JP6957272B2 - Sealing device for pumps and primary coolant pump - Google Patents
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Description
本開示は、ポンプ用シール装置及び該ポンプ用シール装置を備える一次冷却材ポンプに関する。 The present disclosure relates to a pump sealing device and a primary coolant pump including the pump sealing device.
原子力発電所では、原子炉と蒸気発生器との間に一次冷却材を循環させるために一次冷却材ポンプが設けられる。一次冷却材ポンプには、一次冷却材の漏洩を防止するためシール装置が設置されている。
特許文献1には、ポンプシャフトに設けられるシール装置が開示されている。このシール装置は、一次冷却材の流路に近い側から順にポンプシャフトの周囲に配置されるNo.1シール部、No.2シール部及びNo.3シール部で構成され、No.1シール部は限定漏洩式の非接触シールが用いられ、No.2シール部及びNo.3シール部はメカニカルシールが用いられている。
At a nuclear power plant, a primary coolant pump is installed to circulate the primary coolant between the reactor and the steam generator. The primary coolant pump is equipped with a sealing device to prevent leakage of the primary coolant.
Patent Document 1 discloses a sealing device provided on a pump shaft. This sealing device is arranged around the pump shaft in order from the side closer to the flow path of the primary coolant. 1 seal part, No. 2 Seal part and No. It is composed of 3 seals, and No. A limited leakage type non-contact seal is used for 1 seal part, and No. 2 Seal part and No. A mechanical seal is used for the 3 seal part.
上記一次冷却材ポンプにおいて、全交流電源喪失(Station Black Out)(以下「SBO」とも言う。)が起きた場合、シール部に約300℃で、且つ、約15MPaの一次冷却材が到達するため、一次冷却材ポンプのシール装置から、この一次冷却材漏洩を防止する必要がある。 In the above primary coolant pump, when a total AC power loss (Station Black Out) (hereinafter, also referred to as "SBO") occurs, the primary coolant reaches the seal portion at about 300 ° C. and about 15 MPa. , It is necessary to prevent this primary coolant leakage from the seal device of the primary coolant pump.
SBO発生後、高温高圧の一次冷却材がシール部に到達した時、RCPのシール装置はその漏洩を防止できるように設計されているが、一次冷却材の漏洩防止対策に対し、更なる安全性の向上が求められている。 The RCP sealing device is designed to prevent leakage of the high-temperature and high-pressure primary coolant when it reaches the seal after SBO occurs, but it is even safer for measures to prevent leakage of the primary coolant. Is required to be improved.
一実施形態は、SBO発生後、高温高圧流体が到達したときでも、ポンプシャフト周囲のシール機能を保持可能にすることを目的とする。 One embodiment aims to make it possible to maintain the sealing function around the pump shaft even when the high temperature and high pressure fluid arrives after the occurrence of SBO.
(1)一実施形態に係るポンプ用シール装置は、
第1部材と、
前記第1部材に対向して配置され、リング溝を有する第2部材と、
前記リング溝に設けられるリング部材と、
前記リング部材に対して低圧側にて前記リング溝に設けられ、前記第2部材より熱膨張係数が大きい材料で構成されたバックアップリングと、を備え、
前記バックアップリングと前記リング溝の底面との間の隙間よりも、前記バックアップリングと前記第1部材との間の隙間の方が大きい。
(1) The pump sealing device according to the embodiment is
The first member and
A second member arranged to face the first member and having a ring groove,
The ring member provided in the ring groove and
A backup ring provided in the ring groove on the low pressure side with respect to the ring member and made of a material having a coefficient of thermal expansion larger than that of the second member is provided.
The gap between the backup ring and the first member is larger than the gap between the backup ring and the bottom surface of the ring groove.
上記(1)の構成によれば、通常運転時にはバックアップリングの内周側に隙間を確保する一方、SBO時の高温高圧環境下において、バックアップリングのリング溝の底面側への変形は制限されるため、上記バックアップリングは熱膨張して上記第1部材側へ変形し、リング部材のはみ出し隙間を狭めることができる。これによって、高温高圧流体によるリング部材の損傷を抑制でき、リング部材のシール機能を保持できる。
なお、高温下でバックアップリングが変形することを利用しているため、通常運転時にはバックアップリングと第1部材との間に隙間を確保し、ポンプ動作に影響を及ぼすことはない。
According to the configuration of (1) above, a gap is secured on the inner peripheral side of the backup ring during normal operation, while deformation of the backup ring to the bottom surface side is restricted under a high temperature and high pressure environment during SBO. Therefore, the backup ring can be thermally expanded and deformed toward the first member side, and the protruding gap of the ring member can be narrowed. As a result, damage to the ring member due to the high temperature and high pressure fluid can be suppressed, and the sealing function of the ring member can be maintained.
Since the backup ring is deformed at a high temperature, a gap is secured between the backup ring and the first member during normal operation, and the pump operation is not affected.
(2)一実施形態では、前記(1)の構成において、
前記リング部材がOリングで構成される。
上記(2)の構成によれば、Oリングが有する大径の断面形状によってOリングが第1部材との間の隙間からはみ出すのを抑制できる。
(2) In one embodiment, in the configuration of (1) above,
The ring member is composed of an O-ring.
According to the configuration (2) above, the large-diameter cross-sectional shape of the O-ring can prevent the O-ring from protruding from the gap between the O-ring and the first member.
(3)一実施形態では、前記(1)又は(2)の構成において、
前記バックアップリングは、前記リング溝の底面に接触するように前記リング溝に設けられる。
上記(3)の構成によれば、バックアップリングはリング溝の底面に接触しているので、第1部材側への伸び代しかなく、そのため、第1部材との間の隙間を狭めることができる。
(3) In one embodiment, in the configuration of (1) or (2) above,
The backup ring is provided in the ring groove so as to come into contact with the bottom surface of the ring groove.
According to the configuration of (3) above, since the backup ring is in contact with the bottom surface of the ring groove, there is only an extension allowance toward the first member side, and therefore the gap between the backup ring and the first member can be narrowed. ..
(4)一実施形態では、前記(1)〜(3)の何れかの構成において、
前記バックアップリングの全体が、前記リング溝内に設けられる。
上記(4)の構成によれば、通常運転時において、バックアップリングはリング溝内に収容されるので、第1部材と第2部材との間に相対移動があっても、バックアップリングは該相対移動を阻害しない。
(4) In one embodiment, in any of the configurations (1) to (3) above,
The entire backup ring is provided in the ring groove.
According to the configuration of (4) above, since the backup ring is housed in the ring groove during normal operation, the backup ring is relative even if there is relative movement between the first member and the second member. Does not impede movement.
(5)一実施形態では、前記(1)〜(4)の何れかの構成において、
前記バックアップリングは、周方向に延在する前記リング溝に設けられ、
前記バックアップリングは、
第1分割セクションと、
周方向において前記第1分割セクションの隣に設けられる第2分割セクションと、
を含み、
前記第1分割セクションおよび前記第2分割セクションは、前記周方向における互いの重なり長が可変となるように、互いの周方向端部が係合可能に構成される。
(5) In one embodiment, in any of the configurations (1) to (4) above,
The backup ring is provided in the ring groove extending in the circumferential direction.
The backup ring
The first division section and
A second division section provided next to the first division section in the circumferential direction,
Including
The first division section and the second division section are configured so that their circumferential ends can be engaged with each other so that their overlapping lengths in the circumferential direction are variable.
上記(5)の構成によれば、バックアップリングを構成する上記第1分割セクション及び上記第2分割セクションの周方向における互いの重なり長を調整することで、内径を可変とすることができる。これによって、第1部材及び第2部材間にあるリング溝への装着が容易である。 According to the configuration (5), the inner diameter can be made variable by adjusting the overlapping lengths of the first division section and the second division section constituting the backup ring in the circumferential direction. This facilitates mounting in the ring groove between the first member and the second member.
(6)一実施形態では、前記(1)〜(5)の何れかの構成において、
前記バックアップリングは、周方向に延在する前記リング溝に設けられ、
前記リング溝の前記底面に対向する前記バックアップリングの周面に複数の切欠きが設けられる。
上記(6)の構成によれば、バックアップリングは上記複数の切欠きを有するため、SBO発生後、高温高圧流体がシール部に到達し、シール部の周囲が高温高圧になると、熱膨張係数が大きいバックアップリングが熱膨張して上記切欠きを狭める方向の力が発生する。この力は切欠き部に内側向きの応力を発生させる。この応力とバックアップリングの熱膨張とによってバックアップリングが内側へせり出し、はみ出し隙間を部分的にでも小さくし、リング部材の該隙間からのはみ出しを抑制できる。
(6) In one embodiment, in any of the configurations (1) to (5) above,
The backup ring is provided in the ring groove extending in the circumferential direction.
A plurality of notches are provided on the peripheral surface of the backup ring facing the bottom surface of the ring groove.
According to the configuration of (6) above, since the backup ring has the plurality of notches, the coefficient of thermal expansion increases when the high temperature and high pressure fluid reaches the seal portion and the circumference of the seal portion becomes high temperature and high pressure after the occurrence of SBO. The large backup ring thermally expands and a force is generated in the direction of narrowing the notch. This force creates an inward stress in the notch. Due to this stress and the thermal expansion of the backup ring, the backup ring protrudes inward, the protrusion gap can be partially reduced, and the protrusion of the ring member from the gap can be suppressed.
(7)一実施形態では、前記(6)の構成において、
前記切欠きは、前記リング溝の前記底面から離れるにつれて前記周方向における切欠き幅が徐々に小さくなる形状を有する。
上記(7)の構成によれば、上記切欠きが上記形状を有することで、バックアップリングの熱延びによる周方向の力を内側へ向かう押付力に効率良く変換できる。
(7) In one embodiment, in the configuration of (6) above,
The notch has a shape in which the notch width in the circumferential direction gradually decreases as the distance from the bottom surface of the ring groove increases.
According to the configuration of the above (7), since the notch has the above shape, the force in the circumferential direction due to the thermal extension of the backup ring can be efficiently converted into the pressing force inward.
(8)一実施形態では、前記(1)〜(7)の何れかの構成において、
前記バックアップリングは、周方向に延在する前記リング溝に設けられ、
前記バックアップリングの径方向断面は、波状、または、前記リング部材に向かって高圧側に凸湾曲状に構成される。
上記(8)の構成によれば、高温高圧下でバックアップリングが膨張し、高温高圧流体の圧力がリング部材を介してバックアップリングに付加されたとき、バックアップリングの径方向断面は、波状、又は前記リング部材に向かって高圧側に凸湾曲状に構成されるため、第1部材側への伸び代を大きくできる。これによって、リング部材のはみ出し隙間を小さくできる。
(8) In one embodiment, in any of the configurations (1) to (7) above,
The backup ring is provided in the ring groove extending in the circumferential direction.
The radial cross section of the backup ring is configured to be wavy or convexly curved toward the high pressure side toward the ring member.
According to the configuration (8) above, when the backup ring expands under high temperature and high pressure and the pressure of the high temperature and high pressure fluid is applied to the backup ring via the ring member, the radial cross section of the backup ring is wavy or wavy. Since it is configured to be convexly curved toward the high pressure side toward the ring member, the extension allowance toward the first member side can be increased. As a result, the protruding gap of the ring member can be reduced.
(9)一実施形態では、前記(1)〜(8)の何れかの構成において、
前記バックアップリングは、周方向に延在する前記リング溝に設けられ、
前記バックアップリングの径方向断面は、前記第1部材に向かって軸方向厚さが減少する。
上記(9)の構成によれば、バックアップリングは第1部材に向かって軸方向厚さが減少し、第1部材に近い領域は熱容量が小さく昇温しやすい。従って、第1部材に向かう熱膨張量が増加するため、第1部材側へのはみ出し量を増加できる。これによって、第1部材との隙間を狭め、リング部材の該隙間からのはみ出しを抑制できる。
(9) In one embodiment, in any of the configurations (1) to (8) above,
The backup ring is provided in the ring groove extending in the circumferential direction.
The radial cross section of the backup ring decreases in axial thickness toward the first member.
According to the configuration of (9) above, the thickness of the backup ring decreases toward the first member, and the heat capacity is small in the region close to the first member, and the temperature tends to rise. Therefore, since the amount of thermal expansion toward the first member increases, the amount of protrusion toward the first member can be increased. As a result, the gap between the ring member and the first member can be narrowed, and the ring member can be prevented from protruding from the gap.
(10)一実施形態では、前記(1)〜(9)の何れかの構成において、
前記バックアップリングは樹脂製であり、ガラス転移温度が200℃以下である。
上記(9)の構成によれば、バックアップリングが200℃以下の温度で軟化するため、高温高圧流体がリング溝に到達したとき、バックアップリングが軟化し変形するため、第1部材との隙間を狭め、リング部材の該隙間からのはみ出しを抑制できる。
(10) In one embodiment, in any of the configurations (1) to (9) above,
The backup ring is made of resin and has a glass transition temperature of 200 ° C. or lower.
According to the configuration of (9) above, since the backup ring softens at a temperature of 200 ° C. or lower, when the high temperature and high pressure fluid reaches the ring groove, the backup ring softens and deforms, so that a gap with the first member is formed. It can be narrowed to prevent the ring member from protruding from the gap.
(11)一実施形態に係る一次冷却材ポンプは、
ポンプシャフトと、
前記ポンプシャフトの外周側に設けられる前記(1)〜(10)の何れかの構成を有するシール装置と、
を備える。
上記(11)の構成によれば、ポンプシャフトの外周側に上記構成のシール装置を備えることで、SBO発生後、高温高圧流体がリング溝に到達したとき、バックアップリングが熱膨張して第1部材側へ変形することで、リング部材のはみ出し隙間を低減でき、リング部材のシール機能を保持できる。
なお、高温高圧条件下でバックアップリングが変形することを利用しているため、通常運転時にはバックアップリングと第1部材との間に隙間を確保し、ポンプ動作に影響を及ぼすことはない。
(11) The primary coolant pump according to the embodiment is
With the pump shaft,
A sealing device provided on the outer peripheral side of the pump shaft and having the configuration according to any one of (1) to (10).
To be equipped.
According to the configuration of (11) above, by providing the sealing device having the above configuration on the outer peripheral side of the pump shaft, when the high temperature and high pressure fluid reaches the ring groove after SBO is generated, the backup ring is thermally expanded and the first By deforming to the member side, the protrusion gap of the ring member can be reduced, and the sealing function of the ring member can be maintained.
Since the backup ring is deformed under high temperature and high pressure conditions, a gap is secured between the backup ring and the first member during normal operation, and the pump operation is not affected.
(12)一実施形態では、前記(11)の構成において、
前記リング部材は、前記第1部材および前記第2部材の間の軸方向隙間をシールするように構成される。
上記(12)の構成によれば、通常運転時においてはリング部材によって第1部材と第2部材との隙間のシール機能をもたせることができ、SBO発生後、高温高圧流体が到達したときは、バックアップリングが該隙間を狭めることによってリング部材の第1部材との隙間からのはみ出しを抑制できる。
(12) In one embodiment, in the configuration of (11) above,
The ring member is configured to seal an axial gap between the first member and the second member.
According to the configuration (12) above, the ring member can provide a sealing function for the gap between the first member and the second member during normal operation, and when the high-temperature and high-pressure fluid arrives after the occurrence of SBO, By narrowing the gap, the backup ring can prevent the ring member from protruding from the gap with the first member.
(13)一実施形態では、前記(12)の構成において、
前記第1部材および前記第2部材の軸方向における相対的な動きが許容されるように構成される。
上記(13)の構成によれば、通常運転時においては、バックアップリングと第1部材との間に隙間が形成されるので、バックアップリングは第1部材及び第2部材間の相対的な動きを阻害せずに、リング部材によるシール機能を保持できる。
(13) In one embodiment, in the configuration of (12) above,
The first member and the second member are configured to allow relative movement in the axial direction.
According to the configuration of (13) above, during normal operation, a gap is formed between the backup ring and the first member, so that the backup ring moves relative to each other between the first member and the second member. The sealing function of the ring member can be maintained without hindering.
(14)一実施形態では、前記(11)〜(13)の何れかの構成において、
No.2シールリングと、
前記No.2シールリングに対向配置され、前記ポンプシャフトとともに回転するように構成されたNo.2シールランナと、
前記No.2シールリングを支持するためのNo.2インサートと、
前記ポンプシャフトの外周側に設けられるスリーブと、を備え、
前記シール装置の前記リング部材は、前記ポンプシャフトと前記スリーブとの間、前記スリーブと前記No.2シールランナとの間、または、前記No.2シールリングと前記No.2インサートとの間の軸方向隙間をシールするように構成される。
(14) In one embodiment, in any of the configurations (11) to (13) above,
No. 2 seal ring and
No. No. 2 is arranged to face the seal ring and is configured to rotate together with the pump shaft. 2 seal runners and
No. No. 2 for supporting the seal ring. 2 inserts and
A sleeve provided on the outer peripheral side of the pump shaft is provided.
The ring member of the sealing device is formed between the pump shaft and the sleeve, and the sleeve and the No. 2 Between the seal runner or the above No. 2 Seal ring and No. 2 It is configured to seal the axial gap between the inserts.
上記(14)の構成によれば、SBO発生後、高温高圧流体がNo.2シール部に到達しても、上記シール装置とNo.2シール部との組合せで、高温高圧流体がNo.2シール部より下流側へ漏洩するのを抑制できる。 According to the configuration of (14) above, after the SBO is generated, the high temperature and high pressure fluid is No. 2 Even if it reaches the seal part, the above seal device and No. In combination with 2 seals, high temperature and high pressure fluid is No. 2 It is possible to suppress leakage to the downstream side from the seal portion.
一実施形態によれば、高温高圧流体が到達したときでもポンプシャフト周囲に設けられたリング部材のはみ出し隙間を小さくすることでリング部材の損傷を抑制でき、これによって、リング部材のシール機能を保持できる。 According to one embodiment, damage to the ring member can be suppressed by reducing the protrusion gap of the ring member provided around the pump shaft even when the high temperature and high pressure fluid arrives, thereby maintaining the sealing function of the ring member. can.
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, etc. of the components described as embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention to this, but are merely explanatory examples. No.
For example, expressions that represent relative or absolute arrangements such as "in a certain direction", "along a certain direction", "parallel", "orthogonal", "center", "concentric" or "coaxial" are exact. Not only does it represent such an arrangement, but it also represents a state of relative displacement with tolerances or angles and distances to the extent that the same function can be obtained.
Further, for example, an expression representing a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape not only represents a shape such as a quadrangular shape or a cylindrical shape in a geometrically strict sense, but also includes a concavo-convex portion or a concavo-convex portion within a range in which the same effect can be obtained. The shape including the chamfered portion and the like shall also be represented.
On the other hand, the expressions "equipped", "equipped", "equipped", "included", or "have" one component are not exclusive expressions that exclude the existence of other components.
図1は、一実施形態に係るポンプ用シール装置10を示す。
図1において、第1部材12に対向して配置される第2部材14にリング溝16が形成され、リング溝16にリング部材18が設けられる。SBO発生後、シール部に高温高圧流体が到達した時、高温高圧流体Fhがリング溝16に到達するおそれがある。リング部材18に対して低圧側(高温高圧流体Fhの流入側と反対側)のリング溝16にバックアップリング20が設けられる。バックアップリング20は、熱膨張係数が第2部材14より大きい材料で構成され、かつバックアップリング20と第1部材12との間の隙間がバックアップリング20とOリング溝16の底面16aとの間の隙間より大きくなるように配置される。
FIG. 1 shows a
In FIG. 1, a
上記構成によれば、ポンプの通常運転時にはバックアップリング20の内周側(第1部材12との間)に隙間を確保しているため、第1部材12及び第2部材14間の矢印a方向の相対移動を許容できる。一方、高温高圧流体Fhがリング溝16に流入し、リング溝16が高温高圧環境になったとき、バックアップリング20のリング溝の底面側への変形は制限されるため、バックアップリング20は熱膨張して第1部材側へ変形し、リング部材18のはみ出し隙間を狭めることができる。これによって、リング部材18の損傷を抑制でき、リング部材18のシール機能を保持できる。
According to the above configuration, since a gap is secured on the inner peripheral side (between the first member 12) of the
このように、高温下でバックアップリングが熱膨張して変形することを利用しているため、通常運転時にはバックアップリング20と第1部材12との間に隙間を確保できる。これによって、第1部材12と第2部材14との相対移動が許容され、ポンプ動作に影響を及ぼすことはない。また、バックアップリング20とリング溝16の底面16aとの間の隙間を小さくしているため、高温高圧下でバックアップリング20の第1部材側へのはみ出し量を確保できる。
Since the backup ring is thermally expanded and deformed at a high temperature in this way, a gap can be secured between the
一実施形態では、リング部材18としてOリングを用いることができる。これによって、Oリングが有する大径の断面形状によってOリングが第1部材12との間の隙間からはみ出すのを抑制できる。
一実施形態では、リング部材18として、Dリング、Tリング、Xリング等のスクウィーズパッキンを用いることができる。
In one embodiment, an O-ring can be used as the
In one embodiment, a squeeze packing such as a D ring, a T ring, or an X ring can be used as the
一実施形態では、後述するように、第1部材12はポンプシャフト又はポンプシャフトの外周側に設けられ、ポンプシャフトと共に回転するスリーブであり、あるいはこれら回転部材の外周面に設けられる静止部材である。また、第2部材14は、ポンプシャフトと共に回転する回転部材又はこれら回転部材の外周側に設けられる静止部材である。
In one embodiment, as will be described later, the
一実施形態では、バックアップリング20は、Oリング溝16の底面16aに接触するように設けられる。
この実施形態によれば、バックアップリング20はOリング溝の底面16aに接触しているので、第1部材側への伸び代しかなく、そのため、高温高圧環境下で第1部材12との間の隙間を狭めることができる。
In one embodiment, the
According to this embodiment, since the
一実施形態では、バックアップリング20の全体が、Oリング溝16の内部に設けられる。
この実施形態によれば、通常運転時において、バックアップリング20はOリング溝内に収容されるので、第1部材12と第2部材14との間に相対移動があっても、該相対移動を阻害しない。
In one embodiment, the
According to this embodiment, since the
図2は一実施形態に係るバックアップリング20(20a)を示し、図3は、バックアップリング20(20a)を図2(B)中の矢印A方向から視た図である。
一実施形態では、図2に示すように、バックアップリング20(20a)はリング形状を有し、周方向に延在するリング溝16に設けられる。図2に示すように、上面21aがSBO時において高温高圧流体Fhが流入する側に面し、下面21bは高温高圧流体Fhが流入する側と反対側の低圧側に面する。
FIG. 2 shows the backup ring 20 (20a) according to the embodiment, and FIG. 3 is a view of the backup ring 20 (20a) viewed from the direction of arrow A in FIG. 2 (B).
In one embodiment, as shown in FIG. 2, the backup ring 20 (20a) has a ring shape and is provided in a
図2及び図3に示すように、バックアップリング20(20a)は、第1分割セクション22と、周方向において第1分割セクション22の隣に設けられる第2分割セクション24と、を有する。第1分割セクション22及び第2分割セクション24は、周方向において互いに重なる重なり部26(26a、26b、26c、26d)を有する。重なり部26は第1分割セクション22及び第2分割セクション24の重なり長が可変となるように、かつ互いの周方向端部が係合可能に構成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the backup ring 20 (20a) has a
この実施形態によれば、第1分割セクション22及び第2分割セクション24の周方向における互いの重なり長を調整することで、内径を可変とすることができる。これによって、第1部材12及び第2部材14間にあるリング溝16への装着が容易である。
According to this embodiment, the inner diameter can be made variable by adjusting the overlapping lengths of the first divided
一実施形態では、図3(A)に示すように、重なり部26(26a)は、上面21a及び下面21bに平行で互いに対面しかつ摺動可能な平面28a及び28bと、平面28a及び28bの両端に連なり上面21a及び下面21bにほぼ直交する面30a、30b及び32a、32bを有する。
一実施形態では、図3(B)に示すように、重なり部26(26b)は、互いに対面し上面21a及び下面21bに対して傾斜した面34a及び34bを有する。
In one embodiment, as shown in FIG. 3A, the overlapping portion 26 (26a) is a
In one embodiment, as shown in FIG. 3B, the overlapping portions 26 (26b) have
一実施形態では、図3(C)に示すように、重なり部26(26c)は、互いに遊嵌する四角断面の凹部36a及び凸部36bを有する。
一実施形態では、図3(D)に示すように、重なり部26(26d)は、互いに遊嵌する三角断面の凹部38a及び凸部38bを有する。
これらの実施形態によれば、重なり部26の重なり長が調整可能であり、重なり長を調整することで内径を可変とすることで、リング溝16への装着が容易になる。また、重なり部26を有することで、高温高圧流体Fhの漏れを抑制できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 3C, the overlapping portion 26 (26c) has a
In one embodiment, as shown in FIG. 3D, the overlapping portion 26 (26d) has a
According to these embodiments, the overlapping length of the overlapping
一実施形態では、図4に示すように、バックアップリング20(20b)はリング形状を有し、第1部材12(例えばポンプシャフトなどの回転部材)の周方向に延在するリング溝16に設けられる。バックアップリング20(20b)はリング溝16の底面16aに対向するバックアップリング20(20b)の外周面に複数の切欠き39が設けられる。
In one embodiment, as shown in FIG. 4, the backup ring 20 (20b) has a ring shape and is provided in a
この実施形態によれば、バックアップリング20(20b)は複数の切欠き39を有するため、SBO発生後、高温高圧流体Fhがリング溝16に到達し、リング部材18の周囲が高温高圧になると、熱膨張率が大きいバックアップリング20(20b)が周方向へ熱膨張する。
これによって、図4(B)に示すように、切欠き39を狭める方向の力f1及びf2が発生する。力f1及びf2は切欠き部に内側向きの応力f3を発生させる。この応力f3とバックアップリング20(20b)の熱膨張及び高温高圧下におけるバックアップリング20(20b)の軟化とによって、バックアップリング20(20b)が内側へせり出し、第1部材12と第2部材14との間に形成されるはみ出し隙間を部分的にでも小さくできる。
According to this embodiment, since the backup ring 20 (20b) has a plurality of
As a result, as shown in FIG. 4B, forces f 1 and f 2 in the direction of narrowing the
一実施形態では、図4(B)に示すように、切欠き39は、リング溝16の底面16aから離れるにつれて周方向における切欠き幅が徐々に小さくなる形状を有する。
この実施形態によれば、切欠き39が上記形状を有することで、バックアップリング20(20b)の熱延びによる周方向の力f1及びf2を内側へ向かう押付力(応力f3)に効率良く変換できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 4B, the
According to this embodiment, since the
一実施形態では、図4(B)に示すように、切欠き39は、頂点tを頂点とする三角形状を有する。これによって、周方向の力f1及びf2は、バックアップリング20(20b)の熱延びが進むにつれて内径側領域から順々に効率良く内側向きの応力f3に変換される。
In one embodiment, as shown in FIG. 4B, the
一実施形態では、図5に示すように、バックアップリング20(20c)は、リング形状を有して周方向に延在するリング溝16に設けられ、かつ径方向断面が波状に構成される。
この実施形態によれば、高温高圧下でバックアップリング20(20c)が軟化し、かつリング部材18がバックアップリング20(20c)を高圧の力f0で押し付けたとき、二点鎖線で示すように平坦な径方向断面に変形する。バックアップリング20(20c)は、リング溝の底面16a側への伸びは制限されるため、第1部材12側(矢印b方向)への伸び代が大きくなる。これによって、リング部材18のはみ出し隙間を小さくでき、高温高圧流体Fhによるリング部材18の破損を抑制できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 5, the backup ring 20 (20c) is provided in a
According to this embodiment, when the backup ring 20 (20c) is softened under high temperature and high pressure and the
一実施形態では、図6に示すように、バックアップリング20(20d)は、リング形状を有して周方向に延在するリング溝16に設けられ、かつ径方向断面がリング部材18に向かって高圧側に凸湾曲状に構成される。
この実施形態によれば、高温高圧下でバックアップリング20(20d)が軟化し、かつリング部材18がバックアップリング20(20d)を高圧の力f0で押し付けたとき、二点鎖線で示すように平坦な径方向断面に変形する。バックアップリング20(20d)は、リング溝の底面16a側への伸びは制限されるため、第1部材12側(矢印b方向)への伸び代が大きくなる。これによって、リング部材18のはみ出し隙間を小さくでき、リング部材18の破損を抑制できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 6, the backup ring 20 (20d) is provided in a
According to this embodiment, when the backup ring 20 (20d) is softened under high temperature and high pressure and the
一実施形態では、図7に示すように、バックアップリング20(20e)は、リング形状を有して周方向に延在するリング溝16に設けられ、かつ径方向断面が第1部材12に向かって軸方向厚さが減少するように構成される。
この実施形態によれば、バックアップリング20(20e)は第1部材12に向かって軸方向厚さが減少し、第1部材12に近い領域は熱容量が小さく昇温しやすい。従って、高温高圧下でバックアップリング20(20e)が軟化し、かつリング部材18がバックアップリング20(20e)を高圧の力f0で押し付けたとき、第1部材12に近い領域で熱により軟化しやすいため、第1部材側へのはみ出し量を増加できる。これによって、第1部材12との隙間を狭め、リング部材18の該隙間からのはみ出しを抑制できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 7, the backup ring 20 (20e) is provided in a
According to this embodiment, the thickness of the backup ring 20 (20e) decreases toward the
なお、図5に示すバックアップリング20(20c)又は図6に示すバックアップリング20(20d)を、図7に示すように、第1部材12に向かって軸方向厚さが減少するように構成してもよい。これによって、第1部材側へのはみ出し量を増加できる。
The backup ring 20 (20c) shown in FIG. 5 or the backup ring 20 (20d) shown in FIG. 6 is configured so that the axial thickness decreases toward the
一実施形態では、バックアップリング20は樹脂製で構成され、かつガラス転移温度が200℃以下である。
この実施形態によれば、バックアップリング20が200℃以下の温度で軟化するため、高温高圧流体Fhがリング溝16に到達したとき、バックアップリング20が熱膨張すると共に、軟化し変形するため、第1部材12との隙間を狭め、リング部材18の該隙間へのはみ出しを抑制できる。
In one embodiment, the
According to this embodiment, since the
一実施形態では、バックアップリング20はPEEK材で構成される。PEEK材のガラス転移温度は143℃であり、143℃を超えたところで変位が増加する。従って、高温高圧流体Fhがリング溝16に到達したとき、高温高圧流体Fhの高温高圧によりバックアップリング20が上記ガラス転移点以上に昇温して軟化し変形するので、第1部材12側へのはみ出しが可能になる。
In one embodiment, the
図8は、原子炉に設けられる一実施形態に係る一次冷却材ポンプ40のシール部を示し、図9は、該シール部の一部を示す。
図9に示すように、一次冷却材ポンプ40は、ポンプシャフト42と、ポンプシャフト42の外周側に設けられる上記何れかの構成を有するシール装置10(10A、10B、10C)と、を備える。
FIG. 8 shows a seal portion of the
As shown in FIG. 9, the
上記構成によれば、ポンプシャフト42の外周側にシール装置10を備えることで、SBO発生後、高温高圧流体Fhがリング溝16に到達したとき、バックアップリング20が軟化して第1部材12へ変形することで、リング部材18のはみ出し隙間を低減でき、リング部材18のシール機能を保持できる。
なお、高温下でバックアップリング20が変形することを利用しているため、通常運転時にはバックアップリング20と第1部材12との間に隙間を確保し、ポンプ動作に影響を及ぼすことはない。
According to the above configuration, by providing the sealing
Since the
一実施形態では、図8に示すように、一次冷却材ポンプ40はポンプシャフト42が鉛直方向に沿って配置された縦型のポンプであり、シール部は、高温高圧流体Fhの流路に近いほうから順にポンプシャフト42又はポンプシャフト42の外周側に設けられるスリーブを含む回転部材に沿ってNo.1シール部44、No.2シール部46及びNo.3シール部48を備える。
In one embodiment, as shown in FIG. 8, the
一実施形態では、第1部材12及び第2部材14の間でポンプシャフト42に沿う軸方向隙間が形成され、リング部材18はこの軸方向隙間をシールするように構成される。
この実施形態によれば、ポンプの通常運転時においては、リング部材18によって第1部材12と第2部材14との隙間のシール機能をもたせることができ、SBO発生後高温高圧流体Fhが到達したときは、バックアップリング20がこの軸方向隙間を狭めることによってリング部材18のはみ出しを抑制できる。
In one embodiment, an axial gap is formed between the
According to this embodiment, during the normal operation of the pump, the
一実施形態では、第1部材12及び第2部材14の間でポンプシャフト42の軸方向に沿った相対移動が発生する場合、この相対的な動きが許容されるように構成される。
この実施形態によれば、通常運転時においては、バックアップリング20と第1部材12との間に隙間が形成されるので、バックアップリング20は第1部材12及び第2部材14間の相対的な動きを阻害せずに、リング部材18によるシール機能を保持できる。
In one embodiment, when relative movement of the
According to this embodiment, since a gap is formed between the
一実施形態では、図8及び図9に示すように、一次冷却材ポンプ40は、静止部材側に固定されたNo.2シールリング58と、No.2シールリング58に対向配置され、ポンプシャフト42と共に回転するNo.2シールランナ56と、を有する。さらに、静止部材側にNo.2シールリング58を支持するためのNo.2インサート80と、を備える。ポンプシャフト42の外周側にスリーブ82が設けられ、スリーブ82はポンプシャフト42と共に回転する。
In one embodiment, as shown in FIGS. 8 and 9, the
シール装置10(10A)のリング部材18は、第1部材12としてのポンプシャフト42と第1部材12としてのスリーブ82との間に形成された軸方向隙間をシールするために該軸方向隙間に形成されたリング溝16に設けられる。
また、シール装置10(10B)のリング部材18は、第1部材12としてのスリーブ82と第1部材12としてのNo.2シールランナ56との間に形成された軸方向隙間をシールするために該軸方向隙間に形成されたリング溝16に設けられる。
また、シール装置10(10C)のリング部材18は、第1部材12としてのNo.2インサート80と第2部材14としてのNo.2シールリング58との間の軸方向隙間をシールするために該軸方向隙間に形成されたリング溝16に設けられる。
The
Further, the
Further, the
この実施形態によれば、SBO発生後、高温高圧流体がNo.2シール部46に到達しても、シール装置10とNo.2シール部46との組合せで、高温高圧流体FhがNo.2シール部46より下流側へ漏洩するのを抑制できる。また、通常運転時、バックアップリング20はリング溝16に収容され、軸方向隙間にせり出さないので、第1部材12と第2部材14との軸方向の相対移動を許容し、ポンプ動作に影響を及ぼさない。
According to this embodiment, after the SBO is generated, the high temperature and high pressure fluid is No. 2 Even if the
一実施形態では、No.1シール部44において、回転部側に固定されたNo.1シールランナ50と、ハウジング43側にNo.1シールリング52を有し、No.1シールランナ50とNo.1シールリング52との間は非接触式のシール部を構成する。
一実施形態では、No.2シール部46は、回転部側に固定されたNo.2シールランナ56、及びハウジング43側にNo.2シールリング58を有し、No.2シールランナ56とNo.2シールリング58との間は接触式のメカニカルシールを構成する。
No.3シール部48は、回転部側に固定されたNo.3シールランナ62、及びハウジング43側にNo.3シールリング64を有し、No.3シールランナ62とNo.3シールリング64との間は接触式のメカニカルシールを構成する。
In one embodiment, No. In the 1
In one embodiment, No. The 2
No. The No. 3
一実施形態では、また、No.1シール部44より下流側の流体リーク経路67にシール水リークオフライン72が設けられ、No.2シール部46より下流側の流体リーク経路67にシール水リークオフライン74が設けられ、No.3シール部48より下流側の流体リーク経路67にシール水リークオフライン76が設けられる。
In one embodiment, No. A seal water leak offline 72 is provided in the
幾つかの実施形態によれば、SBO発生後、高温高圧流体が到達したときでも、リング部材のはみ出し隙間を狭めることができ、これによって、高温高圧流体によるリング部材の損傷を抑制し、ポンプシャフト周囲のシール機能を保持することができる。 According to some embodiments, even when the high temperature and high pressure fluid arrives after the occurrence of SBO, the protrusion gap of the ring member can be narrowed, thereby suppressing damage to the ring member by the high temperature and high pressure fluid and pump shaft. The surrounding sealing function can be maintained.
10(10A、10B、10C) シール装置
12 第1部材
14 第2部材
16 Oリング溝
16a 底面
18 Oリング
20(20a、20b、20c、20d、20e) バックアップリング
21a 上面
21b 下面
22 第1分割セクション
24 第2分割セクション
26(26a、26b、26c、26d) 重なり部
28a、28b 平面
36a、38a 凹部
36b、38b 凸部
39 切欠き
40 一次冷却材ポンプ
41、67 流体リーク経路
42 ポンプシャフト
43 ハウジング
44 No.1シール部
46 No.2シール部
48 No.3シール部
50 No.1シールランナ
52 No.1シールリング
54 No.1シールリング用フランジ
56 No.2シールランナ
58 No.2シールリング
62 No.3シールランナ
64 No.3シールリング
72、74、76 シール水リークオフライン
80 No.2インサート
82 スリーブ
Fh 高温高圧流体
f3 応力
t 頂点
10 (10A, 10B, 10C) Sealing
62 No. 3
72, 74, 76 Sealed water leak offline 80 No. 2
Claims (13)
前記ポンプシャフトの外周側に設けられるシール装置と、
を備える一次冷却材ポンプ用のシール装置であって、
前記シール装置は、
第1部材と、
前記第1部材に対向して配置され、リング溝を有する第2部材と、
前記リング溝に設けられるリング部材と、
前記リング部材に対して低圧側にて前記リング溝に設けられ、前記第2部材より熱膨張係数が大きい材料で構成されたバックアップリングと、を備え、
前記バックアップリングと前記リング溝の底面との間の隙間よりも、前記バックアップリングと前記第1部材との間の隙間の方が大きく、
前記バックアップリングは、ガラス転移温度が200℃以下である樹脂によって構成され、
全交流電源喪失時、前記ガラス転移温度以上の一次冷却材の到達に応答し、前記バックアップリングが軟化し、前記リング部材からの押付け力によって前記バックアップリングが変形し、前記隙間への前記リング部材のはみ出しを抑制するように構成された
ことを特徴とするポンプ用シール装置。 With the pump shaft,
A sealing device provided on the outer peripheral side of the pump shaft and
It is a sealing device for a primary coolant pump equipped with
The sealing device is
The first member and
A second member arranged to face the first member and having a ring groove,
The ring member provided in the ring groove and
A backup ring provided in the ring groove on the low pressure side with respect to the ring member and made of a material having a coefficient of thermal expansion larger than that of the second member is provided.
Than said gap between the backup ring and the bottom surface of the ring groove, towards the gap between the first member and the backup ring is rather large,
The backup ring is made of a resin having a glass transition temperature of 200 ° C. or lower.
When all AC power is lost, the backup ring softens in response to the arrival of the primary coolant above the glass transition temperature, the backup ring is deformed by the pressing force from the ring member, and the ring member enters the gap. A pump sealing device characterized in that it is configured to suppress the protrusion of the glass.
ことを特徴とする請求項1に記載のポンプ用シール装置。 The pump sealing device according to claim 1, wherein the ring member is composed of an O-ring.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のポンプ用シール装置。 The pump sealing device according to claim 1 or 2, wherein the backup ring is provided in the ring groove so as to come into contact with the bottom surface of the ring groove.
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。 The pump sealing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the entire backup ring is provided in the ring groove.
前記バックアップリングは、
第1分割セクションと、
周方向において前記第1分割セクションの隣に設けられる第2分割セクションと、
を含み、
前記第1分割セクションおよび前記第2分割セクションは、前記周方向における互いの重なり長が可変となるように、互いの周方向端部が係合可能に構成された
ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。 The backup ring is provided in the ring groove extending in the circumferential direction.
The backup ring
The first division section and
A second division section provided next to the first division section in the circumferential direction,
Including
Claim 1 is characterized in that the first division section and the second division section are configured so that their peripheral ends can be engaged with each other so that their overlapping lengths in the circumferential direction are variable. The pump sealing device according to any one of 4 to 4.
前記リング溝の前記底面に対向する前記バックアップリングの周面に複数の切欠きが設けられた
ことを特徴とする請求項1乃至5の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。 The backup ring is provided in the ring groove extending in the circumferential direction.
The pump sealing device according to any one of claims 1 to 5, wherein a plurality of notches are provided on the peripheral surface of the backup ring facing the bottom surface of the ring groove.
ことを特徴とする請求項6に記載のポンプ用シール装置。 The pump sealing device according to claim 6, wherein the notch has a shape in which the notch width in the circumferential direction gradually decreases as the distance from the bottom surface of the ring groove increases.
前記バックアップリングの径方向断面は、波状、または、前記リング部材に向かって高圧側に凸湾曲状である
ことを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。 The backup ring is provided in the ring groove extending in the circumferential direction.
The pump sealing device according to any one of claims 1 to 7, wherein the radial cross section of the backup ring is wavy or convexly curved toward the high pressure side toward the ring member.
前記バックアップリングの径方向断面は、前記第1部材に向かって軸方向厚さが減少する
ことを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載のポンプ用シール装置。 The backup ring is provided in the ring groove extending in the circumferential direction.
The pump sealing device according to any one of claims 1 to 8, wherein the radial cross section of the backup ring decreases in axial thickness toward the first member.
前記ポンプシャフトの外周側に設けられる請求項1乃至9の何れか一項に記載のシール装置と、
を備える一次冷却材ポンプ。 With the pump shaft,
The sealing device according to any one of claims 1 to 9 , which is provided on the outer peripheral side of the pump shaft.
A primary coolant pump equipped with.
ことを特徴とする請求項10に記載の一次冷却材ポンプ。 The primary coolant pump according to claim 10 , wherein the ring member is configured to seal an axial gap between the first member and the second member.
ことを特徴とする請求項11に記載の一次冷却材ポンプ。 The primary coolant pump according to claim 11 , wherein the first member and the second member are configured to allow relative movement in the axial direction.
前記No.2シールリングに対向配置され、前記ポンプシャフトとともに回転するように構成されたNo.2シールランナと、
前記No.2シールリングを支持するためのNo.2インサートと、
前記ポンプシャフトの外周側に設けられるスリーブと、を備え、
前記シール装置の前記リング部材は、前記ポンプシャフトと前記スリーブとの間、前記スリーブと前記No.2シールランナとの間、または、前記No.2シールリングと前記No.2インサートとの間の軸方向隙間をシールするように構成された
ことを特徴とする請求項10乃至12の何れか一項に記載の一次冷却材ポンプ。 No. 2 seal ring and
No. No. 2 is arranged to face the seal ring and is configured to rotate together with the pump shaft. 2 seal runners and
No. No. 2 for supporting the seal ring. 2 inserts and
A sleeve provided on the outer peripheral side of the pump shaft is provided.
The ring member of the sealing device is formed between the pump shaft and the sleeve, and the sleeve and the No. 2 Between the seal runner or the above No. 2 Seal ring and No. 2. The primary coolant pump according to any one of claims 10 to 12 , wherein the primary coolant pump is configured to seal an axial gap between the two inserts.
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