CN102146936A - 一种用于核电站的化学添加剂混合泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于核电站的化学添加剂混合泵，采用直锥形吸水室，使液体在直锥形收缩管中流动，流速渐增，分布均匀，水力损失小，保证叶轮进口有均匀的速度场；叶轮与泵轴的锁紧结构用一个特制的锁紧螺栓的外螺纹与泵轴的轴端的内螺纹配合锁紧，锁紧螺栓的球形表面完全符合叶轮的水力形状，使锁紧螺栓安装后与叶轮的流线形融为一体，能最大地保证不对叶轮的进口水流产生影响，同时可增大泵轴径和轴承规格，较大的轴承会使寿命延长并能承受更大的载荷；泵体与泵盖的连接采用将泵盖直接压在泵体与轴承体之间，能缩短泵的整体轴向尺寸，轴承油封装置采用迷宫式密封达到了理想的密封效果，在400小时的耐久试验中，没有润滑油的泄漏。

Description

一种用于核电站的化学添加剂混合泵

技术领域

本发明涉及一种泵，具体涉及一种用于核电站的化学添加剂混合泵。

背景技术

化学添加剂混合泵安全等级是RCC-P3(核三级)，制造等级是RCC-M3，属于EAS系统(安全壳喷淋系统)，位置在核电站核岛内的燃料厂房内。

核电站正常运行期间，化学添加剂混合泵间断的运行，每8小时运行20分钟，以使化学添加箱内的NaOH溶液均匀化；其中部分流量用于防止淹没在NaOH溶液中的喷射器吸入管堵塞。

现有的用于核电站的化学添加剂混合泵存在以下缺陷：

1.泵体的吸水室为一段直管式，水力损失较大，在叶轮进口处的水力速度场不够均匀，会使得泵的效率减低；

2.叶轮的锁紧结构为泵轴的轴端从叶轮轮毂的穿孔中伸出，靠叶轮螺母的内螺纹与泵轴的叶轮端的外螺纹配合锁紧叶轮，该锁紧结构使得泵轴的轴径受到叶轮轮毂的限制，进而使泵轴上的键和轴承的尺寸也受到限制，键传递的扭矩较小，轴承的载荷能力受到限制，使泵在工作中的安全可靠性不够高；另外，叶轮螺母的位置较突出，完全进入泵体吸入室中，且体积也较大，伸出的距离较长，会搅动叶轮进口的水流，对叶轮进口的水力性能有一定的影响。

3.泵体与泵盖的主密封采用O形密封圈的结构，该密封结构不能有效地密封泵体与泵盖密封面由于机加工而产生的加工纹路；

4.整个安装结构采用先将泵盖通过螺柱固定在泵体上，再将轴承体支架通过螺柱固定在泵盖上，因此造成整个泵的轴向尺寸较大；

5.泵盖的机械密封中轴套是紧接叶轮的，使轴套与叶轮、轴间配合容易产生尺寸干涉；

6.泵盖上无机械密封排气孔，不能有效排出机械密封处的气体，使气泡对机械密封的密封端面造成破坏，且由于输送介质的特性，不排空泵机械密封腔内的空气，会导致介质的结晶现象并导致机械密封失效；

7.轴承密封采用普通的骨架油封，骨架油封内的弹簧弹力过大时容易产生抱轴现象，导致骨架油封与泵轴发生摩擦，导致泵轴发热，而弹簧弹力不足时又会导致骨架油封与泵轴间的间隙过大，使润滑油发生泄漏；

8.轴承体由中间支架和轴承支架构成并通过螺栓连接，在加工制造中，中间支架和轴承支架分别加工，各零件的同轴度不能绝对一致，对加工制造的精度要求较高，且在装配时也较复杂。

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化学添加剂混合泵，它有利于泵的长期运转及延长轴承维护周期，能有效提高泵的效率。

实现上述目的的技术方案是：一种用于核电站的化学添加剂混合泵，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、一具有机械密封室的泵盖及一泵体密封环；所述转子组件包括一泵轴、一叶轮及一轴套；所述轴承组件包括一中间支架、轴承支架、轴承、两只挡油盘及轴承端盖；所述轴封组件包括机械密封装置和轴承油封装置，其中，所述泵体包括水平连接的进口法兰、吸水室及蜗壳，所述吸水室呈前大后小的直锥形；所述泵体与所述泵盖配合的端面为一内低外高的台阶面；所述泵轴的叶轮端的端面上开设一螺纹盲孔，该叶轮端插置在所述叶轮的轮毂内孔中并通过一球面头螺栓把所述叶轮锁紧；所述中间支架和轴承支架为整体式轴承体，该轴承体与所述泵盖配合的端面为一外高内低的台阶面，该轴承体通过若干主螺柱和螺母将所述泵盖固定安装在所述泵体的端面上；所述泵盖是通过一安装在所述轴承体与所述泵盖配合面上的定位销定位在所述泵体与所述泵盖配合的端面和所述轴承体与所述泵盖配合的端面之间；所述轴承包括一套在所述泵轴的非驱动端上，并安装在轴承体的非驱动端轴承腔中的圆柱滚子轴承及一对背靠背布置并安装在所述泵轴的驱动端上，并安装在轴承体8的驱动端轴承腔中；所述两轴承端盖套在所述泵轴上并分别位于所述圆柱滚子轴承的叶轮侧及所述角接触球轴承的电机侧；所述两挡油盘套在 所述泵轴上并分别位于所述圆柱滚子轴承与所述轴承端盖之间及所述角接触球轴承与所述轴承端盖之间；所述机械密封装置为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机械密封室中；所述轴承油封装置为迷宫式密封结构并由所述轴承端盖、所述挡油盘及O形密封圈构成。

上述的用于核电站的化学添加剂混合泵，其中，所述挡油盘包括一小段轴套及在该轴套的外表面上径向延伸的挡盘，该挡盘的边缘向外侧以与其轴线的夹角为14°～16°的方式弯折一边罩，所述挡油盘固定在所述泵轴上并靠近所述轴承；所述轴承端盖包括外盖及在该外盖的内缘端面上向着轴承侧轴向延伸的内环，该内环的自由端径向延伸一凸缘，所述轴承端盖的内腔面上设有若干迷宫式密封槽，所述轴承端盖的内环套在所述挡油盘的轴套上，以使所述迷宫式密封槽对着所述挡油盘的轴套；所述O形密封圈设在所述挡油盘的轴套内表面与所述泵轴之间；所述轴承端盖的内径与所述挡油盘上的轴套外径为间隙配合；所述轴承端盖上的凸缘与所述挡油盘上的边罩为间隙配合，以使所述挡油盘上的边罩套在轴承端盖的凸缘外。

上述的用于核电站的化学添加剂混合泵，其中，所述机械密封装置包括一套在所述轴套外的机封轴套和一连接在所述泵盖上端的压盖，该机封轴套的外周面为上小下大的阶梯形圆柱面，该机封轴套套装在所述泵轴上且其下部套在所述叶轮的轮毂上部，机封轴套套在叶轮的轮毂上部的长度占整个机封轴套长度的35％-45％。

上述的用于核电站的化学添加剂混合泵，其中，所述泵盖与所述泵体端面的内环面之间设有一片金属垫。

上述的用于核电站的化学添加剂混合泵，其中，所述泵盖的机械密封室的上端开设一排气孔。

本发明的用于核电站的化学添加剂混合泵的技术方案，采用直锥形吸水室，使液体在直锥形收缩管中流动，流速渐增，分布均匀，水力损失小，保证叶轮进口有均匀的速度场，能有效提高泵的效率；叶轮与泵轴的锁紧结构取消了叶轮螺母，并且泵轴的轴端不需要伸出叶轮的轮毂端面，只用一个特制的锁紧螺栓的外螺纹与泵轴的叶轮端的内螺纹配合锁紧，锁紧螺栓的球形表面完全符合叶轮的水力形状，不仅体积小，其外圆尺寸完全在叶轮的轮毂之内，使锁紧螺栓安装后与 叶轮的形状融为一体，能最大性能地保证不对叶轮的进口水流产生影响，使泵轴的轴径和轴承可以变大，较大的轴承会使寿命延长并能承受更大的载荷，有利于泵的长期运转及延长轴承维护周期。泵体与泵盖的主密封采用金属垫片密封，在主螺栓的锁紧力作用下，金属垫片能有效地密封泵体与泵盖密封面表面由于机加工产生的加工纹路，起到了极佳的密封效果；泵体与泵盖的连接取消了螺柱连接，采用泵体和轴承体通过十二个M12的主螺柱连接，再将泵盖直接压在泵体与轴承体之间，不仅能缩短泵的整体轴向尺寸，而且多达十二个主螺柱能使主密封的安全度更高。轴承油封采用了迷宫式密封达到了理想的密封效果，在400小时的耐久试验中，没有润滑油的泄漏。

附图说明

图1为本发明的用于核电站的化学添加剂混合泵的结构示意图；

图2为本发明的混合泵中轴承油封封装置的结构示意图；

图3为本发明的轴承油封装置中的挡油盘的结构示意图；

图4为本发明的轴承油封装置中的轴承端盖的结构示意图。

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化学添加剂混合泵，包括定子组件、转子组件、轴承组件和轴封组件。定子组件包括一个泵体1、一个具有机械密封室的泵盖3及一只泵体密封环2；转子组件包括一根泵轴4、一只叶轮5及一只轴套7；轴承组件包括一轴承体8、轴承、两只挡油盘17及两只轴承端盖16；轴封组件包括机械密封装置18和轴承油封装置，其中：

泵体1包括水平布置的进口法兰11、吸水室12及蜗壳13，吸水室12呈由大变小的锥形；使用直锥形吸水室12的优点是：液体在直锥形收缩管中流动，流速渐增，分布均匀，水力损失小，保证叶轮5进口有均匀的速度场，能有效提高泵的工作效率；泵体1与泵盖3配合的端面为一内低外高的台阶面；

泵体密封环2的作用是减小泵的回流损失，由耐磨材料制成的密封环，通过 螺钉镶于泵体1上；

泵轴4的叶轮端开设一螺纹盲孔，泵轴4的叶轮端插置在叶轮5的轮毂内孔中并使泵轴4的端部不伸出叶轮5，再通过一球面头螺栓6与叶轮5连接；该泵轴4与叶轮5之间的锁紧结构的优点表现为：首先，泵轴4的端部不必伸出叶轮轮毂，所以泵轴4的直径将不受叶轮轮毂的限制，可以将现有技术的泵轴直径增大8～10mm，由于泵轴4的直径的增大，泵轴4上键的尺寸也相应的变大，能够传递的扭矩也变大了，使得泵在工作中更加的安全可靠；其次，锁紧螺栓6的球面头完全符合叶轮5的水力形状，不仅体积小，其外圆尺寸完全在叶轮轮毂之内，使锁紧螺栓6安装后与叶轮5的形状融为一体，能最大限度的保证不对叶轮5的进口水流产生影响；另外，由于泵轴4直径的增大，使得轴承的尺寸也得以相应变大，较大的轴承会使得轴承寿命延长和能承受的载荷更大，有利于泵的长期运转并且延长轴承的维护周期；

叶轮5位于泵体1的蜗壳13中；

轴套7套在泵轴4上并位于叶轮5的轮毂后端；

轴承体8是由中间支架和轴承支架合并而成的整体结构，使轴承体8上的轴承孔与安装泵盖3的配合孔是一次装夹加工完成，既保证了轴承体8和泵盖3的同轴度等形位公差，又方便装配；该轴承体8与泵盖配合的端面为一内低外高的台阶面；

泵盖3的外缘通过一安装在轴承体8下端的内环面上的定位销30定位在泵体1上端的内环面和轴承体8下端的内环面之间，在泵盖3与泵体1上端的内环面之间设有一金属垫片31作为泵体1与泵盖3间的主密封，轴承体8通过十二个主螺柱9和螺母10固定安装在泵体1的后端；由于将泵盖3直接压在泵体1与轴承体8之间，既方便了泵体1与泵盖3和轴承体8之间的安装，又可以缩短泵的轴向尺寸，而且多达十二个的主螺柱9使得主密封的安全度更高；金属垫片31在主螺柱9的锁紧力作用下能有效地密封泵体1与泵盖3的密封面由于机加工产生的加工纹路，起到了极佳的密封效果；

轴承包括一只圆柱滚子轴承14及一对角接触球轴承15；一只圆柱滚子轴承14套在泵轴4的非驱动端上并安装在轴承体8的非驱动端的轴承腔中；一对角接触球轴承15背靠背布置在泵轴4的驱动端上并安装在轴承体8的驱动端的轴 承腔中；

两只轴承端盖16套在泵轴4上并分别安装于圆柱滚子轴承14的叶轮侧及角接触球轴承15的电机侧；

两只挡油盘17套在泵轴4上并分别位于圆柱滚子轴承14与轴承端盖17之间及角接触球轴承15与轴承端盖17之间；

机械密封装置18为集装式机械密封装置，它安装在轴套7上并位于泵盖3的机械密封室中；机械密封装置15包括一套在轴套7外的机封轴套19和一只联结在泵盖3右端的压盖20，该机封轴套19的外周面为左大右小的阶梯形圆柱面，该机封轴套19套装在轴套7上且其前部套在叶轮5的轮毂上，靠压盖20上的止口定位，机封轴套19套在叶轮5的轮毂上的长度占整个机封轴套19长度的35％-45％，不仅缩短了泵的轴向尺寸，还避免了机封轴套19与叶轮5和轴套7之间的配合容易产生的尺寸干涉；

泵盖3的机械密封室的下端开设一排气孔32，在泵刚启动还未达到正常运转前，能有效排出机械密封室的气体，避免了气泡可能对机械密封装置18的密封端面造成的破坏，且由于输送介质的特性，不排空泵机械密封腔内的空气，会导致介质的结晶现象并导致机械密封失效；

再请参阅图2至图4，轴承油封装置由轴承端盖16和挡油盘17构成，其中：

挡油盘17包括一小段轴套171及在该轴套171的内侧段外周面上径向延伸的挡盘172，该挡盘172的边缘向外侧以与其轴线的夹角α为14°～16°的方式弯折一边罩173，挡油盘17通过紧定螺钉固定在泵轴4上并分别靠近一只圆柱滚子轴承14或一对角接触球轴承15；

轴承端盖16包括外盖161及在该外盖161的内缘端面上向着轴承侧轴向延伸的内环162，该内环162的自由端径向延伸一凸缘163，轴承端盖16的内腔面上设有两道迷宫式密封槽164；轴承端盖16的内环162套在挡油盘17的轴套171外，以使迷宫式密封槽164对着挡油盘17的轴套171；

轴承端盖16的内径与挡油盘17上的轴套171外径为间隙配合，它们之间的间隙δ为0.5-0.75mm；

轴承端盖16上的凸缘163与挡油盘17上的边罩173为间隙配合，以使挡油盘17上的边罩173套在轴承端盖16的凸缘163外；轴承端盖16上的凸缘163 的后端面与挡油盘17上的挡盘172的前端面之间的间隙L为1～1.5mm；

轴承端盖16上的凸缘163的外表面为一圆锥面，挡油盘17上的边罩173的内表面为与该凸缘163的外表面的锥度适配的圆锥面；

挡油盘17的轴套171内表面与泵轴4之间设有O形密封圈40；

挡油盘17和一对角接触球轴承15之间还可设有锁紧螺母21和垫圈22。

在泵运转过程中产生的离心力，使轴承润滑油产生轴向流动时，(轴承体油腔内油位高度较高，轴承下端滚子的2/3在淹没润滑油中)，挡油盘17的内表面与泵轴4之间设有O形密封圈40，保证了挡油盘17与泵轴4之间不漏油，并首先受到挡油盘17的挡盘172的阻挡，在挡盘172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172的四周，而挡盘172边缘的边罩173可使溅到挡盘172的润滑油沿边罩173的切线方向进入轴承端盖16的空间165内(油路收集腔)，轴承端盖16上的迷宫式密封槽164可以使润滑油在流出轴承端盖16前从轴承端盖16下部的回油槽166内流入轴承体8的(见图2)，从而达到了理想的密封效果，在400小时的耐久试验中，没有润滑油的泄漏。

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 (5)

1.一种用于核电站的化学添加剂混合泵，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、一具有机械密封室的泵盖及一泵体密封环；所述转子组件包括一泵轴、一叶轮及一轴套；所述轴承组件包括一中间支架、轴承支架、轴承、两只挡油盘及轴承端盖；所述轴封组件包括机械密封装置和轴承油封装置，其特征在于，

所述泵体包括水平连接的进口法兰、吸水室及蜗壳，所述吸水室呈前大后小的直锥形；所述泵体与所述泵盖配合的端面为一内低外高的台阶面；

所述泵轴的叶轮端的端面上开设一螺纹盲孔，该叶轮端插置在所述叶轮的轮毂内孔中并通过一球面头螺栓把所述叶轮锁紧；

所述中间支架和轴承支架为整体式轴承体，该轴承体与所述泵盖配合的端面为一外高内低的台阶面，该轴承体通过若干主螺柱和螺母将所述泵盖固定安装在所述泵体的端面上；

所述泵盖是通过一安装在所述轴承体与所述泵盖配合面上的定位销定位在所述泵体与所述泵盖配合的端面和所述轴承体与所述泵盖配合的端面之间；

所述轴承包括一套在所述泵轴的非驱动端上，并安装在轴承体的非驱动端轴承腔中的圆柱滚子轴承及一对背靠背布置并安装在所述泵轴的驱动端上，并安装在轴承体8的驱动端轴承腔中；

所述两轴承端盖套在所述泵轴上并分别位于所述圆柱滚子轴承的叶轮侧及所述角接触球轴承的电机侧；

所述两挡油盘套在所述泵轴上并分别位于所述圆柱滚子轴承与所述轴承端盖之间及所述角接触球轴承与所述轴承端盖之间；

所述机械密封装置为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机械密封室中；

所述轴承油封装置为迷宫式密封结构并由所述轴承端盖、所述挡油盘及0形密封圈构成。

2.根据权利要求1所述的用于核电站的化学添加剂混合泵，其特征在于，所述挡油盘包括一小段轴套及在该轴套的外表面上径向延伸的挡盘，该挡盘的边缘向外侧以与其轴线的夹角为14°～16°的方式弯折一边罩，所述挡油盘固定在所述泵轴上并靠近所述轴承；

所述轴承端盖包括外盖及在该外盖的内缘端面上向着轴承侧轴向延伸的内环，该内环的自由端径向延伸一凸缘，所述轴承端盖的内腔面上设有若干迷宫式密封槽，所述轴承端盖的内环套在所述挡油盘的轴套上，以使所述迷宫式密封槽对着所述挡油盘的轴套；

所述O形密封圈设在所述挡油盘的轴套内表面与所述泵轴之间；

所述轴承端盖的内径与所述挡油盘上的轴套外径为间隙配合；

所述轴承端盖上的凸缘与所述挡油盘上的边罩为间隙配合，以使所述挡油盘上的边罩套在轴承端盖的凸缘外。

3.根据权利要求1所述的用于核电站的化学添加剂混合泵，其特征在于，所述机械密封装置包括一套在所述轴套外的机封轴套和一连接在所述泵盖上端的压盖，该机封轴套的外周面为上小下大的阶梯形圆柱面，该机封轴套套装在所述泵轴上且其下部套在所述叶轮的轮毂上部，机封轴套套在叶轮的轮毂上部的长度占整个机封轴套长度的35％-45％。

4.根据权利要求1所述的用于核电站的化学添加剂混合泵，其特征在于，所述泵盖与所述泵体端面的内环面之间设有一片金属垫。

5.根据权利要求1所述的用于核电站的化学添加剂混合泵，其特征在于，所述泵盖的机械密封室的上端开设一排气孔。

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