CN102116322B

CN102116322B - 一种用于核电站的设备冷却水泵

Info

Publication number: CN102116322B
Application number: CN 201010614055
Authority: CN
Inventors: 陆金琪
Original assignee: Shanghai Apollo Machinery Co Ltd
Current assignee: Shanghai Apollo Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-12-30
Filing date: 2010-12-30
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2030-12-30
Also published as: CN102116322A

Abstract

本发明公开了一种用于核电站的设备冷却水泵，为一单级单吸悬臂卧式离心泵，它包括定子组件、转子组件、轴承组件和轴封组件，所述定子组件包括一泵体、一泵盖及一对泵体密封环；所述转子组件包括一泵轴、一叶轮、一叶轮螺母及两轴承挡套；所述轴承组件包括一轴承体、轴承组件及两轴承压盖；所述轴封组件包括泵体密封和轴承油封。本发明的设备冷却水泵完全满足核电站安装空间的要求，解决了核电站设备冷却水泵体积大、维修不方便，抗震性差等问题。同时将轴承冷却方式由水冷改为自然空冷，进一步优化了系统的复杂性，且选用优秀的水力模型，完全满足单级单吸设备冷却水泵的汽蚀性能问题。

Description

一种用于核电站的设备冷却水泵

技术领域

本发明涉及一种离心泵，具体涉及一种用于核电站的设备冷却水泵。

背景技术

设备冷却水泵在核电站中的主要功能如下：

1)冷却各种核岛热交换器；

2)经过由重要厂用水泵冷却的热交换器，将热负荷传递至海水；

3)在核岛热交换器和海水间形成屏障，以防止来自有关热交换器的放射性流体不可控制地释放到海水中。

设备冷却水泵主要安全功能如下：

1)在正常和事故运行工况下与重要厂用安全水泵系统一起，把热量从重要的与安全有关的房间、系统和设备传递到最终热阱-海水；

2)当被冷却的热交换器(被污染和可能被污染)万一泄漏时，设备冷却水泵可防止放射性流体不可控制地释放到海水中。

核电站设备冷却水泵通常采用的是单级、双吸、卧式中开离心泵，该结构的设备冷却水泵一般体积较大，占用厂房空间大，维修时也不方便，并且双吸卧式中开离心泵的抗震性能较单级单吸卧式离心泵也较差。也有个别核电站用设备冷却水泵采用单级单吸卧式离心泵，但其轴承冷却方式多采用水冷，因此在轴承体的外表面设置有水冷却夹层，如此则需加设额外的冷却系统，因此加大了系统的复杂性。另外，对单级单吸设备冷却水泵的汽蚀性能也是改进设计中的一个难点。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于核电站的设备冷却水泵，它解决了核电站设备冷却水泵体积大、维修不方便，抗震性差等问题，并完全满足核电站单级单吸设备冷却水泵的汽蚀性能。

实现上述目的的技术方案是：一种用于核电站的设备冷却水泵，为一单级单吸悬臂卧式离心泵，它包括定子组件、转子组件、轴承组件和轴封组件，所述定子组件包括一泵体、一泵盖及一对泵体密封环；所述转子组件包括一泵轴、一叶轮、一叶轮螺母及两轴承挡套；所述轴承组件包括一轴承体、轴承组件及两轴承压盖；所述轴封组件包括泵体密封和轴承油封，其中，所述泵体的吸入口垂直于吐出口布置，该泵体的内腔为双蜗壳结构并为径向剖分式；所述泵盖的内缘后端面设有一密封腔，所述泵盖的外缘架在所述泵体的后端面；所述一对泵体密封环分别设置在所述泵体与所述叶轮的前盖板之间和所述泵盖与所述叶轮的后盖板之间；所述泵轴的自由端外周面上设有外螺纹，所述泵轴的自由端面开设螺纹盲孔，所述泵轴的驱动端连接一泵联轴器，所述泵轴的中部固定地套有一挡水圈；所述叶轮通过所述叶轮螺母连接在所述泵轴的自由端并位于所述泵体的内腔中；所述叶轮螺母的罩面上开设一与所述泵轴上的螺纹盲孔同轴的穿孔，所述叶轮螺母通过一穿过所述穿孔并旋装在所述泵轴上的螺纹盲孔中的防反转螺钉与所述泵轴牢固连接；所述轴承体设在所述泵盖的后端并通过若干主螺柱和螺母同所述泵盖一起安装在所述泵体的后端，该轴承体的中部和后端分别设有一轴承槽；所述后端轴承槽内还安装一轴承套；所述轴承组件包括一设在所述泵轴的非驱动端上并位于所述中部轴承槽中的圆柱滚子轴承及一对背靠背地设在所述泵轴的驱动端上并位于所述后端轴承槽中的角接触球轴承，该一对角接触球轴承嵌套在所述轴承套中；所述两轴承压盖分别固定在所述后端轴承槽的后端面上及所述中部轴承槽的前端面上；所述两轴承挡套固定地套在所述泵轴上并分别位于所述圆柱滚子轴承的前端与所述挡水圈之间及所述角接触球轴承的后端与所述泵联轴器之间；所述泵体密封采用集装式机械密封装置，它安装在所述泵轴上并位于所述泵盖的密封腔中；所述轴承油封采用迷宫式密封结构，并由所述轴承压盖和所述轴承挡套构成。

上述的用于核电站的设备冷却水泵，其中，所述轴承挡套的内侧段的外表面上径向延伸一挡盘，轴承挡套是以其挡盘靠近所述圆柱滚子轴承和所述角接触球轴承的方式固定地套在所述泵轴上；所述轴承压盖的内径大于所述轴承挡套的外径并为间隙配合，所述轴承压盖的内腔面上沿轴向设有若干迷宫式密封槽，所述轴承压盖是以套在所述轴承挡套外的方式固定在所述后端轴承槽的后端面上及所述中部轴承槽的前端面上，以使所述迷宫式密封槽对着所述轴承挡套的外表面。

上述的用于核电站的设备冷却水泵，其中，所述轴承套通过一紧顶螺钉安装在所述轴承体的后端轴承槽内，该轴承套的端面上及所述中部轴承槽的壁面上分别开设一进油孔。

上述的用于核电站的设备冷却水泵，其中，所述角接触球轴承的前端的所述泵轴上固定地套设一导油环。

上述的用于核电站的设备冷却水泵，其中，所述轴承体与所述泵盖通过两个均布的预连接螺钉连接在一起。

上述的用于核电站的设备冷却水泵，其中，所述轴承体的中后部外表面上设置多块散热筋板。

上述的用于核电站的设备冷却水泵，其中，所述连轴器是通过一压圈连接在所述泵轴的后端。

上述的用于核电站的设备冷却水泵，其中，所述叶轮螺母的后端面与所述叶轮的轮毂前端面之间设有一O形密封圈。

本发明的用于核电站的设备冷却水泵的技术方案采用单级单吸卧式，完全满足核电站安装空间的要求，解决了核电站设备冷却水泵体积大、维修不方便，抗震性差等问题。同时将轴承冷却方式由水冷改为自然空冷，进一步优化了系统的复杂性，且选用优秀的水力模型，完全满足单级单吸设备冷却水泵的汽蚀性能问题。

附图说明

图1为本发明的用于核电站的设备冷却水泵的结构示意图；

图2为本发明的用于核电站的设备冷却水泵中轴承油封的结构示意图。

具体实施方式

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，本发明的用于核电站的设备冷却水泵，为一单级单吸悬臂卧式离心泵，包括定子组件、转子组件、轴承组件、轴封组件和传动组件。定子组件包括一泵体1、一泵盖3及一对泵体密封环21、22；转子组件包括一泵轴7、一叶轮4、一叶轮螺母5、一防反转螺钉6；轴承组件包括一轴承体15、轴承组件、两轴承压盖18、两轴承挡套19及轴承支架25；轴封组件包括泵体密封20及轴承油封。传动组件采用一套弹性柱梢联轴器，由泵联轴器9、电机联轴器等零件组成。其中：

泵体1的吸入口垂直于吐出口布置，该泵体1的内腔为双蜗壳结构并为径向剖分式，有效平衡了叶轮4在非设计工况点时的径向力，使泵组的工作更稳定，同时减小了泵组的体积；

泵盖3的内缘设有一密封腔30，泵盖3的外缘架在泵体1的后端面；

一对泵体密封环21、22分别设置在泵体1与叶轮4的前盖板之间及泵盖3与叶轮4的后盖板之间；

泵轴7的自由端的外周面上设有外螺纹，泵轴7的自由端面开设螺纹盲孔，泵轴7的中部固定地套有一挡水圈10；

泵联轴器9通过一压圈8连接在泵轴7的驱动端；

叶轮4位于泵体1的内腔中并通过叶轮螺母5连接在泵轴7的自由端，该叶轮螺母5的罩面上开设一与泵轴7上的螺纹盲孔同轴的穿孔；

防反转螺钉6穿过叶轮螺母5的罩面上的穿孔并旋装在泵轴7的螺纹盲孔中，使叶轮螺母5与泵轴7牢固连接，并能有效防止在泵轴7反转的情况下叶轮螺母5的松动，保证了水泵运行的可靠性和安全性；

叶轮螺母5的后端面与叶轮4的轮毂前端面之间设有一O形密封圈23，可有效避免泵轴7与工作介质接触；

轴承体15设在泵盖3的后端，轴承体15与泵盖3通过两个均布的预连接螺钉11连接在一起，再通过若干主螺柱12和螺母13同泵盖3一起安装在泵体1的后端，这样的安装方式可有效减小安装误差，同时也方便泵组的安装与拆卸；

轴承体15的中部和后端分别设有一轴承槽151、152；轴承体15的中后部外表面上设置多块散热筋板153，以增加轴承体15与空气的热交换面积，提高了轴承体15的强度和刚性，确保泵在运行中的机械性能；

轴承组件包括一设在泵轴7的非驱动端上并位于中部轴承槽151中的圆柱滚子轴承16及一对背靠背地设在泵轴7的驱动端上并位于后端轴承槽152中的角接触球轴承17；轴承组件采用稀油自润滑，无需外供油路，可以保证泵在无预润滑的情况下快速启动；

后端轴承槽152内还通过一紧顶螺钉141安装一轴承套14，角接触球轴承17嵌套在轴承套14内；由于轴承套14是采用一紧顶螺钉141定位在轴承体15上，因此方便了角接触球轴承17的安装与拆卸；轴承套14的端面上及中部轴承槽151的壁面上分别开设一进油孔142、154，可保证滚动轴承充分润滑；角接触球轴承17的前端的泵轴7上固定地套设一导油环24，能有效引导稀油对角接触球轴承17更好的润滑；

两轴承压盖18分别固定在后端轴承槽152的后端面上及中部轴承槽151的前端面上；

两轴承挡套19固定地套在泵轴7上并分别位于圆柱滚子轴16承的前端与挡水圈10之间及角接触球轴承17的后端与泵联轴器9之间；泵联轴器9同时用于定位驱动端的角接触球轴承17，与现有技术的结构相比，省去了圆螺母对角接触球轴承17的定位，因此可以缩短泵的整体轴向尺寸；

泵体密封20采用集装式机械密封装置。它安装在泵轴7上并位于泵盖3的密封腔30中，能可靠防止本体1内的介质外泄，拆装方便，减少了维修工作量；

轴承油封采用迷宫式密封结构，并由轴承压盖18和轴承挡套19构成(见图2)，能有效防止轴承体15内的润滑油泄漏；该轴承挡套19的内侧段的外表面上径向延伸一挡盘190，轴承挡套19是以其挡盘190靠近圆柱滚子轴承16和角接触球轴承17的方式固定地套在泵轴7上；轴承压盖18的内径大于轴承挡套19的外径并为间隙配合，它们之间的间隙为0.204～0.296mm；轴承压盖18的内腔面上沿轴向设有若干迷宫式密封槽180；轴承压盖18是以套在轴承挡套19外的方式固定在后端轴承槽152的后端面上及中部轴承槽151的前端面上，以使迷宫式密封槽180对着轴承挡套19的外表面，并使挡盘190位于中部轴承槽151与轴承压盖18间的空间内及后端轴承槽152与轴承压盖18间的空间内。

在泵运转过程中产生的向心力，使轴承润滑油产生轴向流动时，由于轴承挡套19的阻挡，在挡盘190的离心力的作用下，迫使润滑油改变原轴向流动的方向，很快被甩向挡盘190的四周，可将润滑油很好的保持在中部轴承槽151与轴承压盖18间的空间内及后端轴承槽152与轴承压盖18间的空间内，再依靠油位高差及旋转作用使润滑油回到轴承体内并冷却，形成一道循环，可保证轴承润滑的稳定性及可靠性。一部分在挡盘190外侧的润滑油产生轴向流动而漏出轴承压盖18的趋势，经过轴承压盖18与轴承挡套19形成的迷宫式曲折迂回间隙，由于多路多重阻挡、减压，泄漏量得到有效抑制，泄漏量极小，有效保证了轴承的正常使用。而外来的灰尘等杂物同样要经过通过轴承压盖18上的迷宫式密封槽180的多重阻挡，从而阻止了灰尘等杂物进入轴承压盖18的趋势。

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。

Claims

1.一种用于核电站的设备冷却水泵，为一单级单吸悬臂卧式离心泵，它包括定子组件、转子组件、轴承组件和轴封组件，所述定子组件包括一泵体、一泵盖及一对泵体密封环；所述转子组件包括一泵轴、一叶轮、一叶轮螺母及两轴承挡套；所述轴承组件包括一轴承体、轴承组件及两轴承压盖；所述轴封组件包括泵体密封和轴承油封，其特征在于，

所述泵体的吸入口垂直于吐出口布置，该泵体的内腔为双蜗壳结构并为径向剖分式；

所述泵盖的内缘后端面设有一密封腔，所述泵盖的外缘架在所述泵体的后端面；

所述一对泵体密封环分别设置在所述泵体与所述叶轮的前盖板之间和所述泵盖与所述叶轮的后盖板之间；

所述泵轴的自由端的外周面上设有外螺纹，所述泵轴的自由端面开设螺纹盲孔，所述泵轴的驱动端连接一泵联轴器，所述泵轴的中部固定地套有一挡水圈；

所述叶轮通过所述叶轮螺母连接在所述泵轴的自由端并位于所述泵体的内腔中；

所述叶轮螺母的罩面上开设一与所述泵轴上的螺纹盲孔同轴的穿孔，所述叶轮螺母通过一穿过所述穿孔并旋装在所述泵轴上的螺纹盲孔中的防反转螺钉与所述泵轴牢固连接；

所述轴承体设在所述泵盖的后端并通过若干主螺柱和螺母同所述泵盖一起安装在所述泵体的后端，该轴承体的中部和后端分别设有一轴承槽；所述后端轴承槽内还安装一轴承套；

所述轴承组件包括一设在所述泵轴的非驱动端上并位于所述轴承体的中部轴承槽中的圆柱滚子轴承及一对背靠背地设在所述泵轴的驱动端上并位于所述轴承体的后端轴承槽中的角接触球轴承，该一对角接触球轴承嵌套在所述轴承套中；

所述两轴承压盖分别固定在所述后端轴承槽的后端面上及所述中部轴承槽的前端面上；

所述两轴承挡套固定地套在所述泵轴上并分别位于所述圆柱滚子轴承的前端与所述挡水圈之间及所述角接触球轴承的后端与所述泵联轴器之间；

所述泵体密封采用集装式机械密封装置，它安装在所述泵轴上并位于所述泵盖的密封腔中；

所述轴承油封采用迷宫式密封结构，并由所述轴承压盖和所述轴承挡套构成，

所述轴承挡套的内侧段的外表面上径向延伸一挡盘，轴承挡套是以其挡盘靠近所述圆柱滚子轴承和所述角接触球轴承的方式固定地套在所述泵轴上；

所述轴承压盖的内径大于所述轴承挡套的外径并为间隙配合，所述轴承压盖的内腔面上沿轴向设有若干迷宫式密封槽，所述轴承压盖是以套在所述轴承挡套外的方式固定在所述后端轴承槽的后端面上及所述中部轴承槽的前端面上，以使所述迷宫式密封槽对着所述轴承挡套的外表面。

2.根据权利要求1所述的用于核电站的设备冷却水泵，其特征在于，所述轴承套通过一紧顶螺钉安装在所述轴承体的后端轴承槽内，该轴承套的端面上及所述中部轴承槽的壁面上分别开设一进油孔。

3.根据权利要求1所述的用于核电站的设备冷却水泵，其特征在于，所述角接触球轴承的前端的所述泵轴上固定地套设一导油环。

4.根据权利要求1所述的用于核电站的设备冷却水泵，其特征在于，所述轴承体与所述泵盖通过两个均布的预连接螺钉连接在一起。

5.根据权利要求1所述的用于核电站的设备冷却水泵，其特征在于，所述轴承体的中后部外表面上设置多块散热筋板。

6.根据权利要求1所述的用于核电站的设备冷却水泵，其特征在于，所述泵联轴器是通过一压圈连接在所述泵轴的后端。

7.根据权利要求1所述的用于核电站的设备冷却水泵，其特征在于，所述叶轮螺母的后端面与所述叶轮的轮毂前端面之间设有一O形密封圈。