CN106499675B - 核电站主泵折流管结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电站主泵折流管结构，属于核工程技术领域，该结构包括主体部，主体部上设置有用于套设主泵轴的轴向贯穿部、设置在轴向贯穿部外周的供轴封注入水流通的折流管、设置在折流管上方用于提高隔热功能的环形封闭空腔；轴向贯穿部设置多个均匀分布的密封凹槽，用于阻止反应堆冷却剂和轴封注入水沿主泵轴流动；折流管内设置有用于使轴封注入水均匀流动的第一流量分配板和第二流量分配板。本发明的核电站主泵折流管结构由3D打印工艺制造，减少了零件数量，减少了零部件间的泄漏，提高了隔热性能，倾斜部的设计便于3D打印工艺的成形。

Description

核电站主泵折流管结构

技术领域

本发明属于核工程技术领域，尤其涉及一种核电站主泵折流管结构。

背景技术

主泵是压水堆核电站一回路系统的关键设备之一，主泵的可靠运转才能确保核电站连续安全运行。轴封型主泵目前在核电站中广泛使用，为确保主泵轴封组件和水润滑轴承的正常运行，设置有轴封注入水系统和热屏组件，热屏组件由隔热体和折流管两部分组成。折流管是热屏组件的重要组成部分，设计中考虑轴封注入水向下流动畅通，而高温反应堆冷却剂向上流动缓慢困难，从而可以有效地防止轴封注入水丧失时高温、高压反应堆冷却剂向上流动，从而起到保护轴封组件和水润滑轴承。

目前，折流管为组合式结构，已在多个核电站中进行了应用。

组合式折流管上部为轴封组件，下部为水润滑径向轴承。折流管由内折流管、中折流管和外折流管三部分组成，三者通过螺栓组合在一起。

当轴封注入水进入内折流管后，沿着内折流管和中折流管之间的环形通道向下流动，进入到中折流管和外折流管之间的环形通道后注入水向上流动，然后进入到外折流管与隔热体之间的环形通道向下流动进入水润滑轴承，冷却和润滑水润滑轴承。

组合式折流管的技术缺陷主要有：

1)折流管之间的缝隙存在泄漏，影响轴封注入水的流动和换热效果，且对零部件配合面的加工要求较高；

2)折流管内部设置有螺栓，存在螺栓松动和异物进入一回路的风险；

3)零部件数量多，机加工复杂，安装与维修不便。

发明内容

本发明针对现有的核电站主泵折流管结构中折流管之间存在缝隙影响轴封注入水的流动和换热效果，内部设置的螺栓存在螺栓松动和异物进入一回路的风险，以及零部件数量多导致的机加工复杂、安装与维修不便的问题，提供了一种加工简化、隔热性能优良的核电站主泵折流管结构。

本发明就上述技术问题而提出的技术方案如下：

本发明提供一种核电站主泵折流管结构，包括主体部，所述主体部上设置有用于套设主泵轴的轴向贯穿部、设置在所述轴向贯穿部外周的供轴封注入水流通的折流管、设置在所述折流管上方用于提高隔热功能的环形封闭空腔；

所述轴向贯穿部设置多个均匀分布的密封凹槽，用于阻止反应堆冷却剂和所述轴封注入水沿主泵轴流动；

所述折流管内设置有用于使所述轴封注入水均匀流动的第一流量分配板和第二流量分配板。

本发明提供一种核电站主泵折流管结构中，所述主体部的顶端设置有用于安装固定在泵轴上的内部辅助叶轮及其相应的轴向定位装置的第一环形空腔，所述第一环形空腔与所述轴向贯穿部之间设置有供轴封注入水注入的第二环形空腔，所述主体部的底端设置有用于安装径向轴承的第三环形空腔。

本发明提供一种核电站主泵折流管结构中，所述第一环形空腔、所述第二环形空腔、所述第三环形空腔及所述轴向贯穿部的中心轴在同一直线上。

本发明提供一种核电站主泵折流管结构中，所述折流管具有用于接收所述轴封注入水的输入端和用于输出所述轴封注入水的输出端；所述输入端设置在所述第二环形空腔的底面与所述折流管的连接处，所述输入端开设有圆周分布的多个第一轴向孔，用于接收轴封注入水并均匀进入所述折流管；所述输出端开设有圆周分布的多个径向孔，用于使所述轴封注入水均匀流出以润滑径向轴承。

本发明提供一种核电站主泵折流管结构中，所述第一轴向孔环绕所述第二环形空腔的底面均匀设置，所述第一轴向孔的中心轴与所述轴向贯穿部的中心轴的平行，所述径向孔环绕所述主体部的外壁均匀设置，所述径向孔的中心轴与所述轴向贯穿部的中心轴的垂直。

本发明提供一种核电站主泵折流管结构中，所述折流管包括相互连通的第一环形通道和第二环形通道，所述第一流量分配板和所述第二流量分配板分别是在所述第一环形通道的上下位置，所述输入端设置在所述第二环形空腔的底面与所述第一流量分配板的顶面的连接处，所述折流管倾斜部设置在所述第二流量分配板的下方和所述第二环形通道的一端的连通处，所述输出端设置在所述第二环形通道的另一端与所述主体部的外壁连通处。

本发明提供一种核电站主泵折流管结构中，所述第一轴向孔圆周均匀分布在所述第一流量分配板上，所述第二流量分配板上设置有圆周均匀分布的第二轴向孔，所述第二轴向孔的中心轴与所述轴向贯穿部的中心轴的平行。

本发明提供一种核电站主泵折流管结构中，所述轴封注入水从所述输入端进入所述第一轴向孔，依次经过所述第一环形通道、所述第二轴向孔、所述折流管倾斜部和所述第二环形通道折返流动至所述输出端。

本发明提供一种核电站主泵折流管结构中，所述第一轴向孔为腰形孔，所述第二轴向孔为腰形孔，所述径向孔为圆形孔。

本发明提供一种核电站主泵折流管结构中，所述主体部位于所述环形封闭空腔上方及所述第一环形空腔的外周设置有两个用于安装所述折流管结构的径向吊装孔。

本发明提供一种核电站主泵折流管结构中，所述密封凹槽、所述折流管、所述环形封闭空腔的下方分别设置有用于在3D打印过程中提供支撑的密封凹槽倾斜部、折流管倾斜部、环形空腔倾斜部。

本发明提供一种核电站主泵折流管结构中，所述密封凹槽倾斜部、所述折流管倾斜部、所述环形空腔倾斜部的斜面与垂直方向呈45°倾角。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的核电站主泵折流管结构的剖视图；

图2是图1A-A向所示的剖视图；

图3是本发明提供的核电站主泵折流管结构的轴封注入水流动方向的示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中核电站主泵折流管结构中折流管之间存在缝隙影响轴封注入水的流动和换热效果，内部设置的螺栓存在螺栓松动和异物进入一回路的风险，以及零部件数量多导致的机加工复杂、安装与维修不便的问题，提供了一种核电站主泵折流管结构，其核心思想是：用3D打印的制造方法制造出整体式的核电站主泵折流管结构，减少了零部件的数量，不存在零部件松动和脱落现象，便于安装与维护，提高主泵运行的安全性和可靠性，且内部流道之间不存在缝隙，减少了泄漏的途径，提高了介质的流动和隔热效果，折流管结构内部还设置有环形空腔，更好地提高隔热效果，折流管的流道、空腔、槽型密封等位置设置与垂直方向呈45°倾角，有利于实现3D打印制造。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明提供一种核电站主泵折流管结构，如图1所示，该装置包括主体部100,主体部100上设置有用于套设主泵轴的轴向贯穿部101、设置在轴向贯穿部101外周的供轴封注入水流通的折流管、设置在折流管上方用于提高隔热功能的环形封闭空腔110。

具体地，轴向贯穿部101的内表面上向外凸出形成有若干均匀分布的密封凹槽102，密封凹槽102用于阻止反应堆冷却剂和轴封注入水沿泵轴流动。多个均匀分布的密封凹槽102之间形成一系列的截流间隙与膨胀空腔，产生节流效应而达到阻漏的目的。密封凹槽102包括竖直的密封凹槽本体1021和设置在密封凹槽本体1021下方斜向内的密封凹槽倾斜部1022，密封凹槽倾斜部1022的倾斜边与轴向贯穿部101的中心轴呈45°倾角，密封凹槽倾斜部1022用于在3D打印过程中提供支撑，便于3D打印工艺成型。

主体部100的顶端朝向轴向贯穿部101凹陷设置有用于安装固定在泵轴上的内部辅助叶轮及其相应的轴向定位装置的第一环形空腔111，第一环形空腔111与轴向贯穿部101之间设置有供轴封注入水注入的第二环形空腔112，第一环形空腔111的直径略大于第二环形空腔112的直径，第二环形空腔112的直径大于轴向贯穿部101的直径，第二环形空腔112的中间部分与轴向贯穿部101连通，第二环形空腔112位于轴向贯穿部101圆周外侧的部分用于供轴封注入水注入，主体部100的底面朝向轴向贯穿部101凹陷设置有用于安装径向轴承的第三环形空腔113，第三环形空腔113的直径大于轴向贯穿部101的直径，第一环形空腔111、第二环形空腔112、第三环形空腔113、轴向贯穿部101的中心轴在同一直线上，这样在将本发明提供的核电站主泵折流管结构安装在主泵上时能保证精准的定位。

折流管具有用于接收轴封注入水的输入端103和用于输出轴封注入水的输出端108。输入端103设置在第二环形空腔112位于轴向贯穿部101圆周外侧的底面与折流管的连接处，输入端103开设有圆周均匀分布的多个第一轴向孔104，用于接收轴封注入水并均匀进入折流管；输出端108开设有圆周分布的多个径向孔109，用于使轴封注入水均匀流出以润滑径向轴承。

具体地，折流管包括相互连通的第一环形通道105和第二环形通道106，折流管在第一环形通道105上下位置分别设置有第一流量分配板115和第二流量分配板117，第一流量分配板115和第二流量分配板117均为环绕轴向贯穿部101设置的圆环形结构，第一轴向孔104开设在第一流量分配板115上，第一流量分配板115的上端为输入端103，第一流量分配板115的下端与第一环形通道105相连，第二轴向孔116开设在第二流量分配板117上，第二流量分配板117的上端与第一环形通道105相连，第一流量分配板115和第二流量分配板117之间中空形成第一环形通道105，第一轴向孔104通过第一环形通道105与第二轴向孔116连通。输入端103设置在第二环形空腔的112位于轴向贯穿部101圆周外侧的底面与第一流量分配板115的顶面的连接处，第二流量分配板117同样设置有45°倾角的斜边结构，用于在3D打印过程中提供支撑，便于3D打印工艺成型。第二流量分配板117的下方和第二环形通道106的一端的连通处设置有折流管倾斜部107，折流管倾斜部107具有两条斜边，两条斜边与垂直方向呈45°倾角，折流管倾斜部107用于在3D打印过程中提供支撑，便于3D打印工艺成型。输出端103设置在第二环形通道的另一端与主体部100的外壁连通处。

环形封闭空腔110包括竖直的环形封闭空腔本体1101和设置在环形封闭空腔本体1101下方斜向内的环形封闭空腔倾斜部1102，环形封闭空腔倾斜部1102的倾斜边与轴向贯穿部101的中心轴呈45°倾角，环形封闭空腔倾斜部1102用于在3D打印过程中提供支撑，便于3D打印工艺成型。环形封闭空腔110的设置能提高折流管的隔热功能，更好地阻止回路介质温度向折流管上方传导。

主体部100位于环形封闭空腔上方及第一环形空腔111的外周设置有用于安装折流管结构的径向吊装孔114。

参考图2，图2是图1A-A向所示的剖视图。第一流量分配板115为圆环形结构，第一轴向孔104环绕轴向贯穿部101圆周外侧均匀设置在第一流量分配板115上。第一轴向孔104的中心轴、第二轴向孔116的中心轴、轴向贯穿部100的中心轴平行，径向孔109环绕主体部100的外壁均匀设置，径向孔109的中心轴与轴向贯穿部100的中心轴的垂直。第一轴向孔104和第二轴向孔116为腰型孔，径向孔109为圆形孔。用传统的加工方法加工腰形孔比较困难，而本发明提供的核电站主泵折流管结构采用3D打印工艺进行制造，克服了腰形孔加工困难的问题。多个均匀分布的第一轴向孔104、第二轴向孔116和径向孔109能保证轴封注入水均匀地在折流管中流动，同时也可是整个隔热装置更加稳定。可以理解的是，第一轴向孔104、第二轴向孔116和径向孔109的数量不受限制，但需确保轴封注入水流动顺畅。

参考图3，图3是本发明提供的核电站主泵折流管结构的轴封注入水流动方向的示意图。轴封注入水从第二环形空腔的112位于轴向贯穿部101圆周的外侧通过输入端103经过第一流量分配板115上开设的多个第一轴向孔104进入到第一环形通道105，顺着第一环形通道105向下流动经过第二流量分配板117上开设的多个第二轴向孔116后进入折流管倾斜部107处，再沿着第二环形通道106向上流动至输出端108并通过输出端108上开设的多个径向孔109流出主体部100。第一轴向孔104、第一环形通道105、第二轴向孔116、折流管倾斜部107及第二环形通道106构成了U形的折流管，能加长轴封注入水的流程，大大提高隔热装置的换热性能。轴封注入水向下流动的过程中，由于有泵轴上的辅助叶轮补偿其压力损失，注入水可以顺畅流动。当发生全厂断电工况时，将完全丧失轴封注入水，且主泵停运后泵轴上的辅助叶轮停止工作，高温反应堆冷却剂向上流动的过程中除了克服流道的沿程阻力损失外，还需要克服两个环形通道的介质的势能，有效阻止了高温反应堆冷却剂向上流动的速度。而且由于本发明提供的核电站主泵折流管结构采用3D打印工艺制造，因而折流管的通道之间不存在缝隙，减少了泄漏的途径，提高了介质的流动和隔热效果。

本实施例提供的核电站主泵折流管结构由D打印的制造方法一体成型，减少了零部件的数量，不存在零部件松动和脱落现象，便于安装与维护，提高主泵运行的安全性和可靠性，且内部流道之间不存在缝隙，减少了泄漏的途径，提高了介质的流动和隔热效果，折流管结构内部还设置有环形空腔，更好地提高隔热效果，折流管的流道、空腔、流量分配板、槽型密封等位置设置45°倾角，有利于实现3D打印制造。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种核电站主泵折流管结构，其特征在于，包括主体部，所述主体部上设置有用于套设主泵轴的轴向贯穿部、设置在所述轴向贯穿部外周的供轴封注入水流通的折流管、设置在所述折流管上方用于提高隔热功能的环形封闭空腔；

所述轴向贯穿部设置多个均匀分布的密封凹槽，用于阻止反应堆冷却剂和所述轴封注入水沿主泵轴流动, 所述密封凹槽设置有用于在3D打印过程中提供支撑的密封凹槽倾斜部；

所述折流管内设置有用于使所述轴封注入水均匀流动的第一流量分配板和第二流量分配板。

2.根据权利要求1所述的核电站主泵折流管结构，其特征在于，所述主体部的顶端设置有用于安装固定在泵轴上的内部辅助叶轮及其相应的轴向定位装置的第一环形空腔，所述第一环形空腔与所述轴向贯穿部之间设置有供轴封注入水注入的第二环形空腔，所述主体部的底端设置有用于安装径向轴承的第三环形空腔。

3.根据权利要求2所述的核电站主泵折流管结构，其特征在于，所述第一环形空腔、所述第二环形空腔、所述第三环形空腔及所述轴向贯穿部的中心轴在同一直线上。

4.根据权利要求2所述的核电站主泵折流管结构，其特征在于，所述折流管具有用于接收所述轴封注入水的输入端和用于输出所述轴封注入水的输出端；所述输入端设置在所述第二环形空腔的底面与所述折流管的连接处，所述输入端开设有圆周分布的多个第一轴向孔，用于接收轴封注入水并均匀进入所述折流管；所述输出端开设有圆周分布的多个径向孔，用于使所述轴封注入水均匀流出以润滑径向轴承。

5.根据权利要求4所述的核电站主泵折流管结构，其特征在于，所述第一轴向孔环绕所述第二环形空腔的底面均匀设置，所述第一轴向孔的中心轴与所述轴向贯穿部的中心轴的平行，所述径向孔环绕所述主体部的外壁均匀设置，所述径向孔的中心轴与所述轴向贯穿部的中心轴的垂直。

6.根据权利要求4所述的核电站主泵折流管结构，其特征在于，所述折流管包括相互连通的第一环形通道和第二环形通道，所述第一流量分配板和所述第二流量分配板分别是在所述第一环形通道的上下位置，所述输入端设置在所述第二环形空腔的底面与所述第一流量分配板的顶面的连接处，折流管倾斜部设置在所述第二流量分配板的下方和所述第二环形通道的一端的连通处，所述输出端设置在所述第二环形通道的另一端与所述主体部的外壁连通处。

7.根据权利要求6所述的核电站主泵折流管结构，其特征在于，所述第一轴向孔圆周均匀分布在所述第一流量分配板上，所述第二流量分配板上设置有圆周均匀分布的第二轴向孔，所述第二轴向孔的中心轴与所述轴向贯穿部的中心轴的平行。

8.根据权利要求7所述的核电站主泵折流管结构，其特征在于，所述轴封注入水从所述输入端进入所述第一轴向孔，依次经过所述第一环形通道、所述第二轴向孔、所述折流管倾斜部和所述第二环形通道折返流动至所述输出端。

9.根据权利要求7所述的核电站主泵折流管结构，其特征在于，所述第一轴向孔为腰形孔，所述第二轴向孔为腰形孔，所述径向孔为圆形孔。

10.根据权利要求2所述的核电站主泵折流管结构，其特征在于，所述主体部位于所述环形封闭空腔上方及所述第一环形空腔的外周设置有两个用于吊装所述折流管结构的径向吊装孔。

11.根据权利要求1所述的核电站主泵折流管结构，其特征在于，所述折流管、所述环形封闭空腔的下方分别设置有用于在3D打印过程中提供支撑的折流管倾斜部、环形封闭空腔倾斜部。

12.根据权利要求11所述的核电站主泵折流管结构，其特征在于，所述密封凹槽倾斜部、所述折流管倾斜部、所述环形封闭空腔倾斜部的斜面与垂直方向呈45°倾角。