CN113669264A - 一种液态金属泵模块化试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于动力设备装置领域，具体公开了一种液态金属泵模块化试验装置，该装置包括驱动单元、泵体单元和泵箱单元，驱动单元、泵体单元和泵箱单元由上至下依次连接；驱动单元包括连轴部件，驱动单元与泵体单元通过连轴部件可拆卸连接；泵体单元包括泵壳，泵壳为分段结构，各个分段结构的端部接口相同，相邻分段结构可拆卸连接；泵箱单元包括泵箱，泵体单元与泵箱的顶盖固定连接，泵箱的顶盖与泵箱的主体可拆卸连接。本发明装置能够满足液态铅铋合金循环泵中关键部件的试验研究的需求，实现液态金属泵的关键部件的灵活替换和自由组合，极大提高液态金属泵模块化试验装置的通用性。
Description
技术领域
本发明属于动力设备装置领域，具体涉及一种液态金属泵模块化试验装置。
背景技术
铅铋合金作为第IV代先进反应堆冷却剂，在热工水力上具有诸多的优势。这主要得益于其特殊的热工物理和化学性质，如在常压下具有较高的沸点温度和热导率，同时又具有较低的熔点温度和物理粘性。因此，发展铅铋合金技术已经成为国际上研究先进反应堆的热点问题。
循环主泵主要用途是给反应堆冷却剂提供循环动力，是铅铋合金反应堆的关键核心部件之一。并且，液态铅铋合金循环泵也是相关铅铋合金研究试验装置的关键核心部件。由于铅铋合金的物理、化学性质不同于传统水工质，其具有高温、高密度、高冲蚀和强腐蚀以及低温凝固等特点。
目前，尚没有液态铅铋合金循环泵的相关成熟技术，相关关键部件也处于研发阶段。
因此，亟待开发一种用于循环铅铋合金的液态金属泵研发的试验装置，能够满足液态铅铋合金循环泵中关键部件的试验研究的需求，实现液态金属泵的关键部件的灵活组合，极大提高液态金属泵模块化试验装置的通用性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种液态金属泵模块化试验装置，能够满足液态铅铋合金循环泵中关键部件的试验研究的需求，实现液态金属泵的关键部件的灵活替换和自由组合，极大提高液态金属泵模块化试验装置的通用性。
实现本发明目的的技术方案：
一种液态金属泵模块化试验装置，所述装置包括驱动单元、泵体单元和泵箱单元，驱动单元、泵体单元和泵箱单元由上至下依次连接；驱动单元包括连轴部件，驱动单元与泵体单元通过连轴部件可拆卸连接；泵体单元包括泵壳，泵壳为分段结构，各个分段结构的端部接口相同，相邻分段结构可拆卸连接；泵箱单元包括泵箱，泵体单元与泵箱的顶盖固定连接，泵箱的顶盖与泵箱的主体可拆卸连接。
进一步地，所述驱动单元还包括驱动电机、上端轴承和上端转轴；上端转轴位于驱动电机的下方，上端转轴与驱动电机固定连接；上端轴承位于驱动电机的下方，上端轴承与驱动电机底部固定连接的驱动电机支撑架固定连接。
进一步地，所述泵体单元还包括轴密封座和下端转轴；轴密封座位于上端轴承的下方，轴密封座与上端轴承固定连接；泵壳位于轴密封座的下方，泵壳与轴密封座固定连接；泵壳与泵箱的顶盖固定连接；下端转轴位于泵壳的内部，下端转轴与上端转轴通过连轴部件可拆卸连接。
进一步地，所述轴密封座与上端转轴之间形成环形腔室，环形腔室中设有轴密封，轴密封与轴密封座的顶端固定连接，用于轴密封座与上端转轴之间的密封连接。
进一步地，所述轴密封座下部设置有环形空心结构，所述环形空心结构形成隔热腔室，用于对轴密封进行冷却隔热。
进一步地，所述泵壳包括上端泵壳、入口段泵壳、下端导轴承段泵壳和叶轮段泵壳，上端泵壳、入口段泵壳、下端导轴承段泵壳和叶轮段泵壳的顶部及底部接口相同，上端泵壳、入口段泵壳、下端导轴承段泵壳和叶轮段泵壳中的相邻结构之间为可拆卸连接。
进一步地，所述泵体单元还包括叶轮、下端导轴承和吸入口；吸入口位于入口段泵壳上，吸入口上设置有整流孔，流体通过整流孔进入泵壳内；下端导轴承位于下端导轴承段泵壳内，下端导轴承通过支架与下端导轴承段泵壳连接；叶轮位于叶轮段泵壳内，叶轮与下端转轴固定连接。
进一步地，所述叶轮段泵壳的出口为锥形结构，叶轮段泵壳的出口与泵箱底部的出流口可拆卸连接。
进一步地，所述泵体单元还包括密封件，密封件设于叶轮段泵壳的外壁面与泵箱的内壁面之间，密封件分别与叶轮段泵壳的外壁面和泵箱的内壁面接合连接。
进一步地，所述泵箱单元还包括夹套、夹套设于泵箱的内壁上，夹套与泵箱的内壁固定连接。
进一步地，所述泵箱单元还包括高温导热油进口和高温导热油出口，高温导热油进口和高温导热油出口分别设于泵箱的两侧，并与夹套贯通连接。
本发明的有益技术效果在于：
1、本发明提供的一种液态金属泵模块化试验装置的各部件采用模块化设计，驱动单元与泵体单元相互独立，通过连轴部件实现可拆卸连接，可以实现上端转轴与不同结构、不同尺寸的下端转轴的连接，更换灵活。
2、本发明提供的一种液态金属泵模块化试验装置的泵体单元中的泵壳采用分段结构，分为上端泵壳、入口段泵壳、下端导轴承段泵壳和叶轮段泵壳，使得吸入口、下端导轴承和叶轮分别与泵壳形成独立模块，并且各模块接口相同，可以实现泵壳各段结构的灵活替换和自由组合，提高液态金属泵的通用性，实现液态金属循环泵关键部件的结构多样性。
3、本发明提供的一种液态金属泵模块化试验装置通过在泵箱的夹套中通入高温导热油，避免液态金属泵中的液态金属在低温下凝固，并通过导热油温的调节实现对液态金属环境温度的调节。
附图说明
图1为本发明所提供的一种液态金属泵模块化试验装置的结构示意图；
图中：1、驱动电机；2、上端轴承；3、上端转轴；4、轴密封座；5、连轴部件；6、高温导热油进口；7、泵壳；8、泵箱；9、夹套；10、密封件；11、叶轮；12、下端导轴承；13、吸入口；14、高温导热油出口；15、隔热腔室；16、下端转轴。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种液态金属泵模块化试验装置，包括驱动单元、泵体单元和泵箱单元，驱动单元为液态金属泵模块化试验装置提供动力源，泵体单元为液态金属泵模块化试验装置的关键部件，泵箱单元为液态金属泵模块化试验装置提供液态金属运行环境。驱动单元包括：驱动电机1、上端轴承2、上端转轴3、连轴部件5；泵体单元包括：轴密封座4、泵壳7、密封件10、叶轮11、下端导轴承12、吸入口13、隔热腔室15、下端转轴16；泵箱单元包括泵箱8、夹套9、高温导热油进口6和高温导热油出口14。
驱动单元包括驱动电机1、上端轴承2、上端转轴3和连轴部件5。上端转轴3位于驱动电机1的下方，上端转轴3的顶端与驱动电机1的底部通过焊接固定连接，通过驱动电机1驱动上端转轴3，为液态金属泵提供动力源。驱动电机1的底部通过焊接固定连接有驱动电机支撑架，上端轴承2位于驱动电机支撑架的下方，上端轴承2的顶部与驱动电机支撑架的底部通过螺纹固定连接，对上端轴承起到定位和固定支撑的作用。上端转轴3通过连轴部件5与下端转轴16可拆卸连接，可以实现与不同结构、不同尺寸的下端转轴16的连接。驱动单元与泵体单元相互独立，驱动单元与泵体单元通过连轴部件5实现可拆卸连接，更换灵活，可以开展多种部件结构的试验研究。
泵体单元包括轴密封座4、泵壳7、密封件10、叶轮11、下端导轴承12、吸入口13、隔热腔室15和下端转轴16。
轴密封座4位于上端轴承2的下方，轴密封座4的顶部与上端轴承2的底部通过螺纹固定连接；轴密封座4与上端转轴3之间形成环形腔室，轴密封设于环形腔室中，轴密封与轴密封座4的顶端通过螺栓固定连接，轴密封用于防止泵箱8中的惰性气体通过轴密封座4与上端转轴3之间的间隙泄露至外界空气中，能够确保轴密封座4与上端转轴3之间的密封连接。轴密封可采用机械密封、干气密封等多种形式，可以在轴密封座4中安装不同结构的轴密封。
轴密封座4下部设置有环形空心结构，该环形空心结构形成隔热腔室15，通过给隔热腔室15内通入冷却流体，例如空气、冷却水等，起到对轴密封的冷却隔热的作用，确保轴密封运行在可靠温度范围内。
泵壳7位于轴密封座4的下方，泵壳7采用分段结构，共分为4段，由上至下依次为上端泵壳、入口段泵壳、下端导轴承段泵壳和叶轮段泵壳，上端泵壳、入口段泵壳、下端导轴承段泵壳和叶轮段泵壳的顶部及底部接口相同，泵壳7的上端泵壳、入口段泵壳、下端导轴承段泵壳和叶轮段泵壳相互之间为可拆卸连接，可以实现泵壳各分段结构的灵活替换和自由组合。上端泵壳的顶部与轴密封座4的底部通过螺纹固定连接，上端泵壳的底部与入口段泵壳的顶部通过螺纹固定连接。上端泵壳的外侧壁与泵箱8的顶盖通过法兰固定连接。
下端转轴16位于泵壳7的内部，下端转轴16与上端转轴3通过连轴部件5可拆卸连接。
吸入口13位于入口段泵壳上，吸入口13上设置有整流孔，流体通过整流孔进入泵体内，同时，通过整流孔起到整流作用；吸入口13可采用不同结构形式，以开展不同吸入口13结构对液态金属泵的泵性能影响的试验研究。
入口段泵壳的底部与下端导轴承段泵壳的顶部通过螺纹固定连接，下端导轴承12位于下端导轴承段泵壳内，下端导轴承12的轴承座通过支架与下端导轴承段泵壳内壁连接，支架一方面对下端导轴承12起到支撑作用，另一方面，通过对支架结构和形状的特定设计，起到整流作用，减少叶轮进口的损失，并可以开展不同支架结构和形状的试验研究，选取能够有效提高叶轮效率的结构和形状。
下端导轴承段泵壳的底部与叶轮段泵壳的顶部通过螺纹固定连接，叶轮段泵壳的出口为与泵箱8底部设置的出流口相匹配的锥形结构，叶轮段泵壳的出口插入泵箱8底部设置的出流口，通过叶轮段泵壳出口设置的锥形结构确保叶轮段泵壳与泵箱8的自动对中。叶轮11位于叶轮段泵壳内，叶轮11的顶端与下端转轴16的底端通过螺纹固定连接。泵壳7的这种结构可以实现泵壳7连同泵箱8的顶盖整体从泵箱8的主体中抽出，便于更换和检修。
叶轮段泵壳的外壁面与泵箱8的内壁面之间设有密封件10，密封件10分别与叶轮段泵壳的外壁面和泵箱8的内壁面接合连接，实现泵壳7的底部与泵箱8之间的密封连接。
泵体单元中的泵壳7通过分段设计使得泵壳7的各段独立形成模块，可以独立开展各部件的相关试验，也可以开展循环泵整体性能试验，同时，能够实现各部件的灵活更换和自由组合，可以开展多方案循环泵的试验研究。
泵箱单元包括泵箱8、夹套9、高温导热油进口6和高温导热油出口14。夹套9设于泵箱8的内壁上，夹套9与泵箱8的内壁固定连接。泵箱8的两侧分别设有高温导热油进口6和高温导热油出口14，夹套9分别与高温导热油进口6和高温导热油出口14贯通连接，通过高温导热油进口6和高温导热油出口14将高温导热油通入夹套9、从夹套9中排出，实现高温导热油在夹套9中循环使用，为泵箱8中的液态金属加热，避免液态金属在低温下凝固，同时，通过高温导热油温度的调节实现液态金属环境温度的调节。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (11)
1.一种液态金属泵模块化试验装置，其特征在于，所述装置包括驱动单元、泵体单元和泵箱单元，驱动单元、泵体单元和泵箱单元由上至下依次连接；驱动单元包括连轴部件(5)，驱动单元与泵体单元通过连轴部件(5)可拆卸连接；泵体单元包括泵壳(7)，泵壳(7)为分段结构，各个分段结构的端部接口相同，相邻分段结构可拆卸连接；泵箱单元包括泵箱(8)，泵体单元与泵箱(8)的顶盖固定连接，泵箱(8)的顶盖与泵箱(8)的主体可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的一种液态金属泵模块化试验装置，其特征在于，所述驱动单元还包括驱动电机(1)、上端轴承(2)和上端转轴(3)；上端转轴(3)位于驱动电机(1)的下方，上端转轴(3)与驱动电机(1)固定连接；上端轴承(2)位于驱动电机(1)的下方，上端轴承(2)与驱动电机(1)底部固定连接的驱动电机支撑架固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种液态金属泵模块化试验装置，其特征在于，所述泵体单元还包括轴密封座(4)和下端转轴(16)；轴密封座(4)位于上端轴承(2)的下方，轴密封座(4)与上端轴承(2)固定连接；泵壳(7)位于轴密封座(4)的下方，泵壳(7)与轴密封座(4)固定连接；泵壳(7)与泵箱(8)的顶盖固定连接；下端转轴(16)位于泵壳(7)的内部，下端转轴(16)与上端转轴(3)通过连轴部件(5)可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的一种液态金属泵模块化试验装置，其特征在于，所述轴密封座(4)与上端转轴(3)之间形成环形腔室，环形腔室中设有轴密封，轴密封与轴密封座(4)的顶端固定连接，用于轴密封座(4)与上端转轴(3)之间的密封连接。
5.根据权利要求3所述的一种液态金属泵模块化试验装置，其特征在于，所述轴密封座(4)下部设置有环形空心结构，所述环形空心结构形成隔热腔室(15)，用于对轴密封进行冷却隔热。
6.根据权利要求1所述的一种液态金属泵模块化试验装置，其特征在于，所述泵壳(7)包括上端泵壳、入口段泵壳、下端导轴承段泵壳和叶轮段泵壳，上端泵壳、入口段泵壳、下端导轴承段泵壳和叶轮段泵壳的顶部及底部接口相同，上端泵壳、入口段泵壳、下端导轴承段泵壳和叶轮段泵壳中的相邻结构之间为可拆卸连接。
7.根据权利要求6所述的一种液态金属泵模块化试验装置，其特征在于，所述泵体单元还包括叶轮(11)、下端导轴承(12)和吸入口(13)；吸入口(13)位于入口段泵壳上，吸入口(13)上设置有整流孔，流体通过整流孔进入泵壳(7)内；下端导轴承(12)位于下端导轴承段泵壳内，下端导轴承(12)通过支架与下端导轴承段泵壳连接；叶轮(11)位于叶轮段泵壳内，叶轮(11)与下端转轴(16)固定连接。
8.根据权利要求7所述的一种液态金属泵模块化试验装置，其特征在于，所述叶轮段泵壳的出口为锥形结构，叶轮段泵壳的出口与泵箱(8)底部的出流口可拆卸连接。
9.根据权利要求8所述的一种液态金属泵模块化试验装置，其特征在于，所述泵体单元还包括密封件(10)，密封件(10)设于叶轮段泵壳的外壁面与泵箱(8)的内壁面之间，密封件(10)分别与叶轮段泵壳的外壁面和泵箱(8)的内壁面接合连接。
10.根据权利要求1所述的一种液态金属泵模块化试验装置，其特征在于，所述泵箱单元还包括夹套(9)、夹套(9)设于泵箱(8)的内壁上，夹套(9)与泵箱(8)的内壁固定连接。
11.根据权利要求10所述的一种液态金属泵模块化试验装置，其特征在于，所述泵箱单元还包括高温导热油进口(6)和高温导热油出口(14)，高温导热油进口(6)和高温导热油出口(14)分别设于泵箱(8)的两侧，并与夹套(9)贯通连接。
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