(57)【要約】原子炉冷却材ポンプは、羽根車が底にある立形の単段ポンプと、このポンプの軸にシャフトが接続された電動モータと、この電動モータの上側の部屋に設置されたアキシャルラジアル軸受とを備える。この軸受はラジアル軸受とアキシャル軸受とを含む。ラジアル軸受は、カラーの円筒部に取り付けられた金属製のロータ側ブッシュとして形成され、電動モータのシャフトにテーパー嵌合で取り付けられ、そのシャフトの上端にボルトと押さえフランジとで締結されている。アキシャル軸受は、ステータ側には減摩材製のカバープレートとレバー型バランスアームシステムとを、ロータ側にはカラーの平坦部に取り付けられた減摩材製のカバープレートを、２つずつ含む。アキシャルラジアル軸受は原子力発電プラントからの水で冷却される。その水頭は、カラーの上端に位置して、ねじの切られたステータ側とロータ側とのブッシュから成るスクリューポンプによって上昇する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根車が底に配置された立形の単段ポンプと、
前記羽根車の上方でポンプ軸に配置されており、移動させられている冷却材によって潤滑にされる下部ラジアル軸受と、
前記下部ラジアル軸受の上方に配置されており、多段のメカニカルシールとして形成されているポンプ軸シールと、
電動モータのラジアル軸受の下に取り付けられたフライホイールと
を備えた原子炉冷却材ポンプであって、
前記ポンプ軸は、固定軸継手によって前記電動モータのシャフトに接続され、
前記電動モータの上側の部屋に設置されたアキシャルラジアル軸受は、ラジアル軸受とアキシャル軸受とを含み、
前記ラジアル軸受は、カラーの円筒部に取り付けられた金属製のロータブッシュとして形成されており、前記カラーは前記電動モータのシャフトにテーパー嵌合で取り付けられて前記電動モータのシャフトの上端にボルトと押さえフランジとで締結されており、
前記アキシャル軸受は、ステータ側には減摩材製のカバープレートとレバー型バランスアームシステムとを２つずつ含み、ロータ側には前記カラーの平坦部に取り付けられた減摩材製のカバープレートを２つ含み、
前記アキシャルラジアル軸受は原子力発電プラントからの水によって冷却され、その水頭は、前記カラーの上端に位置するスクリューポンプによって上昇し、前記スクリューポンプは、ねじの切られたステータ側とロータ側とのブッシュから成り、
前記電動モータの上側の部屋から水が、壁に設けられた配管を通して、ステンレス鋼製の円筒として形成された前記電動モータの下側の部屋へ流れて、金属製のロータブッシュと減摩材製のステータブッシュとして形成された前記電動モータのラジアル軸受を潤滑にし、
前記電動モータの下側の部屋から水が、排出管を通して前記原子力発電プラントへ回収される
ことを特徴とする原子炉冷却材ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
提案の技術的解決策は、動作要素の回転運動を利用する非容積式液体ポンプに関する。このポンプは主に原子力発電プラント（ＮＰＰ）において冷却材の流れに原子力発電システム（ＮＰＳ）の回路を循環させ、特に炉心を通過させることを目的とする原子炉冷却材ポンプ（ＲＣＰＳ）として使用可能である。
【背景技術】
【０００２】
ＲＣＰＳの信頼性の要件は主に次のとおりである。
【０００３】
−ＲＣＰＳの滑り軸受対の耐用時間。
【０００４】
−ＮＰＰの稼働中におけるＲＣＰＳの修復可能性。すなわち、各軸受の全体的、および部分的な点検、修理、および交換が、最小限の労力と時間とで可能であること。
【０００５】
ＲＣＰＳの修復可能性は、ポンプ本体のアキシャルラジアル軸受の修復可能性の高さで大部分が決まる。取り付けと除去との作業中、動作を止めておかねばならない範囲を狭めることに加え、ＮＰＰでは、交換対象のユニットが収まるべき場所の付近に保守作業員が留まる時間を短縮することが望ましい。
【０００６】
ＲＣＰＳ−１３９１というポンプユニットが知られている。これは、ロシア型加圧水型原子炉（ＶＶＥＲ）−１０００およびＶＶＥＲ−１２００を備えたＮＰＰで使用されている。ＲＣＰＳ−１３９１は、メカニカル軸シールを備えた立形排水ポンプである。このポンプユニットは、ポンプ本体と電動モータとの２つの独立部分から成る。ポンプ本体の軸は平板状のフレキシブル継手で電動モータのシャフトに接続されている。この継手がトルクを電動モータのシャフトからポンプ本体の軸へ伝える。ポンプ本体の軸は２つの独立な軸受の中で回転する。電動モータのシャフトは２つの独立なラジアル軸受と１つのスラスト軸受との中で回転する。このスラスト軸受が電動モータのロータの重量を支えている。ポンプ本体の下部ラジアル軸受は、冷却材である水によって潤滑にされ、冷却される。ポンプ本体のアキシャルラジアル軸受は、下部ラジアル軸受とフレキシブル継手との間に配置されている。ポンプ本体のアキシャルラジアル軸受は水冷式であり、ラジアル軸受とアキシャル軸受とから成る。ラジアル軸受は金属製のロータブッシュと減摩材製のステータブッシュとから成り、アキシャル軸受は炭化ケイ素（ＳｉＣ）コートグラファイト製の減摩カバープレートを含む。
【０００７】
軸間の接続が堅固なＮＰＰ用ポンプユニットも知られている（非特許文献１、ｐ３２−３４、図２．５参照）。この設計では、ポンプ軸と電動モータのシャフトとが互いに固定軸継手で接続されており、ユニットがラジアル軸受を３つ備えている。このうちの２つはモータの中に配置され、１つはポンプの中に配置されている。ポンプの軸受は冷却材で潤滑にされる。この設計に従って“Ｌｏｖｉｉｓａ”ＮＰＰ用の原子炉冷却材ポンプは開発された（非特許文献１、ｐ１９２−１９４、図２．５参照）。この原子炉冷却材ポンプには潤滑油を用いるアキシャル軸受が利用されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】F.M.Mitenkov, E.G.Novinsky, V.M.Budov, "NPP Main Circulation Pumps" 2nd ed. Revised and enlarged, M.: 10 Energoatomizdat,1990
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＲＣＰＳ−１３９１では、アキシャル軸受が、水力装置内での冷却材の圧力で生じる上方向の斥力、羽根車に作用する流体力学的力、およびポンプ本体のロータの重量の結果、軸方向の力を受ける。上方向の斥力は、羽根車に作用する下方向の流体力学的力、およびポンプ本体の軸とロータとの重量を大幅に超える。軸受が受ける軸方向の荷重は径方向の荷重を大幅に超えるので、ＲＣＰＳでは、アキシャル軸受の減摩カバープレートがラジアル軸受の減摩ブッシュよりも、少なくとも２倍以上の頻度で点検され、修理される。アキシャルラジアル軸受の点検と修理とには次のことが必要である。継手の解除、電動モータの除去、アキシャルラジアル軸受のうち、修理領域へ流れを導く要素と共に、その軸受本体の除去。
【００１０】
したがって、ＲＣＰＳのこの設計には次の欠点がある。
【００１１】
−アキシャル軸受に作用する斥力（ポンプのロータに作用する力）は、他の力による相殺が不十分である。
【００１２】
−軸受の摩耗する要素のほとんど、特にアキシャルラジアル軸受の減摩カバープレートの点検、修理には、電動モータの除去が必要である。
【００１３】
非特許文献１に開示された設計の欠点は、潤滑油を用いたシステムであるので、ＮＰＰ内のユニットの火災に対する安全性が低下することである。
【００１４】
本発明の目的は、アキシャル軸受をポンプ本体ではなく電動モータの上側の部屋に配置することにより、ＲＣＰＳが動作する間はそのアキシャル軸受に作用する荷重を軽減し、電動モータのロータとフライホイールとの重みをそのアキシャル軸受へ作用させることにより、軸方向の斥力を相殺し、かつ電動モータのラジアル軸受の潤滑剤としての水の利用を保証することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の課題の解決策として、以下に述べる特徴を備えることで効果を達成可能な原子炉冷却材ポンプが提案される。このポンプは主に、軽水を冷却材とする原子力発電プラントのユニット用であり、次の要素を含む。
【００１６】
立形の羽根車式単段カンチレバーポンプ。
【００１７】
アキシャルラジアル軸受を含む電動モータ。この軸受は上側の部屋に設置されており、ロータに作用する軸方向の荷重をすべて受ける。この荷重には、ＮＰＰの１次冷却水の圧力からの荷重が含まれる。アキシャルラジアル軸受のカラーの上端には内蔵のスクリューポンプが取り付けられている。電動モータの下側の部屋には下部ラジアル軸受が設置されている。
【００１８】
電動モータのロータの底に配置されたフライホイール。
【００１９】
固定軸継手でポンプ軸に接続された電動モータのシャフト。
【００２０】
電動モータの上側の部屋に設置されたアキシャルラジアル軸受は主要部として、ラジアル軸受とアキシャル軸受とを含む。
【００２１】
ラジアル軸受は、カラーの円筒部に取り付けられた金属製のロータブッシュと、減摩材製のステータブッシュとで形成されている。カラーは電動モータのシャフトにテーパー嵌合で取り付けられ、そのシャフトの上端にボルトと押さえフランジとで締結されている。
【００２２】
アキシャル軸受は、ステータスラスト環と減摩材製のロータカバープレートとを２つずつ含む。各スラスト環はレバー型バランスアームシステムと減摩材製のカバープレートとを含む。ロータカバープレートはカラーの平坦部に取り付けられている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明が利用される場合、次の技術的効果が得られる。
【００２４】
−１  アキシャル軸受に作用する荷重の軽減。
【００２５】
−２  信頼性の向上。
【００２６】
−３  アキシャル軸受の修理、交換に必要な時間の短縮。
取り外しが容易で水漏れしないステンレス鋼製タンクとして電動モータの上側の部屋が形成され、それを通してアキシャルラジアル軸受を扱えるので、アキシャル軸受の修理、交換に要する時間が短縮される。それ故、アキシャルラジアル軸受の点検、修理には、ＲＣＰＳの電動モータを除去する必要がない。
【００２７】
上側の部屋から流入する軸受の潤滑水は、カラーの上部に取り付けられたねじ付きのブッシュから成るスクリューポンプにより、その水頭が上昇する。したがって、水はアキシャルラジアル軸受を通して加圧され、排出管を通して、電動モータの下側の部屋に設置されたラジアル軸受へ流れる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ＲＣＰＳの全体図。
【図２】電動モータの上側の部屋。
【図３】電動モータの下側の部屋。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
立形の羽根車式単段カンチレバーポンプ（図１）は、羽根車１を底に備えている。ポンプ本体の軸２は下部ラジアル軸受３を含む。この軸受は冷却材で冷却される。ポンプ軸２は電動モータのシャフト４と継手５によって接続されている。この継手５は軸間でトルクを伝達し、その結果生じる軸方向の力を伝達する。アキシャルラジアル軸受６は、ロータに作用する軸方向の荷重をすべて受けるものであり、電動モータの上側の部屋に設置されている。電動モータのラジアル軸受７は、電動モータの下側の部屋に設置されている。フライホイール８は、電動モータの下部ラジアル軸受の下に取り付けられている。
【００３０】
原子炉冷却材ポンプ内の潤滑水は、ＮＰＰのシステムの遠隔地にある冷却装置から配管９を通して電動モータの上側の部屋１０へ供給される。その上側の部屋に配管９は連結用フランジ１１で接続されている。上側の部屋１０は、円筒形状のステンレス鋼から成る水漏れのしない構造である。この部屋１０はハウジング１２（図２）から成る。これには、アキシャルラジアル軸受のステータ側の要素と円筒形状のタンク１３とがボルトで連結されている。このタンク１３は上面が塞がれており、底に連結用フランジが付いている。このタンクはハウジング１２にボルト１４で締結されており、取り外し可能である。
【００３１】
アキシャルラジアル軸受のカラー１５はモータのシャフトにテーパー嵌合によって取り付けられている。カラー１５はそのシャフトの上端にボルト１６と押さえフランジ１７とで締結されている。軸受のカラー１５の平坦部には、減摩材で保護されたカバープレート１８が取り付けられている。カラー１５の円筒部には、上部ラジアル軸受の金属製のブッシュ１９が取り付けられている。カラーの上面には、ねじの切られた金属製のブッシュ２０が取り付けられている。相手のねじ付きブッシュ２１はアキシャルラジアル軸受のステータ部分に固定されている。２つのブッシュ２０、２１は共にスクリューポンプを成し、原子炉冷却材ポンプの稼働中、冷却用の水を循環させる。ラジアル軸受のハウジング２２はハウジング１２にボルトで連結されている。上部ステータスラスト環２３はレバー型バランスアームシステムと減摩材製のカバープレートとから成り、ラジアル軸受のハウジング２２とカラー１５との間に取り付けられている。同様な設計の下部スラスト環は、カラー１５とハウジング１２の底との間に取り付けられている。
【００３２】
メカニカルシール２４は、上側の部屋の底に取り付けられており、モータのステータの空洞に水が浸入するのを防ぐ。シールから漏れた水は排出管２８に流れ込む。この管はフランジ２６で漏水収集管２７（図１）に接続されている。
【００３３】
ハウジング１２の下部には排出管２８が溶接されている。この管はフランジ２９で、モータの外壁に固定された補助配管３０に接続されている。
【００３４】
軸受の潤滑水は上側の部屋から流れ込む。その水頭は、ねじ付きのブッシュで形成されたスクリューポンプによって上昇する。その水はアキシャルラジアル軸受を通して加圧され、排出管を通して補助配管３０へ流れ出る。補助配管はフランジ３１によって吸入管３２（図３）に接続されている。吸入管３２は、下側の部屋３３のハウジングに溶接されている。下側の部屋のハウジングは、ステンレス鋼製の水漏れしない円筒構造であり、モータのラジアル軸受７が取り付けられている。そのハウジングの上方には上部メカニカルシール３４があり、ステータの空洞内への漏水を防いでいる。そのハウジングの下端にはメカニカルシール３５が取り付けられており、モータの下の空洞内への漏水を防いでいる。モータの下部ラジアル軸受は、モータのシャフトに締結された鋼鉄製のブッシュ３６と、軸受のハウジング３８に締結された減摩材製のステータブッシュ３７とである。軸受のハウジング３８は下側の部屋３３のハウジングにボルトで締結されている。スクリューポンプの水頭によって下側の部屋の吸入口へ流れ込んだ水は、下部ラジアル軸受を潤滑にして下側の部屋から、それに溶接された排出管３９（図１）を通して排出配管４０へ排出される。排出管３９には排出配管４０がフランジ４１で接続されている。水の流れは排出配管を通してＮＰＰの遠隔地の冷却装置へ送られる。
【００３５】
アキシャルラジアル軸受を点検、修理するには、次の手順で十分である。ボルト１４を外してタンク１３を除去し、ラジアル軸受のハウジング２２からボルトを外してそのハウジングを除去する。ボルト１６を外してフランジ１７を除去し、アキシャルラジアル軸受のカラー１５とステータスラスト環２３とを除去する。
【００３６】
このように、本発明の信頼性が向上するのは、潤滑材として水を利用するアキシャルラジアル軸受を、ポンプ本体ではなく、電動モータの上側の部屋に設置し、軸方向の力とトルクとを固定軸継手で伝達することによる。これにより、フライホイールと共にモータのロータの重みを利用して、斥力を相殺し、結果的として残る力を弱め、その結果、軸受の負荷を軽減することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2019508614.tif 000007