CN109654066B - 一种增大静压轴承供液压力的钠泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增大静压轴承供液压力的钠泵，属于钠泵，其结构包括泵轴、静压轴承、上部泵壳、下部泵壳、叶轮和导流部件，静压轴承上部的上部泵壳内腔为钠泵箱体，下部泵壳内腔为钠泵腔体，泵轴的下部开设2条旋向与泵轴转向相反的泵轴螺旋槽，并在泵轴螺旋槽截至部位设置有环形导流槽，静压轴承内壁开设有环形增压槽，环形增压槽与环形导流槽共同组成环形增压腔室；环形增压槽上方的静压轴承内壁上开设有多个周向均匀分布的调节腔室，在每个调节腔室上方的静压轴承内壁上分别开设有承压腔室，承压腔室与调节腔室通过连接槽相连通。本发明用于解决钠泵惰转时静压轴承承载能力不足造成泵轴和轴承接触磨损的技术问题。

Description

一种增大静压轴承供液压力的钠泵

技术领域

本发明涉及一种钠泵，尤其是一种增大静压轴承供液压力的钠泵。

背景技术

目前，世界各国大力推行低碳环保经济，控制温室气体的排放。世界各国大力推进新能源的开发和使用，核能作为低碳环保的新能源进入高速发展阶段，正在由第三代核电技术向第四代核电技术发展。第四代核电技术主要有超高温反应堆(VHTR)、超临界水反应堆(SCWR)、熔盐反应堆(MSR)、气冷式快反应堆(GFR)、钠冷式快反应堆(SFR)、铅冷式快反应堆(LFR)。我国也在积极推进第四代核电技术的发展，钠冷式快反应堆(SFR)是我国现阶段主要研究的第四代核电技术。

钠冷式快反应堆采用钠—钠—水的三回路设计，钠冷快堆用液态金属钠作为一、二回路主冷却系统的冷却剂，钠机械泵是起着输送液态金属钠作用的钠冷快堆最重要的设备。双重径向止推轴承、液压静力轴承是钠机械泵的主要部件，上端双重径向止推轴承和下端液压静力轴承共同起着稳定和引导泵轴的作用，以防泵轴窜动、扭曲变形。液压静力轴承位于叶轮正上方，起着径向支承和平衡的作用，具有引导泵轴的功能。液压静力轴承是钠冷快堆一回路和二回路钠机械泵的通用部件。

在钠机械泵启动之前，在钠泵腔体、液压静力轴承、钠泵箱体内注满钠液，钠液液面位于轴承上端面上方1000mm处，因此轴承内的钠液具有一定的初始压力。钠机械泵启动，叶轮旋转，钠液从进液口被吸入钠泵腔体，钠泵腔体内钠液压力增大，高压钠液通过轴承与泵轴下端间隙进入轴承节流腔室，随后通过引流通道进入轴承承压腔室，形成流体静压承载泵轴。最后钠液通过轴承与泵轴上端间隙流出轴承进入钠泵箱体。进入轴承钠液的压力越大轴承承载能力越强，钠液的压力与叶轮转速的平方呈线性关系，转速增大，压力急剧增大。在快堆停堆时钠泵长时间处于惰转状态(100r/min)。

由于钠液压力过小，轴承静压承载力不足以稳定支撑泵轴，泵轴与轴承一定会接触摩擦，造成泵轴和轴承磨损，降低钠机械泵的使用寿命。停堆更换钠泵不仅会造成巨大的经济损失，而且更换过程中存在一定风险。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术中的不足提供一种增大静压轴承供液压力的钠泵，该一种增大静压轴承供液压力的钠泵用于解决钠泵惰转时静压轴承承载能力不足造成泵轴和轴承接触磨损的技术问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：它包括泵轴、静压轴承、上部泵壳、下部泵壳、叶轮和导流部件，所述的静压轴承穿套在泵轴上，所述的静压轴承安装在上部泵壳上，上部泵壳设置在下部泵壳的上部，静压轴承上部的上部泵壳内腔为钠泵箱体，下部泵壳内腔为钠泵腔体，所述的叶轮设置在静压轴承下部的钠泵腔体内，叶轮下部设置有导流部件，所述的泵轴的下部开设2条旋向与泵轴转向相反的泵轴螺旋槽，并在泵轴螺旋槽截至部位设置有环形导流槽，所述的静压轴承内壁开设有环形增压槽，所述的环形增压槽与环形导流槽位于同一水平高度，且环形增压槽与环形导流槽共同组成环形增压腔室；所述的环形增压槽上方的静压轴承内壁上开设有多个周向均匀分布的调节腔室，环形增压腔室与调节腔室通过静压轴承和泵轴之间的间隙连通，在每个调节腔室上方的静压轴承内壁上分别开设有承压腔室，所述的承压腔室与调节腔室通过连接槽相连通。

所述的连接槽为轴承螺旋槽，所述的轴承螺旋槽在轴承外表面沿圆周方向均匀设置，且与调节腔室个数相同，每个轴承螺旋槽的两端分别连接承压腔室和调节腔室。

所述的轴承螺旋槽的圈数为半圈，轴承螺旋槽以调节腔室为起点螺旋上升，转过180°与承压腔室连接，轴承螺旋槽与上部泵壳内壁共同组成螺旋引流通道。

所述的调节腔室、承压腔室和轴承螺旋槽分别设置有8个。

所述的泵轴螺旋槽的槽型为长方形。

每个承压腔室的深度为10mm，宽度为35mm，高度为350mm。

所述的静压轴承与上部泵壳之间通过螺钉连接。

所述的上部泵壳与下部泵壳之间通过螺钉连接。

本发明的一种增大静压轴承供液压力的钠泵和现有技术相比，具有以下突出的有益效果：利用泵轴螺旋槽，环形增压腔室，来增大调节腔室获得钠液的压力，以此来提升承压腔室中钠液的静压力，提高静压轴承在泵轴转速较低(100r/min)时承载力，彻底地分离泵轴和静压轴承，钠液粘度很低，流体润滑摩擦系数非常小，钠泵功率消耗低，能有效提高静压轴承承载能力，避免泵轴与静压轴承接触，提高钠机械泵的使用寿命。

附图说明

附图1是一种增大静压轴承供液压力的钠泵的主视剖视图；

附图2是泵轴和静压轴承连接立体图；

附图3是图2所示的主视图；

附图4是图3中所示的A-A剖视图；

附图5是静压轴承的立体图一；

附图6是静压轴承的立体图二；

附图7是静压轴承的主视图；

附图8是图7所示的B-B剖视图；

附图9是泵轴的主视图；

附图10是泵轴的立体图；

附图标记说明：1、泵轴，2、静压轴承，3、承压腔室，4、螺旋引流通道，5、调节腔室，6、环形增压腔室，7、环形导流槽，8、叶轮，9下部泵壳，10、进液口，11、出液口，12、钠泵腔体，13、导流部件，14、泵轴螺旋槽，15上部泵壳，16、钠泵箱体，17、环形增压槽，18、轴承螺旋槽。

具体实施方式

参照说明书附图1至附图10对本发明的一种增大静压轴承供液压力的钠泵作以下详细地说明。

本发明的一种增大静压轴承供液压力的钠泵，其结构包括泵轴1、静压轴承2、上部泵壳15、下部泵壳9、叶轮8和导流部件13，所述的静压轴承2穿套在泵轴1上，由于钠泵是立式离心泵，泵轴1受到重力作用处于静压轴承2中心位置，所述的静压轴承2安装在上部泵壳15上，上部泵壳15设置在下部泵壳9的上部，静压轴承2上部的上部泵壳15内腔为钠泵箱体16，下部泵壳9内腔为钠泵腔体12，所述的叶轮8设置在静压轴承2下部的钠泵腔体12内，叶轮8下部设置有导流部件13，所述的泵轴1的下部开设2条旋向与泵轴1转向相反的泵轴螺旋槽14，并在泵轴螺旋槽14截至部位设置有环形导流槽7，所述的静压轴承2内壁开设有环形增压槽17，所述的环形增压槽17与环形导流槽7位于同一水平高度，且环形增压槽17与环形导流槽7共同组成环形增压腔室6；所述的环形增压槽17上方的静压轴承2内壁上开设有多个周向均匀分布的调节腔室5，环形增压腔室6与调节腔室5通过静压轴承2和泵轴1之间的间隙连通，保证获得较高压力的钠液，在每个调节腔室5上方的静压轴承2内壁上分别开设有承压腔室3，所述的承压腔室3与调节腔室5通过连接槽相连通。

所述的连接槽为轴承螺旋槽18，所述的轴承螺旋槽18在轴承外表面沿圆周方向均匀设置，且与调节腔室5个数相同，每个轴承螺旋槽18的两端分别连接承压腔室3和调节腔室5。

所述的轴承螺旋槽18的圈数为半圈，轴承螺旋槽18以调节腔室5为起点螺旋上升，转过180°与承压腔室3连接，轴承螺旋槽18与上部泵壳15内壁共同组成螺旋引流通道4。

所述的调节腔室5、承压腔室3和轴承螺旋槽18分别设置有8个。

所述的泵轴螺旋槽14的槽型为长方形。此种槽型为输送流量最大的槽型，泵轴螺旋槽14不断将钠液提升到环形增压腔室6，环形增压腔室6入口大出口小，因此钠液能够在环形增压腔室6汇聚增压。

每个承压腔室3的深度为10mm，宽度为35mm，高度为350mm。

所述的静压轴承2与上部泵壳15之间通过螺钉连接。

所述的上部泵壳15与下部泵壳9之间通过螺钉连接。

在钠机械泵启动之前，在钠泵腔体12、静压轴承2注满钠液，钠泵箱体16内注满钠液高度为1000mm，钠泵箱体16有管道连接因此轴承内的钠液具有一定的初始压力。

钠泵正常运转时，钠液由进液口10被吸入钠泵，在叶轮8处受到离心力被甩离叶轮8，并由导流部件13到钠泵腔体中，钠泵腔体中的钠液汇聚增加，通过两条流动通道流出钠泵腔体，第一条是主要通道：钠泵的出液口11，第二条是次要通道：沿泵轴1上的泵轴螺旋槽14进入静压轴承2。

钠泵腔体中的钠液进入泵轴1上的泵轴螺旋槽14，由于泵轴螺旋槽14旋向与泵轴1转向相反，泵轴1旋转时，钠液被泵轴螺旋槽14提升到环形导流槽7，并不断将钠液提升到环形增压腔室6，钠液在环形增压腔室6汇聚增压。经过增压后的钠液通过泵轴1和静压轴承2的间隙上升进入8个调节腔室5，8个调节腔室5与8个承压腔室3由8条螺旋引流通道4相连接。8个承压腔室3获得钠液，形成流体静压，承载泵轴1，以达到防止泵轴1和静压轴承2碰撞摩擦的目的。最后钠液通过泵轴1和静压轴承2上端间隙流出静压轴承2进入钠泵箱体16。

当泵轴1处于静压轴承2中心位置时，泵轴1和静压轴承2间隙为同心圆，环形增压腔室6的钠液上升进入8个调节腔室5，8个调节腔室5获得钠液量相同，输送到承压腔室3，由于泵轴1和静压轴承2间隙为同心圆，钠液流出承压腔室3的出口也相同，8个承压腔室3形成流体静压对泵轴1的支撑力大小相同合力为零，使得泵轴1保持处于静压轴承2中心位置。

当泵轴1偏心时，泵轴1和静压轴承2间隙为不同心圆，环形增压腔室6的钠液上升进入8个调节腔室5，8个调节腔室5获得钠液量不同，8个调节腔室5圆周均匀分布，间隙小的位置调节腔室5获得钠液较少，间隙大的位置调节腔室5获得钠液较多，由于调节腔室5通过螺旋引流通道4连接到承压腔室3，因此获得较多钠液的调节腔室5与间隙较小的承压腔室3连接，间隙小承压腔室3钠液出口小，承压腔室3内钠液压力较大；获得较少钠液的调节腔室5与间隙较大的承压腔室3连接，间隙大承压腔室3钠液出口大，承压腔室3内钠液压力较小，静压轴承2承载力方向与泵轴1偏转方向相反，阻止泵轴1继续偏转，防止泵轴1与静压轴承2接触磨损。

本发明改善了现有钠泵液体静压轴承2在泵惰转时由于钠泵腔体12内钠液压力过低导致静压轴承2静压承载能力变差，最终导致泵轴1和静压轴承2接触磨损，降低钠泵的使用寿命的问题。

以上所列举的实施方式仅供理解本发明之用，并非是对本发明所描述的技术方案的限定，有关领域的普通技术人员，在权利要求所述技术方案的基础上，还可以作出多种变化或变形，所有等同的变化或变形都应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种增大静压轴承供液压力的钠泵，包括泵轴、静压轴承、上部泵壳、下部泵壳、叶轮和导流部件，所述的静压轴承穿套在泵轴上，所述的静压轴承安装在上部泵壳上，上部泵壳设置在下部泵壳的上部，静压轴承上部的上部泵壳内腔为钠泵箱体，下部泵壳内腔为钠泵腔体，所述的叶轮设置在静压轴承下部的钠泵腔体内，叶轮下部设置有导流部件，其特征是：所述的泵轴的下部开设2条旋向与泵轴转向相反的泵轴螺旋槽，并在泵轴螺旋槽截至部位设置有环形导流槽，所述的静压轴承内壁开设有环形增压槽，所述的环形增压槽与环形导流槽位于同一水平高度，且环形增压槽与环形导流槽共同组成环形增压腔室；所述的环形增压槽上方的静压轴承内壁上开设有多个周向均匀分布的调节腔室，环形增压腔室与调节腔室通过静压轴承和泵轴之间的间隙连通，在每个调节腔室上方的静压轴承内壁上分别开设有承压腔室，所述的承压腔室与调节腔室通过连接槽相连通；

所述的连接槽为轴承螺旋槽，所述的轴承螺旋槽在轴承外表面沿圆周方向均匀设置，且与调节腔室个数相同，每个轴承螺旋槽的两端分别连接承压腔室和调节腔室；

所述的轴承螺旋槽的圈数为半圈，轴承螺旋槽以调节腔室为起点螺旋上升，转过180°与承压腔室连接，轴承螺旋槽与上部泵壳内壁共同组成螺旋引流通道；

所述的泵轴螺旋槽的槽型为长方形。

2.根据权利要求1所述的一种增大静压轴承供液压力的钠泵，其特征是：所述的调节腔室、承压腔室和轴承螺旋槽分别设置有8个。

3.根据权利要求1所述的一种增大静压轴承供液压力的钠泵，其特征是：每个承压腔室的深度为10mm，宽度为35mm，高度为350mm。

4.根据权利要求1所述的一种增大静压轴承供液压力的钠泵，其特征是：所述的静压轴承与上部泵壳之间通过螺钉连接。

5.根据权利要求1所述的一种增大静压轴承供液压力的钠泵，其特征是：所述的上部泵壳与下部泵壳之间通过螺钉连接。