
覆うじゃま板を前記軸封バッフルに取着してなることを
特徴とする。

【００１５】請求項７の発明は、第１の領域と第２の領
域とを区画する水平床を貫通して回転軸を設け、前記水
平床より上方の前記回転軸にじゃま板および撹拌子を取
着し、前記水平床より下方の前記回転軸に駆動部を設
け、前記水平床に設けた前記回転軸の貫通孔部位に逆Ｕ
字状軸封液受皿を設けるとともに、この逆Ｕ字状軸封液
受皿に挿入する前記回転軸に取着したＵ字状軸封バッフ
ルを設けてなることを特徴とする。

【００１６】請求項８の発明は、前記逆Ｕ字状軸封液受
皿には前記水平床の上方から軸封液入口配管が接続し、
前記Ｕ字状軸封バッフルには前記水平床の下方から軸封
液出口配管が接続してなることを特徴とする。

【００１７】本発明による請求項１から８による作用は
つぎの通りである。 (1) 軸封液受皿内部の軸封液を撹拌する機構を加えるこ
とにより、軸封液受皿内部に入った不溶解物質の堆積を
防ぐことができる。

【００１８】(2) 軸封液受皿内部に不溶解物質が入るの
を防ぐため、回転軸にじゃま板やプロペラを設けたり、
軸封バッフルが軸封液受皿をカバーするようにすること
で、軸封液受皿内部に不溶解物質が入るのを防ぐことが
できる。

【００１９】(3) 軸封液受皿を凸型にしたり、末広形状
にしたり、または軸封バッフルが軸封液受皿をカバーす
るようにすることで、軸封液受皿から軸封液が飛散する
のを防ぐことができる。

【００２０】(4) 軸封液の排液系統上にストレーナ等の
不溶解物質のろ過機構を加えることで、軸封液内の不溶
解物質を捕集および除去できる。 (5) 軸封液供給系と排液系を閉ループにすることで、軸
封液廃液量もしくは軸封液の使用量が低減できる。

【００２１】(6) 軸封シール装置または請求項１ないし
５のいずれかの項を適用した軸封シール装置を床や水平
壁に適用し、放射線等に対する十分な厚さを持った軸封
バッフルや軸封液受皿を使用した軸封シール装置を使用
することで、気密性が高く、しゃへい体の物量が低減で
き、経済性を高めることができる。

【００２２】(7) 軸封シール装置の下部に駆動部を有す
る回転軸に対しても使用することができ、同様の機能を
必要とする再処理施設以外の原子力施設ならびにその他
の産業施設にも適用することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１および図２により本発明に係
る回転体の軸封シール装置の第１の実施の形態を説明す
る。図１はタンク１内で高放射性物質を含む水溶液２を
撹拌子５で撹拌する場合の回転体の軸封シール装置の概
要を縦断面で示したもので、図２は軸封液受皿６内に軸
封バッフル10を挿入した状態を拡大して示す横断面図で
ある。なお、図１，２中、図５と同一部分には同一符号
を付している。

【００２４】図１において、下端部に撹拌子５を取り付
けた回転軸３はタンク１の上部に形成した貫通穴11から
鉛直上方に延在し上端部に設けた駆動部４により回転す
るようになっている。タンク１の上面には上端開口の環
状軸封液受皿６が設けられている。

【００２５】この軸封液受皿６には軸封液７を流入出す
る軸封液入口配管８と軸封液出口配管９が接続されてい
る。軸封液出口配管９の下流側にはストレーナ12が接続
されている。タンク１の上部に設けた軸封液受皿６によ
りタンク１内部の放射性物質が外部に漏洩しないように
なっている。

【００２６】軸封バッフル10は縦断面が逆Ｕ字状で、回
転軸３に固定されており、軸封液受皿６の底部と接触し
ない状態で回転軸３と同周期で回転する。軸封バッフル
10の下端部には撹拌機能としての撹拌羽根13が４枚取り
付けられている。

【００２７】この撹拌羽根13の回転により軸封液受皿６
内部の軸封液７を撹拌し、タンク１外部の微粒子や軸封
液７中に含まれる不溶解物質を浮遊させる。浮遊した不
溶解物質は、軸封液入口配管８から供給される新たな軸
封液７によって連続的に移動し軸封液出口配管９からオ
ーバーフローして排出される。

【００２８】これにより、軸封液受皿６には不溶解物質
が沈殿しないようになり、軸封シールの閉塞や回転軸３
のトルク増大を防ぐため、信頼性が高くなる。撹拌羽根
13の枚数や形状は、回転軸３の回転速度や不溶解物質の
密度，軸封液７の量，質によって適宜決められる。ま
た、撹拌羽根13の代わりに、撹拌機構として軸封バッフ
ル10に切り込みを入れて撹拌機能を付与することにより
本実施の形態と同等の効果が得られる。

【００２９】さらに、撹拌羽根13の代わりにスプレーや
エゼクタ，エアスパジャー等、軸封液の噴射による撹拌
機構を軸封液受皿６内部に設置することでも、上記の実
施の形態と同様の効果が得られる。

【００３０】軸封液受皿６に流入している軸封液７は、
外部の雰囲気に露出しているため、外部の粉塵等が軸封
液に混じる可能性がある。従って、図１に示すように、
回転軸２に取着している軸封バッフル10の上方にプロペ
ラ等のインペラ14を取り付けたり、図３に示すように、
軸封バッフル10上ないしは軸封バッフル10上部にじゃま
板15を取り付けることによって外部からの粉塵が軸封液
７に混じらないようにすることができる。

【００３１】また、軸封液出口配管９の下流側に図１に
示したようにストレーナ12を設ける手段により、不溶解
物質の除去が容易となる。タンク１の水溶液２が高放射
能であったり、粉塵が多い場所に軸封部がある場合は、
この手段は最適である。さらに、軸封液入口配管８と軸
封液出口配管９を閉ループにしてポンプを設けた系路を
構成することにより軸封液７の消費量を低減できる。

【００３２】つぎに図３により本発明に係る回転体の軸
封シール装置の第２の実施の形態を説明する。図３中、
図１と同一部分には同一符号を付して重複する部分の説
明は省略する。

【００３３】本実施の形態が第１の実施の形態と異なる
点はタンク１の代わりに建屋内の水平床16を使用し、こ
の水平床16上面にその貫通穴11ａを包囲して凸形状軸封
液受皿６ａを設け、軸封バッフル10にじゃま板15を設け
たことにある。

【００３４】図３に示すように、軸封バッフル10上のじ
ゃま板15が軸封液受皿６をカバーするように取り付けた
場合には、軸封液７が軸封液受皿６から溢れるのを防ぐ
ことができる。

【００３５】回転軸３が高速回転する場合は、遠心力に
より軸封液７が軸封液受皿６を超えて外部に溢れる可能
性がある。軸封液受皿６を図３に示すように凸形状に形
成することにより、回転軸３の遠心力により軸封液７が
外部に溢れ出すことを防止できる。また、軸封液受皿６
の外枠の形状を末広形状もしくは長く形成することによ
っても、同様の効果が得られる。

【００３６】上記の実施の形態は、図３に示すような水
平床16や水平壁においても適用可能である。この場合、
軸封バッフル10や軸封液受皿６に厚みを持たせること
で、オフセット構造がとれるため、放射線が軸封液受皿
６外に直接漏れることがなくなる。これによりしゃへい
体の物量が低減できるばかりか、気密性が高く、経済性
の高いしゃへい機能を提供することができる。本実施の
形態で述べてきた回転体の軸封シール装置は、再処理機
器以外の原子力機器やその他の産業機器にも適用でき
る。

【００３７】つぎに図４により本発明に係る回転体の軸
封シール装置の第３の実施の形態を説明する。本実施の
形態が第２の実施の形態と異なる点は水平床16に対して
回転軸３に取り付けた駆動部４および撹拌子５を上下逆
の関係にし、かつ貫通穴11ａ内に逆Ｕ字状軸封受皿６ｂ
を取り付け、かつＵ字状軸封バッフル10ａを設け、軸封
液入口配管８を水平床16の上面から逆Ｕ字状軸封液受皿
６ｂに設け、軸封液出口配管９を水平床16の下面側から
Ｕ字状軸封バッフル10ａに設けたことにある。

【００３８】図４に示すような形状のＵ字状軸封バッフ
ル10ａと逆Ｕ字状軸封液受皿６ｂを使用すれば、回転軸
３の下部に駆動部４があるような軸封シール装置にもこ
れらの実施の形態を使用することができる。本実施の形
態の作用効果は第１および第２の実施の形態に準じてい
るので、それらの説明は省略する。

【００３９】以上説明した実施の形態は、水平回転軸に
は直接適用できないが、軸封が破壊されない程度に水平
あるいは斜めに傾けた回転軸や、ギア等を介して軸封部
を垂直にした水平方向あるいは斜め方向の回転軸に対し
ても適用できる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、大がかりな集塵フィル
ターや防塵カバー，複雑なしゃへい体を使用する必要が
なくなり、製作コストや運転負荷を大幅に低減でき、従
来の技術と比較して、不溶解物質の沈殿を除去する作業
やメンテナンス作業が不要となる。特に高放射線領域な
いしは有害物質領域ないしは粉塵が多い環境等、作業員
のアクセスが困難な場所に本発明を適用することは最適
である。

【００４１】また、軸封液の供給系と廃液系を閉ループ
にすることにより、軸封液の使用量や廃液量を低減でき
るようになる。回転軸が床や水平壁を貫通している部位
において、高い気密性が要求される場合効果的であり、
また、しゃへい体の物量を低減できるため、経済性に優
れている。本発明は、再処理施設以外の原子力施設やそ
の他の産業分野にも適用でき、回転軸の下部に駆動部を
有する軸封シール装置にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る回転体の軸封シール装置の第１の
実施の形態を示す縦断面図。

【図２】図１における軸封液受皿部分を拡大して示す上
面図。

【図３】本発明に係る回転体の軸封シール装置の第２の
実施の形態を示す縦断面図。

【図４】本発明に係る回転体の軸封シール装置の第３の
実施の形態を示す縦断面図。

【図５】従来の回転体の軸封シール装置を示す縦断面
図。

【符号の説明】 １…タンク、２…水溶液、３…回転軸、４…駆動部、５
…撹拌子、６…軸封液受皿、７…軸封液、８…軸封液入
口配管、９…軸封液出口配管、10…軸封バッフル、11…
貫通穴、12…ストレーナ、13…撹拌羽根、14…インペ
ラ、15…じゃま板、16…水平床。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転体が設置される第１の領域と第２の
   領域とを区画する境界に軸封液を収容した軸封液受皿を
   設け、前記軸封液中に前記回転軸に取着した軸封バッフ
   ルの一端部を没入してなる回転体の軸封シール装置にお
   いて、前記軸封液受皿内の軸封液を撹拌する撹拌機構を
   設けてなることを特徴とする回転体の軸封シール装置。
2. 【請求項２】 前記撹拌機構は前記軸封バッフルの下端
   部に取着した撹拌羽根からなることを特徴とする請求項
   １記載の回転体の軸封シール装置。
3. 【請求項３】 前記回転軸に前記軸封液受皿の上方にイ
   ンペラを取着してなることを特徴とする請求項１記載の
   回転体の軸封シール装置。
4. 【請求項４】 前記軸封液受皿に接続した軸封液出口配
   管にストレーナを取着してなることを特徴とする請求項
   １記載の回転体の軸封シール装置。
5. 【請求項５】 前記軸封液受皿に軸封液入口配管と軸封
   液出口配管を取着し、これらの入口配管及び出口配管を
   閉ループにし前記軸封液を循環させる系路を設けてなる
   ことを特徴とする請求項１記載の回転体の軸封シール装
   置。
6. 【請求項６】 前記軸封液受皿を凸形に形成し、この受
   皿の上部を覆うじゃま板を前記軸封バッフルに取着して
   なることを特徴とする請求項１記載の回転体の軸封シー
   ル装置。
7. 【請求項７】 第１の領域と第２の領域とを区画する水
   平床を貫通して回転軸を設け、前記水平床より上方の前
   記回転軸にじゃま板および撹拌子を取着し、前記水平床
   より下方の前記回転軸に駆動部を設け、前記水平床に設
   けた前記回転軸の貫通孔部位に逆Ｕ字状軸封液受皿を設
   けるとともに、この逆Ｕ字状軸封液受皿に挿入する前記
   回転軸に取着したＵ字状軸封バッフルを設けてなること
   を特徴とする軸封シール装置。
8. 【請求項８】 前記逆Ｕ字状軸封液受皿には前記水平床
   の上方から軸封液入口配管が接続し、前記Ｕ字状軸封バ
   ッフルには前記水平床の下方から軸封液出口配管が接続
   してなることを特徴とする請求項７記載の軸封シール装
   置。