CN107542670A - 补水泵以及补水泵泵组 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种补水泵以及补水泵泵组，其包括：壳体，由端盖、多级第一中段以及过渡段、多级第二中段、吸入段依次串接而成；置于壳体内的转子部件，包括转子轴以及置于转子轴上的两组叶轮，第一叶轮组中的叶轮朝向与第二叶轮组中的叶轮朝向相反，两组叶轮中的每片叶轮处均设有导叶；所有第一中段与第一叶轮组中的叶轮一一对应设置，所有第二中段与第二组中的叶轮一一对应设置，第一叶轮组和第二叶轮组间的转子轴对应所述过渡段且两者间设有水润滑轴承，所述转子轴的一端置于所述端盖内且两者间设有水润滑轴承，所述转子轴的另一端从所述吸入段伸出，吸入段与转子轴间设有机械密封组件。本发明结构紧凑、效率高。

Description

补水泵以及补水泵泵组
技术领域
本发明涉及水泵技术领域，特别是涉及一种补水泵以及补水泵泵组。
背景技术
补水泵是AP1000核电厂辅助厂房内化学与容积控制系统(CVS)的主要设备之一。其主要功能如下：1、向反应堆冷却剂系统(RCS)提供补水；2、改变(维持)反应堆冷却剂的水化学特性和RCS装量；3、如需要时，在电厂停堆最后阶段消除稳压器蒸汽气泡而提供稳压器辅助喷雾。
该泵的技术瓶颈主要有以下：1、CVS补水泵为小流量、高扬程、低比转速多级离心泵，要求性能曲线光滑下降无驼峰，水力研发难度较大。2、水泵级数较多，泵组运行稳定性较难控制，结构设计难度较大。
目前补水泵一般具有以下结构形式：形式一，采用开式叶轮、直叶片、叶轮单向布置和两端滚动轴承的结构形式，主要缺点在于开式叶轮效率低，轴向力较大，不利于泵的长期运行；形式二，采用闭式叶轮，叶轮单向布置，平衡盘平衡轴向力，两端滚动轴承的结构形式，主要不足在于曲线存在驼峰，轴向力在流量变化时变化较大，并且推力轴承温升较大，不利于泵的长期运行；形式三，采用闭式叶轮，叶轮对称布置，推力轴承采用滑动轴承强制润滑，径向轴承分别采用水润滑轴承和油润滑轴承，水润滑轴承采用金属材料，自润滑性能差，启停容易发生咬合及磨损，推力轴承需配置油站强制润滑，系统配置较为复杂。
因此，需要一种结构简单紧凑、效率高、运行稳定性好的补水泵。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种补水泵以及补水泵泵组，用于解决现有技术中补水泵结构复杂、效率低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种补水泵，其包括：
壳体，由端盖、多级第一中段以及过渡段、多级第二中段、吸入段依次串接而成；
置于壳体内的转子部件，包括转子轴以及置于转子轴上的两组叶轮，第一叶轮组中的叶轮朝向与第二叶轮组中的叶轮朝向相反，两组叶轮中的每片叶轮处均设有导叶；
所有第一中段与第一叶轮组中的叶轮一一对应设置，所有第二中段与第二组中的叶轮一一对应设置，第一叶轮组和第二叶轮组间的转子轴对应所述过渡段且两者间设有水润滑轴承，所述转子轴的一端置于所述端盖内且两者间设有水润滑轴承，所述转子轴的另一端从所述吸入段伸出，吸入段与转子轴间设有机械密封组件。
优选的，所述第一叶轮组设有八片叶轮，所述第二叶轮组设有五片叶轮。
优选的，所述第一叶轮组中的叶轮与对应所述第一中段间设有密封件，所述第二叶轮组中的叶轮与对应所述第二中段间设有密封件。
优选的，所述密封件为表面凹凸不平的密封圈。
优选的，所述导叶和所述转子轴间设有导叶套。
优选的，所述导叶套采用石墨材料制成。
优选的，还包括外筒体，所述壳体与所述转子部件置于外筒体内，且转子轴的另一端通过油润滑轴承组件与所述外筒体相连。
优选的，所述外筒体为由泵盖、泵体相连形成的筒状件，所述端盖位于所述泵盖内，所述油润滑轴承组件与所述泵体相连。
优选的，所述油润滑轴承组件包括轴承支架、角接触轴承以及润滑油箱，润滑油箱与轴承支架固定相连且围成容纳角接触轴承的润滑腔。
本发明提供一种补水泵泵组，其包括电机、联轴器以及如上所述的补水泵，所述电机的电机轴通过联轴器与所述补水泵的转子轴相连。
优选的，所述联轴器为膜片联轴器。
优选的，所述补水泵设置在支撑底座上，所述电机设置在电机座上，所述转子轴与所述电机的电机轴同轴设置。
如上所述，本发明的补水泵和补水泵组，具有以下有益效果：采用转子轴上设置两组反向安装的叶轮，以此可相互抵消部分叶轮转动时的轴向力，减小了轴向力，转子部件受拉力；另外该种设置的转子轴其刚性好；两组叶轮间的转子轴与壳体的过渡段通过水润滑轴承相连，提高了转子轴转动的稳定性，转子轴的一端埋设在端盖内并且采用水润滑轴承，也即本发明采用两个水润滑轴承及一组油润滑轴承组件进行支撑，油润滑轴承组件中的轴承为稀油自润滑的角接触球轴承，水润滑轴承无需增设冷却润滑管路，油轴承无需外接冷却，并自循环润滑，简化了整个补水泵的结构，实现无预润滑的情况下直接启动泵。
附图说明
图1显示为本发明的补水泵一实施例图。
图2显示为本发明的转子部件的结构示意图。
图3显示为本发明的补水泵的另一实施例图。
图4显示为本发明的外筒体结构示意图。
图5显示为本发明的油润滑轴承组件的示意图。
图6显示为本发明的补水泵泵组的示意图。
元件标号说明
1 泵盖
2 连接螺栓
3 水润滑轴承
4 端盖
5 导叶
6 第一中段
7 泵体
8 密封件
9 导叶套
10 过渡段
11 吸入段
12 机械密封
13 角接触轴承
14 润滑油箱
15 气堵
16 衬垫
17 甩油环
18 轴承支架
19 轴套
20 键
21 叶轮
22 轴套
23 转子轴
24 螺母
25 第二中段
100 第一叶轮组
200 第二叶轮组
400 补水泵
500 联轴器
600 电机
700 支撑底座
800 电机座
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图6。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1所示，本发明提供一种补水泵，其包括：
壳体，由端盖4、多级第一中段6以及过渡段10、多级第二中段25、吸入段11依次串接而成；
置于壳体内的转子部件，见图2所示，包括转子轴23以及置于转子轴23上的两组叶轮，第一叶轮组100中的叶轮21朝向与第二叶轮组200中的叶轮21朝向相反，两组叶轮中的每片叶轮21处均设有导叶5；
所有第一中段6与第一叶轮组100中的叶轮21一一对应设置，所有第二中段25与第二叶轮组200中的叶轮21一一对应设置，第一叶轮组100和第二叶轮组200间的转子轴23对应所述过渡段10且两者间设有水润滑轴承3，所述转子轴23的一端置于所述端盖4内且两者间设有水润滑轴承3，所述转子轴23的另一端从所述吸入段11伸出，吸入段11与转子轴间设有机械密封组件。
本发明采用转子轴23上设置两组反向安装的叶轮，以此可相互抵消部分叶轮21转动时的轴向力，减小了轴向力；另外该种设置的转子轴23其刚性好，转子部件受拉性好；两组叶轮21间的转子轴23与壳体的过渡段10通过水润滑轴承3相连，提高了转子轴23转动的稳定性，转子轴23的一端埋设在端盖4内并且也采用水润滑轴承3，也即本发明采用两个水润滑轴承3进行支撑，水润滑轴承3无需增设冷却润滑管路，简化了整个补水泵的结构，实现无预润滑的情况下直接启动泵。
如图2所示，本实施例中第一叶轮组100设有八片叶轮21，八片叶轮21朝向转子轴23的左端安装，所述第二叶轮组200设有五片叶轮21，五片叶轮朝向转子轴23的右端安装，每片叶轮21均通过键20与所述转子轴23固定相连，本实施例中第二叶轮组中的叶轮抵消第一叶轮组中的部分叶轮的轴向力，以此减小整个转子部件的轴向力；本实施例转子部件的临界转速大于泵额定转速的125％以上，属于刚性转子。本实施例中第一中段6具有八段，第二中段25具有五段，端盖4、所有第一中段和过渡段10通过长螺栓相连，过渡段、所有第二中段和吸入段通过长螺栓固定相连，转子轴23的一端埋设在端盖4内，通过螺母24与端盖4固定相连，另一端伸出作为驱动端，形成单轴伸的转子部件，且通过设置过渡段10与转子轴23通过水润滑轴承3相连，即在转子轴23的中间部分设置支撑，提高了转子轴23的转动稳定性，提高了转子轴23的刚性，且转子轴一端埋设，使其可采用水润滑轴承，水润滑轴承3无需外接润滑管路，减少补水泵的零部件。本实施例中水润滑轴承3与转子轴23间设有轴套19、22。
为增加结构紧凑性，提高效率，本实施例中第一叶轮组100中的叶轮21与对应所述第一中段6间设有密封件8，所述第二叶轮组200中的叶轮21与对应所述第二中段25间设有密封件8。优选的，密封件8为表面凹凸不平的密封圈，其凹凸不平的表面自身具有蓄水性，达到更好的密封效果，也更加提高效率。
本实施例在导叶5和所述转子轴23间设有导叶套9，优选的，导叶套9采用石墨材料制成，石墨材料制成的导叶套其遇水具有滋润滑性，减小轴向力，提高补水泵的效率。
作为本发明的补水泵的另一实施例，见图1所示，本实施例为双壳体泵，其在上述补水泵的基础上，还包括外筒体，所述壳体与所述转子部件置于外筒体内，且转子轴23的另一端从吸入段11伸出，设有机械密封12，再通过油润滑轴承组件与所述外筒体相连。本实施例的补水泵为双层壳体，其外筒体作为主要承压件。
为更好地拆卸安装，以便于维修，见图4所示，本实施例中的外筒体为由泵盖1、泵体7相连形成的筒状件，所述端盖位于所述泵盖1内，所述油润滑轴承组件与所述泵体7相连。本实施例中将上述壳体、转子部件组成的整体作为芯包组件，其可以通过打开泵盖1，直接将芯包组件拿出进行检修。本实施例中泵盖1与泵体7通过连接螺栓2相连，其采用中间支撑方式，吸入口和吐出口均垂直向上设置。
如图5所示，本实施例中油润滑轴承组件包括轴承支架18、角接触轴承13以及润滑油箱14，润滑油箱14与轴承支架18固定相连且围成容纳角接触轴承14的润滑腔，润滑腔内充满润滑油，转轴上设有甩油环17；为确保润滑油不被污染和泄露，本实施例在支撑架与转子轴间、润滑油箱与转子轴间设有衬垫16。为稳定润滑油的压力，在润滑油箱上设有放气孔，放气孔内设有气堵15。为使润滑油冷却，本实施例直接采用空冷模式实现润滑油的冷却。
如图6所示，本发明还提供一种补水泵泵组，其包括电机600、联轴器500以及如上所述的补水泵400，本实施例中的补水泵为上述含有外筒体的双壳补水泵，所述电机600的电机轴通过联轴器500与所述补水泵400的转子轴相连。本实施例可以在不拆卸电机、泵进出口管路的情况下，将上述芯包组件即壳体和转子部件抽出、安装及维修；另外，本实施例的补水泵其轴向力小，效率高，结构紧凑。
本实施例中，转子轴与电机相连的端为驱动端，驱动端的轴承设计采用上述油润滑轴承组件，采用稀有自润滑空冷结构，可以无需预润滑的情况下快速启动。采用背靠背安装的角接触轴承承受转子轴的轴向力及部分径向力。轴封采用迷宫式密封。见图5所示，油润滑轴承组件配有观察油位的油标、稳定油位的油杯、促进润滑油流动的甩油环17。接触轴承14的外部设置大油箱，即上述润滑油箱14，并布置散热筋板，无需外部冷却水。
驱动端采用机械密封12进行密封，见图3所示，机械密封12为平衡型、单端面、多弹簧、集装式机械密封。动环和静环材料为石墨/SiC。机械密封的设计寿命大于15000小时。
本实施例中补水泵400和电机600采用膜片联轴器连接，中间配有加长的中间节，转子轴23和联轴器500的配合面采用锥面配合，以保证在整个配合长度上均能紧密接触，同时也方便了维护；联轴器500上设有匹配标记以确保能正确装配。
为降低整个补水泵泵组的振动性，本实施例中补水泵400设置在支撑底座700上，所述电机600设置在电机座800上，所述转子轴23与所述电机600的电机轴同轴设置。
综上所述，本发明的补水泵以及补水泵组，1)采用设置上述密封件8、导叶套9、转子轴中间的水润滑轴承3，提高了泵的效率，可靠性强；2)采用单轴伸、单机械密封(只在驱动端具有机械密封)、抽芯式结构，维修方便；中间设计水润滑轴承3，两组叶轮的反向布置平衡了主要轴向力，使转子轴处于受拉状态，泵振动小，运行平稳。3)转子轴的驱动端采用带有空冷结构的角接触轴承14，非驱动端采用了水润滑轴承3，实现了无预润滑起泵，简化了系统配置；4)导叶套选用高强度，导热性能好，耐高温的碳石墨材料；密封件8采用凹凸不平的表面设计；使补水泵具有良好的防咬合、耐磨能力。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种补水泵，其特征在于，包括：
壳体，由端盖、多级第一中段以及过渡段、多级第二中段、吸入段依次串接而成；
置于壳体内的转子部件，包括转子轴以及置于转子轴上的两组叶轮，第一叶轮组中的叶轮朝向与第二叶轮组中的叶轮朝向相反，两组叶轮中的每片叶轮处均设有导叶；
所有第一中段与第一叶轮组中的叶轮一一对应设置，所有第二中段与第二组中的叶轮一一对应设置，第一叶轮组和第二叶轮组间的转子轴对应所述过渡段且两者间设有水润滑轴承，所述转子轴的一端置于所述端盖内且两者间设有水润滑轴承，所述转子轴的另一端从所述吸入段伸出，吸入段与转子轴间设有机械密封组件。
2.根据权利要求1所述的补水泵，其特征在于：所述第一叶轮组设有八片叶轮，所述第二叶轮组设有五片叶轮。
3.根据权利要求1所述的补水泵，其特征在于：所述第一叶轮组中的叶轮与对应所述第一中段间设有密封件，所述第二叶轮组中的叶轮与对应所述第二中段间设有密封件。
4.根据权利要求3所述的补水泵，其特征在于：所述密封件为表面凹凸不平的密封圈。
5.根据权利要求1所述的补水泵，其特征在于：所述导叶和所述转子轴间设有导叶套。
6.根据权利要求5所述的补水泵，其特征在于：所述导叶套采用石墨材料制成。
7.根据权利要求1至权利要求6任一项所述的补水泵，其特征在于：还包括外筒体，所述壳体与所述转子部件置于外筒体内，且转子轴的另一端通过油润滑轴承组件与所述外筒体相连。
8.根据权利要求7所述的补水泵，其特征在于：所述外筒体为由泵盖、泵体相连形成的筒状件，所述端盖位于所述泵盖内，所述油润滑轴承组件与所述泵体相连。
9.根据权利要求7所述的补水泵，其特征在于：所述油润滑轴承组件包括轴承支架、角接触轴承以及润滑油箱，润滑油箱与轴承支架固定相连且围成容纳角接触轴承的润滑腔。
10.一种补水泵泵组，其特征在于：包括电机、联轴器以及如权利要求7所述的补水泵，所述电机的电机轴通过联轴器与所述补水泵的转子轴相连。
11.根据权利要求10所述的补水泵泵组，其特征在于：所述联轴器为膜片联轴器。
12.根据权利要求10所述的补水泵泵组，其特征在于：所述补水泵设置在支撑底座上，所述电机设置在电机座上，所述转子轴与所述电机的电机轴同轴设置。
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