CN110259691B - 一种小堆主泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小堆主泵,包括用于输送传输介质的泵端、用于驱动所述泵端的电机端，以及贯穿所述泵端和所述电机端的泵轴；所述泵端包括泵壳，所述电机端包括屏蔽电机；所述泵端和所述电机端之间设有空气隔热屏，所述空气隔热屏的底面与所述泵壳的顶面固定，所述空气隔热屏的顶面与所述屏蔽电机的底面固定；所述空气隔热屏的外圆周设有向内收缩的颈缩。其技术效果是：满足振动需求的基础上，尽可能的减小空气隔热屏导热面积，以减缓泵端热量向屏蔽电机的传输，将屏蔽电机内部的温度控制在合理的范围内，延长屏蔽电机使用寿命。

Description

一种小堆主泵

技术领域

本发明涉及核电领域的一种小堆主泵。

背景技术

目前，国内核电站的反应堆主泵的结构形式有两种，分别是轴封泵和屏蔽泵；从泵进出口方向看，反应堆主泵均采用下部进水、水平出水的结构。

用于30W兆瓦以下反应堆的反应堆主泵又称为小堆主泵。小堆主泵的功能是强迫冷却剂在主系统中进行闭式循环，将反应堆所产生的热能传送至蒸汽发生器，将二回路的介质加热成蒸汽，驱动汽轮机做功。在停堆状况下，要求小堆主泵能在半流量时，惯性惰转时间在3s以上，使冷却剂继续流过堆芯，带走核燃料的余热，防止燃料组件烧毁。

由于小堆主泵输送的为高温介质，且介质与屏蔽电机相通，所以必须采用隔热结构将泵端的热量与屏蔽电机进行有效隔离。隔热结构，早期多采用水冷隔热，水冷隔热结构需要专门的冷却塔、冷却水泵、冷冻水泵等设备，水资源消耗大维护复杂，维护成本高。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种小堆主泵，其可以有效保证屏蔽电机的使用寿命。

实现上述目的的一种技术方案是：一种小堆主泵,包括用于输送传输介质的泵端、用于驱动所述泵端的电机端，以及贯穿所述泵端和所述电机端的泵轴；所述泵端包括泵壳，所述电机端包括屏蔽电机；

所述泵端和所述电机端之间设有空气隔热屏，所述空气隔热屏的底面与所述泵壳的顶面固定，所述空气隔热屏的顶面与所述屏蔽电机的底面固定；

所述空气隔热屏的外圆周设有向内收缩的颈缩。

进一步的，所述泵端还包括导流体、叶轮、叶轮螺母和导叶；

所述导流体同轴设置在所述泵壳的径向内侧，所述导流体分为导流外圈和导流内圈，所述导流外圈的顶面与所述空气隔热屏的底面固定；

所述叶轮在所述导流体径向内侧与所述泵轴固定套接；所述叶轮螺母固定套接在所述泵轴的底端；

所述导叶同轴设于所述叶轮的下方，包括导叶外圈和导叶内圈，所述导叶外圈的顶面与所述导流内圈的底面固定，所述导叶内圈套接在所述叶轮螺母的径向外侧。

再进一步的，所述叶轮螺母的底面设有螺母通孔；所述导叶内圈的中心设有润滑通孔；所述空气隔热屏的径向内侧固定水导轴承，所述泵轴内设有润滑水通路，所述润滑水通路的进口是竖直的，位于所述泵轴的底端的中心，所述润滑水通路的出口是水平的，位于所述水导轴承顶面的上方。

更进一步的，所述导流体顶面的内圆周同轴设有一个下台阶面，使所述空气隔热屏和所述导流体之间形成平衡腔；平衡盘在所述平衡腔内与所述泵轴固定套接，所述平衡盘的底面与所述下台阶面的底面分离，所述平衡盘的顶面与所述空气隔热屏的底面分离，所述空气隔热屏上设有连通所述平衡腔和所述水导轴承的润滑水回路。

再进一步的，所述叶轮为轴流叶轮。

再进一步的，所述叶轮和所述导叶均为锻件铣制成型。

进一步的，所述空气隔热屏和所述泵壳之间设有主密封，所述主密封为金属缠绕垫。

进一步的，所述屏蔽电机的径向外侧套接集成冷却器。

再进一步的，所述屏蔽电机的顶面固定有上导轴承座，所述上导轴承座的径向内侧固定上导轴承。

更进一步的，所述上导轴承座的顶面固定推力轴承，所述推力轴承分为上推力轴承结构和下推力轴承结构，所述上推力轴承结构采用整体结构，所述下推力轴承采用偏心球面支撑的可倾扇形瓦块结构，所述上推力轴承结构和所述下推力轴承结构之间设有与所述泵轴固定套接的推力盘，围绕所述推力盘的圆周分布有若干个径向通孔。

采用了本发明的一种小堆主泵的技术方案,包括用于输送传输介质的泵端、用于驱动所述泵端的电机端，以及贯穿所述泵端和所述电机端的泵轴；所述泵端包括泵壳，所述电机端包括屏蔽电机；所述泵端和所述电机端之间设有空气隔热屏，所述空气隔热屏的底面与所述泵壳的顶面固定，所述空气隔热屏的顶面与所述屏蔽电机的底面固定；所述空气隔热屏的外圆周设有向内收缩的颈缩。其技术效果是：满足振动需求的基础上，尽可能的减小空气隔热屏导热面积，以减缓泵端热量向屏蔽电机的传输将屏蔽电机内部的温度控制在合理的范围内，延长屏蔽电机使用寿命。

附图说明

图1为本发明的一种小堆主泵的结构示意图。

图2为本发明的一种小堆主泵的推力盘的主视图。

图3为本发明的一种小堆主泵的推力盘的俯视图。

具体实施方式

请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明：

本发明的一种小堆主泵，包括泵端、电机端、位于泵端和电机端之间的空气隔热屏3，以及从上至下竖直贯穿电机端和泵端的泵轴2。

泵端包括泵壳11、导流体12、叶轮13、叶轮螺母14、导叶15、平衡盘16、主密封17。

电机端包括屏蔽电机4。

空气隔热屏3包括上法兰31、颈缩32和下法兰33。下法兰33的底面同轴固定在泵壳11的顶面，下法兰33的底面和泵壳11的顶面之间通过主螺栓和主螺母固定，并通过主密封17进行密封。主密封17采用金属缠绕垫。上法兰31的顶面与屏蔽电机4的底面固定。主密封17 采用金属缠绕垫代替以往主泵采用的双锥密封垫，双锥密封垫维修时找正困难，给维修人员带来巨大的身体危害。金属缠绕垫已经有大量的实际运行经验，在核一级主管道密封上都有使用。

导流体12同轴设置在泵壳11的径向内侧。导流体12分为导流外圈121以及在导流外圈121径向内侧与导流外圈121同轴设置的导流内圈122。其中导流外圈121的顶面与空气隔热屏3的下法兰33的底面通过螺钉固定。

泵轴2上固定套接有位于导流体12径向内侧的叶轮13，叶轮13采用轴流式叶轮。泵轴2的底端固定套接用于固定叶轮13的叶轮螺母14。叶轮螺母14的底面设有螺母通孔141。

导叶15同轴设于叶轮13的下方，包括导叶外圈151和同轴位于导叶外圈151径向内侧的导叶内圈152。导叶外圈151的顶面与导流内圈122的底面固定。导叶内圈152套接在叶轮螺母14的径向外侧。导叶内圈152与叶轮螺母14之间留有间隙，导叶内圈152的中心设有润滑通孔153。

为提高过流部件的表面光洁度和强度，叶轮13、导叶15均采用锻件铣制成型。

小堆主泵的传输介质从导流体12进入泵端,经过叶轮13的传输,从导叶15排出泵端，即小堆主泵的进水口和出水口均位于同一套管内。

导流体12的顶面的内圆周同轴设有一个下台阶面，使导流体12和空气隔热屏3之间形成平衡腔。平衡盘16在平衡腔内与泵轴2固定套接。平衡盘16的底面设有一个环形台阶161，所述下台阶面内对应设有一个环形凹槽123。这样的设计保证了泵轴2的旋转中心始终竖直。平衡盘16的底面与所述下台阶面的底面分离，平衡盘16的顶面与空气隔热屏3的底面分离。

空气隔热屏3的下法兰33的径向内侧设有水导轴承23，水导轴承23与空气隔热屏3之间阶梯配合。泵轴2对应套接有轴套22，轴套22的底面与平衡盘16的顶面面接触。叶轮13与平衡盘16之间的泵轴2上套接有下轴套21。下轴套21的底面与叶轮13的顶面面接触，下轴套21的顶面与平衡盘16的顶面面接触，保证平衡盘16位置的固定。泵轴2内设有润滑水通路24，润滑水通路24的进口是竖直的，位于泵轴2的底端的中心，润滑水通路24的出口是水平的，位于水导轴承23顶面的上方。

小堆主泵传输的部分传输介质经过导叶15的润滑通孔153、叶轮螺母14底部的螺母通孔141，进入泵轴2的润滑水通路24，流至水导轴承23的上方，通过水导轴承23，以及空气隔热屏3内的润滑水回路34，进入平衡腔,最后从导流体12和下轴套21的径向之间回流至叶轮13。为了便于该部分传输介质的回流，平衡腔底面，即导流外圈121顶部下台阶面的内圆周为弧面。

平衡盘16在顶面和底面存在压力差,该压力差可以平衡泵轴2的轴向力，同时起到增加转子部件转动惯量的作用。转子部件至少包括泵轴2、叶轮13和平衡盘16。平衡盘16的底面与顶面上下面形成压力差，保证整个转子部件的轴向力向下，使泵轴2始终处于受拉的状态。

空气隔热屏3的中段设向内收缩的颈缩32。

颈缩32的主要功能除了起到泵端与屏蔽电机4之间的连接支撑作用，还通过减少泵端和屏蔽电机4的接触面积，利用空气隔热，降低泵端的热量向屏蔽电机4传输。

颈缩32在保障小堆主泵整体结构强度，满足振动需求的基础上，尽可能的减小导热面积，以减缓泵端热量向屏蔽电机4的传输。同时由于屏蔽电机4自身的冷却效果，将屏蔽电机4内部的温度控制在合理的范围内，延长屏蔽电机4轴承使用寿命，保证屏蔽电机4能长期、安全、可靠地运行。将空气隔热屏3和屏蔽电机4的电机机座筒一体化设计，缩短了屏蔽电机4的轴向尺寸，优化了屏蔽电机4的轴系比，提高了屏蔽电机4的轴系稳定性。

颈缩32使屏蔽电机4成为一个独立体，提高屏蔽电机4的标准化以及互换性，而且颈缩32具有良好的抗震性能，能在地震期间保证小堆主泵结构完整和安全可靠。

为了保证空气隔热屏3的隔热性能，颈缩32的内圆周设有环形的隔热凸缘35，隔热凸缘35位于润滑水通路24的出口的上方，用于阻挡润滑水通路24内流出的传输介质。同时空气隔热屏3的底面设有下隔热垫36，空气隔热屏3顶面的内圆周设有上隔热垫37。

屏蔽电机4在上，泵端在下,并且采用直联驱动，无需联轴器。

小堆主泵采用轴流泵的原因在于；轴流泵相对于混流泵，具有效率高、径向尺寸小、结构简单、零件少等优点，通过流场优化分析，使得过流中的流速、压力均匀。

屏蔽电机4的顶面固定有上导轴承座51,上导轴承座51的径向内侧固定上导轴承52。上导轴承座51的顶面固定推力轴承座53。推力轴承座53的顶面通过若干成对设置圆柱销和圆支座固定下推力轴承结构55。推力轴承座53的径向外侧设有轴承压圈54，轴承压圈54分为竖直部以及在竖直部的顶端伸向泵轴2的水平部，水平部的底面固定有上推力轴承结构57。上推力轴承结构57和下推力轴承结构55组成推力轴承。上推力轴承结构57为整体结构，下推力轴承结构55采用偏心球面支撑的可倾扇形瓦块结构。上推力轴承结构57和下推力轴承结构55之间设有与泵轴2固定套接的推力盘56。围绕推力盘56圆周分布有若干个径向通孔561，使得推力盘56可以兼具辅叶轮的作用，驱动一次水在屏蔽电机4内循环，确保上导轴承52和推力轴承的润滑。推力盘56作为辅叶轮的流量和扬程，应确保屏蔽电机主回路的液体能够循环。

由此，泵轴2采用悬挂式支承，整个转子的残余轴向力由设置在屏蔽电机4上端的推力轴承承受，径向力由上导轴承52和水导轴承23承受。集成冷却器41集成在屏蔽电机4的径向外侧。

轴承压圈54的上方设有与屏蔽电机4顶面固定的顶盖58，形成电机腔。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

1.一种小堆主泵,包括用于输送传输介质的泵端、用于驱动所述泵端的电机端，以及贯穿所述泵端和所述电机端的泵轴；所述泵端包括泵壳，所述电机端包括屏蔽电机；其特征在于：

所述泵端和所述电机端之间设有空气隔热屏，所述空气隔热屏的底面与所述泵壳的顶面固定，所述空气隔热屏的顶面与所述屏蔽电机的底面固定；

所述空气隔热屏的外圆周设有向内收缩的颈缩，

所述泵端还包括导流体、叶轮、叶轮螺母和导叶；

所述导流体同轴设置在所述泵壳的径向内侧，所述导流体分为导流外圈和导流内圈，所述导流外圈的顶面与所述空气隔热屏的底面固定；

所述叶轮在所述导流体径向内侧与所述泵轴固定套接；所述叶轮螺母固定套接在所述泵轴的底端；

所述导叶同轴设于所述叶轮的下方，包括导叶外圈和导叶内圈，所述导叶外圈的顶面与所述导流内圈的底面固定，所述导叶内圈套接在所述叶轮螺母的径向外侧，

所述叶轮螺母的底面设有螺母通孔；所述导叶内圈的中心设有润滑通孔；所述空气隔热屏的径向内侧固定水导轴承，所述泵轴内设有润滑水通路，所述润滑水通路的进口是竖直的，位于所述泵轴的底端的中心，所述润滑水通路的出口是水平的，位于所述水导轴承顶面的上方，

所述导流体顶面的内圆周同轴设有一个下台阶面，使所述空气隔热屏和所述导流体之间形成平衡腔；平衡盘在所述平衡腔内与所述泵轴固定套接，所述平衡盘的底面与所述下台阶面的底面分离，所述平衡盘的顶面与所述空气隔热屏的底面分离，所述空气隔热屏上设有连通所述平衡腔和所述水导轴承的润滑水回路。

2.根据权利要求1所述的一种小堆主泵,其特征在于：所述叶轮为轴流叶轮。

3.根据权利要求1所述的一种小堆主泵,其特征在于：所述叶轮和所述导叶均为锻件铣制成型。

4.根据权利要求1所述的一种小堆主泵,其特征在于：所述空气隔热屏和所述泵壳之间设有主密封，所述主密封为金属缠绕垫。

5.根据权利要求1所述的一种小堆主泵,其特征在于：所述屏蔽电机的径向外侧套接集成冷却器。