CN102996525A - 一种余热排出泵轴冷却结构 - Google Patents

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邓鑫
袁寿其
袁建平
裴吉
张金凤
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Abstract

一种余热排出泵轴冷却结构，属于离心泵技术领域。包括轴承箱1、深沟球轴承2、圆柱滚子轴承3、冷却水4、润滑油5、冷却水管路6、冷却水套7、进水口71、出水口72。螺旋盘管采用绕弯、滚弯、中频感应加热弯曲和火焰加热弯曲的成形工艺加工制造，为强化传热，采用相变材料。本发明改变单一流道形式，采用外部水套和内部冷却水路的双重冷却措施，并考虑了螺旋管内流体受到的离心力作用，来达到增强余热排出泵轴冷却效果目的。本发明结构简单，增强余热排出泵轴冷却效果明显，并且不影响泵的运行效率。

Description

一种余热排出泵轴冷却结构
技术领域
本发明属于离心泵技术领域，特别涉及一种增强余热排出泵轴冷却效果的装置。
背景技术
随着国内核电大发展和核电泵国产化程度的日益加深，核电泵得到了较深入的研究。余热排出泵是核电站中余热排出系统的组成部分，是除核主泵之外唯一布置在核岛之内的核二级泵，是关系到核岛能否安全停堆的核心装备。在反应堆冷却剂泵停运时，余热排出泵开始运行，回路水温直接达到180℃，泵内高温水体的热量传导到泵的轴承体内，加上轴承高速旋转而产生的摩擦热量，使轴承体的温升大大高于其允许工作温升范围。因此，需要采用循环水对其进行冷却。
经检索，与本发明相关的专利申请有：一种高温前置泵轴承体冷却装置(公告号：CN201884334U)，发明了一种利用螺旋型盘管来冷却轴承体的装置，特点是结构简单，具有一定冷却效果，但是其冷却水路布置在轴的一端，未能充分利用螺旋形盘管导热快的特点，冷却效果不够理想。
导向轴承油温冷却结构(公告号：CN201982525U)，该发明较充分运用了冷却水路，加入了冷却水套，但其冷却水套采用圆柱环形水套，水流动缓慢，换热效果不佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，能够采用什么装置，可以增强余热排出泵轴冷却效果，提出一种泵轴承体冷却效果，这种余热排出泵轴冷却装置冷却效果明显，结构简单，并且不影响泵的运行效率。
本发明所采用的技术方案是：一种泵轴承体冷却装置，包括冷却水套中的螺旋型冷却水道和轴承箱冷却腔中冷却水管路等部件。
原有的泵轴通过外部水道冷却润滑油，润滑油再带走轴的热量。由于考虑支撑强度原因，箱体内壁很厚，油温冷却速度很慢且效果不佳，在一定程度上影响润滑油和轴承的使用寿命。
为了增强余热排出泵轴冷却效果，本发明改变单一流道形式，采用外部水套和内部冷却水路的双重冷却措施，冷却水由进水口进入轴承箱后分两路，一路从外部的冷却水套中的流道通过，具有2圈半螺旋长度，螺距65mm，为所散热轴长的0.18倍；另一路从轴承箱冷却室的螺旋型冷却水路通过，具有3圈半螺旋长度，管径18mm，在螺旋管横截面中靠近螺旋中心线的点称为内侧，而远离螺旋中心线的点为外侧。螺旋管内流体在流动过程中将受到离心力的作用，且离心力大小在截面分布不均匀——内侧离心力大，而外侧离心力小。在此离心力场的作用下，流体在沿管长方向流动的同时产生了径向的二次流并出现了漩涡(Dean涡)，从而增强了对壁面边界层的扰动，提高了传热性能。螺旋直径D越小，相同流速下离心加速度越大。故没有设计螺旋型换热管紧贴轴承箱，而设计螺旋直径250mm，管内径与螺旋直径之比为0.072，螺旋管与轴承箱壁间有18.5mm的间距，为轴承箱冷却腔半径的0.12倍。螺距对螺旋管内流动传热过程影响较小，在分析中可以忽略其影响，本发明中螺旋管螺距取为36mm(2倍管径)。外流道和冷却水路中的冷却水吸收泵轴热量后汇合，从出水口流出。本发明通过上述技术方案，通过螺旋管冷却管路降低润滑油温度，提高轴和轴承的使用寿命，达到了有益的技术效果。
螺旋盘管采用绕弯、滚弯、中频感应加热弯曲和火焰加热弯曲的成形工艺加工制造，为强化传热，采用相变材料。
本发明的有益效果是：增强余热排出泵轴冷却效果，并考虑了螺旋管内流体受到的离心力作用；另外本发明结构简单，并且不影响泵的运行效率。
附图说明
附图为本发明所述的一种余热排出泵轴冷却结构剖面示意图。
图中：1-轴承箱；2-深沟球轴承；3-圆柱滚子轴承；4-冷却水；5-润滑油；6-冷却水管路；7-冷却水套；71-进水口；72-出水口。
具体实施方式
结合附图，本发明所述的余热排出泵轴冷却装置包括轴承箱1、深沟球轴承2、圆柱滚子轴承3、冷却水4、润滑油5、冷却水管路6、冷却水套7、进水口71、出水口72等部件，冷却水管路6安装在轴承箱1上，和螺旋型外流道一起用来冷却泵轴，达到核岛安全停堆的效果。
工作过程如下：
冷却水4由进水口71进入轴承箱1后分两路，一路从外部的冷却水套7中的流道通过；另一路从轴承箱1冷却室的螺旋型冷却水路6通过。冷却水套7中的外部流道和轴承箱内冷却水管路6中的冷却水吸收泵轴热量后汇合，从出水口72流出。本发明通过上述技术方案，通过内部和外部的螺旋管冷却管路降低润滑油温度，增强余热排出泵轴冷却效果，并考虑了螺旋管内流体受到的离心力作用，提高轴和轴承的使用寿命，达到了冷却的目的。

Claims (4)

1.一种余热排出泵轴冷却结构，包括轴承箱(1)、深沟球轴承(2)、圆柱滚子轴承(3)、冷却水(4)、润滑油(5)、冷却水管路(6)、冷却水套(7)、进水口(71)、出水口(72)，其特征在于：改变单一流道形式，采用外部水套和内部冷却水路的双重冷却措施，并考虑了螺旋管内流体受到的离心力作用。
2.根据权利要求1所述的一种余热排出泵轴冷却结构，其特征在于采用螺旋型外部水流道和内部冷却水路的双重冷却措施。
3.根据权利要求1所述的一种余热排出泵轴冷却结构，其特征在于外流道螺距为所散热轴长的0.18倍。
4.根据权利要求1所述的一种余热排出泵轴冷却结构，其特征在于轴承箱冷却室冷却水路(6)的管内径与螺旋直径之比为0.072，螺旋管与轴承箱壁间距为轴承箱冷却腔半径的0.12倍，螺距为2倍管径。
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