CN105408962A - 用于轴密封系统的填料密封件的活性表面 - Google Patents
用于轴密封系统的填料密封件的活性表面 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105408962A CN105408962A CN201480041905.1A CN201480041905A CN105408962A CN 105408962 A CN105408962 A CN 105408962A CN 201480041905 A CN201480041905 A CN 201480041905A CN 105408962 A CN105408962 A CN 105408962A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- active surface
- protective seam
- packing seal
- face
- seal element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012856 packing Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 42
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010432 diamond Substances 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 claims description 3
- SJKRCWUQJZIWQB-UHFFFAOYSA-N azane;chromium Chemical compound N.[Cr] SJKRCWUQJZIWQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims 1
- 238000007667 floating Methods 0.000 abstract description 7
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 19
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 8
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 8
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical group [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical group [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 description 2
- 229920001774 Perfluoroether Polymers 0.000 description 2
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N azanylidynechromium Chemical compound [Cr]#N CXOWYMLTGOFURZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 229910052598 goethite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 2
- AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M hydroxy(oxo)iron Chemical compound [O][Fe]O AEIXRCIKZIZYPM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002588 FeOOH Inorganic materials 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005844 autocatalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 229910001447 ferric ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 230000036571 hydration Effects 0.000 description 1
- 238000006703 hydration reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009533 lab test Methods 0.000 description 1
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007348 radical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N rhenium atom Chemical compound [Re] WUAPFZMCVAUBPE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 1
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000001089 thermophoresis Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J15/00—Sealings
- F16J15/16—Sealings between relatively-moving surfaces
- F16J15/34—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member
- F16J15/3496—Sealings between relatively-moving surfaces with slip-ring pressed against a more or less radial face on one member use of special materials
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
- G21C15/24—Promoting flow of the coolant
- G21C15/243—Promoting flow of the coolant for liquids
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21D—NUCLEAR POWER PLANT
- G21D1/00—Details of nuclear power plant
- G21D1/04—Pumping arrangements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
- Mechanical Sealing (AREA)
Abstract
本发明涉及一种旨在确保在主回路(8)和大气(9)之间密封的用于密封核反应堆的主电机驱动泵单元的轴(7)的系统(4)的填料密封件(1)，所述填料密封件(1)包括一个旋转活性表面(10)和一个浮动活性表面(11)，其特征在于，该浮动活性表面(11)和/或旋转活性表面(10)的面(12)覆盖有保护层，该保护层由一种具有大于30mJ/m2的表面能和小于15mJ/m2的电子给体组分的材料制成。
Description
技术领域
本发明的领域是压水核反应堆(EPR)的主电机驱动泵单元的领域。更确切地，本发明涉及主电机驱动泵单元的主机械填料密封件的活性表面，也称为活性面。
背景技术
在核反应堆中，主泵在压水反应堆的主回路中产生水循环。一种轴动态密封系统确保了在该主回路和大气之间的密封。该轴密封系统是一种受控的泄漏系统。它包括三个串联布置的密封件。每个密封件都包括确保主密封的两个活性表面。一个活性表面，被称为旋转活性表面，安装在一个被连接到该轴的旋转组件中，另一活性表面，被称为浮动活性表面，被安装在一个非旋转组件中，但其自由地被轴向地设置以遵循该轴的可能的轴向位移。
密封件n°1确保了在主回路和大气之间的最大部分压降。它是流体静力学类型的，具有10μm数量级的厚度的水膜。确保主密封的活性表面的面的特定几何形状能够在旋转中在关闭时自动调整它们的间距，该间距仅取决于密封件的ΔP。活性表面最初由氧化铝制成，但它们越来越经常由更耐磨的氮化硅制成。
密封件n°1以受控的泄漏率操作，由于在其活性面上加工的特定轮廓，在操作中以600l/h的数量级。这可以从155巴的压力切换到约为2巴的压力。
然而，在现有技术的密封件n°1中，需要注意到的是，氧化铁的严重沉积污染了活性面并修改了这些面的梯度，导致对泄漏率的改变。
GregoryLefèvre，LjiljanaS.ZivkovicandAnneJaubertie的文献“赤铁矿粒子在核反应堆冷却泵-实验室实验的氧化铝密封面板上的沉积和工业反馈”，Hem.Ind.，2012年，解释了该污染现象是由于一种两个步骤的现象：
-粒子通过流体动力学的、电泳的和热泳的现象从所述溶液朝所述活性表面运输；
-然后它们通过物理化学相互作用粘附到密封面上。在现有技术中，这些交互被视为实质上是由于赤铁矿粒子带正电，而活性表面的面带负电的事实。
为了克服该问题，文献US7287756提出了在活性表面的面上增加催化剂。该催化剂优选为以下组分或以下组分的混合物：铼、钌、铑、钯、银、锇、铱、铂、金。从文献US7287756中，铁作为FeOOH(针铁矿)和Fe2+离子存在于溶液中。针铁矿将沉积在填料密封件的面上。同时，Fe2+离子将由分子氧氧化成将沉淀和强化该沉积物的Fe3+离子。该沉积物然后将发展成赤铁矿(Fe2O3)。催化剂的使用将可以在其中分离二氢，导致减少化学势，以防止Fe2+离子氧化和减少转化到Fe2+离子的当前Fe3+，因此防止了发生氧化物沉积。
申请人已经确定了用于在活性表面的面上形成氧化物沉积物的另一机构。因此，我们提出一种考虑该形成机构的解决方案。
发明内容
本发明的目的是通过提供一种有效的解决方案，以防止核反应堆的主电机驱动泵单元的轴密封系统的密封件n°1的活性表面的污染，克服了现有技术的缺点。
为此，本发明旨在用涂层涵盖密封件n°1的活性表面的面，该图层阻止了Fe2+离子吸附在该活性表面的面上。
事实上，申请人的实验已显示出，Fe2+和赤铁矿粒子的同时出现对于形成沉积物是必需的。该沉积物仅在Fe2+为热力学稳定形式的Pourbaix图的场中实施，该动力学导致了赤铁矿粒子仍然存在。此外，这表明了，沉积发生在低能面上，该低能面为不良的电子给体。例如在全氟烷氧基(PFA)上观察到，其具有小于20mJ/m2的总表面能以及小于5mJ/m2的电子给体组分。沉积也发生在高能表面上，该高能表面为强电子给体组分，例如具有50mJ/m2的总表面能和56mJ/m2的电子给体组分的氮化硅。然而，沉积以低电子给体组分(3mJ/m2)强烈地延迟在高能微晶金刚石面(50mJ/m2)上。
更确切地，本发明提供了一种用于旨在确保在主回路和大气之间密封的核反应堆的主电机驱动泵单元的轴密封系统的活性表面，该活性表面的一个面覆盖有保护层，该保护层由一种具有大于30mJ/m2的表面能和小于15mJ/m2的电子给体组分的材料制成。
用一种具有大于30mJ/m2的表面能和小于15mJ/m2的电子给体组分的材料覆盖该活性表面的面可防止Fe2+离子吸附在该活性表面的面上。事实上，与现有技术的文献中描述的连接现象不同，赤铁矿粒子不直接地连接到该活性表面的面上，但它们连接到本身被吸附在该活性表面的面上的Fe2+离子。事实上，Fe2+铁离子被该活性表面的负电子给体面所吸引。Fe2+是一种路易斯酸，它与出现在该活性表面的面上的氧气基反应，并且进而能够与具有很强电子给体组分的胶体或微粒Fe2O3反应。Fe2+离子然后可以吸附在赤铁矿粒子的面上并且该反应继续作为链式反应，其导致该活性表面被污染。因此，为了防止该活性表面被污染，申请人提出通过用一个保护层覆盖该面，Fe2+离子应被阻止吸附在该活性表面的面上。
根据本发明的活性表面也可以具有单独或根据任何技术可能的组合所采取的一个或多个以下特征。
该活性表面可以是一种浮动活动表面或旋转活动表面。
被选择用于该保护层的材料优选地具有大于35mJ/m2的表面能，并且更优选地大于37mJ/m2，甚至更有利地大于50mJ/m2。实际上，所选材料的表面能越大，该面越将会与结合水的膜水合，该膜屏蔽Fe2+离子的面并防止其吸附。被选择用于该保护层的材料具有一种优选地小于10mJ/m2以及更优选地少于5mJ/m2的电子给体组分，从而限制与Fe2+离子的相互作用和防止其吸附。该电子给体组分或基本组分由带有三种液体的接触角所确定：双极、单极和非极液体。
根据一个实施例，被选择用于该保护层的材料是具有50mJ/m2的表面能和3mJ/cm2的低电子给体组分的纳米或微晶体钻石。
根据另一实施例，被选择用于该保护层的材料是具有44mJ/m2的总表面能和0.3mJ/cm2的电子给体组分的氮化钛(TiN)。
根据另一实施例，被选择用于该保护层的材料是具有41mJ/m2的总表面能和0.4mJ/cm2的电子给体组分的氮化铬(CrN)。
根据另一实施例，被选择用于该保护层的材料是具有33mJ/m2的表面能和9mJ/cm2的电子给体组分的化学镍(Ni)。
根据另一实施例，被选择用于该保护层的材料是碳化硅(SiC)。事实上，作为其组成物的函数，该材料可以具有足够高的表面能以防止Fe2+离子被该活性表面的面所吸引并且具有足够低的电子给体组分以限制在Fe2+离子和该面之间的相互作用。
本发明不仅限于所提到的层。
有利地，该保护层具有一个大于100nm从而连续，以及小于100μm从而减少裂纹风险并在断开的情况下限制干扰的厚度。该层优选地具有一个在1和5μm之间的厚度。
有利地，该活性表面由氮化硅制成。
旨在接触水膜的每个活性表面的面优选地完全覆盖有该保护层。
根据一个实施例，该活性表面可进一步覆盖有一个设置在该保护层和该活性表面的面之间的连接层。该连接层允许改进该保护层的连接。该连接层的组分取决于该保护层的组分。
根据一个实施例，该活性表面的面，以及更精确地该保护层的，进一步通过凸块阵列被微结构化或纳米结构化，该凸块可可以是孔或支柱。
每个孔都具有在10nm和5μm之间的侧面尺寸，以及在10nm到5μm的深度。在两个连续孔之间的距离是在10nm和5μm之间。
每个支柱都具有在10nm和5μm之间的尺寸。长宽比，也就是高度/侧面尺寸比，必须优选地小于2并且更优选地小于1，从而为了避免侵蚀现象。在两个连续支柱之间的距离是在10nm和5μm之间。
通过在Fe2+离子仍被连接到该保护层的面的情况下限制连接点，该微型器或纳米结构化可以防止Fe2O3粒子连接到Fe2+离子。
根据一个实施例，该至少一个活性表面的面，并且更精确地该保护层的面，可以进一步具有分层结构。在500nm和5μm之间以及优选地在1μm和和2μm之间侧面尺寸的微结构，优选地可覆盖有在10nm和200nm之间以及优选地在50nm和100nm之间尺寸的纳米结构。在离子仍会被连接到该保护层的面的情况下，该双重结构化还能够减少Fe2O3粒子的连接点。
本发明的另一方面也涉及一种填料密封件，包括根据本发明第一方面的至少一个活性表面。
附图说明
在阅读以下的详细描述后，参考附图，本发明的进一步特征和优点将会显而易见，该附图示出了：
图1是根据本发明一个实施例的一种轴密封系统的横截面视图；
图2是根据本发明一个实施例的一种密封件n°1的示意图；
图3是一种密封件活性表面的污染现象的示意图；
图4是根据本发明一个实施例的一种密封件n°1的活性表面的横截面示意图；
图5是根据本发明另一实施例的一种密封件n°1的活性表面的横截面示意图。
为了清晰起见，相同或相似元件在所有附图中用相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1表示一种用于核反应堆的主电机驱动泵单元的轴4的机械填料密封件的系统。该轴密封系统包括在图中用1表示的密封件n°1，在图中用2表示的密封件n°2，在图中用3表示的密封件n°3。每个密封件1、2、3均包括一个附接到轴7上的旋转活性表面以及一个能够遵循轴7的轴向位移但不旋转的浮动活性表面。
在图2中将更精确地表示密封件n°1。密封件n°1确保在主回路8和大气9之间的最大部分压降。密封件n°1是流体静力学类型的，具有10μm数量级厚度的水膜。密封件n°1包括一个被附接到轴7上的旋转活性表面10以及一个能够遵循轴7的轴向位移的浮动活性表面11。密封件n°1的泄漏速率由浮动活性表面11的双梯度或由旋转活性表面10和浮动活性表面11的梯度所确定。所述活性表面由氮化硅Si3N4制成。
在图3中解释了在缺乏本发明特征时活性表面10、11的污染过程。水在活性表面10、11之间循环。该水使在活性表面的面上优选吸附的Fe2+离子变成Si3N4。Fe2+是一种路易斯酸，它与出现在该活性表面的面上的氧基团反应，并且进而能够与具有很强电子给体组分的胶体的或微粒的Fe2O3反应。Fe2+离子然后可以吸附在赤铁矿粒子的面上并且该反应作为链式反应而持续进行，其导致该活性表面被污染。
为了避免该污染过程，参考图4和图5，活性表面10、11中的至少一个的面12覆盖有保护层13。该保护层13由一种其上Fe2+离子如果有的话也很少吸附的材料制成。为此，该保护层13由一种具有大于30mJ/m2的表面能和小于15mJ/m2的电子给体组分的材料制成。
该保护层因此可由纳米或微晶体钻石制成，其具有50mJ/m2的表面能和3mJ/m2的低电子给体组分。
在现实条件中模拟沉积的一种模型上已经测试了一组覆盖有以2μm厚度的微晶金刚石形式的碳层的活性表面。对于氮化硅的现有技术未加工活性表面，在250h后发生氧化铁的沉积。当该活性表面覆盖有以2μm厚度的微晶金刚石形式的碳层时，该沉积仅在750h后出现。在这种情况下，相对于在250h过程中测试的氮化硅的活性表面，该沉积在视觉上剧烈地减少。
该保护层也可由一种具有44mJ/m2的总表面能和0.3mJ/cm2的电子给体组分的氮化钛制成。
该保护层还可以由一种具有41mJ/m2的总表面能和0.4mJ/cm2的电子给体组分的氮化铬制成。
该保护层也可由一种具有33mJ/m2的表面能和9mJ/m2的电子给体组分的化学镍制成。当该保护层由镍制成时，在该活性表面的面与该保护层之间优选设置一连接层，以改进该保护层的强度并启动镍沉积物的自动催化反应。该连接层优选由铂或钯制成。
该保护层也可由碳化硅(SiC)制成。碳化硅可具有可变的表面能，该表面能为其成分的函数，使得选择该碳化硅化合物，以具有大于30mJ/m2的表面能和足够低的电子给体组分。
该材料并不局限于先前提到的材料。
该保护层优选具有大于100nm的厚度从而连续，以及小于100μm的厚度，以减少裂纹的风险，并在断开的情况下限制干扰。沉积物优选具有在1μm与5μm之间的厚度。
此外，该保护层可通过一排孔或柱被微结构化或纳结构化。
每个孔都具有在10nm与5μm之间的侧面尺寸，以及在10nm与5μm之间的深度。两个连续孔之间的距离在10nm和5μm之间。
每个柱的侧面尺寸在10nm与5μm之间。纵横比(高度/侧尺寸比)优选地必须小于2，更优选地小于1，以避免侵蚀现象。两个连续支柱之间的距离在10nm与5μm之间。通过在Fe2+离子仍会被连接到该保护层的面的情况下限制连接点，该微结构或纳结构可以防止Fe2O3颗粒连接到Fe2+离子。
通过使用微颗粒或纳颗粒的掩模而进行的光刻技术，或者甚至通过嵌段共聚物或通过任何其他已知的微结构或纳结构方法，可实施该保护层的微结构化或者纳结构化。
通过结合微结构和纳结构，该结构化可以是分层的。
在纳结构或微结构的情况下，该保护层优选被放置就位然后被构造。
当然，本发明不限于参考附图所描述的实施例并且可考虑替代方案，而不背离本发明的范围。特别地，可以使用除在详细描述中所提到的这些之外的其他材料。
Claims (8)
1.一种旨在确保在主回路(8)与大气(9)之间的密封的用于密封核反应堆的主电机驱动泵单元的轴(7)的系统(4)的填料密封件(1)的活性表面(10、11)，其特征在于，所述活性表面的面(12)覆盖有保护层(13)，所述保护层由一种具有大于30mJ/m2的表面能和小于15mJ/m2的电子给体组分的材料制成。
2.根据权利要求1所述的填料密封件(1)的活性表面(10、11)，其中，所述保护层(13)的材料具有大于35mJ/m2，优选大于37mJ/m2，更优选大于50mJ/m2的表面能。
3.根据权利要求1或2所述的填料密封件(1)的活性表面(10、11)，其中，所述保护层(13)的材料具有小于10mJ/m2，更优选小于5mJ/m2的电子给体组分。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的填料密封件(1)的活性表面(10、11)，其中，所述保护层(13)由以下材料中的一种制成：碳化硅、氮化钛、氮化铬、镍、微水晶钻石或纳水晶钻石。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的填料密封件(1)的活性表面(10、11)，其中，所述保护层(13)的厚度(e)在100nm与100μm之间。
6.根据前述权利要求中任何一项所述的填料密封件(1)的活性表面(10、11)，其中，所述活性表面进一步覆盖有一连接层，该连接层设置在所述保护层(13)与所述活性表面(10、11)的面(12)之间。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的填料密封件(1)的活性表面(10、11)，其中，所述活性表面中的至少一个的面(12)通过一排凸起而被进一步微结构化或纳结构化，每个凸起的侧面尺寸在10nm与5μm之间，高度在10nm与5μm之间，两个连续凸起之间的距离在10nm与5μm之间。
8.一种填料密封件(1)，包括至少一个根据前述权利要求中任何一项所述的活性表面(10、11)。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1357301 | 2013-07-24 | ||
| FR1357301A FR3009125B1 (fr) | 2013-07-24 | 2013-07-24 | Glace pour garniture d'etancheite pour systeme d'etancheite d'arbre |
| PCT/EP2014/065727 WO2015011142A1 (fr) | 2013-07-24 | 2014-07-22 | Glace pour garniture d'etancheite pour systeme d'etancheite d'arbre |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105408962A true CN105408962A (zh) | 2016-03-16 |
| CN105408962B CN105408962B (zh) | 2018-06-19 |
Family
ID=49620067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201480041905.1A Expired - Fee Related CN105408962B (zh) | 2013-07-24 | 2014-07-22 | 用于轴密封系统的填料密封件的活性表面 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10221948B2 (zh) |
| EP (1) | EP3025353B1 (zh) |
| KR (1) | KR102244656B1 (zh) |
| CN (1) | CN105408962B (zh) |
| ES (1) | ES2703532T3 (zh) |
| FR (1) | FR3009125B1 (zh) |
| WO (1) | WO2015011142A1 (zh) |
| ZA (1) | ZA201600460B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3009124A1 (fr) * | 2013-07-24 | 2015-01-30 | Areva Np | Glace pour garniture d'etancheite pour systeme d'etancheite d'arbre |
| CN108291536A (zh) * | 2015-12-16 | 2018-07-17 | 安捷伦科技有限公司 | 具有活塞和用于支承活塞以进行密封的支撑体的流体泵 |
| FR3067513B1 (fr) * | 2017-06-08 | 2020-01-17 | Areva Np | Glace de garniture d'etancheite d'un systeme d'etancheite d'arbre de groupe motopompe primaire |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4841408A (en) * | 1986-10-31 | 1989-06-20 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Electroconductive sliding apparatus |
| US6149160A (en) * | 1997-08-08 | 2000-11-21 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Mechanical seals enhanced with microstructures |
| CN101603595A (zh) * | 2008-06-10 | 2009-12-16 | 宁波安密密封件有限公司 | 机械密封件及其制造方法 |
| US20110101616A1 (en) * | 2008-01-11 | 2011-05-05 | Eagle Industry Co., Ltd. | Mechanical Seal Sliding Member, and Mechanical Seal |
| WO2012079658A1 (de) * | 2010-12-17 | 2012-06-21 | Eagleburgmann Germany Gmbh & Co.Kg | Reibungsarmer gleitring mit kostengünstiger diamantbeschichtung |
| WO2013035503A1 (ja) * | 2011-09-10 | 2013-03-14 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE907192C (de) * | 1943-06-01 | 1954-02-11 | N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande) | Regelschaltung |
| JPS6021487A (ja) * | 1983-07-18 | 1985-02-02 | 株式会社日立製作所 | 原子炉水漏洩防止装置 |
| FR2556070B1 (fr) * | 1983-12-01 | 1987-12-11 | Ceraver | Procede de fabrication d'une garniture mecanique d'etancheite pour machine rotative |
| US4871297A (en) * | 1987-04-08 | 1989-10-03 | Westinghouse Electric Corp. | Reactor coolant pump sealing surfaces with titanium nitride coating |
| DE69503411T2 (de) * | 1994-03-30 | 1998-11-19 | Cummins Engine Co Inc | Dichtung zum mechanischen Abdichten einer Kühlmittelpumpe einer Dieselbrennkraftmaschine und Verfahren zu deren Herstellung |
| US6212997B1 (en) * | 1999-02-01 | 2001-04-10 | Nordson Corporation | Reciprocating fluid pumps with chromium nitride coated components in contact with non-metallic packing and gasket materials for increased seal life |
| US6946096B2 (en) * | 2002-05-03 | 2005-09-20 | Honeywell International, Inc. | Use of powder metal sintering/diffusion bonding to enable applying silicon carbide or rhenium alloys to face seal rotors |
| WO2006093319A1 (en) * | 2005-03-02 | 2006-09-08 | Ebara Corporation | Diamond-coated bearing or seal structure and fluid machine comprising the same |
| DE202006006425U1 (de) * | 2006-04-21 | 2006-06-29 | Burgmann Industries Gmbh & Co. Kg | Bauteil, insbesondere Gleitring einer Gleitringdichtungsanordnung |
| CN101539903A (zh) * | 2008-03-18 | 2009-09-23 | 北京书生国际信息技术有限公司 | 一种兼容不同格式文档的软件实现方法 |
| IT1400749B1 (it) * | 2010-06-30 | 2013-07-02 | St Microelectronics Srl | Cella sram configurabile dinamicamente per funzionamento a bassa tensione |
| US8689907B2 (en) * | 2010-07-28 | 2014-04-08 | Varel International Ind., L.P. | Patterned texturing of the seal surface for a roller cone rock bit |
| US8398057B2 (en) * | 2011-07-12 | 2013-03-19 | Arie Leib Tukachinsky | Stringing block for aerial electric conductor |
| US20130154192A1 (en) * | 2011-12-15 | 2013-06-20 | Trelleborg Sealing Solutions Us, Inc. | Sealing assembly |
-
2013
- 2013-07-24 FR FR1357301A patent/FR3009125B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-07-22 WO PCT/EP2014/065727 patent/WO2015011142A1/fr active Application Filing
- 2014-07-22 ES ES14747874T patent/ES2703532T3/es active Active
- 2014-07-22 KR KR1020167004275A patent/KR102244656B1/ko active IP Right Grant
- 2014-07-22 CN CN201480041905.1A patent/CN105408962B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-07-22 US US15/022,182 patent/US10221948B2/en active Active
- 2014-07-22 EP EP14747874.7A patent/EP3025353B1/fr active Active
-
2016
- 2016-01-20 ZA ZA2016/00460A patent/ZA201600460B/en unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4841408A (en) * | 1986-10-31 | 1989-06-20 | Nippon Seiko Kabushiki Kaisha | Electroconductive sliding apparatus |
| US6149160A (en) * | 1997-08-08 | 2000-11-21 | Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College | Mechanical seals enhanced with microstructures |
| US20110101616A1 (en) * | 2008-01-11 | 2011-05-05 | Eagle Industry Co., Ltd. | Mechanical Seal Sliding Member, and Mechanical Seal |
| CN101603595A (zh) * | 2008-06-10 | 2009-12-16 | 宁波安密密封件有限公司 | 机械密封件及其制造方法 |
| WO2012079658A1 (de) * | 2010-12-17 | 2012-06-21 | Eagleburgmann Germany Gmbh & Co.Kg | Reibungsarmer gleitring mit kostengünstiger diamantbeschichtung |
| WO2013035503A1 (ja) * | 2011-09-10 | 2013-03-14 | イーグル工業株式会社 | 摺動部品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105408962B (zh) | 2018-06-19 |
| ES2703532T3 (es) | 2019-03-11 |
| EP3025353B1 (fr) | 2018-10-03 |
| EP3025353A1 (fr) | 2016-06-01 |
| US20160230891A1 (en) | 2016-08-11 |
| US10221948B2 (en) | 2019-03-05 |
| KR20160034980A (ko) | 2016-03-30 |
| FR3009125A1 (fr) | 2015-01-30 |
| ZA201600460B (en) | 2017-08-30 |
| FR3009125B1 (fr) | 2019-06-28 |
| WO2015011142A1 (fr) | 2015-01-29 |
| KR102244656B1 (ko) | 2021-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Guo et al. | Patterned Langmuir− Blodgett films of monodisperse nanoparticles of Iron oxide using soft lithography | |
| CN105408962A (zh) | 用于轴密封系统的填料密封件的活性表面 | |
| O’Carroll et al. | Nanoscale zero valent iron and bimetallic particles for contaminated site remediation | |
| Yang et al. | Gold nanoparticle-modified etched capillaries for open-tubular capillary electrochromatography | |
| Kim et al. | Enhanced redox conversion of chromate and arsenite in ice | |
| Guo et al. | Analysis of anion exchange membrane fouling mechanism caused by anion polyacrylamide in electrodialysis | |
| Fujii et al. | Simultaneous formation and spatial patterning of zno on ito surfaces by local laser-induced generation of microbubbles in aqueous solutions of [Zn (NH3) 4] 2+ | |
| Shen et al. | Coupled factors influencing detachment of nano-and micro-sized particles from primary minima | |
| Singh et al. | Facile fabrication of superhydrophobic copper mesh for oil/water separation and theoretical principle for separation design | |
| Srirattana et al. | Electromagnetic induction of foam-based nanoscale zerovalent iron (NZVI) particles to thermally enhance non-aqueous phase liquid (NAPL) volatilization in unsaturated porous media: Proof of concept | |
| Zhang et al. | Facilitated transport of titanium dioxide nanoparticles by humic substances in saturated porous media under acidic conditions | |
| CN203745772U (zh) | 一种摩擦取向装置 | |
| Ren et al. | Rational design of graphite carbon nitride-decorated zinc oxide nanoarrays on three-dimensional nickel foam for the efficient production of reactive oxygen species through stirring-promoted piezo–photocatalysis | |
| Zhang et al. | Tannic acid-modified g-C3N4 nanosheets/polydimethylsiloxane as a photothermal-responsive self-healing composite coating for smart corrosion protection | |
| Long et al. | A universal approach to recover the original superhydrophilicity of micro/nano-textured metal or metal oxide surfaces | |
| PL203769B1 (pl) | Elektrokinetyczny sposób ochrony wód gruntowych, poprawy stanu gleby i/lub własności inżynieryjnych gleby oraz jego zastosowanie | |
| Dou et al. | Study on the adsorption characteristics of organic contaminants on alumina surface coated with clean graphene and the influence of amorphous carbon on wetting behavior | |
| CN101969026A (zh) | 基于喷墨印刷与激光干涉曝光的电极制备方法 | |
| CN102602118A (zh) | 一种碳纳米管薄膜的转印方法 | |
| Li et al. | Underwater superoleophobic stainless steel mesh fabricated by laser cladding a copper foil for oil–water separation | |
| Sun et al. | A new low-cost fabrication method of SU-8 micro–nano channels and needle tip in electro-hydrodynamic jet chips | |
| Huang et al. | Electrodes for microfluidic integrated optoelectronic tweezers | |
| Saito et al. | Large patternable metal nanoparticle sheets by photo/e-beam lithography | |
| Rajkumar et al. | Fabrication and electrowetting properties of poly Si nanostructure based superhydrophobic platform | |
| RU143116U1 (ru) | Принтер для синтеза гибкой транспарентной электрохромной пленки |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180619 |