CN104632719B - 一种核电用高温泵轴承散热辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核电用高温泵轴承散热辅助装置，指的是在冷却油腔的传动轴上安装这一散热辅助装置，包括第一外齿轮、第二外齿轮、内齿轮、盖板、叶片。通过键联接将传动轴与第一外齿轮相连，第一外齿轮与第二外齿轮啮合，第二外齿轮与内齿轮啮合，从而带动固定在内齿轮上的叶片以较低的速度运转，使得冷却油能够在冷却油腔中流动，从而达到强化传热的目的。

Description

一种核电用高温泵轴承散热辅助装置

技术领域

本发明涉及一种提高轴承冷却性能的装置，特别是一种核电用高温泵轴承散热辅助装置。

背景技术

核电是技术上已经相对成熟且能大规模开发并提供稳定电力输出的清洁能源。在核电站中，无论是核岛、常规岛还是配套系统，泵都是很重要的设备。核电高温泵是主要是运输高温高压流体，在泵运行过程中，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，使得轴承体的温升大大高于其允许工作温升范围，过高的工作温度会损伤轴承，降低轴承的使用寿命，从而降低泵运行可靠性。

核电泵用轴承散热现有技术有在轴承体的外表面上均布地设有多条散热筋板，增加轴承体与空气的热交换面积，使热量释放。

也有通过轴承座以及轴承压盖上的通风口以及转鼓上的散热叶片，散热叶片的转鼓带动空气流，带走泵轴承运转时产生的热量。

由于核电高温泵轴承采用油冷却，现有的技术没有考虑到冷却油的热传导效率较低这一问题，而热对流的传热效率是优于热传导的。

发明内容

为克服现有技术不足，本发明提出了一种核电用高温泵轴承散热辅助装置，包括冷却油腔、传动轴、叶片、第一外齿轮、第二外齿轮、内齿轮、支撑轴，所述传动轴通过键连接所述第一外齿轮，所述支撑轴固定在所述冷却油腔的内壁，所述第二外齿轮安装在所述支撑轴上，所述第二外齿轮的左端外啮合与所述第一外齿轮，所述第二外齿轮的右端内啮合所述内齿轮，所述叶片固定在所述内齿轮的外壁上。

进一步的，所述第二外齿轮两侧安装有盖板，所述盖板固定在所述支撑轴上，所述盖板半径等于所述第二外齿轮分度圆半径的1.0-1.2倍。所述盖板可以防止第二外齿轮移动。

进一步的，所述第一外齿轮的分度圆直径为所述传动轴的直径的1.2-1.5倍。第一外齿轮的模数为3-8mm，分度圆直径等参数依据传动轴的直径和叶片所需旋转速度而定。由于泵轴速度快，为了确保散热装置稳定运行，需要对散热叶片进行减速。在保证叶片低速运行的情况下，应尽量减小三个齿轮的直径，从而保证叶片的长度足够长，充分搅动冷却液。

进一步的，所述内齿轮分度圆直径为所述传动轴直径的1.5-5倍。内齿轮的模数为3-8mm，内齿轮的分度圆直径等参数根据冷却油腔的大小以及所需的叶片旋转速度来确定，既要保证运动不干涉，又要保证冷却油能够充分的流动起来。所述第二外齿轮的模数为3-8mm，分度圆直径依据第一外齿轮和内齿轮的分度圆直径而定。

进一步的，所述叶片的数量为2-4枚，叶片的个数以及长度根据冷却油腔和内齿齿轮的尺寸而定。

进一步的，所述叶片形状为长方形，所述叶片的长度为所述传动轴直径为5-10倍，所述叶片的宽度为冷却油腔长度的0.2-0.8倍。冷却油腔多为圆柱形，长方形的叶片搅动更充分。

本发明的有益效果是：热对流的传热效率明显优于热传导，轴承冷却辅助装置对轴承散热性能改善效果明显，结构简单，并一定程度上提高了核电高温泵的可靠性，改善了轴承散热的条件，提高了核泵运行的可靠性和安全性。

附图说明

图1为高温泵轴承散热辅助装置示意图。

图2为本发明所述装置的三维示意图。

图3为本发明所述第二外齿轮的示意图。

图4为本发明所述第二外齿轮的三维示意图。

图中，1.键，2.冷却油腔，3.传动轴，4.叶片，5.第一外齿轮，6.第二外齿轮，7.内齿轮，8.盖板，9.支撑轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明。

本发明是一种核电用高温泵轴承散热辅助装置，包括冷却油腔2、传动轴3、叶片4、第一外齿轮5、第二外齿轮6、内齿轮7、盖板8、支撑轴9，所述传动轴3通过所述键1连接所述第一外齿轮5，所述支撑轴9固定在冷却油腔2内壁，所述第二外齿轮6安装在所述支撑轴9上，所述第二外齿轮6的左端外啮合所述第一外齿轮5，所述第二外齿轮6右端内啮合所述内齿轮7，所述叶片4固定在所述内齿轮7外壁上，所述叶片4的数量为2-4枚，所述第二外齿轮6上下面固定有盖板8，所述盖板8通过焊接固定在所述支撑轴9上，所述盖板8半径等于所述第二外齿轮6分度圆半径的1.0-1.2倍，所述第一外齿轮5的模数为3-8mm、分度圆直径为所述传动轴3的直径的1.2-1.5倍，所述内齿轮7的模数为3-8mm、分度圆直径为所述传动轴3直径的1.5-5倍，所述第二外齿轮6的模数为3-8mm。所述叶片4形状为长方形，所述叶片4的长度为所述传动轴3直径为5-10倍，所述叶片4的宽度为冷却油腔2长度的0.2-0.8倍。

工作原理如下：在高温高压工况下的核泵中，轴承部件的温度非常高。由于结构的原因，只能通过间接的方式对轴承部件进行散热，轴承部件通过传动轴3将热量传递给冷却油腔2的冷却油，冷却油通过外壁将热量传递给冷却水。通过安装该散热辅助装置，从传动轴3到冷却油和从冷却油到外壁的传热方式将以热对流为主，提高轴承部件的散热性能。传动轴3转动带动第一外齿轮5转动，第一外齿轮5带动第二外齿轮6转动，第二外齿轮6带动内齿轮7转动，内齿轮7带动叶片4转动，冷却油形成热对流。在高温下，冷却油粘度变小、热导率较降低，传动轴到冷却油和冷却油到外壁的热量传递方式以热对流为主，在相同的条件下，热对流的传热效率明显优于热传导。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种核电用高温泵轴承散热辅助装置，其特征在于：包括冷却油腔(2)、传动轴(3)、叶片(4)、第一外齿轮(5)、第二外齿轮(6)、内齿轮(7)、支撑轴(9)，所述传动轴(3)通过键(1)连接所述第一外齿轮(5)，所述支撑轴(9)固定在所述冷却油腔(2)的内壁，所述第二外齿轮(6)固定在所述支撑轴(9)上，所述第二外齿轮(6)的左端外啮合所述第一外齿轮(5)，所述第二外齿轮(6)的右端内啮合所述内齿轮(7)，所述叶片(4)固定在所述内齿轮(7)的外壁上。

2.根据权利要求1所述的一种核电用高温泵轴承散热辅助装置，其特征在于：所述第二外齿轮(6)两侧安装有盖板(8)，所述盖板(8)固定在所述支撑轴(9)上，所述盖板(8)半径等于所述第二外齿轮(6)分度圆半径。

3.根据权利要求1所述的一种核电用高温泵轴承散热辅助装置，其特征在于：所述第一外齿轮(5)分度圆直径为所述传动轴(3)的直径的1.2-1.5倍。

4.根据权利要求1所述的一种核电用高温泵轴承散热辅助装置，其特征在于：所述内齿轮(7)分度圆直径为所述传动轴(3)直径的1.5-5倍。

5.根据权利要求1所述的一种核电用高温泵轴承散热辅助装置，其特征在于：所述叶片(4)的数量为2-4枚。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种核电用高温泵轴承散热辅助装置，其特征在于：所述叶片(4)形状为长方形，所述叶片(4)的长度为所述传动轴(3)直径的5-10倍，所述叶片(4)的宽度为冷却油腔(2)长度的0.2-0.8倍。