WO2016080866A1 - Насос для перекачки расплавленного металла - Google Patents

Насос для перекачки расплавленного металла Download PDF

Info

Publication number
WO2016080866A1
WO2016080866A1 PCT/RU2015/000790 RU2015000790W WO2016080866A1 WO 2016080866 A1 WO2016080866 A1 WO 2016080866A1 RU 2015000790 W RU2015000790 W RU 2015000790W WO 2016080866 A1 WO2016080866 A1 WO 2016080866A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shaft
pump
bearing
rotor
lower radial
Prior art date
Application number
PCT/RU2015/000790
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Юрьевич ЩУЦКИЙ
Андрей Николаевич АГРИНСКИЙ
Николай Николаевич ПАВЛОВ
Александр Николаевич БЫКОВ
Борис Валентинович ОРЛОВ
Никита Игоревич СИМОНОВ
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг"
Priority to MYPI2017701681A priority Critical patent/MY189604A/en
Priority to US15/528,227 priority patent/US10544792B2/en
Priority to EA201650095A priority patent/EA030507B1/ru
Priority to JP2017526921A priority patent/JP6713462B2/ja
Priority to BR112017010581-0A priority patent/BR112017010581B1/pt
Priority to UAA201706249A priority patent/UA119888C2/ru
Priority to KR1020177016361A priority patent/KR102139596B1/ko
Priority to EP15860343.1A priority patent/EP3223285B1/en
Priority to CA2967564A priority patent/CA2967564C/en
Priority to CN201580073738.3A priority patent/CN107251154B/zh
Publication of WO2016080866A1 publication Critical patent/WO2016080866A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/06—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being hot or corrosive, e.g. liquid metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D39/00—Equipment for supplying molten metal in rations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/026—Selection of particular materials especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/043—Shafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F04D29/0465—Ceramic bearing designs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F04D29/047—Bearings hydrostatic; hydrodynamic
    • F04D29/0476—Bearings hydrostatic; hydrodynamic for axial pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/06—Lubrication
    • F04D29/061—Lubrication especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/06—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being hot or corrosive, e.g. liquid metals
    • F04D7/065—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being hot or corrosive, e.g. liquid metals for liquid metal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/02—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only
    • F16C17/03—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for radial load only with tiltably-supported segments, e.g. Michell bearings
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21C—NUCLEAR REACTORS
    • G21C15/00—Cooling arrangements within the pressure vessel containing the core; Selection of specific coolants
    • G21C15/24—Promoting flow of the coolant
    • G21C15/243—Promoting flow of the coolant for liquids
    • G21C15/247—Promoting flow of the coolant for liquids for liquid metals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
    • F05D2300/22—Non-oxide ceramics
    • F05D2300/226—Carbides
    • F05D2300/2261—Carbides of silicon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30—Nuclear fission reactors

Definitions

  • the invention relates to the field of nuclear energy, and more particularly, to the design of a pump that circulates a liquid metal coolant in a primary circuit of nuclear power plants.
  • a known pump for pumping molten metal (see patent RU 68077, IPC F04D 7/00, F04D7 / 06, F04D29 / 00, F04D29 / 04, published 10.1 1.2007), comprising a housing, an impeller mounted on a shaft connected to the drive and installed in the housing by means of upper and lower bearings, the lower radial plain bearing made of structural ceramics that are resistant to temperature and corrosion effects of molten metal, in particular, self-bonded silicon carbide or nitride or oxide corundum ceramic.
  • the known pump has an increased service life of the flow part under conditions of temperature and corrosion effects from the side of the molten metal, however, it is technologically extremely difficult to perform the lower radial plain bearing of structural ceramics.
  • a known pump for pumping molten metal (see patent US 4475866, IPC F01D 25/14; F04D 7/00; F04D 7/06, F04D 29/04; F04D 29/047, published 09/10/1984), including a cylindrical housing connected with a drive shaft, vertically extending along the axis of the housing, a hydrostatic plain bearing supporting the lower part of the shaft with the impeller.
  • the sliding bearing includes a rotor part in the form of a cylindrical coupling fixed to the shaft, and a stator part in the form of a cylindrical sleeve with radial holes designed to supply molten metal to the sliding surfaces of the bearing.
  • the rotor and stator parts of the bearing are made of stainless steel, while 5 sliding surfaces made of stellite
  • a disadvantage of the known pump is the ability to scuff mating surfaces when the pump is operating in unsteady conditions.
  • a known pump for pumping molten metal (see patent US 5685701, IPC F04D29 / 04, F04D7 / 00, F04D7 / 06, published 11.1 1.1997), comprising a pump chamber connected to the drive shaft from a refractory material comprising graphite, with a radial support surface, impeller mounted on shaft end.
  • the shaft is installed in the pump chamber by means of the upper and lower bearings.
  • the sliding bearing is made in the form of two rings of rectangular cross section placed in the housing made of silicon carbide.
  • the pump is designed for pumping liquid zinc and aluminum.
  • a disadvantage of the known pump is the difficulty in manufacturing mating rings made of silicon carbide.
  • the pump comprises a housing in which is mounted on an upper rolling bearing located above the level of the molten metal and a lower sliding bearing located below the level of the molten metal shaft with
  • the lower plain bearing is made in the form of two sequentially installed and separated by a camera shaft bushings with curved channels on their cylindrical surfaces forming a labyrinth-screw pump.
  • the direction of the twist of the channels of one surface of the shaft sleeve coincides with the direction of rotation of the shaft, and the second is opposite to it.
  • Two sequentially mounted bearing bushings are coupled to the shaft bushings, fixed in the housing coaxially with the shaft.
  • Bearing bushings are provided with curved channels on their inner cylindrical surface with direction a twist in the opposite direction to the twist of the channels on the mating opposing surfaces of the shaft bushings.
  • the disadvantages of the known pump are the complexity of manufacturing the shaft bushings and bearing bushings with curved channels on the surface, as well as the wear of the screw surfaces between the channels of the shaft bushings and the bearing in the presence of misalignment between the axes of the upper bearing and the lower sliding bearing.
  • a known pump for pumping molten metal (see application US 2013068412, IPC B22D 23/00, B22D 39/02, F04D 3/00, published March 21, 2013), which coincides with the claimed solution for the largest number of essential features and adopted as a prototype.
  • a known prototype pump includes a housing, an impeller mounted on a shaft connected to the drive and installed in the housing by means of upper and lower bearings.
  • the lower radial plain bearing includes a stator part and a rotor part.
  • the stator part of the lower radial plain bearing is made in the form of two bushings spaced along the axis of the shaft and fixed in the housing coaxially with the shaft, and the rotor part of the lower radial plain bearing is made in the form of two bushings fixed to the shaft opposite to the stator part.
  • the bushings of the stator and rotor parts of the lower radial bearing are made of ceramic based on silicon carbide.
  • a disadvantage of the known pump is the difficulty in manufacturing conjugated bushings made of ceramic based on silicon carbide, as well as the possibility of scuffing the material of the bushings made of ceramic based on silicon carbide during periods of starting and running the pump at low speeds.
  • the objective of this solution was to create such a pump for pumping molten metal, which would have a simpler design of the lower radial bearing and eliminate seizures in it, which, in turn, would provide increased reliability of the pump in operation. 5
  • the technical results achieved by using the present invention are, in particular, the elimination of scoring in the lower radial bearing and ensuring increased reliability of the pump in operation.
  • the pump for transferring molten metal contains a housing in which a shaft with an impeller fixed to it is mounted on the upper bearing and the lower radial plain bearing.
  • the lower radial plain bearing includes a rotor part and a stator part.
  • the rotor part is made in the form of two bushes fixed to the shaft, and the stator part is made in the form of two bushes fixed in a holder coaxially with the shaft. Rotor and stator bushings are fixed
  • the bushings of the rotor and stator parts have mating sliding surfaces and are made of ceramic based on silicon carbide.
  • New in the pump is the performance of opposite-directed multi-directional bearings over the lower radial plain bearing in opposite parts of the shaft surface and the housing
  • the rotor part of the lower radial plain bearing can be made with self-aligning segments, for which each of segments is spring-loaded with a tape spring located in the recess of the rear surface of the segment and in the opposite recess of the shaft.
  • a labyrinth screw pump formed above the lower radial plain bearing ensures a reliable liquid friction regime of opposite surfaces of the rotor and stator parts of the bearing, the bushings of which are made from cylinder segments located around the circumference, and eliminates the seizure of the material of the segments of the bushings made of ceramic based on silicon carbide.
  • the execution of the bushings split and made up of cylinder segments equidistantly spaced around the circumference greatly facilitates their manufacture from ceramics, for example, based on silicon carbide.
  • FIG. 1 schematically shows in longitudinal section a General view of the pump for pumping molten metal
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a lower radial plain bearing assembly (assembly I shown in FIG. 1);
  • FIG. 3 is a cross-sectional view along AA of the lower radial plain bearing assembly
  • FIG. 4 is a perspective view of a stator portion of a lower radial plain bearing
  • FIG. 5 shows a perspective view of a rotor part of a lower radial plain bearing assembly with a shaft.
  • a pump for transferring molten metal (see Fig. 1), designed to circulate a liquid metal coolant (for example, a eutectic alloy of lead and bismuth) in the first circuit of a nuclear reactor installation, contains a housing 1, in which a water bearing on the upper angular contact bearing 2 lubrication and lower radial plain bearing 3 in the environment of the liquid metal coolant installed shaft 4 with the impeller 5 mounted on the shaft 4 5 axial type.
  • An input guide apparatus 6 is formed above the impeller 5 in the housing 1.
  • An output guide apparatus 7 with a deflector 8 is placed below the impeller 5 to stabilize the flow of the liquid metal coolant exiting the pump.
  • the upper end of the shaft for example, by means of a coupling with a torsion bar, is connected to the drive (not shown in the drawing).
  • a drive can be used, for example, a gas-tight electric motor in fire and explosion safe performance.
  • a radial plain bearing 3 includes a rotor part 15 (see FIG. 2) and a stator part 16 (see FIG. 4).
  • the rotor part 15 is made in the form of two split sleeves 17, mounted on the shaft 4, and the stator part 16 is made in the form of two split sleeves 18, mounted in a holder 19 coaxially with the shaft 4.
  • the split sleeves 17 of the rotor part 15 (see Fig. 5) made up of
  • each of the segments 20 can be spring-loaded with a tape spring 25 located in the recess 26 of the rear surface of the segment 20 and in the opposite 5 of the recess 27 of the shaft 4. This design compensates for differences in thermal expansion of parts made of steel and ceramic.
  • the split sleeves 18 of the stator portion 16 (see FIG. 2)
  • FIG. 3 shows 1 1 segments 28 located in the cylindrical recess 29 of the cage 19 and fixed in the radial direction tapered clamping rings 30, and in the axial direction by a spring ring 31, pressed by the upper sleeve 32.
  • a flat ring 33 with through radial slots 34 to ensure
  • Segments 20, 28 of the split sleeves 17, 18 of the rotor and stator parts 15, 16 have mating sliding surfaces and are made of ceramic based on silicon carbide.
  • This pump for pumping molten metal works as follows. Reactor monoblock is heated before filling.
  • liquid metal coolant 20 liquid metal coolant. Then, the first loop of the reactor monoblock is filled with liquid metal coolant and drained. Chemically desalted water with a temperature of 15-40 ° C is supplied to the refrigerator 13 and to the upper angular contact bearing 2, the shaft drive 4 is turned on. Under the action of the impeller 5, liquid metal
  • the coolant enters the inlet guide apparatus 6 and then is pumped by the impeller 5 into the outlet guide apparatus 7 with the deflector 8.
  • the liquid metal coolant entering through the channel 10 is supplied by a labyrinth-screw pump 9 to the end face of the lower radial plain bearing 3, providing reliable liquid the friction mode of opposite surfaces of segments 20, 28 of the split bushings 17, 18 of the rotor and stator parts 15, 16 of the bearing 3 and the pressure-free operation of the bearing.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

Насос для перекачки расплавленного металла содержит корпус (1), в котором на верхнем подшипнике (2) и нижнем радиальном подшипнике (3) скольжения установлен соединяемый с приводом вал (4) с закрепленным на валу (4) рабочим колесом (5). Нижний радиальный подшипник (3) скольжения включает роторную часть (15) и статорную часть (16). Роторная часть (15) выполнена в виде двух разрезных втулок (17), закрепленных на валу (4), а статорная часть (16) выполнена в виде двух разрезных втулок (18), закрепленных в обойме (19) соосно с валом (4). Втулки (17) и (18) зафиксированы соответственно плоскими кольцами (24) и (33) и составлены из эквидистантно расположенных по окружности сегментов (20), (28) цилиндра, размещенных соответственно в цилиндрическом углублении (21) вала и в цилиндрическом углублении (29) обоймы (19) и закрепленных в радиальном направлении конусными прижимными кольцами (22), (30), а в осевом направлении пружинными кольцами (23), (31). Насос имеет более простую в изготовлении конструкцию нижнего радиального подшипника, в подшипнике исключаются задиры, что, в свою очередь, обеспечивает повышенную надежность насоса в эксплуатации.

Description

НАСОС ДЛЯ ПЕРЕКАЧКИ РАСПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА Изобретение относится к области ядерной энергетики, а более конкретно к конструкции насоса, обеспечивающего циркуляцию жидкометаллического теплоносителя в первом контуре ядерных энергетических установок.
Известен насос для перекачки расплавленного металла (см. патент RU 68077, МПК F04D 7/00, F04D7/06, F04D29/00, F04D29/04, опубликован 10.1 1.2007), содержащий корпус, рабочее колесо, закрепленное на валу, соединенном с приводом и установленном в корпусе посредством верхнего и нижнего подшипников, причем нижний радиальный подшипник скольжения выполнен из конструкционной керамики, устойчивой к температурному и коррозионному воздействию расплавленного металла, в частности, из самосвязанного карбида или нитрида кремния или оксидной керамики на основе электрокорунда.
Известный насос имеет повышенный ресурс работы проточной части в условиях температурного и коррозионного воздействия со стороны расплавленного металла, однако выполнение нижнего радиального подшипника скольжения из конструкционной керамики технологически чрезвычайно сложно осуществить.
Известен насос для перекачки расплавленного металла (см. патент US 4475866, МПК F01D 25/14; F04D 7/00; F04D 7/06, F04D 29/04; F04D 29/047, опубликован 09.10.1984), включающий цилиндрический корпус, соединенный с приводом вал, вертикально проходящий по оси корпуса, гидростатический подшипник скольжения, поддерживающий нижнюю часть вала с рабочим колесом. Подшипник скольжения включает роторную часть в виде закрепленной на валу цилиндрической муфты, и статорную часть в виде цилиндрической втулки с радиальными отверстиями, предназначенными для подачи жидкого металла к скользящим поверхностям подшипника. Роторная и статорная части подшипника выполнены из нержавеющей стали, при этом 5 скользящие поверхности выполнены из стеллита
(кобальтохромово льфрамового сплава) .
Недостатком известного насоса является возможность задира сопряженных поверхностей при работе насоса на нестационарных режимах.
Известен насос для перекачки расплавленного металла (см. патент ю US 5685701 , МПК F04D29/04, F04D7/00, F04D7/06, опубликован 11.1 1.1997), содержащий насосную камеру, соединенный с приводом вал из огнеупорного материала, включающего графит, с радиальной опорной поверхностью, лопастное колесо, закрепленное на конце вала. Вал установлен в насосной камере посредством верхнего и нижнего подшипников. Нижний радиальный
15 подшипник скольжения выполнен в виде размещенных в корпусе двух колец прямоугольного поперечного сечения, выполненных из карбида кремния. Насос предназначен для перекачки жидкого цинка и алюминия.
Недостатком известного насоса является сложность изготовления сопряженных колец, выполненных из карбида кремния.
20 Известен насос для перекачки расплавленного металла (см. патент
RU 73924, МПК F04D 1/00, МПК F04D 3/00, опубликован 10.06.2008), Насос содержит корпус, в котором на верхнем подшипнике качения, расположенном выше уровня жидкого металла, и нижнем подшипнике скольжения, расположенном под уровнем жидкого металла, установлен вал с
25 закрепленным на нем рабочим колесом. Нижний подшипник скольжения выполнен в виде двух последовательно установленных и разделенных камерой втулок вала с криволинейными каналами на их цилиндрических поверхностях, образующих лабиринтно-винтовой насос. Направление закрутки каналов одной поверхности втулки вала совпадает с направлением зо вращения вала, а второй - противоположно ему. С втулками вала сопряжены две последовательно установленные втулки подшипника, закрепленные в корпусе соосно с валом. Втулки подшипника снабжены криволинейными каналами на их внутренней цилиндрической поверхности с направлением закрутки, противоположным направлению закрутки каналов на сопряженных противолежащих поверхностях втулок вала.
Недостатками известного насоса является сложность изготовления втулок вала и втулок подшипника с криволинейными каналами на поверхности, а также износ винтовых поверхностей между каналами втулок вала и подшипника при наличии несоосности между осями расположения верхнего подшипника и нижнего подшипника скольжения.
Известен насос для перекачки расплавленного металла (см. заявка US 2013068412, МПК B22D 23/00, B22D 39/02, F04D 3/00, опубликована 21.03.2013), совпадающий с заявляемым решением по наибольшему числу существенных признаков и принятый за прототип. Известный насос- прототип включает корпус, рабочее колесо, закрепленное на валу, соединенном с приводом и установленном в корпусе посредством верхнего и нижнего подшипников. Нижний радиальный подшипник скольжения включает статорную часть и роторную часть. Статорная часть нижнего радиального подшипника скольжения выполнена в виде двух втулок, разнесенных вдоль оси вала и закрепленных в корпусе соосно с валом, а роторная часть нижнего радиального подшипника скольжения выполнена в виде закрепленных на валу двух втулок, противолежащих втулкам статорной части. Втулки статорной и роторной частей нижнего радиального подшипника выполнены из керамики на основе карбида кремния.
Недостатком известного насоса является сложность изготовления сопряженных втулок из керамики на основе карбида кремния, а также возможность задира материала втулок из керамики на основе карбида кремния в периоды пуска и работы насоса на малых оборотах.
Задачей настоящего решения являлось создание такого насоса для перекачки расплавленного металла, который бы имел более простую в изготовлении конструкцию нижнего радиального подшипника и исключал в нем задиры, что, в свою очередь, обеспечивало бы повышенную надежность насоса в эксплуатации. 5 Техническими результатами, достигаемыми при использовании предлагаемого изобретения являются, в частности, исключение задиров в нижнем радиальном подшипнике и обеспечение повышенной надежности насоса в эксплуатации.
Поставленная задача решается предлагаемой конструкцией насоса для ю перекачки расплавленного металла.
Влияние на достижение каждого из заявленных технических результатов оказывают следующие признаки заявляемого изобретения. Насос для перекачки расплавленного металла содержит корпус, в котором на верхнем подшипнике и нижнем радиальном подшипнике скольжения is установлен вал с закрепленным на нем рабочим колесом. Нижний радиальный подшипник скольжения включает роторную часть и статорную часть. Роторная часть выполнена в виде двух втулок, закрепленных на валу, а статорная часть выполнена в виде двух втулок, закрепленных в обойме соосно с валом. Втулки роторной и статорной частей зафиксированы
20 плоскими кольцами. Втулки роторной и статорной частей имеют сопряженные поверхности скольжения и выполнены из керамики на основе карбида кремния. Новым в насосе является выполнение над нижним радиальным подшипником скольжения в противолежащих участках поверхности вала и корпуса многозаходных противоположно направленных
25 винтовых канавок, образующих лабиринтно-винтовой насос, а также выполнение втулок роторной и статорной частей разрезными и составленными из эквидистантно расположенных по окружности сегментов цилиндра, размещенных соответственно в цилиндрическом углублении вала и в цилиндрическом углублении обоймы и закрепленных в радиальном зо направлении конусными прижимными кольцами, а в осевом направлении пружинными кольцами, создающими осевое усилие сжатия.
Роторная часть нижнего радиального подшипника скольжения может быть выполнена с самоустанавливающимися сегментами, для чего каждый из сегментов подпружинен ленточной пружиной, размещенной в углублении тыльной поверхности сегмента и в противолежащем углублении вала.
Образованный над нижним радиальным подшипником скольжения лабиринтно-винтовой насос обеспечивает надежный жидкостной режим трения противолежащих поверхностей роторной и статорной частей подшипника, втулки которых выполнены из расположенных по окружности сегментов цилиндра, и исключает задир материала сегментов втулок из керамики на основе карбида кремния. Выполнение втулок разрезными и составленными из эквидистантно расположенных по окружности сегментов цилиндра значительно облегчает их изготовление из керамики, например, на основе карбида кремния.
Настоящий насос для перекачки расплавленного металла поясняется чертежом, где:
на фиг. 1 схематически изображен в продольном разрезе общий вид насоса для перекачки расплавленного металла;
на фиг. 2 показан в поперечном разрезе нижний радиальный подшипник скольжения в сборе (узел I, указанный на фиг. 1);
на фиг. 3 изображен поперечный разрез по А-А нижнего радиального подшипника скольжения в сборе;
на фиг. 4 показана в аксонометрии статорная часть нижнего радиального подшипника скольжения;
на фиг. 5 изображена в аксонометрии роторная часть нижнего радиального подшипника скольжения в сборе с валом.
Насос для перекачки расплавленного металла (см. фиг. 1), предназначенный для обеспечения циркуляции жидкометаллического теплоносителя (например, эвтектического сплава свинца и висмута) в первом контуре ядерной реакторной установки, содержит корпус 1, в котором на верхнем радиально-опорном подшипнике 2 на водяной смазке и нижнем радиальном подшипнике 3 скольжения в среде жидкометаллического теплоносителя установлен вал 4 с закрепленным на валу 4 рабочим колесом 5 5 осевого типа. Выше рабочего колеса 5 в корпусе 1 сформирован входной направляющий аппарат 6. Ниже рабочего колеса 5 размещен выходной направляющий аппарат 7 с дефлектором 8 для стабилизации потока жидкометаллического теплоносителя, выходящего из насоса. Над нижним радиальным подшипником 3 скольжения расположен жидкометаллический ю теплоноситель, образованный многозаходными противоположно направленными винтовыми канавками, выполненными противолежащих участках поверхности вала 4 и корпуса 1. В лабиринтно-винтовой насос 9 жидкометаллический теплоноситель поступает через канал 10. Выше вдоль вала 4 в корпусе 1 расположены: тепловые экраны 1 1, блок 12 тепловой
15 защиты, холодильник 13 вала 4 и магнитно-жидкостное уплотнение 14.
Верхний конец вала посредством, например, соединительной муфты с торсионом, соединяют с приводом (на чертеже не показаны). В качестве привода может быть использован, например, газогерметичный электродвигатель в пожаровзрывобезопасном исполнении. Нижний
20 радиальный подшипник 3 скольжения включает роторную часть 15 (см. фиг. 2) и статорную часть 16 (см. фиг. 4). Роторная часть 15 выполнена в виде двух разрезных втулок 17, закрепленных на валу 4, а статорная часть 16 выполнена в виде двух разрезных втулок 18, закрепленных в обойме 19 соосно с валом 4. Разрезные втулки 17 роторной части 15 (см. фиг. 5) составлены из
25 эквидистантно расположенных по окружности сегментов 20 цилиндра (на фиг.
3 показано 7 сегментов 20), размещенных в цилиндрическом углублении 21 вала 4 (см. фиг. 2) и закрепленных в радиальном направлении конусными прижимными кольцами 22, а в осевом направлении пружинным кольцом 23, создающими осевое усилие сжатия. Между разрезными втулками 17 роторной зо части 15 размещено плоское кольцо 24 для фиксации фтулок 17 с сегментами 20. Сегменты 20 роторной части 15 могут быть выполнены самоустанавливающимися. В этом варианте выполнения каждый из сегментов 20 может быть подпружинен ленточной пружиной 25, размещенной в углублении 26 тыльной поверхности сегмента 20 и в противолежащем 5 углублении 27 вала 4. Такая конструкция обеспечивает компенсацию различия термического расширения деталей, изготовленных из стали и из керамики. Разрезные втулки 18 статорной части 16 (см. фиг. 4) выполнены разрезными и составлены из эквидистантно расположенных по окружности сегментов 28 цилиндра (на фиг. 3 показано 1 1 сегментов 28), размещенных в ю цилиндрическом углублении 29 обоймы 19 и закрепленных в радиальном направлении конусными прижимными кольцами 30, а в осевом направлении пружинным кольцом 31, поджатым верхней втулкой 32. Между разрезными втулками 18 статорной части 16 для фиксации сегментов 28 размещено плоское кольцо 33 со сквозными радиальными прорезями 34 для обеспечения
15 смазки сегментов 28 в момент пуска насоса. Сегменты 20, 28 разрезных втулок 17, 18 роторной и статорной частей 15, 16 имеют сопряженные поверхности скольжения и выполнены из керамики на основе карбида кремния.
Настоящий насос для перекачки расплавленного металла работает следующим образом. Разогревают реакторный моноблок перед заполнением
20 жидкометаллическим теплоносителем. Затем первый контур реакторного моноблока заполняют жидкометаллическим теплоносителем и дренируют его. Подают химически обессоленную воду с температурой 15-40 °С в холодильник 13 и в верхний радиально-опорный подшипник 2, включают привод вала 4. Под действием рабочего колеса 5 жидкометаллический
25 теплоноситель поступает во входной направляющий аппарат 6 и далее нагнетается рабочим колесом 5 в выходной направляющий аппарат 7 с дефлектором 8. Одновременно жидкометаллический теплоноситель, поступающий через канал 10, подается лабиринтно-винтовым насосом 9 в торец нижнего радиального подшипника 3 скольжения, обеспечивая зо надежный жидкостной режим трения противолежащих поверхностей сегментов 20, 28 разрезных втулок 17, 18 роторной и статорной частей 15, 16 подшипника 3 и беззадирную эксплуатацию подшипника.

Claims

5 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Насос для перекачки расплавленного металла, содержащий корпус, в котором на верхнем подшипнике и нижнем радиальном подшипнике скольжения установлен соединяемый с приводом вал с закрепленным на нем рабочим колесом, нижний радиальный подшипник скольжения включает ю роторную часть и статорную часть, роторная часть выполнена в виде двух втулок, закрепленных на валу, а статорная часть выполнена в виде двух втулок, закрепленных в обойме соосно с валом, при этом втулки роторной и статорной частей имеют сопряженные поверхности скольжения и выполнены из керамики на основе карбида кремния, отличающийся тем, что над нижним
15 радиальным подшипником скольжения в противолежащих участках поверхности вала и корпуса выполнены многозаходные противоположно направленные винтовые канавки, образующие лабиринтно-винтовой насос, втулки роторной и статорной частей выполнены разрезными, зафиксированы плоскими кольцами и составлены из эквидистантно расположенных по
20 окружности сегментов цилиндра, размещенных соответственно в цилиндрическом углублении вала и в цилиндрическом углублении обоймы и закрепленных в радиальном направлении конусными прижимными кольцами, а в осевом направлении пружинными кольцами, создающими осевое усилие сжатия.
25 2. Насос по п. 1 , отличающийся тем, что роторная часть нижнего радиального подшипника скольжения выполнена с самоустанавливающимися сегментами, для чего каждый из сегментов подпружинен ленточной пружиной, размещенной в углублении тыльной поверхности сегмента и в противолежащем углублении вала.
зо 3. Насос по п. 1 , отличающийся тем, в плоском кольце статорной части выполнены сквозные радиальные прорези.
PCT/RU2015/000790 2014-11-19 2015-11-16 Насос для перекачки расплавленного металла WO2016080866A1 (ru)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
MYPI2017701681A MY189604A (en) 2014-11-19 2015-11-16 Molten metal transfer pump
US15/528,227 US10544792B2 (en) 2014-11-19 2015-11-16 Molten metal transfer pump
EA201650095A EA030507B1 (ru) 2014-11-19 2015-11-16 Насос для перекачки расплавленного металла
JP2017526921A JP6713462B2 (ja) 2014-11-19 2015-11-16 溶融金属移送ポンプ
BR112017010581-0A BR112017010581B1 (pt) 2014-11-19 2015-11-16 Bomba de transferência de metal fundido
UAA201706249A UA119888C2 (ru) 2014-11-19 2015-11-16 Насос для перекачки расплавленного металла
KR1020177016361A KR102139596B1 (ko) 2014-11-19 2015-11-16 용융 금속 이송 펌프
EP15860343.1A EP3223285B1 (en) 2014-11-19 2015-11-16 Pump for pumping smelt
CA2967564A CA2967564C (en) 2014-11-19 2015-11-16 Molten metal transfer pump
CN201580073738.3A CN107251154B (zh) 2014-11-19 2015-11-16 熔融金属输送泵

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014146270/07A RU2589735C2 (ru) 2014-11-19 2014-11-19 Насос для перекачки расплавленного металла
RU2014146270 2014-11-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016080866A1 true WO2016080866A1 (ru) 2016-05-26

Family

ID=56014274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000790 WO2016080866A1 (ru) 2014-11-19 2015-11-16 Насос для перекачки расплавленного металла

Country Status (13)

Country Link
US (1) US10544792B2 (ru)
EP (1) EP3223285B1 (ru)
JP (1) JP6713462B2 (ru)
KR (1) KR102139596B1 (ru)
CN (1) CN107251154B (ru)
BR (1) BR112017010581B1 (ru)
CA (1) CA2967564C (ru)
EA (1) EA030507B1 (ru)
HU (1) HUE060701T2 (ru)
MY (1) MY189604A (ru)
RU (1) RU2589735C2 (ru)
UA (1) UA119888C2 (ru)
WO (1) WO2016080866A1 (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB201600836D0 (en) * 2016-01-17 2016-03-02 Sck Cen And Von Karman Inst For Fluid Dynamics Pump for nuclear applications
SG10201707225UA (en) * 2016-09-23 2018-04-27 Sulzer Management Ag Centrifugal pump for conveying a fluid
DE102020124007A1 (de) * 2020-09-15 2022-03-17 Lutz Pumpen Gmbh Pumpwerk
CN113027910B (zh) * 2021-04-29 2024-06-04 北京春仑石油技术开发有限公司 旋转导向短节用的双轴向作用滑动轴承总成
CN113027923B (zh) * 2021-04-29 2024-05-31 北京春仑石油技术开发有限公司 双轴向作用滑动轴承总成及其滑动轴承
CN114934821B (zh) * 2022-06-29 2023-10-03 华能鹤岗发电有限公司 一种安全性高的低热耗汽轮机
CN116292600A (zh) * 2023-03-29 2023-06-23 大连康维科技有限公司 滑动轴承及其因热膨胀径向间隙变化的控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2190127C2 (ru) * 2000-11-20 2002-09-27 Центральное конструкторское бюро машиностроения Насос для перекачивания жидкости в контуре с высоким давлением
RU73924U1 (ru) * 2007-12-29 2008-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет (ГОУВПО НГТУ) Насос погружного типа для перекачки жидких металлов
US20130068412A1 (en) * 2011-04-18 2013-03-21 Pyrotek Pump Assembly, System and Method for Controlled Delivery of Molten Metal to Molds

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3431860A (en) * 1967-07-14 1969-03-11 Atomic Energy Commission Centrifugal pump of the free surface type
US3630529A (en) * 1969-05-05 1971-12-28 Borg Warner Sodium vapor trap
JPS57181996A (en) * 1981-04-30 1982-11-09 Power Reactor & Nuclear Fuel Dev Corp Mechanical pump for liquid metal
JPS63109024U (ru) * 1987-01-06 1988-07-13
US5088893A (en) * 1989-02-24 1992-02-18 The Carborundum Company Molten metal pump
HU901342D0 (en) * 1989-02-24 1990-05-28 Carborundum Co Pump for delivery of metal melt
JPH05332291A (ja) * 1992-05-29 1993-12-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 水中軸受
US5685701A (en) * 1995-06-01 1997-11-11 Metaullics Systems Co., L.P. Bearing arrangement for molten aluminum pumps
US6019576A (en) * 1997-09-22 2000-02-01 Thut; Bruno H. Pumps for pumping molten metal with a stirring action
JP2941780B1 (ja) * 1998-05-13 1999-08-30 株式会社酉島製作所 ポンプにおけるセラミックス軸受装置
CN1192170C (zh) * 1998-12-04 2005-03-09 埃米尔·奥勒斯楚普·瑟伦森 包括离心泵的液体容器
EP1103724B1 (de) * 1999-11-24 2005-01-26 ING. RAUCH FERTIGUNGSTECHNIK GESELLSCHAFT m.b.H. Axialpumpe zum Fördern von Metallschmelzen
US6524006B1 (en) * 2000-04-11 2003-02-25 International Business Machines Corporation Fluid dynamic bearing assembly
US6468039B1 (en) * 2000-05-27 2002-10-22 Dale T. Lehman Molten metal pump impeller
EP3181916B1 (en) * 2004-07-07 2021-01-27 Pyrotek Inc. Molten metal pump
JP4567081B2 (ja) * 2008-09-29 2010-10-20 株式会社豊田中央研究所 流体ポンプ
CN102606484A (zh) * 2012-03-27 2012-07-25 上海阿波罗机械股份有限公司 一种核电站用的上充泵
CN103206414A (zh) * 2013-04-24 2013-07-17 欧技工业设备（江苏）有限公司 一种高温熔盐泵
CN103982442B (zh) * 2014-05-22 2016-05-25 沈阳第一水泵有限责任公司 一种内衬碳化硅陶瓷的脱硫泵

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2190127C2 (ru) * 2000-11-20 2002-09-27 Центральное конструкторское бюро машиностроения Насос для перекачивания жидкости в контуре с высоким давлением
RU73924U1 (ru) * 2007-12-29 2008-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Нижегородский государственный технический университет (ГОУВПО НГТУ) Насос погружного типа для перекачки жидких металлов
US20130068412A1 (en) * 2011-04-18 2013-03-21 Pyrotek Pump Assembly, System and Method for Controlled Delivery of Molten Metal to Molds

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3223285A4 *

Also Published As

Publication number Publication date
HUE060701T2 (hu) 2023-04-28
CA2967564A1 (en) 2016-05-26
KR20170113534A (ko) 2017-10-12
US20170321710A1 (en) 2017-11-09
JP6713462B2 (ja) 2020-06-24
EP3223285A1 (en) 2017-09-27
EA030507B1 (ru) 2018-08-31
BR112017010581A2 (pt) 2018-02-14
UA119888C2 (ru) 2019-08-27
CA2967564C (en) 2023-05-16
EP3223285B1 (en) 2022-08-24
CN107251154A (zh) 2017-10-13
BR112017010581B1 (pt) 2022-09-06
MY189604A (en) 2022-02-20
US10544792B2 (en) 2020-01-28
KR102139596B1 (ko) 2020-07-31
JP2017535718A (ja) 2017-11-30
EA201650095A1 (ru) 2017-04-28
RU2589735C2 (ru) 2016-07-10
RU2014146270A (ru) 2016-06-10
EP3223285A4 (en) 2018-05-30
CN107251154B (zh) 2019-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2589735C2 (ru) Насос для перекачки расплавленного металла
EP1896754B1 (en) Seal assembly
CN105298864A (zh) 一种永不磨损的磁力泵
CN105987006B (zh) 一种耐腐蚀抗干磨的磁力中开泵
CN102803737A (zh) 离心泵的密封系统
CN105358883A (zh) 滑动部件
CN216589155U (zh) 一种永磁轴承磁力泵
RU2577678C1 (ru) Высокооборотный турбогенератор с паровым приводом малой мощности
GB2614117A (en) Electric pump with isolated stator
RU146141U1 (ru) Насос погружного типа для перекачки тяжелых жидкометаллических теплоносителей
RU2288375C1 (ru) Насос
RU212223U1 (ru) Гидравлическое разгрузочное устройство центробежного секционного насоса с непрерывно возобновляемым смазочным слоем
RU175711U1 (ru) Центробежный конденсатный насос
RU73924U1 (ru) Насос погружного типа для перекачки жидких металлов
RU2791079C1 (ru) Разгрузочное устройство центробежного секционного насоса с геометрически замкнутыми наклонными несущими поверхностями
RU93121U1 (ru) Насос погружного типа для перекачки жидких металлов
RU204236U1 (ru) Гидравлическое разгрузочное устройство центробежного секционного многоступенчатого насоса
RU93177U1 (ru) Насос погружного типа для перекачки жидких металлов
RU168011U1 (ru) Оседиагональный шнековый насос
RU2691687C1 (ru) Опорно-упорный подшипник с раздельным подводом масла
RU73758U1 (ru) Насос погружного типа для перекачки жидких металлов
RU2449455C2 (ru) Упорно-опорный подшипник скольжения на приводном конце вала асинхронной машины ветохина для нефтегазовых скважин (амв нгс)
RU54108U1 (ru) Погружной многоступенчатый центробежный насос с торцевым уплотнением-опорой
RU149866U1 (ru) Магистральный горизонтальный центробежный одноступенчатый насос двухстороннего входа
CN114811055A (zh) 一种非接触式高温机械密封装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15860343

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 201650095

Country of ref document: EA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2967564

Country of ref document: CA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017526921

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15528227

Country of ref document: US

REG Reference to national code

Ref country code: BR

Ref legal event code: B01A

Ref document number: 112017010581

Country of ref document: BR

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015860343

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20177016361

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: A201706249

Country of ref document: UA

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 112017010581

Country of ref document: BR

Kind code of ref document: A2

Effective date: 20170519