CN113623262A - 小型堆屏蔽泵推力轴承结构 - Google Patents

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王伟光
于勇
吕向平
索文旭
马德宇
姜丽娟
张智
刘慧昌
柴文虎
张海泉
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Abstract

本发明涉及一种小型堆屏蔽泵推力轴承结构，上推力轴承座(15)、下推力轴承座(16)通过各自伸出的外沿由螺栓紧固在机座(1)上，上推力轴承座(15)中装有压缩弹簧(3)，压缩弹簧(3)下部安装有弹簧板(4)，弹簧板(4)为整环结构，弹簧板(4)外的上平衡块(5)与上推力轴承座(15)通过平衡块限位销(7)限位，相邻的上平衡块(5)与下平衡块(6)通过下平衡块(6)上的柱面配合，上平衡块(5)与下平衡块(6)沿弹簧板(4)周向均布本发明轴承设计为上大下小，较小的下推力瓦满足承载要求前提下，降低了阻力矩，轴承设计为上弹簧下刚性结构，在起动到稳态运行过程中下推力瓦与推力盘分离从而减小了摩擦损耗。

Description

小型堆屏蔽泵推力轴承结构
技术领域
本发明涉及小型堆屏蔽泵推力轴承结构。
背景技术
小型堆突出特征是一体化设计，即屏蔽泵与反应堆及蒸发器构成一个模块，与第三代大型反应堆技术原理相似，小型堆通过屏蔽泵推动一回路冷却剂在反应堆及蒸发器之间循环，实现堆芯和蒸发器之间的热能交换，产生高压蒸汽，经由发电机组实现发电。小型堆优点是占地面积小，可以实现核能的多用途，比如城市供热、提供工业蒸汽等不同需求，适用于工业园区、海岛、高耗能企业自备能源等多场景应用。
反应堆屏蔽泵的转子和推力轴承均浸泡在泵所运送的冷却介质中。大型堆屏蔽泵的转子湿重大，与泵叶轮产生的反向推力相当，因此推力轴承可采用上下对称结构。小型堆屏蔽泵的转子要轻很多，而主泵起动后随着转速升高，屏蔽泵产生的反向推力要远大于转子湿重，且推力轴承除开始低速运行的一小段时间受转子自身湿重的影响，受力向下，稳态运行时间受力都是向上的。已有专利：水润滑双向工作推力轴承装置，公开号：CN205078606 U，适用于大型反应堆冷却剂屏蔽泵，结构上下对称，为了抗冲击采用双向预紧弹簧结构，上下推力瓦始终跟随推力盘，这样起动时阻力矩较大，对屏蔽泵的起动性能要求高，运行时摩擦损耗也大，如果应用在本身功率较小的小型堆的屏蔽泵，由于轴承处产生的摩擦损耗，会使屏蔽泵的效率很低。
发明内容：
本发明的目的是设计一种小型堆屏蔽泵推力轴承结构，可有效的降低屏蔽泵起动时所受的阻力矩及稳态运行后推力轴承处的运行损耗。
本发明技术方案是：一种小型堆屏蔽泵推力轴承结构，上推力轴承座(15)、下推力轴承座(16)通过各自伸出的外沿由螺栓紧固在机座(1)上，上推力轴承座(15)中装有压缩弹簧(3)，压缩弹簧(3)下部安装有弹簧板(4)，弹簧板(4)为整环结构，弹簧板(4)外的上平衡块(5)与上推力轴承座(15)通过平衡块限位销(7)限位，相邻的上平衡块(5)与下平衡块(6)通过下平衡块(6)上的柱面配合，上平衡块(5)与下平衡块(6)沿弹簧板(4)周向均布，上推力瓦瓦基(9)与下平衡块(6)接触，上推力瓦瓦基(9)径向由上推力轴承座(15)上的限位销(17)固定，上推力瓦瓦基(9)轴向由上推力轴承座(15)上的限位螺钉(18)固定，上推力瓦(10)嵌在上推力瓦瓦基(9)中，下推力瓦基(11)安装在下推力轴承座(16)中，下推力瓦(12)镶嵌在下推力瓦基(11)内，外圈压盖(14)和内圈压盖(13)安装在下推力瓦基(11)的外径侧和内径侧。
上推力瓦(10)瓦面大，下推力瓦(12)瓦面小，推力盘(2)为圆台形，位于上推力瓦(10)与下推力瓦(12)之间，推力盘(2)与转轴(8)固定安装在一起。
本发明工作原理：
推力轴承装置位于屏蔽泵上部，上下推力瓦面与屏蔽泵转子的推力盘接触，用于承载屏蔽泵运行时转子所受到的轴向力。屏蔽泵装在整个反应堆冷却剂主回路的管道上，泵转子下部的叶轮处在管道中。小型堆屏蔽泵推力轴承由于自身体积小，转子湿重小，远小于叶轮产生的力，所以轴瓦采用面积上大下小的形式，同时设计为上部带有预紧弹簧、下部刚性结构。这样，在屏蔽泵起动初期，即转速很低的情况下，叶轮产生的轴向力比转子自身湿重小，屏蔽泵轴向力向下，下推力轴承会承载这部分轴向力，而上推力轴承此时仅受到弹簧自身伸长的预载荷，虽然摩擦力不随接触面积变小而减小，但采用瓦径较小的下推力瓦会使泵起动期间所受摩擦力矩即阻力矩变小，随着转速升高，泵朝着稳态额定点升速，叶轮力与转子湿重平衡继而大于转子湿重，这时，推力盘开始“向上顶”推力轴承，即上推力轴承的弹簧压缩，同时下推力瓦为刚性结构，不跟随推力盘，因此推力盘与下推力瓦分离，即不再产生与下推力瓦接触带来的摩擦损耗。综上所述，本发明结构对比已有上下对称、双面预载荷弹簧结构的推力轴承有减小起动阻力矩和摩擦损耗的优点。
本发明技术效果：
本发明的屏蔽泵推力轴承结构，屏蔽泵起动时所受合力即转子湿重较小，而运行后所受泵叶轮带来的反向推力较大，因此推力轴承结构设计成上下不对称：上推力瓦面积大、下推力瓦面积小的形式。这样在满足屏蔽泵起动、运行所要求的轴承比压前提下，采用瓦径较小的下推力瓦，在泵起动时降低了阻力矩。
推力盘设计成圆台形，除了适应推力轴承瓦上大下小的形式、减少了搅拌损耗还增加了轴承处的空间即增加了轴承腔的储水量，这样在在应对潜在事故上，比如丧失设备冷却水时，更多的存水能降低设备的升温速度，有助于屏蔽泵事故工况下运行时间的延长。
本发明的屏蔽泵推力轴承结构结合小型堆屏蔽泵轴向冲击相对较小的特点，采用上部预紧弹簧、下部刚性结构，当泵处于稳态运行时，推力轴承所受载荷全部在上推力轴承上，推力盘与下推力轴承分离，即下推力瓦在泵顺利起动后不再承受载荷，这样减小了推力盘和下推力瓦间的摩擦损耗和搅拌损耗。
附图说明
图1为推力轴承整体结构图
图2为推力轴承剖视图A-A
图3上推力轴承局部剖视图B-B
图4下推力轴承局部放大图
具体实施方式
如图1所示，上推力轴承座15、下推力轴承座16通过各自伸出的外沿由螺栓紧固在机座1上，如图3所示，上推力轴承座15中装有压缩弹簧3，压缩弹簧3下部安装有弹簧板4，弹簧板4为整环结构，弹簧板4外的上平衡块5与上推力轴承座15通过平衡块限位销7限位，相邻的上平衡块5与下平衡块6通过下平衡块6上的柱面配合，上平衡块5与下平衡块6沿弹簧板4周向均布，上推力瓦瓦基9与下平衡块6接触，上推力瓦瓦基9径向由上推力轴承座15上的限位销17固定，上推力瓦瓦基9轴向由如图2所示的上推力轴承座15上的限位螺钉18固定，上推力瓦10嵌在上推力瓦瓦基9中，如图4所示，下推力瓦基11安装在下推力轴承座16中，下推力瓦12镶嵌在下推力瓦基11内，外圈压盖14和内圈压盖13安装在下推力瓦基11的外径侧和内径侧。
上推力瓦10瓦面大，下推力瓦12瓦面小，推力盘2为圆台形，位于上推力瓦10与下推力瓦12之间，推力盘2与转轴8固定安装在一起。
小型堆屏蔽泵推力轴承结构，结合小型堆屏蔽泵转子湿重小，起动过程中向下载荷小的特点，将推力轴承设计为上大下小形式，因载荷比在1.8倍左右，即上瓦需要比下瓦大1.8倍左右，所以瓦径比设计在1.3，屏蔽泵机座内侧设计为双止口形式，使上下轴承座可以按顺序安装在机座上。上推力轴承座15、下推力轴承座16通过各自伸出的外沿由螺栓紧固在机座1上，图2为上推力轴承的仰视图，如图3所示，上推力轴承座15装有压缩弹簧3，压缩弹簧3下部安装有弹簧板4，弹簧板4为整环结构，弹簧板4外的上平衡块5与上推力轴承座15通过平衡块限位销7限位，相邻的上平衡块5与下平衡块6通过下平衡块6上的柱面配合，上平衡块5与下平衡块6沿弹簧板4周向均布，如图1所示，上推力瓦瓦基9与下平衡块6接触，上推力瓦瓦基9径向由上推力轴承座15上的限位销17固定，轴向由上推力轴承座15上的限位螺钉18固定，上推力瓦10嵌在上推力瓦瓦基9中。
如图4所示，下推力瓦基11安装在下推力轴承座16中，下推力瓦12镶嵌在下推力瓦基11里，外圈压盖14和内圈压盖13安装在下推力瓦基11的外径侧和内径侧。内外圈压盖为环形结构，在外径、内径侧加工有外沿用来盖紧瓦块，限制推力轴承的轴向移动。
如图1所示，上下推力轴瓦之间的推力盘2为圆台形，满足与上下瓦接触面积，并增加了轴承腔室的存水空间，推力盘2通过键连接，安装在屏蔽泵的转轴8上。

Claims (2)

1.一种小型堆屏蔽泵推力轴承结构，其特征是：上推力轴承座(15)、下推力轴承座(16)通过各自伸出的外沿由螺栓紧固在机座(1)上，上推力轴承座(15)中装有压缩弹簧(3)，压缩弹簧(3)下部安装有弹簧板(4)，弹簧板(4)为整环结构，弹簧板(4)外的上平衡块(5)与上推力轴承座(15)通过平衡块限位销(7)限位，相邻的上平衡块(5)与下平衡块(6)通过下平衡块(6)上的柱面配合，上平衡块(5)与下平衡块(6)沿弹簧板(4)周向均布，上推力瓦瓦基(9)与下平衡块(6)接触，上推力瓦瓦基(9)径向由上推力轴承座(15)上的限位销(17)固定，上推力瓦瓦基(9)轴向由上推力轴承座(15)上的限位螺钉(18)固定，上推力瓦(10)嵌在上推力瓦瓦基(9)中，下推力瓦基(11)安装在下推力轴承座(16)中，下推力瓦(12)镶嵌在下推力瓦基(11)内，外圈压盖(14)和内圈压盖(13)安装在下推力瓦基(11)的外径侧和内径侧。
2.根据权利要求1所述的小型堆屏蔽泵推力轴承结构，其特征是：上推力瓦(10)瓦面大，下推力瓦(12)瓦面小，推力盘(2)为圆台形，位于上推力瓦(10)与下推力瓦(12)之间，推力盘(2)与转轴(8)固定安装在一起。
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