本發(fā)明涉及帶背葉片軸封式核主泵葉輪結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

軸封泵作為核主泵的一種主要泵型，性能優(yōu)良的核主泵葉輪成為主要技術(shù)需求，軸封泵下導(dǎo)軸承位于承壓邊界內(nèi)部，需要采用設(shè)備冷卻水冷卻，軸封泵正常工作時，冷卻下導(dǎo)軸承的冷卻水最終是流入葉輪室的，事故工況冷卻水?dāng)嗍Чr，在壓差作用下高溫高壓介質(zhì)會進(jìn)入下導(dǎo)軸承，損壞下導(dǎo)軸承，同時由于軸封泵葉輪在高溫高壓下工作，田灣核電站曾出現(xiàn)過葉片斷裂事故。目前一般軸流泵葉輪不會在高溫高壓環(huán)境下長期工作，對葉輪變形量、側(cè)向間隙、空化汽蝕要求不高；只要滿足水利性能就可以，更不需要考慮密封功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供用于軸封性核主泵的葉輪結(jié)構(gòu)，該葉輪結(jié)構(gòu)即滿足核主泵的流量、揚程、效率等主要性能指標(biāo)，同時兼顧具有平衡軸向力、減小推力軸承負(fù)擔(dān)功能；更主要在事故工況下，阻止葉輪內(nèi)高溫高壓水向上流入下導(dǎo)軸承，損害下導(dǎo)軸承。本發(fā)明的技術(shù)方案為：8枚背葉片(11)均勻分布在葉輪出口面，葉輪進(jìn)口部通過葉輪螺栓(16)、葉輪螺母(3)將葉輪口環(huán)(13)、葉輪(5)與泵軸(19)固定連接在一起，葉輪口環(huán)(13)與葉輪通過圓柱銷(2)和圓柱銷(4)精確定位，用多個的定位銷(10)與下泵軸(19)實現(xiàn)軸向定位，葉片外緣通過在泵殼內(nèi)安裝導(dǎo)流罩(6)，導(dǎo)流罩(6)與導(dǎo)葉(9)通過螺栓連接在一起，導(dǎo)流罩(6)與泵殼(1)之間設(shè)置雙密封(7)。背葉片(11)進(jìn)出口安放角均為90°的非扭曲型葉片，葉片高度8mm，葉片厚度25mm，背葉片(11)均勻分布在葉輪出口面(20)，背葉片(11)與檢修密封(15)距離為13.5mm-21mm。根據(jù)權(quán)利要求1所訴的一種帶背葉片的核主泵葉輪，其特征是：葉輪口環(huán)(13)上開有4個的平衡孔(17)，葉輪口環(huán)(13)整體做成90°錐形，前部倒圓角r82，葉輪與葉輪口環(huán)使葉輪前部形成導(dǎo)水錐(22)。葉片葉頂(20)形狀為壓力面向吸力面傾斜角6°，導(dǎo)流罩與葉片外緣平行，葉輪與導(dǎo)流罩單側(cè)間隙(14)，其間隙區(qū)間為0.6-0.8mm，導(dǎo)流罩(6)與泵殼(1)通過雙密封(7)進(jìn)行密封。

8枚背葉片(11)由于葉片的旋轉(zhuǎn)離心作用，使背葉片內(nèi)部壓力小于外部壓力，并與葉輪口環(huán)(13)上平衡孔(17)聯(lián)合作用，平衡一部分軸向力，減少推力軸承負(fù)擔(dān)；特別是在事故工況，即軸封注入水?dāng)嗍У那闆r下，下導(dǎo)軸承(18)處的冷卻水壓力降低，高溫高壓的介質(zhì)水在壓差作用下會逆流進(jìn)入下導(dǎo)軸承(18)，增加背葉片(11)可以起到密封作用，延緩高溫高壓介質(zhì)進(jìn)入下導(dǎo)軸承(18)，為故障處理和檢修爭取時間。

該主泵葉輪通過8個定位銷(10)與泵軸(19)進(jìn)行對中，每個定位銷(10)都有固定的編號，互相順序不能調(diào)換，能夠與泵軸(19)精確對中，防止泵軸(19)轉(zhuǎn)動過程中的震動和不平衡。

核主泵葉輪輪轂采用類圓球形，與葉輪口環(huán)(13)配合形成導(dǎo)水錐，可有效減少葉輪進(jìn)口處的沖擊和脫流，利于葉輪內(nèi)部流動的穩(wěn)定性，增加水利效率。

葉輪輪轂內(nèi)部做成空腔式結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)即可減少葉輪的重量，進(jìn)而減少離心慣性力、軸向力和葉輪在高溫工作時的變形，為葉輪側(cè)向間隙(14)的減小打下基礎(chǔ)；并且此結(jié)構(gòu)可作為平衡孔(17)泄露通道。

核主泵葉輪的葉頂泄露渦是造成葉頂空化汽蝕的主要原因，葉頂形狀和間隙(14)直接關(guān)系葉頂?shù)钠g，間隙過小會產(chǎn)生汽蝕，過大又會使回流加大，影響水利效率；同時間隙的大小還要考慮核主泵葉輪在高溫、高壓濕性模態(tài)條件下葉輪的變形，即要保證葉輪不與導(dǎo)流罩發(fā)生碰撞為前提。泵葉輪導(dǎo)流罩與葉片配合部位做成6°傾斜結(jié)構(gòu)，葉輪與導(dǎo)流罩單側(cè)間隙0.6-0.8mm，此結(jié)構(gòu)可有效減少葉片葉頂?shù)目栈?，減少回流，增加容積效率。

導(dǎo)流罩與葉片做成6°傾斜結(jié)構(gòu)，輪轂外緣也與葉片外緣平行，使整個葉輪流道成散式結(jié)構(gòu)，同時過流面積不變；進(jìn)水口邊緣厚度大于出水口，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計可提高葉輪對水流的作用效率。

導(dǎo)流罩(6)與泵殼(1)通過雙密封(7)進(jìn)行密封，此結(jié)構(gòu)可有效減少泄露，增加容積效率。

5枚葉片的葉片安放角按扭曲變化，實踐證明此種排布可使葉片工作面和背面的相對速度過渡更平滑，葉片入口采用圓弧過渡，此結(jié)構(gòu)可減少進(jìn)口的沖擊和脫流，出口減薄，直邊出口，利于介質(zhì)流出葉輪(5)，進(jìn)入導(dǎo)葉(9)，減少壓力脈動，同時減少徑向流動。

葉片最大厚度幾乎在葉片中部，偏向入口，向入口和出口逐漸減薄，此結(jié)構(gòu)滿足葉片在高溫條件下強(qiáng)度要求，葉片最大應(yīng)力集中也正好位于此處。

以上設(shè)計結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的功能優(yōu)點在于：本核主泵葉輪在葉輪主葉片滿足水利性能的同時，還增加了背葉片(11)，當(dāng)在正常工況時，背葉片(11)隨主葉片、泵軸(19)一起旋轉(zhuǎn)，由于背葉片(11)的旋轉(zhuǎn)離心力，使壓力由內(nèi)到位逐漸增高，一部分水通過螺栓連接孔進(jìn)入葉輪空腔(12)，進(jìn)而從平衡孔(17)流出，起到平衡一部分軸向力的作用；事故工況即軸封注入水?dāng)嗍r，背葉片(11)旋轉(zhuǎn)可延緩高溫高壓介質(zhì)水進(jìn)入下導(dǎo)軸承(18)的時間，為故障處理和搶修爭取時間，減小對下導(dǎo)軸承(18)的損害程度。

本核主泵葉輪輪轂做成類球形，葉片外緣采用6°斜切結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流罩與葉片平行，整個葉輪流道成散式結(jié)構(gòu)，同時保證過流面積不變；進(jìn)水口邊緣厚度大于出水口，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計可提高葉輪對水流的作用效率。

附圖說明

圖1葉輪裝配剖面圖

圖2葉輪與葉輪口環(huán)組裝圖

圖3背葉片布置圖

具體實施方式：

一種帶背葉片軸封式核主泵葉輪結(jié)構(gòu)，核主泵葉輪為擁有8枚背葉片11，5枚主葉片的軸流、懸臂、開式葉輪。8枚背葉片11均勻分布在葉輪出口面，葉輪進(jìn)口部通過葉輪螺栓16、葉輪螺母3將葉輪口環(huán)13、葉輪5與泵軸19固定連接在一起，共同組成旋轉(zhuǎn)部件。葉輪口環(huán)13與葉輪通過圓柱銷2和圓柱銷4精確定位，用多個的定位銷10與下泵軸19實現(xiàn)軸向定位，保證葉輪與泵軸的同軸度，減少軸向震動與不平衡度。葉片外緣通過在泵殼內(nèi)安裝導(dǎo)流罩6，導(dǎo)流罩6與導(dǎo)葉9通過螺栓連接在一起，導(dǎo)流罩6與泵殼1之間設(shè)置雙密封7，減少間隙泄露，提高容積效率。

如圖3所示，背葉片11進(jìn)出口安放角均為90°的非扭曲型葉片，葉片高度8mm，葉片厚度25mm，背葉片11均勻分布在葉輪出口面20，背葉片11與檢修密封15距離為13.5mm-21mm，與葉輪泵軸19同轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，在背葉片11的高速旋轉(zhuǎn)作用下內(nèi)側(cè)壓力降低，外側(cè)壓力升高，利于冷卻下導(dǎo)軸承18的冷卻水向下流動。

如圖2所示，葉輪口環(huán)13上開有4個的平衡孔17，葉輪口環(huán)13整體做成90°錐形，前部倒圓角r82，葉輪與葉輪口環(huán)使葉輪前部形成導(dǎo)水錐22，導(dǎo)水錐22減少入口沖擊和脫流，增加水利效率。

如圖2所示，葉片葉頂21形狀為壓力面向吸力面傾斜角6°，如圖1所示，導(dǎo)流罩6與葉片外緣平行，葉輪5與導(dǎo)流罩6單側(cè)間隙14，其間隙區(qū)間為0.6-0.8mm，側(cè)向間隙小可減少回流，增加容積效率，導(dǎo)流罩6與泵殼1通過雙密封7進(jìn)行密封。