专利名称：一种余热排出泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及核电装备领域的一种余热排出泵。
背景技术：
余热排出泵是百万千瓦级核电站反应堆的核三级泵，其主要作用是在反应堆停堆时排出反应堆冷却剂的余热，即余热排出泵输送反应堆冷却剂的余热给余热交换器来满足核电站的冷却要求，进而保障了核电站运行的可靠性，安全性，其在核电站中占有不可替代的作用。目前国内的现有技术存在的不足如下:第一，余热排出泵中泵腔的最高温度为204.4°C，需要机械密封能够承受高温对机械密封的作用，余热排出泵设计时，要求机械密封能够承受的温度是215.6°C，要求机械密封在泵腔温度最高时候，机械密封不能够失效，而目前的余热排出泵，机械密封在泵腔温度为170°C时就开始出现泄漏、失效等现象。第二，余热排出泵的进口气压过高，最高可到3.7Mpa，导致余热排出泵承受的轴向力较大，余热排出泵的受到的轴向力过大，将造成与余热排出泵的轴承直接被的轴向力破坏，险些酿成事故。第三，泵轴的旋转中心难以稳定。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种余热排出泵，它能够在稳定泵轴和叶轮转转中心的前提下，大大简化鱼肉排出泵的结构，降低余热排出泵的整体高度。实现上述技术目的的一种方案是:一种余热排出泵，外接驱动电机和热交换器，包括定子部件、转子部件及轴封装置，所述定子部件包括泵壳、导叶、泵盖和电机架，所述泵壳的内腔为泵腔，所述导叶内置于所述泵腔中，所述泵盖固定在所述泵壳和所述导叶的顶端，所述电机架固定在所述泵盖的顶面上，所述转子部件包括泵轴和叶轮，所述叶轮位于所述导叶的内腔中，并与所述泵轴的底部固定套接，所述轴封装置在所述泵盖的径向内侧与所述泵轴套接并固定，所述导叶和所述叶轮径向之间设有第一水导轴承，所述电机架和所述泵轴径向之间设有径向轴承。进一步的，该泵还包括一个刚性联轴器，所述刚性联轴器的底端与所述泵轴固定套接，该刚性联轴器的顶端与所述驱动电机的电机轴固定套接，所述径向轴承套接在所述刚性联轴器上。再进一步的，所述刚性联轴器，分为泵轴端联轴器、中间联轴器和电机轴端联轴器，所述泵轴端联轴器与所述泵轴固定套接，所述电机轴端联轴器与所述电机轴固定套接，所述中间联轴器与所述泵轴端联轴器、所述电机轴端联轴器分别固定，所述径向轴承套接在所述泵轴端联轴器上。
进一步的,所述叶轮包括前盖板、后盖板和轮毂,所述前盖板的顶面和所述后盖板的底面之间设有围绕所述轮毂圆周均布的N片叶片，所述叶片均延伸到所述后盖板的边缘，任意相邻的两片所述叶片之间形成叶轮流道，所述后盖板上还设有M个平衡通孔，该M个平衡通孔在所述轮毂和所述叶片的径向之间围绕所述轮毂均布。再进一步的，所述第一水导轴承包括:与所述前盖板套接的叶轮口环，与所述导叶的底部固定的导轴承体，以及位于所述导轴承体的内圆周与所述叶轮口环的外圆周之间，并与所述导轴承体的内圆周固定的导叶口环，所述导叶口环与叶轮口环之间留有径向间隙。再进一步的，所述叶轮的轮毂上套接叶轮密封环，所述叶轮密封环的外圆周与所述泵盖的内圆周之间套接有与所述泵盖的底部固定的第二水导轴承，所述叶轮的后盖板与所述泵盖的径向之间设有与所述泵盖底部固定的泵盖密封环。进一步的，所述泵壳的底部设有进口法兰管，所述泵壳的圆周上设有出口法兰管，所述进口法兰管、所述出口法兰管和所述泵壳均由马氏体不锈钢铸件制成，所述进口法兰管和所述出口法兰管通过不锈钢堆焊工艺与所述泵壳焊接。进一步的，所述轴封装置包括:机封轴套、动环座、动环、机封压盖、动环座、动环和节流环，所述机封轴套固定套接在所述泵轴上，所述动环座固定套接在所述机封轴套的下部、所述动环固定在所述动环座上，所述机封压盖固定在所述泵盖的顶面上，所述静环座的顶面与所述机封压盖的底面通过若干个处于压缩状态的弹簧连接，所述静环固定在所述静环座上，使所述动环的顶面与所述静环的底面受力接触；所述节流环位于所述机封轴套和所述机封压盖的径向之间；所述动环、所述静环、所述机封压盖和所述泵盖之间形成机封冷却腔；所述机封冷却腔通过位于所述泵盖圆周上机封冷却水进口和机封冷却水出口与所述的热交换器连通；所述动环、所述静环、所述节流环、所述机封压盖和所述机封轴套围成机封泄漏腔。再进一步的，所述泵盖的圆周上还设有机封泄漏接口，所述机封泄漏接口为一连接所述热交换器的径向盲孔，所述机封压盖上设有引流通孔，所述引流通孔将所述机封泄漏腔与所述机封泄漏接口连通；所述泵盖的圆周上还设有机封排气接口，所述机封排气接口包括:将所述机封冷却腔与所述热交换器连通的径向通孔，以及将所述泵盖的底面与所述径向通孔连通的排气管。再进一步的，所述轴封装置上还设有密封环，所述密封环位于所述节流环的下方，所述静环的顶面与密封环的底面固定，所述静环座的内圆周与所述密封环和所述静环的外圆周固定。本发明的余热排出泵的技术方案，即通过位于叶轮和导叶之间的第一水导轴承以及位于泵轴和电机架之间的径向轴承来稳定叶轮和泵轴的旋转中心的余热排出泵的技术方案。其技术效果是:在保证叶轮和泵轴的旋转中心稳定的前提下，去除了泵轴与电机座之间的复杂的轴承体结构，余热排出泵的结构大大简化，使得余热排出泵易于维修，且整体高度大大降低，使余热排出泵满足核电站设计建设对于余热排出泵的高度要求。
图1为本发明的一种余热排出泵的结构示意图。图2为本发明的一种余热排出泵的仰视图。图2为本发明的一种余热排出泵的连接关系示意图。图3a为本发明的一种余热排出泵所使用的叶轮第一实施例中后盖板结构示意图。图3b为本发明的一种余热排出泵所使用的叶轮第一实施例中后盖板结构示意图。图4为本发明的一种余热排出泵中轴封装置结构示意图。图5为本发明的一种余热排出泵中机封排气接口结构示意图。图6为本发明的一种余热排出泵中机封泄漏接口结构示意图。
具体实施例方式为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明:请参阅图1，本发明的一种余热排出泵包括:定子部件、转子部件、刚性联轴器8和轴封装置7。此外本发明的一种余热排出泵还外接了驱动电机400和热交换器300。驱动电机400内置电机轴401。定子部件包括泵壳1、导叶11、泵盖2和电机架3。导叶11位于泵壳I的内腔，即余热排出泵的泵腔10中。泵盖2固定在泵壳I和导叶11顶面上。电机架3固定在泵盖2的顶面上。驱动电机400固定在电机架3上。泵壳I上分别设有泵进口和泵出口，其中泵进口位于泵壳I的底部，泵出口在泵壳I的圆周上。因此本发明的一种余热排出泵属于立式、底部吸入、水平排出的离心泵。采用此种形式的余热排出泵是为了便于反应堆冷却剂中的余热迅速均匀地排出。该余热排出泵的泵腔10形成一个环形的压水室；该泵壳I的结构简单且承压能力强、热变形均匀，确保余热排出泵在输送的高温反应堆冷却剂时的安全性和地震条件下的结构完整性。由于泵壳1、导叶11、泵盖2和电机架3均选用马氏体不锈钢铸件，保证了整个余热排出泵承受高温的能力。泵进口处，泵壳I上焊接有进口法兰管12。泵出口处，泵壳I上焊接有出口法兰管13，进口法兰管12和出口法兰管13按RCC-M焊接标准，通过不锈钢堆焊工艺与泵壳I进行焊接，并作无损探伤，避免相贯焊接，并降低无损探伤的难度。为了降低焊接的难度，进口法兰管12和出口法兰管13也都由马氏体不锈钢铸件制成。泵壳I的底部设有排水管14，排水管14通过螺丝固定在泵壳I的底部，便于将泵腔10内的反应堆冷却剂排出。排水管14也由马氏体不锈钢铸件制成。转子部件包括泵轴4和叶轮5、叶轮螺母501和止动垫片502。叶轮5位于导叶11的内腔中，并通过叶轮螺母501和止动垫片502固定在泵轴4的底端。其中，叶轮5为封闭式的叶轮,包括前盖板51、后盖板52和轮毂54 ;轮毂54轴向贯穿后盖板52的圆心,在前盖板51的顶面和后盖板52的底面之间，围绕轮毂54的圆周均布N片叶片53，任意相邻的两片叶片53之间形成叶轮流道55。反应堆冷却剂从位于前盖板51中心的叶轮入口进入叶轮流道55，经过叶轮流道55，从位于后盖板52边缘的叶轮出口流出叶轮流道55，进入泵腔10，最后经出口法兰管13，排出余热排出泵的泵腔10。为了保证转子部件旋转中心的稳定，叶轮5的前盖板51与导叶11之间设有固定在导叶11底部和内圆周的导轴承体15，导轴承体15通过螺栓与导叶11的底部固定。导轴承体15内圆周固定有导叶口环16，叶轮5的前盖板51，即叶轮5的叶轮入口处固定有叶轮口环56。叶轮口环56和导叶口环16之间留有径向间隙。叶轮口环56、导叶口环16和导轴承体15组成了第一水导轴承，保证叶轮5旋转中心的稳定，同时减少泵轴4所受到的轴向力。为了保证转子部件旋转中心的稳定，叶轮5的轮毂54与泵盖2的径向之间设有套接在叶轮5的轮毂54上的叶轮密封环57和固定在泵盖2底部的第二水导轴承21，第二水导轴承21和叶轮密封57环之间留有径向间隙。为了保证转子部件旋转中心的稳定，叶轮5的后盖板52与泵盖2的径向间隙中设有与泵盖2底部固定的泵盖密封环22。为了保证转子部件旋转中心的稳定，泵轴4和电机架3之间还设有径向轴承6。径向轴承6为强制油润滑轴承。所述的第一水导轴承和径向轴承6共同作用，保证了所述转子部件旋转中心的稳定，因此泵轴4和电机架3之间不再需要复杂的轴承体结构，余热排出泵的整体高度大大降低，使余热排出泵的高度符合核电站设计建设的要求。而第二水导轴承21进一步稳定了所述转子部件的旋转中心。导轴承体15、导叶口环16、叶轮口环56、叶轮密封环57、第二水导轴承21和泵盖密封环22均由镍基合金制成，优选为镍铬硼硅合金，其原因在于由镍基合金耐磨性好，摩擦系数低，在保证泵轴4正常旋转的同时，避免了摩擦碎屑进入反应堆冷却剂。为了保护径向轴承6，电机架3外设保护罩31。本实施例中，还对叶轮5进行了改进。叶轮5的叶片53全都延伸到后盖板52的边缘，一方面防止相邻叶轮流道55内的反应堆冷却剂发生对冲，提高叶轮5的抗气蚀能力，延长叶轮5的使用寿命。另外一方面，有利于平衡泵轴4所受到的轴向力。对于叶轮5最大的改进在于后盖板52，后盖板52上设有M个平衡通孔521，该M个平衡通孔521位于轮毂54和叶片53的径向之间，并围绕轮毂54的圆周均布。在叶轮5的后盖板52上设置平衡通孔521的目的在于:一方面提高叶轮5的抗气蚀能力，另外一方面，平衡泵轴4受到的轴向力。叶片53的数量N为平衡通孔521数量M的一倍至二倍。如图3a所示，叶片53的数量为五片，平衡通孔521的数量五个，即叶片53的数量N为平衡通孔521数量M的一倍，此时相比于只有平衡通孔521，而未将叶片53延伸到后盖板52边缘的叶轮5，叶轮5的使用寿命延长了 35%，径向轴承6的使用寿命延长了 40%，相比于只将叶片53延伸到后盖板52边缘，而未设置平衡通孔521的叶轮5，叶轮5的使用寿命延长了 15%，径向轴承6的使用寿命延长了 25%如图3b所示，叶片53的数量为四片，平衡通孔521的数量两个，即叶片53的数量N为平衡通孔521数量的二倍，此时相比于只有平衡通孔521，而未将叶片53延伸到后盖板52边缘的叶轮5，叶轮5的使用寿命延长了 32%，径向轴承6的使用寿命延长了 35%，相比于只将叶片53延伸到后盖板52边缘，而未设置平衡通孔521的叶轮5，叶轮5的使用寿命延长了 15%，径向轴承6的使用寿命延长了 18%。这样，通过将叶轮5上的叶片53延伸到后泵盖52的边缘，并在后盖板52上设置平衡通孔521，平衡泵轴4受到的轴向力，减少叶轮5的气蚀，保证余热排出泵在连续运行的过程中，不损坏、不出现功能丧失的或扬程的降低。同时，为了减少反应堆冷却剂在叶轮5内部的水力损失，进一步增强叶轮5的抗气蚀性能，延长叶轮5的使用寿命。叶片53弯曲成弧状并沿逆时针方向围绕轮毂54的圆周排列，即叶片5围绕轮毂54的圆周排列的方向与泵轴4的旋转方向相反。如图3a和图3b所示。为了进一步保证叶轮5的抗气蚀性能，前盖板51、后盖板52、和轮毂54均由304不锈钢铸件制成，叶片53由是双相不锈钢铸件制成。前盖板51、后盖板52、轮毂54和叶片53通过焊接工艺整体焊接成型。为了将叶轮5的轮毂54套接在泵轴4的底端，泵轴4的底端依次设有螺纹段和键槽段；叶轮5通过键径向固定在泵轴4的键槽段上，叶轮螺母501旋装在泵轴4的螺纹段上并将叶轮5轴向固定在泵轴4上。止动垫片502位于叶轮螺母501与叶轮5之间，有效避免了叶轮螺母501的松动，从而保证了余热排出泵运行的可靠性以及安全性。再请参阅图4至图6，轴封装置7在泵盖2的径向内侧与泵轴4套接。轴封装置7与泵盖2径向之间形成机封冷却腔711。在叶轮5的轮毂54与泵盖2的径向之间设置的叶轮密封环57和第二水导轴承21，在保证转子部件旋转中心稳定的同时，将泵腔10与机封冷却腔711隔开，泵腔10内的反应堆冷却剂通过第二水导轴承21和叶轮密封环57之间的径向间隙进入机封冷却腔711，再通过与该机封冷却腔711连接的热交换器300后，回流到机封冷却腔711，对轴封装置7进行自冲洗和冷却。请参阅图4，轴封装置7包括机封轴套71、动环座72、动环73、机封压盖74、静环座75、静环76、密封环77、节流环78和挡板79。机封轴套71固定套接在泵轴4的外圆周上，并与第二水导轴承21的外圆周轴肩定位。机封轴套71的外圆周的下部设有下大上小的三阶台阶面。动环座72套装在机封轴套71下部的第一阶台阶面与第二阶台阶面之间，并与机封轴套71径向固定。动环座72的底面固定在机封轴套71下部的第一阶台阶面上，使动环座72与机封轴套71轴向固定。在机封轴套71下部的第二阶台阶面与第三阶台阶面之间，动环座72的内圆周与机封轴套71的外圆周之间形成了环形的径向间隙，动环73位于该环形的径向间隙中，且动环73的外圆周与动环座72的内圆周固定。余热排出泵运行过程中，动环73跟随泵轴4旋转。机封压盖74与机封轴套71的外圆周套接，机封压盖74的底面与泵盖2的顶面之间的定位为轴肩定位，机封压盖74与泵盖2之间通过螺栓或螺柱进行固定。密封环77和节流环78均位于机封压盖74与机封轴套71的径向之间。其中节流环78位于密封环77的上方。节流环78与机封轴套71之间处于受力接触状态。密封环77的外圆周固定在机封压盖74的内圆周上，密封环77的内圆周与机封轴套71之间留有径向间隙。静环座75内圆周与密封环77的外圆周固定。同时，静环座75的顶面与机封压盖74的底面通过若干弹簧710连接。该若干个弹簧710均处于压缩状态，且均位于机封压盖74底部的盲孔中。静环76的外圆周与静环座75的内圆周固定，静环76的顶面与密封环77的底面固定。由于该若干个弹簧710均处于压缩状态，因此给予了静环座75 —个向下的压力，然后静环座75将这个向下的压力传递给静环76，这样，动环73的顶面与静环76的底面之间处于受力接触状态，动环73的顶面与静环76的底面之间形成轴封装置7的轴封端面。这样，泵盖2、动环73、静环76和机封压盖74之间形成的腔室即为机封冷却腔711。密封环77、节流环78、机封轴套71、动环73、静环76和机封压盖74之间的形成的腔室为机封泄漏腔712。节流环78与机封轴套71之间处于受力接触状态是为了在轴封装置7发生泄漏时，防止机封泄漏腔12内的反应堆冷却剂从该机封轴套71和节流环78之间的间隙泄漏。挡板79位于节流环78和机封压盖74的顶面上，挡板79将节流环78和机封压盖74固定，防止节流环78在轴封装置7泄漏时发生松动。挡板79与机封压盖74的顶面之间还通过定位块791固定。泵盖2的圆周上还设有机封冷却水进口 210和机封冷却水出口 220，将机封冷却腔711与热交换器300连通，其中机封冷却水进口 210接热交换器300的出口，机封冷却水出口 220接热交换器300的进口，这样机封冷却腔711就和热交换器300形成了一个热循环系统。泵腔10中的反应堆冷却剂在通过第二水导轴承21和叶轮密封环57之间的径向间隙后，进入机封冷却腔711。机封轴套71和第二水导轴承21之间采用轴肩定位的目的在于:在反应堆冷却剂对机封端面进行冲洗冷却前，使反应堆冷却剂有足够多的时间进行冷却。从泵腔10进入机封冷却腔711内的反应堆冷却剂先从机封冷却水出口 220排出机封冷却腔711，进入热交换器300进行冷却后，再经过机封冷却水进口 210，回流进入机封冷却腔711，对轴封装置7的轴封端面进行冷却。反应堆冷却剂在轴封端面上形成液体保护膜，减少轴封装置7的轴封端面的摩擦系数，减少轴封端面的摩擦生热，保证轴封装置7的有效性。此外泵盖2的圆周上还设有机封排气接口 230和机封泄漏接口 240。机封排气接口 230连接热交换器300的进口。机封排气接口 230分为将机封冷却腔711和热交换器300连通的径向通孔231，以及将泵盖300底面，即余热排出泵的泵腔10与径向通孔231连通的排气管232，通过机封排气接口 230，一方面可将余热排出泵的泵腔10的反应堆冷却剂直接输送进入热交换器300的进口，在经过热交换器300的冷却后，经机封冷却水进口 210，回流到机封冷却腔711，减少高温反应堆冷却剂直接对所述轴封端面进行冲洗的可能，避免轴封装置7因为高温反应堆冷却剂的影响而失效，保证了轴封装置7的有效性。另外一方面，机封冷却腔711内的空气通过排气管232排入泵腔10，然后从泵腔10排出余热排出泵。机封泄漏接口 240是位于泵盖2外圆周上的一个径向盲孔，机封泄漏接口 240连接热交换器300的进口。相应地，机封压盖74上设有一个引流通孔741，该引流通孔741将机封泄漏腔712与机封泄漏接口 240连通，当轴封装置7发生泄漏时，机封泄漏腔712内的反应堆冷却剂可以通过引流通孔741和机封泄漏接口 240进入热交换器300，从而防止反应堆冷却剂从沿着泵轴4的轴向发生进一步的泄漏，并将机封泄漏腔712内的反应堆冷却剂回收，同时降低对轴封装置7进行冲洗冷却的反应堆冷却剂的温度，使轴封装置7恢复有效。本实施例中，轴封装置7的静环76和动环73都是由碳化硅制成的。保证轴封装置7够承受足够高的温度而不发生失效，同时碳化硅耐磨且摩擦系数底，保证了余热排出泵的有效运转，防止轴封装置7运行过程中的碎屑进入反应堆冷却剂。本发明的一种余热排出泵的泵轴4通过刚性联轴器8与驱动电机400的电机轴401进行连接。该刚性联轴器8从上至下依次为三段，即:电机端联轴器83、中间联轴器82和泵轴联轴器81，即该刚性联轴器8采用了分段的结构。该刚性联轴器8中，泵轴端联轴器81通过传动键与泵轴4固定套接，同时泵轴端联轴器81的顶面通过螺丝与泵轴4的顶面固定。泵轴端联轴器81的顶面与中间联轴器82的底面通过六角头铰制孔螺栓84连接固定。电机轴端联轴器83的底面通过也六角头铰制孔螺栓84与中间联轴器82的顶面固定。电机轴端联轴器83通过传动键与驱动电机400的电机轴401套接固定，同时电机轴端联轴器83的底面通过螺丝与电机轴401的底面固定。泵轴4和电机轴401之间采用刚性联轴器8的原因在于，无论该刚性联轴器8是一体式的结构还是分段结构:刚性连轴器8都可以将泵轴4承受的轴向力传递到电机轴401上，并由电机轴401上所套接的轴承(图中未显示)来承担泵轴4所受到的轴向力。因此泵轴4与电机座3之间不再有必要安装复杂的轴承体结构，只需要在泵轴端联轴器81，或者说是泵轴4上套接一个径向轴承6即可对泵轴4起到中间支撑作用，保证转子部件旋转中心的稳定，以保证余热排出泵的稳定性，而且该径向轴承6在余热排出泵运行的过程中是不易损坏的。这样的设计大大减少了余热排出泵上附属零部件，并方便对于余热排出泵整体的装配和维修。同时也降低了余热排出泵的整体的高度，使得立式的余热排出泵也完全能和卧式的余热排出泵一样，满足核电站建设规范书中对于余热排出泵高度的要求，整体结构和高度方面均具有优势。刚性联轴器8采用带中间联轴器82的分段结构，其好处在于:由于中间联轴器82的高度高于余热排出泵中轴封装置7的高度，在对余热排出泵进行维修时，可通过移除中间联轴器82，在不拆除驱动电机400的前提下快速更换轴封装置7，方便现场检修，大大的缩减了泵的维修时间。本实施例中，用来连接电机轴端联轴器81和中间联轴82的六角头铰制孔螺栓84，以及用来连接电机轴端联轴器81和中间联轴器82的六角头铰制孔螺栓84都以过渡配合的配合方式与销孔进行配合。采取过渡配合的原因在于其能够更好地通过传递刚性联轴器8旋转过程中受到的扭矩，将泵轴4所受到的轴向力传递到电机轴401上，同时，消除泵轴端联轴器81和中间联轴器82之间，以及电机轴端联轴器83与中间联轴器82之间的装配间隙，从而提高了泵轴4和电机轴400的对中性。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
权利要求
1.一种余热排出泵，外接驱动电机(400)和热交换器(300)，包括定子部件、转子部件及轴封装置(7)，所述定子部件包括泵壳(I)、导叶(11)、泵盖(2)和电机架(3)，所述泵壳(O的内腔为泵腔(10)，所述导叶(11)内置于所述泵腔(10)中，所述泵盖(2)固定在所述泵壳(I)和所述导叶(I I)的顶端，所述电机架(3)固定在所述泵盖(2)的顶面上，所述转子部件包括泵轴(4)和叶轮(5)，所述叶轮(5)位于所述导叶(11)的内腔中，并与所述泵轴(4)的底部固定套接，所述轴封装置(7)在所述泵盖(2)的径向内侧与所述泵轴(4)套接并固定，其特征在于: 所述导叶(11)和所述叶轮(5)径向之间设有第一水导轴承，所述电机架(3)和所述泵轴(4)径向之间设有径向轴承(6)。
2.根据权利要求1所述的一种余热排出泵，其特征在于:该泵还包括一个刚性联轴器(8)，所述刚性联轴器(8)的底端与所述泵轴(4)固定套接，该刚性联轴器(8)的顶端与所述驱动电机(400)的电机轴(401)固定套接，所述径向轴承(6)套接在所述刚性联轴器(8)上。
3.根据权利要求2所述的一种余热排出泵，其特征在于:所述刚性联轴器(8)，分为泵轴端联轴器(81)、中间联轴器(82)和电机轴端联轴器(83)，所述泵轴端联轴器(81)与所述泵轴(4)固定套接，所述电机轴端联轴器(83)与所述电机轴(401)固定套接，所述中间联轴器(82)与所述泵轴端联轴器(81)、所述电机轴端联轴器(83)分别固定，所述径向轴承(6)套接在所述泵轴端联轴器(81)上。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种余热排出泵，其特征在于:所述叶轮(5)包括前盖板(51)、后盖板(52)和轮毂(54),所述前盖板(51)的顶面和所述后盖板(52)的底面之间设有围绕所述轮毂(54)圆周均布的N片叶片(53)，所述叶片(53)均延伸到所述后盖板(52)的边缘，任意相邻的两片所述叶片(53)之间形成叶轮流道(55)，所述后盖板(52)上还设有M个平衡通孔(521)，该M个平衡通孔(521)在所述轮毂(54)和所述叶片(53)的径向之间围绕所述轮毂(54 )均布。
5.根据权利要求4所述一种余热排出泵，其特征在于:所述第一水导轴承包括:与所述前盖板(51)套接的叶轮口环(56)，与所述导叶(11)的底部固定的导轴承体(15)，以及位于所述导轴承体(15)的内圆周与所述叶轮口环(56)的外圆周之间，并与所述导轴承体(15)的内圆周固定的导叶口环(16)，所述导叶口环(16)与叶轮口环(56)之间留有径向间隙。
6.根据权利要求4所述一种余热排出泵，其特征在于:所述叶轮(5)的轮毂(51)上套接叶轮密封环(57)，所述叶轮密封环(57)的外圆周与所述泵盖(2)的内圆周之间套接有与所述泵盖(2)的底部固定的第二水导轴承(21)，所述叶轮(5)的后盖板(52)与所述泵盖(2)的径向之间设有与所述泵盖(2)底部固定的泵盖密封环(22)。
7.根据权利要求1或2所述的一种余热排出泵，其特征在于:所述泵壳(I)的底部设有进口法兰管(12)，所述泵壳(I)的圆周上设有出口法兰管(13)，所述进口法兰管(12)、所述出口法兰管(13)和所述泵壳(I)均由马氏体不锈钢铸件制成，所述进口法兰管(12)和所述出口法兰管(13)通过不锈钢堆焊工艺与所述泵壳(I)焊接。
8.根据权利要求1或2所述的一种余热排出泵，其特征在于:所述轴封装置(7)包括:机封轴套(71)、动环座(72)、动环(73)、机封压盖(74)、动环座(75)、动环(76)和节流环(78)，所述机封轴套(71 )固定套接在所述泵轴(4)上，所述动环座(72)固定套接在所述机封轴套(71)的下部、所述动环(73)固定在所述动环座(72)上，所述机封压盖(74)固定在所述泵盖(2)的顶面上，所述静环座(75)的顶面与所述机封压盖(74)的底面通过若干个处于压缩状态的弹簧(710 )连接，所述静环(76 )固定在所述静环座(75 )上，使所述动环(73 )的顶面与所述静环(76)的底面受力接触；所述节流环(78)位于所述机封轴套(71)和所述机封压盖(74)的径向之间； 所述动环(73)、所述静环(76)、所述机封压盖(74)和所述泵盖(2)之间形成机封冷却腔(711);所述机封冷却腔(711)通过位于所述泵盖(2)圆周上机封冷却水进口(210)和机封冷却水出口(220)与所述的热交换器(300)连通； 所述动环(73)、所述静环(76)、所述节流环(78)、所述机封压盖(74)和所述机封轴套(71)围成机封泄漏腔(712)。
9.根据权 利要求8所述的一种余热排出泵，其特征在于:所述泵盖(2)的圆周上还设有机封泄漏接口(240)，所述机封泄漏接口(240)为一连接所述热交换器(300)的径向盲孔，所述机封压盖(74)上设有引流通孔(741)，所述引流通孔(741)将所述机封泄漏腔(712)与所述机封泄漏接口(240)连通； 所述泵盖(2)的圆周上还设有机封排气接口(230)，所述机封排气接口(230)包括:将所述机封冷却腔(711)与所述热交换器(300)连通的径向通孔(231)，以及将所述泵盖(2)的底面与所述径向通孔(231)连通的排气管(232)。
10.根据权利要求8所述的一种余热排出泵，其特征在于:所述轴封装置(7)上还设有密封环(77 )，所述密封环(77 )位于所述节流环(78 )的下方，所述静环(76 )的顶面与密封环(77 )的底面固定，所述静环座(75 )的内圆周与所述密封环(77 )和所述静环(76 )的外圆周固定。
全文摘要
本发明公开了核电装备领域的一种余热排出泵，外接驱动电机和热交换器，包括定子部件、转子部件及轴封装置，所述定子部件包括泵壳、导叶、泵盖和电机架，所述泵壳的内腔为泵腔,所述导叶内置于所述泵腔中，所述泵盖固定在所述泵壳和所述导叶的顶端，所述电机架固定在所述泵盖的顶面上，所述转子部件包括泵轴和叶轮，所述叶轮位于所述导叶的内腔中，并与所述泵轴的底部固定套接，所述轴封装置在所述泵盖的径向内侧与所述泵轴套接并固定，所述导叶和所述叶轮径向之间设有第一水导轴承，所述电机架和所述泵轴径向之间设有径向轴承。其技术效果是在保证叶轮和泵轴的旋转中心稳定的前提下，使余热排出泵的结构简化，易于维修，且整体高度大大降低。
文档编号F04D29/046GK103195738SQ201310126109
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月12日 优先权日2013年4月12日
发明者陆金琪 申请人:上海阿波罗机械股份有限公司
技术领域：
本发明涉及核电装备领域的一种余热排出泵。
背景技术：
余热排出泵是百万千瓦级核电站反应堆的核三级泵，其主要作用是在反应堆停堆时排出反应堆冷却剂的余热，即余热排出泵输送反应堆冷却剂的余热给余热交换器来满足核电站的冷却要求，进而保障了核电站运行的可靠性，安全性，其在核电站中占有不可替代的作用。目前国内的现有技术存在的不足如下:第一，余热排出泵中泵腔的最高温度为204.4°C，需要机械密封能够承受高温对机械密封的作用，余热排出泵设计时，要求机械密封能够承受的温度是215.6°C，要求机械密封在泵腔温度最高时候，机械密封不能够失效，而目前的余热排出泵，机械密封在泵腔温度为170°C时就开始出现泄漏、失效等现象。第二，余热排出泵的进口气压过高，最高可到3.7Mpa，导致余热排出泵承受的轴向力较大，余热排出泵的受到的轴向力过大，将造成与余热排出泵的轴承直接被的轴向力破坏，险些酿成事故。第三，泵轴的旋转中心难以稳定。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种余热排出泵，它能够在稳定泵轴和叶轮转转中心的前提下，大大简化鱼肉排出泵的结构，降低余热排出泵的整体高度。实现上述技术目的的一种方案是:一种余热排出泵，外接驱动电机和热交换器，包括定子部件、转子部件及轴封装置，所述定子部件包括泵壳、导叶、泵盖和电机架，所述泵壳的内腔为泵腔，所述导叶内置于所述泵腔中，所述泵盖固定在所述泵壳和所述导叶的顶端，所述电机架固定在所述泵盖的顶面上，所述转子部件包括泵轴和叶轮，所述叶轮位于所述导叶的内腔中，并与所述泵轴的底部固定套接，所述轴封装置在所述泵盖的径向内侧与所述泵轴套接并固定，所述导叶和所述叶轮径向之间设有第一水导轴承，所述电机架和所述泵轴径向之间设有径向轴承。进一步的，该泵还包括一个刚性联轴器，所述刚性联轴器的底端与所述泵轴固定套接，该刚性联轴器的顶端与所述驱动电机的电机轴固定套接，所述径向轴承套接在所述刚性联轴器上。再进一步的，所述刚性联轴器，分为泵轴端联轴器、中间联轴器和电机轴端联轴器，所述泵轴端联轴器与所述泵轴固定套接，所述电机轴端联轴器与所述电机轴固定套接，所述中间联轴器与所述泵轴端联轴器、所述电机轴端联轴器分别固定，所述径向轴承套接在所述泵轴端联轴器上。
进一步的,所述叶轮包括前盖板、后盖板和轮毂,所述前盖板的顶面和所述后盖板的底面之间设有围绕所述轮毂圆周均布的N片叶片，所述叶片均延伸到所述后盖板的边缘，任意相邻的两片所述叶片之间形成叶轮流道，所述后盖板上还设有M个平衡通孔，该M个平衡通孔在所述轮毂和所述叶片的径向之间围绕所述轮毂均布。再进一步的，所述第一水导轴承包括:与所述前盖板套接的叶轮口环，与所述导叶的底部固定的导轴承体，以及位于所述导轴承体的内圆周与所述叶轮口环的外圆周之间，并与所述导轴承体的内圆周固定的导叶口环，所述导叶口环与叶轮口环之间留有径向间隙。再进一步的，所述叶轮的轮毂上套接叶轮密封环，所述叶轮密封环的外圆周与所述泵盖的内圆周之间套接有与所述泵盖的底部固定的第二水导轴承，所述叶轮的后盖板与所述泵盖的径向之间设有与所述泵盖底部固定的泵盖密封环。进一步的，所述泵壳的底部设有进口法兰管，所述泵壳的圆周上设有出口法兰管，所述进口法兰管、所述出口法兰管和所述泵壳均由马氏体不锈钢铸件制成，所述进口法兰管和所述出口法兰管通过不锈钢堆焊工艺与所述泵壳焊接。进一步的，所述轴封装置包括:机封轴套、动环座、动环、机封压盖、动环座、动环和节流环，所述机封轴套固定套接在所述泵轴上，所述动环座固定套接在所述机封轴套的下部、所述动环固定在所述动环座上，所述机封压盖固定在所述泵盖的顶面上，所述静环座的顶面与所述机封压盖的底面通过若干个处于压缩状态的弹簧连接，所述静环固定在所述静环座上，使所述动环的顶面与所述静环的底面受力接触；所述节流环位于所述机封轴套和所述机封压盖的径向之间；所述动环、所述静环、所述机封压盖和所述泵盖之间形成机封冷却腔；所述机封冷却腔通过位于所述泵盖圆周上机封冷却水进口和机封冷却水出口与所述的热交换器连通；所述动环、所述静环、所述节流环、所述机封压盖和所述机封轴套围成机封泄漏腔。再进一步的，所述泵盖的圆周上还设有机封泄漏接口，所述机封泄漏接口为一连接所述热交换器的径向盲孔，所述机封压盖上设有引流通孔，所述引流通孔将所述机封泄漏腔与所述机封泄漏接口连通；所述泵盖的圆周上还设有机封排气接口，所述机封排气接口包括:将所述机封冷却腔与所述热交换器连通的径向通孔，以及将所述泵盖的底面与所述径向通孔连通的排气管。再进一步的，所述轴封装置上还设有密封环，所述密封环位于所述节流环的下方，所述静环的顶面与密封环的底面固定，所述静环座的内圆周与所述密封环和所述静环的外圆周固定。本发明的余热排出泵的技术方案，即通过位于叶轮和导叶之间的第一水导轴承以及位于泵轴和电机架之间的径向轴承来稳定叶轮和泵轴的旋转中心的余热排出泵的技术方案。其技术效果是:在保证叶轮和泵轴的旋转中心稳定的前提下，去除了泵轴与电机座之间的复杂的轴承体结构，余热排出泵的结构大大简化，使得余热排出泵易于维修，且整体高度大大降低，使余热排出泵满足核电站设计建设对于余热排出泵的高度要求。
图1为本发明的一种余热排出泵的结构示意图。图2为本发明的一种余热排出泵的仰视图。图2为本发明的一种余热排出泵的连接关系示意图。图3a为本发明的一种余热排出泵所使用的叶轮第一实施例中后盖板结构示意图。图3b为本发明的一种余热排出泵所使用的叶轮第一实施例中后盖板结构示意图。图4为本发明的一种余热排出泵中轴封装置结构示意图。图5为本发明的一种余热排出泵中机封排气接口结构示意图。图6为本发明的一种余热排出泵中机封泄漏接口结构示意图。
具体实施例方式为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明:请参阅图1，本发明的一种余热排出泵包括:定子部件、转子部件、刚性联轴器8和轴封装置7。此外本发明的一种余热排出泵还外接了驱动电机400和热交换器300。驱动电机400内置电机轴401。定子部件包括泵壳1、导叶11、泵盖2和电机架3。导叶11位于泵壳I的内腔，即余热排出泵的泵腔10中。泵盖2固定在泵壳I和导叶11顶面上。电机架3固定在泵盖2的顶面上。驱动电机400固定在电机架3上。泵壳I上分别设有泵进口和泵出口，其中泵进口位于泵壳I的底部，泵出口在泵壳I的圆周上。因此本发明的一种余热排出泵属于立式、底部吸入、水平排出的离心泵。采用此种形式的余热排出泵是为了便于反应堆冷却剂中的余热迅速均匀地排出。该余热排出泵的泵腔10形成一个环形的压水室；该泵壳I的结构简单且承压能力强、热变形均匀，确保余热排出泵在输送的高温反应堆冷却剂时的安全性和地震条件下的结构完整性。由于泵壳1、导叶11、泵盖2和电机架3均选用马氏体不锈钢铸件，保证了整个余热排出泵承受高温的能力。泵进口处，泵壳I上焊接有进口法兰管12。泵出口处，泵壳I上焊接有出口法兰管13，进口法兰管12和出口法兰管13按RCC-M焊接标准，通过不锈钢堆焊工艺与泵壳I进行焊接，并作无损探伤，避免相贯焊接，并降低无损探伤的难度。为了降低焊接的难度，进口法兰管12和出口法兰管13也都由马氏体不锈钢铸件制成。泵壳I的底部设有排水管14，排水管14通过螺丝固定在泵壳I的底部，便于将泵腔10内的反应堆冷却剂排出。排水管14也由马氏体不锈钢铸件制成。转子部件包括泵轴4和叶轮5、叶轮螺母501和止动垫片502。叶轮5位于导叶11的内腔中，并通过叶轮螺母501和止动垫片502固定在泵轴4的底端。其中，叶轮5为封闭式的叶轮,包括前盖板51、后盖板52和轮毂54 ;轮毂54轴向贯穿后盖板52的圆心,在前盖板51的顶面和后盖板52的底面之间，围绕轮毂54的圆周均布N片叶片53，任意相邻的两片叶片53之间形成叶轮流道55。反应堆冷却剂从位于前盖板51中心的叶轮入口进入叶轮流道55，经过叶轮流道55，从位于后盖板52边缘的叶轮出口流出叶轮流道55，进入泵腔10，最后经出口法兰管13，排出余热排出泵的泵腔10。为了保证转子部件旋转中心的稳定，叶轮5的前盖板51与导叶11之间设有固定在导叶11底部和内圆周的导轴承体15，导轴承体15通过螺栓与导叶11的底部固定。导轴承体15内圆周固定有导叶口环16，叶轮5的前盖板51，即叶轮5的叶轮入口处固定有叶轮口环56。叶轮口环56和导叶口环16之间留有径向间隙。叶轮口环56、导叶口环16和导轴承体15组成了第一水导轴承，保证叶轮5旋转中心的稳定，同时减少泵轴4所受到的轴向力。为了保证转子部件旋转中心的稳定，叶轮5的轮毂54与泵盖2的径向之间设有套接在叶轮5的轮毂54上的叶轮密封环57和固定在泵盖2底部的第二水导轴承21，第二水导轴承21和叶轮密封57环之间留有径向间隙。为了保证转子部件旋转中心的稳定，叶轮5的后盖板52与泵盖2的径向间隙中设有与泵盖2底部固定的泵盖密封环22。为了保证转子部件旋转中心的稳定，泵轴4和电机架3之间还设有径向轴承6。径向轴承6为强制油润滑轴承。所述的第一水导轴承和径向轴承6共同作用，保证了所述转子部件旋转中心的稳定，因此泵轴4和电机架3之间不再需要复杂的轴承体结构，余热排出泵的整体高度大大降低，使余热排出泵的高度符合核电站设计建设的要求。而第二水导轴承21进一步稳定了所述转子部件的旋转中心。导轴承体15、导叶口环16、叶轮口环56、叶轮密封环57、第二水导轴承21和泵盖密封环22均由镍基合金制成，优选为镍铬硼硅合金，其原因在于由镍基合金耐磨性好，摩擦系数低，在保证泵轴4正常旋转的同时，避免了摩擦碎屑进入反应堆冷却剂。为了保护径向轴承6，电机架3外设保护罩31。本实施例中，还对叶轮5进行了改进。叶轮5的叶片53全都延伸到后盖板52的边缘，一方面防止相邻叶轮流道55内的反应堆冷却剂发生对冲，提高叶轮5的抗气蚀能力，延长叶轮5的使用寿命。另外一方面，有利于平衡泵轴4所受到的轴向力。对于叶轮5最大的改进在于后盖板52，后盖板52上设有M个平衡通孔521，该M个平衡通孔521位于轮毂54和叶片53的径向之间，并围绕轮毂54的圆周均布。在叶轮5的后盖板52上设置平衡通孔521的目的在于:一方面提高叶轮5的抗气蚀能力，另外一方面，平衡泵轴4受到的轴向力。叶片53的数量N为平衡通孔521数量M的一倍至二倍。如图3a所示，叶片53的数量为五片，平衡通孔521的数量五个，即叶片53的数量N为平衡通孔521数量M的一倍，此时相比于只有平衡通孔521，而未将叶片53延伸到后盖板52边缘的叶轮5，叶轮5的使用寿命延长了 35%，径向轴承6的使用寿命延长了 40%，相比于只将叶片53延伸到后盖板52边缘，而未设置平衡通孔521的叶轮5，叶轮5的使用寿命延长了 15%，径向轴承6的使用寿命延长了 25%如图3b所示，叶片53的数量为四片，平衡通孔521的数量两个，即叶片53的数量N为平衡通孔521数量的二倍，此时相比于只有平衡通孔521，而未将叶片53延伸到后盖板52边缘的叶轮5，叶轮5的使用寿命延长了 32%，径向轴承6的使用寿命延长了 35%，相比于只将叶片53延伸到后盖板52边缘，而未设置平衡通孔521的叶轮5，叶轮5的使用寿命延长了 15%，径向轴承6的使用寿命延长了 18%。这样，通过将叶轮5上的叶片53延伸到后泵盖52的边缘，并在后盖板52上设置平衡通孔521，平衡泵轴4受到的轴向力，减少叶轮5的气蚀，保证余热排出泵在连续运行的过程中，不损坏、不出现功能丧失的或扬程的降低。同时，为了减少反应堆冷却剂在叶轮5内部的水力损失，进一步增强叶轮5的抗气蚀性能，延长叶轮5的使用寿命。叶片53弯曲成弧状并沿逆时针方向围绕轮毂54的圆周排列，即叶片5围绕轮毂54的圆周排列的方向与泵轴4的旋转方向相反。如图3a和图3b所示。为了进一步保证叶轮5的抗气蚀性能，前盖板51、后盖板52、和轮毂54均由304不锈钢铸件制成，叶片53由是双相不锈钢铸件制成。前盖板51、后盖板52、轮毂54和叶片53通过焊接工艺整体焊接成型。为了将叶轮5的轮毂54套接在泵轴4的底端，泵轴4的底端依次设有螺纹段和键槽段；叶轮5通过键径向固定在泵轴4的键槽段上，叶轮螺母501旋装在泵轴4的螺纹段上并将叶轮5轴向固定在泵轴4上。止动垫片502位于叶轮螺母501与叶轮5之间，有效避免了叶轮螺母501的松动，从而保证了余热排出泵运行的可靠性以及安全性。再请参阅图4至图6，轴封装置7在泵盖2的径向内侧与泵轴4套接。轴封装置7与泵盖2径向之间形成机封冷却腔711。在叶轮5的轮毂54与泵盖2的径向之间设置的叶轮密封环57和第二水导轴承21，在保证转子部件旋转中心稳定的同时，将泵腔10与机封冷却腔711隔开，泵腔10内的反应堆冷却剂通过第二水导轴承21和叶轮密封环57之间的径向间隙进入机封冷却腔711，再通过与该机封冷却腔711连接的热交换器300后，回流到机封冷却腔711，对轴封装置7进行自冲洗和冷却。请参阅图4，轴封装置7包括机封轴套71、动环座72、动环73、机封压盖74、静环座75、静环76、密封环77、节流环78和挡板79。机封轴套71固定套接在泵轴4的外圆周上，并与第二水导轴承21的外圆周轴肩定位。机封轴套71的外圆周的下部设有下大上小的三阶台阶面。动环座72套装在机封轴套71下部的第一阶台阶面与第二阶台阶面之间，并与机封轴套71径向固定。动环座72的底面固定在机封轴套71下部的第一阶台阶面上，使动环座72与机封轴套71轴向固定。在机封轴套71下部的第二阶台阶面与第三阶台阶面之间，动环座72的内圆周与机封轴套71的外圆周之间形成了环形的径向间隙，动环73位于该环形的径向间隙中，且动环73的外圆周与动环座72的内圆周固定。余热排出泵运行过程中，动环73跟随泵轴4旋转。机封压盖74与机封轴套71的外圆周套接，机封压盖74的底面与泵盖2的顶面之间的定位为轴肩定位，机封压盖74与泵盖2之间通过螺栓或螺柱进行固定。密封环77和节流环78均位于机封压盖74与机封轴套71的径向之间。其中节流环78位于密封环77的上方。节流环78与机封轴套71之间处于受力接触状态。密封环77的外圆周固定在机封压盖74的内圆周上，密封环77的内圆周与机封轴套71之间留有径向间隙。静环座75内圆周与密封环77的外圆周固定。同时，静环座75的顶面与机封压盖74的底面通过若干弹簧710连接。该若干个弹簧710均处于压缩状态，且均位于机封压盖74底部的盲孔中。静环76的外圆周与静环座75的内圆周固定，静环76的顶面与密封环77的底面固定。由于该若干个弹簧710均处于压缩状态，因此给予了静环座75 —个向下的压力，然后静环座75将这个向下的压力传递给静环76，这样，动环73的顶面与静环76的底面之间处于受力接触状态，动环73的顶面与静环76的底面之间形成轴封装置7的轴封端面。这样，泵盖2、动环73、静环76和机封压盖74之间形成的腔室即为机封冷却腔711。密封环77、节流环78、机封轴套71、动环73、静环76和机封压盖74之间的形成的腔室为机封泄漏腔712。节流环78与机封轴套71之间处于受力接触状态是为了在轴封装置7发生泄漏时，防止机封泄漏腔12内的反应堆冷却剂从该机封轴套71和节流环78之间的间隙泄漏。挡板79位于节流环78和机封压盖74的顶面上，挡板79将节流环78和机封压盖74固定，防止节流环78在轴封装置7泄漏时发生松动。挡板79与机封压盖74的顶面之间还通过定位块791固定。泵盖2的圆周上还设有机封冷却水进口 210和机封冷却水出口 220，将机封冷却腔711与热交换器300连通，其中机封冷却水进口 210接热交换器300的出口，机封冷却水出口 220接热交换器300的进口，这样机封冷却腔711就和热交换器300形成了一个热循环系统。泵腔10中的反应堆冷却剂在通过第二水导轴承21和叶轮密封环57之间的径向间隙后，进入机封冷却腔711。机封轴套71和第二水导轴承21之间采用轴肩定位的目的在于:在反应堆冷却剂对机封端面进行冲洗冷却前，使反应堆冷却剂有足够多的时间进行冷却。从泵腔10进入机封冷却腔711内的反应堆冷却剂先从机封冷却水出口 220排出机封冷却腔711，进入热交换器300进行冷却后，再经过机封冷却水进口 210，回流进入机封冷却腔711，对轴封装置7的轴封端面进行冷却。反应堆冷却剂在轴封端面上形成液体保护膜，减少轴封装置7的轴封端面的摩擦系数，减少轴封端面的摩擦生热，保证轴封装置7的有效性。此外泵盖2的圆周上还设有机封排气接口 230和机封泄漏接口 240。机封排气接口 230连接热交换器300的进口。机封排气接口 230分为将机封冷却腔711和热交换器300连通的径向通孔231，以及将泵盖300底面，即余热排出泵的泵腔10与径向通孔231连通的排气管232，通过机封排气接口 230，一方面可将余热排出泵的泵腔10的反应堆冷却剂直接输送进入热交换器300的进口，在经过热交换器300的冷却后，经机封冷却水进口 210，回流到机封冷却腔711，减少高温反应堆冷却剂直接对所述轴封端面进行冲洗的可能，避免轴封装置7因为高温反应堆冷却剂的影响而失效，保证了轴封装置7的有效性。另外一方面，机封冷却腔711内的空气通过排气管232排入泵腔10，然后从泵腔10排出余热排出泵。机封泄漏接口 240是位于泵盖2外圆周上的一个径向盲孔，机封泄漏接口 240连接热交换器300的进口。相应地，机封压盖74上设有一个引流通孔741，该引流通孔741将机封泄漏腔712与机封泄漏接口 240连通，当轴封装置7发生泄漏时，机封泄漏腔712内的反应堆冷却剂可以通过引流通孔741和机封泄漏接口 240进入热交换器300，从而防止反应堆冷却剂从沿着泵轴4的轴向发生进一步的泄漏，并将机封泄漏腔712内的反应堆冷却剂回收，同时降低对轴封装置7进行冲洗冷却的反应堆冷却剂的温度，使轴封装置7恢复有效。本实施例中，轴封装置7的静环76和动环73都是由碳化硅制成的。保证轴封装置7够承受足够高的温度而不发生失效，同时碳化硅耐磨且摩擦系数底，保证了余热排出泵的有效运转，防止轴封装置7运行过程中的碎屑进入反应堆冷却剂。本发明的一种余热排出泵的泵轴4通过刚性联轴器8与驱动电机400的电机轴401进行连接。该刚性联轴器8从上至下依次为三段，即:电机端联轴器83、中间联轴器82和泵轴联轴器81，即该刚性联轴器8采用了分段的结构。该刚性联轴器8中，泵轴端联轴器81通过传动键与泵轴4固定套接，同时泵轴端联轴器81的顶面通过螺丝与泵轴4的顶面固定。泵轴端联轴器81的顶面与中间联轴器82的底面通过六角头铰制孔螺栓84连接固定。电机轴端联轴器83的底面通过也六角头铰制孔螺栓84与中间联轴器82的顶面固定。电机轴端联轴器83通过传动键与驱动电机400的电机轴401套接固定，同时电机轴端联轴器83的底面通过螺丝与电机轴401的底面固定。泵轴4和电机轴401之间采用刚性联轴器8的原因在于，无论该刚性联轴器8是一体式的结构还是分段结构:刚性连轴器8都可以将泵轴4承受的轴向力传递到电机轴401上，并由电机轴401上所套接的轴承(图中未显示)来承担泵轴4所受到的轴向力。因此泵轴4与电机座3之间不再有必要安装复杂的轴承体结构，只需要在泵轴端联轴器81，或者说是泵轴4上套接一个径向轴承6即可对泵轴4起到中间支撑作用，保证转子部件旋转中心的稳定，以保证余热排出泵的稳定性，而且该径向轴承6在余热排出泵运行的过程中是不易损坏的。这样的设计大大减少了余热排出泵上附属零部件，并方便对于余热排出泵整体的装配和维修。同时也降低了余热排出泵的整体的高度，使得立式的余热排出泵也完全能和卧式的余热排出泵一样，满足核电站建设规范书中对于余热排出泵高度的要求，整体结构和高度方面均具有优势。刚性联轴器8采用带中间联轴器82的分段结构，其好处在于:由于中间联轴器82的高度高于余热排出泵中轴封装置7的高度，在对余热排出泵进行维修时，可通过移除中间联轴器82，在不拆除驱动电机400的前提下快速更换轴封装置7，方便现场检修，大大的缩减了泵的维修时间。本实施例中，用来连接电机轴端联轴器81和中间联轴82的六角头铰制孔螺栓84，以及用来连接电机轴端联轴器81和中间联轴器82的六角头铰制孔螺栓84都以过渡配合的配合方式与销孔进行配合。采取过渡配合的原因在于其能够更好地通过传递刚性联轴器8旋转过程中受到的扭矩，将泵轴4所受到的轴向力传递到电机轴401上，同时，消除泵轴端联轴器81和中间联轴器82之间，以及电机轴端联轴器83与中间联轴器82之间的装配间隙，从而提高了泵轴4和电机轴400的对中性。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
权利要求
1.一种余热排出泵，外接驱动电机(400)和热交换器(300)，包括定子部件、转子部件及轴封装置(7)，所述定子部件包括泵壳(I)、导叶(11)、泵盖(2)和电机架(3)，所述泵壳(O的内腔为泵腔(10)，所述导叶(11)内置于所述泵腔(10)中，所述泵盖(2)固定在所述泵壳(I)和所述导叶(I I)的顶端，所述电机架(3)固定在所述泵盖(2)的顶面上，所述转子部件包括泵轴(4)和叶轮(5)，所述叶轮(5)位于所述导叶(11)的内腔中，并与所述泵轴(4)的底部固定套接，所述轴封装置(7)在所述泵盖(2)的径向内侧与所述泵轴(4)套接并固定，其特征在于: 所述导叶(11)和所述叶轮(5)径向之间设有第一水导轴承，所述电机架(3)和所述泵轴(4)径向之间设有径向轴承(6)。
2.根据权利要求1所述的一种余热排出泵，其特征在于:该泵还包括一个刚性联轴器(8)，所述刚性联轴器(8)的底端与所述泵轴(4)固定套接，该刚性联轴器(8)的顶端与所述驱动电机(400)的电机轴(401)固定套接，所述径向轴承(6)套接在所述刚性联轴器(8)上。
3.根据权利要求2所述的一种余热排出泵，其特征在于:所述刚性联轴器(8)，分为泵轴端联轴器(81)、中间联轴器(82)和电机轴端联轴器(83)，所述泵轴端联轴器(81)与所述泵轴(4)固定套接，所述电机轴端联轴器(83)与所述电机轴(401)固定套接，所述中间联轴器(82)与所述泵轴端联轴器(81)、所述电机轴端联轴器(83)分别固定，所述径向轴承(6)套接在所述泵轴端联轴器(81)上。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种余热排出泵，其特征在于:所述叶轮(5)包括前盖板(51)、后盖板(52)和轮毂(54),所述前盖板(51)的顶面和所述后盖板(52)的底面之间设有围绕所述轮毂(54)圆周均布的N片叶片(53)，所述叶片(53)均延伸到所述后盖板(52)的边缘，任意相邻的两片所述叶片(53)之间形成叶轮流道(55)，所述后盖板(52)上还设有M个平衡通孔(521)，该M个平衡通孔(521)在所述轮毂(54)和所述叶片(53)的径向之间围绕所述轮毂(54 )均布。
5.根据权利要求4所述一种余热排出泵，其特征在于:所述第一水导轴承包括:与所述前盖板(51)套接的叶轮口环(56)，与所述导叶(11)的底部固定的导轴承体(15)，以及位于所述导轴承体(15)的内圆周与所述叶轮口环(56)的外圆周之间，并与所述导轴承体(15)的内圆周固定的导叶口环(16)，所述导叶口环(16)与叶轮口环(56)之间留有径向间隙。
6.根据权利要求4所述一种余热排出泵，其特征在于:所述叶轮(5)的轮毂(51)上套接叶轮密封环(57)，所述叶轮密封环(57)的外圆周与所述泵盖(2)的内圆周之间套接有与所述泵盖(2)的底部固定的第二水导轴承(21)，所述叶轮(5)的后盖板(52)与所述泵盖(2)的径向之间设有与所述泵盖(2)底部固定的泵盖密封环(22)。
7.根据权利要求1或2所述的一种余热排出泵，其特征在于:所述泵壳(I)的底部设有进口法兰管(12)，所述泵壳(I)的圆周上设有出口法兰管(13)，所述进口法兰管(12)、所述出口法兰管(13)和所述泵壳(I)均由马氏体不锈钢铸件制成，所述进口法兰管(12)和所述出口法兰管(13)通过不锈钢堆焊工艺与所述泵壳(I)焊接。
8.根据权利要求1或2所述的一种余热排出泵，其特征在于:所述轴封装置(7)包括:机封轴套(71)、动环座(72)、动环(73)、机封压盖(74)、动环座(75)、动环(76)和节流环(78)，所述机封轴套(71 )固定套接在所述泵轴(4)上，所述动环座(72)固定套接在所述机封轴套(71)的下部、所述动环(73)固定在所述动环座(72)上，所述机封压盖(74)固定在所述泵盖(2)的顶面上，所述静环座(75)的顶面与所述机封压盖(74)的底面通过若干个处于压缩状态的弹簧(710 )连接，所述静环(76 )固定在所述静环座(75 )上，使所述动环(73 )的顶面与所述静环(76)的底面受力接触；所述节流环(78)位于所述机封轴套(71)和所述机封压盖(74)的径向之间； 所述动环(73)、所述静环(76)、所述机封压盖(74)和所述泵盖(2)之间形成机封冷却腔(711);所述机封冷却腔(711)通过位于所述泵盖(2)圆周上机封冷却水进口(210)和机封冷却水出口(220)与所述的热交换器(300)连通； 所述动环(73)、所述静环(76)、所述节流环(78)、所述机封压盖(74)和所述机封轴套(71)围成机封泄漏腔(712)。
9.根据权 利要求8所述的一种余热排出泵，其特征在于:所述泵盖(2)的圆周上还设有机封泄漏接口(240)，所述机封泄漏接口(240)为一连接所述热交换器(300)的径向盲孔，所述机封压盖(74)上设有引流通孔(741)，所述引流通孔(741)将所述机封泄漏腔(712)与所述机封泄漏接口(240)连通； 所述泵盖(2)的圆周上还设有机封排气接口(230)，所述机封排气接口(230)包括:将所述机封冷却腔(711)与所述热交换器(300)连通的径向通孔(231)，以及将所述泵盖(2)的底面与所述径向通孔(231)连通的排气管(232)。
10.根据权利要求8所述的一种余热排出泵，其特征在于:所述轴封装置(7)上还设有密封环(77 )，所述密封环(77 )位于所述节流环(78 )的下方，所述静环(76 )的顶面与密封环(77 )的底面固定，所述静环座(75 )的内圆周与所述密封环(77 )和所述静环(76 )的外圆周固定。
全文摘要
本发明公开了核电装备领域的一种余热排出泵，外接驱动电机和热交换器，包括定子部件、转子部件及轴封装置，所述定子部件包括泵壳、导叶、泵盖和电机架，所述泵壳的内腔为泵腔,所述导叶内置于所述泵腔中，所述泵盖固定在所述泵壳和所述导叶的顶端，所述电机架固定在所述泵盖的顶面上，所述转子部件包括泵轴和叶轮，所述叶轮位于所述导叶的内腔中，并与所述泵轴的底部固定套接，所述轴封装置在所述泵盖的径向内侧与所述泵轴套接并固定，所述导叶和所述叶轮径向之间设有第一水导轴承，所述电机架和所述泵轴径向之间设有径向轴承。其技术效果是在保证叶轮和泵轴的旋转中心稳定的前提下，使余热排出泵的结构简化，易于维修，且整体高度大大降低。
文档编号F04D29/046GK103195738SQ201310126109
公开日2013年7月10日 申请日期2013年4月12日 优先权日2013年4月12日
发明者陆金琪 申请人:上海阿波罗机械股份有限公司
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