高温液态金属泵的制作方法

1.本实用新型涉及高温液体输送设备技术领域，尤其涉及一种高温液态金属泵。


背景技术：

2.高温液态金属(如na、pb
‑
bi等)因具有熔点低、沸点高、比热容大和导热性好等优点，被用作反应堆一回路冷却剂材料，而高温液态金属离心泵驱动一回路冷却剂进行循环，将堆芯产生的热量及时传递给下级回路进行发电，保障反应堆安全。
3.高温液态金属泵输送的液态金属的极限温度通常在500℃以上，高温的运行条件可能造成泵内液态金属传递给轴封和轴承的温度过高，影响轴封或轴承寿命，从而易导致机械故障。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种高温液态金属泵，主要目的是避免泵内液态金属传递给轴封和轴承的温度过高，以延长轴封或轴承的寿命，避免导致机械故障。
5.为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：
6.本实用新型实施例提供了一种高温液态金属泵，包括：
7.泵盖和泵轴；
8.所述泵盖包括套设于所述泵轴外部且与所述泵轴之间具有间隙的内筒，和套设于所述内筒外部的外筒，所述内筒和所述外筒之间设置有上下布置且连通的出气腔和进气腔；
9.所述外筒上设置有与所述出气腔连通的出气口，和与所述进气腔连通的进气口，所述出气口连接有风机。
10.进一步地，所述内筒的外部套设有贯穿所述出气腔和所述进气腔的安装筒；
11.所述安装筒和所述内筒之间设置有多个围绕所述泵轴纵向间隔排布的散热翅片，相邻两个所述散热翅片之间形成风道，所述风道的两端分别与所述出气腔和所述进气腔连通。
12.进一步地，所述泵轴包括交替布置的多个实心段和多个空心段，所述空心段内填充有惰性气体；
13.所述泵轴上与所述内筒相对应的部分为空心段。
14.进一步地，所述高温液态金属泵还包括：
15.泵体，所述泵体与所述泵盖连接，所述泵轴插设于所述泵体内，所述泵体内设置有套设于所述泵轴外部的接管，所述泵轴与所述接管之间形成第一环形空间，所述接管与所述泵体之间形成第二环形空间。
16.进一步地，所述高温液态金属泵还包括：
17.第一屏蔽套和第二屏蔽套，所述第一屏蔽套和第二屏蔽套均包括套接筒和套接于所述套接筒外部且上下布置的多个圆盘；
18.所述第一屏蔽套的套接筒套接于所述泵轴的外部，且所述第一屏蔽套的圆盘封堵于所述第一环形空间；
19.所述第二屏蔽套的套接筒套接于所述接管的外部，且所述第二屏蔽套的圆盘封堵于所述第二环形空间。
20.进一步地，所述第一屏蔽套的圆盘与所述第二屏蔽套的圆盘相对应。
21.进一步地，所述接管的圆周方向上均匀分布有多个通孔。
22.进一步地，所述泵体内填充有惰性气体层，所述惰性气体层位于金属液面的上部。
23.进一步地，所述内筒的一端连接有第一法兰；
24.所述外筒的两端分别连接有第二法兰和第三法兰，所述第二法兰和所述第一法兰可拆卸连接，所述第三法兰可拆卸地套接于所述内筒的另一端；
25.所述散热翅片与所述内筒连接，且与所述安装筒分离。
26.进一步地，所述第二法兰与所述内筒的另一端焊接连接，且所述第二法兰与所述内筒的焊接部位可去除；
27.所述第二法兰上设置有环绕所述内筒，且靠近所述焊接部位的环形凹槽；
28.所述内筒的另一端与所述泵轴的端部之间设置有环形间隙。
29.借由上述技术方案，本实用新型至少具有以下有益效果：
30.本实用新型实施例提供的高温液态金属泵，通过在泵盖中设置相互套接的内筒和外筒，并在内筒和外筒之间设置上下布置且相互连通的出气腔和进气腔，且出气腔的出气口连接有风机，实现了当风机启动时，外部的冷空气可以通过下部进气腔的进气口进入进气腔，然后与泵轴进行换热而形成热空气，该热空气再进入上部的出气腔，最后由出气腔流出，从而实现了泵轴的冷却，降低了泵轴向轴封和轴承传递的热量和温度，同时通过风冷，也可以阻隔泵盖下部的各个部件向上部传热，延长了轴封和轴承的使用寿命，避免出现机械故障。
附图说明
31.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
32.图1为本实用新型实施例提供的一种高温液态金属泵的结构示意图；
33.图2为图1中泵盖的结构示意图；
34.图3为图1中泵轴的结构示意图；
35.图4为图1中接管的结构示意图；
36.图5为图1中第一屏蔽套的结构示意图。
具体实施方式
37.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
40.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
41.如图1和图2所示，本实用新型实施例提供了一种高温液态金属泵，包括泵盖1和泵轴2；泵盖1包括套设于泵轴2外部且与泵轴2之间具有间隙的内筒11和套设于内筒11外部的外筒12，该间隙保证了泵轴2可相对内筒11旋转，内筒11和外筒12之间设置有上下布置且连通的出气腔13和进气腔14；外筒12上设置有与出气腔13连通的出气口121，和与进气腔14连通的进气口141，出气口121连接有风机，该风机为吸气风机。其中，在泵盖1的上部设置有轴封3和轴承支架4。且出气腔13和进气腔14可以由连接在内筒11和外筒12之间的环形腔内的环形隔板15分隔而成。图1中标号“10”表示液态金属。
42.本实用新型实施例提供的高温液态金属泵，通过在泵盖1中设置相互套接的内筒11和外筒12，并在内筒11和外筒12之间设置上下布置且相互连通的出气腔13和进气腔14，且出气腔13的出气口121连接有风机，实现了当风机启动时，外部的冷空气可以通过下部进气腔14的进气口141进入进气腔14，然后与泵轴2进行换热而形成热空气，该热空气再进入上部的出气腔13，最后由出气腔13流出，从而实现了泵轴2的冷却，降低了泵轴2向轴封3和轴承传递的热量和温度，同时通过风冷，也可以阻隔泵盖1下部的各个部件向上部传热，延长了轴封3和轴承的使用寿命，避免出现机械故障。
43.该高温液态金属泵中，泵盖1的内筒11、外筒12以及形成在该内筒11和外筒12之间的出气腔13和进气腔14可以形成一风冷冷却器，实现对泵轴2进行强制冷却。其中，出气腔13的出气口121可以位于外筒12的上部，并可设置法兰以连接风机，而进气腔14的进气口141可以设置在外筒12的下部，具体地，进气口141可以包括设置在外筒12下部且围绕其外周均匀排布的多个通孔，以便于经进气口141进入进气腔14的冷空气可以包围泵轴2，从而更好地实现对泵轴2进行换热，而换热后形成的热空气可以经出气腔13后由出气口121被风机吸走。具体地，进气腔14的容积可以大于出气腔13的容积，以便于更好地对泵轴2实现风冷降温。
44.需要说明的是，该高温液体金属泵采用风冷方式对泵轴2进行冷却，可以实现在无冷却水或冷却水不足的环境下长期稳定运行。而且，该高温液体金属泵在输送易燃易爆等高温金属时，采用上述抽吸式风冷结构对泵轴2进行冷却，能够有效避免由于设备制造缺陷导致空气进入泵腔，从而避免引发输送介质氧化、燃烧、爆炸等风险，保证了泵的使用安全性。
45.在一可选的实施例中，参见图1和图2，内筒11的外部可以套设有贯穿出气腔13和
进气腔14的安装筒16，具体地，该安装筒16可以贯穿前述的环形隔板15，并与该环形隔板15连接；该安装筒16和内筒11之间设置有多个围绕泵轴2纵向间隔排布的散热翅片111，相邻两个所述散热翅片111之间形成风道，所述风道的两端分别与所述出气腔13和所述进气腔14连通。
46.上述实施例中，多个散热翅片111围绕泵轴2纵向间隔排布，且相邻两个散热翅片111之间形成两端分别与出气腔13和进气腔14连通的风道，当风机启动，外部空气通过进气口141进入进气腔14，再经过风道进入出气腔13，再由风机吸走，在此过程中，散热翅片111可先与冷空气进行换热，然后散热翅片111再与泵轴2进行换热，最终实现泵轴2的冷却，其中，散热翅片111增大了换热面积，增强了换热效果，提高了泵轴2的冷却效果，从而进一步降低了泵轴2向轴封3和轴承传递的热量和温度。
47.在一可选的实施例中，参见图1和图3，泵轴2可以包括交替布置的多个实心段21和多个空心段22，即泵轴2是分多段焊接而成的轴体结构，且所有空心段22内均填充有惰性气体；而泵轴2上与内筒11相对应的部分可以为空心段22。其中，惰性气体具体可以为氩气等。
48.上述实施例中，通过将泵轴2设置为实心段21和空心段22交替布置的轴体结构，使得各个实心段21可以从下向上逐级隔绝高温液态金属的热辐射，而空心段22可以从下向上逐级减少传热面积，从而更进一步降低了泵轴2向轴封3和轴承传递的热量和温度。而且，在各个空心段22内填充惰性气体，由于惰性气体的化学性质不活跃，且其对换热和热辐射均不敏感，可以更进一步地降低泵轴2向轴封3和轴承传递的热量和温度。同时，若气体发生泄漏，其不活跃的化学性质使得其也不会与金属部件之间发生反应，从而保证了各个部件的稳定性。
49.上述实施例中，参见图1和图2，泵轴2上与内筒11相对应的部分可以为空心段22，使得该空心段22可以进一步增大换热面积，进一步增强了换热效果，从而进一步提高了泵轴2的冷却效果，从而更进一步降低了泵轴2向轴封3和轴承传递的热量和温度。
50.在一可选的实施例中，参见图1，该高温液态金属泵还可以包括泵体5，该泵体5与泵盖1连接，泵轴2插设于泵体5内，泵体5内设置有套设于泵轴2外部的接管6，泵轴2与接管6之间形成第一环形空间，接管6与泵体5之间形成第二环形空间。
51.参见图1和图5，该高温液态金属泵还可以包括第一屏蔽套7和第二屏蔽套8，第一屏蔽套7和第二屏蔽套8均可以包括套接筒71和套接于套接筒71外部且上下布置的多个圆盘72，多个圆盘72的尺寸可以相同；第一屏蔽套7的套接筒71可套接于泵轴2的外部，且第一屏蔽套7的圆盘72封堵于第一环形空间；第二屏蔽套8的套接筒71可套接于所述接管6的外部，且第二屏蔽套8的圆盘72封堵于第二环形空间。
52.根据上述实施例，第一屏蔽套7的多个圆盘72封堵泵轴2与接管6之间行程的第一环形空间，第二屏蔽套8的多个圆盘72封堵接管6与泵体5之间形成的第二环形空间，而液态金属的液面可以位于各个屏蔽套的下方，从而实现了各个屏蔽套可以通过其上下布置的多个圆盘72逐级降低来自下方液态金属向上的热辐射，实现对液态金属进行热屏蔽，从而更进一步降低了泵轴2向轴封3和轴承传递的热量和温度。
53.其中，参见图1，第一屏蔽套7的圆盘72与第二屏蔽套8的圆盘72可以相对应，以便于第一环形空间和第二环形空间内的温度可以相近，使得第一环形空间和第二环形空间不会进行换热，保证了泵体5内温度和压力的稳定性。
54.在一可选的实施例中，参见图1和图4，在接管6的圆周方向上可以均匀分布有多个通孔61，以减少接管6对液态金属的热传导截面积，从而更进一步降低了泵轴2向轴封3和轴承传递的热量和温度。而且，该通孔还可以平衡接管6内外液面的高度和气腔压力。
55.在一可选的实施例中，参见图1，在泵体5内可以填充有惰性气体层，该惰性气体层位于金属液面的上部，以隔离液态金属向上的热辐射，从而更进一步降低了泵轴2向轴封3和轴承传递的热量和温度。具体地，该惰性气体层具体可以为氩气层等。
56.需要说明的是，由于前述的内容与泵轴2之间具有间隙，而且，该间隙可以与泵体5的内部连通，因此，在泵体5内填充的惰性气体可以到达该间隙内，实现与泵轴2的换热。
57.在一可选的实施例中，参见图1和图2，内筒11的一端连接有第一法兰17；外筒12的两端分别连接有第二法兰18和第三法兰19，第二法兰18和第一法兰17可拆卸连接，第三法兰19可拆卸地套接于内筒11的另一端，散热翅片111与内筒11连接，且与安装筒16分离。
58.根据上述实施例，第二法兰18和第一法兰17设置为可拆卸连接，以第三法兰19设置为可拆卸地套接于内筒11的另一端，使得形成在泵盖1内的风冷冷却器成为一可拆分式冷却器结构，也就是说，内筒11和第一法兰17构成的部分，与外筒12、第二法兰18和第三法兰19构成的部分可以相互分离，即外筒12可以脱离内筒11，使得散热翅片111等部件可以显露在外部，以便于对其进行清洗，从而保证各个部件的正常工作，进而保证其换热效率。其中，第一法兰17和第二法兰18之间可以螺栓连接。
59.在一可选的实施例中，参见图1和图2，第二法兰18与内筒11的另一端焊接连接，且第二法兰18与内筒11的焊接部位可去除；第二法兰18上设置有环绕内筒11，且靠近焊接部位的环形凹槽181；内筒11的另一端与泵轴2的端部之间设置有环形间隙182。
60.上述实施例中，通过去除第二法兰18和内筒11之间的焊接部位，即可实现二者之间拆卸分离，在散热翅片111等零部件清洗完毕并安装后，可以再次将内筒11与第二法兰18进行焊接，即可实现二者之间的组装连接。其中，通过在第二法兰18上设置环形凹槽181，具体可以为环形的u形凹槽，同时，在内筒11与泵轴2之间设置环形间隙182，一方面，可以便于采用打磨等方式对第二法兰18与内筒11之间的焊接部位进行去除，另一方面，可以便于在焊接后对焊接部位进行无损检验，再一方面，可以减小多次焊接对内筒11和第二法兰18的热影响区域，以减小内筒11和第二法兰18发生变形的风险。
61.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。