CN103195742B - 一种用于余热排出泵的机械密封 - Google Patents

Abstract

本发明公开了核电装备领域的一种用于余热排出泵的机械密封，包括泵盖和固定套接在泵轴上的轴封装置；所述轴封装置包括：机封轴套、动环座、动环、机封压盖、静环座、静环和节流环，所述动环、所述静环、所述机封压盖和所述泵盖之间形成机封冷却腔；所述机封冷却腔通过位于所述泵盖圆周上机封冷却水进口和机封冷却水出口与外接的热交换器连通；所述动环、所述静环、所述节流环、所述机封压盖和所述机封轴套之间形成机封泄漏腔。其技术效果是：机封冷却腔内反应堆冷却剂的流动速度加快，反应堆冷却剂的温度降低，减少了反应堆冷却剂对于轴封装置的影响，保证了在余热排出泵传递反应堆冷却剂时，机械密封的有效性。

Description

一种用于余热排出泵的机械密封

技术领域

本发明涉及核电装备领域的一种用于余热排出泵的机械密封。

背景技术

余热排出泵是百万千瓦级核电站反应堆的核三级泵，其主要作用是在反应堆停堆时排出反应堆冷却剂的余热，即余热排出泵输送反应堆冷却剂的余热给余热交换器来满足核电站的冷却要求，进而保障了核电站运行的可靠性，安全性，其在核电站中占有不可替代的作用。

余热排出泵中泵腔的最高温度为204.4℃，需要机械密封能够承受高温对机械密封的作用，余热排出泵设计时，要求机械密封能够承受的温度是215.6℃，要求机械密封在泵腔温度最高时候，机械密封不能够失效，而目前的余热排出泵，机械密封在反应堆冷却剂的温度为170℃时就开始出现泄漏、失效等现象。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于余热排出泵的机械密封，其能够在余热排出泵输送反应堆冷却剂时始终保持有效，不发生泄漏。

实现上述目的的一种技术方案是：一种用于余热排出泵的机械密封，包括泵盖和固定套接在泵轴上的轴封装置；

所述轴封装置包括：机封轴套、动环座、动环、机封压盖、静环座、静环和节流环，所述机封轴套固定套接在所述泵轴上，所述动环座固定套接在所述机封轴套的下部、所述动环固定在所述动环座上、所述机封压盖固定在所述泵盖的顶面上，所述静环座的顶面与所述机封压盖的底面弹性连接，所述静环固定在所述静环座上，使所述动环的顶面与所述静环的底面受力接触；所述节流环位于所述机封轴套和所述机封压盖径向之间；

所述动环、所述静环、所述节流环、所述机封压盖和所述泵盖之间形成机封冷却腔；所述机封冷却腔通过位于所述泵盖圆周上机封冷却水进口和机封冷却水出口与外接的热交换器连通；

所述动环、所述静环、所述机封压盖、所述节流环、所述机封压盖和所述机封轴套之间形成机封泄漏腔。

进一步的，所述泵盖的圆周上还设有机封排气接口，所述机封排气接口包括：将所述机封冷却腔与所述热交换器连通的径向通孔，以及将所述泵盖的底面与所述径向通孔连通的排气管。

进一步的，所述泵盖的圆周上还设有机封泄漏接口，所述机封泄漏接口为一连接所述热交换器的径向盲孔，所述机封压盖内设有引流管，所述引流管将所述机封泄漏腔与所述机封泄漏接口连通。

进一步的，所述机封压盖的内圆周上固定有密封环，所述密封环位于所述节流环的下方，所述密封环的底面与所述静环的顶面固定，所述密封环的外圆周与所述静环座的内圆周固定。

进一步的，所述静环座的顶面与所述机封压盖的底面通过若干个弹簧连接，该若干个弹簧均处于受力状态，使所述静环的顶面与所述静环的底面受力接触。

进一步的，所述动环座内圆周与所述机封轴套外圆周径向之间留有径向间隙，所述动环位于该径向间隙中，且所述动环的外圆周与所述动环座的内圆周固定。

进一步的，所述机封压盖与所述节流环通过位于所述机封压盖和所述节流环顶面的挡板固定。

采用了本发明的一种用于余热排出泵的机械密封的技术方案，即在现有的机械密封中，去除了泵效环，使泵盖和轴封装置的动环、静环、机封压盖之间直接形成机封冷却腔的技术方案。其技术效果是：机封冷却腔内反应堆冷却剂的流动速度加快，反应堆冷却剂的温度降低，减少了反应堆冷却剂对于轴封装置的影响，保证了在余热排出泵传递反应堆冷却剂时，机械密封的有效性。

附图说明

图1为本发明一种用于余热排出泵的机械密封连接热交换器示意图。

图2为本发明一种用于余热排出泵的机械密封的结构示意图。

图3为本发明的一种用于余热排出泵的机械密封中轴封装置结构示意图。

图4为本发明的一种用于余热排出泵的机械密封的仰视图。

图5为本发明的一种用于余热排出泵的机械密封中机封排气接口示意图。

图6为本发明的一种用于余热排出泵的机械密封中机封泄漏接口示意图。

具体实施方式

请参阅图1至图6，本发明的发明人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至图3，本发明的一种余热排出泵的机械密封包括：轴封装置100和泵盖200。轴封装置100套接在余热排出泵的泵轴300上。轴封装置100和泵盖200径向之间形成该机械密封的机封冷却腔11。该机械密封的下方是余热排出泵的泵腔400，泵腔400与机封冷却腔11之间设有位于泵盖200和泵轴300径向之间的水导轴承401和叶轮密封环402，泵腔400内的反应堆冷却剂通过水导轴承401和叶轮密封环402之间的间隙进入机封冷却腔11，再通过与该机封冷却腔11连接的热交换器500后，回流到该机封冷却腔11，对轴封装置100进行冲洗和冷却。

请参阅图3，轴封装置100包括机封轴套1、动环座2、动环3、机封压盖4、静环座5、静环6、密封环7、节流环8和挡板9。

机封轴套1固定套接在泵轴300的外圆周上，并与水导轴承401的外圆周轴肩定位。

机封轴套1的外圆周的下部设有下大上小的三阶台阶面。动环座2安装在机封轴套1下部的第一阶台阶面与第二阶台阶面之间，并与机封轴套1的外圆周径向固定。动环座2的底面固定在机封轴套1下部的第一阶台阶面上，使动环座2与机封轴套1轴向固定。在机封轴套1下部的第二阶台阶面与第三阶台阶面之间，动环座2的内圆周与机封轴套1的外圆周之间形成了环形的径向间隙，动环3位于该环形的径向间隙中，并且动环3的外圆周与动环座2的内圆周固定。余热排出泵运行过程中，动环3跟随泵轴300旋转。

机封压盖4与机封轴套1的外圆周套接，机封压盖4的底面与泵盖200的顶面之间的定位为轴肩定位，机封压盖4的底面与泵盖200的顶面通过螺栓或螺柱的进行固定。密封环7和节流环8均位于机封压盖4与机封轴套1的径向之间。其中节流环8位于密封环7的上方。节流环8与机封轴套1之间处于受力接触状态。密封环7的外圆周固定在机封压盖4的内圆周上，密封环7的内圆周与机封轴套1之间留有径向间隙。静环座5的内圆周与密封环7的外圆周固定。同时，静环座5的顶面与机封压盖4的底面通过若干弹簧10连接。该若干个弹簧10均处于压缩状态，该若干个弹簧10均位于机封压盖4底部的盲孔中，且外设保护套。静环6的外圆周与静环座5的内圆周固定，静环6的顶面与密封环7的底面固定。由于该若干个弹簧10均处于压缩状态，因此给予了静环座5一个向下的压力，然后静环座5将该向下的压力传递给静环6，这样，动环3的顶面与静环6的底面之间处于受力接触状态，动环3的顶面与静环6的底面之间形成轴封装置100的轴封端面。设置密封环7的目的在于：有利于增大静环6的尺寸和底面面积，提高轴封装置100的有效性，从而保证机械密封的有效性。

这样，泵盖200、动环3、静环6和机封压盖4之间形成的腔室即为机封冷却腔11。密封环7、节流环8、机封轴套1、动环3、静环6和机封压盖4之间的形成的腔室为机封泄漏腔12。节流环8与机封轴套1之间处于受力接触状态是为了在轴封装置100发生泄漏时，防止机封泄漏腔12内的反应堆冷却剂从该机封轴套1和节流环8之间的间隙泄漏。

挡板9位于节流环8和机封压盖4的顶面上，挡板9将节流环8和机封压盖4固定，防止节流环8在轴封装置100泄漏时发生松动。挡板9与机封压盖4的顶面之间还通过定位块91固定。

由于轴封装置100中撤除了原来的泵效环，动环3、静环6、机封压盖4和泵盖200的之间直接形成了机封冷却腔11，机封冷却腔11内反应堆冷却剂的流动速度加快，反应堆冷却剂的温度降低，减少了反应堆冷却剂对轴封装置100的影响，保证了在余热排出泵传递反应堆冷却剂时，机械密封的有效性。

请参阅图4，泵盖200的圆周上还设有机封冷却水进口210和机封冷却水出口220，将机封冷却腔11与外接的热交换器500连通，其中机封冷却水进口210接热交换器500的出口，机封冷却水出口220接热交换器500的进口，这样机封冷却腔11就和热交换器500形成了一个热循环系统。泵腔400中的反应堆冷却剂在通过水导轴承401和叶轮密封环402之间的间隙后，进入机封冷却腔11。机封轴套1和水导轴401承之间采用轴肩定位的目的在于：在反应堆冷却剂对机封端面进行冲洗冷却前，使反应堆冷却剂有足够多的时间进行冷却。从泵腔400进入机封冷却腔11内的反应堆冷却剂先从机封冷却水出口220排出机封冷却腔11，进入热交换器500进行冷却后，再经过机封冷却水进口210，回流进入机封冷却腔11，对轴封装置100的轴封端面进行冲洗冷却。反应堆冷却剂在轴封端面上形成液体保护膜，减少轴封装置100的轴封端面的摩擦系数，减少轴封端面的摩擦生热，保证机械密封的有效性。

请参阅图5和图6，此外泵盖200的圆周上还设有机封排气接口230和机封泄漏接口240。

请参阅图5，机封排气接口230连接热交换器500的进口。机封排气接口230分为连接机封冷却腔11和热交换器500的进口的径向通孔231，以及将泵盖200底面，即余热排出泵的泵腔400与径向通孔231连通的排气管232，通过排气管232和径向通孔231，一方面可将余热排出泵的泵腔400中的反应堆冷却剂直接输送进入热交换器500的进口，在经过热交换器500的冷却后，经过机封冷却水进口210，回流到机封冷却腔11，减少高温的反应堆冷却剂直接对所述轴封端面进行冲洗的可能，避免轴封装置100因为反应堆冷却剂的影响而失效，保证了机械密封的有效性。另外一方面，机封冷却腔11内的空气通过排气管232排入泵腔400然后排出余热排出泵。

请参阅图6，机封泄漏接口240是位于泵盖200外圆周上的一个径向盲孔，机封泄漏接口240连接热交换器500的进口。相应地，机封压盖4内还设有一个引流管41，引流管41将机封泄漏腔12与机封泄漏接口240连通，当轴封装置100发生泄漏时，机封泄漏腔12内的反应堆冷却剂可以通过引流管41和机封泄漏接口240进入热交换器500，从而防止反应堆冷却剂沿着泵轴300的轴向发生进一步的泄漏，并将机封泄漏腔12内的反应堆冷却剂回收，同时降低对轴封装置100进行冲洗冷却的反应堆冷却剂的温度，使机械密封恢复有效。

本实施例中，轴封装置100的静环6和动环3都是由碳化硅制成的。保证轴封装置100够承受足够高的温度而不发生失效，同时碳化硅耐磨且摩擦系数底，保证了余热排出泵的有效运转，防止轴封装置100运行过程中的碎屑进入反应堆冷却剂。

为了保证机械密封的有效性，机封轴套1和泵轴300之间，机封轴套1和动环座2之间，动环座2与动环3之间、泵盖200与机封压盖4之间、密封环7与机封压盖4之间、静环座5与密封环7之间、静环6与密封环7之间，以及静环6与静环座5之间均设有O形密封圈。

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)

1.一种用于余热排出泵的机械密封，包括泵盖(200)和固定套接在泵轴(300)上的轴封装置(100)，

所述轴封装置(100)包括：机封轴套(1)、动环座(2)、动环(3)、机封压盖(4)、静环座(5)、静环(6)和节流环(8)，所述机封轴套(1)固定套接在所述泵轴(300)上，所述动环座(2)固定套接在所述机封轴套(1)的下部、所述动环(3)固定在所述动环座(2)上、所述机封压盖(4)固定在所述泵盖(200)的顶面上，所述静环座(5)的顶面与所述机封压盖(4)的底面弹性连接，所述静环(6)固定在所述静环座(5)上，使所述动环(3)的顶面与所述静环(6)的底面受力接触；所述节流环(8)位于所述机封轴套(1)和所述机封压盖(4)径向之间，所述泵盖(200)的圆周上还设有机封排气接口(230)，其特征在于:

所述动环(3)、所述静环(6)、所述机封压盖(4)和所述泵盖(200)之间形成机封冷却腔(11)；所述机封冷却腔(11)通过位于所述泵盖(200)圆周上机封冷却水进口(210)和机封冷却水出口(220)与外接的热交换器(500)连通；

所述动环(3)、所述静环(6)、所述节流环(8)、所述机封压盖(4)和所述机封轴套(1)之间形成机封泄漏腔(12)，

所述机封排气接口(230)包括：将所述机封冷却腔(11)与所述热交换器(500)连通的径向通孔(231)，以及将所述泵盖(200)的底面与所述径向通孔(231)连通的排气管(232)，

所述泵盖(200)的圆周上还设有机封泄漏接口(240)，所述机封泄漏接口(240)为一连接所述热交换器(500)的径向盲孔，所述机封压盖(4)内设有引流管(41)，所述引流管(41)将所述机封泄漏腔(12)与所述机封泄漏接口(240)连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于余热排出泵的机械密封，其特征在于：所述机封压盖(4)的内圆周上固定有密封环(7)，所述密封环(7)位于所述节流环(8)的下方，所述密封环(7)的底面与所述静环(6)的顶面固定，所述密封环(7)的外圆周与所述静环座(5)的内圆周固定。

3.根据权利要求1所述的一种用于余热排出泵的机械密封，其特征在于：所述静环座(5)的顶面与所述机封压盖(4)的底面通过若干个弹簧(10)连接，该若干个弹簧(10)均处于压缩状态，使所述动环(3)的顶面与所述静环(6)的底面受力接触。

4.根据权利要求1所述的一种用于余热排出泵的机械密封，其特征在于：所述动环座(2)内圆周与所述机封轴套(1)外圆周径向之间留有径向间隙，所述动环(3)位于该径向间隙中，且所述动环(3)的外圆周与所述动环座(2)的内圆周固定。

5.根据权利要求1所述的一种用于余热排出泵的机械密封，其特征在于：所述机封压盖(4)与所述节流环(8)通过位于所述机封压盖(4)和所述节流环(8)顶面的挡板(9)固定。