JPS608491A - 熱変形防止構造を備えた竪形ポンプ - Google Patents

熱変形防止構造を備えた竪形ポンプ

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JPS608491A
JPS608491A JP11581483A JP11581483A JPS608491A JP S608491 A JPS608491 A JP S608491A JP 11581483 A JP11581483 A JP 11581483A JP 11581483 A JP11581483 A JP 11581483A JP S608491 A JPS608491 A JP S608491A
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、熱変形防止構造を備えた竪形ポンプに係シ、
特にポンプの低液位運転時に1ポンプ内気体の自然対流
によって生じるケーシングの熱変形を防止するに好適な
、熱変形防止構造を備えた竪形ポンプに関するものであ
る。
〔発明の背景〕
従来、液体ナトリウム冷却形高速増殖炉用循壌ポンプに
おいては、さして流量を必要としない運転状態である低
液位運転時に、ポンプ通常液位よシ下位の2重ケーシン
グ部に発生する不活性ガスの自然対流によって、ケーシ
ングに温度不均一が生じ、内ケーシングが変形し、ポン
プの低液位運転時の機能維持に影響を及ばすという問題
があった。
まず、従来技術の構成を第1図を用いて説明する。
第1図は、従来の竪形ポンプを示すもので、(a)は縦
断面図、(b)は軸方向温度差を示す線図である。
図において、1は内側円筒ケーシング(以下内ケーシン
グという)、2Fi外側円筒ケーシング(以下外ケーシ
ングという)で、二重ケーシングを構成しておシ、内部
に取扱液のナトリウム液dE入る。両ケーシング1,2
の上部は蓋11で密封されている。下端部に羽根車4を
取付けた回転軸3は、玉軸受5、静圧軸受6を介して内
ケーシング1に支持されている。Aはポンプの通常運転
時のナトリウム自由液面(以下通常液位という)、Bは
ポンプの運転状態のひとつである低液位運転時のナトリ
ウム自由液面(以下低液位という)を表わす。ナ) I
Jつも自由液面は、ポンプの運転状態に応じて上下に変
動する。
ナトリウム液面の上側における内ケーシング1内には不
活性ガス空間8が形成され、両ケーシング1,2の間に
は不活性ガスの流通する細隙部9が形成されている。通
常液位Aよυ上の範囲の内ケーシング1の外周には、薄
板構造の自然対流防止板10が上下に間隔をおいて複数
段固定されておシ、各自然対流防止板10の先端は外ケ
ーシング2の円周面に接触している。自然対流防止板1
0は、通常液位Aから上の範囲の不活性ガス(以下気体
という)の自然対流を防止し、自然対流によるケーシン
グ周方向温度差の発生を軽減するものである。
また、通常液位Aから下のナトリウム自由液面変動範囲
の前記細隙部9に自然対流防止板10を取付けた場合に
は、高温ナトリウムにより腐食されたシ、ナトリウムの
流れによシ破損したシ、液面の低下後ナトリウム液がド
レンされないで自然対流防止板10上に溜まシ、冷却さ
れて凝固したシするおそれがある。したがって、ナトリ
ウム液に浸る部分には自然対流防止板10を取付けるこ
とができず、ポンプの低液位運転時には、十分な自然対
流防止効果が得られない。
かつ、との竪形ポンプはケーシング1が外ケーシング2
に対して抜き差しできる構造となっておシ、ケーシング
1の引抜きおよび差込みの際に、自然対流防止板10が
、ケーシング2との摩擦力のため損傷するおそれがある
という問題もある。
次に、細隙部9における一般的な気体の自然対流現象に
ついて、先の第1図にあわせて第2,3図を参照して説
明する。
第2図は、気体の自然対流の流れのノくターンおよび自
然対流による温度分布ノくターンを示す説明図で、(a
)は2重ケーシングの模式図、(b)は軸方向温度差を
示す線図、(C)は円周方向温度差を示す線図であシ、
第3図は、気体の自然対流による円周方向温度差と軸方
向温度差との関係を示す線図である。図中の矢印は対流
の方向を示す。
第2図において、Hは高温面、Lは低温面、EIN、W
、Sは周方向位置を示し、ΔTLIΔT#は、それぞれ
2重ケーシングの軸方向温度差、および周方向温度差を
示す。第2図(a>において、第1図と同一符号のもの
は同等部分を表わしている。
第2図(a)に示す内ケーシング1と外ケーシング2と
の間の間隙部9に、矢印のように気体の自然対流が流れ
、それは、(b)図では閉じた線として示される。(b
)図の横軸は温度変化、縦軸は2重ケーシングの高さ寸
法をとり、(C)図の横軸は周方向の位置、縦軸は周方
向の温度変化をとり、それぞれの温度変化が線図で表わ
されている。
上下面で温度差ΔTLが生じる2重ケーシング内の気体
は、図に示すように、間隙部9において、自然対流によ
って矢印のように上昇流と下降流となシ、上昇流側では
2重ケーシングを加熱、下降流側では2重ケーシングを
冷却するため、2重ケーシングには周方向温度差ΔTθ
を生じ、ケーシングの変形を生じる。
次【、第3図では、横軸にレイリ数R,、縦軸に周方向
温度差ΔTθと軸方向温度差ΔTt、の比をとって、レ
イリ数R,の変化によるΔTθ/ΔTLの変化を線図で
示している。ここでレイリ数R1は、自然対流による熱
伝達を表わす無次元数で、次式によジ表わされる。
R,=gβΔTLt”/νk g;重力加速度 β;体膨張率(気体) ΔTL;軸方向温度差 t;2重円筒高さ ν;勤粘性係数(気体) k;温度伝導率(気体) 本図でX点は、2重ケーシング内部で気体が自熱対流を
発生し始める点の臨界レイリ数を示す。
すなわち、ポンプの低液位運転時において、2重ケーシ
ング内部の気体の自然対流によるケーシングの熱変形を
防止するためには、ポンプの低液位運転を臨界レイリ数
以下で行う必要があり、そのためには、上式に示すよう
に2重ケーシングの軸方向の温度差ΔTt、を、RAを
臨界レイリ数以下にするように小さくする必要がある。
しかし、従来構造では、ポンプの低液位運転時の内ケー
シング1の軸方向温度分布は第1図(b)に示すように
、蓋11のレベルに相当する0点から、通常液位Aのレ
ベルに相当するP点を経て、ポンプの低液位運転時の低
液位Bのレベルに相当するQ点まで、0、P、Qに沿っ
て直線的な温度分布となり、低液位Bのレベルで軸方向
温度差ΔTt、((b)図の線分RQに相当)が生じる
。そこでR1が臨界レイリ数を超えるため、低液位2重
ケーシング部に気体の自然対流が発生し、内ケーシング
1は円周方向温度不均一のため変形する。したがって、
ポンプの低液位運転時の機能維持に影響を及ぼすという
問題がある。なお、軸方向温度分布が直線的となるのは
、内ケーシング1の板厚dが軸方向において等しく、低
液位Bから上部へ熱の伝わる際の熱抵抗が均一であるた
めである。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来技術の問題点を解決するもので、
竪形ポンプの低液位運転時において、ケーシングに温度
不均一が生じやすい条件下でも、円周方向温度の不均一
を防止し、ケーシングの熱変形の生じない信頼性の高い
竪形ポンプを提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の構成は、回転軸、羽根車等を支持する内ケーシ
ングと、内ケーシングを抜き差し可能に収納する外ケー
シングとで2重ケーシングを構成する竪形ポンプにおい
て、このポンプの通常液位に対応する位置を境に上位と
下位とで、前記内ケーシングの断面形状を変化させたも
のである。
なお付記すると、ポンプの低液位運転時において、2重
ケーシングの軸方向温度差を、ケーシングの熱抵抗を小
さくすることで減少させ、内ケーシングの熱変形の原因
となる気体の自然対流を防止するものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第4図を用いて説明する。
第4図は、本発明の一実施例の竪形ポンプを示すもので
、(a)は縦断面図、(b)は軸方向温度差を示す線図
である。さきの第1図と同一符号のものは同等部であシ
、その説明を省略する。
第4図において20は内ケーシング1の内側に取付けら
れた、ポンプ溶液の貯溜可能な容器構造に係るナトリウ
ムタンクであシ、その上端20aは、通常液位Aよシ低
くしておく。ポンプの通常運転状態での通常液位Aは、
ナトリウムタンク上端20aよシ高いため、ナトリウム
タンク20内部にナトリウム液が流入し貯溜されてナト
リウム層21が形成される。
一方、ポンプの運転状態が変わシ、ポンプ内ナトリウム
液面が通常液位Aから低液位Bに変化した場合でも、ナ
トリウムタンク20内部のナトリウム層21はそのまま
残ることになる。
本構成によると、ポンプの低液位運転時の内ケーシング
1の熱抵抗は、従来構造に比ベナトリウム層21の熱伝
導により小さくすることができる。
したがって、ポンプの低液位運転時の内ケーシング1の
軸方向温度分布は、第4図(b)に示すようにナトリウ
ムタンク20の上端部20aの位置P1で温度分布の勾
配が変化し、低液位部の軸方向温度差ΔTz((b)図
の線分RIQに相当)は従来構造よシ小さくすることが
できる。したがって、ポンプの低液位運転時の内、外ケ
ーシング1,2によって形成される細隙部9のR,は臨
界レイリ数以下にすることができるため、気体の自然対
流は発生せず、内ケーシング1は円周方向の温度不均一
のため変形することがなくなシ、ポンプは健全な運転を
することができる。
また、本構造は、通常液位Aから上の範囲の2重ケーシ
ング部に施されている対流防止板1oに比べ、外ケーシ
ング2の内側と接触しないため、内ケーシングlの引抜
きおよび差込みの際の損傷の問題は全くない。
次に、本発明の他の実施例を第5図を用いて説明する。
第5図は、本発明の他の実施例の竪形ポンプを示すもの
で、(a)は縦断面図、(b)は軸方向温度差を示す線
図である。さきの第1図と同一符号のものは、同等部で
あシ、その説明を省略する。
本図において、30は内ケーシングで、通常液位Aに対
応する位置を境に上位と下位とで内ケーシングの板厚を
変化させ、通常液位Aから下の板厚d2を、通常液位A
から上の板厚dlよシ厚くしている。
本構造によると、ポンプの低液位運転時において、内ケ
ーシング30の熱抵抗は従来構造にくらべ、板厚増加に
よる熱伝導面積の増加によシ小さくなるものである。し
だがって、ポンプの低液位運転時の、細隙部9のR1は
臨界レイリ数以下にすることができるため、気体の自然
対流は発生せず、内ケーシング30は、円周方向温度分
布の不均一のため変形することがなくなジ、ポンプは健
全な運転をすることができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、竪形ポンプの低液
位運転時において、ケーシングに温度不均一が生じやす
い条件下でも、円周温度の不均一を防止でき、ケーシン
グの熱変形の生じない信頼性の高い竪形ポンプを提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の竪形ポンプを示すもので、(a)は縦
断面図、(b)は軸方向温度差を示す線図、第2図は、
気体の自然対流の流れのパターンおよび自然対流による
温度分布パターンを示す説明図で、(a)は2重ケーシ
ングの模式図、(b)は軸方向温度差を示す線図、(C
)Fi円周方向温度差を示す線図、第3図は、気体の自
然対流による円周方向温度差と軸方向温度差との関係を
示す線図、第4図は、本発明の一実施例の竪形ポンプを
示すもので、(a)は縦断面図、(b)は軸方向温度差
を示す線図、第5図は、本発明の他の実施例の竪形ポン
プを示すもので、(a)は縦断面図、(b)は軸方向温
度差を示す線図である。 1・・・内ケーシング、2・・・外ケーシング、3・・
・回転軸、4・・・羽根車、A・・・通常液位、20・
・・ナトリウ1 1 図 (0−) (b) ’gz 図 CI−) ’())) (Cン 第 3 図 第 4 図 (1)(b2 ′fU 5 図 (久)(b)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、回転軸、羽根車等を支持する内ケーシングと、内ケ
    ーシングを抜き差し可能に収納する外ケーシングとで2
    重ケーシングを構成する竪形ポンプにおいて、このポン
    プの通常液位に対応する位置を境に上位と下位とで、前
    記内ケーシングの断面形状を変化させたことを特徴とす
    る熱変形防止構造を備えた竪形ポンプ。 2、特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、ポンプ
    の通常液位よシ下位にわたり、内ケーシングの内側を、
    ポンプ用液の貯溜可能な容器構造とすることによって、
    前記内ケーシングの断面形状を変化させたものである熱
    変形防止構造を備えた竪形ポンプ。
JP11581483A 1983-06-29 1983-06-29 熱変形防止構造を備えた竪形ポンプ Granted JPS608491A (ja)

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JPS608491A true JPS608491A (ja) 1985-01-17
JPH0119079B2 JPH0119079B2 (ja) 1989-04-10

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5647698A (en) * 1979-09-25 1981-04-30 Toshiba Corp Pump

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5647698A (en) * 1979-09-25 1981-04-30 Toshiba Corp Pump

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