具有停車密封的動靜壓機械密封組合式核主泵軸封裝置制造方法
【專利摘要】具有停車密封的動靜壓機械密封組合式核主泵軸封裝置，包括主軸、第一級流體動壓密封組件、第二級流體動壓密封組件、第三級接觸式密封靜環(huán)和動環(huán)，三級機械密封串聯(lián)，在第三級接觸式機械密封的上方，裝有停車密封組件，前兩級流體動壓密封均可承受絕大部分工作載荷，互為備份，第三級接觸式機械密封采用清水作為密封介質(zhì)，可對密封靜環(huán)表面進行沖洗，減小硼結晶，在保證一定冗余的前提下，提高經(jīng)濟性，同時，克服了三級流體動壓機械密封串聯(lián)反應堆冷卻劑泵第三級仍有放射性介質(zhì)排出的缺點，相對現(xiàn)有技術，在三級密封均失效的情況下，位于上端的停車密封在高壓氣推動下閉合，保證不向外界泄漏帶有放射性的介質(zhì)，提高了密封系統(tǒng)的工作可靠性。
【專利說明】具有停車密封的動靜壓機械密封組合式核主泵軸封裝置【技術領域】
[0001]本實用新型涉及反應堆冷卻劑泵機械密封裝置，具體涉及具有停車密封的動靜壓機械密封組合式核主泵軸封裝置。
【背景技術】
[0002]反應堆冷卻劑泵，即核主泵中所用機械密封是用來控制反應堆冷卻劑沿泵軸的泄漏，其與反應堆冷卻劑泵的安全、可靠運行密切相關。目前國際上主要使用的反應堆冷卻劑泵用機械密封裝置為三級機械密封，可以分為兩大類，一種是流體靜壓式，其結構為第一級采用流體靜壓非接觸式、第二、三級采用接觸式機械密封結構；另一種是流體動壓式，其結構為三級均采用相同結構的流體動壓式機械密封。
[0003]流體靜壓核主泵軸封系統(tǒng)，第一級單錐面靜壓密封承受絕大部分工作壓力，第二級接觸式機械密封正常工作時，雖然承受較小的壓差，但是由于工作在接觸狀態(tài)，所以磨損比較嚴重，需要定時更換或維修；二級接觸式機械密封僅在一級靜壓密封失效時，通過動環(huán)的彈性變形轉(zhuǎn)化成帶有錐度的非接觸式機械密封，但泄漏量較大。
[0004]流體動壓式核主泵軸封系統(tǒng)，同樣采用三級密封串聯(lián)結構，通過節(jié)流盤管的分壓，使正常工作時每級動壓密封承受較小的載荷，提高了使用壽命；三級動壓密封均可承受全部的工作載荷，三級互為備份，提高了工作的可靠性。但是，動壓式軸封系統(tǒng)第三級的泄漏為帶有一定放射性的介質(zhì)。另外，三級動壓串聯(lián)備份從設計上，冗余有些多。
[0005]針對核主泵靜壓軸封系統(tǒng)二級接觸式機械密封易磨損和動壓軸封系統(tǒng)第三級仍泄漏帶有放射性介質(zhì)的不足，中國專利CN101649834A《核主泵用流體靜、動壓組合式三級機械密封裝置》在保留靜壓軸封第一級靜壓型非接觸式機械密封和第三級接觸式機械密封的基礎上，將二級接觸式機械密封改為流體動壓(該專利顯示的密封槽型為熱流體動壓原理)非接觸式機械密封，一方面克服了原來接觸式密封的磨損問題，同時也可以使第三級密封不對外泄漏放射性介質(zhì)，并可通過注入清水去除第三級密封端面上的硼結晶。
[0006]上述軸封組合方案中的靜壓軸封和中國專利CN101649834A所述動靜壓組合軸封方案中均不能保證三級密封都失效時，放射性介質(zhì)不外泄；且一級流體靜壓密封從工作原理上相對流體動壓密封抗干擾能力，即動力學特性較差?，F(xiàn)有動壓軸封系統(tǒng)三級串聯(lián)方案，均可承受全壓工況，由于冗余較多，在經(jīng)濟上不是最佳方案。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]為了克服上述現(xiàn)有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供具有停車密封的動靜壓機械密封組合式核主泵軸封裝置，在三級密封均失效時，保證放射性冷卻劑不泄漏，改善了密封系統(tǒng)的工作性能；提高了經(jīng)濟性，同時可減少第三級密封面的硼結晶。 [0008]為了達到上述目的，本實用新型采取的技術方案是:
[0009]具有停車密封的動靜壓機械密封組合式核主泵軸封裝置，包括主軸1、第一級流體動壓密封組件2、第二級流體動壓密封組件3、第三級接觸式密封靜環(huán)4和動環(huán)5，第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封和第三級接觸式密封串聯(lián)，在第三級接觸式密封的上方，裝有停車密封組件6，高壓密封介質(zhì)通過入水口 9進入密封腔，兩級流體動壓密封承受的工作載荷通過固定于內(nèi)層密封腔10上的節(jié)流盤管11進行分壓，第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封的設計載荷均為最大工作載荷，第三級接觸式密封采用清潔水密封，比二級流體動壓密封泄漏端壓力高的清水由入水口 8進入密封靜環(huán)4端面，一部分清水在壓力作用下從靜環(huán)外側(cè)流出與第二級流體動壓密封泄漏水混合，此泄漏流量沖洗靜環(huán)密封表面，減少硼結晶，而后進入化容系統(tǒng)；另一部分清水從靜環(huán)內(nèi)側(cè)直接流出到大氣側(cè)。
[0010]所述的第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封有兩種承壓方式:一種是第一級流體動壓密封承受工作載荷的絕大部分，第二級流體動壓密封受小部分工作載荷；另一種是第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封平均承受絕大部分工作載荷。
[0011]當所述的第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封和第三級接觸式密封均失效時，位于上端的停車密封在進氣口 7注入的高壓氣驅(qū)動下閉合，保證帶有放射性介質(zhì)不泄漏。
[0012]所述第一級流體動壓密封組件2、第二級流體動壓密封組件3不局限于特定的設計方案，包括所有運用流體動壓原理而進行設計的機械密封結構。
[0013]所述第三級接觸式密封不局限于特定的設計方案，包括所有有利于減小密封面硼結晶并保證含放射性介質(zhì)不會排出的機械密封結構。
[0014]本實用新型的優(yōu)點:1)相對已有流體靜壓反應堆冷卻劑泵三級軸封系統(tǒng)和中國專利CN101649834A所述動靜壓組合軸封方案，增加了停車密封結構，可在三級密封均失效時，保證放射性冷卻劑不泄漏，改善了密封系統(tǒng)的工作性能；2)采用兩級流體動壓機械密封相對已有的三級動壓密封串聯(lián)軸封結構，可以在保證一定冗余的前提下，提高經(jīng)濟性。3)第三級采用接觸式機械密封可以克服已有的三級流體動壓機械密封串聯(lián)的反應堆冷卻劑泵第三級仍有放射性介質(zhì)排出的缺點，同時可減少第三級密封面的硼結晶。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]附圖是本實用新型結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本實用新型做詳細描述。
[0017]參照附圖，具有停車密封的動靜壓機械密封組合式核主泵軸封裝置，包括主軸1、第一級流體動壓密封組件2、第二級流體動壓密封組件3、第三級接觸式密封靜環(huán)4和動環(huán)5，三級機械密封串聯(lián)，在第三級機械密封的上方，裝有停車密封組件6，所述的第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封有兩種承壓方式:一種是第一級流體動壓密封承受工作載荷的絕大部分，第二級流體動壓密封受小部分工作載荷；另一種是第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封平均承受絕大部分工作載荷。高壓密封介質(zhì)通過入水口 9進入密封腔，兩級動壓密封承受的工作載荷通過固定于內(nèi)層密封腔10上的節(jié)流盤管11進行分壓，兩級流體動壓密封的設計載荷均為最大工作載荷，因此，無論采用上述那種分壓工作方式，當?shù)谝患壛黧w動壓密封失效時，第二級流體動壓密封均作為備份，承受最大工作載荷，保證軸封系統(tǒng)的可靠性。第三級接觸式密封采用清潔水密封，比二級動壓密封泄漏端壓力高的清水由入水口 8進入密封靜環(huán)4端面，一部分清水在壓力作用下從靜環(huán)外側(cè)流出與第二級流體動壓密封泄漏水混合，此泄漏流量可以沖洗靜環(huán)密封表面，減少硼結晶，而后進入化容系統(tǒng)；另一部分清水從靜環(huán)內(nèi)側(cè)直接流出到大氣側(cè)。當三級機械密封均失效時，位于上端的停車密封在進氣口 7注入的高壓氣驅(qū)動下閉合，可以保證帶有放射性的介質(zhì)不泄漏。
[0018]本實用新型的工作原理:
[0019]兩級流體動壓密封正常工作狀態(tài)下，有兩種承壓方式:第一級流體動壓密封承受工作載荷的絕大部分，第二級流體動壓密封承受小部分工作載荷；第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封可以平均承受絕大部分工作載荷。高壓密封介質(zhì)通過入水口 9進入密封腔，兩級動壓密封承受的工作載荷通過固定于內(nèi)層密封腔10上的節(jié)流盤管11進行分壓。
[0020]當?shù)谝患壛黧w動壓密封失效時，因兩級流體動壓密封的設計載荷均為最大工作載荷，所以無論采用上述那種分壓工作方式，第二級流體動壓密封均作為備份，承受最大工作載荷。
[0021]第三級接觸式密封采用清潔水密封，比流體動壓密封泄漏端壓力稍高的清水由入水口 8進入密封靜環(huán)4端面，一部分清水在壓力作用下從靜環(huán)外側(cè)流出與第二級流體動壓密封泄漏水混合，此泄漏流量可以沖洗靜環(huán)密封表面，減少硼結晶，而后進入化容系統(tǒng)；另一部分清水從靜環(huán)內(nèi)側(cè)直接流出到大氣側(cè)。
[0022]當?shù)谝患壛黧w動壓密封、第二級流體動壓密封和第三級接觸式密封失效時，位于上端的停車密封在進氣口 7注入的高壓氣驅(qū)動下閉合，可以保證帶有放射性介質(zhì)不泄漏。
[0023]本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對實用新型構思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
【權利要求】
1.具有停車密封的動靜壓機械密封組合式核主泵軸封裝置，包括主軸(I)、第一級流體動壓密封組件(2)、第二級流體動壓密封組件(3)、第三級接觸式密封靜環(huán)(4)和動環(huán)(5)，其特征在于:第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封和第三級接觸式密封串聯(lián)，在第三級接觸式密封的上方，裝有停車密封組件(6)，高壓密封介質(zhì)通過入水口(9)進入密封腔，兩級動壓密封承受的工作載荷通過固定于內(nèi)層密封腔(10)上的節(jié)流盤管(11)進行分壓，第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封的設計載荷均為最大工作載荷，第三級接觸式密封采用清潔水密封，比二級流體動壓密封泄漏端壓力高的清水由入水口(8)進入密封靜環(huán)(4)端面，一部分清水在壓力作用下從靜環(huán)外側(cè)流出與第二級流體動壓密封泄漏水混合，此泄漏流量沖洗靜環(huán)密封表面，減少硼結晶，而后進入化容系統(tǒng)；另一部分清水從靜環(huán)內(nèi)側(cè)直接流出到大氣側(cè)。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有停車密封的動靜壓機械密封組合式核主泵軸封裝置，其特征在于:所述的第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封有兩種承壓方式:一種是第一級流體動壓密封承受工作載荷的絕大部分，第二級流體動壓密封受小部分工作載荷；另一種是第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封平均承受絕大部分工作載荷。
3.根據(jù)權利要求1所述的具有停車密封的動靜壓機械密封組合式核主泵軸封裝置，其特征在于:當所述的第一級流體動壓密封、第二級流體動壓密封和第三級接觸式密封均失效時，位于上端的停車密封在進氣口(7)注入的高壓氣驅(qū)動下閉合，保證帶有放射性介質(zhì)不泄漏。
【文檔編號】F04D29/10GK203730390SQ201420076633
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年2月21日 優(yōu)先權日:2014年2月21日
【發(fā)明者】劉瑩, 黃偉峰, 高志, 劉向鋒, 王玉明, 李鯤, 張 杰 申請人:清華大學