DE19802115C2 - Pump shaft with an impeller for main coolant pumps - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpenwelle mit einem Laufrad für Hauptkühlmittelpumpen.The invention relates to a pump shaft with an impeller for Reactor coolant pumps.

Bei den Hauptkühlmittelpumpen besteht das Problem, daß sie hohe Temperaturen aushalten müssen und eine überdurchschnittliche Betriebssicherheit verlangt wird. Üblicherweise erfolgt hier die Verbindung des Laufrades mit der Welle entweder über Paßfederverbindungen oder eine Verbindung mit einer Zentralschraube und einer Radialverstiftung oder Hirth-Verzahnung. Diese Verbindung ist sehr aufwendig, da neben der sicheren Befestigung des Laufrades dafür Sorge getragen werden muß, daß keinerlei lose Teile in den Primärkreis des Kernkraftwerkes gelangen. Einzelne Bauteile dieser Verbindung sind dabei im Betrieb hoch beansprucht. Um die Sicherheit zu gewährleisten ist es somit erforderlich in regelmäßigen Abständen die Welle samt Laufrad auszubauen und einer zerstörungsfreien Prüfung zu unterziehen. Dadurch sind zusätzliche Stillstandszeiten erforderlich.The problem with the main coolant pumps is that they have high temperatures have to endure and above average operational security is required. Usually the impeller is connected to the shaft either via Feather key connections or a connection with a central screw and a Radial pinning or Hirth toothing. This connection is very complex because in addition to the secure attachment of the impeller, care must be taken that no loose parts get into the primary circuit of the nuclear power plant. Separate Components of this connection are highly stressed during operation. To the It is therefore necessary to ensure security at regular intervals Remove shaft together with impeller and a non-destructive test undergo. This means that additional downtimes are required.

Aus der DE-AS 22 59 832 ist eine Hauptkühlmittelpumpe bekannt, bei der das Laufrad an der Pumpenwelle befestigt und gegen Verdrehen gesichert ist.A main coolant pump is known from DE-AS 22 59 832, where the impeller is attached to the pump shaft and against Twisting is secured.

Die DE 23 45 635 A1 beschreibt die Herstellung eines mit Schaufeln versehenen Rotors als aus dem vollen Material hergestellte Nabe mit einer zu dieser senkrechten Scheibe. Hierbei ist jedoch keine einstückige Ausbildung des Rotors mit einer Pumpenwelle vorgesehen.DE 23 45 635 A1 describes the production of a Blades provided rotor as from the full material manufactured hub with a disc perpendicular to this. However, there is no integral construction of the rotor provided a pump shaft.

Die Erfindung will die Nachteile der bisherigen Lösungen, nämlich viele genau zu bearbeitende Bauteile, relativ komplizierte Montage und Schweißarbeiten bei der Montage vermeiden.The invention aims to address the disadvantages of previous solutions, namely many machining components, relatively complicated assembly and welding work at Avoid assembly.

Dies wird gemäß der Erfindung durch eine Pumpenwelle mit einem Laufrad für Hauptkühlmittelpumpen nach den Merkmalen aus dem Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.This is according to the invention by a pump shaft with a Impeller for main coolant pumps according to the characteristics from the Claim 1 reached. Advantageous further developments are in the Subclaims described.

Durch die Integration von Laufrad und Pumpenwelle in einem nicht zerlegbaren Stück entfällt der gesamte komplizierte Aufwand für Verbindungselemente und deren Sicherung.By integrating the impeller and pump shaft in a piece that cannot be dismantled eliminates the entire complicated effort for Fasteners and their securing.

Hier kann besonders günstig ein entsprechend geformter Rohling zur Fertigung herangezogen werden.An appropriately shaped blank can be particularly favorable here be used for production.

Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Welle eine Zentralbohrung aufweist, deren axiale Erstreckung über die Schaufelansätze an der Nabe hinausreicht. Mittels dieser Bohrung kann an dem Wellenteil bzw. am Laufradteil der aus einem Stück bestehenden Einheit Laufrad- Welle eine zerstörungsfreie Ultraschallprüfung durchgeführt werden. Dazu muß die Welle nicht mehr, wie bisher notwendig, ausgebaut werden.A favorable embodiment of the invention is characterized in that the Shaft has a central bore, the axial extent of which Blade lugs on the hub extend beyond. By means of this hole on the Shaft part or on the impeller part of the one-piece unit impeller A non-destructive ultrasonic test can be carried out. To do this, the Shaft can no longer be expanded, as was previously necessary.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen beispielhaft erläutert, wobeiThe invention is explained below by way of example with reference to the drawings, in which

Fig. 1 eine Verbindung Welle-Pumpenlaufrad nach dem Stand der Technik, Fig. 1 a connecting shaft-pump impeller according to the prior art,

Fig. 2 eine Variante der Erfindung, Fig. 3 eine weitere Variante der Erfindung und Fig. 2 shows a variant of the invention, Fig. 3 shows a further variant of the invention and

Fig. 4 eine Variante der Erfindung mit Zentralbohrung darstellt. Fig. 4 shows a variant of the invention with a central bore.

Fig. 1 zeigt die Verbindung Laufrad-Welle einer Hauptkühlmittelpumpe nach dem Stand der Technik. Die Welle 1 und die Laufradnabe 2 mit den Laufschaufeln 3 sind hier mit einer Zentralschraube 4 verbunden. Die Zentralschraube 4 wird mit Mutter 5 und in diese integrierter Dehnhülse hydraulisch vorgespannt. Darüber wird das Laufrad 2 mit einer Kappe 6, die wieder mit einer Zentralschraube 7 befestigt ist, abgedeckt. Die Befestigungsschraube 7 der Laufradkappe 6 wird mit einem Sicherungselement 8, das bei der Montage mit der Laufradkappe 6 verschweißt wird, gesichert. Fig. 1 shows the connection impeller shaft of a main coolant pump according to the prior art. The shaft 1 and the impeller hub 2 with the rotor blades 3 are connected here with a central screw 4 . The central screw 4 is hydraulically preloaded with nut 5 and in this integrated expansion sleeve. In addition, the impeller 2 is covered with a cap 6 , which is again fastened with a central screw 7 . The fastening screw 7 of the impeller cap 6 is secured with a securing element 8 , which is welded to the impeller cap 6 during assembly.

Fig. 2 zeigt nun einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Einheit Laufrad-Welle 10. Diese Einheit besteht aus einem Wellenteil 11 und einem Laufradteil 12 mit den Laufschaufeln 13 und ist aus einem Stück gefertigt. Bevorzugt wird diese Einheit 10 aus einem Schmiederohling hergestellt. Dabei werden die Laufschaufeln 13 aus dem zylindrischen Schmiedeblock herausgefräst und geschliffen. Der Wellenteil 11 kann in konventioneller Weise durch z. B. Drehen aus einem zylindrischen Teil des Schmiederohlings mit kleinerem Durchmesser hergestellt werden. Alternativ zum Fräsen können die Laufschaufeln 13 auch durch Erosion erzeugt werden. Der Übergang zwischen Wellenteil 11 und Laufradteil 12 kann spannungsmäßig günstig gestaltet werden. Fig. 2 shows a section through an inventive unit impeller shaft 10. This unit consists of a shaft part 11 and an impeller part 12 with the blades 13 and is made in one piece. This unit 10 is preferably produced from a forged blank. The blades 13 are milled out of the cylindrical forging block and ground. The shaft part 11 can in a conventional manner by z. B. Turning can be made from a cylindrical part of the forging blank with a smaller diameter. As an alternative to milling, the rotor blades 13 can also be produced by erosion. The transition between the shaft part 11 and the impeller part 12 can be designed to be favorable in terms of voltage.

Fig. 3 zeigt eine weitere Variante der Erfindung, wobei gleiche Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Im Gegensatz zu Fig. 2 einer Pumpe mit axialem Laufrad ist hier die Ausführung einer Pumpe mit halbaxialem Laufrad dargestellt, wobei wiederum die Einheit Laufrad-Welle 10 aus einem Stück gefertigt ist. Fig. 3 shows a further variant of the invention, wherein like components are provided with the same reference numerals. In contrast to FIG. 2 of a pump with an axial impeller, the design of a pump with a semi-axial impeller is shown here, the impeller-shaft unit 10 in turn being made from one piece.

Fig. 4 stellt eine gesamte Einheit Laufrad-Welle 10 dar. Man erkennt hier die Zentralbohrung 14, die sich über die gesamte Länge des Wellenteiles 11 erstreckt und im Laufradteil 12 bis über den Schaufelansatz 15 der Laufschaufeln 13 hinausreicht. Diese Bohrung dient zur Einführung eines Ultraschallprüfkopfes zur zerstörungsfreien Prüfung insbesondere der Übergange von Wellenteil 11 zu Laufradteil 12 sowie der Schaufelansätze 15 am Laufradteil 12. Diese Prüfung kann in eingebautem Zustand in kurzer Zeit durchgeführt werden, während man bisher für den Ausbau, die Prüfung und den Einbau einige Tage Stillstand ansetzen mußte. FIG. 4 shows an entire unit of impeller shaft 10. Here, the central bore 14 can be seen , which extends over the entire length of the shaft part 11 and extends in the impeller part 12 beyond the blade extension 15 of the rotor blades 13 . This bore serves for the introduction of an ultrasound test head for non-destructive testing, in particular of the transitions from shaft part 11 to impeller part 12 and the blade extensions 15 on impeller part 12 . This test can be carried out in a short time in the installed state, whereas previously it had to be stopped for a few days for the removal, testing and installation.

Claims (3)

1. Pumpenwelle mit einem Laufrad für Hauptkühlmittelpumpen, dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad und die Pumpenwelle als aus einem Stück bestehende Einheit eines Laufradteils (12) und eines Wellenteils (11) aus einem Schmiederohling hergestellt sind.1. Pump shaft with an impeller for main coolant pumps, characterized in that the impeller and the pump shaft are made as a one-piece unit of an impeller part ( 12 ) and a shaft part ( 11 ) from a forging blank. 2. Pumpenwelle mit einem Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenteil (11) eine Zentralbohrung (14) aufweist.2. Pump shaft with an impeller according to claim 1, characterized in that the shaft part ( 11 ) has a central bore ( 14 ). 3. Pumpenwelle mit einem Laufrad nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Erstreckung der Zentralbohrung (14) über Schaufelansätze (15) von Laufschaufeln (13) an einer Nabe des Laufradteils (12) hinausreicht.3. Pump shaft with an impeller according to claim 2, characterized in that the axial extent of the central bore ( 14 ) extends over blade approaches ( 15 ) of blades ( 13 ) on a hub of the impeller part ( 12 ).