防止瓦块从瓦基分离结构的制作方法

1.本发明涉及一种防止瓦块从瓦基分离结构，应用于核反应堆冷却剂泵水润滑轴承领域。


背景技术：

2.核电为人类带来了清洁能源，核电站反应堆冷却剂泵作为核电站一回路唯一的旋转设备，其可靠的运行对核电站安全十分重要。三代核电冷却剂泵使用屏蔽式电机或湿绕组电机，采用水润滑止推轴承承受轴向力，水润滑止推轴承采用非一体瓦块的结构，瓦块嵌入到瓦基里面，使用挡板对瓦块周向限位，挡板下侧与瓦基贴合。由于安装、拆卸及检验需求，瓦块在瓦基内带有安装间隙，同时与两侧挡板页有安装间隙。
3.为了保证核电站安全运行，需要屏蔽式电机或湿绕组电机具备足够的转动惯量保证惰转时间，提供足够转动惯量的大直径飞轮和推力盘组合体位于止推轴承区域。当电机启动过程中，大直径飞轮和推力盘组合体带动电机内冷却水圆周运动，冷却水圆周速度沿径向向外逐步变大。旋转的冷却水一部分进入到推力盘与瓦块之间的间隙，但由于推力盘与瓦块间隙空间有限，大部分冷却水由于瓦块迎水面的阻挡90度转弯，沿着瓦块与瓦基间隙向瓦基方向流动。冷却水来到挡板与瓦基接触处，冷却水冲击和聚集导致局部区域压力，这时瓦块非工作面压力大于瓦块工作面压力，导致迎流方向瓦块非工作面脱离瓦基并翘起，旋转的推力盘撞击局部翘起瓦块工作面，使瓦块边缘掉落颗粒，进而磨损瓦面及推力盘，影响止推轴承工作及寿命；严重情况下可能减少惰转时间或者完全卡主转子，危及核电站安全。
4.因此，需要发明一种新型结构，此种方法能防止瓦块非工作面与接触的瓦基面分离，还不需要较多的工艺成本和复杂过程控制成本，保证轴承寿命及核主泵安全运行。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种防止瓦块从瓦基分离结构，结构简单，性能可靠，降低了零部件加工难度及精度要求，缩短制造周期，经济性好。本发明的技术方案：一种防止瓦块从瓦基分离结构，瓦基(2)两侧带有第一限位台阶(14)和第二限位台阶(15)，瓦块(1)位于瓦基(2)底面以及第一限位台阶(14)和第二限位台阶(15)形成的空间内，瓦块(1)与瓦基(2)第一限位台阶(14)存在轴向安装间隙(13)，瓦块(1)与瓦基(2)第二限位台阶(15)存在轴向安装间隙(16)，瓦块工作面(19)设置迎流倒圆(7)；挡板(3)通过安装孔(4)固定在瓦基(2)的侧面(6)上，挡板(3)与瓦基(2)带有径向间隙(12)；挡板(3)设置冷却水集流凹槽(10)，集流凹槽(10)带有多个通流泄压孔(5)，通流泄压孔(5)正对瓦块(1)与瓦基(2)接触面(11)，瓦基(2)带有引流倒角(8)。
6.通流泄压孔(5)设有倒角(17)，冷却水集流凹槽(10)从挡板(3)端面(18)贯通。
7.本发明工作原理以及技术效果：
8.本发明提供了一种抑制瓦块在流体冲击下从瓦基分离结构，结构由挡板、瓦块及
瓦基组成；瓦块(1)安装到瓦基(2)中，瓦基(2)的第一限位台阶(14)和第二限位台阶(15)对瓦块(1)径向和轴向限位，瓦块(1)与瓦基(2)带有轴向安装间隙(13)和安装间隙(16)。挡板(3)通过安装孔(4)固定在瓦基(2)的侧面(6)上，挡板(3)对瓦块(1)周向限位。当电机启动时，电机内冷却水随着转子一起旋转，圆周运动的冷却水首先遇到瓦块(1)的倒圆(7)，倒圆(7)可以使一小部分冷却水顺滑的进入到瓦块工作面(19)快速形成液膜，液膜压力向下压紧使瓦块(1)与瓦基(2)在交界面(11)保持压紧；其它大部分冷却水撞击瓦块迎流侧面(9)后沿着间隙(12)向下流向瓦基(2)，瓦基(2)的倒角(8)改变冷却水流向，减少冷却水直接冲击瓦基(2)，降低冷却水在瓦基(2)的倒角(8)位置水压力，有利于瓦块(1)与瓦基(2)在交界面(11)保持接触不翘起。挡板(3)的集流凹槽(10)收集撞击倒角(8)后的冷却水，挡板(3)设置的通流泄压孔(5)可使冷却水迅速流出间隙(12)，避免了因冷却水聚集导致压力升高；冷却水圆周速度随着转子半径变大而变大，冷却水在大半径位置圆周速度大导致旋转流量大，集流凹槽(10)贯穿挡板(3)外径端面(18)，集流凹槽(10)通过挡板(3)外径端面(18)位置可径向流出间隙(12)内的聚集的冷却水，起到辅助通流泄压孔(5)通流泄压作用。通流泄压孔(5)和集流凹槽(10)降低了倒角(8)区域冷却水聚集压力，进一步使瓦块(1)在瓦基(2)倒圆(8)位置保持接触不分离，使瓦块迎流侧面(9)不翘起，避免了旋转的推力盘撞击瓦块(9)。
9.本发明结构简单，性能可靠，不需要较多的工艺成本和复杂过程控制成本，保证轴承寿命及核主泵安全运行。瓦块(1)与瓦基(2)带有间隙(14)和间隙(15)，便于瓦块(1)安装和拆卸检修。利用流体动力学使瓦块(1)接触瓦基(2)不翘起，而非利用结构尺寸约束使其贴合，降低了零部件加工难度及精度要求，缩短制造周期，经济性好。挡板(3)结构可以有效降低间隙(12)的水压力，减少了挡板(3)两侧压差，降低了挡板(3)固定螺钉受力。
附图说明
10.图1为本发明的结构示意图；
11.图2为本发明横向剖面示意图；
12.图3为本发明径向剖面示意图
13.图4为本发明挡板示意图；
具体实施方式
14.如图3所示，一种防止瓦块从瓦基分离结构，瓦基2两侧带有第一限位台阶14和第二限位台阶15，瓦块1位于瓦基2底面以及第一限位台阶14和第二限位台阶15形成的空间内，瓦块1与瓦基2第一限位台阶14存在轴向安装间隙13，瓦块1与瓦基2第二限位台阶15存在轴向安装间隙16。如图1所示，挡板3通过安装孔4固定在瓦基2的侧面6上。如图2所示，瓦块工作面19设置迎流倒圆7，挡板3与瓦基2带有径向间隙12，通流泄压孔5正对瓦块1与瓦基2接触面11，瓦基2带有引流倒角8。如图4所示，挡板3设置冷却水集流凹槽10，集流凹槽10带有多个通流泄压孔5，通流泄压孔5设有倒角17，冷却水集流凹槽10从挡板3端面18贯通。


技术特征：
1.一种防止瓦块从瓦基分离结构，其特征是：瓦基(2)两侧带有第一限位台阶(14)和第二限位台阶(15)，瓦块(1)位于瓦基(2)底面以及第一限位台阶(14)和第二限位台阶(15)形成的空间内，瓦块(1)与瓦基(2)第一限位台阶(14)存在轴向安装间隙(13)，瓦块(1)与瓦基(2)第二限位台阶(15)存在轴向安装间隙(16)，瓦块工作面(19)设置迎流倒圆(7)；挡板(3)通过安装孔(4)固定在瓦基(2)的侧面(6)上，挡板(3)与瓦基(2)带有径向间隙(12)；挡板(3)设置冷却水集流凹槽(10)，集流凹槽(10)带有多个通流泄压孔(5)，通流泄压孔(5)正对瓦块(1)与瓦基(2)接触面(11)，瓦基(2)带有引流倒角(8)。2.根据权利要求1所述的一种防止瓦块从瓦基分离结构，其特征是：通流泄压孔(5)设有倒角(17)，冷却水集流凹槽(10)从挡板(3)端面(18)贯通。

技术总结
本发明涉及一种防止瓦块从瓦基分离结构，瓦基(2)两侧带有第一限位台阶(14)和第二限位台阶(15)，瓦块(1)位于瓦基(2)底面以及第一限位台阶(14)和第二限位台阶(15)形成的空间内，瓦块(1)与瓦基(2)第一限位台阶(14)存在轴向安装间隙(13)，瓦块(1)与瓦基(2)第一限位台阶(15)存在轴向安装间隙(16)；挡板(3)通过安装孔(4)固定在瓦基(2)的侧面(6)上，挡板(3)和瓦基(2)带有径向间隙(12)；挡板(3)上设置冷却水集流凹槽(10)，集流凹槽(10)带有多个通流泄压孔(5)。本发明通过应用流体动力学原理，可以有效防止瓦块在流体冲击下从瓦基分离，阻止了瓦块迎流侧的翘起，避免了与旋转推力盘的撞击，确保了核主泵的安全运行。确保了核主泵的安全运行。确保了核主泵的安全运行。


技术研发人员：胡雷 张贵滨 张进宝 索文旭 王伟光 马德宇 丁磊 顾丹丹
受保护的技术使用者：哈尔滨电气动力装备有限公司
技术研发日：2022.02.09
技术公布日：2022/4/29