專利名稱：一種核電站用的上充泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種核電站用上充泵，具體涉及一種核電站用的上充泵。
背景技術(shù)：
上充泵是化學(xué)和容積控制系統(tǒng)(RCV)的重要組成部分，該上充泵的主要功能如下I)給反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)提供上充水流，從而維持穩(wěn)壓器中正常液位；2)給三臺反應(yīng)堆冷卻劑泵的一號密封提供冷卻水，此水流也起到防止高溫冷卻劑通過密封泄漏的作用；3)用作安全注入泵，防止失水事件(LOCA)中堆芯的裸露。目前在核電站中使用的上充泵通常為臥式、雙殼體、多級離心泵。離心泵高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生較大的軸向力，另外根據(jù)核電站系統(tǒng)要求,上充泵水力性能要求的工況點(diǎn)有五個(gè), 流量范圍跨度大，加上泵的總壓頭很高，且工作流量很小，還有上充泵屬于離心泵中的低比轉(zhuǎn)速泵，葉輪、導(dǎo)葉的流道狹窄，導(dǎo)致水力部件設(shè)計(jì)非常困難，另外，上充泵要求在多個(gè)流量工況點(diǎn)都能工作，其跨度范圍大大超出一般離心泵的范圍，尤其是小流量要求無不穩(wěn)定區(qū) (無駝峰)，因此需要研制一種能滿足上充泵五個(gè)工況點(diǎn)特殊性能的要求的轉(zhuǎn)子部件。這種多級離心泵存在以下缺陷I)進(jìn)、出口接管均設(shè)置在外筒上，另外，泵兩端均設(shè)置機(jī)械密封，特別是高壓端的機(jī)械密封承受的壓力相對要大一些，兩端均要設(shè)置外置式的機(jī)械密封沖洗管路，因此一般體積較大，占用廠房空間大；2)內(nèi)、外殼體多為整體結(jié)構(gòu)，內(nèi)殼體多為兩端固定，當(dāng)泵在熱瞬態(tài)工況下，由于內(nèi)殼體介質(zhì)溫度在瞬間發(fā)生巨變，泵組尤其是內(nèi)殼體會因?yàn)闊崦浝淇s的原因在軸向方向發(fā)生一定位移等技術(shù)問題，另外內(nèi)殼體的整體結(jié)構(gòu)會造成內(nèi)流道長，使內(nèi)流道的清砂和打磨不方便，并且整體鑄造難度較高；3)葉輪之間流道的聯(lián)接多由導(dǎo)葉或長流道來實(shí)現(xiàn)，葉輪之間流道的聯(lián)接多由導(dǎo)葉或長流道來實(shí)現(xiàn)，不方便加工及無損傷檢驗(yàn)；4)多級導(dǎo)葉之間通常用螺釘、O形圈等方式聯(lián)接，這樣不僅使得泵的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且不方便拆裝和檢修；又因?yàn)樯铣浔幂斔偷慕橘|(zhì)中含有放射性物質(zhì)，這無疑增大了檢修人員攝入放射性物質(zhì)的危險(xiǎn)性；5)支撐往往為兩點(diǎn)支撐，即通過泵驅(qū)動端和非驅(qū)動端各設(shè)一個(gè)軸承來支撐，因此使轉(zhuǎn)軸的剛性不夠高，影響了上充泵的工作效率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種核電站用的上充泵，它能減小泵的體積，滿足上充泵的特殊性能要求，并且工作效率高。實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是一種核電站用的上充泵，包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件、軸承部件及軸封裝置所述定子部件包括泵頭、筒體及尾板，所述筒體包括外殼體及內(nèi)殼體， 所述轉(zhuǎn)子部件包括轉(zhuǎn)軸及套裝在轉(zhuǎn)軸上的葉輪、中間軸套、前軸套、推力盤、定位套及后軸承套，所述軸承部件包括驅(qū)動端軸承、中間輔助軸承及非驅(qū)動端軸承，其中所述泵頭包括圓盤結(jié)構(gòu)的并開設(shè)有軸向孔、進(jìn)口孔及出口孔的主體部；所述筒體的外殼體固定在所述泵頭的后端面上，該外殼體的內(nèi)腔包括位于前大部分的內(nèi)殼體腔及位于后小部分的后軸承腔；所述筒體的內(nèi)殼體為徑向剖分結(jié)構(gòu)并包括依次前后連接的首板、泵頭側(cè)導(dǎo)流體、 中間段、筒體側(cè)導(dǎo)流體、尾蓋及后軸承蓋，所述首板、泵頭側(cè)導(dǎo)流體、中間段、筒體側(cè)導(dǎo)流體及尾蓋連接后間隔地具有完整的容納葉輪的型腔；所述定子部件的內(nèi)殼體的首板固定在所述泵頭的后端面上，以使所述首板、泵頭側(cè)導(dǎo)流體、中間段、筒體側(cè)導(dǎo)流體、尾蓋的前半部位于所述外殼體的內(nèi)殼體腔中，所述尾蓋的后半部及后軸承蓋位于所述外殼體的后軸承腔中，并使所述后軸承蓋的后端面與所述尾板的前端面具有一自由的空間；所述轉(zhuǎn)子部件中的葉輪由十二級葉輪構(gòu)成，所述十二級葉輪包括首級葉輪、二至四級葉輪及五至十二級葉輪，前四級葉輪的進(jìn)水口指向所述上充泵的驅(qū)動端，后八級葉輪與前四級葉輪背對背布置；所述中間軸套設(shè)在所述第四級葉輪與所述第五級葉輪之間；所述前軸套、推力盤及定位套依次設(shè)在所述首級葉輪的前方；所述后軸承套設(shè)在所述第十二級葉輪的后部；所述驅(qū)動端軸承包括上軸承蓋、下軸承體、前、后軸承端蓋、一雙面推力軸承、一滑動軸承、兩個(gè)油封室及兩個(gè)浮動密封，所述上軸承蓋和下軸承體分別連接在所述泵頭的前端面上并通過前、后軸承端蓋連成一體并構(gòu)成軸承室；所述雙面推力軸承設(shè)在所述軸承室中并位于所述推力盤的前后兩端面；所述滑動軸承設(shè)在所述軸承室中并位于所述雙面推力軸承的前部；所述兩個(gè)油封室設(shè)在所述軸承室中并分別位于所述雙面推力軸承的后部及所述滑動軸承的前部；所述兩個(gè)浮動密封一一地設(shè)在兩個(gè)所述油封室中；所述中間輔助軸承為液體靜壓軸承并設(shè)在所述第四級葉輪及第五級葉輪之間，該中間輔助軸承的內(nèi)表面的前部沿圓周均布地設(shè)有若干個(gè)矩形水腔，所述非驅(qū)動端軸承也為液體靜壓軸承并設(shè)在地十二級葉輪的后部，該非驅(qū)動端軸承的內(nèi)表面的中部沿圓周均布地設(shè)有若干個(gè)工字形水腔；所述軸封裝置為集裝式機(jī)械密封，該軸封裝置安裝在轉(zhuǎn)軸上并位于所述泵頭的軸向孔的前部。上述的核電站用的上充泵，其中，所述泵頭上的軸向孔開設(shè)在主體部的前后端面中央，所述泵頭上的進(jìn)口孔開設(shè)在主體部的外周面上并由連通的上下兩段構(gòu)成，所述進(jìn)口孔上段與所述軸向孔垂直，所述進(jìn)口孔下段與所述進(jìn)口孔上段成一鈍角，并且所述進(jìn)口孔下段的下孔口位于所述主體部的后端面上；所述泵頭上的出口孔與進(jìn)口孔下段成180°地開設(shè)在主體部的外周面上并與所述軸向孔連通；上述的核電站用的上充泵，其中，所述首板的后端面設(shè)有一個(gè)以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室；所述泵頭側(cè)導(dǎo)流體由三節(jié)單元導(dǎo)流體構(gòu)成，每節(jié)單元導(dǎo)流體的前后端面上分別設(shè)有一以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室；所述中間段的前后端面上分別設(shè)有一以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室；所述筒體側(cè)導(dǎo)流體由七節(jié)單元導(dǎo)流體構(gòu)成并與泵頭側(cè)導(dǎo)流體相背安裝；所述尾蓋的前端面上設(shè)有一個(gè)以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室； 所述首板的后端面、每節(jié)單元導(dǎo)流體的前后端面、中間段的前后端面及尾蓋的前端面上分別軸向開設(shè)對應(yīng)的定位銷孔和連接通孔；所述首板、泵頭側(cè)導(dǎo)流體的三節(jié)單元導(dǎo)流體及中間段之間通過銷子以前一節(jié)單元導(dǎo)流體的后端面上的銷孔相對后一節(jié)單元導(dǎo)流體的前端面上的銷孔徑向定位并通過一穿過所述連接通孔的拉緊螺柱和螺母將首板、泵頭側(cè)導(dǎo)流體的三節(jié)單元導(dǎo)流體及中間段軸向鎖緊；所述中間段、筒體側(cè)導(dǎo)流體的七節(jié)單元導(dǎo)流體及尾蓋之間通過銷子以前一節(jié)單元導(dǎo)流體的后端面上的銷孔相對后一節(jié)單元導(dǎo)流體的前端面上的銷孔徑向定位并通過一穿過所述連接通孔的拉緊螺柱和螺母將中間段、筒體側(cè)導(dǎo)流體的七節(jié)單元導(dǎo)流體及尾蓋軸向鎖緊。上述的核電站用的上充泵，其中，所述中間輔助軸承由一圓筒及連接在圓筒一端的法蘭構(gòu)成，所述圓筒的內(nèi)表面的中部和后部分別開設(shè)一回水槽及一封水槽，并在每個(gè)矩形水腔的底面中央徑向開設(shè)一進(jìn)水孔，所述圓筒的前端面上軸向開設(shè)若干與所述回水槽連通的出水孔；所述圓筒的外表面開設(shè)若干與所述封水槽連通的斜孔。上述的核電站用的上充泵，其中，所述非驅(qū)動端軸承上的每個(gè)工字形水腔的底面中央徑向開設(shè)一進(jìn)水孔。上述的核電站用的上充泵，其中，所述軸封裝置包括機(jī)封軸套、壓板、旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜環(huán)座、靜環(huán)、壓環(huán)、若干彈簧及節(jié)流襯套，所述機(jī)封軸套包括一軸套本體及一連接在軸套本體后端的套盤，套盤的前端面上設(shè)有一環(huán)槽，該機(jī)封軸套通過鎖緊盤固定地套裝在轉(zhuǎn)軸上；所述壓板包括一法蘭及連接在法蘭后端面上的套筒，法蘭的前端面設(shè)有一凹坑，該套筒的內(nèi)腔面為外高內(nèi)低的一級臺階面，在套筒的外側(cè)臺階面上均布地開設(shè)若干盲孔；該壓板以其法蘭間隙地套在所述機(jī)封軸套的軸套本體外、套筒間隙地套在所述機(jī)封軸套的套盤外的方式固定在所述泵頭的前端面上；所述旋轉(zhuǎn)環(huán)固定在所述機(jī)封軸套的環(huán)槽中；所述靜環(huán)座可軸向移動地安裝在所述壓板的套筒的內(nèi)腔；所述靜環(huán)安裝在所述壓板的套筒的內(nèi)腔并固定在所述靜環(huán)座的后端面上；所述壓環(huán)套裝在所述靜環(huán)的外端并固定在所述靜環(huán)座的后端面上；所述若干彈簧一一放置在所述壓板的盲孔中，該若干彈簧的后端連接在所述靜環(huán)座的前端面上，以使所述靜環(huán)的后端面始終與所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的前端面貼合；所述節(jié)流襯套安裝在所述壓板的凹坑中。上述的核電站用的上充泵，其中，所述主體部的外周面上還徑向開設(shè)一與所述軸向孔連通的機(jī)封沖洗孔。上述的核電站用的上充泵，其中，所述壓板的法蘭的后端面上還開設(shè)一與所述套筒內(nèi)腔連通的沖洗孔。上述的核電站用的上充泵，其中，所述軸套本體的前部外表面上設(shè)有一卡槽，在該卡槽中卡裝一定位片，以使所述壓板抵靠在所述定位片的后端面上。本發(fā)明的核電站用的上充泵具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)I)泵的總體結(jié)構(gòu)為雙殼體，單軸承油潤滑、單機(jī)械密封、高壓側(cè)整體密封。筒體、泵頭、尾板組成壓力邊界。筒體上無開孔，由于壓力邊界采用完全對稱圓柱形整體鍛件，制造過程中降低了加工難度，方便無損探傷檢驗(yàn)；2)泵頭整體鍛造，進(jìn)、出口法蘭在同一中心線上并分布在泵頭兩側(cè)；泵頭與進(jìn)出口法蘭的焊接位置采用凸出圓管結(jié)構(gòu)形式，方便對焊接部位進(jìn)行探傷檢查；
3)泵芯部件為徑向剖分結(jié)構(gòu)，泵芯部件的非驅(qū)動端軸向方向是自由的，在事故工況下，能夠承受熱膨脹時(shí)軸向的延伸；4)導(dǎo)流體間通過銷子定位，維修時(shí)擰松拉緊螺栓和螺母，很方便的能夠清洗導(dǎo)流體，檢修和裝配都很方便簡單；5)導(dǎo)流體為整體鑄造件，采用180°對稱半螺旋渦室結(jié)構(gòu)，葉輪在運(yùn)行中產(chǎn)生的徑向力自動平衡；導(dǎo)流體屬于徑向剖分結(jié)構(gòu)，可以通過打磨流道表面提高表面粗糙度，提高了泵的效率，在維修時(shí)對流道更容易清洗，粘附輻射介質(zhì)可能性減小，保證維修人員的安全；6)轉(zhuǎn)子部件上的各零件與軸的配合為間隙配合，各級葉輪都通過卡環(huán)定位，拆卸轉(zhuǎn)子部件上零件時(shí)不用加熱，避免污染物的蒸發(fā)；維修時(shí)方便對間隙內(nèi)的污染物沖洗，保證維修人員安全；7)泵共有十二級葉輪，前四級葉輪吸入口指向聯(lián)軸器，后八級葉輪與前四級葉輪背對背對稱布置，軸頭端的壓力為第四級葉輪出口的壓力，殘余軸向力由雙面推力軸承承受，避免了平衡機(jī)構(gòu)的設(shè)置，絕不會發(fā)生軸向力平衡機(jī)構(gòu)咬合而斷軸的事故；8)采用三種葉輪組合，首級葉輪要兼顧抗汽蝕性能，五至十二級葉輪兼顧泵流量-揚(yáng)程曲線的陡降特性，這種巧妙地組合滿足上充泵特殊性能的要求；9)與葉輪前、后口環(huán)配套的泵體密封環(huán)采用迷宮密封，保證轉(zhuǎn)子部件與定子部件之間無接觸，能夠在事故工況下承受熱沖擊以及抗顆粒水的磨損；10)第四級與第五級葉輪間以及泵非驅(qū)動端設(shè)置了輔助支承軸承，它們與泵驅(qū)動端的油潤滑軸承形成對轉(zhuǎn)子部件的三點(diǎn)支承，保證在任何工況下轉(zhuǎn)子都為剛性；11)泵的非驅(qū)動端用尾板封閉，減少一個(gè)軸封裝置和油潤滑軸承。其優(yōu)點(diǎn)有a)不需要設(shè)置平衡水管，降低了因平衡水管堵塞而引起泵運(yùn)行的不穩(wěn)定；b)沒有機(jī)封就沒有軸封泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，以及機(jī)封更換帶來的維修時(shí)間和周期；c)減少了潤滑油管路及潤滑油量；d)減少一個(gè)軸承系統(tǒng)對無預(yù)潤滑油啟動減少故障點(diǎn)，提高了泵的運(yùn)行可靠性。12)泵驅(qū)動端設(shè)置有承受軸向力的雙面推力軸承和承受徑向力的滑動軸承。在推力軸承和滑動軸承外側(cè)都設(shè)置有油封室和浮動密封，一旦泵經(jīng)過初始運(yùn)行，就會在油封室和浮動密封間保存潤滑油，這樣就非常簡單地實(shí)現(xiàn)無預(yù)潤滑啟動；13)泵的軸封采用集裝式機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，并采用自沖洗方案；機(jī)封沖洗水管路及旋風(fēng)分離器都巧妙的設(shè)計(jì)在泵頭上，外部沒有管路，安全隱患也就減少了。機(jī)械密封壓板上設(shè)置了節(jié)流襯套，即使機(jī)械密封失效，泵的軸封泄漏量小于最低要求。
圖I為本發(fā)明的核電站用的上充泵的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的核電站用的上充泵的定子部件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的核電站用的上充泵的內(nèi)殼體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的核電站用的上充泵的定子部件中單元導(dǎo)流體的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的核電站用的上充泵的定子部件中泵頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明的核電站用的上充泵的轉(zhuǎn)子部件的結(jié)構(gòu)示意圖7a、圖7b、圖7c分別為本發(fā)明的核電站用的上充泵的轉(zhuǎn)子部件中首級葉輪、二至四級葉輪、五至十二級葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明的核電站用的上充泵的驅(qū)動端軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的核電站用的上充泵的中間軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為本發(fā)明的核電站用的上充泵的非驅(qū)動端軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明的核電站用的上充泵的軸封裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了能更好地對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行理解，下面通過具體地實(shí)施例并結(jié)合附圖進(jìn)行詳細(xì)地說明請參閱圖1，本發(fā)明的請參閱圖1，核電站用的上充泵包括定子部件I、轉(zhuǎn)子部件2、 軸承部件及軸封裝置4。軸承部件包括驅(qū)動端軸承31、中間輔助軸承32及非驅(qū)動端軸承 33。再請參閱圖2，本發(fā)明的核電站用的上充泵的定子部件包括依次前后連接的泵頭
11、筒體及尾板14。其中，筒體包括外殼體12及內(nèi)殼體13，筒體與泵底座聯(lián)接位置設(shè)有筒體滑道塊130，保證上充泵拆卸安裝復(fù)位性高；同時(shí)，在事故工況運(yùn)行，使定子部件能夠承受熱膨脹時(shí)軸向的延伸，不影響泵的中心與增速機(jī)的中心對中，保證泵組的可運(yùn)行性和穩(wěn)定性；外殼體13固定在泵頭11的后端面上，該外殼體13的內(nèi)腔包括位于前大部分的內(nèi)殼體腔及位于后小部分的后軸承腔。再請參閱圖3，內(nèi)殼體12為徑向剖分結(jié)構(gòu)并包括依次連接的首板121、泵頭側(cè)導(dǎo)流體122、中間段123、筒體側(cè)導(dǎo)流體124、尾蓋125、后軸承蓋126及密封環(huán)1200。其中首板121的后端面設(shè)有一個(gè)以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室；泵頭側(cè)導(dǎo)流體122由三節(jié)單元導(dǎo)流體120構(gòu)成，每節(jié)單元導(dǎo)流體120的前后端面上分別設(shè)有一以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室；中間段123的前后端面上分別設(shè)有一以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室；筒體側(cè)導(dǎo)流體124由七節(jié)單元導(dǎo)流體120構(gòu)成并與泵頭側(cè)導(dǎo)流體122相背安裝；尾蓋125的前端面上設(shè)有一個(gè)以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室；首板121的后端面、每節(jié)單元導(dǎo)流體120的前后端面、中間段123的前后端面及尾蓋125的前端面上分別軸向開設(shè)對應(yīng)的定位銷孔和連接通孔；首板121、泵頭側(cè)導(dǎo)流體122的三節(jié)單元導(dǎo)流體120及中間段123之間通過銷子 127以前一節(jié)單元導(dǎo)流體120的后端面上的銷孔相對后一節(jié)單元導(dǎo)流體120的前端面上的銷孔徑向定位并通過一穿過連接通孔的拉緊螺柱128和螺母129將首板121、泵頭側(cè)導(dǎo)流體 122的三節(jié)單元導(dǎo)流體120及中間段123軸向鎖緊；中間段123、筒體側(cè)導(dǎo)流體124的七節(jié)單元導(dǎo)流體120及尾蓋125之間通過銷子127以前一節(jié)單元導(dǎo)流體120的后端面上的銷孔相對后一節(jié)單元導(dǎo)流體120的前端面上的銷孔徑向定位并通過一穿過連接通孔的拉緊螺柱128和螺母129將中間段123、筒體側(cè)導(dǎo)流體124的七節(jié)單元導(dǎo)流體120及尾蓋125軸向鎖緊；首板121、泵頭側(cè)導(dǎo)流體122、中間段123、筒體側(cè)導(dǎo)流體124及尾蓋125連接后間隔地具有完整的容納葉輪的型腔，可以將葉輪在運(yùn)行中產(chǎn)生的徑向力自動平衡。
再請參閱圖4，每節(jié)單元導(dǎo)流體120的前后端面上分別設(shè)有一以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室1211、1211’，以使連接后的導(dǎo)流體間隔地具有完整的容納葉輪的型腔；每節(jié)單元導(dǎo)流體120的前渦室1211的底壁中央還分別開設(shè)一吸入口 1213，后渦室1211’的底壁中央開設(shè)一吐出口 1214，每節(jié)單元導(dǎo)流體的兩端面之間還具有一壓水室1212，每節(jié)單元導(dǎo)流體120的前后端面上分別軸向開設(shè)對應(yīng)的定位銷孔1215和連接通孔1216 ;每節(jié)單元導(dǎo)流體120的前端面上分別軸向開設(shè)有流道1217。密封環(huán)1200安裝在每節(jié)單元導(dǎo)流體120的吸入口及吐出口的孔壁上，每個(gè)密封環(huán) 1200的內(nèi)孔壁上設(shè)有若干迷宮式密封槽，能夠避免懸浮固體對過流部件的磨損和破壞。泵頭側(cè)導(dǎo)流體122和筒體側(cè)導(dǎo)流體124的定位結(jié)構(gòu)，大大減少了每節(jié)導(dǎo)流體聯(lián)接所需的零件數(shù)量，維修時(shí)只需擰松拉緊螺柱12的螺母，就能很方便地清洗導(dǎo)流體，使導(dǎo)流體的檢修和裝配都很方便簡單。密封環(huán)1200的材料為馬氏體不銹鋼，通過熱處理使它們表面的硬度差大于50HB， 這就保證了轉(zhuǎn)子部件上的葉輪與導(dǎo)流體之間無接觸，懸浮固體在泵運(yùn)行時(shí)可以匿藏在密封環(huán)的迷宮式密封槽中，這樣就避免懸浮固體對過流部件的磨損和破壞，從而保證上充泵在事故工況下設(shè)備的完整性、可運(yùn)行性和穩(wěn)定性。再請參閱圖5并結(jié)合參閱圖2，泵頭11包括圓盤結(jié)構(gòu)的主體部及連接在主體部上的進(jìn)口法蘭15及出口法蘭16，該主體部上開設(shè)有軸向孔111、進(jìn)口孔112及出口孔113。其中軸向孔111開設(shè)在主體部的前后端面中央；進(jìn)口孔112開設(shè)在主體部的外周面上并由連通的上下兩段構(gòu)成，進(jìn)口孔上段與軸向孔111垂直，進(jìn)口孔下段與進(jìn)口孔上段成一鈍角，并且進(jìn)口孔下段的下孔口位于主體部的后端面上；出口孔113與進(jìn)口孔上段成180°地開設(shè)在主體部的外周面上并與軸向孔111連通；主體部的外周面上還徑向開設(shè)一與軸向孔111連通的機(jī)封沖洗孔114 ；進(jìn)口法蘭15通過焊接方式并與進(jìn)口孔112同軸地連接在主體部的外周面上；出口法蘭16通過焊接方式并與出口孔112同軸地連接在主體部的外周面上；為了方便對焊接部位進(jìn)行探傷檢查，主體部的外周面上還在與進(jìn)口法蘭15和出口法蘭16連接的位置設(shè)有凸臺。檢修時(shí)，只要松開進(jìn)口法蘭15和出口法蘭16的螺栓就能夠整體將泵吊裝。泵頭11還在與泵底座聯(lián)接的位置，即主體部的前端面連接兩個(gè)定位鍵17，以及在主體部的外周面上連接一個(gè)泵頭滑道塊18，既保證上充泵的定位安裝，又使得泵組拆卸安裝復(fù)位性高，從而保證泵組的可運(yùn)行性和穩(wěn)定性。內(nèi)殼體12的首板121固定在泵頭11的后端面上，以使首板121、泵頭側(cè)導(dǎo)流體 122、中間段123、筒體側(cè)導(dǎo)流體124、尾蓋125的前半部位于外殼體13的內(nèi)殼體腔中，尾125 蓋的后半部及后軸承蓋126位于外殼體13的后軸承腔中，并使后軸承蓋126的后端面與尾板14的前端面具有一自由的空間。泵頭11和尾板14均由螺柱、螺母和墊圈固定在筒體上；泵頭11與筒體之間、筒體與尾板14之間均采用O形圈密封.
再請參閱圖6，轉(zhuǎn)子部件2包括轉(zhuǎn)軸20及套裝在轉(zhuǎn)軸20上的葉輪、中間軸套24、 前軸套25、推力盤26、定位套27、后軸承套28及鎖緊螺母29，其中，葉輪由十二級葉輪構(gòu)成，該十二級葉輪包括首級葉輪21、二至四級葉輪22、五至十二級葉輪23。前四級葉輪的進(jìn)水口指向上充泵的驅(qū)動端，后八級葉輪與前四級葉輪背對背對稱布置；十二級葉輪分別通過卡環(huán)201和傳動鍵202安裝在轉(zhuǎn)軸20上；中間軸套24設(shè)在第四級葉輪22與第五級葉輪3之間；前軸套25、推力盤26及定位套27通過鎖緊螺母29固定在轉(zhuǎn)軸20上并設(shè)在首級葉輪21的前方；后軸承套28通過鎖緊螺母29固定在轉(zhuǎn)軸20上并設(shè)在第十二級葉輪23的后部。再請參閱圖7a、圖7b、圖7c，首級葉輪21、二至四級葉輪22及五至十二級葉輪23 分別包括輪轂211、221、231前蓋板212、222、232、后蓋板213、223、233及若干葉片214、 224、234，其中，輪轂211、221、231與后蓋板213、223、233連接，若干葉片214、224、234分別均布地連接在前蓋板212、222、232和后蓋板213、223、233之間；前蓋板212、222、232和后蓋板213、223、233的直徑相等；首級葉輪21的進(jìn)口直徑Dll與出口寬度LI及出口直徑D12之比為11 14 I 5. 5 7. 5 ;二至四級葉輪22的進(jìn)口直徑D21與出口寬度L2及出口直徑D22之比為18. 5
20.5 I 8. 5 10. 5 ;五至十二級葉輪23的進(jìn)口直徑D31與出口寬度L3及出口直徑D32之比為19. 5
21.5 I 9. 5 11. 5 ;首級葉輪21的輪轂211的長度短于二至四級葉輪22的輪轂221的長度及五至十二級葉輪23的輪轂231的長度；首級葉輪21和的葉片214數(shù)量和二至四級葉輪22的葉片224數(shù)量均為五片，五至十二級葉輪23的葉片234數(shù)量為三片。葉輪結(jié)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)，由于水力的因素，葉輪的進(jìn)口直徑、出口寬度及出口直徑根據(jù)水力的因素變化而變化，為了滿足大流量工況的要求，將首級葉輪21的出口寬度適當(dāng)加寬，并且首級葉輪21兼顧了上充泵的抗汽蝕性能要求，五至十二級葉輪23兼顧了上充泵的流量-揚(yáng)程曲線陡降特性。能顯著提高上充泵的效率，降低能耗。每級葉輪都是整體鑄造，由卡環(huán)201鎖緊并用傳動鍵202傳遞扭矩，防止在旋轉(zhuǎn)時(shí)松動。鍵槽和軸肩的內(nèi)、外端均設(shè)有圓角，以防止明顯的應(yīng)力集中，另外，葉輪與轉(zhuǎn)軸采取間隙配合的方式，方便拆卸和裝配，更重要的是在維修時(shí)方便對放射性物質(zhì)進(jìn)行清洗。轉(zhuǎn)軸上開鍵槽時(shí)，充分考慮葉輪葉片的位置的均勻性，鍵槽均勻地分布在轉(zhuǎn)軸上360°的范圍內(nèi)。轉(zhuǎn)軸的臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算第一階臨界轉(zhuǎn)速比最大轉(zhuǎn)速大25%以上，此速度完全偏離所有可預(yù)見激振頻率(即50Hz)。所以，轉(zhuǎn)軸是剛性的。由于上充泵的非驅(qū)動端的結(jié)構(gòu)是封閉的，這種結(jié)構(gòu)泵的軸向力與入口壓力相關(guān)， 所以總的軸向力分別是由作用在葉輪上的、泵入口壓引起的、中間及端部軸承引起的三部分軸向力合成。該上充泵葉輪組合的方式是驅(qū)動端四級與非驅(qū)動端八級背靠背布置，三種進(jìn)口尺寸不同的葉輪巧妙的組合。通過計(jì)算作用在葉輪上的軸向合力的方向指向驅(qū)動端， 由驅(qū)動端的推力軸承承受，避免了平衡機(jī)構(gòu)的設(shè)置，絕不會發(fā)生軸向力平衡機(jī)構(gòu)咬合而使轉(zhuǎn)軸斷裂的事故。再請參閱圖8,驅(qū)動端軸承31包括上軸承蓋311、下軸承體312、前、后軸承端蓋 313、314、、一雙面推力軸承315、一滑動軸承316、兩個(gè)油封室317、兩個(gè)浮動密封318及軸承支撐座319，其中上軸承蓋311、下軸承體312通過前、后軸承端蓋313、314連成一體后構(gòu)成軸承室并將推力盤26包容在內(nèi)；雙面推力軸承315包括兩個(gè)推力塊，該兩個(gè)推力塊分別設(shè)在軸承室中并位于推力盤26的如后兩端面；滑動軸承316包括軸瓦座及位于軸瓦座內(nèi)腔的軸瓦，該徑向滑動軸承316設(shè)在軸承室中并位于雙面推力軸承6的前部；兩個(gè)油封室317設(shè)在軸承室中并分別位于雙面推力軸承315的后部及徑向滑動軸承316的前部；兩個(gè)浮動密封318--地設(shè)在兩個(gè)油封室317中；軸承支撐座319連接在下軸承體312的下部，用于支撐軸承。雙面推力軸承315用來承受軸向力，滑動軸承316用來承受徑向力，并在雙面推力軸承315和滑動軸承316外側(cè)都設(shè)置有油封室317和浮動密封318，一旦上充泵經(jīng)過初始運(yùn)行，就會在油封室317和浮動密封318間保存潤滑油，這樣就非常簡單地實(shí)現(xiàn)泵組的無需預(yù)潤滑啟動。再請參閱圖9，中間輔助軸承32為一液體靜壓軸承，它由一圓筒321及連接在圓筒 321 一端的法蘭322構(gòu)成，其中圓筒321的內(nèi)表面的中部和后部分別開設(shè)一回水槽323及一封水槽324 ；圓筒321的內(nèi)表面的前部沿圓周均布地設(shè)有若干個(gè)矩形水腔325，以形成圓周性水膜，能在泵靜止時(shí)使轉(zhuǎn)軸與軸承的接觸面積小，泵在運(yùn)行時(shí)，摩擦面積小，從而使功率消耗小，溫升低；在每個(gè)矩形水腔325的底面中央徑向開設(shè)一進(jìn)水孔3250 ;每個(gè)進(jìn)水孔3250 均為外大內(nèi)小的一級臺階孔；圓筒321的前端面上并在相鄰兩個(gè)矩形水腔5之間軸向開設(shè)若干與回水槽3連通的出水孔3230 ；圓筒321的外表面開設(shè)若干與封水槽324連通的斜孔3240。再請參閱圖10，非驅(qū)動端軸承33也為一液體靜壓軸承，它呈一圓筒結(jié)構(gòu)，圓筒的內(nèi)表面的中部沿圓周均布地設(shè)有若干個(gè)工字形水腔331，以形成圓周性水膜，使泵在靜止時(shí)轉(zhuǎn)軸與軸承的接觸面積大，抗振性能好，水膜擠壓力大，起保護(hù)轉(zhuǎn)子的作用并減少磨損；在每個(gè)工字形水腔331的底面中央徑向開設(shè)一進(jìn)水孔332，進(jìn)水孔332為外大內(nèi)小的一級臺階孔。再請參閱圖11，軸封裝置4安裝在轉(zhuǎn)軸20上并位于上充泵的泵頭11的軸向孔111 的前部，軸封裝置4包括機(jī)封軸套41、壓板42、旋轉(zhuǎn)環(huán)43、靜環(huán)座44、靜環(huán)45、壓環(huán)46、若干彈簧47、節(jié)流襯套48、定位片49及鎖緊盤411，其中機(jī)封軸套41包括一軸套本體及一連接在軸套本體后端的套盤，套盤的前端面上
12設(shè)有一環(huán)槽，軸套本體的前部外表面上設(shè)有一卡槽，該機(jī)封軸套通過鎖緊盤411固定地套裝在轉(zhuǎn)軸20上；壓板42包括一法蘭及連接在法蘭后端面上的套筒，法蘭的前端面設(shè)有一凹坑，該套筒的內(nèi)腔面為外高內(nèi)低的一級臺階面，在套筒的外側(cè)臺階面上均布地開設(shè)若干盲孔；該壓板42通過徑向定位銷421以其法蘭間隙地套在機(jī)封軸套I的軸套本體外、套筒間隙地套在機(jī)封軸套41的套盤外的方式固定在泵頭11的前端面上；壓板42的法蘭的后端面上還開設(shè)一與套筒內(nèi)腔連通的沖洗孔422 ；旋轉(zhuǎn)環(huán)43固定在機(jī)封軸套41的環(huán)槽中，以隨轉(zhuǎn)軸20 —起旋轉(zhuǎn)；靜環(huán)座44通過徑向定位銷440可軸向移動地安裝在壓板42的套筒的內(nèi)腔中；靜環(huán)45安裝在壓板42的套筒的內(nèi)腔并固定在靜環(huán)座44的后端面上；壓環(huán)46套裝在靜環(huán)45的外端并固定在靜環(huán)座44的后端面上；若干彈簧47 放置在壓板42的盲孔中，該若干彈簧47的后端連接在靜環(huán)座4 的前端面上，以使靜環(huán)45的后端面始終與旋轉(zhuǎn)環(huán)43的前端面貼合；節(jié)流襯套48通過徑向定位銷480安裝在壓板42的凹坑中；定位片49卡裝在機(jī)封軸套41的卡槽中，以使壓板42抵靠在定位片49的后端面上。機(jī)封軸套41的內(nèi)腔面與轉(zhuǎn)軸20之間、壓板42的法蘭后端面與泵頭11之間、壓板 42的套筒外表面與泵頭11之間、壓板42的套筒的內(nèi)腔面與靜環(huán)座44之間、旋轉(zhuǎn)環(huán)43的外表面與機(jī)封軸套41之間、靜環(huán)45的前端面與靜環(huán)座44之間、靜環(huán)45的外表面與壓環(huán)46 之間分別設(shè)有O形密封圈412。軸封裝置4的工作原理是在泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，在泵頭11的機(jī)械密封室和壓板42構(gòu)成的腔內(nèi)會形成充滿具有一定壓力輸送介質(zhì)，由于旋轉(zhuǎn)環(huán)43受壓力的兩端面面積不等，會形成向靜環(huán)45的壓緊力，而靜環(huán)45通過彈簧47使旋轉(zhuǎn)環(huán)43和靜環(huán)45之間形成的接觸面適度貼合，如此使該接觸面之間維持一層極薄的液體膜從而達(dá)到密封的目的；壓板42的法蘭的后端面上還開設(shè)一與套筒內(nèi)腔連通的沖洗孔422，與泵頭11上開設(shè)的沖洗孔114連通，外部不用設(shè)置沖洗管路，并配有旋液分離器，用于將介質(zhì)中的雜質(zhì)和不潔懸浮物有效地分離出來，使?jié)崈舻慕橘|(zhì)用于對旋轉(zhuǎn)環(huán)43和靜環(huán)45的接觸面的沖洗以及帶走產(chǎn)生的熱量。另外，在旋轉(zhuǎn)環(huán)43與靜環(huán)45失效后，節(jié)流襯套48能有效地減少機(jī)械密封的泄漏量，保證最大泄漏量小于最低要求。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明， 而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)，對以上所述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種核電站用的上充泵，包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件、軸承部件及軸封裝置所述定子部件包括泵頭、筒體及尾板，所述筒體包括外殼體及內(nèi)殼體，所述轉(zhuǎn)子部件包括轉(zhuǎn)軸及套裝在轉(zhuǎn)軸上的葉輪、中間軸套、前軸套、推力盤、定位套及后軸承套，所述軸承部件包括驅(qū)動端軸承、中間輔助軸承及非驅(qū)動端軸承，其特征在于，所述泵頭包括圓盤結(jié)構(gòu)的并開設(shè)有軸向孔、進(jìn)口孔及出口孔的主體部；所述筒體的外殼體固定在所述泵頭的后端面上，該外殼體的內(nèi)腔包括位于前大部分的內(nèi)殼體腔及位于后小部分的后軸承腔；所述筒體的內(nèi)殼體為徑向剖分結(jié)構(gòu)并包括依次前后連接的首板、泵頭側(cè)導(dǎo)流體、中間段、筒體側(cè)導(dǎo)流體、尾蓋及后軸承蓋，所述首板、泵頭側(cè)導(dǎo)流體、中間段、筒體側(cè)導(dǎo)流體及尾蓋連接后間隔地具有完整的容納葉輪的型腔；所述定子部件的內(nèi)殼體的首板固定在所述泵頭的后端面上，以使所述首板、泵頭側(cè)導(dǎo)流體、中間段、筒體側(cè)導(dǎo)流體、尾蓋的前半部位于所述外殼體的內(nèi)殼體腔中，所述尾蓋的后半部及后軸承蓋位于所述外殼體的后軸承腔中，并使所述后軸承蓋的后端面與所述尾板的前端面具有一自由的空間；所述轉(zhuǎn)子部件中的葉輪由十二級葉輪構(gòu)成，所述十二級葉輪包括首級葉輪、二至四級葉輪及五至十二級葉輪，前四級葉輪的進(jìn)水口指向所述上充泵的驅(qū)動端，后八級葉輪與前四級葉輪背對背布置；所述中間軸套設(shè)在所述第四級葉輪與所述第五級葉輪之間；所述前軸套、推力盤及定位套依次設(shè)在所述首級葉輪的前方；所述后軸承套設(shè)在所述第十二級葉輪的后部;所述驅(qū)動端軸承包括上軸承蓋、下軸承體、前、后軸承端蓋、一雙面推力軸承、一滑動軸承、兩個(gè)油封室及兩個(gè)浮動密封，所述上軸承蓋和下軸承體分別連接在所述泵頭的前端面上并通過前、后軸承端蓋連成一體并構(gòu)成軸承室；所述雙面推力軸承設(shè)在所述軸承室中并位于所述推力盤的前后兩端面；所述滑動軸承設(shè)在所述軸承室中并位于所述雙面推力軸承的前部；所述兩個(gè)油封室設(shè)在所述軸承室中并分別位于所述雙面推力軸承的后部及所述滑動軸承的前部；所述兩個(gè)浮動密封一一地設(shè)在兩個(gè)所述油封室中；所述中間輔助軸承為液體靜壓軸承并設(shè)在所述第四級葉輪及第五級葉輪之間，該中間輔助軸承的內(nèi)表面的前部沿圓周均布地設(shè)有若干個(gè)矩形水腔，所述非驅(qū)動端軸承也為液體靜壓軸承并設(shè)在地十二級葉輪的后部，該非驅(qū)動端軸承的內(nèi)表面的中部沿圓周均布地設(shè)有若干個(gè)工字形水腔；所述軸封裝置為集裝式機(jī)械密封，該軸封裝置安裝在轉(zhuǎn)軸上并位于所述泵頭的軸向孔的前部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站用的上充泵，其特征在于，所述泵頭上的軸向孔開設(shè)在主體部的前后端面中央，所述泵頭上的進(jìn)口孔開設(shè)在主體部的外周面上并由連通的上下兩段構(gòu)成，所述進(jìn)口孔上段與所述軸向孔垂直，所述進(jìn)口孔下段與所述進(jìn)口孔上段成一鈍角，并且所述進(jìn)口孔下段的下孔口位于所述主體部的后端面上；所述泵頭上的出口孔與進(jìn)口孔下段成180°地開設(shè)在主體部的外周面上并與所述軸向孔連通；
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站用的上充泵，其特征在于，所述首板的后端面設(shè)有一個(gè)以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室；所述泵頭側(cè)導(dǎo)流體由三節(jié)單元導(dǎo)流體構(gòu)成，每節(jié)單元導(dǎo)流體的前后端面上分別設(shè)有一以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室；所述中間段的前后端面上分別設(shè)有一以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室；所述筒體側(cè)導(dǎo)流體由七節(jié)單元導(dǎo)流體構(gòu)成并與泵頭側(cè)導(dǎo)流體相背安裝；所述尾蓋的前端面上設(shè)有一個(gè)以180°對稱布置的半螺旋狀的渦室；所述首板的后端面、每節(jié)單元導(dǎo)流體的前后端面、中間段的前后端面及尾蓋的前端面上分別軸向開設(shè)對應(yīng)的定位銷孔和連接通孔；所述首板、泵頭側(cè)導(dǎo)流體的三節(jié)單元導(dǎo)流體及中間段之間通過銷子以前一節(jié)單元導(dǎo)流體的后端面上的銷孔相對后一節(jié)單元導(dǎo)流體的前端面上的銷孔徑向定位并通過一穿過所述連接通孔的拉緊螺柱和螺母將首板、泵頭側(cè)導(dǎo)流體的三節(jié)單元導(dǎo)流體及中間段軸向鎖緊；所述中間段、筒體側(cè)導(dǎo)流體的七節(jié)單元導(dǎo)流體及尾蓋之間通過銷子以前一節(jié)單元導(dǎo)流體的后端面上的銷孔相對后一節(jié)單元導(dǎo)流體的前端面上的銷孔徑向定位并通過一穿過所述連接通孔的拉緊螺柱和螺母將中間段、筒體側(cè)導(dǎo)流體的七節(jié)單元導(dǎo)流體及尾蓋軸向鎖緊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站用的上充泵，其特征在于，所述中間輔助軸承由一圓筒及連接在圓筒一端的法蘭構(gòu)成，所述圓筒的內(nèi)表面的中部和后部分別開設(shè)一回水槽及一封水槽，并在每個(gè)矩形水腔的底面中央徑向開設(shè)一進(jìn)水孔，所述圓筒的前端面上軸向開設(shè)若干與所述回水槽連通的出水孔；所述圓筒的外表面開設(shè)若干與所述封水槽連通的斜孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站用的上充泵，其特征在于，所述非驅(qū)動端軸承上的每個(gè)工字形水腔的底面中央徑向開設(shè)一進(jìn)水孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站用的上充泵，其特征在于，所述軸封裝置包括機(jī)封軸套、壓板、旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜環(huán)座、靜環(huán)、壓環(huán)、若干彈簧及節(jié)流襯套，所述機(jī)封軸套包括一軸套本體及一連接在軸套本體后端的套盤，套盤的前端面上設(shè)有一環(huán)槽，該機(jī)封軸套通過鎖緊盤固定地套裝在轉(zhuǎn)軸上；所述壓板包括一法蘭及連接在法蘭后端面上的套筒，法蘭的前端面設(shè)有一凹坑，該套筒的內(nèi)腔面為外高內(nèi)低的一級臺階面，在套筒的外側(cè)臺階面上均布地開設(shè)若干盲孔；該壓板以其法蘭間隙地套在所述機(jī)封軸套的軸套本體外、套筒間隙地套在所述機(jī)封軸套的套盤外的方式固定在所述泵頭的前端面上；所述旋轉(zhuǎn)環(huán)固定在所述機(jī)封軸套的環(huán)槽中；所述靜環(huán)座可軸向移動地安裝在所述壓板的套筒的內(nèi)腔；所述靜環(huán)安裝在所述壓板的套筒的內(nèi)腔并固定在所述靜環(huán)座的后端面上；所述壓環(huán)套裝在所述靜環(huán)的外端并固定在所述靜環(huán)座的后端面上；所述若干彈簧一一放置在所述壓板的盲孔中，該若干彈簧的后端連接在所述靜環(huán)座的前端面上，以使所述靜環(huán)的后端面始終與所述旋轉(zhuǎn)環(huán)的前端面貼合；所述節(jié)流襯套安裝在所述壓板的凹坑中。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的核電站用的上充泵，其特征在于，所述主體部的外周面上還徑向開設(shè)一與所述軸向孔連通的機(jī)封沖洗孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的核電站用的上充泵，其特征在于，所述壓板的法蘭的后端面上還開設(shè)一與所述套筒內(nèi)腔連通的沖洗孔。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的核電站用的上充泵，其特征在于，所述軸套本體的前部外表面上設(shè)有一卡槽，在該卡槽中卡裝一定位片，以使所述壓板抵靠在所述定位片的后端面上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種核電站用的上充泵，包括定子部件、轉(zhuǎn)子部件、軸承部件及軸封裝置所述定子部件包括泵頭、筒體及尾板，所述筒體包括外殼體及內(nèi)殼體，所述轉(zhuǎn)子部件包括轉(zhuǎn)軸及套裝在轉(zhuǎn)軸上的葉輪、中間軸套、前軸套、推力盤、定位套及后軸承套，所述軸承部件包括驅(qū)動端軸承、中間輔助軸承及非驅(qū)動端軸承。本發(fā)明的核電站用的上充泵能減小泵的體積，滿足上充泵的特殊性能要求，并且工作效率高。
文檔編號F04D29/10GK102606484SQ201210083238
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者毛燕萍, 陸金琪 申請人:上海阿波羅機(jī)械股份有限公司