CN114135495B - 一种带有冷却系统的屏蔽式主循环泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种带有冷却系统的屏蔽式主循环泵，屏蔽式主循环泵包括泵壳、屏蔽电动机定子、屏蔽电动机转子、外部冷却器、冷却空腔和旋流器，所述外部冷却器位于泵壳外部，所述泵壳内有与外部冷却器连通的冷却管A，所述冷却管A的出口穿过外部冷却器内后与屏蔽式主循环泵内的冷却空腔连通；所述旋流器安装在下定子盖上；通过旋流器去除冷却液中的杂质；去除杂质的冷却液与外部冷却器进口连通。本发明利用密封动环来减轻摩擦，增加泵的轴向力及增强外部冷却器的冷却循环；利用旋流器来收集泵内由于摩擦等原因引起的杂质，从而保持反应堆冷却剂的清洁，保障各类零件避免磨损，延长使用寿命。

Description

一种带有冷却系统的屏蔽式主循环泵
技术领域
本发明涉及循环泵领域或者泵的冷却领域，特别涉及一种带有冷却系统的屏蔽式主循环泵。
背景技术
在压水式核电站中，反应堆冷却系统用于将热量输送到蒸汽发生器以产生蒸汽。反应堆冷却剂泵通常是一种立式单级离心泵，用于将反应堆堆芯中的大量冷却剂输送到蒸汽机中生产蒸汽，蒸汽驱动涡轮发电机发电。反应堆冷却剂泵通常是一个立式的、单级的离心泵，设计抽送大量的反应堆冷却剂。
在核电站中，各种泵类机组是十分重要的关键设备，不仅要保证核电站的正常运行，还要负担核电站的主回路和其他回路的安全。因此此种屏蔽泵需要优秀的密封及冷却，以防放射性物质外泄。
在现有技术中，核主泵的冷却设计大多注重于转子和定子等核心部件的散热、噪音，缺乏对整个外部冷却的整体设计。例如现有技术公开一种用于核主泵屏蔽电机线圈的散热子回路系统，只考虑了核主泵屏蔽电机线圈的散热，并未将整个外部冷却作为一个整体来考虑，特别是并未说明核主泵高温高压的反应堆冷却剂的冷却、核主泵推力轴承部分的冷却。例如现有技术公开了一种带有电磁轴向力平衡装置的核主泵，没有考虑冷却水中杂质如何处理的问题。又例如现有技术公开了反应堆冷却剂泵的屏蔽电动机，只解决轴封问题和转子、定子的冷却，没有关于轴承部分如何冷却的设计。旋转机械在长期运行中，难免会有磨损，而屏蔽泵又为全闭无泄漏的泵，因此因磨损而导致的杂质将会在冷却中循环，从而加速各个部件的损坏，上述专利皆未涉及到杂质如何处理的问题。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种带有冷却系统的屏蔽式主循环泵，利用密封动环来减轻摩擦，增加泵的轴向力及增强外部冷却器的冷却循环；利用旋流器来收集泵内由于摩擦等原因引起的杂质，从而保持反应堆冷却剂的清洁，保障各类零件避免磨损，延长使用寿命。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种带有冷却系统的屏蔽式主循环泵，屏蔽式主循环泵包括泵壳、屏蔽电动机定子和屏蔽电动机转子，所述屏蔽电动机定子一端通过定子上法兰安装在泵壳上，所述屏蔽电动机转子一端通过上定子盖支撑在屏蔽电动机定子内，所述屏蔽电动机转子的一端穿过泵壳与所述泵壳内部的叶轮连接，所述屏蔽电动机定子另一端安装定子下法兰，所述屏蔽电动机转子的另一端安装下飞轮，且所述下飞轮两侧分别通过上推力轴承和下推力轴承支撑在定子下法兰内，所述下推力轴承通过下定子盖定位在定子下法兰内，还包括外部冷却器、冷却空腔和旋流器，所述外部冷却器位于泵壳外部，所述泵壳内有与外部冷却器连通的冷却管A，用于对泵壳腔内高温高压蒸汽进行冷却；所述冷却管A的出口穿过外部冷却器内后与屏蔽式主循环泵内的冷却空腔连通；所述旋流器安装在下定子盖上；
所述冷却空腔包括冷却腔B、冷却腔C1、冷却腔C2、腔道D和连通孔E，所述屏蔽电动机定子和屏蔽电动机转子之间的间隙为冷却腔B，所述上定子盖上设有使冷却腔B与冷却管A连通的冷却入口G；所述屏蔽电动机转子与定子下法兰之间的空间为腔道D，所述腔道D 与冷却腔B连通，所述上推力轴承与下飞轮之间的间隙为冷却腔C1，所述下推力轴承与下飞轮之间的间隙为冷却腔C2，所述屏蔽电动机转子的轴内部设有连通孔E，所述连通孔E用于使腔道D与冷却腔C1和冷却腔C2连通；所述定子下法兰上设有冷却出口H，所述冷却腔C1和冷却腔C2交汇后与冷却出口H连通；所述冷却出口H与旋流器连通，通过旋流器去除冷却液中的杂质；去除杂质的冷却液与外部冷却器进口连通。
进一步，所述上推力轴承或下推力轴承与下飞轮之间安装楔形推力瓦和密封动环；所述密封动环与下飞轮同步转动，所述楔形推力瓦与上推力轴承或下推力轴承连接，所述楔形推力瓦与密封动环之间的间隙为冷却腔C1或冷却腔C2。
进一步，所述密封动环的密封面设置若干径向分布的螺旋槽。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的带有冷却系统的屏蔽式主循环泵，利用密封动环来减轻摩擦，增加泵的轴向力及增强外部冷却器的冷却循环。
2.本发明所述的带有冷却系统的屏蔽式主循环泵，本发明的冷却系统集反应堆冷却、电机冷却、轴承冷却为一体设计，提高可靠性，减少装配复杂程度。
3.本发明所述的带有冷却系统的屏蔽式主循环泵，采用旋流器来收集泵内由于摩擦等原因引起的杂质，从而保持反应堆冷却剂的清洁，保障各类零件避免磨损，延长使用寿命。
附图说明
图1为本发明所述的带有冷却系统的屏蔽式主循环泵的结构示意图。
图2为本发明所述的带有冷却系统的屏蔽式主循环泵局部放大图1；
图3为本发明所述的带有冷却系统的屏蔽式主循环泵局部放大图2；
图4是本发明所述的密封动环结构图。
图中：
1-泵壳；2-上定子盖；3-定子上法兰；4-屏蔽电动机定子；5-屏蔽电动机转子；7-下飞轮； 8-下定子盖；9-旋流器；10-下推力轴承；11-定子下法兰；12-上推力轴承；13-外部冷却器； 14-水润滑膜；16-密封动环；17-楔形推力瓦；18-上飞轮。
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。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明所述的带有冷却系统的屏蔽式主循环泵，屏蔽式主循环泵包括泵壳 1、屏蔽电动机定子4、屏蔽电动机转子5、外部冷却器13、冷却空腔和旋流器9，所述屏蔽电动机定子4一端通过定子上法兰3安装在泵壳1上，所述屏蔽电动机转子5一端通过上定子盖2支撑在屏蔽电动机定子4内，所述屏蔽电动机转子5的一端穿过泵壳1与所述泵壳1 内部的叶轮连接，所述屏蔽电动机定子4另一端安装定子下法兰11，所述屏蔽电动机转子5 的另一端安装下飞轮7，且所述下飞轮7两侧分别通过上推力轴承12和下推力轴承10支撑在定子下法兰11内，所述下推力轴承10通过下定子盖8定位在定子下法兰11内，所述外部冷却器13位于泵壳1外部，所述泵壳1内有与外部冷却器13连通的冷却管A，用于对泵壳1腔内高温高压蒸汽进行冷却；所述冷却管A的出口穿过外部冷却器13内后与屏蔽式主循环泵内的冷却空腔连通；所述旋流器9安装在下定子盖8上；
如图1、图2和图3所示，所述冷却空腔包括冷却腔B、冷却腔C1、冷却腔C2、腔道D、连通孔E和腔道F，所述屏蔽电动机定子4和屏蔽电动机转子5之间的间隙为冷却腔B，所述上定子盖2上设有使冷却腔B与冷却管A连通的冷却入口G；所述屏蔽电动机转子5与定子下法兰11之间的空间为腔道D，且所述腔道D与定子下法兰11内的支撑轴承连通，可以冷却轴承。所述腔道D与冷却腔B连通，所述上推力轴承12与下飞轮7之间的间隙为冷却腔C1，所述下推力轴承10与下飞轮7之间的间隙为冷却腔C2，所述屏蔽电动机转子5的轴内部设有连通孔E，所述连通孔E用于使腔道D与冷却腔C1和冷却腔C2连通；所述下飞轮 7与定子下法兰11壁面的间隙为腔道F，所述冷却腔C1通过腔道F与冷却腔C2交汇。所述定子下法兰11上设有冷却出口H，所述冷却腔C1和冷却腔C2交汇后与冷却出口H连通；所述冷却出口H与旋流器9连通，通过旋流器9去除冷却液中的杂质；去除杂质的冷却液与外部冷却器13进口连通。
所述上推力轴承12或下推力轴承10与下飞轮7之间安装楔形推力瓦17和密封动环16；所述密封动环16与下飞轮7同步转动，所述楔形推力瓦17与上推力轴承12或下推力轴承10连接，所述楔形推力瓦17与密封动环16之间的间隙为冷却腔C1或冷却腔C2。所述密封动环16的密封面设置若干径向分布的螺旋槽，如图4所示。
如图1所述，所述屏蔽电动机转子5一端还安装了上飞轮18，所述上飞轮18位于上定子盖2与泵壳1之间，所述上飞轮18是现有的屏蔽式主循环泵的一部分，其工作原理不再阐述。上定子盖2内安装上飞轮18的壁面与冷却入口G连通，用于提供冷却液泵送的部分动力。
工作原理：
冷却水从外部冷却器13出发，经由冷却管A对泵壳1腔内高温高压蒸汽进行冷却，冷却后的冷却液再送入外部冷却器13冷却；然后冷却水通过上定子盖6上均匀分布的冷却入口 G送入冷却腔B，带走定子铁芯、绕组及绕组端部的热量，促使局部温度快速下降，此时上飞轮18给冷却液提供部分泵送能力；使用后的水自由向下流至腔道D，然后通过屏蔽电动机转子5内部的连通孔E分别流至冷却腔C1和冷却腔C2，产生热交换，带走推力轴承产生的热量，使局部温度下降，冷却液温度升高。温度升高了的冷却液由冷却出口H排出。其中，冷却腔C2直接连通至冷却出口H，冷却腔C1通过腔道F连通与冷却腔C2交汇后至冷却出口 H。冷却出口H连接至冷却管道，送入旋流器内分离杂质后再经冷却管道送回外部冷却器。如图2所示，下飞轮和密封动环16同步旋转，当轴旋转时，密封动环16和楔形推力瓦17之间形成水润滑膜14，水流沿半径方向加速流动汇总至冷却出口H，冷却管道连接至旋流器，通过旋流器分离杂质与液体。在楔形推力瓦下方设置有热屏，将密封动环16由于摩擦引起的热量与下推力轴承分开，从而保护轴承，隔绝热量。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种带有冷却系统的屏蔽式主循环泵，屏蔽式主循环泵包括泵壳(1)、屏蔽电动机定子(4)和屏蔽电动机转子(5)，所述屏蔽电动机定子(4)一端通过定子上法兰(3)安装在泵壳(1)上，所述屏蔽电动机转子(5)一端通过上定子盖(2)支撑在屏蔽电动机定子(4)内，所述屏蔽电动机转子(5)的一端穿过泵壳(1)与所述泵壳(1)内部的叶轮连接，所述屏蔽电动机定子(4)另一端安装定子下法兰(11)，所述屏蔽电动机转子(5)的另一端安装下飞轮(7)，且所述下飞轮(7)两侧分别通过上推力轴承(12)和下推力轴承(10)支撑在定子下法兰(11)内，所述下推力轴承(10)通过下定子盖(8)定位在定子下法兰(11)内，其特征在于，还包括外部冷却器(13)、冷却空腔和旋流器(9)，所述外部冷却器(13)位于泵壳(1)外部，所述泵壳(1)内有与外部冷却器(13)连通的冷却管A，用于对泵壳(1)腔内高温高压蒸汽进行冷却；所述冷却管A的出口穿过外部冷却器(13)内后与屏蔽式主循环泵内的冷却空腔连通；所述旋流器(9)安装在下定子盖(8)上；
所述冷却空腔包括冷却腔B、冷却腔C1、冷却腔C2、腔道D和连通孔E，所述屏蔽电动机定子(4)和屏蔽电动机转子(5)之间的间隙为冷却腔B，所述上定子盖(2)上设有使冷却腔B与冷却管A连通的冷却入口G；所述屏蔽电动机转子(5)与定子下法兰(11)之间的空间为腔道D，所述腔道D与冷却腔B连通，所述上推力轴承(12)与下飞轮(7)之间的间隙为冷却腔C1，所述下推力轴承(10)与下飞轮(7)之间的间隙为冷却腔C2，所述屏蔽电动机转子(5)的轴内部设有连通孔E，所述连通孔E用于使腔道D与冷却腔C1和冷却腔C2连通；所述定子下法兰(11)上设有冷却出口H，所述冷却腔C1和冷却腔C2交汇后与冷却出口H连通；所述冷却出口H与旋流器(9)连通，通过旋流器(9)去除冷却液中的杂质；去除杂质的冷却液与外部冷却器(13)进口连通；
所述上推力轴承(12)或下推力轴承(10)与下飞轮(7)之间安装楔形推力瓦(17)和密封动环(16)；所述密封动环(16)与下飞轮(7)同步转动，所述楔形推力瓦(17)与上推力轴承(12)或下推力轴承(10)连接，所述楔形推力瓦(17)与密封动环(16)之间的间隙为冷却腔C1或冷却腔C2；所述密封动环(16)的密封面设置若干径向分布的螺旋槽。
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