JP2012052425A - Sealless pump equipped with flywheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フライホイールを備えたシールレスポンプに係り、特に高温の液体を取扱うポンプであって取扱液の漏洩を防止する軸封装置を必要としないシールレスポンプに関するものである。 The present invention relates to a sealless pump provided with a flywheel, and more particularly to a sealless pump that handles a high-temperature liquid and does not require a shaft seal device that prevents leakage of the handled liquid.
従来から、羽根車を支持する主軸にフライホイールを取り付けたポンプが用いられている。ポンプにフライホイールを設ける目的は、停電による電力の喪失のように動力が無くなった場合にポンプの回転を慣性により一定時間維持することにより、ポンプ停止時にその吐出流量が急激に減少することにより生じる、配管の水撃（water hammer）現象やシステム反応系の暴走などを防止することにある。加圧水型原子炉用一次冷却材ポンプのフライホイールは後者を目的として設けてある。普及している加圧水型原子炉用一次冷却材ポンプは、その主軸を軸封装置を介して気中モータで回転させているため、フライホイールも気中のモータ内に配置されている。一方、最新の一部加圧水型原子炉では一次冷却材ポンプとしてシールレスポンプを用いることが想定されているため、そのフライホイールも液中に配置することを求められている。 Conventionally, a pump in which a flywheel is attached to a main shaft that supports an impeller has been used. The purpose of providing a flywheel in the pump is caused by a rapid decrease in the discharge flow rate when the pump is stopped by maintaining the rotation of the pump for a certain period of time due to inertia when power is lost, such as when power is lost due to a power failure. It is to prevent the water hammer phenomenon of piping and the runaway of the system reaction system. The flywheel of the primary coolant pump for a pressurized water reactor is provided for the latter purpose. Since the primary coolant pump for a pressurized water reactor that is widely used has its main shaft rotated by an air motor through a shaft seal device, the flywheel is also disposed in the air motor. On the other hand, since it is assumed that a sealless pump is used as the primary coolant pump in the latest partially pressurized water reactor, it is required to place the flywheel in the liquid.
フライホイールを液中に配置する場合、気中と比較して流体摩擦が著しく大きくなるため、必要な慣性回転機能を確保するためには、フライホイールを気中用より大型化しなければならないが、そのことが流体摩擦を増大させ、ポンプ全体効率の低下を招くという弊害がある。そこで、液中フライホイールに必要な慣性モーメントを確保しつつ可能な限り小型化するため、重錘として高密度合金、例えば比重が約１９のタングステン等を用いることが効果的である。また、タングステン等の高密度材料を利用したフライホイールはそれ自体では遠心力に耐える強度がないことから、強度保持用の高強度金属円筒内に収納する必要がある。 When the flywheel is placed in the liquid, fluid friction is significantly greater than in the air, so the flywheel must be larger than in the air to ensure the required inertial rotation function, This increases the fluid friction and has the adverse effect of reducing the overall pump efficiency. Therefore, in order to reduce the size as much as possible while ensuring the moment of inertia necessary for the submerged flywheel, it is effective to use a high-density alloy such as tungsten having a specific gravity of about 19 as the weight. In addition, a flywheel using a high-density material such as tungsten itself does not have the strength to withstand centrifugal force, and therefore needs to be housed in a high-strength metal cylinder for strength maintenance.
これについて、特許文献１には、シールレスポンプに用いる液中フライホイールの重錘としてセグメント型高密度金属重錘、例えばタングステン合金を利用したフライホイール構造の特徴が記載されている。また、特許文献２には、同様用途のポンプにおいて、高密度金属重錘を利用した液中フライホイールの外周及び側壁をラジアル軸受及びスラスト軸受として利用する方法が記載されている。また、特許文献３には、シールレスポンプの液中フライホイール構造として、大径の高強度金属製保持部材に多数のレンコン状（リボルバーのシリンダ状）の穴を開け、その部分にタングステン等の高密度金属重錘を挿入する方法が記載されている。
In this regard,
これら従来技術においても、何れもフライホイールは、低温となるモータよりも高温になるポンプ羽根車に近い箇所に設置されているが、これはフライホイールの液体中の回転摩擦力は液体の密度、粘性が低いほど小さくなるため、フライホイールの運転中の摩擦損失を大きくしないためだと考えられる。しかしながら、これら従来技術では、ポンプ羽根車とフライホイールとの間に厚みの大きな隔壁状の部材が設けられており、これによってポンプ取扱液とフライホイールとの温度差が大きくなっている。（課題１）
また、タングステンは一般の高強度金属材料に比して熱膨張係数が約１／３〜１／４と小さく、強度保持用の高強度金属円筒等との部材間で大きな熱膨張差が生ずるため、組立体としてのフライホイールの高温回転バランスに狂いが生じる可能性がある。これは、特に、フライホイールが高温液中に設置される場合には大きな問題になりうる。（課題２）
また、回転体系を支持する軸受装置は一般に低温のモータ室内に液中滑り軸受として配置される。大重量のフライホイールがその軸受より羽根車側にオーバーハングするため、振れ回りによる振動を起こしやすくなる。特に、フライホイールを高温液中に配置する場合、低温側との間にサーマルバリア等を設ける必要があり、モータ室内ジャーナル軸受とのオーバハングがさらに長くなりやすく、より振動が生じやすくなってしまう。（課題３）なお、特許文献２では、フライホイールを用いて滑り軸受を構成しているが、動圧軸受であって、低温に維持する必要があり、摩耗が避けられない。
In these prior arts as well, the flywheel is installed at a location near the pump impeller that is hotter than the motor that is cold, and this is because the rotational friction force in the liquid of the flywheel is the density of the liquid, This is probably because the lower the viscosity, the smaller the friction loss during operation of the flywheel. However, in these prior arts, a thick partition-like member is provided between the pump impeller and the flywheel, which increases the temperature difference between the pump handling liquid and the flywheel. (Problem 1)
Tungsten has a coefficient of thermal expansion as small as about 1/3 to 1/4 of that of general high-strength metal materials, and a large difference in thermal expansion occurs between members such as a high-strength metal cylinder for maintaining strength. There is a possibility that the high-temperature rotation balance of the flywheel as an assembly may be out of order. This can be a big problem especially when the flywheel is installed in hot liquid. (Problem 2)
The bearing device that supports the rotating system is generally disposed as a submerged sliding bearing in a low-temperature motor chamber. Since a heavy flywheel overhangs from the bearing to the impeller side, vibration due to swinging tends to occur. In particular, when the flywheel is disposed in a high-temperature liquid, it is necessary to provide a thermal barrier or the like between the flywheel and the low-temperature side, and the overhang with the motor indoor journal bearing tends to be longer and vibration is more likely to occur. (Problem 3) In
即ち、特許文献１乃至３等の公知例では高密度金属重錘を利用したフライホイールをポンププロセス流体温度と同じ高温側に設置する方法、高温のフライホイール外周に振動防止用軸受を設ける方法について具体的記載をした例は見当たらない。
That is, in known examples such as
本発明は、上述の事情に鑑みなされたもので、フライホイールの回転中の摩擦損失を低減することができ、コンパクトで振動が少なく回転バランスが良好なシールレスポンプを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a sealless pump that can reduce friction loss during rotation of a flywheel, is compact, has less vibration, and has a good rotation balance. Is.
上述した目的を達成するために、本発明の第１の態様は、高温液体を扱うシールレスポンプであって、高温液体を加圧する羽根車を備え、高温液体が充満するポンプ部分と、前記羽根車を回転駆動するモータを備え、低温液体が充満するモータ部分と、液中に設けられた慣性運転維持のためのフライホイールとを備え、前記フライホイールは、前記高温液体と実質的に同等の温度の液中に設けられていることを特徴とするものである。
非特許文献１によれば、内管が回転する二重円筒の摩擦トルクＭは、
Ｍ＝Cm・2π・ρ・rm 4・ω2
ここで、ρは流体の密度、rmは内管と外管の平均半径、ωは内管の回転角速度である。Cmは実験により定まるトルク係数で、流れが乱流域の場合、
Cm＝fm・Rω -0.2＝fm・{ν/(rm・ω・δ)}0.2
但し、fmは偏心率により定まる係数で、偏心がない場合fm=０．００６３１となる。νは流体の動粘性係数、δは内管と外管の半径隙間である。
上記において、摩擦トルクＭを流体の温度により変化するρ、νで整理すると、
Ｍ∝ρ・ν0.2と表すことができる。
図８は流体が飽和蒸気圧力下における水の場合に回転円筒に作用する摩擦トルクＭを、ＰＷＲ型原子炉用一次冷却材ポンプの運転温度２９０℃の値を１として正規化して示したグラフである。即ち、回転円筒に作用する摩擦トルクＭは水温が０℃から１５０℃まで指数的に減少し、１５０℃から３２５℃までは、ほぼ直線的に減少する傾向にある。従って回転円筒、即ちフライホイールの周囲の水温が６５℃の時の摩擦トルクは、水温２９０℃の摩擦トルクの１．７倍という大きな値となる。
本発明において、高温液体とは、加圧水型原子炉の一次冷却材であれば、２８０℃以上の液体であり、加圧水型原子炉の一次冷却材は臨界以下の液相で運転され、水の臨界温度は３７４℃以下であるから、高温液体とは、２８０℃〜３７４℃の液体である。そして、高温液体と実質的に同等の温度とは、高温流体の常用流体温度（図８では２９０℃）における内筒が回転する二重円筒の摩擦トルクＭに対する増加率が１０％以下の領域（即ち図８では２５０℃以上）で、上限はプロセス最高温度までとする。また、低温液体とは、摩擦トルクＭの温度に対するトルク変化率が線型から外れ、指数関数的に増加する領域、即ち図８では１５０℃以下の領域を示す。すなわち、低温液体とは、０℃〜１５０℃の液体である。従って、１５０℃以上で高温液体と実質的に同等の温度以下の液体（図８では１５０℃〜２５０℃の間）を中間温度液体と称することにする。
本発明のシールレスポンプが適用される一例として、加圧水型原子炉の一次冷却材ポンプの場合を説明すると、取扱液である高温液体の温度が２９０℃（５５４°Ｆ）に対して、高温液体と実質的に同等の温度とは、２５０℃から３２５℃（プロセス最高温度である蒸気発生器入口温度）の範囲である。
本発明によれば、慣性運転維持のためのフライホイールは、ポンプ取扱液である高温液体と実質的に同等の温度の液中に設けられているため、フライホイールは低密度および低粘性の液体に取り囲まれることになり、フライホイールの液体中の回転摩擦力が小さくなる。したがって、フライホイールの回転中の摩擦損失を低減することができ、フライホイールの回転に起因するポンプ効率の低下を抑制することができ、また動力損失も低減することができる。
In order to achieve the above-described object, a first aspect of the present invention is a sealless pump that handles a high-temperature liquid, comprising a impeller that pressurizes the high-temperature liquid, the pump portion that is filled with the high-temperature liquid, and the blade A motor part for rotating the vehicle; a motor part filled with a cryogenic liquid; and a flywheel for maintaining inertial operation provided in the liquid, wherein the flywheel is substantially equivalent to the hot liquid. It is provided in the liquid of temperature.
According to Non-Patent
M = Cm ・ 2π ・ ρ ・ r m 4・ ω 2
Here, [rho is the density of the fluid, r m is the mean radius of the inner and outer tubes, omega is the angular velocity of the inner tube. Cm is a torque coefficient determined by experiment. When the flow is in the turbulent region,
Cm ＝ fm ・ R ω -0.2 = fm ・ {ν / (r m・ ω ・ δ)} 0.2
However, fm is a coefficient determined by the eccentricity rate. When there is no eccentricity, fm = 0.00631. ν is a dynamic viscosity coefficient of the fluid, and δ is a radial gap between the inner tube and the outer tube.
In the above, when the friction torque M is arranged by ρ and ν that change according to the temperature of the fluid,
M∝ρ · ν 0.2 .
FIG. 8 is a graph showing the friction torque M acting on the rotating cylinder when the fluid is water under saturated steam pressure, normalized by assuming that the operating temperature of the primary coolant pump for the PWR reactor is 290 ° C. is there. That is, the friction torque M acting on the rotating cylinder tends to decrease exponentially from 0 ° C. to 150 ° C. and from 150 ° C. to 325 ° C. almost linearly. Therefore, the friction torque when the water temperature around the rotating cylinder, that is, the flywheel is 65 ° C. is a large value of 1.7 times the friction torque at the water temperature of 290 ° C.
In the present invention, the high-temperature liquid is a liquid at 280 ° C. or higher if it is a primary coolant of a pressurized water reactor, and the primary coolant of the pressurized water reactor is operated in a subcritical liquid phase, Since the temperature is 374 ° C. or lower, the high temperature liquid is a liquid at 280 ° C. to 374 ° C. The temperature substantially equal to the high temperature liquid is a region where the rate of increase with respect to the friction torque M of the double cylinder rotating the inner cylinder at the normal fluid temperature of the high temperature fluid (290 ° C. in FIG. 8) is 10% or less ( In other words, the upper limit is up to the maximum process temperature in FIG. Further, the low temperature liquid indicates a region where the rate of change in torque with respect to the temperature of the friction torque M deviates from a linear shape and increases exponentially, that is, a region of 150 ° C. or lower in FIG. That is, the low temperature liquid is a liquid at 0 ° C. to 150 ° C. Therefore, a liquid having a temperature equal to or higher than 150 ° C. and substantially equal to or lower than that of the high temperature liquid (between 150 ° C. and 250 ° C. in FIG. 8) is referred to as an intermediate temperature liquid.
As an example to which the sealless pump of the present invention is applied, the case of a primary coolant pump of a pressurized water reactor will be described. When the temperature of the high-temperature liquid as the handling liquid is 290 ° C. (554 ° F.), the high-temperature liquid Is substantially in the range of 250 ° C. to 325 ° C. (the steam generator inlet temperature, which is the highest process temperature).
According to the present invention, the flywheel for maintaining the inertial operation is provided in a liquid having a temperature substantially equivalent to that of the high-temperature liquid that is the pump handling liquid, so that the flywheel is a low-density and low-viscosity liquid. Therefore, the rotational friction force in the liquid of the flywheel becomes small. Therefore, friction loss during rotation of the flywheel can be reduced, reduction in pump efficiency due to rotation of the flywheel can be suppressed, and power loss can also be reduced.
本発明の好ましい態様は、前記フライホイールの周囲の高温液体の温度を維持するため、前記ポンプ部分と前記モータ部分の境をなす部分に二重サーマルバリヤ部を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、二重サーマルバリヤ部により、高温液体が充満するポンプ部分を低温液体が充満するモータ部分から仕切ることができるため、フライホイールが配置されるポンプ部分を高温に維持し、モータ巻線やジャーナルおよびスラスト液中軸受が配置されるモータ部分を低温に維持することができる。したがって、フライホイールの回転に起因するポンプ効率の低下を抑制することができ、また動力損失も低減することができ、さらにモータ巻線の絶縁性、ジャーナルおよびスラスト液中軸受の潤滑性を確保することができる。
In a preferred aspect of the present invention, in order to maintain the temperature of the high-temperature liquid around the flywheel, a double thermal barrier portion is provided at a portion that forms a boundary between the pump portion and the motor portion.
According to the present invention, the double thermal barrier portion can separate the pump portion filled with the high-temperature liquid from the motor portion filled with the low-temperature liquid. The motor part in which the winding, the journal, and the thrust submerged bearing are arranged can be maintained at a low temperature. Therefore, it is possible to suppress a decrease in pump efficiency due to the rotation of the flywheel, to reduce power loss, and to ensure motor winding insulation and journal and thrust submerged bearing lubricity. be able to.
本発明の好ましい態様は、前記二重サーマルバリヤ部は、高温液体と境をなす高温液側サーマルバリヤと低温液体と境をなす低温液側サーマルバリヤからなり、両サーマルバリヤ間に高温液体と低温液体の間の温度の液体層を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、高温液側サーマルバリヤと低温液側サーマルバリヤの２種の熱遮蔽板を配置し、さらに両サーマルバリヤの間に隙間を設けて液体層を形成することにより、フライホイールが配置されるポンプ部分を高温に維持し、モータ巻線やジャーナルおよびスラスト液中軸受が配置されるモータ部分を低温に維持することができる。
In a preferred embodiment of the present invention, the double thermal barrier section includes a high-temperature liquid-side thermal barrier that borders the high-temperature liquid and a low-temperature liquid-side thermal barrier that borders the low-temperature liquid, and the high-temperature liquid and the low-temperature barrier between the two thermal barriers. A liquid layer having a temperature between the liquids is provided.
According to the present invention, a flywheel is formed by disposing two types of heat shielding plates, a high temperature liquid side thermal barrier and a low temperature liquid side thermal barrier, and further forming a liquid layer by providing a gap between the two thermal barriers. The pump part to be arranged can be maintained at a high temperature, and the motor part in which the motor windings, journals and thrust submerged bearings are arranged can be kept to a low temperature.
本発明の好ましい態様は、前記高温液側サーマルバリヤは、前記ポンプ部分の主軸の軸心から半径方向外側の３箇所以上に放射状に配置されたキー部材により、前記低温液側サーマルバリヤと熱膨張可能に同芯固定されることを特徴とする。
高温液側サーマルバリヤと低温液側サーマルバリヤには温度差が生じ、これを通常のインローによる芯出し構造で結合すると、インロー部に隙間が生じるか、逆に無理な変形が生じるが、本発明によれば、高温液側サーマルバリヤと低温液側サーマルバリヤの結合面にはインローを設けず十文字キー等の放射状に配置されたキー部材で結合して半径方向の熱膨張差を吸収しつつ同芯度を維持する構造としてある。このサーマルバリヤによる熱膨張差吸収機構は、ディフューザに固定されている静圧軸受の同芯度を維持するために重要な役割を果たしている。
In a preferred aspect of the present invention, the high-temperature liquid-side thermal barrier is thermally expanded with the low-temperature liquid-side thermal barrier by key members arranged radially at three or more locations radially outward from the axis of the main shaft of the pump portion. It is characterized by being fixed concentrically.
There is a temperature difference between the high-temperature liquid side thermal barrier and the low-temperature liquid side thermal barrier, and when this is combined with a centering structure with a normal inlay, a gap is created in the inlay portion, or conversely, an unnatural deformation occurs. According to the present invention, the connecting surface of the high-temperature liquid side thermal barrier and the low-temperature liquid side thermal barrier is not provided with an inlay, but is connected by a radially arranged key member such as a cross key to absorb the difference in thermal expansion in the radial direction. The structure maintains the core. The thermal expansion difference absorption mechanism by the thermal barrier plays an important role in maintaining the concentricity of the hydrostatic bearing fixed to the diffuser.
本発明の第２の態様は、高温液体を扱うシールレスポンプであって、高温液体を加圧する羽根車を備え、高温液体が充満するポンプ部分と、前記羽根車を回転駆動するモータを備え、低温液体が充満するモータ部分と、液中に設けられた慣性運転維持のためのフライホイールとを備え、前記フライホイールの外径側に該フライホイールの外周部を支持する静圧軸受を配置したことを特徴とするものである。
本発明によれば、フライホイールの外径側にフライホイールの外周部を支持する静圧軸受を配置したため、フライホイールの半径方向変位を抑制することができる。したがって、フライホイールの振れ回りによる振動を抑制することができる。この場合、動圧軸受では、液体を低温に維持しないと軸受負荷容量を上げることはできないが、本発明の静圧軸受によれば、加圧された液体の圧力により作動する軸受であるため、液体の温度に拘わらず軸受負荷容量を上げることができる。
A second aspect of the present invention is a sealless pump that handles high-temperature liquid, includes an impeller that pressurizes the high-temperature liquid, includes a pump portion that is filled with the high-temperature liquid, and a motor that rotationally drives the impeller. A motor part that is filled with a low-temperature liquid and a flywheel for maintaining inertial operation provided in the liquid are provided, and a hydrostatic bearing that supports the outer periphery of the flywheel is disposed on the outer diameter side of the flywheel. It is characterized by this.
According to the present invention, since the hydrostatic bearing that supports the outer peripheral portion of the flywheel is disposed on the outer diameter side of the flywheel, the radial displacement of the flywheel can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress vibration due to the flywheel swinging. In this case, in the hydrodynamic bearing, the bearing load capacity cannot be increased unless the liquid is maintained at a low temperature, but according to the hydrostatic bearing of the present invention, the bearing is operated by the pressure of the pressurized liquid. The bearing load capacity can be increased regardless of the temperature of the liquid.
本発明の好ましい態様は、前記静圧軸受は、前記羽根車で加圧された高温液体により作動する静圧軸受であることを特徴とする。
本発明によれば、静圧軸受が羽根車で加圧された高温液体により作動するため、羽根車から吐出された高温液体をフライホイールの外径側にある静圧軸受に導くだけで静圧軸受を作動させることができる。
In a preferred aspect of the present invention, the hydrostatic bearing is a hydrostatic bearing that is operated by a high-temperature liquid pressurized by the impeller.
According to the present invention, since the hydrostatic bearing is operated by the high-temperature liquid pressurized by the impeller, the high-pressure liquid discharged from the impeller is merely guided to the hydrostatic bearing on the outer diameter side of the flywheel. The bearing can be activated.
本発明の好ましい態様は、前記羽根車および前記フライホイールを取り付けた主軸を回転可能に支持するすべり軸受を前記低温液体の充満する前記モータ部分に配置し、前記すべり軸受からオーバーハングする前記フライホイールを前記静圧軸受により支持するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、羽根車およびフライホイールを取り付けた主軸が低温液体の充満するモータ部分に配置されたすべり軸受からオーバーハングするため、オーバーハングの長さが長くなるが、フライホイールを静圧軸受により支持するようにしたため、フライホイールおよび主軸の振れ回りを抑制することができ、フライホイールおよび主軸の振動を抑制することができる。
In a preferred aspect of the present invention, the flywheel is configured such that a slide bearing that rotatably supports the main shaft to which the impeller and the flywheel are mounted is disposed in the motor portion that is filled with the cryogenic liquid, and overhangs from the slide bearing. Is supported by the hydrostatic bearing.
According to the present invention, since the main shaft to which the impeller and the flywheel are attached overhangs from the plain bearing disposed in the motor portion filled with the cryogenic liquid, the length of the overhang is increased. Since it is supported by the bearing, the swinging of the flywheel and the main shaft can be suppressed, and the vibration of the flywheel and the main shaft can be suppressed.
本発明の好ましい態様は、前記静圧軸受は、２列並列ポケットを有するものであることを特徴とする
本発明によれば、静圧軸受が２列並列ポケットを有するため、フライホイールの外周部の軸方向に離間した２箇所でフライホイールを支持することができる。したがって、フライホイールの傾きを抑制することができる。
According to a preferred aspect of the present invention, the hydrostatic bearing has two rows of parallel pockets. According to the invention, since the hydrostatic bearing has two rows of parallel pockets, the outer peripheral portion of the flywheel The flywheel can be supported at two locations spaced apart in the axial direction. Therefore, the inclination of the flywheel can be suppressed.
本発明の第３の態様は、高温液体を扱うシールレスポンプであって、高温液体を加圧する羽根車を備え、高温液体が充満するポンプ部分と、前記羽根車を回転駆動するモータを備え、低温液体が充満するモータ部分と、液中に設けられた慣性運転維持のためのフライホイールとを備え、前記フライホイールは、タングステン又はその合金からなる重錘部と、前記重錘部に作用する遠心力をその内径側で保持するリム、フライホイール全体を前記ポンプ部分の主軸に固定するハブとを備え、前記重錘部は全体が円筒状となるよう複数個の扇型セグメント重錘を組み合わせたものであって、前記リム、前記ハブおよび前記重錘部は、前記リムの内径をDr、前記ハブの外径をDh、前記リム、前記重錘部および前記ハブの各材料の常温から使用温度までの平均線膨張係数をそれぞれβr、βw、βhとすると、Dh/Dr=(βr−βw)/(βh−βw)の関係式を満たすように設定されていることを特徴とするものである。
本発明によれば、フライホイールにおけるリム、ハブおよび重錘部の寸法および線膨張係数を上記関係式を満たすように設定することにより、フライホイールにおけるリム、ハブおよび重錘部の温度差による半径方向の隙間は常温から高温の使用温度まで常に零にできる。
A third aspect of the present invention is a sealless pump that handles high-temperature liquid, including an impeller that pressurizes the high-temperature liquid, a pump portion that is filled with the high-temperature liquid, and a motor that rotationally drives the impeller, A motor portion filled with a low-temperature liquid; and a flywheel for maintaining inertial operation provided in the liquid, the flywheel acting on the weight portion and a weight portion made of tungsten or an alloy thereof. A rim that holds the centrifugal force on its inner diameter side, a hub that fixes the entire flywheel to the main shaft of the pump part, and a combination of a plurality of fan-shaped segment weights so that the weight part is entirely cylindrical The rim, the hub, and the weight portion are used from the normal temperature of each material of the rim, the weight portion, and the hub. Up to temperature Are set so as to satisfy the relational expression Dh / Dr = (βr−βw) / (βh−βw), where βr, βw, and βh are the average linear expansion coefficients.
According to the present invention, by setting the dimensions and the linear expansion coefficient of the rim, hub and weight part in the flywheel so as to satisfy the above relational expression, the radius due to the temperature difference between the rim, hub and weight part in the flywheel. The gap in the direction can always be zero from room temperature to high working temperature.
本発明の好ましい態様は、相隣接する２つの前記扇型セグメント重錘の間の内方側に略三角形断面を有する楔型重錘部材を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、相隣接する扇型セグメント重錘間に周方向隙間が生じても、楔型重錘の遠心力による楔効果で、扇型セグメント重錘がリムに押し付けられるように密着し、扇型セグメント重錘が周方向に動くことはなく、フライホイールの回転バランスに狂いを生じさせることはない。
In a preferred aspect of the present invention, a wedge-type weight member having a substantially triangular cross section is provided on the inner side between two adjacent fan-type segment weights.
According to the present invention, even if a circumferential gap is generated between adjacent fan-shaped segment weights, the fan-shaped segment weights are brought into close contact with the rim by the wedge effect due to the centrifugal force of the wedge-type weights. The fan-shaped segment weight does not move in the circumferential direction, and the rotational balance of the flywheel does not get out of order.
本発明の好ましい態様は、前記フライホイールの両側面を閉止する閉止板と前記扇型セグメント重錘との間に、少なくとも1箇所の廻り止め部材を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、フライホイールの両側面を閉止する閉止板と扇型セグメント重錘とが加減速時等に相対回転をすることがない。
In a preferred aspect of the present invention, at least one detent member is provided between a closing plate for closing both side surfaces of the flywheel and the sector segment weight.
According to the present invention, the closing plate that closes both side surfaces of the flywheel and the fan-shaped segment weight do not rotate relative to each other during acceleration / deceleration or the like.
本発明の好ましい態様は、前記ポンプ部分を天側に、前記モータ部分を地側に配置したシールレスポンプであって、前記フライホイールの両側面を閉止する閉止板のうち天側の閉止板と前記扇状セグメント型重錘の上面との間の内径側に、略三角形断面を有する第２の楔型重錘部材を設け、この第２の楔型重錘部材と前記扇型セグメント重錘もしくは前記天側の閉止板との接触面は外径側ほど前記第２の楔型重錘部材の厚みが薄くなるテーパ面とし、前記扇型セグメント下面と地側の閉止板との接触面は平行面としたことを特徴とする。
本発明によれば、第２の楔型重錘部材のテーパ面と扇型セグメント重錘の天側の面（内径側）もしくは天側の閉止板のテーパ面との効果で、運転時に第２の楔型重錘部材が遠心力で外径側に寄ることにより、扇型セグメント重錘と天側の閉止板を軸方向に押し広げる方向の分力が発生する。そのため、扇型セグメント重錘がリムと地側の閉止板とに押し付けられるように密着するので、回転バランスに狂いを生じさせる隙間を無くすことができる。
A preferred embodiment of the present invention is a sealless pump in which the pump part is disposed on the top side and the motor part is disposed on the ground side, and among the closing plates that close both side surfaces of the flywheel, A second wedge-type weight member having a substantially triangular cross section is provided on the inner diameter side between the upper surface of the fan-shaped segment-type weight, and the second wedge-type weight member and the fan-shaped segment weight or the The contact surface with the top-side closing plate is a tapered surface where the thickness of the second wedge-shaped weight member becomes thinner toward the outer diameter side, and the contact surface between the lower surface of the fan-shaped segment and the ground-side closing plate is a parallel surface It is characterized by that.
According to the present invention, the second wedge-type weight member and the top-side surface (inner diameter side) of the fan-shaped segment weight or the taper surface of the top-side closing plate are used for the second operation. When the wedge-shaped weight member is moved toward the outer diameter side by centrifugal force, a component force is generated in a direction that pushes the fan-shaped segment weight and the top-side closing plate in the axial direction. For this reason, the fan-shaped segment weights are brought into close contact with the rim and the closing plate on the ground side, so that it is possible to eliminate a gap that causes a deviation in rotational balance.
本発明の好ましい態様は、前記ポンプ部分を天側に、前記モータ部分を地側に配置したシールレスポンプであって、前記フライホイールの両側面を閉止する閉止板のうち天側の閉止板と前記扇状セグメント型重錘の上面との間に前記扇型セグメント重錘を地側の閉止板に向かって押圧する押圧部材を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、第２の楔型重錘部材に代えて押圧部材を用いることにより、扇型セグメント重錘と閉止板との間の軸方向隙間が生じても、押圧部材の反発力により扇型セグメント重錘が地側の閉止板に押し付けられるように密着するので、回転バランスに狂いを生じさせる隙間を無くすことができる。
本発明の好ましい態様は、前記押圧部材は皿バネからなることを特徴とする。
A preferred embodiment of the present invention is a sealless pump in which the pump part is disposed on the top side and the motor part is disposed on the ground side, and among the closing plates that close both side surfaces of the flywheel, A pressing member is provided between the upper surface of the fan-shaped segment type weight and pressing the fan-shaped segment weight toward the closing plate on the ground side.
According to the present invention, by using a pressing member instead of the second wedge-shaped weight member, even if an axial clearance between the sector-shaped segment weight and the closing plate occurs, the repulsive force of the pressing member Since the fan-shaped segment weight is brought into close contact with the ground-side closing plate, it is possible to eliminate a gap that causes a deviation in the rotational balance.
In a preferred aspect of the present invention, the pressing member is a disc spring.
本発明の好ましい態様は、前記フライホイールの一部あるいは全体を保護部材で密封した二重壁構造のフライホイールを具備することを特徴とする。
フライホイールの重錘としてタングステン等の高密度合金を用い、扇型セグメント重錘の遠心力を保持するリムとして高強度のフェライト系ステンレス鋼等を加圧水型原子炉の一次冷却水中で用いると、含有する高濃度ホウ酸水で腐食する可能性があるが、本発明によれば、フライホイール重錘部・リム部を、例えばオーステナイトステンレス鋼など耐食性に優れた金属製の保護部材による二重壁構造で保護する。二重壁構造のフライホイールは、フライホイールがポンプ過回転による遠心力でラプチャー飛散（破裂飛散）した場合にも、保護部材の効果で単重壁フライホイール構造より被害を少なくする効果がある。
A preferred embodiment of the present invention is characterized by comprising a double-walled flywheel in which a part or the whole of the flywheel is sealed with a protective member.
Contains a high-density alloy such as tungsten as the weight of the flywheel, and high-strength ferritic stainless steel as the rim that holds the centrifugal force of the fan-shaped segment weight in the primary cooling water of a pressurized water reactor. According to the present invention, the flywheel weight part / rim part has a double wall structure made of a metal protective member having excellent corrosion resistance, such as austenitic stainless steel. Protect with. The double-walled flywheel has an effect of reducing damage from the single-walled flywheel structure due to the effect of the protective member even when the flywheel is ruptured (ruptured and scattered) due to centrifugal force caused by the pump overrotation.
本発明の好ましい態様は、前記フライホイールの前記リムと前記保護部材とは、前記保護部材の内径の熱膨張量をδcit、前記保護部材の内径の遠心力による膨張量をδciw、前記保護部材の内径の圧力による収縮量をδcip、前記リムの熱膨張量をδrot、前記リムの遠心力による膨張量をδrowとすると、δcit+δciw−δcip≧δrot+δrowの関係式を満たすように設定されていることを特徴とする。
本発明によれば、運転中に、保護部材に内包されるフライホイール部材であるリムの膨張変形が生じても、リムと保護部材とが接触することはない。
In a preferred aspect of the present invention, the rim of the flywheel and the protection member are such that the thermal expansion amount of the inner diameter of the protection member is δcit, the expansion amount due to the centrifugal force of the inner diameter of the protection member is δciw, When the amount of contraction due to the pressure of the inner diameter is δcip, the amount of thermal expansion of the rim is δrot, and the amount of expansion of the rim due to centrifugal force is δrow, δcit + δciw−δcip ≧ δrot + δrow It is characterized by being.
According to the present invention, even when the rim, which is a flywheel member included in the protective member, undergoes expansion deformation during operation, the rim and the protective member do not come into contact with each other.
本発明の好ましい態様は、前記フライホイールの前記リムと前記保護部材の側壁の閉止板とは、前記ポンプ部分の主軸の軸心から半径方向外側の３箇所以上に放射状に配置されたキーにより、半径方向に相対変位可能に同芯固定されることを特徴とする。
本発明においては、フライホイール部材であるリムと保護部材の側壁の閉止板との間に、主軸の軸心から半径方向外側の３箇所以上に放射状に配置されたキーを挿入してリムと閉止板の同芯度を維持しつつ半径方向相対移動を許容するようにしている。
In a preferred aspect of the present invention, the rim of the flywheel and the closing plate on the side wall of the protection member are arranged radially at three or more radially outer sides from the axis of the main shaft of the pump part. It is fixed concentrically so as to be relatively displaceable in the radial direction.
In the present invention, keys arranged radially at three or more locations radially outward from the axis of the main shaft are inserted between the rim, which is a flywheel member, and the closing plate on the side wall of the protective member to close the rim. Radial relative movement is allowed while maintaining the concentricity of the plates.
本発明の好ましい態様は、前記ポンプ部分を天側に、前記モータ部分を地側に配置したシールレスポンプであって、前記羽根車、前記フライホイールを含む回転体系全体に作用する軸スラストを前記低温液体が充満したモータ部分のモータ室に設けた液中スラスト軸受で支持する構造とし、前記フライホイールの地側と相対する高温液側サーマルバリヤ部分に、複数個の旋回流防止用半径方向溝流路を設けたことを特徴とする。
本発明によれば、フライホイールと高温液側サーマルバリヤ部分との間に旋回流が発生することを防止できる。これにより、フライホイール重量に起因するスラスト軸受（低温のモータ室に設置する）の負荷を軽減できる。
A preferred embodiment of the present invention is a sealless pump in which the pump portion is disposed on the top side and the motor portion is disposed on the ground side, and the axial thrust acting on the entire rotating system including the impeller and the flywheel is The structure is supported by a submerged thrust bearing provided in the motor chamber of the motor portion filled with the low temperature liquid, and a plurality of radial grooves for preventing swirl flow are provided in the high temperature liquid side thermal barrier portion facing the ground side of the flywheel. A flow path is provided.
According to the present invention, it is possible to prevent a swirling flow from occurring between the flywheel and the high-temperature liquid side thermal barrier portion. Thereby, the load of the thrust bearing (installed in a low-temperature motor chamber) resulting from the weight of the flywheel can be reduced.
本発明の好ましい態様は、前記シールレスポンプは、原子炉用の一次冷却材ポンプであることを特徴とする。 In a preferred aspect of the present invention, the sealless pump is a primary coolant pump for a nuclear reactor.
本発明は、以下に列挙する効果を奏する。
（１）慣性運転維持のためのフライホイールは、ポンプ取扱液である高温液体と実質的に同等の温度の液中に設けられているため、フライホイールは低密度および低粘性の液体に取り囲まれることになり、フライホイールの液体中の回転摩擦力が小さくなる。したがって、フライホイールの回転中の摩擦損失を低減することができ、フライホイールの回転に起因するポンプ効率の低下を抑制することができ、また動力損失も低減することができる。
（２）二重サーマルバリヤ部により、高温液体が充満するポンプ部分を低温液体が充満するモータ部分から仕切ることができるため、フライホイールが配置されるポンプ部分を高温に維持し、モータ巻線やジャーナルおよびスラスト液中軸受が配置されるモータ部分を低温に維持することができる。したがって、フライホイールの回転に起因するポンプ効率の低下を抑制することができ、また動力損失も低減することができ、さらにモータ巻線の絶縁性、ジャーナルおよびスラスト液中軸受の潤滑性を確保することができる。
（３）フライホイールの外径側にフライホイールの外周部を支持する静圧軸受を配置したため、フライホイールの半径方向変位を抑制することができる。したがって、フライホイールの振れ回りによる振動を抑制することができる。この場合、動圧軸受では、液体を低温に維持しないと軸受負荷容量を上げることはできないが、本発明の静圧軸受によれば、加圧された液体の圧力により作動する軸受であるため、液体の温度に拘わらず軸受負荷容量を上げることができる。
（４）フライホイールにおけるリム、ハブおよび重錘部の寸法および線膨張係数を所定の関係式を満たすように設定することにより、フライホイールにおけるリム、ハブおよび重錘部の温度差による半径方向の隙間は常温から高温の使用温度まで常に零にできる。
（５）第２の楔型重錘部材のテーパ面と扇型セグメント重錘の天側の面（内径側）もしくは天側の閉止板のテーパ面との効果で、運転時に第２の楔型重錘部材が遠心力で外径側に寄ることにより、扇型セグメント重錘と天側の閉止板を軸方向に押し広げる方向の分力が発生する。そのため、扇型セグメント重錘がリムと地側の閉止板とに押し付けられるように密着するので、回転バランスに狂いを生じさせる隙間を無くすことができる。なお、第２の楔型重錘部材に代えて皿バネ等の押圧部材を用いてもよい。
The present invention has the following effects.
(1) Since the flywheel for maintaining the inertial operation is provided in a liquid having a temperature substantially equivalent to that of the high-temperature liquid that is the pump handling liquid, the flywheel is surrounded by a low-density and low-viscosity liquid. As a result, the rotational friction force in the liquid of the flywheel is reduced. Therefore, friction loss during rotation of the flywheel can be reduced, reduction in pump efficiency due to rotation of the flywheel can be suppressed, and power loss can also be reduced.
(2) The double thermal barrier part can separate the pump part filled with the high temperature liquid from the motor part filled with the low temperature liquid, so that the pump part where the flywheel is arranged is maintained at a high temperature, The motor part in which the journal and the thrust submersible bearing are arranged can be maintained at a low temperature. Therefore, it is possible to suppress a decrease in pump efficiency due to the rotation of the flywheel, to reduce power loss, and to ensure motor winding insulation and journal and thrust submerged bearing lubricity. be able to.
(3) Since the hydrostatic bearing that supports the outer peripheral portion of the flywheel is disposed on the outer diameter side of the flywheel, radial displacement of the flywheel can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress vibration due to the flywheel swinging. In this case, in the hydrodynamic bearing, the bearing load capacity cannot be increased unless the liquid is maintained at a low temperature, but according to the hydrostatic bearing of the present invention, the bearing is operated by the pressure of the pressurized liquid. The bearing load capacity can be increased regardless of the temperature of the liquid.
(4) By setting the dimensions and linear expansion coefficient of the rim, hub and weight part in the flywheel so as to satisfy the predetermined relational expression, the radial direction due to the temperature difference between the rim, hub and weight part in the flywheel The gap can always be zero from room temperature to high operating temperature.
(5) Due to the effect of the taper surface of the second wedge-type weight member and the top surface (inner diameter side) of the fan-shaped segment weight or the taper surface of the top-side closing plate, the second wedge type during operation When the weight member is moved to the outer diameter side by centrifugal force, a component force is generated in the direction of expanding the fan-shaped segment weight and the top-side closing plate in the axial direction. For this reason, the fan-shaped segment weights are brought into close contact with the rim and the closing plate on the ground side, so that it is possible to eliminate a gap that causes a deviation in rotational balance. A pressing member such as a disc spring may be used instead of the second wedge-type weight member.
以下、本発明に係るフライホイールを備えたシールレスポンプの実施形態について図１乃至図７を参照して詳細に説明する。なお、図１から図７において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、本発明のフライホイールを備えたシールレスポンプの全体構成を示す断面図である。図１では、シールレスポンプの一例としてキャンドモータポンプを図示している。図１に示すように、本発明のフライホイールを備えたシールレスポンプは、ポンプ部分Ｐが天側に位置し、モータ部分Ｍが地側に位置するように配置される。
Hereinafter, embodiments of a sealless pump including a flywheel according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7. 1 to 7, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a sealless pump including a flywheel according to the present invention. In FIG. 1, a canned motor pump is illustrated as an example of a sealless pump. As shown in FIG. 1, the sealless pump provided with the flywheel of the present invention is arranged so that the pump part P is located on the top side and the motor part M is located on the ground side.
図１に示すように、モータ部分Ｍのモータ室を冷却するためにモータ室冷却用循環水を循環させる循環水配管１５が設置されている。循環水配管１５はモータ部分Ｍのモータ胴１３の上端部とモータ胴１３の下端部に固定されたモータカバー１６との間に配置されている。循環水配管１５の途中には冷却用熱交換器１７が設けられており、冷却用熱交換器１７によりモータ室の冷却により昇温したモータ室冷却用循環水を冷却するようになっている。モータ室冷却用循環水は、循環水配管１５によってモータカバー１６のモータ室冷却用循環水入口１６−１からモータ部分Ｍの内部に流入し、モータ室を冷却した後にモータ室冷却用循環水出口１３−１から循環水配管１５に戻る。図１には図示はしていないが、モータ室にはモータ室液循環用補助羽根車が設けてあり、モータ室冷却用循環水を外部の冷却用熱交換器１７に導くことにより、モータ室液温を常時低温に維持している。
As shown in FIG. 1, in order to cool the motor chamber of the motor part M, the circulating water piping 15 which circulates the circulating water for motor chamber cooling is installed. The circulating
図２は、本発明のフライホイールを備えたシールレスポンプの主要部を示す断面図である。図２に示すように、シールレスポンプは、高温液体の充満するポンプケーシング１、低温液体の充満するモータ胴１３、ポンプケーシング１の内部に収容される羽根車３、羽根車３を支持する主軸６、主軸６に固定されたフライホイール５、モータ胴１３の内部に収容されるとともに主軸６に固定されたモータ回転子１１、モータ胴１３の内部に収容されるとともにモータ胴１３に固定されたモータ巻線１２等から構成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of a sealless pump provided with the flywheel of the present invention. As shown in FIG. 2, the sealless pump includes a
図２に示すように、羽根車３の半径方向外側には、羽根車３を囲むようにディフューザ２が配置されている。ディフューザ２は、流体の減速および圧力回復を目的として設けられており、ディフューザ固定フランジ２−１と円筒状のディフューザ胴２−２を備えている。フライホイール５は、羽根車３とモータ回転子１１の間の主軸６上に固定されており、フライホイール５の外周部はディフューザ胴２−２の内部に収容された静圧軸受４により支持されている。高温液体は、ポンプケーシング１の吸込口１−１から導入され、高速回転する羽根車３で加圧された後、ディフューザ２を経て減速および圧力回復する。そして、ディフューザ２から排出された高温液体の大部分はポンプケーシング１の吐出口１−２から吐出される。羽根車３から吐出された高温液体の一部は、羽根車ウェアリング３−１から漏出し、羽根車バランスホール３−２から吸込口１−１に還流する。また、ディフューザ２から排出された高温液体の一部は、ディフューザ胴２−２の内径側に固定された静圧軸受４に導かれ、フライホイール５の外周部はディフューザ２から供給される液体の圧力で作動する静圧軸受４で支持される。この場合、フライホイール５は、羽根車３から静圧軸受４を介して導かれた高温液体に直接接触するため、その温度はプロセス側と実質的に同等の高温となる。
As shown in FIG. 2, the
図２には、モータ回転子１１、モータ巻線１２、モータ巻線室閉止板１２−１、モータキャン１２−２が図示されている。モータ巻線室閉止板１２−１には保持部材１４が固定されており、保持部材１４の内径側にすべり軸受であるジャーナル軸受１０が保持されている。モータ室は巻線の絶縁性、ジャーナルおよびスラスト液中軸受の潤滑性を確保するため低温に維持しなければならない。そこで、フライホイール５を収容するフライホイール室を高温に維持し、隣接するモータ室を低温に維持するため、フライホイール室とモータ室との間に高温液側サーマルバリヤ７、低温液側サーマルバリヤ８の２種の熱遮蔽板を配置し、さらに両サーマルバリヤの中間にサーマルバリヤ中間隙間８−１ａを設けてある。また、低温液側サーマルバリヤ８の外径側には、ポンプ側からの高温液体が低温側へ侵入することを防止するためピストンリング９が設けてある。従って、高温液側サーマルバリヤ７と低温液側サーマルバリヤ８には温度差が生じ、これを通常のインローによる芯出し構造で結合すると、インロー部に隙間が生じるか、逆に無理な変形が生じる。そこで、高温液側サーマルバリヤ７と低温液側サーマルバリヤ８の結合面にはインローを設けず、主軸６の軸心から半径方向外側の４箇所に配置された十文字キー７−１で半径方向の熱膨張差を吸収しつつ同芯度を維持する構造としてある。ここでは十文字キーを使用したが、十文字キーに限らず、主軸の軸心から半径方向外側の３箇所以上に放射状に配置されたキー部材を用いてもよい。このサーマルバリヤ７，８による熱膨張差吸収機構は、ディフューザ２に固定されている静圧軸受４の同芯度を維持するために非常に重要な役割を果たしている。高温のディフューザ２と高温液側サーマルバリヤ７との間には温度差が生じないため、両部品はディフューザフランジ２−１の部分で通常のインロー結合により同芯度を維持している。
FIG. 2 shows a
図１において説明したように、モータ室冷却用循環水は、循環水配管１５によってモータカバー１６のモータ室冷却用循環水入口１６−１からモータ室内に流入する。モータ室内に流入したモータ室冷却用循環水は、図２に示すように、モータキャン１２−２とモータ回転子１１との間隙を通ってモータ回転子１１およびモータ巻線１２を冷却する。そして、モータ室冷却用循環水は、ジャーナル軸受１０と主軸６との間隙を通ってジャーナル軸受１０を冷却するとともに保持部材１４の連通孔１４−１を通って、さらに低温液側サーマルバリヤ８の連通孔８−１を通って、モータ室冷却用循環水出口１３−１から循環水配管１５に戻る。
As described with reference to FIG. 1, the circulating water for cooling the motor chamber flows into the motor chamber from the circulating water inlet 16-1 for cooling the
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）は静圧軸受４の構造を示す図であり、図３（ａ）は静圧軸受４の部分断面図、図３（ｂ）は静圧軸受４を内径側から見て平面に展開した展開図、図３（ｃ）は図３（ａ）のIII−III線断面図である。
図３（ａ）に示すように、静圧軸受４は概略円筒状をなし（図３（ａ）では下側の部分の図示を省略している）、静圧軸受４には、複数のオリフィス穴４−１、複数のポケット４−２、排液流路４−３がある。ポケット４−２は円周方向に所定間隔で配置されており、各ポケット４−２は円弧状の断面を有する凹部になっている。そして、各ポケット４−２にはオリフィス穴４−１が連通されている。また、各ポケット４−２の間には排液流路４−３が形成されている。
図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、ポケット４−２は、円周方向に２列並列配置されている。そして、隣接するポケット４−２の間には、溝状の排液流路４−３が形成されている。
3A, 3B, and 3C are views showing the structure of the hydrostatic bearing 4, FIG. 3A is a partial sectional view of the hydrostatic bearing 4, and FIG. 3B is a hydrostatic bearing. FIG. 3C is a developed view in which 4 is developed in a plane when viewed from the inner diameter side, and FIG. 3C is a sectional view taken along line III-III in FIG.
As shown in FIG. 3A, the hydrostatic bearing 4 has a substantially cylindrical shape (the lower portion is not shown in FIG. 3A), and the hydrostatic bearing 4 includes a plurality of orifices. There are a hole 4-1, a plurality of pockets 4-2, and a drainage channel 4-3. The pockets 4-2 are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction, and each pocket 4-2 is a recess having an arcuate cross section. An orifice hole 4-1 is communicated with each pocket 4-2. Further, a drainage channel 4-3 is formed between the pockets 4-2.
As shown in FIGS. 3B and 3C, the pockets 4-2 are arranged in parallel in two rows in the circumferential direction. A groove-like drainage flow path 4-3 is formed between the adjacent pockets 4-2.
図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように構成された静圧軸受４において、オリフィス穴４−１から導入された圧力液体がポケット４−２に取り込まれ、フライホイール５の外周を加圧することでフライホイール５の半径方向変位を抑制している。すなわち、フライホイール５が半径方向で一方の側に変位すると、静圧軸受４における軸受隙間が減少する側のポケット圧力が増大し、軸受隙間が増加する側のポケット圧力が減少するので、フライホイール５は中心位置に押し戻される。オリフィス穴４−１のオリフィス径を大きくすると軸受負荷容量は増大するが、漏れ流量も増大するので、通常はポケット圧力が最大差圧、即ちポンプ揚程（Ｐｄ−Ｐｓ）の０．５以下となるよう設定している。ここで、Ｐｄはポンプ吐出圧力であり、Ｐｓはポンプ吸込圧力である。ポケット４−２の個数は、円周４箇所以上で対抗配置とする。図３（ａ），（ｂ），（ｃ）に示す静圧軸受４は、半径方向の他に、角度方向変位に対するバネ剛性を有するよう２列並列ポケット配置としてある。
In the hydrostatic bearing 4 configured as shown in FIGS. 3A, 3 </ b> B, and 3 </ b> C, the pressure liquid introduced from the orifice hole 4-1 is taken into the pocket 4-2 and the
図４（ａ），（ｂ）はフライホイール５の構造を示す図であり、図４（ａ）はフライホイール５の半断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のIV矢視図である。図４（ｂ）においては、フライホイール５の内部構造を図示するために一部の部材を省略して図示している（後述する）。図４（ａ）に示すように、フライホイール５の左側が天側、右側が地側である。
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、フライホイール５は、リム５−１、複数の扇型セグメント重錘５−２、複数の楔型重錘５−３、リム５−１の両開口端を閉塞する閉止板５−４ａ、ハブ５−５、複数のバランスホール５−６、複数の扇状楔型重錘部材５−７ａ、廻り止めピン５−８から構成される。
4 (a) and 4 (b) are diagrams showing the structure of the
4A and 4B, the
リム５−１はフライホイール５の最外周側に配置された円筒状の部材であり、リム５−１の内側に複数の扇型セグメント重錘５−２が配置されている。各扇型セグメント重錘５−２は、内外周が円弧状に形成された扇型の部材であり、所定数（図４（ａ）に示す例においては８個）の扇型セグメント重錘５−２の側面が周方向に互いに接触して配置されることにより円筒状重錘が形成される。そして、相隣接する２つの扇型セグメント重錘５−２の間には、楔型重錘５−３が配置されている。ハブ５−５は、扇型セグメント重錘５−２および楔型重錘５−３の内周側に配置された円筒状部材であり、ハブ５−５の内径側が主軸６に固定される。バランスホール５−６はハブ５−５の軸方向に形成された貫通孔である。廻り止め部材５−８は、閉止板５−４ａと扇型セグメント重錘５−２との間に設けられており、扇型セグメント重錘５−２とリム５−１，ハブ５−５とが加減速時に相対回転しないよう設けている。廻り止め部材５−８としては、図示のピン以外の構造、例えばキーなどでも良い。
The rim 5-1 is a cylindrical member disposed on the outermost peripheral side of the
扇状楔型重錘部材５−７ａは扇型セグメント重錘５−２と閉止板５−４との間に配置された楔型重錘部材である。扇状楔型重錘部材５−７ａは、図４（ａ）に示すように、天側の面が平坦面になっており、地側の面が内周側から外周側にいくにつれて天側に傾斜したテーパ面になっており、概略三角形状の断面を有している。そして、扇型セグメント重錘５−２は、内径側において天側の面が扇状楔型重錘部材５−７ａのテーパ面に対応して天側に傾斜したテーパ面になっている。
図４（ｂ）は図４（ａ）のIV矢視図であるが、図４（ａ）から閉止板５−４ａと廻り止め部材５−８を取り除いてフライホイール５の内部構造を図示している。図４（ｂ）に示すように、扇状楔型重錘部材５−７ａは円周方向に所定間隔で配置されており、各扇状楔型重錘部材５−７ａは略扇型の側面を有している。
The fan-shaped wedge weight member 5-7a is a wedge-shaped weight member disposed between the fan-shaped segment weight 5-2 and the closing plate 5-4. As shown in FIG. 4 (a), the fan-shaped wedge-shaped weight member 5-7a has a flat top surface, and the ground side surface increases from the inner peripheral side to the outer peripheral side. It has an inclined tapered surface and has a substantially triangular cross section. The fan-shaped segment weight 5-2 has a taper surface with the top surface inclined toward the top corresponding to the taper surface of the fan-shaped wedge-shaped weight member 5-7a on the inner diameter side.
4 (b) is a view taken along the arrow IV in FIG. 4 (a), but illustrates the internal structure of the
フライホイール５の慣性モーメントの大部分を分担する扇型セグメント重錘５−２は、高密度合金であるタングステン合金等で製作する。タングステンは、比重が約１９．５であり、通常のステンレス鋼に対して約２．５倍の比重があるが、焼結金属なので強度が弱く単独では遠心力に耐えない。そこで、ステンレス鋼などの高強度金属と組み合わせて使用することになるが、タングステン合金はステンレス鋼と比較して線膨張係数が１／３〜１／４と小さく、常温で部材間の隙間を無くして組み立てても、高温では隙間が開いてしまい回転バランスに狂いが生じる可能性がある。
The fan-shaped segment weight 5-2 that shares most of the moment of inertia of the
そこで、本発明においては、リム５−１、ハブ５−５およびタングステン製扇型セグメント重錘５−２の寸法と線膨張係数の関係を以下のように設定することで、図４（ｂ）に示す半径方向隙間（扇型セグメント重錘５−２とハブ５−５との隙間）δが温度にかかわらず常に零となるようにする。
2δ=（Dr ×βr −Dh×βh）×ΔT − ( 2 × Fw ×βw)×ΔT・・・（１）
2×Fw ≒Dr−Dh・・・（２）
但し、Dr：リム内径、Dh：ハブ外径、Fw：扇型セグメント重錘半径方向長さ、β：線膨張係数で、添え字r：リム、h：ハブ、w：扇型セグメント重錘
上式（１）でδ=0として、（２）を代入すれば、
Dh/Dr=(βr−βw) / (βh−βw)・・・（３）
たとえば、リム５−１をマルテンサイトステンレス鋼、ハブ５−５をオーステナイトステンレス鋼、扇型セグメント重錘５−２をタングステン合金とすれば、線膨張係数はそれぞれ、
βr＝12×10-6、βh=18×10-6、βw=4 ×10-6 (mm/mm・℃)
これらを（３）式に代入すれば、Dh/Dr＝０．５７となり、ハブ外径をリム内径の57％に設定すれば、線膨張係数が一定範囲で常にδ＝０となる。
Therefore, in the present invention, the relationship between the dimensions of the rim 5-1, the hub 5-5, and the tungsten fan-shaped segment weight 5-2 and the linear expansion coefficient is set as follows, so that FIG. The gap in the radial direction (the gap between the fan-shaped segment weight 5-2 and the hub 5-5) δ is always zero regardless of the temperature.
2δ = (Dr × βr−Dh × βh) × ΔT− (2 × Fw × βw) × ΔT (1)
2 x Fw ≒ Dr-Dh (2)
However, Dr: inner diameter of rim, Dh: outer diameter of hub, Fw: radial length of sector segment weight, β: linear expansion coefficient, subscript r: rim, h: hub, w: on sector segment weight Substituting (2) with δ = 0 in equation (1)
Dh / Dr = (βr−βw) / (βh−βw) (3)
For example, if the rim 5-1 is martensitic stainless steel, the hub 5-5 is austenitic stainless steel, and the fan-shaped segment weight 5-2 is tungsten alloy, the linear expansion coefficient is
βr = 12 × 10 -6 , βh = 18 × 10 -6 , βw = 4 × 10 -6 (mm / mm ・ ° C)
If these are substituted into the equation (3), Dh / Dr = 0.57, and if the hub outer diameter is set to 57% of the rim inner diameter, the linear expansion coefficient is always δ = 0 within a certain range.
上記のように各部材の線膨張係数と寸法を適切に設定することで、扇型セグメント重錘５−２とハブ５−５、リム５−１の温度差による半径隙間は常温から使用温度まで常に零にできる。しかしながら、扇型セグメント重錘５−２の周方向、軸方向には隙間が生じてしまう。そこで、隣接する扇型セグメント重錘５−２間に周方向隙間が生じても、楔型重錘５−３の遠心力による楔効果で、扇型セグメント重錘５−２がリム５−１に押し付けられるように密着し、扇型セグメント重錘５−２が周方向に動くことはなく、フライホイール５の回転バランスに狂いを生じさせることはない。また、扇型セグメント重錘５−２と閉止板５−４ａの間の軸方向隙間については、扇型セグメント重錘５−２の天側の面（内径側）のテーパ面と扇状楔型重錘部材５−７ａの地側の面のテーパ面の効果で、運転時に扇状楔型重錘部材５−７ａが遠心力で外径側に寄ることにより、扇型セグメント重錘５−２と天側の閉止板５−４ａを軸方向に押し広げる方向の分力が発生する。そのため、扇型セグメント重錘５−２がリム５−１と地側の閉止板５−４ａとに押し付けられるように密着するので、回転バランスに狂いを生じさせる隙間を無くすことができる。
By appropriately setting the linear expansion coefficient and dimensions of each member as described above, the radial gap due to the temperature difference between the fan-shaped segment weight 5-2, the hub 5-5, and the rim 5-1 is from normal temperature to use temperature. Can always be zero. However, a gap is generated in the circumferential direction and the axial direction of the fan-shaped segment weight 5-2. Therefore, even if a circumferential gap is generated between adjacent fan-shaped segment weights 5-2, the fan-shaped segment weights 5-2 are removed from the rim 5-1 by the wedge effect due to the centrifugal force of the wedge-shaped weights 5-3. The fan-shaped segment weight 5-2 does not move in the circumferential direction, and the rotation balance of the
図４（ｃ）は、図４（ａ）に示す扇状楔型重錘部材５−７ａに代えて皿バネ５−７ｂを用いた例を示す図であり、フライホイール５の半断面図である。図４（ｃ）に示すように、扇型セグメント重錘５−２と閉止板５−４ａとの間に皿バネ５−７ｂが配置されている。図４（ｃ）に示すように、扇状楔型重錘部材５−７ａに代えて皿バネ５−７ｂを用いることにより、扇型セグメント重錘５−２と閉止板５−４ａとの間の軸方向隙間が生じても皿バネ５−７ｂの反発力により扇型セグメント重錘５−２が地側の閉止板５−４ａに押し付けられるように密着するので、回転バランスに狂いを生じさせる隙間を無くすことができる。 FIG. 4C is a view showing an example in which a disc spring 5-7b is used instead of the fan-shaped wedge-shaped weight member 5-7a shown in FIG. . As shown in FIG.4 (c), the disc spring 5-7b is arrange | positioned between the fan-shaped segment weight 5-2 and the closing plate 5-4a. As shown in FIG. 4 (c), by using a disc spring 5-7b instead of the fan-shaped wedge-shaped weight member 5-7a, a space between the fan-shaped segment weight 5-2 and the closing plate 5-4a is obtained. Even if an axial gap occurs, the fan-shaped segment weight 5-2 is brought into close contact with the ground-side closing plate 5-4a by the repulsive force of the disc spring 5-7b. Can be eliminated.
図５（ａ），（ｂ）は、フライホイールが特に高温・高圧かつ腐食性の液体中で用いられる場合の適用例を示す図であり、図５（ａ）はフライホイール５の半断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のV矢視図である。図５（ｂ）においては、フライホイール５の内部構造を図示するために一部の部材を省略して図示している。
フライホイールの重錘５−２としてタングステン等の高密度合金を用い、扇型セグメント重錘５−２の遠心力を保持するリム５−１として高強度のフェライト系ステンレス鋼等を加圧水型原子炉の一次冷却水中で用いると、含有する高濃度ホウ酸水で腐食する可能性がある。そこで、フライホイール重錘部・リム部を、例えばオーステナイトステンレス鋼など耐食性に優れた金属製の外周保護円筒５−９、側壁面保護閉止板５−４ｂ、ハブ５−５からなる密閉構造で保護することが望ましい。ただし、保護部材である側壁面保護閉止板５−４ｂ、ハブ５−５、外周保護円筒５−９の組立体と、リム５−１、扇型セグメント５−２等のフライホイール部材はそれぞれ線膨張係数が著しく異なること、中空の保護部材組立体にポンプ内圧力Ｐが外圧として作用して収縮すること、保護部材には自身の重量による遠心力が作用して膨張すること、リム５−１には自身の重量による遠心力と重錘の遠心力とが作用して膨張することなどの理由から、リム５−１の外径と外周保護円筒５−９の内径の半径隙間δrc（図５（ｂ）参照）の設定には注意を要する。
即ち、δcit+δciw−δcip≧δrot+δrow・・・（４）
として、保護部材に内包されるフライホイール部材の変形が、保護部材の変形に影響を及ぼさないように設定することが望ましい。
但し、
δcit：外周保護円筒５−９の内径の熱膨張量
δciw：外周保護円筒５−９の内径の遠心力による膨張量
δcip：外周保護円筒５−９の内径の圧力による収縮量
δrot：リム５−１の熱膨張量
δrow：リム５−１の遠心力による膨張量
ここで、それぞれの数値は一般的な解析手法により算出できるため、詳細は記載を省略する。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing application examples when the flywheel is used in a particularly high temperature / high pressure and corrosive liquid. FIG. 5A is a half sectional view of the
A high-pressure alloy such as tungsten is used as the weight 5-2 of the flywheel, and a high-strength ferritic stainless steel or the like is used as the rim 5-1 for holding the centrifugal force of the fan-shaped segment weight 5-2. If it is used in the primary cooling water, there is a possibility of corrosion with the high concentration boric acid water contained. Therefore, the flywheel weight and rim are protected by a sealed structure comprising a metal outer peripheral protection cylinder 5-9 having excellent corrosion resistance, such as austenitic stainless steel, a side wall surface protection closing plate 5-4b, and a hub 5-5. It is desirable to do. However, the side wall surface protection closing plate 5-4b, the hub 5-5, and the outer peripheral protection cylinder 5-9, which are the protection members, and the flywheel members such as the rim 5-1 and the fan-shaped segment 5-2 are linear. The expansion coefficient is significantly different, the pump internal pressure P acts as an external pressure on the hollow protective member assembly and contracts, the centrifugal force due to its own weight acts on the protective member, and the rim 5-1 Because of the expansion of the centrifugal force due to its own weight and the centrifugal force of the weight, the radial gap δrc between the outer diameter of the rim 5-1 and the inner diameter of the outer peripheral protective cylinder 5-9 (FIG. 5). Care should be taken when setting (see (b)).
That is, δcit + δciw−δcip ≧ δrot + δrow (4)
As described above, it is desirable to set so that the deformation of the flywheel member included in the protection member does not affect the deformation of the protection member.
However,
δcit: thermal expansion amount of the inner diameter of the outer peripheral protection cylinder 5-9 δciw: expansion amount due to centrifugal force of the inner diameter of the outer peripheral protection cylinder 5-9 δcip: contraction amount due to pressure of the inner diameter of the outer peripheral protection cylinder 5-9 δrot: rim 5- 1 Thermal expansion amount δrow: Expansion amount due to centrifugal force of the rim 5-1 Here, since each numerical value can be calculated by a general analysis method, the details are omitted.
図５において（４）式を満たすようにすれば、フライホイール部材５−１，５−２は保護部材５−４ｂ，５−５，５−９に対して影響を与えることなく膨張変形できるが、ハブ５−５に対する同芯度を維持するため、リム５−１と側壁面保護閉止板５−４ｂの間に、主軸６の軸心から半径方向外側の４箇所に十文字キー５−１０を挿入して同芯度を維持しつつ半径方向相対移動を許容するようにすることが望ましい。また、十文字キーに限らず主軸６の軸心から半径方向外側の３箇所以上に放射状に配置されたキー部材を用いてもよい。
図５に示す二重壁フライホイール構造は、フライホイールがポンプ過回転による遠心力でラプチャー飛散（破裂飛散）した場合にも、外周保護円筒５−９，側壁面保護閉止板５−４ｂ，ハブ５−５による保護部材の効果で図４に示す単重壁フライホイール構造より被害を少なくする効果がある。
If the expression (4) is satisfied in FIG. 5, the flywheel members 5-1 and 5-2 can be inflated and deformed without affecting the protective members 5-4b, 5-5, and 5-9. In order to maintain the concentricity with respect to the hub 5-5, cross-shaped keys 5-10 are provided at four locations radially outward from the axis of the
The double-wall flywheel structure shown in FIG. 5 has an outer peripheral protection cylinder 5-9, a side wall surface protection closing plate 5-4b, and a hub even when the flywheel is ruptured (ruptured) due to centrifugal force caused by excessive pump rotation. The effect of the protective member 5-5 has an effect of reducing damage compared to the single wall flywheel structure shown in FIG.
図６は、フライホイール周りの流体の流れとフライホイールの軸方向スラストバランス機構を示す断面図である。図７は、図６のVII−VII線矢視図である。フライホイール５は、羽根車３から吐出された高温の液体を利用する静圧軸受４により半径方向変位が抑止されている。静圧軸受４の天側の排出液は、羽根車３のバランスホール３−２を経て吸込み側に戻される。静圧軸受４の地側の排出液は、フライホイール５のバランスホール５−６を経て羽根車３のバランスホール３−２から吸込み側に戻される。この場合、フライホイール５の天側の閉止板５−４ａと羽根車３で囲まれる部分の流体又はフライホイール５の地側の閉止板５−７ａと高温液側サーマルバリヤ７で囲まれる部分の流体は旋回運動しているため、外径側の方が内径側より圧力が高い。フライホイール５に作用する軸スラストは天側と地側の両閉止板の圧力差で定まるが、地側の圧力を天側より高くできれば、フライホイール重量に起因するスラスト軸受（低温のモータ室に設置する）の負荷を軽減できる。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the fluid flow around the flywheel and the axial thrust balance mechanism of the flywheel. 7 is a view taken along the line VII-VII in FIG. The
ここで、低温のモータ室に設置するスラスト軸受について説明する。図１に示すモータ部分Ｍのモータカバー１６内にスラスト軸受２０が配置されている。スラスト軸受２０は、ティルティングパッド型スラスト軸受から構成されている。本パッド型スラスト軸受２０は、主軸６に固定された軸受ディスク２１と、軸受ディスク２１を挟むように設けられた上部軸受パッド２２と下部軸受パッド２３とを備えている。上部軸受パッド２２および下部軸受パッド２３は、それぞれ複数の軸受パッドからなっている。軸受負荷は、主軸６に固定された軸受ディスク２１の回転により上部軸受パッド２２及び下部軸受パッド２３との間で生じる動圧作用で支持される。なお、軸受ディスク２１に孔を開けて前記モータ室液循環用補助羽根車の機能を付与するようにしてもよい。
Here, the thrust bearing installed in the low temperature motor chamber will be described. A thrust bearing 20 is disposed in the
上述の軸スラストに関連して非特許文献２には、羽根車を取り囲む静止壁面に設けた複数の半径方向の浅い溝の旋回流抑制効果で、羽根車に作用する軸方向スラストを制御し得ることが記載されている。即ち、半径方向溝が設けられた側壁側は旋回流が抑制され半径方向に均一な圧力分布となるので、溝のない反対側の壁面方向に軸スラストが作用する。
そこで、本発明においては、図７に示すように、フライホイール５に対して地側の高温液側サーマルバリヤ７に、半径方向溝７−２を設ける。半径方向溝は、個数が多いほど、また幅、深さが大きいほど旋回防止効果は大となるが、ある量を超えると効果はそれ以上増えず逆に流体損失が増える傾向があるため、寸法、個数は実験等により最適値を求める必要がある。通常、溝個数は８〜３２箇所、溝深さは数ｍｍで十分は旋回防止効果がある。これにより、フライホイール重量に起因するスラスト軸受２０の負荷を軽減できる。
In relation to the axial thrust described above,
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 7, a radial groove 7-2 is provided in the ground-side high-temperature liquid-side thermal barrier 7 with respect to the
これまで本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術思想の範囲内において、種々の異なる形態で実施されてよいことは勿論である。 Although the embodiment of the present invention has been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that the present invention may be implemented in various different forms within the scope of the technical idea.
１ ポンプケーシング
１−１ 吸込口
１−２ 吐出口
２ ディフューザ
２−１ ディフューザ固定フランジ
２−２ ディフューザ胴
３ 羽根車
３−１ 羽根車ウェアリング
３−２ 羽根車バランスホール
４ 静圧軸受
４−１ 複数のオリフィス穴
４−２ 複数のポケット
４−３ 排液流路
５ フライホイール
５−１ リム
５−２ 扇型セグメント重錘
５−３ 楔型重錘
５−４ａ 閉止板
５−４ｂ 側壁面保護閉止板
５−５ ハブ
５−６ バランスホール
５−７ａ 扇状楔型重錘部材
５−７ｂ 皿バネ
５−８ 廻り止め部材
５−９ 外周保護円筒
５−１０ 十文字キー
６ 主軸
７ 高温液側サーマルバリヤ
７−１ 十文字キー
７−２ 半径方向溝
８ 低温液側サーマルバリヤ
８−１ 連通孔
８−１ａ サーマルバリヤ中間隙間
９ ピストンリング
１０ ジャーナル軸受
１１ モータ回転子
１２ モータ巻線
１２−１ モータ巻線室閉止板
１２−２ モータキャン
１３ モータ胴
１３−１ モータ室冷却用循環水出口
１４ 保持部材
１４−１ 連通孔
１５ 循環水配管
１６ モータカバー
１６−１ モータ室冷却用循環水入口
１７ 冷却用熱交換器
２０ スラスト軸受
２１ 軸受ディスク
２２ 上部軸受パッド
２３ 下部軸受パッド
Ｍ モータ部分
1 Pump casing 1-1 Suction port 1-2 Discharge port 2 Diffuser 2-1 Diffuser fixing flange 2-2 Diffuser body 3 Impeller 3-1 Impeller wear ring 3-2 Impeller balance hole 4 Hydrostatic bearing 4-1 Plural orifice holes 4-2 Plural pockets 4-3 Drainage flow path 5 Flywheel 5-1 Rim 5-2 Fan-shaped segment weight 5-3 Wedge-shaped weight 5-4a Closure plate 5-4b Side wall surface protection Closing plate 5-5 Hub 5-6 Balance hole 5-7a Fan-shaped wedge-shaped weight member 5-7b Belleville spring 5-8 Non-rotating member 5-9 Perimeter protection cylinder 5-10 Cross key 6 Main shaft 7 High-temperature liquid side thermal barrier 7-1 Cross key 7-2 Radial groove 8 Low temperature liquid side thermal barrier 8-1 Communication hole 8-1a Thermal barrier intermediate gap 9 Piston ring 10 Journal bearing 11 Motor rotor 12 Mo Motor winding 12-1 Motor winding chamber closing plate 12-2 Motor can 13 Motor barrel 13-1 Circulating water outlet 14 for motor chamber cooling Holding member 14-1 Communication hole 15 Circulating water piping 16 Motor cover 16-1 Motor chamber Circulating water inlet 17 Cooling heat exchanger 20 Thrust bearing 21 Bearing disk 22 Upper bearing pad 23 Lower bearing pad M Motor portion
Claims (19)
高温液体を加圧する羽根車を備え、高温液体が充満するポンプ部分と、
前記羽根車を回転駆動するモータを備え、低温液体が充満するモータ部分と、
液中に設けられた慣性運転維持のためのフライホイールとを備え、
前記フライホイールは、前記高温液体と実質的に同等の温度の液中に設けられていることを特徴とするシールレスポンプ。 A sealless pump for handling high-temperature liquids,
A pump part that is equipped with an impeller that pressurizes the hot liquid and is filled with the hot liquid;
A motor portion for rotating the impeller, and a motor portion filled with a cryogenic liquid;
A flywheel for maintaining inertial operation provided in the liquid,
The sealless pump according to claim 1, wherein the flywheel is provided in a liquid having a temperature substantially equal to the high temperature liquid.
高温液体を加圧する羽根車を備え、高温液体が充満するポンプ部分と、
前記羽根車を回転駆動するモータを備え、低温液体が充満するモータ部分と、
液中に設けられた慣性運転維持のためのフライホイールとを備え、
前記フライホイールの外径側に該フライホイールの外周部を支持する静圧軸受を配置したことを特徴とするシールレスポンプ。 A sealless pump for handling high-temperature liquids,
A pump part that is equipped with an impeller that pressurizes the hot liquid and is filled with the hot liquid;
A motor portion for rotating the impeller, and a motor portion filled with a cryogenic liquid;
A flywheel for maintaining inertial operation provided in the liquid,
A sealless pump, wherein a hydrostatic bearing that supports an outer peripheral portion of the flywheel is disposed on an outer diameter side of the flywheel.
高温液体を加圧する羽根車を備え、高温液体が充満するポンプ部分と、
前記羽根車を回転駆動するモータを備え、低温液体が充満するモータ部分と、
液中に設けられた慣性運転維持のためのフライホイールとを備え、
前記フライホイールは、タングステン又はその合金からなる重錘部と、前記重錘部に作用する遠心力をその内径側で保持するリム、フライホイール全体を前記ポンプ部分の主軸に固定するハブとを備え、前記重錘部は全体が円筒状となるよう複数個の扇型セグメント重錘を組み合わせたものであって、
前記リム、前記ハブおよび前記重錘部は、前記リムの内径をDr、前記ハブの外径をDh、前記リム、前記重錘部および前記ハブの各材料の常温から使用温度までの平均線膨張係数をそれぞれβr、βw、βhとすると、Dh/Dr=(βr−βw)/(βh−βw)の関係式を満たすように設定されていることを特徴とするシールレスポンプ。 A sealless pump for handling high-temperature liquids,
A pump part that is equipped with an impeller that pressurizes the hot liquid and is filled with the hot liquid;
A motor portion for rotating the impeller, and a motor portion filled with a cryogenic liquid;
A flywheel for maintaining inertial operation provided in the liquid,
The flywheel includes a weight portion made of tungsten or an alloy thereof, a rim that holds a centrifugal force acting on the weight portion on its inner diameter side, and a hub that fixes the entire flywheel to the main shaft of the pump portion. The weight portion is a combination of a plurality of fan-shaped segment weights so that the whole is cylindrical.
The rim, the hub, and the weight portion have an inner diameter of the rim of Dr, an outer diameter of the hub of Dh, and an average linear expansion of each material of the rim, the weight portion, and the hub from room temperature to use temperature. A sealless pump characterized by being set so as to satisfy a relational expression of Dh / Dr = (βr−βw) / (βh−βw) where βr, βw, and βh are coefficients.
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