HU210105B

HU210105B - Pump and nuclear reactor coolant pump

Info

Publication number: HU210105B
Application number: HU913063A
Authority: HU
Inventors: Allen Leonard Morris
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Priority date: 1990-10-05
Filing date: 1991-09-25
Publication date: 1995-02-28
Also published as: CS303791A3; PL291916A1; HUT65333A; EP0479532A1; BR9104175A; CN1060550A; KR920008777A; JPH04273097A; HU913063D0; US5084236A; FI914692A; FI914692A0

Description

Atalálmány tárgya folyadékszivattyú és nukleárisreaktor-hűtő folyadékszivattyú, szivattyúházzal, szívócsonkkal és nyomócsonkkal, amelynek járókereke a szivattyúházban a járókerék forgástengelye körüli, a nyomócsonk síkján kívüli forgássíkban van elrendezve a folyadék szívócsonkjától a nyomócsonkig terjedő, a szivattyúházban tangenciálisan vezetett csatornához csatlakozva.

Nagynyomású vízzel működő nukleáris erőművekben a hőenergiát a reaktortól a gőzfejlesztő generátorokig a reaktor hűtőrendszerében keringetett folyadék szállítja. Az itt fejlesztett gőz hajtja meg az áramgenerátorok gőzturbináját. A reaktor hűtő rendszer számos hűtőkörből áll, amelyek mindegyike a magreaktort hűti és egy gőzfejlesztő generátort, valamint egy folyadékszivattyút tartalmaz.

A nukleáris erőművek hűtőrendszerében alkalmazott szivattyúk egy ismert kialakításban nagynyomatékú folyadékszivattyúk, amelyek külső házban hermetikusan lezárva a hűtőkör gázfejlesztő generátorára vannak telepítve. A szivattyúknak alsó és felső csapágyakban csapágyazott, viszonylag hosszú rotorja van, amelyet körülvesz az állórészből és forgórészből álló zárt motor. A szivattyúk járókereke a szivattyúforgórész felső végén van rögzítve. A szivattyú forgó járókereke tengelyirányú szívócsonkon és csatornán át szívja be a hűtőfolyadékot és tangenciálisan továbbítja azt a szivattyúház nyomócsonkjába.

A szivattyú házának alakja csigaházszerű, ahol a ház nyomócsonkja a járókerék forgássíkjában van kialakítva, így a járókerékből kiömlő folyadék közvetlenül a nyomócsonkba jut. Az ilyen szivattyúk háza azonban túl nagy átmérőjű, nagy súlyú és költséges. E hátrányok kiküszöbölésére alkalmaznak ún. offszet szivattyúházat, amelynek kiömlő nyílása a járókerék forgássíkja melletti síkban van kialakítva, ami által a ház külső átmérője kisebb lehet, viszont a folyadékcsatornának axiális irányú része is van, az áramló folyadék erős irányváltoztatásokra van kényszerítve. Ilyen megoldás van ismertetve az EP 0 351 488 A2 közzétételi iratban.

E megoldású szivattyú hatásfoka kisebb, mint a csigaház formájúé, mert az offszet szivattyúház járatai nagyobbak és az áramláshoz rosszabbul illesztettek, így örvénylések, a keresztmetszetben sebességkülönbségek alakulnak ki, amelyek lerontják a hatásfokot. Ezért igény van az offszet házú szivattyú hatásfokának növelésére alkalmas megoldásra.

Célunk a találmánnyal az ismert megoldások említett hiányosságainak kiküszöbölése olyan folyadékszivattyú kialakításával, amely lehetővé teszi az offszet szivattyúház áramlási veszteségeinek csökkentését és a hatásfoknövelést a szivattyú külméreteinek növelése nélkül.

A feladat találmány szerinti megoldásában a folyadékszivattyúra jellemző, hogy

a) szivattyúháza szűkülő nyomócsonkkal és a csonkokhoz csatlakozó csatornával rendelkezik,

b) járókereke a szivattyúházban a folyadék szívócsonkjától a szűkülő nyomócsonkig terjedő, a nyomócsonkhoz tangenciálisan vezetett csatornához van csatlakozva,

c) a szűkülő nyomócsonkja egy a járókerék forgástengelyével párhuzamos, imaginárius sík fölötti csonkfalból és a sík alatti csonkfalból áll, ahol a felső csonkfal a szivattyúház hengeres részéhez áramlásirányban, érintőlegesen van elrendezve, míg az alsó csonkfal lényegében félkúp alakú.

A szivattyúház sík alatti csonkfala előnyösen félelliptikusból félkörbe átmenő keresztmetszetű.

A szivattyúház sík feletti csonkfala előnyösen lényegében félkör keresztmetszetű.

A szivattyúház kimeneti csonknyílása célszerűen lényegében kör keresztmetszetű.

A szivattyúház sík alatti csonkfalának kúpszöge előnyösen kisebb mint 30°, célszerűen közelítőleg 25°.

A találmány szerinti megoldás továbbá nukleárisreaktor-hűtő folyadékszivattyú, főként a reaktor hűtőrendszerében hűtőfolyadék keringetésére, szivattyúházzal, szívócsonkkal és nyomócsonkkal, amelynek járókereke a szivattyúházban a járókerék forgástengelye körüli, a nyomócsonk síkján kívüli forgássíkban van elrendezve a folyadék szívócsonkjától a nyomócsonkig terjedő, a szivattyúházban tangenciálisan vezetett csatornához csatlakozva, amely folyadékszivattyú szivattyú-forgórésze tengelyirányban túlnyúlik a szivattyúházon, és amelynek járókereke a szivattyú-forgórész szivattyúház hűtőfolyadék csatornája felőli végén van elrendezve. A találmány szerint a folyadékszivattyúnak

b) a szűkülő nyomócsonkja egy a járókerék forgástengelyével lényegében párhuzamos, imaginárius sík fölötti csonkfalból és a sík alatti csonkfalból áll, ahol a felső csonkfal a szivattyúház hengeres részéhez áramlásirányban, érintőlegesen van elrendezve, míg az alsó csonkfal félkúp alakú.

Előnyösen a szivattyúház imaginárius sík alatti csonkfala félelliptikusból félkörbe átmenő keresztmetszetű.

A szivattyúház sík feletti csonkfala célszerűen lényegében félkör keresztmetszetű.

A szivattyúház kimeneti csonknyílása előnyösen lényegében kör keresztmetszetű.

A találmány szerinti megoldás előnye az ismertekhez képest a relatíve kis házméretek mellett elérhető kisebb áramlási veszteség, nagyobb hatásfok.

Az alábbiakban kiviteli példára vonatkozó rajz alapján részletesen ismertetjük a találmány lényegét. A

rajzon az 1. ábra	nukleáris reaktor hűtőrendszerének távlati
2. ábra	rajza, a ismert hűtő folyadékszivattyú hosszmetsze-
3. ábra	te, a ismert hűtő folyadékszivattyú házának ke-
4. ábra	resztmetszete, a a 3. ábra szerinti szivattyúház nyomócsonk-
	jának szelvénye, az

HU 210 105 Β

5. ábra a találmány szerinti hűtő folyadékszivattyú házának a 3. ábrával összehasonlítható keresztmetszete, a

6. ábra az 5. ábra szerinti szivattyúház nyomócsonkjának szelvénye, a

7. ábra összehasonlító diagram a csigaházszerű, az ismert offszet és a találmány szerinti folyadékszivattyú folyadékáramlást befolyásoló méreteinek összehasonlítására.

Az 1. ábrán nukleáris reaktor hűtőrendszerének távlati rajza van feltüntetve, amelynek 10 reaktorkazánjára két 14A, 14B csőburkot tartalmazó. 12 hűtőrendszer van csatlakoztatva. Mindegyik 14A,14B csőburokban egy-egy 16 gőzgenerátor, egy pár nagy nyomatékú, hermetikusan zárt 18 szivattyú van beiktatva és a csőhuroknak egy 20 forróág-csöve és két 22 hidegág-csöve van.

A két hermetikusan zárt 18 szivattyú különböző (fordított) helyzetben van a 16 gőzgenerátor házára szerelve. A 18 szivattyúk 24 szivattyúháza közvetlenül a 16 gőzgenerátor 26 csatornafejének tövére van hegesztve, így a gőzgenerátorral egy egységet alkot.

A túlhevített hűtőfolyadékot a 10 reaktorkazánból a 16 gőzgenerátorba szállító 20 forróág-cső a 18 szivattyúk és a 10 reaktorkazán között van elrendezve. A lehűlt hűtőfolyadékot a 16 gőzgenerátorból a 10 reaktorkazánba visszaszállító 22 hidegág-csövek a 18 szivattyúk és a 10 'reaktorkazán között vannak elrendezve. A 20 forróág-csövek egyikére 30 csővezetéken át 28 nyomástartály van csatlakoztatva.

A 2. ábrán a 18 szivattyú van részletesen ábrázolva. A 24 szivattyúházban 32 szivattyú-forgórész van alsó 34 talpcsapágyban és felső 36 csapágykombinációban csapágyazva. A szivattyú zárt 38 motorja a 32 szivatytyú-forgórészt körülvéve, a 34 talpcsapágy és a 36 csapágykombináció között helyezkedik el a 24 szivattyúházban. A 38 motor 40 forgórésze a 32 szivattyúforgórésszel van összeszerelve, 42 állórésze körülveszi a 40 forgórészt. A 42 állórészt 44 hűtőköpeny veszi körül. Hűtőspirál veszi körül a 36 csapágykombinációt is, ami azonban az ábrán nincs feltüntetve.

A 32 szivattyú-forgórész felső végén van rögzítve a szivattyú 46 járókereke. A 24 szivattyúház felső végén központi elrendezésű 48 szívócsonk és tangenciális 50 nyomócsonk van kiképezve, amelyek között 51 csatorna van kialakítva. Az 50 nyomócsonk a 46 járókerék forgássíkjától tengelyirányban eltolva, a forgássíkon kívül helyezkedik el, azaz a 24 szivattyúház „offszet” típusú.

A forgó 32 szivattyú-forgórész és 46 járókerék a hűtővizet a tengelyirányú 48 szívócsonkon át a 16 gőzgenerátorból a 24 szivattyúházba szívja és az 50 nyomócsonkon át a nyomócsonkra csatlakoztatott 22 hidegág-csőbe nyomja. Ily módon a 18 szivattyú bemenetén nyomáscsökkenés, a kimenetén nyomásnövekedés áll elő, amely nyomáskülönbség a vizet a 10 reaktorkázánból a 16 gőzgenerátorba, ill. innen vissza a 10 reaktorkazánba szállítja a 20 forróág-csövön, ill. a 22 hidegág-csövön át.

A 3. ábra a 24 szivattyúház 50 nyomócsonkot magába foglaló keresztmetszetét tünteti fel, némileg egyszerűsített ábrázolásban. Az ábrán fel van tüntetve a 48 szívócsonk, az 50 nyomócsonk és a folyadékáram 51 csatornája. Az 50 nyomócsonk kör keresztmetszetű, az 51 csatorna 52 csőátmeneténél, ahol az 50 nyomócsonk rövidebb 50A csonkfala a 24 szivattyúház hengeres részéhez csatlakozik, hirtelen keresztmetszetváltozás van. A 4. ábrán a 3. ábra szerinti 50 nyomócsonk belső 54 felületének keresztmetszeti alakja van ábrázolva, ahol a csonk hossza mentén különböző helyen mért A és a részek láthatóan egyformák.

Az 5. és 6. ábra a találmány szerinti megoldású 24 szivattyúház 50 nyomócsonkot magába foglaló keresztmetszetét tünteti fel némileg egyszerűsített ábrázolásban. A 24 szivattyúház 56 nyomócsonkjának kialakítása különbözik a 3. és 4. ábrán bemutatottól. A szűkülő 56 nyomócsonk egy a 46 járókerék D forgástengelyével lényegében párhuzamos, imaginárius C sík fölötti - áramlásirányú - 58 csonkfalból és a C sík alatti - az áramlás irányával szembenálló - 60 csonkfalból áll, ahol a felső 58 csonkfal a 24 szivattyúház hengeres részéhez érintőlegesen van elrendezve, míg az alsó 60 csonkfal lényegében félkúp alakú.

A 24 szivattyúház C sík alatti 60 csonkfala fél-elliptikusból félkörbe átmenő keresztmetszet. A 24 szivattyúház C sík feletti 58 csonkfala lényegében félkör keresztmetszetű, kimeneti 56A csonknyílása lényegében kör keresztmetszetű.

A 24 szivattyúház C sík alatti 60 csonkfalának kúpszöge kisebb mint 30°, közelítőleg 25°.

A 6. ábrán az 5. ábra szerinti 56 nyomócsonk belső 56B felületének keresztmetszete van ábrázolva, ahol a csonk hossza mentén különböző helyen mért B és b részek láthatóan különbözőek. A B rész félelliptikus, a b rész kör keresztmetszetű.

Az 5. és 6. ábrán bemutatott, a találmány szerinti 56 nyomócsonk veszteségi tényezője mintegy tízszer kisebb, mint a 3. és 4. ábrán bemutatott, ismert nyomócsonké. A találmány szerinti megoldásban a nyomócsonk folyadéktere törés nélküli, folyamatos átmenetet képez a 24 szivattyúház hengeres teréhez.

A 7. ábra egy a különböző kialakítású szivattyúházak F folyadékterét és folyadék-úthosszát összehasonlító diagram, amelyen kitűnik az ismert kialakítású offszet szivattyúház 50 nyomócsonkja hirtelen átmenetének hatása és a találmány szerinti kialakítású offszet szivattyúház 56 nyomócsonkja fokozatos átmenetének hatása közötti különbség. Az 5. ábra szerinti kiviteli alak L kúphossza úgy választható meg, hogy az 56 nyomócsonk szájnyílása a választott kúpszög mellett törés nélkül átmenjen a 24 szivattyúház falába.

Claims

1. Folyadékszivattyú szivattyúházzal, szívócsonkkal és nyomócsonkkal, amelynek járókereke a szivattyúházban a járókerék forgástengelye körüli, a nyomócsonk síkján kívüli forgássíkban van elrendezve a folyadék szívócsonkjától a nyomócsonkig terjedő, a

HU 210 105 Β szivattyúházban tangenciálisan vezetett csatornához csatlakozva, azzal jellemezve, hogy

a) szivattyúháza (24) szűkülő nyomócsonkkal (56) és a csonkokhoz csatlakozó csatornával (51) rendelkezik,

b) járókereke (46) a szivattyúházban (24) a folyadék szívócsonkjától (48) a szűkülő nyomócsonkig (56) terjedő, a nyomócsonkhoz (56) tangenciálisan vezetett csatornához (51) van csatlakozva,

c) a szűkülő nyomócsonkja (56) egy a járókerék (46) forgástengelyével (D) párhuzamos, imaginárius sík (C) fölötti csonkfalból (58) és a sík (C) alatti csonkfalból (60) áll, ahol a felső csonkfal (58) a szivattyúház (24) hengeres részéhez áramlásirányban, érintőlegesen van elrendezve, míg az alsó csonkfal (60) félkúp alakú.

2. Az 1. igénypont szerinti folyadékszivattyú, azzal jellemezve, hogy a szivattyúház (24) sík (C) alatti csonkfala (60) félelliptikusból félkörbe átmenő keresztmetszetű.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti folyadékszivattyú, azzal jellemezve, hogy a szivattyúház (24) sík (C) feletti csonkfala (58) félkör keresztmetszetű.

4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti folyadékszivattyú, azzal jellemezve, hogy kimeneti csonknyílása (56A) kör keresztmetszetű.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti folyadékszivattyú, azzal jellemezve, hogy a szivattyúház (24) sík (C) alatti csonkfalának (60) kúpszöge kisebb, mint 30°.

6. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti folyadékszivattyú, azzal jellemezve, hogy a szivattyúház (24) sík (C) alatti csonkfalának (60) kúpszöge 25°.

7. Nukleárisreaktor-hűtő folyadékszivattyú, főként a reaktor hűtőrendszerében hűtőfolyadék keringetésére, szivattyúházzal, szívócsonkkal és nyomócsonkkal, amely folyadékszivattyú járókereke a szivattyúházban a járókerék forgástengelye körüli, a nyomócsonk síkján kívüli forgássíkban van elrendezve a folyadék szívócsonkjától a nyomócsonkig terjedő, a szivattyúházban tangenciálisan vezetett csatornához csatlakozva, amely folyadékszivattyú szivattyú-forgórésze tengelyirányban túlnyúlik a szivattyúházon, és amelynek járókereke a szivattyú-forgórész szivattyúház hűtőfolyadék csatornája felőli végén van elrendezve, azzal jellemezve, hogy

b) a szűkülő nyomócsonkja (56) egy a járókerék (46) forgástengelyével (D) párhuzamos, imaginárius sík (C) fölötti csonkfalból (58) és a sík (C) alatti csonkfalból (60) áll, ahol a felső csonkfal (58) a szivattyúház (24) hengeres részéhez áramlásirányban, érintőlegesen van elrendezve, míg az alsó csonkfal (60) félkúp alakú.

8. A 7. igénypont szerinti folyadékszivattyú, azzal jellemezve, hogy a szivattyúház (24) sík (C) alatti csonkfala (60) félelliptikusból félkörbe átmenő keresztmetszetű.

9. A 7. vagy 8. igénypont szerinti folyadékszivatytyú, azzal jellemezve, hogy a szivattyúház (24) sík (C) feletti csonkfala (58) félkör keresztmetszetű.

10. A 7-9. igénypontok bármelyike szerinti folyadékszivattyú, azzal jellemezve, hogy kimeneti csonknyílása (56A) kör keresztmetszetű.

I L A 7-10. igénypontok bármelyike szerinti folyadékszivattyú, azzal jellemezve, hogy a szivattyúház (24) sík (C) alatti csonkfalának (60) kúpszöge kisebb, mint 30°.

12. A 7-11. igénypontok bármelyike szerinti folyadékszivattyú, azzal jellemezve, hogy a szivattyúház (24) sík (C) alatti csonkfalának (60) kúpszöge 25°.