JP4094172B2 - 水中ポンプ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力容器に設けられ、その容器内の炉水を循環させる水中ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力容器、例えば原子炉圧力容器では、炉底部に水中ポンプ、具体的にはインターナルポンプを設置し、水中ポンプの駆動力により炉水（給水）を強請循環させ、炉心の核分裂の際のボイド率を調整し、原子炉熱出力の制御を行っている。
【０００３】
この水中ポンプは、図１５に示すように、炉胴体１のスタッドチューブ２に挿通され、炉胴体１と炉心シュラウド３との間に設置したポンプ部４と、炉胴体１の外側に設置したポンプ駆動部５とに区分けして構成されている。
【０００４】
ポンプ部４は、筒体６の内面シール部７に沿って着脱自在に装着させたウェアリング８内を回転するインペラ９と、インペラ９の回転力により案内された炉水（給水）の圧力を回復させて炉胴体１の炉底部側に供給するディフューザ１０とを備えている。なお、インペラ９は、その外周側をリング片１１で支持させるとともに、その内周側をポンプ軸１２のボス部１３に固設させている。また、ディフューザ１０は、筒体６に固設させている。
【０００５】
一方、ポンプ駆動部５は、その底部をカバー１４で塞ぐポンプケーシング１５内に、キャン１６を介装させてステータ１７とロータ１８とからなるウェットモータ１９を備えている。
【０００６】
他方、スタッドチューブ２内に挿通され、ポンプ部４とポンプ駆動部５とを互いに接続させるポンプ中間接続体２０は、ポンプ部４のディフューザ１０を支持するストレッチチューブ２１を備えるとともに、ストレッチチューブ２１をスタッドチューブ２に対し、取付け、取外しが自在にできるストレッチチューブナット２２を備えている。
【０００７】
また、ポンプ中間接続体２０は、ポンプ部４のポンプ軸１２とポンプ駆動部５のロータ１８とを互いに接続させる軸継手部２３の周辺の二次シール部２４を設け、二次シール部２４に二次シール加圧水管２５からのシール水を供給し、炉胴体１からの炉水（給水）をウェットモータ１９側に流出させないようになっている。
【０００８】
また、ポンプ駆動部５のポンプケーシング１５は、冷却水入口２６と冷却水出口２７とを備え、冷却水入口２６から供給された冷却水によりウェットモータ１９を冷却させた後、その冷却水を冷却水出口２７を介して系外に流出させている。
【０００９】
このように、従来の水中ポンプでは、容器内にポンプ部４を、容器外にポンプ駆動部５をそれぞれ区分けして設置し、配管系を削減させて効率の高い運転を行うとともに、溶接個所を少なくさせて検査時の作業員の労力を少なくさせるなどの数多くの改善を行ってきた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１５で示す従来の水中ポンプでは、次に述べるようなポンプ部４のインペラ９の振動問題がある。
【００１１】
従来、図１５で示す水中ポンプは、炉水をインペラ９からディフューザ１０に向って流出させる際、インペラ９の出口側の圧力が高いことも手伝って炉水としての漏水が筒体６とウェアリング８との間に形成する内面シール部７を介してインペラ９の入口側に向ってわずかに流出する。ポンプ軸１２は、インペラ内を流れる炉水の流水の変動で、センタ中心からわずかに偏位を繰り返し、すなわち振動として観測される。通常は、漏水による差圧軸受効果を受けて設置当初のセンタ中心から偏位しても、設置当初の位置に直ぐさま戻され、安定運転を行っている。
【００１２】
しかし、最近のＡＳＭＥペーパ（Ａｎ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ａｎｎｕｌａｒ Ｓｅａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｔｙｐｅ Ｐｕｍｐｓ ｗｉｔｈ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｂｅａｒｉｎｇｓ ＰＶＰ−ｖｏｌ．３６６，Ｐ２７９−２８６，ＡＳＭＥ，１９９８）によると、内面シール部７の入口側に固形物が付着し、この固形物の影響により漏水の流れに変動が発生し、インペラ９を支持するポンプ軸１２が当初の設置位置から変化し、その結果、ホワール振動等の不安定振動に発展したと、報告されている。
【００１３】
このような問題点を子細に考慮してみると、以下に示すことが実験により確認された。
【００１４】
図１６は、ポンプ部４のポンプ軸１２の偏位を示す模式図である。このうち、（ａ）は図１５のＡ−Ａ矢視方向から切断した平断面図を、（ｂ）は図１６の（ａ）のＢ−Ｂ矢視方向から切断した側断面図をそれぞれ示している。
【００１５】
インペラ９を支持するポンプ軸１２は、図１６の（ａ）に示すように、センタ中心Ｏ１から矢印Ｅの方向に向ってセンタ中心Ｏ２に偏位したとき、不安定振動へ発展した原因を調査してみると、図１６の（ｂ）に示すように、筒体６とイペンラ９の外側に設けたリング片１１との間に形成される内面シール部７の入口側に固形物ＳＰが付着・堆積していた。このため、炉水ＦＷがインペラ９の入口側から出口側に向って矢印のように流れる際、内面シール部７の入口ＩＮの圧力が高くなっているため、その一部が漏水ＬＳとして反転として内面シール部７内を出口ＥＸＴに向って流れる。このとき、内面シール部７の入口ＩＮに固形物ＳＰが付着・堆積していると、漏水ＬＳが断続的に流れ、ポンプ軸１２は、図１６の（ａ），（ｂ）に示すセンタ中心Ｏ１を通る軸心ＳＣ１からセンタ中心Ｏ２を通る軸心ＳＣ２に変位しても正常な差圧軸受効果が発生せず、不安定振動が発生するものと考えられる。
【００１６】
今、内面シール部７の入口ＩＮから出口ＥＸＴに向う圧力の変化を調査してみると、内面シール部７に固形物が付着・堆積していない場合、その圧力分布線図は、図１７に示すように、偏位方向圧力が反偏位方向圧力よりも高くなり、図１６の（ａ），（ｂ）に示すようにポンプ軸１２が一時的に偏位しても復原力が直ぐさま働くため、ポンプ軸１２を安定状態に維持させていた。
【００１７】
しかし、内面シール部７に固形物ＳＰの付着・堆積が増加すると、その圧力分布線図は、図１８に示すように、偏位方向圧力が反偏位方向圧力よりも下廻り、そのためポンプ軸１２を当初の設定位置からさらに偏位を促進させる傾向になっていた。
【００１８】
このように、従来の水中ポンプでは、内面シール部７に固形物ＳＰが付着・堆積すると、不安定振動が間断なく連続的に発生し、遂には危険状態になる問題点があった。
【００１９】
本発明は、このような事情に対処してなされたもので、内面シール部に固形物等の不純物が付着・堆積してもポンプ軸を設置当初の位置に維持させて安定運転を行わせた水中ポンプを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の、その筒体側の周方向に沿って設けた内周溝と、この内周溝に交差し、上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記筒体の周方向に沿って断続的に設けたポケット溝とを備えたものである。
【００２１】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記筒体の内面に着脱自在に装着するウェアリングと、上記インペラの外側に固設するリング片と上記ウェアリングの内面とで形成する内面シール部の、そのウェアリング側の周方向に沿って設けた内周溝と、この内周溝に交差し、上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記ウェアリングの周方向に沿って断続的に設けたポケット溝とを備えたものである。
【００２２】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の、その筒体側の入口側に拡開通路を形成するとともに、この拡開通路に連通し、上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記筒体の周方向に沿って断続的に設けたポケット溝とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記導水溝に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００２３】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項４に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記筒体の内面に着脱自在に装着するウェアリングと、上記インペラの外側に固設するリング片と上記ウェアリングの内面とで形成する内面シール部の、そのウェアリング側の上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記ウェアリングの周方向に沿って断続的に設けたポケット溝と、上記ウェアリングと上記リング片とで形成する上記内面シール部の入口側に形成され、入口側端部で拡開する拡開通路とを備え、この拡開通路は、通路断面を上記導水溝に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００２４】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項５に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の、その入口側に、入口側端部で拡開する拡開通路を形成し、その出口側に絞り通路を形成するとともに、上記拡開通路は、通路断面を上記内面シール部に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００２６】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項６に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記筒体の周方向に沿って断続的に設けたポケット溝と、上記内面シール部の、その入口側に形成した拡開通路と、その出口側に配置され、上記筒体の周方向に沿って設けたラビリンスシール片とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記導水溝に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００２７】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項７に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記筒体の内面に着脱自在に装着するウェアリングと、上記インペラの外側に固設するリング片と上記ウェアリングの内面とで形成する内面シール部の上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記ウェアリングの周方向に沿って断続的に設けたポケット溝と、上記ウェアリングと上記リング片とで形成する上記内面シール部の入口側に形成した拡開通路と、上記内面シール部の出口側に配置され、上記ウェアリングの周方向に沿って設けたラビリンスシール片とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記導水溝に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００２８】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項８に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の、その入口側に拡開通路を形成するとともに、その出口側に絞り通路を形成する一方、その出口側に配置され、上記筒体の周方向に沿って設けたラビリンスシール片とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記内面シール部に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００２９】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項９に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記筒体の内面に着脱自在に装着するウェアリングと、上記インペラの外側に固設するリング片と上記ウェアリングの内面とで形成する内面シール部の、その入口側に拡開通路を形成するとともに、その出口側に絞り通路を形成する一方、その出口側に配置され、上記ウェアリングの周方向に沿って設けたラビリンスシール片とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記内面シール部に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００３０】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項１０に記載したように、インペラのリング片に対する拡開通路の距離をＬ１とし、インペラのリング片に対する絞り通路の距離をＬ０とするとき、絞り距離比Ｌ１／Ｌ０は、
【数２】
Ｌ１／Ｌ０＝２〜３
に設定したものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る水中ポンプの実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００３２】
図１は、本発明に係る水中ポンプの第１実施形態を示す概略部分縦断面図である。
【００３３】
本実施形態に係る水中ポンプは、環状の筒体３０にポンプ軸３１のボス部３２に固設したインペラ３３を収容する構成になっている。
【００３４】
また、筒体３０は、インペラ３３の下流側にディフューザ３４を固設させ、インペラ３３で回転力が与えられて静圧を失った炉水ＦＷをディフューザ３４で回復させて下流側に案内するようになっている。
【００３５】
一方、筒体３０は、その頭部側にインペラ３３の外側を支持するリング片３５との間に内面シール部３６を形成するとともに、内面シール部３６に横断して周方向に沿って連続的に形成する内周溝３７および断続的に形成するポケット溝３８とを備えている。
【００３６】
また、筒体３０は、内周溝３７に交差し、ポンプ軸３１の軸方向に向って長く延びる導水溝３９を備えるとともに、導水溝３９とポケット溝３８とを図２に示すように、互いに連通させる構成になっている。
【００３７】
このような構成を備えた水中ポンプにおいて、炉水（給水）ＦＷはインペラ３３からディフューザ３４を介して下流側に流れる際、導水溝３９からポケット溝３８にも流れる。ポケット溝３８に集められた炉水ＦＷは、インペラ３３の回転に伴って圧力が高まり、この圧力の高まりにより押圧力が発生し、この押圧力がインペラ３３のリング片３５に、いわゆるクサビ効果として与えてインペラ３３を安定状態に維持させるとともにシールとしても機能する。
【００３８】
ところで、水中ポンプの運転中、何らかの事情で、内面シール部３６の入口ＩＮ側に固形物が付着・堆積すると、炉水ＦＷの流れが悪くなる。このためインペラ３３のリング片３５に不均等な押圧力が発生し、これに伴ってインペラ３３に発生する圧力分布は、図１８で示したように、偏位方向圧力が反偏位方向圧力を下廻り、不安定振動が発生する。
【００３９】
本実施形態は、このような点を考慮したもので、筒体３０にその周方向に沿って連続的に内周溝３７を設けるとともに、内周溝３７に交差・連通させ、ポンプ軸３１の軸方向に向って長く延びる導水溝３９に連通させ、かつ筒体３０の周方向に沿って断続的にポケット溝３８を設け、内面シール部３６の入口ＩＮ側に、万一、固形物が付着・堆積しても、炉水ＦＷを内周溝３７、導水溝３９を介してポケット溝３８に集め、集めた炉水によりインペラ３３のリング片３５の全周に亘って均等に押圧力が発生する構成にしたものである。
【００４０】
図１２は、筒体３０のポケット溝３８の中央部において、炉水がインペラ３３のリング片３５に与える圧力分布を示す線図であり、この圧力分布線図から内面シール部３６の一部の領域を除いて偏位方向圧力が反偏位方向圧力を上廻ることが認められた。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、筒体３０に内周溝３７、導水溝３９、ポケット溝３８を互いに連通させ、内面シール部３６の入口ＩＮ側の一部の領域に固形物が付着・堆積しても、他の溝から筒体３０の内面シール部３６の全域に亘って流れる構成にしたので、ポケット溝３８からインペラ３３のリング片３５に効果的な押圧力を確実に与えることができ、インペラ３３を支持するポンプ軸３１を安定状態に維持させることができる。
【００４２】
図３は、本発明に係る水中ポンプの第２実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００４３】
本実施形態に係る水中ポンプは、筒体３０の内周面の周方向に沿ってウェアリング４０を着脱自在に装着するとともに、このウェアリング４０に第１実施形態と同様に、内周溝３７、ポケット溝３８および導水溝３９を設け、これらを互いに連通させたものである。
【００４４】
このように、本実施形態では、内周溝３７、ポケット溝３８および導水溝３９を設けたウェアリング４０を筒体３０に着脱自在に装着させたので、第１実施形態と同様に、ポンプ軸３１を安定状態に維持させることと相俟って、インペラ等３３の交換を容易に行うことができ、その交換に要する作業時間を短くして作業者の労力を軽減させることができる。
【００４５】
図４は、本発明に係る水中ポンプの第３実施形態を示す概略部分縦断図面である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００４６】
本実施形態に係る水中ポンプは、第１実施形態と同様に、筒体３０にポケット溝３８および導水溝３９を設けるとともに、筒体３０の内面シール部３６の入口ＩＮ側をポンプ軸３１の軸方向に沿って拡開通路４１に形成し、拡開通路４１を導水溝３９を介してポケット溝３８に連通させたものである。
【００４７】
このように、本実施形態では、筒体３０の内面シール部３６の入口ＩＮ側にポンプ軸３１の軸方向に沿って拡開通路４１を形成し、拡開通路４１を導水溝３９を介してポケット溝３８に連通させたので、内面シール部３６の入口ＩＮ側に固形物が付着・堆積しても、炉水の流れの変化を低く抑えてポケット溝３８に炉水ＦＷを集めることができ、さらに固形物が付着・堆積していない拡開通路４１からの炉水ＦＷも加えてポケット溝３８に集められた炉水ＦＷでインペラ３３のリング片３５に与える押圧力を均一化することができる。
【００４８】
図１３は、筒体３０のポケット溝３８の炉水ＦＷからインペラ３３のリング片３５に与えられる圧力分布を示す線図であり、この圧力分布線図から偏位方向圧力が反偏位方向圧力を上廻ることが認められた。
【００４９】
したがって、本実施形態によれば、筒体３０の内面シール部３６を拡開通路４１に形成し、拡開通路４１を導水溝３９を介してポケット溝３８に連通させ、炉水ＦＷをポケット溝３８に確実に案内させたので、内面シール部３６の一部に固形物が付着・堆積してもインペラ３３のリング片３５に均一に押圧力を与えることができ、ポンプ軸３１を安定状態に維持させることができる。
【００５０】
図５は、本発明に係る水中ポンプの第４実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００５１】
本実施形態に係る水中ポンプは、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせたもので、ポケット溝３８、導水溝３９を設けたウェアリング４０を筒体３０に着脱自在に装着させるとともに、筒体３０の内面シール部３６の入口ＩＮ側をポンプ軸３１の軸方向に沿って拡開通路４１に形成し、拡開通路４１を導水溝３９を介してポケット溝３９に連通させたものである。
【００５２】
このように、本実施形態では、ポケット溝３８、導水溝３９を設けたウェアリング４０を筒体３０に着脱自在に装着させるとともに、筒体３０の内面シール部３６の入口ＩＮ側に拡開通路４１を形成し、拡開通路４１を導水溝３９を介してポケット溝３９に連通させたので、第３実施形態と同様に、ポンプ軸の安定維持と相俟ってインペラ３３等の交換作業を容易に行うことができる。
【００５３】
図６は、本発明に係る水中ポンプの第５実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号付している。
【００５４】
本実施形態に係る水中ポンプは、筒体３０とインペラ３３のリング片３５とで形成する内面シール部３６の、その入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成するとともに、その出口ＥＸＴ側を絞り通路４２に形成したものである。この場合、インペラ３３のリング片３５に対する拡開通路４１の距離をＬ１とし、インペラ３３のリング片３５に対する絞り通路４２の距離をＬ０とするとき、絞り距離比Ｌ１／Ｌ０は、
【数３】
Ｌ１／Ｌ０＝２〜３
に設定されている。
【００５５】
このように、筒体３０の内面シール部３６の、その入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成し、その出口ＥＸＴ側を絞り通路４２に形成し、絞り距離比Ｌ１／Ｌ０を
【数４】
Ｌ１／Ｌ０＝２〜３
の範囲に設定すると、内面シール部３６の炉水ＦＷによる圧力分布は、図１４に示すように、偏位方向圧力が反偏位方向圧力を上廻ることが認められた。
【００５６】
したがって、本実施形態によれば、内面シール部３６の入口ＩＮ側に固形物が付着・堆積しても拡開通路４１に形成するとともに、その出口ＥＸＴ側を絞り通路４２に形成し、常に偏位方向圧力が反偏位方向圧力よりも上廻る構成にしたので、ポンプ軸３１を安定状態に維持させることができる。
【００５７】
図７は、本発明に係る水中ポンプの第６実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００５８】
本実施形態に係る水中ポンプは、筒体３０の内周面の周方向に沿ってウェアリング４０の着脱自在に装着するとともに、ウェアリング４０とインペラ３３のリング片３５との間に形成された内面シール部３６の、その入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成し、その出口ＥＸＴ側を絞り通路４２に形成する一方、インペラ３３のリング片３５に対する拡開通路４１の距離をＬ１とし、インペラ３３のリング片３５に対する絞り通路４２の距離をＬ０とするとき、絞り距離比Ｌ１／Ｌ０を、第５実施形態と同様に、
【数５】
Ｌ１／Ｌ０＝２〜３
に設定したものである。
【００５９】
したがって、本実施形態によれば、第５実施形態と同様に、ポンプ軸３１を安定状態に維持させることと相俟ってインペラ３３等の交換作業を容易に行うことができる。
【００６０】
図８は、本発明に係る水中ポンプの第７実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００６１】
本実施形態に係る水中ポンプは、筒体３０とインペラ３３のリング片３５とで形成する内面シール部３６の、その入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成するとともに、その出口ＥＸＴ側とポンプ軸３１の軸方向に延びる導水溝３９に連通するポケット溝３８との間に、筒体３０の周方向に沿ってラビリンスシール片４３を設けたものである。
【００６２】
本実施形態によれば、内面シール部３６の入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成するとともに、その出口ＥＸＴ側にラビリンスシール片４３を設けたので、その入口ＩＮ側に固形物が付着・堆積しても炉水ＦＷの漏水の流れに影響を与えることもなく、また、流入した漏水を内面シール部３６で閉じ込めてエネルギ損失を少なくさせることができる。
【００６３】
図９は、本発明に係る水中ポンプの第８実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００６４】
本実施形態に係る水中ポンプは、筒体３０の内周面の周方向に沿ってウェアリング４０を着脱自在に装着するとともに、ウェアリング４０とインペラ３３のリング片３５との間に形成された内面シール部３６の、その入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成し、その出口ＥＸＴ側とポンプ軸３１の軸方向に伸びる導水溝３９に連通するポケット溝３８との間に、筒体３０の週方向に沿ってラビリンスシール片４３を設けたものである。
【００６５】
本実施形態によれば、筒体３０にウェアリング４０を着脱自在に装着するとともに、内面シール部３６の入口ＩＮ側に拡開通路４１を形成し、内面シール部３６の出口ＥＸＴ側にラビリンスシール片４３を設けたので、インペラ３３の交換作業を容易に行うことができ、炉水ＦＷの漏水を内面シール部３６で閉じ込めてエネルギ損失を少なくさせることができる。
【００６６】
図１０は、本発明に係る水中ポンプの第９実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００６７】
本実施形態に係る水中ポンプは、筒体３０とインペラ３３のリング片３５とで形成する内面シール部３６の、その入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成するとともに、その出口ＥＸＴ側を絞り通路４２に形成し、さらにラビリンスシール片４３を筒体３０の周方向に沿って設けたものである。
【００６８】
また、本実施形態に係る水中ポンプは、インペラ３３のリング片３５に対する拡開通路４１の距離をＬ１とし、インプラ３３のリング片３５に対する絞り通路４２の距離をＬ０とするとき、絞り距離比Ｌ１／Ｌ０は、
【数６】
Ｌ１／Ｌ０＝２〜３
に設定したものである。
【００６９】
このように、実施形態によれば、内面シール部３６のその入口ＩＮ側を拡開通路４１に、その出口ＥＸＴ側を絞り通路４２にそれぞれ形成し、さらにその出口ＥＸＴ側にラビリンスシール片４３を設ける一方、インペラ３３のリング片３５に対する拡開通路４１の距離Ｌ１とインペラ３３のリング片３５に対する絞り通路４２の距離Ｌ０との絞り距離比Ｌ１／Ｌ０を、Ｌ１／Ｌ０＝２〜３に設定したので、ポンプ軸３１を安定状態に維持させるとともに、内面シール部３６に流入した炉水ＦＷの漏水を確実に閉じ込めてエネルギ損失を少なくさせることができる。
【００７０】
なお、本実施形態では、筒体３０とインペラ３３のリング片３５とで形成される内面シール部３６の、その入口ＩＮ側に拡開通路４１を形成し、その出口ＥＸＴ側に絞り通路４２を形成し、さらにその出口側にラビリンスシール片４３を設けているが、この実施形態に限らず、例えば図１１に示すように、筒体３０の内周面の周方向に沿ってウェアリング４０を着脱自在に装着し、このウェアリング４０とインペラ３３のリング片３５との間に形成される内面シール部３６に、第９実施形態で示した拡開通路４１、絞り通路４２およびラビリンスシール片４３を設けるとともに、拡開通路４１と絞り通路４２との絞り距離比Ｌ１／Ｌ０を、Ｌ１／Ｌ０＝２〜３に設定しても良い。
【００７１】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係る水中ポンプは、インペラを収容する筒体および筒体に着脱自在に装着したウェアリングのうち、いずれか一方に炉水の漏水を効果的に案内する通路手段、溝手段、封水手段を適宜に組み合わせて設け、通路手段に固形物が付着・堆積しても漏水の流れに悪影響を与えない構成にしたので、インペラを支持するポンプ軸に不安定振動を与えることなく安定状態に維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水中ポンプの第１実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図２】図１のＣ−Ｃ矢視方向から切断した平断面図。
【図３】本発明に係る水中ポンプの第２実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図４】本発明に係る水中ポンプの第３実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図５】本発明に係る水中ポンプの第４実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図６】本発明に係る水中ポンプの第５実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図７】本発明に係る水中ポンプの第６実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図８】本発明に係る水中ポンプの第７実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図９】本発明に係る水中ポンプの第８実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図１０】本発明に係る水中ポンプの第９実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図１１】本発明に係る水中ポンプの第１０実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図１２】本発明に係る水中ポンプの第１実施形態で得られた内面シール部の圧力分布線図。
【図１３】本発明に係る水中ポンプの第３実施形態で得られた内面シール部の圧力分布線図。
【図１４】本発明に係る水中ポンプの第５実施形態で得られた内面シール部の圧力分布線図。
【図１５】従来の水中ポンプを示す概略縦断面図。
【図１６】従来の水中ポンプにおけるポンプ軸の偏位を示す模式図で、（ａ）は図１５のＡ−Ａ矢視方向から切断した平断面図を（ｂ）は図１６の（ａ）のＢ−Ｂ矢視方向から切断した側断面図をそれぞれ示す。
【図１７】従来の水中ポンプにおけるポンプ軸を安定状態に維持させる内面シール部の圧力分布線図。
【図１８】従来の水中ポンプにおけるポンプ軸を不安定状態にさせる内面シール部の圧力分布線図。
【符号の説明】
１ 炉胴体
２ スタッドチューブ
３ 炉心シュラウド
４ ポンプ部
５ ポンプ駆動部
６ 筒体
７ 内面シール部
８ ウェアリング
９ インペラ
１０ ディフューザ
１１ リング片
１２ ポンプ軸
１３ ボス部
１４ カバー
１５ ポンプケーシング
１６ キャン
１７ ステータ
１８ ロータ
１９ ウェットモータ
２０ ポンプ中間接続体
２１ ストレッチチューブ
２２ ストレッチチューブナット
２３ 軸継手部
２４ 二次シール部
２５ 二次シール加圧水管
２６ 冷却水入口
２７ 冷却水出口
３０ 筒体
３１ ポンプ軸
３２ ボス部
３３ インペラ
３４ ディフューザ
３５ リング片
３６ 内面シール部
３７ 内周溝
３８ ポケット溝
３９ 導水溝
４０ ウェアリング
４１ 拡開通路
４２ 絞り通路
４３ ラビリンスシール片
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力容器に設けられ、その容器内の炉水を循環させる水中ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力容器、例えば原子炉圧力容器では、炉底部に水中ポンプ、具体的にはインターナルポンプを設置し、水中ポンプの駆動力により炉水（給水）を強請循環させ、炉心の核分裂の際のボイド率を調整し、原子炉熱出力の制御を行っている。
【０００３】
この水中ポンプは、図１５に示すように、炉胴体１のスタッドチューブ２に挿通され、炉胴体１と炉心シュラウド３との間に設置したポンプ部４と、炉胴体１の外側に設置したポンプ駆動部５とに区分けして構成されている。
【０００４】
ポンプ部４は、筒体６の内面シール部７に沿って着脱自在に装着させたウェアリング８内を回転するインペラ９と、インペラ９の回転力により案内された炉水（給水）の圧力を回復させて炉胴体１の炉底部側に供給するディフューザ１０とを備えている。なお、インペラ９は、その外周側をリング片１１で支持させるとともに、その内周側をポンプ軸１２のボス部１３に固設させている。また、ディフューザ１０は、筒体６に固設させている。
【０００５】
一方、ポンプ駆動部５は、その底部をカバー１４で塞ぐポンプケーシング１５内に、キャン１６を介装させてステータ１７とロータ１８とからなるウェットモータ１９を備えている。
【０００６】
他方、スタッドチューブ２内に挿通され、ポンプ部４とポンプ駆動部５とを互いに接続させるポンプ中間接続体２０は、ポンプ部４のディフューザ１０を支持するストレッチチューブ２１を備えるとともに、ストレッチチューブ２１をスタッドチューブ２に対し、取付け、取外しが自在にできるストレッチチューブナット２２を備えている。
【０００７】
また、ポンプ中間接続体２０は、ポンプ部４のポンプ軸１２とポンプ駆動部５のロータ１８とを互いに接続させる軸継手部２３の周辺の二次シール部２４を設け、二次シール部２４に二次シール加圧水管２５からのシール水を供給し、炉胴体１からの炉水（給水）をウェットモータ１９側に流出させないようになっている。
【０００８】
また、ポンプ駆動部５のポンプケーシング１５は、冷却水入口２６と冷却水出口２７とを備え、冷却水入口２６から供給された冷却水によりウェットモータ１９を冷却させた後、その冷却水を冷却水出口２７を介して系外に流出させている。
【０００９】
このように、従来の水中ポンプでは、容器内にポンプ部４を、容器外にポンプ駆動部５をそれぞれ区分けして設置し、配管系を削減させて効率の高い運転を行うとともに、溶接個所を少なくさせて検査時の作業員の労力を少なくさせるなどの数多くの改善を行ってきた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１５で示す従来の水中ポンプでは、次に述べるようなポンプ部４のインペラ９の振動問題がある。
【００１１】
従来、図１５で示す水中ポンプは、炉水をインペラ９からディフューザ１０に向って流出させる際、インペラ９の出口側の圧力が高いことも手伝って炉水としての漏水が筒体６とウェアリング８との間に形成する内面シール部７を介してインペラ９の入口側に向ってわずかに流出する。ポンプ軸１２は、インペラ内を流れる炉水の流水の変動で、センタ中心からわずかに偏位を繰り返し、すなわち振動として観測される。通常は、漏水による差圧軸受効果を受けて設置当初のセンタ中心から偏位しても、設置当初の位置に直ぐさま戻され、安定運転を行っている。
【００１２】
しかし、最近のＡＳＭＥペーパ（Ａｎ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ａｎｎｕｌａｒ Ｓｅａｌ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｔｙｐｅ Ｐｕｍｐｓ ｗｉｔｈ Ｊｏｕｒｎａｌ Ｂｅａｒｉｎｇｓ ＰＶＰ−ｖｏｌ．３６６，Ｐ２７９−２８６，ＡＳＭＥ，１９９８）によると、内面シール部７の入口側に固形物が付着し、この固形物の影響により漏水の流れに変動が発生し、インペラ９を支持するポンプ軸１２が当初の設置位置から変化し、その結果、ホワール振動等の不安定振動に発展したと、報告されている。
【００１３】
このような問題点を子細に考慮してみると、以下に示すことが実験により確認された。
【００１４】
図１６は、ポンプ部４のポンプ軸１２の偏位を示す模式図である。このうち、（ａ）は図１５のＡ−Ａ矢視方向から切断した平断面図を、（ｂ）は図１６の（ａ）のＢ−Ｂ矢視方向から切断した側断面図をそれぞれ示している。
【００１５】
インペラ９を支持するポンプ軸１２は、図１６の（ａ）に示すように、センタ中心Ｏ１から矢印Ｅの方向に向ってセンタ中心Ｏ２に偏位したとき、不安定振動へ発展した原因を調査してみると、図１６の（ｂ）に示すように、筒体６とイペンラ９の外側に設けたリング片１１との間に形成される内面シール部７の入口側に固形物ＳＰが付着・堆積していた。このため、炉水ＦＷがインペラ９の入口側から出口側に向って矢印のように流れる際、内面シール部７の入口ＩＮの圧力が高くなっているため、その一部が漏水ＬＳとして反転として内面シール部７内を出口ＥＸＴに向って流れる。このとき、内面シール部７の入口ＩＮに固形物ＳＰが付着・堆積していると、漏水ＬＳが断続的に流れ、ポンプ軸１２は、図１６の（ａ），（ｂ）に示すセンタ中心Ｏ１を通る軸心ＳＣ１からセンタ中心Ｏ２を通る軸心ＳＣ２に変位しても正常な差圧軸受効果が発生せず、不安定振動が発生するものと考えられる。
【００１６】
今、内面シール部７の入口ＩＮから出口ＥＸＴに向う圧力の変化を調査してみると、内面シール部７に固形物が付着・堆積していない場合、その圧力分布線図は、図１７に示すように、偏位方向圧力が反偏位方向圧力よりも高くなり、図１６の（ａ），（ｂ）に示すようにポンプ軸１２が一時的に偏位しても復原力が直ぐさま働くため、ポンプ軸１２を安定状態に維持させていた。
【００１７】
しかし、内面シール部７に固形物ＳＰの付着・堆積が増加すると、その圧力分布線図は、図１８に示すように、偏位方向圧力が反偏位方向圧力よりも下廻り、そのためポンプ軸１２を当初の設定位置からさらに偏位を促進させる傾向になっていた。
【００１８】
このように、従来の水中ポンプでは、内面シール部７に固形物ＳＰが付着・堆積すると、不安定振動が間断なく連続的に発生し、遂には危険状態になる問題点があった。
【００１９】
本発明は、このような事情に対処してなされたもので、内面シール部に固形物等の不純物が付着・堆積してもポンプ軸を設置当初の位置に維持させて安定運転を行わせた水中ポンプを提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の、その筒体側の周方向に沿って設けた内周溝と、この内周溝に交差し、上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記筒体の周方向に沿って断続的に設けたポケット溝とを備えたものである。
【００２１】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記筒体の内面に着脱自在に装着するウェアリングと、上記インペラの外側に固設するリング片と上記ウェアリングの内面とで形成する内面シール部の、そのウェアリング側の周方向に沿って設けた内周溝と、この内周溝に交差し、上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記ウェアリングの周方向に沿って断続的に設けたポケット溝とを備えたものである。
【００２２】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の、その筒体側の入口側に拡開通路を形成するとともに、この拡開通路に連通し、上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記筒体の周方向に沿って断続的に設けたポケット溝とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記導水溝に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００２３】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項４に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記筒体の内面に着脱自在に装着するウェアリングと、上記インペラの外側に固設するリング片と上記ウェアリングの内面とで形成する内面シール部の、そのウェアリング側の上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記ウェアリングの周方向に沿って断続的に設けたポケット溝と、上記ウェアリングと上記リング片とで形成する上記内面シール部の入口側に形成され、入口側端部で拡開する拡開通路とを備え、この拡開通路は、通路断面を上記導水溝に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００２４】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項５に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の、その入口側に、入口側端部で拡開する拡開通路を形成し、その出口側に絞り通路を形成するとともに、上記拡開通路は、通路断面を上記内面シール部に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００２６】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項６に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記筒体の周方向に沿って断続的に設けたポケット溝と、上記内面シール部の、その入口側に形成した拡開通路と、その出口側に配置され、上記筒体の周方向に沿って設けたラビリンスシール片とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記導水溝に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００２７】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項７に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記筒体の内面に着脱自在に装着するウェアリングと、上記インペラの外側に固設するリング片と上記ウェアリングの内面とで形成する内面シール部の上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記ウェアリングの周方向に沿って断続的に設けたポケット溝と、上記ウェアリングと上記リング片とで形成する上記内面シール部の入口側に形成した拡開通路と、上記内面シール部の出口側に配置され、上記ウェアリングの周方向に沿って設けたラビリンスシール片とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記導水溝に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００２８】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項８に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の、その入口側に拡開通路を形成するとともに、その出口側に絞り通路を形成する一方、その出口側に配置され、上記筒体の周方向に沿って設けたラビリンスシール片とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記内面シール部に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００２９】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項９に記載したように、ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記筒体の内面に着脱自在に装着するウェアリングと、上記インペラの外側に固設するリング片と上記ウェアリングの内面とで形成する内面シール部の、その入口側に拡開通路を形成するとともに、その出口側に絞り通路を形成する一方、その出口側に配置され、上記ウェアリングの周方向に沿って設けたラビリンスシール片とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記内面シール部に較べて相対的に大きくする構成にしたものである。
【００３０】
本発明に係る水中ポンプは、上記目的を達成するために、請求項１０に記載したように、インペラのリング片に対する拡開通路の距離をＬ１とし、インペラのリング片に対する絞り通路の距離をＬ０とするとき、絞り距離比Ｌ１／Ｌ０は、
【数２】
Ｌ１／Ｌ０＝２〜３
に設定したものである。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る水中ポンプの実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００３２】
図１は、本発明に係る水中ポンプの第１実施形態を示す概略部分縦断面図である。
【００３３】
本実施形態に係る水中ポンプは、環状の筒体３０にポンプ軸３１のボス部３２に固設したインペラ３３を収容する構成になっている。
【００３４】
また、筒体３０は、インペラ３３の下流側にディフューザ３４を固設させ、インペラ３３で回転力が与えられて静圧を失った炉水ＦＷをディフューザ３４で回復させて下流側に案内するようになっている。
【００３５】
一方、筒体３０は、その頭部側にインペラ３３の外側を支持するリング片３５との間に内面シール部３６を形成するとともに、内面シール部３６に横断して周方向に沿って連続的に形成する内周溝３７および断続的に形成するポケット溝３８とを備えている。
【００３６】
また、筒体３０は、内周溝３７に交差し、ポンプ軸３１の軸方向に向って長く延びる導水溝３９を備えるとともに、導水溝３９とポケット溝３８とを図２に示すように、互いに連通させる構成になっている。
【００３７】
このような構成を備えた水中ポンプにおいて、炉水（給水）ＦＷはインペラ３３からディフューザ３４を介して下流側に流れる際、導水溝３９からポケット溝３８にも流れる。ポケット溝３８に集められた炉水ＦＷは、インペラ３３の回転に伴って圧力が高まり、この圧力の高まりにより押圧力が発生し、この押圧力がインペラ３３のリング片３５に、いわゆるクサビ効果として与えてインペラ３３を安定状態に維持させるとともにシールとしても機能する。
【００３８】
ところで、水中ポンプの運転中、何らかの事情で、内面シール部３６の入口ＩＮ側に固形物が付着・堆積すると、炉水ＦＷの流れが悪くなる。このためインペラ３３のリング片３５に不均等な押圧力が発生し、これに伴ってインペラ３３に発生する圧力分布は、図１８で示したように、偏位方向圧力が反偏位方向圧力を下廻り、不安定振動が発生する。
【００３９】
本実施形態は、このような点を考慮したもので、筒体３０にその周方向に沿って連続的に内周溝３７を設けるとともに、内周溝３７に交差・連通させ、ポンプ軸３１の軸方向に向って長く延びる導水溝３９に連通させ、かつ筒体３０の周方向に沿って断続的にポケット溝３８を設け、内面シール部３６の入口ＩＮ側に、万一、固形物が付着・堆積しても、炉水ＦＷを内周溝３７、導水溝３９を介してポケット溝３８に集め、集めた炉水によりインペラ３３のリング片３５の全周に亘って均等に押圧力が発生する構成にしたものである。
【００４０】
図１２は、筒体３０のポケット溝３８の中央部において、炉水がインペラ３３のリング片３５に与える圧力分布を示す線図であり、この圧力分布線図から内面シール部３６の一部の領域を除いて偏位方向圧力が反偏位方向圧力を上廻ることが認められた。
【００４１】
このように、本実施形態によれば、筒体３０に内周溝３７、導水溝３９、ポケット溝３８を互いに連通させ、内面シール部３６の入口ＩＮ側の一部の領域に固形物が付着・堆積しても、他の溝から筒体３０の内面シール部３６の全域に亘って流れる構成にしたので、ポケット溝３８からインペラ３３のリング片３５に効果的な押圧力を確実に与えることができ、インペラ３３を支持するポンプ軸３１を安定状態に維持させることができる。
【００４２】
図３は、本発明に係る水中ポンプの第２実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００４３】
本実施形態に係る水中ポンプは、筒体３０の内周面の周方向に沿ってウェアリング４０を着脱自在に装着するとともに、このウェアリング４０に第１実施形態と同様に、内周溝３７、ポケット溝３８および導水溝３９を設け、これらを互いに連通させたものである。
【００４４】
このように、本実施形態では、内周溝３７、ポケット溝３８および導水溝３９を設けたウェアリング４０を筒体３０に着脱自在に装着させたので、第１実施形態と同様に、ポンプ軸３１を安定状態に維持させることと相俟って、インペラ等３３の交換を容易に行うことができ、その交換に要する作業時間を短くして作業者の労力を軽減させることができる。
【００４５】
図４は、本発明に係る水中ポンプの第３実施形態を示す概略部分縦断図面である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００４６】
本実施形態に係る水中ポンプは、第１実施形態と同様に、筒体３０にポケット溝３８および導水溝３９を設けるとともに、筒体３０の内面シール部３６の入口ＩＮ側をポンプ軸３１の軸方向に沿って拡開通路４１に形成し、拡開通路４１を導水溝３９を介してポケット溝３８に連通させたものである。
【００４７】
このように、本実施形態では、筒体３０の内面シール部３６の入口ＩＮ側にポンプ軸３１の軸方向に沿って拡開通路４１を形成し、拡開通路４１を導水溝３９を介してポケット溝３８に連通させたので、内面シール部３６の入口ＩＮ側に固形物が付着・堆積しても、炉水の流れの変化を低く抑えてポケット溝３８に炉水ＦＷを集めることができ、さらに固形物が付着・堆積していない拡開通路４１からの炉水ＦＷも加えてポケット溝３８に集められた炉水ＦＷでインペラ３３のリング片３５に与える押圧力を均一化することができる。
【００４８】
図１３は、筒体３０のポケット溝３８の炉水ＦＷからインペラ３３のリング片３５に与えられる圧力分布を示す線図であり、この圧力分布線図から偏位方向圧力が反偏位方向圧力を上廻ることが認められた。
【００４９】
したがって、本実施形態によれば、筒体３０の内面シール部３６を拡開通路４１に形成し、拡開通路４１を導水溝３９を介してポケット溝３８に連通させ、炉水ＦＷをポケット溝３８に確実に案内させたので、内面シール部３６の一部に固形物が付着・堆積してもインペラ３３のリング片３５に均一に押圧力を与えることができ、ポンプ軸３１を安定状態に維持させることができる。
【００５０】
図５は、本発明に係る水中ポンプの第４実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００５１】
本実施形態に係る水中ポンプは、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせたもので、ポケット溝３８、導水溝３９を設けたウェアリング４０を筒体３０に着脱自在に装着させるとともに、筒体３０の内面シール部３６の入口ＩＮ側をポンプ軸３１の軸方向に沿って拡開通路４１に形成し、拡開通路４１を導水溝３９を介してポケット溝３９に連通させたものである。
【００５２】
このように、本実施形態では、ポケット溝３８、導水溝３９を設けたウェアリング４０を筒体３０に着脱自在に装着させるとともに、筒体３０の内面シール部３６の入口ＩＮ側に拡開通路４１を形成し、拡開通路４１を導水溝３９を介してポケット溝３９に連通させたので、第３実施形態と同様に、ポンプ軸の安定維持と相俟ってインペラ３３等の交換作業を容易に行うことができる。
【００５３】
図６は、本発明に係る水中ポンプの第５実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号付している。
【００５４】
本実施形態に係る水中ポンプは、筒体３０とインペラ３３のリング片３５とで形成する内面シール部３６の、その入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成するとともに、その出口ＥＸＴ側を絞り通路４２に形成したものである。この場合、インペラ３３のリング片３５に対する拡開通路４１の距離をＬ１とし、インペラ３３のリング片３５に対する絞り通路４２の距離をＬ０とするとき、絞り距離比Ｌ１／Ｌ０は、
【数３】
Ｌ１／Ｌ０＝２〜３
に設定されている。
【００５５】
このように、筒体３０の内面シール部３６の、その入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成し、その出口ＥＸＴ側を絞り通路４２に形成し、絞り距離比Ｌ１／Ｌ０を
【数４】
Ｌ１／Ｌ０＝２〜３
の範囲に設定すると、内面シール部３６の炉水ＦＷによる圧力分布は、図１４に示すように、偏位方向圧力が反偏位方向圧力を上廻ることが認められた。
【００５６】
したがって、本実施形態によれば、内面シール部３６の入口ＩＮ側に固形物が付着・堆積しても拡開通路４１に形成するとともに、その出口ＥＸＴ側を絞り通路４２に形成し、常に偏位方向圧力が反偏位方向圧力よりも上廻る構成にしたので、ポンプ軸３１を安定状態に維持させることができる。
【００５７】
図７は、本発明に係る水中ポンプの第６実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００５８】
本実施形態に係る水中ポンプは、筒体３０の内周面の周方向に沿ってウェアリング４０の着脱自在に装着するとともに、ウェアリング４０とインペラ３３のリング片３５との間に形成された内面シール部３６の、その入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成し、その出口ＥＸＴ側を絞り通路４２に形成する一方、インペラ３３のリング片３５に対する拡開通路４１の距離をＬ１とし、インペラ３３のリング片３５に対する絞り通路４２の距離をＬ０とするとき、絞り距離比Ｌ１／Ｌ０を、第５実施形態と同様に、
【数５】
Ｌ１／Ｌ０＝２〜３
に設定したものである。
【００５９】
したがって、本実施形態によれば、第５実施形態と同様に、ポンプ軸３１を安定状態に維持させることと相俟ってインペラ３３等の交換作業を容易に行うことができる。
【００６０】
図８は、本発明に係る水中ポンプの第７実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００６１】
本実施形態に係る水中ポンプは、筒体３０とインペラ３３のリング片３５とで形成する内面シール部３６の、その入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成するとともに、その出口ＥＸＴ側とポンプ軸３１の軸方向に延びる導水溝３９に連通するポケット溝３８との間に、筒体３０の周方向に沿ってラビリンスシール片４３を設けたものである。
【００６２】
本実施形態によれば、内面シール部３６の入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成するとともに、その出口ＥＸＴ側にラビリンスシール片４３を設けたので、その入口ＩＮ側に固形物が付着・堆積しても炉水ＦＷの漏水の流れに影響を与えることもなく、また、流入した漏水を内面シール部３６で閉じ込めてエネルギ損失を少なくさせることができる。
【００６３】
図９は、本発明に係る水中ポンプの第８実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００６４】
本実施形態に係る水中ポンプは、筒体３０の内周面の周方向に沿ってウェアリング４０を着脱自在に装着するとともに、ウェアリング４０とインペラ３３のリング片３５との間に形成された内面シール部３６の、その入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成し、その出口ＥＸＴ側とポンプ軸３１の軸方向に伸びる導水溝３９に連通するポケット溝３８との間に、筒体３０の週方向に沿ってラビリンスシール片４３を設けたものである。
【００６５】
本実施形態によれば、筒体３０にウェアリング４０を着脱自在に装着するとともに、内面シール部３６の入口ＩＮ側に拡開通路４１を形成し、内面シール部３６の出口ＥＸＴ側にラビリンスシール片４３を設けたので、インペラ３３の交換作業を容易に行うことができ、炉水ＦＷの漏水を内面シール部３６で閉じ込めてエネルギ損失を少なくさせることができる。
【００６６】
図１０は、本発明に係る水中ポンプの第９実施形態を示す概略部分縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付している。
【００６７】
本実施形態に係る水中ポンプは、筒体３０とインペラ３３のリング片３５とで形成する内面シール部３６の、その入口ＩＮ側を拡開通路４１に形成するとともに、その出口ＥＸＴ側を絞り通路４２に形成し、さらにラビリンスシール片４３を筒体３０の周方向に沿って設けたものである。
【００６８】
また、本実施形態に係る水中ポンプは、インペラ３３のリング片３５に対する拡開通路４１の距離をＬ１とし、インプラ３３のリング片３５に対する絞り通路４２の距離をＬ０とするとき、絞り距離比Ｌ１／Ｌ０は、
【数６】
Ｌ１／Ｌ０＝２〜３
に設定したものである。
【００６９】
このように、実施形態によれば、内面シール部３６のその入口ＩＮ側を拡開通路４１に、その出口ＥＸＴ側を絞り通路４２にそれぞれ形成し、さらにその出口ＥＸＴ側にラビリンスシール片４３を設ける一方、インペラ３３のリング片３５に対する拡開通路４１の距離Ｌ１とインペラ３３のリング片３５に対する絞り通路４２の距離Ｌ０との絞り距離比Ｌ１／Ｌ０を、Ｌ１／Ｌ０＝２〜３に設定したので、ポンプ軸３１を安定状態に維持させるとともに、内面シール部３６に流入した炉水ＦＷの漏水を確実に閉じ込めてエネルギ損失を少なくさせることができる。
【００７０】
なお、本実施形態では、筒体３０とインペラ３３のリング片３５とで形成される内面シール部３６の、その入口ＩＮ側に拡開通路４１を形成し、その出口ＥＸＴ側に絞り通路４２を形成し、さらにその出口側にラビリンスシール片４３を設けているが、この実施形態に限らず、例えば図１１に示すように、筒体３０の内周面の周方向に沿ってウェアリング４０を着脱自在に装着し、このウェアリング４０とインペラ３３のリング片３５との間に形成される内面シール部３６に、第９実施形態で示した拡開通路４１、絞り通路４２およびラビリンスシール片４３を設けるとともに、拡開通路４１と絞り通路４２との絞り距離比Ｌ１／Ｌ０を、Ｌ１／Ｌ０＝２〜３に設定しても良い。
【００７１】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係る水中ポンプは、インペラを収容する筒体および筒体に着脱自在に装着したウェアリングのうち、いずれか一方に炉水の漏水を効果的に案内する通路手段、溝手段、封水手段を適宜に組み合わせて設け、通路手段に固形物が付着・堆積しても漏水の流れに悪影響を与えない構成にしたので、インペラを支持するポンプ軸に不安定振動を与えることなく安定状態に維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水中ポンプの第１実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図２】図１のＣ−Ｃ矢視方向から切断した平断面図。
【図３】本発明に係る水中ポンプの第２実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図４】本発明に係る水中ポンプの第３実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図５】本発明に係る水中ポンプの第４実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図６】本発明に係る水中ポンプの第５実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図７】本発明に係る水中ポンプの第６実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図８】本発明に係る水中ポンプの第７実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図９】本発明に係る水中ポンプの第８実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図１０】本発明に係る水中ポンプの第９実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図１１】本発明に係る水中ポンプの第１０実施形態を示す概略部分縦断面図。
【図１２】本発明に係る水中ポンプの第１実施形態で得られた内面シール部の圧力分布線図。
【図１３】本発明に係る水中ポンプの第３実施形態で得られた内面シール部の圧力分布線図。
【図１４】本発明に係る水中ポンプの第５実施形態で得られた内面シール部の圧力分布線図。
【図１５】従来の水中ポンプを示す概略縦断面図。
【図１６】従来の水中ポンプにおけるポンプ軸の偏位を示す模式図で、（ａ）は図１５のＡ−Ａ矢視方向から切断した平断面図を（ｂ）は図１６の（ａ）のＢ−Ｂ矢視方向から切断した側断面図をそれぞれ示す。
【図１７】従来の水中ポンプにおけるポンプ軸を安定状態に維持させる内面シール部の圧力分布線図。
【図１８】従来の水中ポンプにおけるポンプ軸を不安定状態にさせる内面シール部の圧力分布線図。
【符号の説明】
１ 炉胴体
２ スタッドチューブ
３ 炉心シュラウド
４ ポンプ部
５ ポンプ駆動部
６ 筒体
７ 内面シール部
８ ウェアリング
９ インペラ
１０ ディフューザ
１１ リング片
１２ ポンプ軸
１３ ボス部
１４ カバー
１５ ポンプケーシング
１６ キャン
１７ ステータ
１８ ロータ
１９ ウェットモータ
２０ ポンプ中間接続体
２１ ストレッチチューブ
２２ ストレッチチューブナット
２３ 軸継手部
２４ 二次シール部
２５ 二次シール加圧水管
２６ 冷却水入口
２７ 冷却水出口
３０ 筒体
３１ ポンプ軸
３２ ボス部
３３ インペラ
３４ ディフューザ
３５ リング片
３６ 内面シール部
３７ 内周溝
３８ ポケット溝
３９ 導水溝
４０ ウェアリング
４１ 拡開通路
４２ 絞り通路
４３ ラビリンスシール片
Claims (10)
- ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の、その筒体側の周方向に沿って設けた内周溝と、この内周溝に交差し、上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記筒体の周方向に沿って断続的に設けたポケット溝とを備えたことを特徴とする水中ポンプ。
- ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記筒体の内面に着脱自在に装着するウェアリングと、上記インペラの外側に固設するリング片と上記ウェアリングの内面とで形成する内面シール部の、そのウェアリング側の周方向に沿って設けた内周溝と、この内周溝に交差し、上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記ウェアリングの周方向に沿って断続的に設けたポケット溝とを備えたことを特徴とする水中ポンプ。
- ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の、その筒体側の入口側に拡開通路を形成するとともに、この拡開通路に連通し、上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記筒体の周方向に沿って断続的に設けたポケット溝とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記導水溝に較べて相対的に大きくする構成にしたことを特徴とする水中ポンプ。
- ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記筒体の内面に着脱自在に装着するウェアリングと、上記インペラの外側に固設するリング片と上記ウェアリングの内面とで形成する内面シール部の、そのウェアリング側の上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記ウェアリングの周方向に沿って断続的に設けたポケット溝と、上記ウェアリングと上記リング片とで形成する上記内面シール部の入口側に形成され、入口側端部で拡開する拡開通路とを備え、この拡開通路は、通路断面を上記導水溝に較べて相対的に大きくする構成にしたことを特徴とする水中ポンプ。
- ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の、その入口側に、入口側端部で拡開する拡開通路を形成し、その出口側に絞り通路を形成するとともに、上記拡開通路は、通路断面を上記内面シール部に較べて相対的に大きくする構成にしたことを特徴とする水中ポンプ。
- ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記筒体の周方向に沿って断続的に設けたポケット溝と、上記内面シール部の、その入口側に形成した拡開通路と、その出口側に配置され、上記筒体の周方向に沿って設けたラビリンスシール片とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記導水溝に較べて相対的に大きくする構成にしたことを特徴とする水中ポンプ。
- ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記筒体の内面に着脱自在に装着するウェアリングと、上記インペラの外側に固設するリング片と上記ウェアリングの内面とで形成する内面シール部の上記ポンプ軸の軸方向に沿って延びる導水溝と、この導水溝に連通し、上記ウェアリングの周方向に沿って断続的に設けたポケット溝と、上記ウェアリングと上記リング片とで形成する上記内面シール部の入口側に形成した拡開通路と、上記内面シール部の出口側に配置され、上記ウェアリングの周方向に沿って設けたラビリンスシール片とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記導水溝に較べて相対的に大きくする構成にしたことを特徴とする水中ポンプ。
- ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記インペラの外側に固設するリング片と上記筒体の内面とで形成する内面シール部の、その入口側に拡開通路を形成するとともに、その出口側に絞り通路を形成する一方、その出口側に配置され、上記筒体の周方向に沿って設けたラビリンスシール片とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記内面シール部に較べて相対的に大きくする構成にしたことを特徴とする水中ポンプ。
- ポンプ軸で支持されたインペラを収容する筒体を備えた水中ポンプにおいて、上記筒体の内面に着脱自在に装着するウェアリングと、上記インペラの外側に固設するリング片と上記ウェアリングの内面とで形成する内面シール部の、その入口側に拡開通路を形成するとともに、その出口側に絞り通路を形成する一方、その出口側に配置され、上記ウェアリングの周方向に沿って設けたラビリンスシール片とを備え、上記拡開通路は、通路断面を上記内面シール部に較べて相対的に大きくする構成にしたことを特徴とする水中ポンプ。
- インペラのリング片に対する拡開通路の距離をＬ１とし、インペラのリング片に対する絞り通路の距離をＬ０とするとき、絞り距離比Ｌ１／Ｌ０は、
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