专利名称：一种硼酸再循环泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于核电装备领域的硼酸再循环泵。
背景技术：
硼酸再循环泵是核电站中经常使用的一种再循环泵，硼酸再循环泵的作用是在核电站运行期间，为防止硼酸注入箱里的硼酸结晶，由硼酸再循环泵，对硼酸注入箱里的硼酸溶液进行连续不断的循环，保证硼酸溶液浓度和温度恒定。此泵的另外一个作用是完成硼酸注入箱的初次充液。现有技术泵的硼酸再循环泵存在下列问题由于硼酸溶液温度较高，在80°C以上，泵体和所述空冷轴承体的膨胀不均；在对机械密封腔室内的密封断面进行冲洗冷却时， 密封断面会因为硼酸的结晶和腐蚀作用而失效，此外硼酸再循环泵的外形尺寸无法得到有效控制，而导致其超出核电站系统所允许的最大值。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种能有效防止硼酸在机械密封腔室内结晶的硼酸再循环泵，有效防止硼酸再循泵的机械密封失效，而危及所述硼酸再循环泵的安全运行。实现上述目的的一种技术方案是一种硼酸再循环泵，包括泵轴，泵体，以及沿所述泵轴轴向依次套接的叶轮、泵盖和空冷轴承体，并且所述泵体、泵盖和所述空冷轴承体是轴向固定的；所述泵体分为吸水室和蜗壳室，所述吸水室一端设置出口法兰，另外一端通过连接部与所述蜗壳室轴向连接；所述蜗壳室的外壁上设置出口管，所述出口管的末端设置出口法兰；所述叶轮内置于所述蜗壳室中，所述叶轮的前端与所述连接部套接，所述叶轮后端套接在所述泵轴的非驱动端；所述空冷轴承体和所述泵轴之间，沿所述泵轴的轴向依次设置机械密封和轴承体，所述轴承体轴向两端分别设置轴承，这两个所述轴承之间形成储油腔室；所述轴承体的轴向两侧分别布置油封系统，且这两个所述油封系统是镜像对称布置的，这两个所述油封系统与所述轴承体之间分别形成回路油腔；所述泵盖及所述机械密封与所述泵轴的径向之间设置轴套；所述泵盖，所述轴套和所述机械密封之间形成机械密封腔室；所述机械密封，包括动环座、机封盖、动环和静环，所述动环座与所述泵轴和所述轴套径向固定，所述机封盖与所述泵盖轴向固定，所述动环径向固定在所述动环座上，所述静环径向固定在所述机封盖上；所述静环和所述机封盖之间设置弹簧，使所述动环和所述静环轴向接触并且相互受力。进一步的，所述弹簧置于第二插销内，所述机封盖上设置径向接液通孔。
进一步的，所述吸水室为直锥形吸水室，所述吸水室设置所述出口法兰一端的截面面积大于所述连接部一端的截面面积。再进一步的，所述蜗壳室是单蜗壳型蜗壳室，所述出水管设置于所述蜗壳室的顶端；所述叶轮的前端和所述连接部之间设置前密封环，所述叶轮的后端与所述泵盖之间设置后密封环，所述叶轮和所述泵轴之间设置叶轮螺母。进一步的，所述泵盖上设置轴向通孔，连通所述蜗壳室和所述机械密封腔室。进一步的，所述油封系统包括挡油盘、轴承盖和防尘盘，所述挡油盘和所述防尘盘在所述泵轴上依次套接，所述防尘盘与所述泵轴径向固定；所述防尘盘包括盘轴和盘座，所述轴承盖套接在所述防尘盘的盘轴的外壁上，并与所述空冷轴承体轴向固定；所述轴承盖的中心设置凸台，所述凸台顶面的圆周上设置凸缘，所述挡油盘的圆周上设置边罩，使所述挡油盘、所述轴承盖和所述防尘盘之间形成油路收集腔。再进一步的，在所述泵轴和所述防尘盘径向之间设置O形密封圈，在所述轴承盖和所述防尘盘的径向之间，沿所述轴承盖的轴向设置油封结构。进一步的，在所述空冷轴承体和所述泵盖的轴向之间设置定位插销。进一步的，所述轴套的侧壁设置阶梯结构，使所述轴套靠近所述泵盖一端的截面面积大于所述轴套靠近所述机械密封一端的截面面积。进一步的，所述空冷轴承体的底部设置轴承支撑脚，所述蜗壳室的底部设置泵脚。采用了本发明的一种硼酸再循环泵的技术方案，即在所述硼酸再循泵的机械密封上的弹簧设置在所述静环和机封盖的轴向之间。其技术效果是在硼酸再循环泵运行的过程中，弹簧不会因为受到交变应力而损坏，从而导致所述机械密封的失效，并影响所述硼酸再循环泵的安全运行。
图I为本发明的一种硼酸再循环泵的结构示意图；图2为本发明的一种硼酸再循环泵的A部分的放大示意图。图3为本发明的一种硼酸再循环泵的机械密封的结构示意图。
具体实施例方式请参阅图I至图3，为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明请参阅图1，本发明的一种硼酸再循环泵，包括泵轴100，泵体1，以及沿所述泵轴 100轴向依次套接的叶轮2、泵盖3和空冷轴承体5，并且所述泵体I、泵盖3和所述空冷轴承体5之间是轴向固定的。本实施例中，所述泵盖3和所述空冷轴承体5轴向之间设置了定位插销32，这样设计的目的在于保证所述泵盖3和所述空冷轴承体5膨胀的一致性，防止在所述硼酸再循环泵在传输温度超过80°C的硼酸溶液时，由于所述泵盖3和所述空冷轴承体5的膨胀不一致，影响所述硼酸再循环泵的安全运行。本实施例中，所述泵盖3和所述空冷轴承体5之间的轴向固定是通过螺钉完成的， 所述泵盖3和所述泵体I之间也是采用螺钉固定的。为了增强所述泵体I与所述泵盖3之间的固定，所述泵体I和所述泵盖3轴向之间设置了垫片。在所述空冷轴承体5和所述泵轴100之间，沿所述泵轴100的轴向依次套接机械密封6和轴承体50，所述轴承体50轴向两端分别设置第一轴承和第二轴承,所述第一轴承和所述第二轴承之间形成储油腔室55。本实施例中，所述第一轴承位于所述轴承体50的非驱动端，即图I中所述轴承体 50的左端，是一个圆柱滚子轴承；所述第二轴承位于所述轴承体50的驱动端，即图I中所述轴承体50的右端，为一对角接触球轴承。这样设计的目的在于所述泵轴100轴向力由角接触球轴承来承受，径向力由圆柱滚子轴承来承受。所述轴承体50的轴向两侧分别布置油封系统4，且这两个所述油封系统4是镜像对称布置的，这两个所述油封系统4在所述轴承体两侧，与所述轴承体50之间分别形成回路油腔40 ；在所述泵盖3及所述机械密封6与所述泵轴100的径向之间设置轴套101，所述泵盖3、所述轴套101和所述机械密封6围成机械密封腔室61。所述泵体I分为吸水室11和蜗壳室12，所述吸水室11 一端设置出口法兰111，另外一端通过连接部112与所述蜗壳室121轴向连接；所述蜗壳室12的外壁上设置出口管 121，所述出口管121的末端设置出口法兰122。本实施例中，所述吸水室11为直锥形吸水室，所述吸水室11设置所述出口法兰 112—端的截面面积大于所述连接部112—端的截面面积。所述蜗壳室12是单蜗壳型蜗壳室，所述出水管121设置于所述蜗壳室12的顶端。所述叶轮2内置于所述蜗壳室12内，所述叶轮2的前端与所述连接部112套接。 所述叶轮2的后端套接在所述泵轴100的非驱动端。这里所述的前端是指所述叶轮2上设置叶轮进口 21的一端。硼酸再循环泵所传输的介质经所述吸水室11，从所述叶轮进口 21 流入所述叶轮22，再从所述叶轮2的圆周上的叶轮出口 25流出。所述叶轮2的圆周与所述蜗壳室12的内壁以及泵盖3之间形成压水室。本实施例中，为了提高所述硼酸再循环泵的效率，所述叶轮2为封闭式叶轮。所述吸水室是锥形吸水室的原因在于水在所述吸水室11内从所述进口法兰111 向所述连接部112流动的时候，水的流速是逐渐减缓的，因此硼酸溶液在所述吸水室11内的水力损失小，进而保证硼酸溶液是以均匀的流速流入所述叶轮进口 21的，这样能有效提高硼酸再循环泵的效率和的抗汽蚀性能。所述蜗壳室12采用单蜗壳型压水室的目的在于有助于减小所述出水管121末端的截面面积，减小所述出口法兰122的口径，降低硼酸溶液在所述出口管122末端处的流速，减小硼酸溶液在所述出口管121末端处的局部阻力损失，提高硼酸再循环泵的效率，避免所述硼酸再循环泵的配用电机被烧坏。所述出水管121在所述蜗壳室12顶端垂直于水平地面设置的原因在于减小所述硼酸再循环泵的轴向尺寸，防止所述硼酸再循环泵的外形尺寸超过核电站系统所允许的最大值。由于所述蜗壳室12是单蜗壳型蜗壳室，为了使所述叶轮2具有稳定的旋转中心， 所述叶轮2的前端所述连接部112之间设置前密封环22，所述叶轮2的后端与所述泵盖3 之间设置后密封环23，所述叶轮2和所述泵轴100之间设置叶轮螺母24。同时，为了保证所述轴套101和所述叶轮2同步随所述泵轴4转动，所述轴套101和所述叶轮2的轴向之间也增加了垫片。本实施例中，为了防止所述硼酸再循环泵的泵体受到腐蚀，因此所述泵体I是由镍铬铁合金制成的。本发明中，对所述轴套101的结构作了改进所述轴套101的外壁设置阶梯结构， 使所述轴套101靠近所述泵盖一端的截面面积大于所述轴套101的目的在于在保证所述机械密封腔室61尺寸的同时，减小所述泵盖3、所述空冷轴承体5和所述机械密封6的尺寸，保证所述硼酸再循环泵的外形尺寸在核电站系统所允许的范围内。另外一方面，也能防止所述轴套101和所述机械密封6之间发生尺寸干涉。请参阅图3，本实施例中，所述机械密封6为集装式机械密封，包括动环座62、机封盖63、动环64和静环65，所述动环座62通过O形密封圈与所述泵轴100和所述轴套101 径向固定，所述机封盖63与通过螺栓所述泵盖3轴向固定，所述动环64径向固定在所述动环座62上，所述静环65径向固定在所述机封盖63上。所述动环64和所述静环65轴向接触并且相互受力。所述动环64和所述静环65之间的接触面即为所述机械密封6的密封端面。所述动环座62与所述动环64轴向之间沿所述动环的圆周设置第一插销66，所述机封盖63与所述静环65轴向之间沿所述静环的圆周设置第二插销67，所述第二插销67内置弹黃68。这样设计的目的在于所述弹簧68在硼酸再循环泵运行的过程中不会产生交变应力，因此在所述硼酸再循环泵长时间使用后，所述弹簧68也不会失效，从而保证所述机械密封6的有效性。而将所述弹簧68置于所述第二插销67内，其目的在于防止硼酸溶液对所述弹簧68产生腐蚀作用。在所述机械密封6上，所述机封盖63和所述动环座62轴向之间，所述静环63和所述泵盖3轴向之间，所述动环座62和轴套101径向之间，所述机封盖63和所述静环65 径向之间均设置O形密封圈，这些所述O形密封圈都是由三元乙丙橡胶制成的，三元乙丙橡胶可在辐射条件下长期不老化，从而防止所述机械密封6失效。此外，在所述机封盖63上还设有径向接液通孔69，所述径向接液通孔69的下端连接所述机械密封腔室61，所述径向接液通孔69的作用一方面是接收所述机械密封腔室61 所泄漏出来的硼酸溶液，另外一方面是向所述机械密封腔室61通入饱和蒸汽，从而防止硼酸溶液在所述机械密封腔室61内结晶，从而导致机械密封失效。所述泵盖3上设置轴向通孔21，连通所述机械密封腔室61，这样设计的目的在于 直接将硼酸再循环泵所输送的硼酸溶液引入所述机械密封腔室61，对所述机械密封6的密封端面进行冲洗和冷却。由于不需要外部管路，在简化轴承体安装结构的同时，另一方面， 也保证了进入所述机械密封腔室61的硼酸溶液能够保持原有的温度，从而防止所述硼酸溶液在所述机械密封腔室61内结晶。硼酸再循环泵开始运转后，所述储油腔室55内的润滑油经过设置于所述泵轴100 上的甩油环102的作用后，分别甩入所述轴承体50上的两侧所述第一轴承和所述第二轴承，对所述第一轴承和所述第二轴承进行润滑，在所述第一轴承和所述第二轴承进行润滑后，润滑油经所述回路油腔40，流回所述储油腔室55。在所述储油腔室55内，还设有油标56和恒位油杯57，用以监控所述储油腔室55内润滑油储量的变化。所述油封系统4的作用是防止润滑油泄漏到所述硼酸再循环泵的外部。请参阅图 2，本实施例中，所述油封系统4包括挡油盘41、轴承盖42和防尘盘43，所述挡油盘41和所述防尘盘43依次套接在所述泵轴100上；所述防尘盘43通过螺栓与所述泵轴100径向固定。所述防尘盘43包括盘轴和盘座，所述轴承盖42套接在所述防尘盘43的盘轴的外壁上， 并通过放气塞48与所述空冷轴承体5轴向固定，所述轴承盖42顶面的中心设置凸台，所述凸台顶面的圆周上设置凸缘421 ;所述挡油盘41的圆周上设置边罩411 ;所述挡油盘41、所述轴承盖42和所述防尘盘43之间形成油路收集腔44。这样设计的目的在于由所述甩油环102溅到所述挡油盘41上的润滑油可以先进入所述油路收集腔44，再回流入所述回路油腔40，最终返回所述储油腔室55。本实施例中，所述挡油盘41的圆周上还设有倒角412,所述倒角412是在通过车削和折弯加工所述边罩411的过程中形成的。本实施例中，所述油封系统4还包括设置在所述泵轴100和所述防尘盘43径向之间的O形密封圈45 ;以及在所述轴承盖42和所述防尘盘43的径向之间，沿所述轴承盖42 轴向设置的油封结构46，本实施例中，所述油封结构46属于迷宫式机械密封。所述O形密封圈45的作用在于防止润滑油从所述防尘盘43与所述泵轴100之间泄漏，同时又防止采用骨架油封结构时，由于弹簧压力过大而造成的抱轴现象。所述油封结构46的作用是防止润滑油从所述防尘盘43和所述轴承盖42之间泄漏。在所述轴承盖42的底面与所述防尘盘43的轴向之间，设置环形油封结构47，该环形油封结构47是由设置于所述轴承盖42底面上的环形槽422和设置于所述防尘盘43的盘座顶面上的环形凸台431组成的，其一方面能够将所述轴承盖42轴向固定，另外一方面还可以防止润滑油从所述轴承盖42和所述防尘盘43之间泄漏，还可以防止灰尘进入所述油封系统4。在所述轴承体50上的所述第一轴承和所述第二轴承向所述储油腔室55的一面均设置轴承挡套58 ;设置所述轴承挡套58的目的在于将所述第一轴承河所述第二轴承轴向固定。此外，所述空冷轴承体5的外壁上增加散热肋条54，以增加所述空冷轴承体5的外壁表面积，在保证所述空冷轴承体5散热性能的同时，使所述空冷轴承体5的结构更为简单。所述空冷轴承体5顶部有一个螺钉59。所述空冷轴承体5的底部设置轴承体支撑53，所述轴承体支撑53通过螺钉与所述空冷轴承体5固定。所述蜗壳室12的底端设置泵脚13，所述泵脚13与所述蜗壳室12是铸为一体的。所述泵脚13和所述轴承体支撑53共同支撑所述硼酸再循环泵。这样大大简化了硼酸再循环泵的支撑架构，减小了所述硼酸再循环泵的外形尺寸。此外，在所述泵脚13上方，所述蜗壳室12的外壁上还设有一个管堵14，用来在硼酸再循环泵检修时将蜗壳室12内的硼酸溶液排空。本实施例中的一种硼酸再循环泵，通过上述技术手段，解决了硼酸再循环泵泵体I 和空冷轴承体5之间膨胀不一致的问题，解决了硼酸溶液易在机械密封腔室61结晶而导致机械密封失效的问题，油封系统4内润滑油易泄漏的问题，同时减小了所述硼酸再循环泵的外形尺寸，使其符合核电站系统对于硼酸再循环泵外形尺寸的要求。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明， 而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、 变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
权利要求
1.一种硼酸再循环泵，包括泵轴(100)，泵体(1)，以及沿所述泵轴(100)轴向依次套接的叶轮(2)、泵盖(3)和空冷轴承体(5)，并且所述泵体(I)、泵盖(3)和所述空冷轴承体(5)是轴向固定的；所述泵体(I)分为吸水室(11)和蜗壳室(12)，所述吸水室(11) 一端设置出口法兰 (111)，另外一端通过连接部(112)与所述蜗壳室(12)轴向连接；所述蜗壳室(12)的外壁上设置出口管(121)，所述出口管(121)的末端设置出口法兰(122)；所述叶轮(2)内置于所述蜗壳室(12)中，所述叶轮(2)的前端与所述连接部(112)套接，所述叶轮(2)后端套接在所述泵轴(100)的非驱动端；所述空冷轴承体(5)和所述泵轴(100)之间，沿所述泵轴(100)的轴向依次设置机械密封(6)和轴承体(50)，所述轴承体(50)轴向两端分别设置第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承之间形成储油腔室(55)；所述轴承体(50)的轴向两侧分别布置油封系统(4)，且这两个所述油封系统(4)是镜像对称布置的，这两个所述油封系统(4)与所述轴承体(50)之间分别形成回路油腔(40)；所述泵盖(3)及所述机械密封(6)与所述泵轴(100)的径向之间设置轴套(101);所述泵盖(3)，所述轴套(5)和所述机械密封(6)之间形成机械密封腔室￠1);其特征在于所述机械密封￠)，包括动环座￠2)、机封盖￠3)、动环￠4)和静环(65)，所述动环座 (62)与所述泵轴(100)、所述轴套(101)径向固定，所述机封盖￠3)与所述泵盖(3)轴向固定，所述动环￠4)径向固定在所述动环座￠2)上，所述静环￠5)径向固定在所述机封盖(63)上；所述静环￠5)和所述机封盖￠3)之间设置弹簧(68)，使所述动环￠4)和所述静环￠5)轴向接触并且相互受力。
2.据权利要求I所述的一种硼酸再循环泵，其特征在于所述弹簧(68)置于第二插销 (67)内，所述机封盖￠3)上设置径向接液通孔(69)。
3.根据权利要求I或2所述的一种硼酸再循环泵，其特征在于所述蜗壳室(12)是单蜗壳型蜗壳室，所述出水管(121)设置于所述蜗壳室(12)的顶端；所述叶轮(2)的前端和所述连接部(112)之间设置前密封环(22)，所述叶轮⑵的后端与所述泵盖(3)之间设置后密封环(23)，所述叶轮(2)和所述泵轴(100)之间设置叶轮螺母(24)。
4.根据权利要求3所述的一种硼酸再循环泵，其特征在于所述吸水室(11)为直锥形吸水室，所述吸水室(11)设置所述出口法兰(111) 一端的截面面积大于所述连接部(112) 一端的截面面积。
5.根据权利要求I或2所述的一种硼酸再循环泵，其特征在于所述泵盖(3)上设置轴向通孔(31)，连通所述蜗壳室(12)和所述机械密封腔室(61)。
6.根据权利要求I或2所述的一种硼酸再循环泵，其特征在于所述油封系统(4)包括挡油盘(41)、轴承盖(42)和防尘盘(43)，所述挡油盘(41)和所述防尘盘(43)在所述泵轴 (100)上依次套接，所述防尘盘(43)与所述泵轴(100)径向固定；所述防尘盘(43)包括盘轴和盘座，所述轴承盖(42)套接在所述防尘盘(43)的盘轴的外壁上，并与所述空冷轴承体(3)轴向固定；所述轴承盖(42)的中心设置凸台，所述凸台顶面的圆周上设置凸缘(421)， 所述挡油盘(41)的圆周上设置边罩(411)，所述挡油盘(41)、所述轴承盖(42)和所述防尘盘(43)之间形成油路收集腔(44)。
7.根据权利要求6所述的一种硼酸再循环泵，其特征在于在所述泵轴(100)和所述防尘盘(43)径向之间设置O形密封圈(45)，在所述轴承盖(42)和所述防尘盘(43)的径向之间，沿所述轴承盖(42)的轴向设置油封结构(46)。
8.根据权利要求I或2所述的一种硼酸再循环泵，其特征在于在所述空冷轴承体(5) 和所述泵盖(3)的轴向之间设置定位插销(32)。
9.根据权利要求I或2所述的一种硼酸再循环泵，其特征在于所述轴套(101)的侧壁设置阶梯结构，使所述轴套(101)靠近所述泵盖(3) —侧的截面面积大于所述轴套(101) 靠近所述机械密封(6) —侧的截面面积。
10.根据权利要求I或2所述的一种硼酸再循环泵，其特征在于所述空冷轴承体(5) 的底部设置轴承体支撑脚(53)，所述蜗壳室(12)的底部设置泵脚(13)。
全文摘要
本发明公开了核电装备领域的一种硼酸再循环泵，包括泵轴，泵体，以及沿泵轴轴向依次套接的叶轮、泵盖和空冷轴承体，并且泵体、泵盖和空冷轴承体是轴向固定的；叶轮内置于蜗壳室中；空冷轴承体和泵轴径向之间，沿所述泵轴的轴向依次设置机械密封和轴承体；所述泵盖及所述机械密封与所述泵轴的径向之间设置轴套；所述泵盖，所述轴套和所述机械密封之间形成机械密封腔室；所述机械密封，包括动环座和机封盖，所述动环座与所述泵轴、所述轴套径向固定，所述机封盖与所述泵盖轴向固定，动环径向固定在所述动环座上，静环径向固定在所述机封盖上；所述静环和所述机封盖轴向之间设置弹簧，使所述动环和所述静环轴向接触并且相互受力。
文档编号F04D29/00GK102606519SQ20121008337
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者毛燕萍, 陆金琪 申请人:上海阿波罗机械股份有限公司