CN108506333A - 抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦，由工作瓦面和轴瓦基体两部分构成。工作瓦面与液膜直接接触，具有耐高温、耐冲击的特性，并且具有较好的自润滑作用，具有较低的热扩散系数；轴瓦基体为载荷的主要承担及传递者，具有较高的热扩散系数。工作瓦面嵌入轴瓦基体上，当介质发生热瞬态时，高热扩散系数基体材料迅速均温使得工作瓦面均匀受热，抑制工作瓦面边沿与内部的温差，进而控制工作瓦面在热瞬态下的凹变形，便于快速恢复瓦面形状并重新运转。

Description

抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦
技术领域
本发明属于推力轴承技术领域，特别涉及一种抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦。
背景技术
核电站主冷却水泵往往采用水润滑轴承，在事故工况下，水润滑轴承的润滑水温度迅速上升，从而导致水润滑轴承经历热瞬态过程，热瞬态过程中，轴瓦工作瓦面会产生凹变形。凹变形会导致润滑水膜无法形成，进而导致摩擦副过度磨损甚至失效，因此有必要针对热热瞬态下抑制轴瓦凹变形合理设计轴瓦。
目前，已经授权、公开的专利包括《抗瞬态变形分层式水润滑轴瓦》(申请号：201710158288.9公告号：CN 106884868A)；《抗瞬态一体式水润滑推力瓦》(申请号：201611049169.1公布号：CN 106523519A)等。这些抗热瞬态变形水润滑轴瓦设计均采用了在轴瓦背面添加隔热层的“堵”热思想，以减小轴瓦轴向热梯度。但是轴向热梯度并非轴瓦表面热瞬态凹变形产生的主要原因，轴瓦表面受热不均，温升不均是凹变形产生主因，现有技术并未针对这一点开展针对性设计。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦，可改善在热瞬态工况下推力瓦工作瓦面凹变形情况。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦，由工作瓦面4和基体3两部分构成，工作瓦面4连接在轴瓦基体3上，轴瓦基体3上设有工作瓦面凹槽，工作瓦面4通过底面与侧面与轴瓦基体3进行连接，构成一体。
所述工作瓦面4的材料热扩散系数小于轴瓦基体3的材料热扩散系数。
所述工作瓦面4占轴瓦基体3上表面面积的80％以上。
推力瓦1外形为扇形、圆形或椭圆形。
所述工作瓦面4在轴瓦基体3上居中布置。
所述工作瓦面4的上表面与轴瓦基体3的上表面平齐。
与现有技术相比，本发明可改善在热瞬态工况下推力瓦工作瓦面凹变形情况。
附图说明
图1是根据本发明实施例的推力瓦及与其配合工作的推力盘的主视图。
图2是根据本发明实施例的推力瓦三维图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
如图1所示，本发明抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦1，图2是其三维示意图，由工作瓦面4和基体3两部分构成，工作瓦面4连接在轴瓦基体3上。具体地，轴瓦基体3上设有工作瓦面槽，工作瓦面4复合连接在轴瓦基体3上的凹槽中，底面和侧面均与轴瓦基体3连接，即，工作瓦面4包边在轴瓦基体3上，构成一体。推力瓦1与推力盘2配合实现承载轴向载荷的功能。
工作瓦面4由低导热系数、自润滑、耐冲击和耐高温的材料制成，如耐高温高分子材料，轴瓦基体3由高导热系数、强度高、易加工的材料制成，如合金钢。工作瓦面4和轴瓦基体3的连接方式可以是但不局限于热压等牢固连接方式。在热瞬态工作状态下，高导热系数的轴瓦基体3快速均温改善了工作瓦面4的受热情况，减小工作瓦面4边沿和内部的温差，减小热瞬态过程中的凹变形幅值。
考虑到工作瓦面的工作效果，工作瓦面4占轴瓦基体3上表面面积80％以上。优选地，工作瓦面4可在轴瓦基体3上居中布置。
图1所示实施例推力瓦1端面为扇形，可选地，推力瓦1的端面形状也可为圆形或椭圆形等形状。
本发明的原理是：
工作瓦面4包边在轴瓦基体3上，工作瓦面4与液膜直接接触，具有耐高温、耐冲击的特性，并且具有较好的自润滑作用，具有较低的热扩散系数。轴瓦基体3为载荷的主要承担及传递者，具有较高的热扩散系数。
当一回路处于破口工况，轴承润滑水环境温度迅速上升，轴瓦浸泡在热水中经历了瞬态温升过程随后达到热平衡，工作瓦面4随轴瓦温度瞬态过程到稳态的变化过程产生对应的变形，其变形趋势经历了凹变形直至凸变形过程。由于低热扩散系数材料制成的工作瓦面4包边在高热扩散系数材料制成的轴瓦基体3中，工作瓦面4受热均匀，边沿和内部温差小，从而显著降低工作瓦面4的凹变性幅值。例如，在250摄氏度热水浸泡下，采用传统轴瓦结构时，工作瓦面热瞬态最大凹变形值约为0.1mm，当采用本发明的设计后，最大凹变形值约为0.02mm，有效提高了核主泵推力轴承在热瞬态时的成膜能力及快速恢复原有形状的能力。
综上，本发明提供了水润滑推力瓦的解决新方案，针对核电反应堆系统发生LOCA事件，导致高温高压的冷却剂泄漏，使得主泵被淹没，在经历这一热瞬态过程中轴瓦工作瓦面会发生凹变形，影响轴瓦快速恢复原有形状并重新启动。首先提出“疏”而不“堵”的设计理念，通过使用高热扩散系数的材料加工轴瓦基体，低热扩散系数的材料加工轴瓦工作瓦面以达到轴瓦工作表面均匀受热，减小工作瓦面边沿和内部的温度差异，进而减小热瞬态过程中工作瓦面的凹变形。

Claims (6)

1.一种抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦，其特征在于，由工作瓦面(4)和基体(3)两部分构成，工作瓦面(4)连接在轴瓦基体(3)上，轴瓦基体(3)上设有工作瓦面凹槽，工作瓦面(4)通过底面与侧面与轴瓦基体(3)进行连接，构成一体。
2.根据权利要求1所述抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦，其特征在于，所述工作瓦面(4)的材料热扩散系数小于轴瓦基体(3)的材料热扩散系数。
3.根据权利要求1所述抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦，其特征在于，所述工作瓦面(4)占轴瓦基体(3)上表面面积的80％以上。
4.根据权利要求1所述抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦，其特征在于，推力瓦(1)外形为扇形、圆形或椭圆形。
5.根据权利要求1所述抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦，其特征在于，所述工作瓦面(4)在轴瓦基体(3)上居中布置。
6.根据权利要求1所述抗热瞬态变形包边式水润滑推力瓦，其特征在于，所述工作瓦面(4)的上表面与轴瓦基体(3)的上表面平齐。
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