[发明专利]轴密封结构及一次冷却材料循环泵

说明书

本发明提供轴密封结构及一次冷却材料循环泵，可靠且顺畅地工作。旋转轴(17A)的轴密封结构具备：密封环(1)，形成为周向的一部分被分割的环状，通过向半径方向内侧缩径，使分割部分相抵接而沿周向连续，并且以能够沿着旋转轴的周向与外周面接触的方式设置；按压部件(2)，以能够在将密封环向半径方向内侧按压的按压位置与从该按压位置退避的退避位置之间移动的方式设置；弹性部件(3)，通过弹力将按压部件朝着按压位置进行施力；支撑部件(4)，克服弹性部件的弹力而将按压部件支撑于退避位置，另一方面，在预定温度以上时允许按压部件向按压位置移动；及连通部(5)，将旋转轴的外周部与支撑部件的外周部之间连通。

技术领域

本发明涉及例如在原子能发电设备中防止一次冷却材料从使一次冷却材料相对于原子反应堆内进行循环的泵泄漏的轴密封结构及适用轴密封结构的一次冷却材料循环泵。

背景技术

原子能发电设备构成为在原子反应堆收纳容器的内部收纳有原子反应堆及蒸汽发生器，原子反应堆与蒸汽发生器经由冷却材料配管进行连结，在该冷却材料配管设有一次冷却材料循环泵。一次冷却材料循环泵在主轴的周围沿着轴向设有多组密封件。该多组密封件在一次冷却材料循环泵工作时，使主轴在密封外壳之中旋转的同时对泵外壳的内部与密封外壳的外部之间进行密封。

另外，在原子能发电设备中，假定在全厂断电(SBO：Station Black Out)时，在通常运转时为70℃左右的一次冷却材料的温度上升至大约300℃。此时，大约300℃且大约16MPa的一次冷却材料到达密封件。该密封件对于该程度的温度、压力在长时间范围内充分具有耐久性，但谋求进一步的安全性的提高。

作为一次冷却材料循环泵的轴密封结构，例如具有专利文献1所述的被动停止密封装置。该装置包含密封环、活塞、锁定/解锁单元及弹性单元。密封环被分割为，具有在与主轴的外周面之间被允许泄漏流的非起动位置及止住泄漏流的起动位置。活塞用于使密封环位于各位置。锁定/解锁单元是由可溶性的材料制作的环，在自身的温度低于阈值温度时在密封环为非起动位置的位置处锁定活塞，另一方面，在自身的温度超过阈值温度时释放活塞的位置。弹性单元在活塞被释放时移动活塞，以使密封环位于起动位置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2015-507195号公报

在上述的专利文献1所述的装置中，从高温的一次冷却材料向锁定/解锁单元传递的热量未必沿环的圆周方向同样地传递。因此，锁定/解锁单元锁定活塞的机械强度在圆周方向上无法同样地降低，担心一部分的活塞没有被释放，密封环相对于主轴的外周面无法在圆周方向上同样地紧贴。其结果是，有可能残留泄漏流路。另外，在上述的专利文献1所记载的装置中构成为，活塞与密封环彼此以倒角后的壁接触，由此将密封环按压于主轴的外周面，但在锁定/解锁单元的机械强度降低而无法克服弹性单元的弹力时，在彼此的倒角后的壁的接触中，必须产生可靠且顺畅的相对变化。

另外，在上述的专利文献1所记载的装置中，密封环为聚醚醚酮(Poly EtherEther Ketone，以下称为PEEK)树脂，当成为高温时软化。因此为了将密封环向半径方向内侧压入，需要在高温时不使锁定/解锁单元熔化而是留在所设置的位置。假设在锁定/解锁单元没有留在所设置的位置而是自此熔化的情况下，被活塞挤压的密封环变形而朝向设置有锁定/解锁单元的位置沿远离主轴的外周面的方向进入，可能无法向密封环传递朝向半径方向内侧的力。在上述的专利文献1所记载的装置中，锁定/解锁单元在超过阈值温度时使机械强度降低，因此预料到使用流动性高的材料，但当流动性高时存在上述的流出风险，因此预料到在密封环、活塞、泵壳体之间尽量不设置间隙。因此，在全场断电时从一次冷却材料向锁定/解锁单元传递的热量未必沿锁定/解锁单元的环的圆周方向同样地传递，锁定/解锁单元在圆周方向上产生温度差。其结果是，锁定活塞的机械强度在圆周方向上无法同样地降低，一部分的活塞未被释放，担心密封环相对于主轴的外周面在圆周方向上无法同样地紧贴。

发明内容