(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連結のために芯合わせを必要とする一対の回転軸のうちの一方の回転軸に取り付けて該回転軸を回転させる芯合わせ用の回転装置であって、
前記回転装置は、
前記一方の回転軸の端部であって、前記一対の回転軸の連結する端部の他端部に取り付けられる連結部材と、
前記連結部材に係合される回転体を回転自在に支持する装置本体と、
前記回転体を回転させる回転駆動源を有する駆動ユニットと、を備え、
前記一方の回転軸の端部と前記連結部材は、前記一方の回転軸に直交する方向に配置されたピンを介して揺動自在に連結され、
前記連結部材と前記回転体は、
前記一方の回転軸及び前記ピンに直交する方向に配置され、前記回転体に支持される棒部材と、
前記連結部材に形成され、前記棒部材が係合されることによって該棒部材を前記一方の回転軸及び前記ピンに直交する方向に支持する溝とを介して連結され、前記回転体を回転することによって前記連結部材が前記溝に係合した棒部材を介して回転することを特徴とする芯合わせ用の回転装置。
【請求項２】
前記駆動ユニットは、前記回転駆動源を昇降する昇降装置を備え、該昇降装置で前記回転駆動源を下降することによって該回転駆動源が前記回転体に連結されることを特徴とする請求項１に記載の芯合わせ用の回転装置。
【請求項３】
前記装置本体は、前記回転体に歯合される径の異なる二種類の歯車を有し、
前記駆動ユニットは、前記二種類の歯車の一方を選択して前記回転駆動源を連結させる構成であることを特徴とする請求項１又は２に記載の芯合わせ用の回転装置。
【請求項４】
前記２つの回転軸は、冷却材を原子炉に強制循環させる再循環ポンプの羽根車の軸と、該羽根車の軸を回転させる回転駆動源のスピンドルであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載の芯合わせ用の回転装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は回転軸を芯合わせのために回転させる芯合わせ用の回転装置に係り、特に原子炉に冷却材を循環させる再循環ポンプの羽根車の軸とモータのスピンドルとを芯合わせして連結するための芯合わせ用の回転装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、沸騰水型原子力発電プラントは、冷却材を原子炉内で沸騰させ、その水蒸気を直接、タービン発電機に送るなどして利用するタイプの発電プラントである。この沸騰水型原子力発電プラントは、制御棒の位置や炉心を流れる冷却材の流量を調節することにより出力制御され、自己制御性を有するだけでなく、出力制御の面で優れた即応性を備えている。このため、炉心に冷却材を送り込む原子炉冷却材再循環系は、重要なシステムの一つであり、高い信頼性と制御性が要求される。
【０００３】
原子炉冷却材再循環系は主に、原子炉から送られてきた冷却材を原子炉に強制的に送り返す再循環ポンプと、その上方に設置されて再循環ポンプの羽根車を回転させるモータとから構成されている。この再循環ポンプとモータは、冷却材の漏れを無くして冷却材の循環量を確実に制御するために、羽根車の軸とモータのスピンドルとを正確に芯合わせして連結することが必要とされる。
【０００４】
そこで、従来は、前記モータのスピンドルの上端に回転治具を取り付け、この回転治具を介して前記スピンドルを作業員が回転させながら、モータの下部でスピンドルと羽根車の軸との連結部を調節して芯合わせを行っていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、原子力発電プラントで使用する冷却材循環用のモータは非常に大型なものが多く、モータのスピンドルを回転させるために、多大な労力、例えば４人もの作業員を必要としていた。
また、前記モータの上部は、原子炉の炉心に連結されたライザ管（炉心に冷却材を送り込むための配管）に近いために放射線の高いエリアになっており、前記芯合わせ作業が非常に時間のかかる作業であることからも、作業員の被ばく量低減が望まれていた。
【０００６】
このようなことから、芯合わせのためにモータのスピンドルを回転させる回転作業を、機械化できる回転装置が望まれていた。しかし、回転装置でスピンドルを回転させた場合、前記回転装置の回転芯とスピンドルの回転芯を正確に芯出して設置しないと、モータのスピンドルに余分な負荷がかかり、モータを損傷するという問題が発生する。このため、スピンドルと羽根車の芯合わせをする前に回転装置とスピンドルの芯出をしなければならず、この芯出作業に多大な労力と時間を費やすことから、従来、スピンドルの回転作業の機械化は行われていなかった。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、芯合わせのために回転軸を回転させ、芯合わせ作業を効率よく行うことのできる芯合わせ用の回転装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】
本発明は前記目的を達成するために、連結のために芯合わせを必要とする一対の回転軸のうちの一方の回転軸に取り付けて該回転軸を回転させる芯合わせ用の回転装置であって、前記回転装置は、前記一方の回転軸の端部であって、前記一対の回転軸の連結する端部の他端部に取り付けられる連結部材と、前記連結部材に係合される回転体を回転自在に支持する装置本体と、前記回転体を回転させる回転駆動源を有する駆動ユニットと、を備え、前記一方の回転軸の端部と前記連結部材は、前記一方の回転軸に直交する方向に配置されたピンを介して揺動自在に連結され、前記連結部材と前記回転体は、前記一方の回転軸及び前記ピンに直交する方向に配置され、前記回転体に支持される棒部材と、前記連結部材に形成され、前記棒部材が係合されることによって該棒部材を前記一方の回転軸及び前記ピンに直交する方向に支持する溝とを介して連結され、前記回転体を回転することによって前記連結部材が前記溝に係合した棒部材を介して回転することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、芯合わせを必要とする一対の回転軸のうちの一方の回転軸に回転装置を取り付けて、該回転装置によって前記回転軸を回転させながら前記芯合わせを行う。この芯合わせにおいて、回転駆動源の回転動力を回転軸に伝達する動力伝達機構内に、回転軸を自在に支持するピン及び棒部材を組み込んだので、回転装置の回転芯と回転軸の回転芯が完全に一致していなくても回転軸に無理な力を作用させることなく、回転駆動源の回転動力を回転軸にスムーズに伝達させることができる。
【００１０】
また、前記駆動軸の回転は、回転駆動源により行われるので、芯合わせ作業にかかる労力と時間を削減することができる。さらに、芯合わせのための回転軸の回転作業を機械化したことによって、回転作業の遠隔操作が可能になり、危険な場所での作業にも対応することができる。また、ピン及び棒部材を有する構造は、動力伝達機構内に一体的に組み込まれているので、別個に設ける場合に比べて回転装置をコンパクト化することができる。
【００１１】
請求項３の発明によれば、芯合わせ作業の進行状況に合わせて回転速度を変えることができるので、芯合わせ作業をより迅速に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って、本発明に係る芯合わせ用の回転装置の実施の形態について説明する。
先ず、本発明に係る回転装置１０により芯合わせを必要とする再循環ポンプ１２及びモータ１６について説明する。
【００１３】
図１は、原子炉冷却材再循環系を説明する説明図であり、図２は、再循環ポンプ１２及びモータ１６の概略構成図である。
図１に示すように、沸騰水型原子力発電プラントの原子炉２０は、圧力容器２２に戻り配管２４が連結されている。戻り配管２４は、再循環ポンプ１２を介して送り配管２６に連結され、この送り配管２６は、ヘッダ管と呼ばれる分岐管２８と複数のライザ管３０、３０、…を介して前記圧力容器２２内の図示しない炉心部に連結される。また、前記再循環ポンプ１２には、上部にモータ１６が連結し、このモータ１６を駆動することにより、前記戻り配管２４内の冷却水は、送り配管２６内に送液される。これにより、圧力容器２２内の冷却水は、再循環ポンプ１２によって強制的に循環し、この循環量を操作することにより、発電プラントの出力制御が行われる。
【００１４】
また、図２に示すように、前記モータ１６は、ロータ１８Ａを設けたスピンドル１８が、その下端のフランジ１８Ｂを介して、再循環ポンプ１２の羽根車の軸１４に連結される。モータ１６のスピンドル１８と羽根車の軸１４との連結部分には、芯出治具３２が取り付けられており、この芯出治具３２を操作することにより、モータ１６のスピンドル１８と羽根車の軸１４の芯合わせが行われる。前述したように、原子炉冷却材再循環系は発電プラントの出力制御に影響を及ぼすので、前記スピンドル１８と羽根車の軸１４とは正確に芯合わせして連結することが必要とされる。
【００１５】
この芯合わせ作業は、モータ１６のスピンドル１８を低速で回転させながら、前記芯出治具３２を調節することにより行われる。以下に、モータ１６のスピンドル１８を芯合わせのために回転させる回転装置１０について説明する。
図３は、本発明に係る回転装置１０の側面図であり、図４、図５及び図６は、それぞれ、図３のＡ─Ａ、Ｂ─Ｂ及びＣ─Ｃ断面図である。また、図３の装置本体は、駆動機構を説明するために、Ｄ─Ｄ断面（図５）を示している。
【００１６】
図３に示すように、回転装置１０は、駆動ユニット３６、装置本体３８と連結部材４０から成る動力伝達機構、及び固定治具４２で構成される。固定治具４２は、装置本体３８を載置する載置台４４と、該載置台４４の下面に連結された４枚の固定板４６、４６、…から形成され、該４枚の固定板４６、４６、…の下端をモータ１６のケーシング１６Ａ（図２参照）に固定することにより、モータ１６に取り付けられる。また、前記固定治具４２は、モータ１６のスピンドル１８を軸受（図示せず）を介して回転自在に、且つ、その端部の取付部１８Ｂを突出させた状態で支持するように構成されている。このスピンドル１８の取付部１８Ｂには、対向する位置に一対の穴１８Ａ、１８Ａが形成されており、一対のピン４８、４８が着脱自在に嵌合することのできる形状に形成されている。
【００１７】
連結部材４０は、前記スピンドル１８の取付部１８Ａに上方から覆い被せられるように形成されている。また、連結部材４０の側面には、対向する位置に一対の穴４０Ａ、４０Ａが形成されており、前述したピン４８を挿通することができるように形成されている。これにより、連結部材４０をモータ１６のスピンドル１８の取付部１８Ｂに覆い被せ、一対のピン４８、４８をそれぞれ一対の穴４０Ａ、４０Ａに挿通して前記取付部１８Ｂの一対の穴１８Ａ、１８Ａに嵌合させると、モータ１６のスピンドル１８は、前記一対のピン４８、４８によって形成される揺動軸を中心に連結部材４０に揺動自在に支持される。ここで、一対のピン４８、４８によって形成される揺動軸と平行な直線をＸ軸とする。
【００１８】
また、連結部材４０の上部には、棒部材５０を上方から係合するための溝４０Ｂが形成されている。この溝４０Ｂは、係合した棒部材５０をＸ軸と垂直で、且つ水平に支持するように形成されている。また、前記棒部材５０は、後述する回転体５２に支持されており、これにより、回転体５２を回転させると、連結部材４０は、溝４０Ｂに係合した棒部材５０を介して回転する。また、連結部材４０と回転体５２の棒部材５０は係合しているだけなので、連結部材４０は、棒部材５０によって形成される揺動軸を中心として、回転体５２に揺動自在に支持される。ここで、棒部材５０によって形成される揺動軸と平行な直線をＹ軸とし、さらに、鉛直方向をＺ軸とする。なお、前述したスピンドル１８と連結部材４０との連結、及び、連結部材４０と回転体５２との連結については後に詳説する。
【００１９】
装置本体３８は、前記固定治具４２の載置台４４に上方から載置できる形状に形成されるとともに、載置した装置本体３８を固定治具４２に固定できるように構成されている。即ち、装置本体３８には、４つの固定部材５４、５４、…が取り付けられ、それぞれ、固定治具４２の４枚の固定板４６、４６…に対応した位置に配置される。固定部材５４は、図４に示したように、ボルト５６、５６を螺合して固定板４６を挟持するとともにボルト５８を螺合してボルト５８先端を載置台４４に当接させることにより、固定治具４２に取り付けられる。
【００２０】
また、装置本体３８は、内部に中空状の回転体５２が回転自在に支持されている。回転体５２は、前述したように内部に棒部材５０が架設されており、外周面に歯が形成されている。また、装置本体３８の内部には、図６に示したように、前記回動体５２の歯に歯合する４個の歯車６０Ａ、６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｂが設けられており、このうち対向する位置に配置された歯車６０Ａ、６０Ａ同士または６０Ｂ、６０Ｂ同士は、同形状に形成されている。歯車６０Ａまたは６０Ｂを支持する車軸６４Ａまたは６４Ｂはそれぞれ、軸受を介して装置本体３８に回転自在に支持されており、この車軸６４Ａまたは６４Ｂには、歯車６２Ａ、６２Ｂが歯車６０Ａ、６０Ｂの上方に支持されている。この歯車６２Ａ、６２Ｂは、図５に示したように、対向して配置される歯車同士が同形状に形成されるとともに、それぞれが同じ高さに支持されている。
【００２１】
駆動ユニット３６は、円盤状のテーブル６６と、該テーブル６６を支持柱６８を介して上下方向に昇降させる昇降装置７０と、前記テーブル６６上の対向する位置に配置された２個の芯出用モータ７２、７２とから構成される。前記テーブル６６の下面には、凸部６６Ａが形成され、前記昇降装置７０でテーブル６６を下降させた際に、この凸部６６Ａが前記装置本体３８の上部中央に形成された穴３８Ａに隙間をもって挿入されるように構成される。また、前記芯出用モータ７２、７２の駆動軸７４、７４は、その先端がテーブル６６の下部に突出して設置され、この先端には、歯車７６、７６が取り付けられている。前述した装置本体３８には、この歯車７６、７６に対応して穴３８Ｂが形成され、前記昇降装置７０によりテーブル６６を下降させると、この歯車７６、７６は、歯車６２Ａ、６２Ｂと同じ高さまで下降する。
【００２２】
また、前記テーブル６６は、支持柱６８に揺動自在に支持されており、下降させたテーブル６６を揺動させることにより駆動軸７４先端の歯車７６、７６を歯車６２Ａ、６２Ａまたは歯車６２Ｂ、６２Ｂに歯合させることができる。そして、例えば図５に示したように歯車７６（一方側のみ図示）を歯車６２Ｂに歯合させ、この状態でモータ７２、７２により駆動軸７４、７４を回転させると、歯車７６、歯車６２Ｂ及び歯車６０Ｂを介して回転体５２を回転させることができる。同様に、歯車７６を歯車６２Ａに歯合させて駆動軸７４を回転させても、歯車７６、歯車６２Ａ及び歯車６０Ａを介して回転体５２を回転させることができる。
【００２３】
ところで、前記歯車６０Ａは、歯車６２Ａよりも大きい径で形成され、前記歯車６０Ｂは、歯車６２Ｂよりも小さい径で形成されている。これにより、歯車７６を歯車６２Ａに歯合させて回転体５２を回転させた場合、該回転体５２は、歯車７６を歯車６２Ｂに歯合させた場合に比べて高速で回転する。
前記駆動ユニット３６は、ケーブル７８（図２参照）を介してモータ１６下方に設置された操作ペンダント８０に連結され、操作ペンダント８０を操作することにより、前記昇降装置７０の昇降操作、テーブル６６の揺動操作を行うことができるように構成されている。即ち、操作ペンダント８０によって、前記回転体５２の回転とその回転速度の調節を操作することができる。したがって、操作ペンダント８０を操作することによって、回転体５２に連結したモータ１６のスピンドル１８を回転させることができ、さらにその回転速度を調節することができる。
【００２４】
図７及び図８は、回転体５２とスピンドル１８との連結構造を説明する説明図である。
これらの図に示すように、スピンドル１８は、連結部材４０に若干の隙間を持って挿入されており、同様に、連結部材４０は、回転体５２に若干の隙間を持って挿入されている。また、前述したように、スピンドル１８と連結部材４０は、ピン４８、４８によって矢印８６方向に揺動自在に連結され、連結部材４０と回転体５２は、棒部材５０によって矢印８８方向に揺動自在に支持されている。これにより、スピンドル１８と連結部材４０、及び、連結部材４０と回転体５２は、相互の部材が当接する範囲で揺動することができる。したがって、スピンドル１８と回転体５２とは、ユニバーサルジョイント構造を介して連結されており、回転体５２の回転力をスムーズにスピンドル１８に伝達することができる。
【００２５】
次に、上記の如く構成された回転装置の作用について説明する。
まず、モータ１６のケーシング１６Ａに固定治具４２の固定板４６を取り付け、固定治具４２を固定する。次に、スピンドル１８の取付部１８Ｂに連結部材４０を覆い被せ、ピン４８、４８を穴４０Ａ、４０Ａに挿入して穴１８Ａ、１８Ａに嵌合させる。これにより、連結部材４０がスピンドル１８に揺動自在に取り付けられる。
【００２６】
次に、回転体５２に架設した棒部材５０を連結部材４０の溝４０Ｂに係合させながら、装置本体３８を載置台４４の上に載置する。そして、固定部材５４のボルト５６、５６及びボルト５８を締結して、装置本体３８を固定治具４２に固定する。
上記の如く固定治具４２、連結部材４０及び装置本体３８を取り付けた後、操作ペンダント８０で回転装置１０を以下のように操作して、スピンドル１８を羽根車の軸１４との芯合わせのために回転させる。即ち、まず、駆動ユニット３６のテーブル６０を昇降装置７０により下降させて、装置本体の穴３８Ａに凸部６６Ａを、穴３８Ｂに駆動軸７４を挿入する。そして、テーブル６６を支持柱６８を中心に揺動させて、歯車７６を歯車６２Ｂに歯合させる。
【００２７】
次に、芯出用モータ７２、７２を駆動し、歯車７６、７６を回転させる。歯車７６、７６を回転させると、これに歯合した歯車６２Ｂが歯車６０Ｂとともに回転し、比較的低速で回転体５２が回転する。回転体５２が回転すると、回転体５２に棒部材５０、連結部材４０及び一対のピン４８、４８を介して連結されたスピンドル１８が回転する。このとき、前述したように回転体５２とスピンドル１８がユニバーサルジョイント構造を介して連結されているので、回転体５２の回転力はスムーズにスピンドル１８に伝達し、モータ１６を損傷させることがない。また、テーブル６６の凸部６６Ａが、装置本体３８の穴３８Ａに若干の隙間を持って挿入されているので、駆動軸７４の負荷が大きくなった場合に歯車７６と歯車６２Ａの噛み合いが外れることはない。
【００２８】
このようにして低速で回転するスピンドル１８を見ながら、図２に示したように、作業員がモータ１６の下方でスピンドル１８と羽根車の軸１４の芯合わせを行う。そして、芯合わせが進行して、スピンドル１８の回転速度を上昇させたい場合には、操作ペンダント８０を操作し、テーブル６６を揺動させて、歯車７６と歯車６２Ｂを歯合させる。これにより、回転体５２の回転速度、即ち、スピンドル１８の回転速度を上昇させることができる。
【００２９】
このように、本実施の形態の回転装置１０では、スピンドル１８を芯出用モータ７２、７２によって回転させるので、芯合わせのためにかかる労力を削減することができる。
また、スピンドル１８と駆動軸７４、７４とをユニバーサルジョイント構造を介して連結しているので、駆動軸７４、７４を位置決めして設置する必要がなく、回転装置１０を短時間でモータ１６の上部に取り付けることができる。さらに回転装置１０を、遠隔操作、即ち、操作ペンダント８０により操作するので、作業者の被ばく量を低減させることができる。
【００３０】
また、本実施の形態の回転装置１０は、テーブル６６を揺動することにより、回転体５２の回転速度を変えることができるので、スピンドル１８と羽根車の軸１４との芯合わせを効率良く行うことができる。
なお、図２に示すように、回転装置１０にロータ回転計８２を設けて、回転体５２の回転速度を計測し、該測定結果をモニター８４に表示させるようにしても良い。これにより、芯合わせ作業をより安全に行うことができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る芯合わせ用の回転装置は、回転軸に大きな負荷をかけることなく該回転軸を芯合わせのために回転することができるので、芯合わせ作業を効率良く行うことができる。また、芯合わせのための回転軸の回転作業を機械化したことにより、危険な場所での作業にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】原子炉冷却材再循環系を説明する説明図
【図２】再循環ポンプ及びモータの概略構成図
【図３】本発明に係る回転装置の側面図
【図４】図３のＡ─Ａ断面図
【図５】図３のＢ─Ｂ断面図
【図６】図３のＣ─Ｃ断面図
【図７】回転体とスピンドルとの連結構造を説明する説明図
【図８】回転体とスピンドルとの連結構造を説明する説明図
【符号の説明】
１０…回転装置
１２…再循環ポンプ
１４…羽根車の軸
１６…モータ
１８…スピンドル
３６…駆動ユニット
３８…装置本体
４０…連結部材
４２…固定治具
４８…ピン
５０…棒部材
５２…回転体
７２…芯出用モータ
７４…駆動軸
【図１】
0003978558.tif 000002
【図２】
0003978558.tif 000003
【図３】
0003978558.tif 000004
【図４】
0003978558.tif 000005
【図５】
0003978558.tif 000006
【図６】
0003978558.tif 000007
【図７】
0003978558.tif 000008
【図８】
0003978558.tif 000009