CN111237206A - 一种高温熔液泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高温熔液泵，包括泵体、隔热层和轴承箱体，所述泵体的输入轴穿过隔热层和轴承箱体与动力部件连接，所述隔热层上设有散热空腔，所述散热空腔和轴承箱体之间设有至少2个互不相连通的冷却腔体，任一冷却腔体内部设有强制旋流装置，用于通过外部气流冷却所述轴承箱体和隔热层。本发明采用在轴承体下方设置上下两个冷却腔体，其中下腔体与在隔热层上方设置的环形散热通道相通，从外界抽取自然风对泵轴进行两次冷却，使得传递到高温熔液泵轴承体上的温度能较大幅度地得到降低。

Description

一种高温熔液泵
技术领域
本发明涉及高温介质输送的流体泵领域，特别涉及一种高温熔液泵。
背景技术
随着核电技术的不断发展，第四代核电反应堆的研究刻不容缓。高温熔液泵作为第四代核电主泵，其输送的介质温度一般在500℃以上，运行条件极为苛刻。在实际机组运行过程中，高温条件下输送的介质通过热传递和热辐射方式使得泵的各部件处于高温状态下。轴承部件作为关键支撑机构，发挥着不可或缺的作用。如果轴承温升过高，轴承润滑效果变差，轴承寿命将大大缩短，严重时将出现轴承失效、机组振动等问题。在实际工程中，轴承部件的温升来自两个方面：一方面沿轴系的热量传递，主要受泵送介质温度影响，高温介质的热量传导到轴和轴承内，加上轴承高速旋转而产生的摩擦热量，使轴和轴承的温升大大高于其允许工作温升范围，高温会导致润滑油结焦,密封环发生积炭而失去弹性等不良后果；另一方面轴承自身摩擦发热，主要为承受较大轴向载荷作用的影响，而轴向载荷的影响因素可以通过设计平衡装置将其平衡。
现有技术中提出在高温熔盐泵的轴承体上下两侧的泵轴上设置风叶，并采用油冷和风冷相组合的冷却方案，对其进行冷却散热，但这对保温层材料的要求很高。一旦保温层失效，会导致环境的温度迅速上升，而现有技术利用环境的温差进行散热的方案很可能会失效，甚至会发生严重事故。同时，在实际工程运用中泵最低水位的设置对泵吸液性能起决定性作用，一旦最低水位设置不合理，进口处会出现有害漩涡，甚至产生进气现象，这大大降低了泵的效率。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种高温熔液泵，采用在轴承体下方设置上下两个冷却腔体，其中下腔体与在隔热层上方设置的环形散热通道相通。本发明合理、有效地利用了流动与传热原理，从外界抽取自然风对泵轴进行两次冷却，使得传递到高温熔液泵轴承体上的温度能较大幅度地得到降低。本发明通过在熔液储存装置内设置隔涡装置，来防止和消除熔液储存装置中产生的有害漩涡。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种高温熔液泵，包括泵体、隔热层和轴承箱体，所述泵体的输入轴穿过隔热层和轴承箱体与动力部件连接，所述隔热层上设有散热空腔，所述散热空腔和轴承箱体之间设有至少2个互不相连通的冷却腔体，任一冷却腔体内部设有强制旋流装置，用于通过外部气流冷却所述轴承箱体和隔热层。
进一步，所述冷却腔体包括上冷却腔体和下冷却腔体，所述轴承箱体位于上冷却腔体内部，通过上冷却腔体内的上强制旋流装置，用于使所述上冷却腔体外部气流冷却所述轴承箱体；所述下冷却腔体与散热空腔连通，通过下冷却腔体内的下强制旋流装置，通过使所述下冷却腔体外部气流进入散热空腔，用于冷却隔热层。
进一步，所述上冷却腔体内壁与所述轴承箱体之间设有若干支撑肋，相邻所述支撑肋之间的间隙为排气通道，所述上强制旋流装置位于所述上冷却腔体的上吸气孔附近，用于将外部气流吸入所述上冷却腔体。
进一步，所述下冷却腔体的下排气孔位于散热空腔内部，所述下强制旋流装置位于所述下冷却腔体内，用于使所述下冷却腔体外部气流进入散热空腔。
进一步，所述上强制旋流装置为转轮结构或旋转圆盘结构或者转轮结构与旋转圆盘结构的组合；所述下强制旋流装置为转轮结构或旋转圆盘结构或者转轮结构与旋转圆盘结构的组合。
进一步，所述转轮结构为转轮，所述转轮与所述泵体的输入轴传动连接；所述转轮的叶片为扭曲叶片或者直叶片。
进一步，所述旋转圆盘结构包括轴毂和散热圆盘；所述轴毂与所述泵体的输入轴传动连接；所述轴毂在轴向均布若干散热圆盘。
进一步，在同一冷却腔体内，所述转轮结构位于冷却腔体的进口附近；所述旋转圆盘结构位于冷却腔体的出口附近。
进一步，所述冷却腔体的内壁内均布若干环形的散热肋，所述散热肋位于相邻所述散热圆盘之间。
进一步，所述泵体的出口位于地面上部或者地面下部；所述泵体的进口位于熔液储存装置内，所述熔液储存装置内设有隔涡装置，所述隔涡装置为倾斜环形隔板。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的高温熔液泵，采用在轴承体下方设置上下两个冷却腔体，其中下腔体与在隔热层上方设置的环形散热通道相通，通过从外界抽取自然风对泵轴轴承箱体进行两次冷却，一方面进入下腔体对泵轴进行冷却，另一方面进入上腔体对轴承箱体和泵轴进行冷却，使得传递到高温熔液泵轴承体上的温度能较大幅度地得到降低，大大提高了对流换热的换热效率，最终实现轴承温升符合标准要求。
2.本发明所述的高温熔液泵，所述散热空腔在满足隔热作用的同时，其环形散热通道能对泵轴进行自然冷却，进一步地降低泵轴上的温度。
3.本发明所述的高温熔液泵，通过强制旋流装置为转轮结构或旋转圆盘结构或者转轮结构与旋转圆盘结构的组合，可根据不同的场合、生产条件进行选择组合，从而能达到较好的经济效益。
4.本发明所述的高温熔液泵，通过在熔液储存装置内设置隔涡装置，来防止和消除熔液储存装置中产生的有害漩涡，同时显著降低了最低液位，这大大减少了装置成本。
附图说明
图1为本发明所述的高温熔液泵的结构示意图。
图2为本发明实施例1的结构示意图。
图3为本发明实施例2的结构示意图。
图4为本发明实施例3的结构示意图。
图5为本发明的高温熔液泵的出口位于地面上方的安装示意图。
图中：
1-电机支架；2-电机轴；3-联轴器；4-泵轴，5-轴承压盖；6-油封；7-锁紧螺母；8-轴承；9-轴承箱体；10-上壳体；11-上转轮；12-下转轮；13-中壳体；14-下壳体；15-散热圆盘；16-散热肋；17-散热空腔；18-隔热层；19-地面固定板；20-泵体；21-支架；；23-上冷却腔体；24-下冷却腔体；25-进口；26-隔涡装置；27-熔液储存装置；28-过滤装置901-支撑肋；1001-排气通道；1002-上吸气孔；1301-下吸气口；1401-定位块；1402-下排气孔；1701-顶板；1702-上肋；1703-底板；1704-下肋；1705-固定连接板；1706-隔热轴套；2601-支撑板。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1所示，本发明所述高温熔液泵，包括泵体20、隔热层18、轴承箱体9和熔液储存装置27，泵体20的进口25位于所述熔液储存装置27内，所述熔液储存装置27内设有隔涡装置26，所述隔涡装置26设置泵体进口25的上部并通过支撑板2601与熔液储存装置29固定连接，所述隔涡装置26也可以通过支撑板2601与泵体20固定连接；所述泵体20的泵轴4穿过隔热层18和轴承箱体9与动力部件连接，动力部件为电机，所述电机安装电机支架1上，所述电机轴2通过联轴器3与泵轴4连接，轴承箱体9包括轴承压盖5、油封6、锁紧螺母7和轴承8；所述隔热层18上设有散热空腔17，所述散热空腔17和轴承箱体9之间设有至少2个互不相连的冷却腔体，任一冷却腔体内部设有强制旋流装置，用于通过外部气流冷却所述轴承箱体9和隔热层18。
所述散热空腔17为顶板1701、上肋1702和底板1703构成的环形散热通道，所述底板1703与固定连接板1705之间填充有热阻材料构成隔热层18，所述固定连接板1705与泵体20连接固定；所述顶板1701与底板1703之间设有若干均布的上肋1702，用于形成散热通道。泵轴4穿过隔热层18，所述泵轴4与隔热层18接触部分设置有隔热轴套1706，底板1703与固定连接板1705之间设有若干均布的下肋1704。
所述冷却腔体包括上冷却腔体23和下冷却腔体24，所述轴承箱体9位于上冷却腔体23内部，通过上冷却腔体23内的上强制旋流装置，用于使所述上冷却腔体23外部气流冷却所述轴承箱体9；上壳体10与轴承箱体9构成上冷却腔体23；所述电机支架1与轴承箱体9通过支架21通过螺栓固定；所述轴承箱体9和上壳体10通过螺栓固定；所述上壳体10内壁与所述轴承箱体9之间设有若干支撑肋901，相邻所述支撑肋901之间的间隙为排气通道1001，所述上强制旋流装置位于所述上冷却腔体23的上吸气孔1002附近，用于将外部气流吸入所述上冷却腔体23。而上冷却腔体23和下冷却腔体24之间的空间为进气口22。所述支撑肋901的数量取为3～4。
所述下冷却腔体24与散热空腔17连通，通过下冷却腔体24内的下强制旋流装置，通过使所述下冷却腔体24外部气流进入散热空腔17，用于冷却隔热层18；中壳体13和下壳体14构成下冷却腔体24，所述上壳体10和中壳体13安装在顶板1701上；所述下冷却腔体24的下排气孔1402位于散热空腔17内部，所述下强制旋流装置位于所述下冷却腔体24内，用于使所述下冷却腔体24外部气流进入散热空腔17。所述下壳体14的底部上设置有排气孔1402，排气孔1402与散热空腔17相通，从排气孔1402流出的空气可对隔热层18进行二次冷却，所述排气孔1402的数量取6～8；所述排气孔1402壁面与底板的倾斜角度取45°～50°。
所述上强制旋流装置为转轮结构或旋转圆盘结构或者转轮结构与旋转圆盘结构的组合；所述下强制旋流装置为转轮结构或旋转圆盘结构或者转轮结构与旋转圆盘结构的组合。
如图2为本发明实施例1，所述上强制旋流装置和下强制旋流装置均为转轮结构，所述上强制旋流装置为上转轮11，所述下强制旋流装置为下转轮12，上转轮11和下转轮12分别与泵轴4键连接，所述上转轮11和下转轮12的叶片可为扭曲叶片或者直叶片。实施例1中上壳体10位于上吸气孔1002附件安装上转轮11，整个下冷却腔体24内安装下转轮12，实施例1利用流动与传热原理，充分利用流动的空气与金属壁面之间的对流与热传导特性，强迫外界冷空气自上吸气孔1002进入上壳体10内，经由上转轮11的旋转加速，带走轴承箱体9上的热量，最后由排气通道1001排出。同时，强迫外界冷空气自下冷却腔体24的下吸气口1301进入，所输送介质的热量分布下冷却腔体24内，外界冷空气在下转轮12的加速作用下，最后由下排气孔1402被排出，流经环形散热通道，对隔热层18和泵轴4进行冷却，最终完成整个热交换过程。
如图3为本发明实施例2，在实施例1的基础上，所述下强制旋流装置为旋转圆盘结构，所述旋转圆盘结构包括轴毂和散热圆盘15；所述轴毂与所述泵体20的输入轴传动连接；所述轴毂在轴向均布若干散热圆盘15；所述冷却腔体的内壁内均布若干环形的散热肋16，所述散热肋16位于相邻所述散热圆盘15之间；为了制造和安装方便，散热肋16等距分布在对半开的圆环内部，两个半圆环与旋转圆盘结构同步安装。在下壳体14内部设有定位块1401，用于定位两个半圆环。
如图4为本发明实施例3，在实施例1的基础上，所述下强制旋流装置为转轮结构与旋转圆盘结构的组合。下冷却腔体24内，下转轮12靠近冷却腔体的下吸气口1301即冷却腔体的进口，所述旋转圆盘结构位于下冷却腔体24的出口附近。实施例3中充分利用流动的空气与金属壁面之间的对流与热传导特性，强迫外界冷空气自上吸气孔1002进入上壳体10内，经由上转轮11的旋转加速，带走轴承箱体9上的热量，最后由排气通道1001排出。同时，强迫外界冷空气自下吸气口1301进入。此时，所输送介质的热量分布在中壳体13与下壳体14构成的空间内，外界冷空气经过上一级下转轮12的加速，形成高压区，快速地通过散热圆盘15，在下转轮12叶片作用下，在散热圆盘15和散热肋16构成的流道内形成强迫对流，逐层带走散热肋16和散热圆盘15上的热量，最后由下排气孔1402被排出，流经环形散热通道，并对隔热层18和泵轴4进行冷却，最终完成整个热交换过程。
如图3和图4所示，所述散热圆盘15的横截面形状为梯形，长短边的比值取为3～4；所述中壳体13和散热肋16均为分体式对称设计结构，便于安装下转轮12和散热圆盘15，散热肋16的横截面形状为长方形。
如图1和图5所示，所述泵体20的出口位于地面上部或者地面下部。如图5所示，当运行介质为高温熔盐时，在所述泵体20的进口25处设置有过滤装置28。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高温熔液泵，包括泵体(20)、隔热层(18)和轴承箱体(9)，所述泵体(20)的输入轴穿过隔热层(18)和轴承箱体(9)与动力部件连接，其特征在于，所述隔热层(18)上设有散热空腔(17)，所述散热空腔(17)和轴承箱体(9)之间设有至少2个互不相连通的冷却腔体，任一冷却腔体内部设有强制旋流装置，用于通过外部气流冷却所述轴承箱体(9)和隔热层(18)。
2.根据权利要求1所述的高温熔液泵，其特征在于，所述冷却腔体包括上冷却腔体(23)和下冷却腔体(24)，所述轴承箱体(9)位于上冷却腔体(23)内部，通过上冷却腔体(23)内的上强制旋流装置，用于使所述上冷却腔体(23)外部气流冷却所述轴承箱体(9)；所述下冷却腔体(24)与散热空腔(17)连通，通过下冷却腔体(24)内的下强制旋流装置，通过使所述下冷却腔体(24)外部气流进入散热空腔(17)，用于冷却隔热层(18)。
3.根据权利要求2所述的高温熔液泵，其特征在于，所述上冷却腔体(23)内壁与所述轴承箱体(9)之间设有若干支撑肋(901)，相邻所述支撑肋(901)之间的间隙为排气通道(1001)，所述上强制旋流装置位于所述上冷却腔体(23)的上吸气孔(1002)附近，用于将外部气流吸入所述上冷却腔体(23)。
4.根据权利要求2所述的高温熔液泵，其特征在于，所述下冷却腔体(24)的下排气孔(1402)位于散热空腔(17)内部，所述下强制旋流装置位于所述下冷却腔体(24)内，用于使所述下冷却腔体(24)外部气流进入散热空腔(17)。
5.根据权利要求3或4所述的高温熔液泵，其特征在于，所述上强制旋流装置为转轮结构或旋转圆盘结构或者转轮结构与旋转圆盘结构的组合；所述下强制旋流装置为转轮结构或旋转圆盘结构或者转轮结构与旋转圆盘结构的组合。
6.根据权利要求5所述的高温熔液泵，其特征在于，所述转轮结构为转轮(11、12)，所述转轮(11、12)与所述泵体(20)的输入轴传动连接；所述转轮(11、12)的叶片为扭曲叶片或者直叶片。
7.根据权利要求5所述的高温熔液泵，其特征在于，所述旋转圆盘结构包括轴毂和散热圆盘(15)；所述轴毂与所述泵体(20)的输入轴传动连接；所述轴毂在轴向均布若干散热圆盘(15)。
8.根据权利要求5所述的高温熔液泵，其特征在于，在同一冷却腔体内，所述转轮结构位于冷却腔体的进口附近；所述旋转圆盘结构位于冷却腔体的出口附近。
9.根据权利要求7所述的高温熔液泵，其特征在于，所述冷却腔体的内壁内均布若干环形的散热肋(16)，所述散热肋(16)位于相邻所述散热圆盘(15)之间。
10.根据权利要求1所述的高温熔液泵，其特征在于，所述泵体(20)的出口位于地面上部或者地面下部；所述泵体的进口(25)位于熔液储存装置(27)内，所述熔液储存装置(27)内设有隔涡装置(26)，用于防止和消除熔液储存装置中产生的有害漩涡；所述隔涡装置(26)为倾斜环形隔板。
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