CN102606508A - 一种pcs再循环泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了核电装备领域的一种PCS再循环泵，包括泵轴，泵体、以及沿泵轴轴向依次设置的叶轮、泵盖和空冷轴承体，并且所述泵体、泵盖和空冷轴承体是轴向固定的；在空冷轴承体和泵轴之间，沿泵轴的轴向依次设置机械密封和轴承体，所述轴承体轴向两端分别设置轴承，这两个轴承之间形成储油腔室；在所述轴承体的轴向两侧分别布置油封系统，且这两个所述油封系统是镜像对称布置的；这两个所述油封系统与所述轴承体之间分别形成回路油腔；在泵盖及机械密封与所述泵轴的径向之间设置轴套，轴套的外壁设置阶梯结构，使轴套靠近泵盖一侧的截面面积大于轴套靠近机械密封一侧的截面面积；所述泵盖、所述轴套和所述机械密封之间形成机械密封腔室。

Description

一种PCS再循环泵

技术领域

本发明涉及一种用于核电装备领域的PCS再循环泵。

背景技术

PCS再循环泵是用在核电站的PCS系统中经常使用的一种再循环泵，PCS系统也称作为非能动安全壳冷却系统，该系统的作用是：在事故发生后对安全壳进行有效的冷却，从而保证安全壳不超压并迅速降压。PCS系统主要部件包括：非能动安全壳冷却水贮存箱(PCCWST)、空气折流板(airbaffle)、空气入口和空气出口、水分配系统。此外，还有非能动安全壳冷却辅助贮水箱(PCCAWST)和两台PCS再循环泵，在现场使用再循环泵从PCCAWST向PCS系统提供额外的冷却水，还能为消防系统的抗震水塔提供后备补水。

现有技术泵的PCS再循环泵，由于在设计上存在着不合理的地方，使PCS再循环泵上增加了许多不必要的零部件，在增加PCS再循环泵安装难度的同时，增大了PCS再循环泵的外形尺寸，使得PCS再循环泵的外形尺寸超出了核电站系统所允许的最大值。

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PCS再循环泵，其有助于减小PCS再循环泵的外形尺寸。

实现上述目的的一种技术方案是：一种用于PCS再循环泵，包括泵轴，泵体，以及沿所述泵轴轴向依次套接的叶轮、泵盖和空冷轴承体，并且所述泵体、泵盖和所述空冷轴承体是轴向固定的；

所述泵体分为吸水室和蜗壳室，所述吸水室一端设置入口法兰，另外一端通过连接部与所述蜗壳室轴向连接；所述蜗壳室的外壁上设置出水管，所述出水管的末端设置出口法兰；

所述叶轮内置于所述蜗壳室中，所述叶轮的前端与所述连接部套接，所述叶轮后端套接在所述泵轴的非驱动端；

所述空冷轴承体和所述泵轴之间，沿所述泵轴的轴向依次设置机械密封和轴承体，所述轴承体轴向两端分别设置轴承，这两个所述轴承之间形成储油腔室；

所述轴承体的轴向两侧分别布置油封系统，且这两个所述油封系统是镜像对称布置的，这两个所述油封系统与所述轴承体之间分别形成回路油腔；

所述泵盖及所述机械密封与所述泵轴的径向之间设置轴套，所述轴套的外壁设置阶梯结构，使所述轴套靠近所述泵盖一侧的截面面积大于所述轴套靠近所述机械密封一侧的截面面积；所述泵盖、所述轴套和所述机械密封之间形成机械密封腔室。

进一步的，所述蜗壳室是单蜗壳型蜗壳室，所述出水管设置于所述蜗壳室的顶端；所述叶轮的前端和所述连接部之间设置前密封环，所述叶轮的后端与所述泵盖之间设置后密封环，所述叶轮和所述泵轴之间设置叶轮螺母。

再进一步的，所述吸水室为锥形吸水室，所述吸水室设置所述入口法兰一侧的截面面积小于所述连接部一侧的截面面积。

进一步的，所述出水管位于所述蜗壳室顶部，并且是垂直于水平地面设置的。

进一步的，所述油封系统包括挡油盘和轴承盖；所述挡油盘包括盘轴和盘座，所述挡油盘套接在所述泵轴上并与所述泵轴径向固定；所述轴承盖套接在所述挡油盘的盘轴的外壁上，并与所述空冷轴承体轴向固定；

所述轴承盖的底面上设置环形凹槽，所述环形凹槽的内圈设置环形凸缘；所述挡油盘的盘座的顶面上设置环形凸台；所述环形凸缘和所述环形凸台之间形成油路收集腔。

再进一步的，所述挡油盘和所述泵轴径向之间设置O形密封圈；在所述挡油盘和所述轴承盖径向之间，沿所述轴承盖的轴向设置油封结构。

进一步的，所述轴承体的非驱动端设置的是一圆柱滚子轴承，所述轴承体的驱动端设置的是一对角接触球轴承。

进一步的，所述蜗壳室的底部设置泵脚，所述空冷轴承体的外壁上设置散热肋条，所述空冷轴承体的底部设置轴承体支撑。

进一步的，所述泵盖上设置轴向通孔，连通所述机械密封腔室和所述蜗壳室。

采用了本发明的一种用于PCS再循环泵的技术方案，即在泵盖及机械密封与泵轴的径向之间设置轴套，所述轴套的外壁设置阶梯结构，使所述轴套靠近所述泵盖一侧的截面面积大于所述轴套靠近所述机械密封一侧的截面面积；所述泵盖、所述轴套和所述机械密封之间形成机械密封腔室的技术方案。其技术效果是：PCS再循环泵在保证性能不下降的情况下，PCS再循环泵的外形尺寸大大减小，满足核电站系统对于PCS再循环泵的尺寸的要求。

附图说明

图1为本发明的一种PCS再循环泵的结构示意图；

图2为本发明的一种PCS再循环泵A部分的放大示意图。

具体实施方式

请参阅图1和图2，本发明的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PCS再循环泵，包括泵轴100，泵体1，以及沿所述泵轴100轴向依次套接的叶轮2、泵盖3和空冷轴承体5，并且所述泵体1、泵盖3和所述空冷轴承体5是轴向固定的；

本实施例中，所述泵盖3和所述空冷轴承体5之间的轴向固定是通过螺钉完成的，所述泵盖3和所述泵体1之间也是采用螺钉固定的。

在所述空冷轴承体5和所述泵轴100之间，沿所述泵轴100的轴向依次套接机械密封6和轴承体50，所述轴承体50轴向两端分别设置轴承，这两个所述轴承之间形成储油腔室55；

在所述泵盖3及所述机械密封6与所述泵轴100的径向之间设置轴套101，所述泵盖3、所述轴套101和所述机械密封6围成机械密封腔室61。

所述泵体1分为吸水室11和蜗壳室12，所述吸水室11一端设置入口法兰111，另外一端通过连接部112与所述蜗壳室12轴向连接；所述蜗壳室12的外壁上设置出水管121，所述出水管121的末端设置出口法兰122。

本实施例中，所述吸水室11为锥形吸水室，所述吸水室11设置所述入口法兰111一侧的截面面积小于所述连接部112一侧的截面面积。所述蜗壳室12是单蜗壳型蜗壳室，所述出水管121设置于所述蜗壳室12的顶端，并且是垂直于水平地面的。

所述叶轮2内置于所述蜗壳室12内，所述叶轮2的后端与所述连接部112套接。所述叶轮2的前端套接在所述泵轴100的非驱动端。这里所述的前端是指所述叶轮2上设置叶轮进口21的一端。PCS再循环泵所传输的介质经所述吸水室11，从所述叶轮进口21流入所述叶轮2，再从所述叶轮2的圆周上的叶轮出口25流出。所述叶轮2的圆周与所述蜗壳室12的内壁之间形成压水室。

本实施例中，为了提高所述PCS再循环泵的效率，所述叶轮2为封闭式叶轮。

所述吸水室是锥形吸水室的原因在于：水在所述吸水室11内从所述进口法兰111向所述连接部112流动的时候，水的流速是逐渐减缓的，因此水在所述吸水室11内的水力损失小，进而保证水是以均匀的流速流入所述叶轮进口21的，这样能有效提高PCS再循环泵的效率和的抗汽蚀性能。

所述蜗壳室12采用单蜗壳型压水室的目的在于：有助于减小所述出水管121末端的截面面积，减小所述出口法兰122的口径，降低水在所述出水管122末端处的流速，减小水在所述出水管121末端处的局部阻力损失，提高PCS再循环泵的效率，避免所述PCS再循环泵的配用电机被烧坏。

所述出水管121在所述蜗壳室12顶端垂直于水平地面设置的原因在于：减小所述PCS再循环泵的轴向尺寸，防止所述PCS再循环泵的外形尺寸超过核电站系统所允许的最大值。

由于所述蜗壳室12是单蜗壳型蜗壳室，为了提高容积效率，控制介质的回流，同时，为了稳定所述叶轮12的旋转中心，所述叶轮2的前端与所述连接部112之间设置前密封环22，所述叶轮2的后端与所述泵盖3之间设置后密封环23，所述叶轮2和所述泵轴100之间设置叶轮螺母24。

此外，为了增强所述泵体1的密封性，所述泵体1和所述泵盖3轴向之间设置了垫片。所述轴套101和所述叶轮2的轴向之间也增加了垫片。

本发明中，最为重要的是对所述轴套101的结构作了改进：所述轴套101的外壁设置阶梯结构，使所述轴套101靠近所述泵盖3一侧的截面面积大于所述轴套101靠近所述机械密封6一侧的截面面积。这样设计的目的在于：在保证所述机械密封腔室61尺寸的同时，减小所述泵盖3、所述空冷轴承体5和所述机械密封6的尺寸，保证所述PCS再循环泵的外形尺寸在核电站系统所允许的范围内。另外一方面，也能防止所述轴套101和所述机械密封6之间发生尺寸干涉。

本实施例中，所述机械密封6为集装式机械密封，所述机械密封6通过螺栓与所述泵盖2轴向固定，通过O形密封圈与所述泵轴100和所述轴套101径向固定。

在所述空冷轴承体5和所述泵轴100之间，沿所述泵轴100的轴向依次设置机械密封6和轴承体50，所述轴承体两端分别设置轴承，这两个所述轴承之间形成储油腔室55；

在所述轴承体50的轴向两侧分别布置油封系统4，且这两个所述油封系统4是镜像对称布置的，两个所述油封系统4与所述轴承体50之间形成回路油腔40。

所述储油腔室55内的润滑油经过所述设置于所述泵轴100上的甩油环102的作用后，分别甩入所述所述轴承体50两端的所述轴承内，对所述轴承体50两端的所述轴承进行润滑，在对所述轴承体50两端的所述轴承进行润滑后，润滑油经所述回路油腔40，流回所述储油腔室55。

在所述储油腔室55内，还设有油标56和恒位油杯57，用以监控所述储油腔室55内润滑油储量的变化。

本实施例中，所述轴承体50的非驱动端，即图1中所述轴轴承体50的左端，设置的是一个圆柱滚子轴承；所述轴承体50的驱动端，即图1中所述轴轴承体50的右端，设置的是一对角接触球轴承。这样设计的目的在于：所述泵轴100轴向力由角接触球轴承来承受，径向力由圆柱滚子轴承来承受。

所述轴承系统4的作用是防止润滑油泄漏到所述PCS再循环泵的外部。请参阅图2，本实施例中，所述油封系统4包括挡油盘41和轴承盖42；所述挡油盘41包括盘轴和盘座，所述挡油盘41套接在所述泵轴100上；所述挡油盘41与所述泵轴100径向固定；所述轴承盖42套接在所述挡油盘41盘轴的外壁上，并与所述空冷轴承体5轴向固定；所述轴承盖42套接在所述挡油盘41盘轴的外壁上。

所述轴承盖42的底面上设置环形凹槽421，所述环形凹槽421的顶面上设置环形凸缘422；所述挡油盘41盘座的顶面上设置环形凸台411；环形凸缘422和所述环形凸台411之间形成油路收集腔43。

这样设计的目的在于：溅到所述挡油盘41上的润滑油可以先进入所述油路收集腔43，再流回所述回路油腔40，最终流回所述储油腔室55。，从而防止润滑油泄漏到外部空间，另外一方面的作用是防止外部空间的灰尘进入所述油封系统4，并且起到机械密封的作用。

本实施例中，所述油封系统4还包括设置在所述泵轴100和所述挡油盘41径向之间的O形密封圈45；以及在所述轴承盖42和所述挡油盘41的径向之间，沿所述轴承盖42轴向设置的油封结构46，本实施例中，所述油封结构46位于所述轴承盖42的内壁上，所述油封结构46属于机械密封。

设置所述O形密封圈45的目的在于：防止润滑油从所述泵轴100和所述挡油盘41之间泄漏，避免使用传统骨架油封时，由于弹簧压力过大而造成的抱轴现象，保证PCS泵的正常稳定运行。

设置所述油封结构46的目的在于：进一步防止润滑油从所述轴承盖42和所述挡油盘41之间泄漏。

在所述轴承体50上的两个所述轴承面向所述储油腔室55的一面，均设置轴承挡套58；设置所述轴承挡套58的目的在于：分别对两个轴承轴向定位。

本实施例中，所述泵盖2上设置轴向通孔21，连通所述机械密封腔室61和所述蜗壳室12，这样设计的目的在于：直接将PCS再循环泵所输送的介质引入所述机械密封腔室61，对所述机械密封6的密封端面进行冲洗和冷却。由于不需要外部管路，减小了所述PCS再循环泵的外形尺寸。

此外，所述空冷轴承体5的外壁上增加散热肋条54，以增加所述空冷轴承体5的外壁表面积，在保证所述空冷轴承体5散热性能的同时，使所述空冷轴承体5的结构更为简单。所述空冷轴承体5顶部有一个螺钉59。

所述空冷轴承体5的底部设置轴承体支撑53，所述轴承体支撑53通过螺栓与所述空冷轴承体5固定。所述蜗壳室12的底端设置泵脚13，所述泵脚13与所述蜗壳室12是铸为一体的。所述泵脚13和所述轴承体支撑53共同支撑所述PCS再循环泵，用来支撑该PCS再循环泵。这样大大简化了PCS再循环泵的支撑架构，路，减小了所述PCS再循环泵的外形尺寸。

此外，在所述泵脚13上方，所述蜗壳室12的外壁上还设有一个管堵14，用来在PCS再循环泵大修时将蜗壳室12内的传输介质排空。

本发明的一种PCS再循环泵，通过上述技术手段减小了所述PCS再循环泵的外形尺寸，使其符合和电站系统对于PCS再循环泵外形尺寸的要求。

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 (9)

1.一种PCS再循环泵，包括泵轴(100)，泵体(1)，以及沿所述泵轴(100)轴向依次套接的叶轮(2)、泵盖(3)和空冷轴承体(5)，并且所述泵体(1)、泵盖(3)和所述空冷轴承体(5)是轴向固定的；

所述泵体(1)分为吸水室(11)和蜗壳室(12)，所述吸水室(11)一端设置入口法兰(111)，另外一端通过连接部(112)与所述蜗壳室(12)轴向连接；所述蜗壳室(12)的外壁上设置出水管(121)，所述出水管(121)的末端设置出口法兰(122)；

所述叶轮(2)内置于所述蜗壳室(12)中，所述叶轮(2)的前端与所述连接部(112)套接，所述叶轮(2)后端套接在所述泵轴(100)的非驱动端；

所述空冷轴承体(5)和所述泵轴(100)之间，沿所述泵轴(100)的轴向依次设置机械密封(6)和轴承体(50)，所述轴承体(50)轴向两端分别设置轴承，这两个所述轴承之间形成储油腔室(55)；

所述轴承体(50)的轴向两侧分别布置油封系统(4)，且这两个所述油封系统(4)是镜像对称布置的，这两个所述油封系统(4)与所述轴承体(50)之间分别形成回路油腔(40)；其特征在于：

所述泵盖(3)及所述机械密封(6)与所述泵轴(100)的径向之间设置轴套(101)，所述轴套(101)的外壁设置阶梯结构，使所述轴套(101)靠近所述泵盖(3)一侧的截面面积大于所述轴套(101)靠近所述机械密封(6)一侧的截面面积；所述泵盖(3)、所述轴套(101)和所述机械密封(6)之间形成机械密封腔室(61)。

2.根据权利要求1所述的一种PCS再循环泵，其特征在于：所述蜗壳室(12)是单蜗壳型蜗壳室，所述出水管(121)设置于所述蜗壳室(12)的顶端；所述叶轮(2)的前端和所述连接部(112)之间设置前密封环(22)，所述叶轮(3)的后端与所述泵盖(3)之间设置后密封环(23)，所述叶轮(2)和所述泵轴(100)之间设置叶轮螺母(24)。

3.根据权利要求2所述的一种PCS再循环泵，其特征在于：所述吸水室(11)为锥形吸水室，所述吸水室(11)设置所述入口法兰(111)一侧的截面面积小于所述连接部(112)一侧的截面面积。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种PCS再循环泵，其特征在于：所述出水管(121)位于所述蜗壳室顶部，并且是垂直于水平地面设置的。

5.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种PCS再循环泵，其特征在于：所述油封系统(4)包括挡油盘(41)和轴承盖(42)；所述挡油盘(41)包括盘轴和盘座，所述挡油盘(41)套接在所述泵轴(100)上并与所述泵轴(100)径向固定；所述轴承盖(42)套接在所述挡油盘(41)的盘轴的外壁上，并与所述空冷轴承体(5)轴向固定；

所述轴承盖(42)的底面上设置环形凹槽(421)，所述环形凹槽(421)的内圈设置环形凸缘(422)；所述挡油盘(41)的盘座的顶面上设置环形凸台(411)；所述环形凸缘(422)和所述环形凸台(411)之间形成油路收集腔(43)。

6.根据权利要求4所述的一种PCS再循环泵，其特征在于：所述挡油盘(41)和所述泵轴(100)径向之间设置O形密封圈(45)；在所述挡油盘(41)和所述轴承盖(42)径向之间，沿所述轴承盖(42)的轴向设置油封结构(46)。

7.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种PCS再循环泵，其特征在于：所述轴承体(50)的非驱动端设置的是一圆柱滚子轴承，所述轴承体(50)的驱动端设置的是一对角接触球轴承。

8.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种PCS再循环泵，其特征在于：所述蜗壳室(12)的底部设置泵脚(13)，所述空冷轴承体(5)的外壁上设置散热肋条(54)，所述空冷轴承体的底部设置轴承体支撑(53)。

9.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种用于PCS再循环泵，其特征在于：所述泵盖(3)上设置轴向通孔(31)，连通所述机械密封腔室(61)和所述蜗壳室(12)。

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