UA126030C2

UA126030C2 - Pumping unit

Info

Publication number: UA126030C2
Application number: UAA201911384A
Authority: UA
Inventors: Зоран Вуїч Др.; Штайнер Франк; Перес-Саладо Кампс Альваро; Фелікс Сассен Др.; Белз Пол; Костов Еміль
Original assignee: Вестінгхаус Електрік Джермані Гмбх
Priority date: 2018-11-24
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2022-08-03
Also published as: EP3884165A1; WO2020104050A1; DE102018009260A1

Abstract

The invention relates to a pumping unit (50) for pumping contaminated fluid by means of a pump driven by a hydraulic actuator, the hydraulic actuator being driven by the working fluid of the hydraulic actuator, the pump and the hydraulic actuator being mechanically connected. Furthermore, the pump shaft and the hydraulic actuator shaft are mounted on plain bearings (62, 64, 66, 100, 102). The hydraulic drive fluid serves as a lubricant for the plain bearings (62, 64, 66). The hydraulic drive fluid is fed to the plain bearings (62, 64, 66, 100, 102) via at least one lubricant conduit (78, 80) and is discharged from the pump unit after flowing through the plain bearings (62, 64, 66, 100, 102).

Description

Винахід стосується насосного агрегату для перекачування забрудненої рідини за допомогою насоса, який приводиться у дію гідравлічним приводом, причому гідравлічний привод приводиться у дію робочою рідиною гідравлічного привода, причому насос і гідравлічний привод мають механічне з'єднання.The invention relates to a pumping unit for pumping contaminated liquid using a pump that is driven by a hydraulic drive, and the hydraulic drive is driven by the working fluid of the hydraulic drive, and the pump and the hydraulic drive have a mechanical connection.

Насосні агрегати для перекачування забруднених рідин - це надзвичайно специфічні пристрої, які повинні відповідати різноманітним особливим проєктним умовам. Наприклад, такі пристрої використовуються навіть за умов підвищеного тиску і температур. Враховується також тип забруднення рідини. Переважно мова йде про радіоактивно забруднені рідини або рідини, забруднені хімічними речовинами, наприклад токсичними, корозійними або кислотними речовинами.Pumping units for pumping contaminated liquids are extremely specific devices that must meet a variety of special design conditions. For example, such devices are used even under conditions of high pressure and temperature. The type of liquid contamination is also taken into account. Mostly we are talking about radioactively contaminated liquids or liquids contaminated with chemical substances, for example toxic, corrosive or acidic substances.

Тому важливим сценарієм застосування насосного агрегату для перекачування забруднених рідин є перекачування рідин, забруднених радіоактивними речовинами, особливо води.Therefore, an important scenario of using a pumping unit for pumping contaminated liquids is pumping liquids contaminated with radioactive substances, especially water.

Загальновідомо, що у реакторних установках застосовується безліч запобіжних заходів для забезпечення захисту довкілля від потенційного шкідливого впливу у випадку аварії. Аварія може супроводжуватися стрімким зростанням температури всередині ядерного реактора у разі відмови передбачених систем охолодження ядерного реактора. У таких випадках вироблена реактором теплова енергія, наприклад потужність залишкового тепловиділення, не відводиться у достатній кількості, що може призвести до перегрівання ядерного реактора.It is common knowledge that many precautions are taken in reactor facilities to ensure protection of the environment from potential harmful effects in the event of an accident. An accident can be accompanied by a rapid rise in temperature inside a nuclear reactor in the event of a failure of the nuclear reactor's cooling systems. In such cases, the thermal energy produced by the reactor, such as residual heat output, is not dissipated in sufficient quantity, which can lead to overheating of the nuclear reactor.

Щоб забезпечити максимальний рівень безпеки на випадок нештатних ситуацій, ядерний реактор накривають герметичною захисною оболонкою, так званим контейнментом, який у випадку аварії запобігає потенційному витоку з активної зони реактора радіоактивних речовин у навколишнє середовище. Іншими словами, захисна оболонка виконує стримуючу функцію.In order to ensure the maximum level of safety in case of emergency situations, the nuclear reactor is covered with a hermetic protective shell, the so-called containment, which in the event of an accident prevents the potential leakage of radioactive substances from the active zone of the reactor into the environment. In other words, the protective shell performs a restraining function.

Усередині захисної оболонки переважно розміщується бак-приямок ядерного реактора, у якому у випадку аварії збирається забруднена радіоактивними речовинами охолоджувальна вода, що може витікати з пошкодженої системи охолодження, яка при потребі охолоджується і нагнітається назад у систему охолодження, ядерний реактор або інші системи. Існують також концепції захисту, відповідно до яких ядерний реактор розташовується безпосередньо у баку- приямку, який у випадку аварії заповнюється охолоджувальною водою задля забезпечення максимального охолодження. У такому випадку в ньому також збирається та охолоджуєтьсяThe containment tank of the nuclear reactor is usually located inside the protective shell, in which, in the event of an accident, cooling water contaminated with radioactive substances is collected, which may flow out of the damaged cooling system, which, if necessary, is cooled and pumped back into the cooling system, the nuclear reactor or other systems. There are also protection concepts, according to which the nuclear reactor is located directly in a sump tank, which in the event of an accident is filled with cooling water to ensure maximum cooling. In this case, it also collects and cools

Зо забруднена радіоактивними речовинами охолоджувальна вода.Cooling water contaminated with radioactive substances.

У випадку аварії теплова енергія, яка виробляється ядерним реактором або іншим джерелом тепла в межах захисної оболонки або бака-приямка ядерного реактора у вигляді нагрітого охолоджуваного середовища, повинна бути відведена за межі захисної оболонки.In the event of an accident, the thermal energy produced by the nuclear reactor or other heat source within the protective shell or nuclear reactor sump tank in the form of a heated cooled medium must be diverted outside the protective shell.

Якщо цього не забезпечити, утворення великої кількості водяної пари призведе до надмірного тиску всередині захисної оболонки, який при досягненні критичного рівня повинен бути відведений у зовнішнє середовище, щоб запобігти відмові або руйнуванню захисної оболонки.If this is not ensured, the formation of a large amount of water vapor will lead to excessive pressure inside the protective shell, which, when a critical level is reached, must be vented to the outside environment to prevent failure or destruction of the protective shell.

Для забезпечення достатнього охолодження застосовуються відповідні системи охолодження, які зазвичай складаються із теплообмінника, який забезпечує утримання радіоактивно забруднених речовин у межах захисної оболонки та запобігає їх потраплянню у навколишнє середовище. У циркуляційній петлі першого контуру до першого контуру теплообмінника надходить нагріте охолоджуване середовище, у випадку аварії, зазвичай, вода, забруднена радіоактивними речовинами. До другого контуру теплообмінника надходить теплоносій, який відводить тепло від нагрітого охолоджуваного середовища і, таким чином, охолоджує його. При цьому теплоносій безпосередньо не контактує з нагрітим середовищем, що запобігає забрудненню теплоносія радіоактивними речовинами. Відведену від охолоджуваного середовища теплову енергію незабруднений радіоактивними речовинами теплоносій передає у розташований за межами захисної оболонки теплоприймач.To ensure sufficient cooling, suitable cooling systems are used, which usually consist of a heat exchanger, which ensures the containment of radioactively contaminated substances within the protective envelope and prevents them from entering the environment. In the circulation loop of the first circuit, the heated cooled medium enters the first circuit of the heat exchanger, in the event of an accident, usually water contaminated with radioactive substances. The coolant enters the second circuit of the heat exchanger, which removes heat from the heated cooled medium and, thus, cools it. At the same time, the coolant does not come into direct contact with the heated environment, which prevents contamination of the coolant with radioactive substances. The thermal energy removed from the cooled medium is transferred by the heat carrier uncontaminated by radioactive substances to the heat receiver located outside the protective shell.

Залежно від характеру аварії, такі системи охолодження повинні бути достатньо потужними і здатними навіть впродовж тривалого періоду (наприклад двох місяців або більше) відводити велику кількість тепла від охолоджуваного середовища у баку-приямку за межі захисної оболонки. Відповідно до рівня техніки, теплову енергію, яку отримують із охолоджуваного середовища, перетворюють за допомогою електроприводних насосів у електроенергію. Це призводить до збільшення теплопередачі в теплообміннику і, таким чином, до збільшення охолоджувального ефекту. У такому випадку електроприводи насосів розташовуються усередині захисної оболонки.Depending on the nature of the accident, such cooling systems must be sufficiently powerful and able to remove a large amount of heat from the cooled medium to the sump tank, even over a long period (for example, two months or more), outside the protective shell. According to the state of the art, thermal energy obtained from the cooled medium is converted into electrical energy with the help of electrically driven pumps. This leads to an increase in heat transfer in the heat exchanger and, thus, to an increase in the cooling effect. In this case, the electric drives of the pumps are located inside the protective shell.

Недоліком цього рівня техніки є те, що безпосередньо під час аварії не забезпечується через переважаючі у такому випадку умови, такі як підвищена температура і атмосфера з забрудненою радіоактивними речовинами водяною парою, надійність роботи активних приводних пристроїв, таких як двигуни, які розташовані всередині захисної оболонки. Це йде врозріз вимогам забезпечення максимального рівня безпеки та надійності роботи системи охолодження захисної оболонки, зокрема під час аварії.The disadvantage of this level of technology is that, directly during the accident, due to the conditions prevailing in such a case, such as elevated temperature and an atmosphere with water vapor contaminated with radioactive substances, the reliability of the operation of active drive devices, such as engines, which are located inside the protective shell, is not ensured. This goes against the requirements of ensuring the maximum level of safety and reliability of the cooling system of the protective shell, in particular during an accident.

У патентному документі ОЕ 10 2011 107470 А1 описується система охолодження ядерного реактора, яка включає у себе корпус ядерного реактора і дві захисні гермооболонки - первинну сталеву, яка безпосередньо охоплює зону розміщення ядерного реактора, і зовнішню бетонну, яка розташовується на тій самій геодезичній висоті, що й первинна, і служить для збору охолоджувальної води, яка надходить зі з'єднаної з корпусом ядерного реактора системи охолодження першого контуру. У випадку аварії система охолодження ядерного реактора заповнює первинну захисну гермооболонку охолоджувальною водою.The patent document OE 10 2011 107470 A1 describes the nuclear reactor cooling system, which includes the nuclear reactor body and two protective hermetic shells - the primary steel one, which directly covers the area where the nuclear reactor is located, and the outer concrete one, which is located at the same geodetic height as and primary, and serves to collect cooling water that comes from the first circuit cooling system connected to the nuclear reactor body. In the event of an accident, the nuclear reactor's cooling system fills the primary containment with cooling water.

Відповідно до заявки на патент Німеччини, система охолодження захисної оболонки включає теплообмінник і насос. Останній приводиться у дію турбіною. У такому випадку насос не потребує електропривода.According to the German patent application, the cooling system of the protective shell includes a heat exchanger and a pump. The latter is driven by a turbine. In this case, the pump does not need an electric drive.

Виходячи з цього рівня техніки, метою винаходу є створення насосного агрегату для перекачування забрудненої рідини за допомогою насоса, який приводиться у дію гідравлічним приводом. Такий насосний агрегат повинен забезпечувати тривалу безперебійну експлуатацію, запобігаючи забрудненню робочої рідини гідравлічного привода.Based on this state of the art, the purpose of the invention is to create a pumping unit for pumping contaminated liquid using a pump driven by a hydraulic drive. Such a pump unit should ensure long-term uninterrupted operation, preventing contamination of the working fluid of the hydraulic drive.

Ця мета досягається за рахунок насосного агрегату для перекачування забрудненої рідини за допомогою насоса, який приводиться у дію гідравлічним приводом, який, у свою чергу, може приводитися у дію робочою рідиною гідравлічного привода, причому насос і гідравлічний привод механічно з'єднані. Насосний агрегат відрізняється тим, що вал насоса і вал гідравлічного привода встановлені на підшипниках ковзання; що середовищем для змащування підшипників ковзання служить робоча рідина гідравлічного привода; що для подачі робочої рідини гідравлічного привода на підшипники ковзання використовується щонайменше один канал для подачі мастильного середовища; що після протікання через підшипники ковзання робоча рідина гідравлічного привода відводиться з насосного агрегату.This objective is achieved by a pumping unit for pumping the contaminated liquid by means of a pump that is driven by a hydraulic drive, which in turn can be driven by the working fluid of the hydraulic drive, the pump and the hydraulic drive being mechanically connected. The pump unit differs in that the pump shaft and the hydraulic drive shaft are mounted on sliding bearings; that the working fluid of the hydraulic drive serves as the medium for lubricating the sliding bearings; that for the supply of the working fluid of the hydraulic drive to the sliding bearings, at least one channel is used to supply the lubricating medium; that after flowing through the sliding bearings, the working fluid of the hydraulic drive is removed from the pump unit.

Насос для перекачування забрудненої рідини приводиться у дію гідравлічним приводом. Як гідравлічний привод може використовуватися, наприклад, приводна турбіна, приводний насос або гідравлічний двигун. У такому разі немає потреби у використанні допоміжного електричного двигуна, оскільки, з однієї сторони, під час експлуатації насосного агрегату можуть траплятисяThe pump for pumping contaminated liquid is actuated by a hydraulic drive. As a hydraulic drive can be used, for example, a drive turbine, a drive pump or a hydraulic motor. In this case, there is no need to use an auxiliary electric motor, since, on the one hand, during the operation of the pumping unit, there may be

Зо перебої в електромережі, а з іншої сторони, електродвигуни є відносно ненадійними та чутливими до перешкод. Крім того, немає необхідності використовувати як привод такого насоса двигун внутрішнього згоряння. Останній також не призначений для насоса відповідно до умов використання винаходу. Основна ідея винаходу полягає у використанні у такому насосному агрегаті рухливих або обертових деталей, встановлених на підшипниках ковзання, замість звичайних підшипників з елементами кочення, таких як, наприклад, кульки в кулькопідшипниках. Крім того, підшипники ковзання значно більш стійкі до механічних впливів, таких як дрібні частинки, які можуть потрапити у підшипник ковзання. Підшипники ковзання зазвичай змащуються мастилом, що зменшує тертя рухомої поверхні підшипника ковзання об нерухому поверхню підшипника ковзання. При цьому винахід передбачає використання як мастила або мастильного середовища робочої рідини гідравлічного привода. Щоправда у такому випадку робота насосного агрегату залежить від живильного середовища, яке не лише приводить у рух або дію гідравлічний привод насосного агрегату, але й служить мастильним середовищем для підшипників насосного агрегату. Такий принцип роботи виключає ще одну можливу причину несправностей насосного агрегату і робить його більш надійним і придатним для тривалої експлуатації. У даному контексті під характеристикою "надійний" слід розуміти здатність насосного агрегату протягом тривалу часу працювати без збоїв, тобто його справний робочий або функціональний стан. Під характеристикою "тривала експлуатація" слід розуміти період часу безперервної експлуатації, який становить щонайменше два місяці, або, у деяких випадках, навіть довше, наприклад шість або дванадцять місяців. Крім того, насосний агрегат передбачає не лише подачу робочої рідини гідравлічного привода на підшипники ковзання як мастильного середовища, але й також її відведення з насосного агрегату після проходження через підшипники ковзання. Це означає, що через підшипник ковзання проходить стійкий, порівняно незначний потік робочої рідини гідравлічного привода, що поглинає тепло, яке утворюється у підшипнику ковзання внаслідок тертя, у результаті чого останній охолоджується.From a power outage, on the other hand, electric motors are relatively unreliable and sensitive to interference. In addition, there is no need to use an internal combustion engine as a drive for such a pump. The latter is also not intended for a pump according to the conditions of use of the invention. The main idea of the invention is to use moving or rotating parts mounted on sliding bearings in such a pump unit, instead of conventional bearings with rolling elements, such as, for example, balls in ball bearings. In addition, sliding bearings are much more resistant to mechanical influences, such as small particles that can get into the sliding bearing. Plain bearings are usually lubricated with grease, which reduces the friction of the moving surface of the plain bearing against the stationary surface of the plain bearing. At the same time, the invention provides for the use of the working fluid of the hydraulic drive as a lubricant or lubricating medium. However, in such a case, the operation of the pumping unit depends on the nutrient medium, which not only drives or acts the hydraulic drive of the pumping unit, but also serves as a lubricating medium for the bearings of the pumping unit. This principle of operation eliminates another possible cause of malfunctions of the pump unit and makes it more reliable and suitable for long-term operation. In this context, the characteristic "reliable" should be understood as the ability of the pump unit to work without failures for a long time, i.e. its working or functional condition. By the characteristic "long operation" should be understood a period of time of continuous operation which is at least two months, or, in some cases, even longer, for example six or twelve months. In addition, the pump unit provides not only the supply of the working fluid of the hydraulic drive to the slide bearings as a lubricating medium, but also its removal from the pump unit after passing through the slide bearings. This means that a steady, relatively small flow of hydraulic fluid flows through the plain bearing, absorbing the heat generated in the plain bearing due to friction, thereby cooling the latter.

Після проходження через систему підшипників ковзання, яка складається принаймні з двох підшипників ковзання, нагріта робоча рідина гідравлічного привода відводиться із насосного агрегату, забезпечуючи ефективне охолодження насосного агрегату в цілому. Зрештою, насосний агрегат може поглинати тепло через власний корпус залежно від умов навколишнього середовища. За допомогою описаного вище механізму, а саме за рахунок протікання робочої бо рідини гідравлічного привода в системі підшипників насосного агрегату або у внутрішній частині його корпусу і подальшого відведення нагрітої робочої рідини гідравлічного привода, поглинуте тепло відводиться у зону за межами насосного агрегату. У такий спосіб забезпечується ефективне охолодження задля надійної і тривалої експлуатації.After passing through the plain bearing system, which consists of at least two plain bearings, the heated working fluid of the hydraulic drive is removed from the pump unit, ensuring effective cooling of the pump unit as a whole. After all, the pump unit can absorb heat through its own casing depending on the ambient conditions. With the help of the mechanism described above, namely due to the flow of the working fluid of the hydraulic drive in the bearing system of the pump unit or in the inner part of its housing and the subsequent removal of the heated working fluid of the hydraulic drive, the absorbed heat is removed to the area outside the pump unit. In this way, effective cooling is ensured for reliable and long-term operation.

Крім того, тиск подачі робочої рідини до гідравлічного привода в будь-якому випадку перевищує тиск забрудненої рідини, що перекачується. Таким чином, за рахунок співвідношення тисків між робочою рідиною гідравлічного привода і забрудненою рідиною, яка перекачується, забезпечується рух робочої рідини всередині корпусу насосного агрегату або корпусу підшипника насосного агрегату тільки в напрямку забрудненої рідини. Гідравлічний градієнт між робочою рідиною гідравлічного привода і забрудненою рідиною унеможливлює зворотний потік забрудненої рідини в напрямку робочої рідини гідравлічного привода під час роботи насосного агрегату. Такий принцип запобігає забрудненню робочої рідини гідравлічного привода забрудненою рідиною. Крім того, у потрібному місці, наприклад у корпусі насосного агрегату, може бути передбачений додатковий клапан зворотного потоку, зворотний клапан або подібний пристрій для перешкоджання зворотному потоку забрудненої рідини у стані спокою насосного агрегату. Крім того, форма виконання конструкції робочого колеса насоса полягає у тому, що тиск робочого середовища, яке подається на гідравлічний привод, у будь-якому випадку перевищує кінцевий тиск насоса. Інше практичне рішення забезпечити вищезгадані умови тиску також полягає в узгодженні конструктивного виконання робочого колеса гідравлічного привода з формою виконання робочого колеса насоса, щоб тиск на випускній стороні насоса в жодному разі не перевищував тиск робочого середовища.In addition, the pressure of the supply of the working fluid to the hydraulic drive in any case exceeds the pressure of the contaminated fluid being pumped. Thus, due to the pressure ratio between the working fluid of the hydraulic drive and the contaminated fluid being pumped, the movement of the working fluid inside the housing of the pump unit or the housing of the bearing of the pump unit is ensured only in the direction of the contaminated liquid. The hydraulic gradient between the working liquid of the hydraulic drive and the contaminated liquid prevents the reverse flow of the contaminated liquid in the direction of the working liquid of the hydraulic drive during the operation of the pump unit. This principle prevents contamination of the working fluid of the hydraulic drive with contaminated fluid. In addition, an additional non-return valve, non-return valve, or similar device may be provided at an appropriate location, such as in the housing of the pump unit, to prevent backflow of contaminated fluid when the pump unit is at rest. In addition, the design of the pump impeller is such that the pressure of the working medium, which is supplied to the hydraulic drive, in any case exceeds the final pressure of the pump. Another practical solution to ensure the aforementioned pressure conditions also consists in matching the design of the impeller of the hydraulic drive with the shape of the impeller of the pump, so that the pressure on the outlet side of the pump does not exceed the pressure of the working medium in any case.

Кращий спосіб виконання насосного агрегату відрізняється тим, що у насоса і гідравлічного привода є спільний обертовий вал. За рахунок цього конструктивне виконання спрощується.The best way to make a pump unit differs in that the pump and the hydraulic drive have a common rotating shaft. Due to this, the constructive implementation is simplified.

Насосний агрегат має більш компактну конструкцію, а також має менше деталей, які можуть вийти з ладу під час роботи насосного агрегату. Таким чином, перевагою є зменшення кількості можливих причин несправностей. Це також сприяє безвідмовній, тривалій експлуатації насосного агрегату.The pump unit has a more compact design and also has fewer parts that can fail during the operation of the pump unit. Thus, the advantage is a reduction in the number of possible causes of malfunctions. It also contributes to trouble-free, long-term operation of the pump unit.

Інший варіант виконання насосного агрегату передбачає розміщення обертового вала в корпусі підшипника. Спільний корпус підшипника, у якому розміщується спільний обертовий вал, також спрощує конструкцію насосного агрегату і забезпечує ще більш компактну конструкцію. ЗаAnother version of the pump unit involves placing the rotating shaft in the bearing housing. A common bearing housing housing a common rotating shaft also simplifies the design of the pump unit and provides an even more compact design. By

Зо рахунок такого виконання зменшується, наприклад, кількість необхідних ущільнень на валах. Це технічне рішення також сприяє тривалій експлуатації.Due to this implementation, for example, the number of necessary seals on the shafts is reduced. This technical solution also contributes to long-term operation.

Інший варіант виконання насосного агрегату передбачає вертикальне розміщення осі обертання вала з точки зору геодезії. У такому випадку всмоктувальний патрубок насоса може бути розміщений у максимально низькому положенні з точки зору геодезії. Таке виконання забезпечує перевагу лише при розміщенні насосного агрегату, наприклад, у насосному відстійнику або зумпфі, яке забезпечує найбільш сприятливі умови подачі рідини, що перекачується, на сторону всмоктування насоса. Насоси, які щонайменше частково занурені в рідину, яка перекачується, у подальшому називаються заглибними насосами.Another version of the pump unit involves the vertical placement of the axis of rotation of the shaft from the point of view of geodesy. In this case, the suction pipe of the pump can be placed in the lowest possible position from the point of view of geodesy. This implementation provides an advantage only when the pump unit is placed, for example, in a pump sump or sump, which provides the most favorable conditions for the supply of the pumped liquid to the suction side of the pump. Pumps that are at least partially submerged in the liquid being pumped are hereinafter referred to as submersible pumps.

Інша перевага насосного агрегату полягає у консольному кріпленні робочого колеса насоса та/або приводного колеса гідравлічного привода, тобто у встановленні робочого і приводного коліс на кінці вала, зокрема на кінцях спільного обертового вала. Таким чином, існує практичне рішення передбачити для насоса і гідравлічного привода спільну опору зі спільним обертовим валом. У результаті можлива дуже компактна і, водночас, особливо надійна конструкція з мінімальною кількістю конструктивних елементів.Another advantage of the pump unit is the cantilever mounting of the pump impeller and/or the drive wheel of the hydraulic drive, that is, the installation of the impeller and drive wheels at the end of the shaft, in particular at the ends of the common rotating shaft. Thus, there is a practical solution to provide a common support for the pump and the hydraulic drive with a common rotating shaft. As a result, a very compact and, at the same time, particularly reliable design with a minimum number of structural elements is possible.

При цьому канал для подачі мастильного середовища на підшипник насосного агрегату передбачений у вигляді вирізу або отвору в корпусі підшипника. Таким чином, канал для подачі мастила інтегрований у корпус підшипника. Це також додатково спрощує конструкцію і забезпечує її компактність.At the same time, the channel for supplying the lubricating medium to the bearing of the pump unit is provided in the form of a cutout or hole in the bearing housing. Thus, the lubrication channel is integrated into the bearing housing. This also further simplifies the design and ensures its compactness.

Інший варіант виконання насосного агрегату полягає у розміщенні першого кінця каналу для подачі мастильного середовища у точці в корпусі підшипника, яка закрита корпусом гідравлічного привода. За таким варіантом робоча рідина гідравлічного привода безпосередньо з напірної сторони гідравлічного привода, в умовах тиску, який приблизно дорівнює тиску робочої рідини, нагнітається в зону підшипників ковзання, змащуючи їх, таким чином, робоча рідина гідравлічного привода служить мастильним середовищем для підшипників ковзання. У такий спосіб реалізується винятково просте і безперебійне живлення підшипників ковзання мастильним середовищем. Така форма виконання також сприяє надійній, тривалій експлуатації.Another version of the pump assembly consists in placing the first end of the channel for supplying the lubricating medium at a point in the bearing housing that is closed by the hydraulic drive housing. According to this option, the working fluid of the hydraulic drive directly from the pressure side of the hydraulic drive, under conditions of pressure that is approximately equal to the pressure of the working fluid, is pumped into the zone of sliding bearings, lubricating them, thus, the working fluid of the hydraulic drive serves as a lubricating medium for sliding bearings. In this way, an exceptionally simple and uninterrupted supply of sliding bearings with a lubricating medium is implemented. This form of execution also contributes to reliable, long-term operation.

Вигідною альтернативою відведенню робочої рідини гідравлічного привода з насосного агрегату або корпусу підшипника є розміщення між корпусом підшипника і обертовим валом ущільнення або системи ущільнень, яка перешкоджає проникненню забрудненої рідини у корпус бо підшипника. У такий спосіб забруднена рідина не зможе через простір між корпусом підшипника і обертовим валом потрапити всередину корпусу підшипника, навіть у випадку зупинки насосного агрегату, або якщо насосний агрегат знаходиться у неробочому стані або в перехідному режимі під час запуску або вимкнення.An advantageous alternative to the removal of the working fluid of the hydraulic drive from the pump unit or the bearing housing is the placement between the bearing housing and the rotating shaft of a seal or a system of seals that prevents the penetration of contaminated fluid into the bearing housing. In this way, contaminated fluid cannot enter the bearing housing through the space between the bearing housing and the rotating shaft, even if the pump unit is stopped, or if the pump unit is idle or in transient mode during start-up or shutdown.

Інший варіант виконання ущільнення насосного агрегату передбачає використання як ущільнення підпружиненого механічного торцевого ущільнення, яке залишається у закритому положенні під дією сил натягнення пружини механічного торцевого ущільнення, коли гідравлічний привод не працює, і злегка відкривається проти зусилля натягнення пружини під час роботи гідравлічного привода; незначна частина потоку робочої рідини гідравлічного привода витікає із внутрішньої частини корпусу підшипника і, проходячи через зазор між контактним ущільнюючим кільцем і опорним кільцем механічного торцевого ущільнення, потрапляє у внутрішню частину корпусу насоса під час роботи гідравлічного привода. У такий спосіб надійно виключається проникнення забрудненої рідини у внутрішній простір корпусу підшипника насосного агрегату, коли останній знаходиться у неробочому стані. Крім того, потрапляння забрудненої рідини у внутрішній простір корпусу підшипника виключається також під час роботи насосного агрегату при витіканні незначної частини потоку робочої рідини гідравлічного привода через згаданий вище зазор. У той же час під час роботи насосного агрегату зменшується механічне навантаження на механічне торцеве ущільнення, оскільки контактне ущільнююче кільце і опорне кільце механічного торцевого ущільнення змащуються робочою рідиною гідравлічного привода, що захищає їх від зносу. Це збільшує термін служби механічного торцевого ущільнення і, отже, всього насосного агрегату.Another option for sealing the pump unit involves the use of a spring-loaded mechanical end seal as a seal, which remains in the closed position under the action of the tension forces of the spring of the mechanical end seal when the hydraulic drive is not working, and opens slightly against the tension of the spring during the operation of the hydraulic drive; a small part of the flow of the working fluid of the hydraulic drive flows from the inside of the bearing housing and, passing through the gap between the contact sealing ring and the support ring of the mechanical end seal, enters the inside of the pump housing during the operation of the hydraulic drive. In this way, the penetration of contaminated liquid into the internal space of the bearing housing of the pump unit is reliably excluded, when the latter is in an idle state. In addition, the ingress of contaminated liquid into the inner space of the bearing housing is also excluded during the operation of the pump unit when a small part of the flow of the hydraulic drive fluid flows through the gap mentioned above. At the same time, during the operation of the pump unit, the mechanical load on the mechanical end seal is reduced, because the contact sealing ring and the support ring of the mechanical end seal are lubricated by the working fluid of the hydraulic drive, which protects them from wear. This increases the service life of the mechanical end seal and, therefore, of the entire pump unit.

Інший варіант виконання ущільнення насосного агрегату передбачає використання як ущільнення підпружиненого механічного торцевого ущільнення, яке під дією сил натягнення пружини постійно залишається закритим, незалежно від того, працює гідравлічний привод чи ні; незначна частина потоку робочої рідини гідравлічного привода витікає із внутрішньої частини корпусу підшипника і, проходячи через радіальні отвори в обертовому валу (і обертових конструктивних елементах) або через осьовий отвір в обертовому валу, сполучений з радіальним отвором, потрапляє у внутрішню частину корпусу гідравлічного привода на стороні низького тиску під час роботи гідравлічного привода. Постійно закрите під дією сил натягнення пружини механічне торцеве ущільнення надійно запобігає потраплянню забрудненої рідини уAnother option for sealing the pump unit involves the use of a spring-loaded mechanical end seal as a seal, which remains closed under the action of spring tension, regardless of whether the hydraulic drive is working or not; a small part of the flow of the working fluid of the hydraulic drive flows from the inside of the bearing housing and, passing through the radial holes in the rotating shaft (and rotating structural elements) or through the axial hole in the rotating shaft connected to the radial hole, enters the inside of the housing of the hydraulic drive on the side low pressure during operation of the hydraulic drive. The mechanical end seal, which is permanently closed under the action of spring tension, reliably prevents contaminated liquid from entering the

Зо внутрішній простір корпусу підшипника насосного агрегату, незалежно від того, працює насосний агрегат чи ні. У той же час під час роботи насосного агрегату зменшується сила, що діє на механічне ущільнення, за рахунок чого також зменшується механічне навантаження на механічне торцеве ущільнення. Це збільшує термін служби механічного торцевого ущільнення і, отже, всього насосного агрегату. У разі використання насосного агрегату, зокрема, на атомній електростанції, за рахунок цього також виключається потрапляння у корпус насоса (а отже, і в захисну оболонку) охолоджувального середовища, що може витікати з корпусу гідравлічного привода насосного агрегату.From the inside of the pump unit bearing housing, regardless of whether the pump unit is running or not. At the same time, during the operation of the pump unit, the force acting on the mechanical seal is reduced, due to which the mechanical load on the mechanical end seal is also reduced. This increases the service life of the mechanical end seal and, therefore, of the entire pump unit. In the case of using the pump unit, in particular, at a nuclear power plant, due to this, it is also excluded that the cooling medium, which may leak from the pump unit's hydraulic drive housing, gets into the pump housing (and, therefore, into the protective shell).

Кращий варіант виконання насосного агрегату відрізняється тим, що об'ємна витрата робочої рідини гідравлічного привода, яка витікає з корпусу гідравлічного привода і через канали для подачі мастильного середовища потрапляє у корпус підшипника насосного агрегату, розрахована для визначеного режиму роботи таким чином, що за рахунок такої об'ємної витрати забезпечується поглинання тепла, яке утворюється внаслідок тертя у підшипниках ковзання та/або надходить у насосний агрегат ззовні, і його відведення через зазор у корпус насоса або через отвори в обертовому валу в корпус гідравлічного привода. У разі розрахунку об'ємної витрати робочої рідини гідравлічного привода у зазначений вище спосіб і відповідного виконання конструктивних елементів, тобто, наприклад, з урахуванням ширини зазору або діаметра отворів у обертовому валу, умов тиску робочої рідини гідравлічного привода і забрудненої рідини, що перекачується, необхідного тиску та мастильного середовища тощо, насосний агрегат має надійну конструкцію і здатний безвідмовно працювати протягом тривалого часу.The best version of the pump unit is distinguished by the fact that the volumetric flow rate of the hydraulic drive fluid, which flows out of the hydraulic drive housing and enters the bearing housing of the pump unit through the channels for supplying the lubricating medium, is calculated for a certain mode of operation in such a way that due to such volume flow is ensured by the absorption of heat, which is formed due to friction in the sliding bearings and/or enters the pump unit from the outside, and its removal through the gap in the pump housing or through the holes in the rotating shaft into the hydraulic drive housing. In the case of calculating the volume flow rate of the working fluid of the hydraulic drive in the above-mentioned manner and the corresponding execution of the structural elements, i.e., for example, taking into account the width of the gap or the diameter of the holes in the rotating shaft, the pressure conditions of the working fluid of the hydraulic drive and the contaminated fluid being pumped, the necessary pressure and lubricating medium, etc., the pump unit has a reliable design and is able to work without failure for a long time.

Інший варіант виконання насосного агрегату передбачає використання ущільнення, виготовленого з іншого матеріалу, яке протягом тривалого часу експлуатації, щонайменше двох місяців, або ж протягом принаймні шести або дванадцяти місяців здатне безвідмовно працювати в умовах радіоактивно забрудненої рідини з визначеним радіоактивним забрудненням, або протягом аналогічного періоду часу здатне безвідмовно працювати в умовах лужного або кислотного середовища з визначеним навантаженням. Важливою особливістю насосного агрегату є наявність міцної, надійної конструкції, яка забезпечує експлуатацію протягом тривалого часу, незважаючи на те, що забруднена рідина, що перекачується, часто висуває високі вимоги до матеріалів, зокрема, до матеріалу ущільнення. Враховуючи бо вищезазначене, рекомендується використовувати ущільнення з такого матеріалу, який здатний забезпечити не лише надійну роботу ущільнення відповідно до забрудненої рідини, що перекачується, але й герметичність у технічному плані. До таких матеріалів належать, наприклад, пластмаси, стійки до дії кислот і лугів, а також еластомери або полімери, стійкі до навантажень.Another version of the pump assembly involves the use of a seal made of another material, which during a long period of operation, at least two months, or during at least six or twelve months, is able to work without failure in the conditions of a radioactively contaminated liquid with a specified radioactive contamination, or during a similar period of time able to work without fail in alkaline or acidic environments with a specified load. An important feature of the pump unit is the presence of a strong, reliable design that ensures operation for a long time, despite the fact that the contaminated liquid being pumped often makes high demands on materials, in particular, on the sealing material. Taking into account the above, it is recommended to use a seal made of such material, which is able to ensure not only reliable operation of the seal in accordance with the contaminated liquid being pumped, but also tightness in technical terms. Such materials include, for example, plastics resistant to acids and alkalis, as well as elastomers or polymers resistant to loads.

Інші доцільні, вигідні варіанти виконання винаходу описані у залежних пунктах формули винаходу.Other expedient, profitable options for implementing the invention are described in the dependent clauses of the claims.

Винахід, інші форми виконання й інші переваги більш детально описані за допомогою зображених на кресленнях прикладів здійснення винаходу.The invention, other forms of implementation and other advantages are described in more detail with the help of the examples of implementation of the invention depicted in the drawings.

Насосний агрегат за винаходом проілюстрований прикладом виконання, наданим нижче, та наступними зображеннями, де:The pumping unit according to the invention is illustrated by the embodiment provided below and the following images, where:

Фіг. 1 - Зображена принципова схема типової системи охолодження захисної оболонки, іFig. 1 - The schematic diagram of a typical protective shell cooling system is shown, i

Філ 2 - Зображений типовий насосний агрегат, який використовується у системі охолодження захисної оболонки.Phil 2 - Shown is a typical pump unit used in a shroud cooling system.

На фіг. 1 зображена принципова схема типової першої системи охолодження захисної оболонки (10) відповідно до рівня техніки як приклад застосування насосного агрегату відповідно до умов використання винаходу. Захисна оболонка (12), у даному випадку бетонний або сталевий контейнмент для ядерного реактора, закриває атмосферну зону (14) і бак-приямок ядерного реактора (18). Бак-приямок ядерного реактора (18) заповнюється охолоджуваним середовищем (16), у даному випадку водою, рівень якої зображений лінією на малюнку.In fig. 1 shows a schematic diagram of a typical first protective shell cooling system (10) according to the state of the art as an example of the application of a pumping unit according to the conditions of use of the invention. The protective shell (12), in this case a concrete or steel containment for a nuclear reactor, closes the atmospheric zone (14) and the tank-receptacle of the nuclear reactor (18). The nuclear reactor sump tank (18) is filled with a cooled medium (16), in this case water, the level of which is represented by a line in the figure.

Охолоджуване середовище нагрівається теплоджерелом (40), у даному випадку частково розташованим у баку-приямку (18) ядерним реактором, який у випадку аварії передає охолоджуваному середовищу (16) потужність залишкового тепловиділення. Типові показники тиску і температури охолоджуваного середовища знаходяться, наприклад, у діапазоні від 1 до 4 бар або від 50 до 110 "С.The cooled environment is heated by a heat source (40), in this case, a nuclear reactor partially located in the sump tank (18), which in the event of an accident transmits the power of residual heat generation to the cooled environment (16). Typical indicators of the pressure and temperature of the cooled medium are, for example, in the range from 1 to 4 bar or from 50 to 110 "С.

Охолоджуване середовище (16) по циркуляційній петлі першого контуру надходить до першого контуру (22) розташованого над баком-приямком (18) теплообмінника першого контуру (20). Під дзеркалом поверхні охолоджуваного середовища (16) бака-приямка (18) розташовується заглибний циркуляційний насос першого контуру (38), який нагнітає охолоджуване середовище по трубопроводу (26) на перший контур (22) теплообмінникаThe cooled medium (16) flows through the circulation loop of the first circuit to the first circuit (22) of the heat exchanger of the first circuit (20) located above the sump tank (18). Under the surface mirror of the cooled medium (16) of the sump tank (18) there is a submersible circulation pump of the first circuit (38), which pumps the cooled medium through the pipeline (26) to the first circuit (22) of the heat exchanger

Зо першого контуру (20). У першому контурі теплообмінника охолоджуване середовище віддає теплову енергію і відводиться по трубопроводу (28) у вигляді охолодженого середовища.From the first circuit (20). In the first circuit of the heat exchanger, the cooled medium gives off thermal energy and is removed through the pipeline (28) in the form of a cooled medium.

Трубопровід (28) може з'єднуватися безпосередньо з баком-приямком, однак на кресленні показано, що трубопровід (28) закінчується у атмосферній зоні (14), а середовище (16) розпилюється за допомогою спринклерної системи і в розпиленому вигляді збирається у баку- приямку (18).The pipeline (28) can be connected directly to the sump tank, but the drawing shows that the pipeline (28) ends in the atmospheric zone (14), and the medium (16) is sprayed with the help of a sprinkler system and collected in the atomized form in the tank pit (18).

На другий контур (24) теплообмінника першого контуру (20) надходить теплоносій, який після прийому теплової енергії за допомогою циркуляційного насоса другого контуру (34) через трубопровід (30) відводиться за межі захисної оболонки (12). Циркуляційний насос другого контуру (34) нагнітає теплоносій по трубопроводу (30) і таким чином приводить у дію розташовану у ньому турбіну (36). Циркуляційний насос першого контуру (38) з'єднаний з турбіною (36), яка приводить його у дію. У даному випадку циркуляційний насос першого контуру (38) і турбіна (36) з'єднані механічним чином за допомогою спільного приводного вала.The coolant enters the second circuit (24) of the heat exchanger of the first circuit (20), which, after receiving thermal energy with the help of the circulation pump of the second circuit (34), is diverted through the pipeline (30) outside the protective shell (12). The circulation pump of the second circuit (34) pumps the coolant through the pipeline (30) and thus activates the turbine (36) located in it. The circulation pump of the first circuit (38) is connected to the turbine (36), which drives it. In this case, the circulation pump of the first circuit (38) and the turbine (36) are connected mechanically by means of a common drive shaft.

Таким чином циркуляція охолоджуваного середовища у циркуляційній петлі першого контуру забезпечується опосередковано за рахунок розташованого за межами захисної оболонки (12) привода або іншого приводного пристрою циркуляційного насоса другого контуру (34). Таким чином значною перевагою є відсутність необхідності у використанні всередині захисної оболонки (12) робочого привода для циркуляційного насоса першого контуру (38), такого як двигун внутрішнього згоряння або електродвигун.In this way, the circulation of the cooled medium in the circulation loop of the first circuit is provided indirectly due to the actuator or other drive device of the circulation pump of the second circuit (34) located outside the protective shell (12). Thus, a significant advantage is the absence of the need to use inside the protective shell (12) a working drive for the circulation pump of the first circuit (38), such as an internal combustion engine or an electric motor.

Після проходження через другий контур (24) теплообмінника першого контуру (20) нагрітий теплоносій відводиться через трубопровід (32) за межі захисної оболонки (12), а теплова енергія передається у відповідний теплоприймач.After passing through the second circuit (24) of the heat exchanger of the first circuit (20), the heated coolant is removed through the pipeline (32) outside the protective shell (12), and the thermal energy is transferred to the corresponding heat receiver.

При цьому зображена на малюнку перша система охолодження захисної оболонки (10) служить лише прикладом використання насосного агрегату у області техніки, яка у випадку відповідної аварії на атомній електростанції може містити забруднену рідину, а саме, переважно воду, яка може містити радіоактивні частинки або складові. Однак відповідний приклад також можна з легкістю привести щодо хімічної установки, у якій у геодезично найнижчій точці накопичуються хімічні рідини, які відповідно забруднюють цю область. Для експлуатації насосного агрегату немає жодного значення, чи є рідина, що перекачується, забрудненою чи ні. У будь-якому випадку насосний агрегат призначений для перекачування забрудненої рідини, що аж ніяк не виключає перекачування звичайної, тобто незабрудненої рідини.At the same time, the first cooling system of the protective shell (10) shown in the figure is only an example of the use of a pumping unit in the field of technology, which in the event of a corresponding accident at a nuclear power plant may contain a contaminated liquid, namely, mainly water, which may contain radioactive particles or components. However, a relevant example can also be easily given in relation to a chemical installation, in which chemical liquids accumulate at the geodesically lowest point, which accordingly pollutes this area. For the operation of the pump unit, it does not matter whether the pumped liquid is contaminated or not. In any case, the pump unit is designed for pumping contaminated liquid, which by no means excludes pumping ordinary, that is, uncontaminated liquid.

На фіг. 2 показаний типовий насосний агрегат (50), що має вал (52), який обертається навколо осі обертання (54). На цьому вигляді вище зображено приводне колесо (56), закріплене на верхньому кінці вала. В вибраному прикладі як приводне колесо (56) використовується лопатеве робоче колесо, а для з'єднання приводного колеса (56) з верхнім кінцем вала використовується різьбове з'єднання. Винахідницька ідея також передбачає як гідравлічного приводу використання гідравлічної турбіни з турбінним колесом, або насоса іншого типу з робочим колесом або крильчаткою. Крім того, для з'єднання приводного колеса (56) з валом (52) можна без проблем використати, наприклад, шпунтове або шліцьове з'єднання, а також з'єднання з геометричним замиканням. На цьому вигляді нижче зображено робоче колесо насоса (58), закріплене на нижньому кінці вала. Як насос на показаному прикладі здійснення винаходу зображений лопатевий насос, що означає, що робоче колесо насоса (58) є робочим колесом лопатевого насоса. Як приводне колесо (56), так і робоче колесо насоса (58) встановлені на одному з кінців вала, тобто мають консольне кріплення.In fig. 2 shows a typical pump unit (50) having a shaft (52) that rotates about an axis of rotation (54). This view above shows the drive wheel (56) mounted on the upper end of the shaft. In the selected example, a vane impeller is used as the drive wheel (56), and a threaded connection is used to connect the drive wheel (56) to the upper end of the shaft. The inventive idea also provides for the use of a hydraulic turbine with a turbine wheel or another type of pump with an impeller or an impeller as a hydraulic drive. In addition, to connect the drive wheel (56) with the shaft (52), you can easily use, for example, a tongue and groove connection, as well as a connection with a geometric lock. This view below shows the pump impeller (58) attached to the lower end of the shaft. A vane pump is depicted as a pump in the shown embodiment of the invention, which means that the impeller of the pump (58) is an impeller of a vane pump. Both the drive wheel (56) and the pump impeller (58) are mounted on one end of the shaft, i.e. have a cantilever mount.

Вал (52) розташований у корпусі підшипника (60), причому опора виконана у вигляді системи підшипників ковзання, яка передає осьові та радіальні зусилля від підшипників вала (52) на корпус підшипника (60). Корпус підшипника (60) має елементи кріплення, за допомогою яких він може бути з'єднаний, прикріплений або встановлений на землі/підлозі або на нерухомому конструктивному елементі на місці встановлення насосного агрегату. На малюнку цього не продемонстровано. При цьому система підшипників ковзання має втулку підшипників ковзання (62), яка має вигляд відрізка труби, причому її внутрішній діаметр відповідає зовнішньому діаметру вала (62). Крім того, втулка підшипників ковзання (62) з'єднана з валом (52) таким чином, що під час роботи насосного агрегату (50) обидва конструктивні елементи обертаються разом. Крім того, система підшипників ковзання включає перше контактне ущільнююче кільце (64) і друге контактне ущільнююче кільце (66), кожне з яких з'єднане з корпусом підшипника (60). Відповідно, контактні ущільнюючі кільця (64, 66) залишаються нерухомими у місці їх встановлення у корпусі підшипника (60) навіть під час обертання вала (52). Крім того, система підшипників ковзання включає третє контактне ущільнююче кільце (100)The shaft (52) is located in the bearing housing (60), and the support is made in the form of a sliding bearing system that transmits axial and radial forces from the shaft bearings (52) to the bearing housing (60). The bearing housing (60) has fastening elements by means of which it can be connected, attached or installed on the ground/floor or on a fixed structural element at the place of installation of the pumping unit. This is not shown in the picture. At the same time, the sliding bearing system has a sliding bearing sleeve (62), which has the form of a pipe segment, and its inner diameter corresponds to the outer diameter of the shaft (62). In addition, the sleeve of the sliding bearings (62) is connected to the shaft (52) in such a way that during the operation of the pump unit (50) both structural elements rotate together. In addition, the slide bearing system includes a first contact sealing ring (64) and a second contact sealing ring (66), each of which is connected to the bearing housing (60). Accordingly, the contact sealing rings (64, 66) remain stationary in their place of installation in the bearing housing (60) even during the rotation of the shaft (52). In addition, the sliding bearing system includes a third contact sealing ring (100)

Зо і четверте контактне ущільнююче кільце (102), обидва з яких з'єднані з валом (62) таким чином, що під час роботи насосного агрегату (50) вони обертаються разом з валом. Тривалість експлуатації насосного агрегату (50) може бути знижена у разі використання вала (52) більшого діаметра, ніж необхідно відповідно до обумовлених конструкцією мінімальних значень розрахункового діаметра вала. Тривалість експлуатації насосного агрегату (50) може бутиZo and the fourth contact sealing ring (102), both of which are connected to the shaft (62) in such a way that during operation of the pump unit (50) they rotate together with the shaft. The duration of operation of the pump unit (50) can be reduced if the shaft (52) is used with a larger diameter than necessary in accordance with the minimum values of the calculated shaft diameter determined by the design. The duration of operation of the pump unit (50) can be

Збільшена у разі використання системи підшипників ковзання більшого розміру, ніж передбачений для системи підшипників ковзання мінімальний розмір.Increased when using a plain bearing system larger than the minimum size specified for the plain bearing system.

На стороні корпусу підшипника (60), зверненої до приводного колеса (56), розташований перший бурт (68) корпусу підшипника (60). Перший бурт (68) служить точкою з'єднання для картера привода, який не показаний на малюнку. Однак картер привода може бути з'єднаний з першим буртом (68) і, відповідно, з корпусом підшипника (60) за допомогою двох гвинтів (70), які показані на малюнку. При встановленому картері привода приводне колесо (56) повністю закрите внутрішньою частиною картера привода. На самому картері привода у відповідних місцях розташовані два отвори для впуску і зливу робочого середовища, наприклад води, мастила або інших рідин. Однак при застосуванні на ядерному об'єкті за прикладом, показаним на малюнку, як робоча рідина гідравлічного привода, як правило, використовується вода.The first edge (68) of the bearing housing (60) is located on the side of the bearing housing (60) facing the drive wheel (56). The first flange (68) serves as a connection point for the drive housing, which is not shown in the figure. However, the drive housing can be connected to the first flange (68) and, accordingly, to the bearing housing (60) with the help of two screws (70), which are shown in the figure. When the drive housing is installed, the drive wheel (56) is completely covered by the inside of the drive housing. On the drive crankcase itself, there are two openings for the intake and draining of the working medium, such as water, lubricant or other liquids, in appropriate places. However, when applied to a nuclear facility, as in the example shown in the figure, water is usually used as the working fluid of the hydraulic drive.

Корпус підшипника (60) також має перший отвір (72) і другий отвір (74). У кожен з отворів (72, 74) на відповідних сторонах, звернених до зовнішнього середовища, вставлені різьбові заглушки (76). Останні можуть бути тимчасово зняті, наприклад, з метою вентиляції. В інших випадках вони служать для герметичного закриття отворів (72, 74). Отвори (72, 74) мають на кожній із сторін, протилежній до їхніх різьбових заглушок (76), по одному додатковому отвору, які ведуть у внутрішню частину корпуса підшипника (60). При цьому кожен додатковий отвір розташований між першим (64) і другим (66) контактними ущільнюючими кільцями. Крім того, перший отвір (72) сполучений з першим кінцем першого каналу для подачі мастильного середовища (78), причому другий кінець першого каналу для подачі мастильного середовища (78) закінчується на корпусі підшипника (60) у точці, зверненій до внутрішньої частини картера привода таким чином, що внутрішня частина картера привода гідравлічно сполучена з додатковим отвором. Відповідним чином виконаний другий канал для подачі мастильного середовища (80) аналогічним чином сполучає другий отвір (74) із внутрішньою частиною картера привода. На показаному прикладі канали для подачі мастильного середовища (78, 80) бо виконані у вигляді отворів у корпусі підшипника (60). Крім того, на малюнку зображений (с;The bearing housing (60) also has a first bore (72) and a second bore (74). Threaded plugs (76) are inserted into each of the holes (72, 74) on the corresponding sides facing the outside environment. The latter can be temporarily removed, for example, for the purpose of ventilation. In other cases, they serve to hermetically close the openings (72, 74). The holes (72, 74) have on each of the sides opposite to their threaded plugs (76) one additional hole leading to the inner part of the bearing housing (60). At the same time, each additional hole is located between the first (64) and the second (66) contact sealing rings. In addition, the first opening (72) communicates with a first end of the first lubricant supply channel (78), and the second end of the first lubricant supply channel (78) terminates on the bearing housing (60) at a point facing the inside of the actuator housing so that the inner part of the drive housing is hydraulically connected to the additional hole. The correspondingly made second channel for supplying the lubricating medium (80) similarly connects the second opening (74) with the inner part of the actuator housing. In the example shown, the channels for supplying the lubricating medium (78, 80) are made in the form of holes in the bearing housing (60). In addition, the figure shows (c;

сполучний канал (82), який на показаному прикладі здійснення винаходу також виконаний у корпусі підшипника (60) у вигляді отвору, який гідравлічно сполучає перший отвір (72) із внутрішньою частиною корпусу підшипника (60), зверненою до робочого колеса насоса (58).the connecting channel (82), which in the shown embodiment of the invention is also made in the bearing housing (60) in the form of an opening, which hydraulically connects the first opening (72) with the inner part of the bearing housing (60), facing the impeller of the pump (58).

Крім того, на зверненій до робочого колеса насоса (58) стороні корпусу підшипника (60) розташований другий бурт (84) корпусу підшипника (60), причому другий бурт (84) служить для розміщення і фланцевого з'єднання корпусу насоса, який повністю закриває робоче колесо насоса (58). З'єднання між корпусом насоса і другим буртом (84) позначено з'єднувальними гвинтами (86). Корпус насоса не показаний на кресленні, однак має впускний отвір на стороні всмоктування і випускний отвір на стороні нагнітання для впуску і зливу рідини, що перекачується. Основна область застосування насосного агрегату (50) - перекачування забрудненої рідини. При цьому під терміном "забруднена рідина" слід розуміти рідину, забруднену радіоактивними речовинами, яка може утворитися, наприклад, під час серйозної аварії на атомній електростанції. Під терміном "забруднена рідина" слід також розуміти рідину, забруднену хімічними речовинами, такими як кислоти або луги, іншими шкідливими активними речовинами або отруйними сполуками. При виборі матеріалів, які будуть використовуватися у насосному агрегаті, необхідно, зокрема, врахувати вид забруднення. Це означає, що матеріали, які будуть використовуватися у насосному агрегаті, повинні бути здатні витримувати радіоактивне випромінювання встановленого рівня протягом визначеного часу, наприклад протягом двох або трьох місяців, або, у деяких випадках, протягом шести або дванадцяти місяців зі збереженням функціональності насосного агрегату. Те саме стосується хімічного забруднення матеріалів. Справна робота насосного агрегату протягом щонайменше двох місяців вважається безперебійною тривалою експлуатацією.In addition, on the side of the bearing housing (60) facing the pump impeller (58), there is a second edge (84) of the bearing housing (60), and the second edge (84) is used for placing and flange connection of the pump housing, which completely closes pump impeller (58). The connection between the pump housing and the second flange (84) is marked with connecting screws (86). The pump body is not shown in the drawing, but has an inlet on the suction side and an outlet on the discharge side for the intake and discharge of the pumped liquid. The main field of application of the pump unit (50) is the pumping of contaminated liquid. At the same time, the term "contaminated liquid" should be understood as a liquid contaminated with radioactive substances, which can be formed, for example, during a serious accident at a nuclear power plant. The term "contaminated liquid" should also be understood to mean a liquid contaminated with chemicals such as acids or bases, other harmful active substances or poisonous compounds. When choosing the materials that will be used in the pump unit, it is necessary, in particular, to take into account the type of contamination. This means that the materials that will be used in the pumping unit must be able to withstand radioactive radiation of a set level for a specified time, for example for two or three months, or in some cases for six or twelve months while maintaining the functionality of the pumping unit. The same applies to chemical contamination of materials. Proper operation of the pumping unit for at least two months is considered uninterrupted long-term operation.

Важливою особливістю насосного агрегату (50) є запобігання потраплянню забрудненої рідини у робочу рідину гідравлічного привода. Під час експлуатації насосного агрегату (50) ця особливість досягається наступним чином. Через впускний отвір у картері привода у внутрішню частину картера подається робоча рідина гідравлічного привода, яка за рахунок руху приводить в обертальний рух приводне колесо (56). Разом з приводним колесом (56) обертається вал (52) і робоче колесо насоса (58). Одночасно з цим робоча рідина гідравлічного привода, перебуваючи під заданим приводним тиском, витікає із внутрішньої частини картера привода іAn important feature of the pump unit (50) is to prevent contaminated liquid from entering the working fluid of the hydraulic drive. During the operation of the pump unit (50), this feature is achieved as follows. Through the inlet hole in the crankcase of the drive, the working fluid of the hydraulic drive is supplied to the inner part of the crankcase, which, due to the movement, causes the drive wheel (56) to rotate. Together with the drive wheel (56), the shaft (52) and the pump impeller (58) rotate. At the same time, the working fluid of the hydraulic drive, being under the set drive pressure, flows out of the inner part of the drive crankcase and

Зо через канали для подачі мастильного середовища (78, 80) потрапляє у отвори (72, 74). При цьому частина потоку робочої рідини гідравлічного привода через отвори (72, 74) потрапляє у область, утворену втулкою підшипників ковзання (62), контактними ущільнюючими кільцями (64, 66) і корпусом підшипника (60). При цьому робоча рідина гідравлічного привода, перебуваючи під заданим приводним тиском, втікає також в область поверхонь ковзання, яка знаходиться між контактними ущільнюючими кільцями (64, 6б) і втулкою підшипників ковзання (62), або в область, яка знаходиться між контактними ущільнюючими кільцями (64, 100) або (66, 102), утворюючи на підшипниках ковзання плівку мастильного середовища, яка не залежить від обертального руху вала (52). Таким чином значною перевагою є зменшення тертя або зносу внаслідок тертя у підшипниках ковзання незалежно від режиму експлуатації або обертального руху вала. Крім того, під час роботи насосного агрегату (50) в цілому забезпечується достатнє змащування поверхонь ковзання за рахунок постійного притоку робочої рідини гідравлічного привода, яка служить мастильним матеріалом для системи підшипників ковзання. Інша частина потоку робочої рідини гідравлічного привода потрапляє через сполучний канал (82) у звернену до робочого колеса насоса (58) внутрішню частину (88) корпусу підшипника (60). У цю внутрішню частину могла би потрапити забруднена рідина, яка всмоктується насосом за рахунок роботи робочого колеса (58), а потім контактує зі зверненою до робочого колеса насоса (58) стороною корпусу підшипника (60). Однак такому контакту запобігає додатковий потік робочої рідини гідравлічного привода. Додатковий потік перебуває під тим же тиском, що й основний потік робочої рідини гідравлічного привода, який, щоправда, перевищує тиск на стороні корпусу підшипника (60), зверненій до робочого колеса насоса (58). За рахунок цього забезпечується стійкий незначний потік робочої рідини гідравлічного привода зі сторони привода насосного агрегату (50) через корпус підшипника (60) на сторону нагнітання. Об'ємну витрату додаткового потоку можна регулювати за допомогою діаметра сполучного каналу (82) і тиску робочої рідини гідравлічного привода. Таким чином, під час роботи насосного агрегату виключається можливість зворотного потоку забрудненої рідини у напрямку сторони привода насосного агрегату. На показаному прикладі також передбачена така конструкція або форма виконання робочого колеса насоса (58), щоб під час роботи насосного агрегату тиск на стороні нагнітання насоса не міг перевищити тиск робочої рідини гідравлічного привода. Більше того, з міркувань безпеки та надійності роботи розрахований для робочого колеса насоса тиск нижчий бо за тиск робочої рідини гідравлічного привода на визначену різницю тисків.It enters the holes (72, 74) through the channels for supplying the lubricating medium (78, 80). At the same time, part of the flow of the working fluid of the hydraulic drive through the holes (72, 74) enters the area formed by the sleeve of the sliding bearings (62), contact sealing rings (64, 66) and the bearing housing (60). At the same time, the working fluid of the hydraulic drive, being under the specified drive pressure, also flows into the area of the sliding surfaces, which is located between the contact sealing rings (64, 6b) and the sleeve of the sliding bearings (62), or into the area located between the contact sealing rings ( 64, 100) or (66, 102), forming a film of lubricating medium on the sliding bearings, which does not depend on the rotational movement of the shaft (52). Thus, a significant advantage is the reduction of friction or wear due to friction in plain bearings regardless of the mode of operation or rotational movement of the shaft. In addition, during the operation of the pump unit (50) in general, sufficient lubrication of the sliding surfaces is ensured due to the constant inflow of the working fluid of the hydraulic drive, which serves as a lubricant for the system of sliding bearings. Another part of the flow of the working fluid of the hydraulic drive enters through the connecting channel (82) into the inner part (88) of the bearing housing (60) facing the impeller of the pump (58). Contaminated fluid could enter this interior, which is sucked up by the pump due to the operation of the impeller (58) and then contacts the side of the bearing housing (60) facing the pump impeller (58). However, such contact is prevented by the additional flow of the working fluid of the hydraulic drive. The secondary flow is under the same pressure as the main flow of hydraulic fluid, which, however, exceeds the pressure on the side of the bearing housing (60) facing the pump impeller (58). Due to this, a stable small flow of the working fluid of the hydraulic drive from the drive side of the pump unit (50) through the bearing housing (60) to the discharge side is ensured. The volumetric flow rate of the additional flow can be adjusted using the diameter of the connecting channel (82) and the pressure of the working fluid of the hydraulic drive. Thus, during the operation of the pump unit, the possibility of a reverse flow of contaminated liquid in the direction of the drive side of the pump unit is excluded. In the example shown, such a design or form of execution of the pump impeller (58) is also provided, so that during the operation of the pump unit, the pressure on the discharge side of the pump cannot exceed the pressure of the working fluid of the hydraulic drive. Moreover, for reasons of safety and reliability of operation, the pressure calculated for the pump impeller is lower than the pressure of the working fluid of the hydraulic drive by a specified pressure difference.

Інший випадок застосування насосного агрегату (50) передбачає його використання як заглибного насосного агрегату. Може трапитися так, що насосний агрегат (50) буде знаходитися у забрудненій рідині, і при цьому перебуватиме у неробочому стані. У такому випадку також доцільно запобігти проникненню забрудненої рідини у внутрішню частину (88) корпусу підшипника (60), і, таким чином, можливому змішуванню забрудненої рідини з робочою рідиною гідравлічного привода. Щоб запобігти проникненню забрудненої рідини, відповідно до умов винаходу механічне торцеве ущільнення (90) повинно бути розташоване між нерухомим конструктивним елементом корпусу підшипника (60) і обертовим конструктивним елементом вала (52) або обертовим валом. Надійна герметизація простору між обертовими і нерухомими конструктивними елементами насосного агрегату (50) показана на фіг. 2 справа. Крім того, система контактних ущільнюючих кілець має декілька пружинних елементів, з яких складається пружина (92). При цьому пружина (92) розташована у пружинній кришці (94) і у тримачі контактних ущільнюючих кілець (96) таким чином, що під дією сил натягнення пружини (92) механічне торцеве ущільнення (90) притискається до вала (52) або конструктивного елемента, який обертається разом з валом. У такий спосіб механічне торцеве ущільнення (90) забезпечує покращений ефект ущільнення. У зображеному прикладі здійснення винаходу на малюнку справа показана ситуація, коли насосний агрегат (50) знаходиться у неробочому стані. У внутрішній частині (88) тиску немає, так що підпружинене механічне торцеве ущільнення (90) запобігає проникненню забрудненої рідини у внутрішню частину (88). Після запуску насосного агрегату (50) у внутрішній частині (88) утворюється тиск, який відповідає тиску робочої рідини гідравлічного привода. Оскільки тиск робочої рідини гідравлічного привода вищий за тиск забрудненої рідини і при цьому достатньо високий, щоб протидіяти силам натягнення пружин системи кілець ковзання, механічне торцеве ущільнення (90) рухається у напрямку стиснення пружини (92). У результаті поверхня ковзання механічного торцевого ущільнення (90) віддаляється від обертового конструктивного елемента, утворюючи зазор (98), показаний на зліва на малюнку. Таким чином, під час роботи насосного агрегату (50) робоча рідина гідравлічного привода з внутрішньої частини (88) потрапляє у забруднену рідину за рахунок рушійного гідравлічного градієнта. Перевагою такого принципу є виключення або принаймні зменшення механічного навантаження на механічне торцеве ущільнення (90) внаслідок тертяAnother case of application of the pump unit (50) involves its use as a submersible pump unit. It may happen that the pump unit (50) will be in a contaminated liquid, and at the same time will be in an idle state. In this case, it is also advisable to prevent the penetration of the contaminated liquid into the inner part (88) of the bearing housing (60), and thus the possible mixing of the contaminated liquid with the working fluid of the hydraulic drive. In order to prevent the penetration of contaminated liquid, according to the conditions of the invention, a mechanical end seal (90) must be located between the stationary structural element of the bearing housing (60) and the rotating structural element of the shaft (52) or the rotating shaft. Reliable sealing of the space between the rotating and stationary structural elements of the pump unit (50) is shown in fig. 2 right. In addition, the contact sealing ring system has several spring elements that make up the spring (92). At the same time, the spring (92) is located in the spring cover (94) and in the holder of the contact sealing rings (96) in such a way that under the action of the tension forces of the spring (92), the mechanical end seal (90) is pressed against the shaft (52) or structural element, which rotates with the shaft. In this way, the mechanical end seal (90) provides an improved sealing effect. In the depicted example of the invention, the figure on the right shows the situation when the pump unit (50) is in an idle state. There is no pressure in the inner part (88), so the spring-loaded mechanical end seal (90) prevents contaminated liquid from entering the inner part (88). After starting the pumping unit (50), a pressure is created in the inner part (88), which corresponds to the pressure of the working fluid of the hydraulic drive. Since the pressure of the working fluid of the hydraulic actuator is higher than the pressure of the contaminated fluid and at the same time is high enough to counteract the tension forces of the springs of the slip ring system, the mechanical seal (90) moves in the direction of compression of the spring (92). As a result, the sliding surface of the mechanical end seal (90) moves away from the rotating structural element, forming a gap (98), shown on the left in the figure. Thus, during the operation of the pump unit (50), the working fluid of the hydraulic drive from the internal part (88) enters the contaminated liquid due to the driving hydraulic gradient. The advantage of this principle is to eliminate or at least reduce the mechanical load on the mechanical end seal (90) due to friction

Зо або зносу під час роботи насосного агрегату (50). У такий спосіб забезпечується змащування механічного торцевого ущільнення (90) принаймні у період запуску насосного агрегату (50) і на перехідному етапі від запуску насосного агрегату (50) до безперервної експлуатації. Зрештою, механічне торцеве ущільнення забезпечує ефект ущільнення лише тоді, коли насосний агрегат (50) знаходиться у неробочому стані, або на зазначеному вище перехідному етапі при запуску або завершенні роботи насосного агрегату. Крім того, ефект ущільнення покращується завдяки пружинному ефекту пружин. Під час роботи насосного агрегату (50) стійкий невеликий потік робочої рідини гідравлічного привода, який від внутрішньої частини (88) через зазор (98) потрапляє у забруднену рідину, забезпечує герметичність. Таким чином забезпечується робота насосного агрегату (50) в умовах підвищеного тиску, наприклад 5, 10, 20, 50 бар і вище, а також в умовах високих температур навколишнього середовища, наприклад, 50 "С, 90 С, 1207С і вище.From or wear during the operation of the pump unit (50). In this way, lubrication of the mechanical end seal (90) is ensured at least during the start-up period of the pump unit (50) and in the transition stage from the start-up of the pump unit (50) to continuous operation. After all, the mechanical end seal provides a sealing effect only when the pump unit (50) is in an idle state, or in the above-mentioned transition stage when starting or ending the operation of the pump unit. In addition, the sealing effect is improved by the spring effect of the springs. During the operation of the pump unit (50), a steady small flow of the working fluid of the hydraulic drive, which enters the contaminated liquid from the inner part (88) through the gap (98), ensures tightness. In this way, the operation of the pump unit (50) is ensured under conditions of increased pressure, for example 5, 10, 20, 50 bar and higher, as well as under conditions of high ambient temperatures, for example, 50 "C, 90 C, 1207 C and higher.

Список умовних позначень: 10 - система охолодження захисної оболонки; 12 - захисна оболонка; 14 - атмосферна зона; 16 - охолоджуване середовище; 18 - бак-приямок ядерного реактора; 20 - теплообмінник першого контуру; 22 - перший контур; 24 - другий контур; 26 - трубопровід; 28 - трубопровід;List of conventional designations: 10 - protective shell cooling system; 12 - protective shell; 14 - atmospheric zone; 16 - cooled environment; 18 - tank-receptacle of a nuclear reactor; 20 - heat exchanger of the first circuit; 22 - the first circuit; 24 - the second circuit; 26 - pipeline; 28 - pipeline;

ЗО - трубопровід; 32 - трубопровід; 34 - заглибний циркуляційний насос другого контуру; 36 - турбіна; 38 - заглибний циркуляційний насос першого контуру; 40 - теплоджерело; 50 - насосний агрегат; 60 52 - вал;ZO - pipeline; 32 - pipeline; 34 - submersible circulation pump of the second circuit; 36 - turbine; 38 - submersible circulation pump of the first circuit; 40 - heat source; 50 - pump unit; 60 52 - shaft;

54 - вісь обертання; 56 - приводне колесо; 58 - робоче колесо насоса; 60 - корпус підшипника; 62 - втулка підшипників ковзання; 64 - перше контактне ущільнююче кільце; 66 - друге контактне ущільнююче кільце; 68 - перший бурт; 70 - гвинти; 72 - перший отвір; 74 - другий отвір 76 - різьбові заглушки; 78 - перший канал для подачі мастильного середовища; 80 - другий канал для подачі мастильного середовища; 82 - сполучний канал; 84 - другий бурт; 86 - з'єднувальні гвинти; 88 - внутрішня частина; 90 - механічне торцеве ущільнення; 92 - пружина; 94 - пружинна кришка; 96 - тримач кілець ковзання; 98 - зазор; 100 - третє контактне ущільнююче кільце; 102 - четверте контактне ущільнююче кільце.54 - axis of rotation; 56 - drive wheel; 58 - pump impeller; 60 - bearing housing; 62 - sleeve of sliding bearings; 64 - the first contact sealing ring; 66 - the second contact sealing ring; 68 - the first edge; 70 - screws; 72 - the first hole; 74 - second hole 76 - threaded plugs; 78 - the first channel for supplying lubricating medium; 80 - the second channel for supplying lubricating medium; 82 - connecting channel; 84 - the second side; 86 - connecting screws; 88 - inner part; 90 - mechanical end seal; 92 - spring; 94 - spring cover; 96 - slide ring holder; 98 - gap; 100 - the third contact sealing ring; 102 - the fourth contact sealing ring.

Claims

FORMULA OF THE INVENTION

1. Pump unit (50) for pumping contaminated liquid using a pump that is driven by a hydraulic drive, and the hydraulic drive is driven by the working fluid of the hydraulic drive, and the pump and the hydraulic drive have a mechanical connection, and the pump shaft and the shaft of the hydraulic drive are installed on sliding bearings (62, 64, 66, 100, 102), and the medium for lubricating the sliding bearings (62, 64, 66, 100, 102) is the working fluid of the hydraulic drive, and for supplying the working fluid of the hydraulic drive to the bearings sliding (62, 64, 66, 100, 102), at least one channel is used to supply the lubricating medium (78, 80), and after flowing through the sliding bearings (62, 64, 66, 100, 102), the working fluid of the hydraulic drive is removed from the pump unit, which differs in that part of the flow of the working fluid of the hydraulic drive enters through the connecting channel (82) into the pump facing the impeller (58) third part (88) of the bearing housing (60), while between the bearing housing (60) and the shaft (52) a seal or a system of seals is placed, which prevents the penetration of contaminated liquid into the bearing housing (60), and during operation, a gap (98) is formed ) between the sliding surface of the mechanical seal (90) and the shaft (52), and due to the steady flow of the working fluid of the hydraulic actuator from the inner part (88) through the gap (98) into the contaminated fluid, a seal is ensured.

2. The pump unit (50) according to claim 1, which is characterized by the fact that a drive turbine, a drive pump or a hydraulic motor is used as a hydraulic drive.

3. The pump unit (50) according to claim 1 or 2, which differs in that the pump and the hydraulic drive have a common shaft (52).

4. The pump unit (50) according to claim 3, which is characterized by the fact that the shaft (52) is located in the bearing housing (60).

5. The pump unit (50) according to item C or 4, which is characterized in that the axis of rotation (54) of the shaft (52) is placed vertically from the point of view of geodesy.

6. The pump assembly (50) according to any of the preceding claims, characterized in that the pump impeller and/or the hydraulic drive drive wheel have a cantilever mount.

7. The pump assembly (50) according to claim 4 or 5, which is characterized by the fact that the channel for supplying the lubricating medium (78, 80) is provided in the form of a cutout or hole in the bearing housing (60).

8. The pump unit (50) according to any one of claims 4-7, characterized in that the first end of the channel for supplying the lubricating medium (78, 80) is located at a point in the bearing housing (60) that is closed by the drive housing.

9. The pump unit (50) according to any of the previous items, characterized in that the mechanical end seal (90) is made of a material that is resistant to exposure to radioactively contaminated liquid, is resistant to alkaline or acidic media, and is resistant to load.

10. The pump unit (50) according to any of the previous items, which is characterized in that the mechanical end seal (90) is spring-loaded by means of a spring (92) located between the spring cover (94) and the holder of the contact sealing rings (96), with the possibility of a gap (98) between the mechanical end seal (90) and the shaft (52) under the influence of pressure from the inner part (88).

11. The pump unit (50) according to any one of claims 1-9, which is characterized in that the mechanical end seal (90) is spring-loaded using a spring (92) located between the spring cover (94) and the holder of the contact sealing rings (96 ) to permanently close the gap between the spring cover (94) and the holder of the contact sealing rings (96). ra Y20- Raya; | -14 roe- -7 ! | 16 FO p Ve U Nynynints nia VINNI ZNO NN sh- 31 8 schy KIT B (fi write 34 i p -- / niky Y I a Z dkulnnny SHYNU, 1 ge UpUuy NN / pn chi NN LYNNY NN NYA p ANNA ne nov Be guilty M "and St. 10

Fig. 1