CN110513324A - 反应堆冷却剂泵流体静压型机械密封 - Google Patents

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CN110513324A CN201910787353.3A CN201910787353A CN110513324A CN 110513324 A CN110513324 A CN 110513324A CN 201910787353 A CN201910787353 A CN 201910787353A CN 110513324 A CN110513324 A CN 110513324A
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刘祥松
徐坚
杨晓峰
刘亨
吴景鑫
高玉爽
郑立新
李函霖
董娜
魏晓玲
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Harbin Electric Power Equipment Co Ltd
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/12—Shaft sealings using sealing-rings
    • F04D29/126—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for liquid pumps

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Abstract

本发明涉及一种反应堆冷却剂泵流体静压型机械密封，滑动环1通过圆柱销与轴套、泵轴组成旋转部套，限位爪3控制滑动环1的径向位移，静止环2通过圆柱销、弹簧与底环组成静止部套。滑动环1工作端面由环形锥度11与坝区12组成，静止环2工作端面为环形锥度13。密封副的工作面锥度与坝区均需进行精研磨。本发明结构简洁且拆装方便、适用性强，通过调整密封副外径，适用于密封不同的***压力，对密封介质可以实现可控泄漏量。

Description

反应堆冷却剂泵流体静压型机械密封
技术领域：
本发明涉及反应堆冷却剂泵流体静压型机械密封。
背景技术：
目前广泛应用的浅槽密封属于非接触式机械密封，密封端面之间存在直接的固体摩擦磨损，导致密封因端面摩擦温度升高、过渡磨损等造成密封早期失效，使用寿命缩短；密封端面多采用不规则浅槽设计、水力型线设计复杂，其液膜厚和流体槽深均属微米级，并采用润滑槽、径向密封坝和周向密封堰组成密封和承载部分，加工精度要求极高，加工成本高；机械密封原件的拆卸与装配要求较高，需要专用安装工具，周期长；复杂运行工况极易造成动、静环的磨损，无法完成修复，泄漏量虽小，但不可控，动环通过传动销安装，容易造成传动销扭弯或扭断，动环由于轴系的偏摆造成卡死失去浮动性失效概率增大。当密封介质处于变工况下，特别是高压、高速工况下，轴封始终处于不稳定的磨合状态，极易出现早期失效，失效性及稳定性等也不尽人意。
发明内容：
本发明的目的是公开一种非接触式，拆装方便，适用范围广的反应堆冷却剂泵流体静压型机械密封。本发明的技术方案是：一种反应堆冷却剂泵流体静压型机械密封，滑动环1、静止环2、限位爪3组成流体动压机械密封，滑动环1、圆柱销6、轴套5与泵轴7组成旋转部套；轴套5套在泵轴7上，圆柱销6卡装在轴套5与泵轴7端面盲孔内，泵轴7在通过圆柱销6传递扭矩，限位爪3由第一螺栓4固定在轴套5上，限位爪3外沿位于控制滑动环1的径向凹槽内，静止环2、弹簧8、第二螺栓9与底环10组成静止部套；第二螺栓9将底环10把合在机座上，静止环2套在泵轴7上，静止环2压装在弹簧8上。
滑动环1工作端面由第一环形锥度11与环形坝区12组成，其中锥度11槽深为42μm，坝区12长度为5mm，静止环2工作端面为第二环形锥度13，第一环形锥度11深5μm。
本发明工作原理：
本发明的结构特点为非接触式可控泄漏机械密封，是一种液膜润滑的静压型，滑动环与静止环端面具有极高的平面度与光洁度。滑动环与静止环端面均开设水力型线，运行工况下密封面水力型线产生流体静压效应，密封面液膜具有流体静压承载能力，滑动环与静止环脱离，保持一个很小的密封间隙，当***压力与弹簧力产生的闭合力与液膜开启力相等时，即建立了稳定的***平衡。***压力波动较大时，既进出口压差较大，密封间隙增大，液膜厚度增加，液膜刚度减小，开启力减小，闭合力随之增加，密封间隙也逐渐减小；进出口压差较小时，密封间隙减小，闭合力减小，液膜减薄，液膜刚度增加，开启力增大，密封间隙也逐渐增大。
本发明的有益效果：
滑动环1密封端面开有高精度的水力型线11，静止环2密封端面开有高精度的水力型线13能够在小间隙时使密封液膜刚度随着密封运行间隙的减小而急速增大，保证密封具有足够的开启力而不至于产生混合滑动，进而保证了密封的使用寿命；在运行间隙超过一定范围时，水力型线11与水力型线13能够使密封液膜刚度随运行间隙的增大而减小，并小于***压力、弹簧力等促使密封面关闭的其他力，从而控制密封间隙的进一步扩大，进而控制密封泄漏量；在高压启动工况下，密封端面的水力型线11、水力型线13和静止环附属的其他静密封圈槽尺寸的配合，可以减小静止环的轴向载荷，从而改善密封在启停机时的性能，避免密封副的磨损，进而提高密封的使用寿命；密封面水力型线11、坝区12与水力型线13都经过研磨处理，具有极高的平面度和光洁度，确保了密封在小间隙运行时处于流体滑动状态，提高了密封的运行寿命；密封副的工作面经过研磨，具有十分高的平面度和平行度，可以使密封副极好地贴合在刚性较好的附属密封支撑环上，从而减小密封副运行时可能产生的有害变形。
附图说明
图1是平衡密封装配剖视图
图2是动、静环密封面局部放大图
具体实施方式：
如图1所示，一种反应堆冷却剂泵流体静压型机械密封，滑动环1、静止环2、限位爪3组成流体动压机械密封，滑动环1、圆柱销6、轴套5与泵轴7组成旋转部套；轴套5套在泵轴7上，圆柱销6卡装在轴套5与泵轴7端面盲孔内，泵轴7在通过圆柱销6传递扭矩，限位爪3由第一螺栓4固定在轴套5上，限位爪3外沿位于控制滑动环1的径向凹槽内，静止环2、弹簧8、第二螺栓9与底环10组成静止部套；第二螺栓9将底环10把合在机座上，静止环2套在泵轴7上，静止环2压装在弹簧8上。
密封副水力型线如图2所示，滑动环1工作端面由第一环形锥度11与环形坝区12组成，其中锥度11槽深为42μm，坝区12长度为5mm，静止环2工作端面为第二环形锥度13，第一环形锥度11深5μm。
本发明滑动环与静止环水力型线均为一条完整的环形锥面，研磨尺寸可控，与传统的开槽密封存在较大差异，通过高压密封试验台验证，密封运行稳定，降压效果理想，泄露量完全可控。
本发明为非接触式，拆装方便，适用范围广，可用于ACP1000MW、CPR1000MW等不同堆型核主泵，且便于维护，运行可靠，安全使用度高。
本发明申请的密封是平面密封和开槽轴承的结合，其优点是泄漏量小(可控泄漏)，膜厚大，消除接触摩擦，功耗和发热量小；密封端面水力型线设计成规则的几何形状，易于加工；密封元件的安装不需要专业工具，拆装方便，周期较短；动环传动舍弃传动销，仅靠密封圈紧量传动，该设计摆脱了轴系偏移造成动环卡死的工况；该设计采用流动静压设计，密封的运行不受运行介质、工况的影响，适用于高压差、高转速的轴系密封。

Claims (2)

1.一种反应堆冷却剂泵流体静压型机械密封，其特征是：滑动环(1)、静止环(2)、限位爪(3)组成流体动压机械密封，滑动环(1)、圆柱销(6)、轴套(5)与泵轴(7)组成旋转部套；轴套(5)套在泵轴(7)上，圆柱销(6)卡装在轴套(5)与泵轴(7)端面盲孔内，泵轴(7)在通过圆柱销(6)传递扭矩，限位爪(3)由第一螺栓(4)固定在轴套(5)上，限位爪(3)外沿位于控制滑动环(1)的径向凹槽内，静止环(2)、弹簧(8)、第二螺栓(9)与底环(10)组成静止部套；第二螺栓(9)将底环(10)把合在机座上，静止环(2)套在泵轴(7)上，静止环(2)压装在弹簧(8)上。
2.根据权利要求1所述的一种反应堆冷却剂泵流体静压型机械密封，其特征是：滑动环(1)工作端面由第一环形锥度(11)与环形坝区(12)组成，其中锥度(11)槽深为42μm，坝区(12)长度为5mm，静止环(2)工作端面为第二环形锥度(13)，第一环形锥度(11)深5μm。
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