一种电磁提升式全密封泵的制作方法
【专利摘要】本实用新型公布了一种电磁提升式全密封泵，包括密封泵本体、推力盘、上石墨轴瓦，推力盘、下石墨轴瓦、以及上石墨轴瓦构成摩擦副，在密封泵上设置有一个与转子同轴连接的衔铁，还包括固定在密封泵上且与衔铁相匹配的励磁线圈，励磁线圈通过线圈接线柱与直流电源连接。本实用新型利用励磁线圈产生的磁吸附力来提升衔铁，衔铁带动密封泵转子的方式，减小甚至消除下石墨轴瓦与推力盘之间的摩擦作用力，降低甚至消除下石墨轴瓦与推力盘之间的磨损，还可以在屏蔽式主泵断电时通过接通应急蓄电池启用电磁力提升装置，使整个转子处于悬浮状态，避免停机时水润滑推力轴承因转速下降、水膜厚度消失导致边界摩擦阻力增大阻碍转子惰转，从而延长转子的半流量惰转时间并提高反应堆的安全性。
【专利说明】一种电磁提升式全密封泵
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及反应堆系统用全密封泵中起停装置，具体是一种电磁提升式全密封泵。
【背景技术】
[0002]核能装置反应堆采用的立式布置全密封泵(包括屏蔽泵、湿定子泵等)具有结构简单、零泄漏等优点，主要用于反应堆一回路系统主泵和辅助泵，但水润滑推力轴承作为全密封泵关键部件，由于采用滑动摩擦承载的原理设计，同时存在易磨损、寿命有限、可靠性相对较低的特点，如果按核电厂60年寿期考虑，期间需要多次更换水润滑推力轴承摩擦副，由此停堆维修和更换轴承摩擦副将产生较大的经济成本。为了延长全密封泵在反应堆寿期内安全可靠的运行时间，需要避免或减小水润滑推力轴承摩擦副在起动和停机阶段的存在的严重磨损状况，以免推力轴承在长期的起动和停机阶段过渡磨损导致推力轴承失效或卡转子等故障，从而造成重大的损失。
[0003]现有全密封泵水润滑推力轴承摩擦副在使用过程中磨损量较大，在达到一定的磨损量以后需要进行更换，造成较大的损失，延长其使用寿命是本领域中亟待解决的技术难题。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于提供应用于一种电磁提升式全密封泵，克服目前水润滑推力轴承在起停机阶段出现的严重磨损问题，达到延长水润滑推力轴承的使用寿命和可靠性的目的。
[0005]本实用新型的目的通过下述技术方案实现:
[0006]一种电磁提升式全密封泵，包括密封泵本体，在密封泵本体的转子上设置有推力盘，还包括固定在转子外侧且位于推力盘下方的上石墨轴瓦、以及固定在转子外侧且位于推力盘上方的上石墨轴瓦，推力盘、下石墨轴瓦、以及上石墨轴瓦构成摩擦副，在所述密封泵上设置有一个与转子同轴连接的衔铁，还包括固定在密封泵上且与衔铁相匹配的励磁线圈，励磁线圈通过线圈接线柱与直流电源连接。在实际的使用过程中， 申请人:发现了磨损的规律:在全密封泵正常额定转速和恒定轴向负荷F条件下，水润滑推力轴承在处于稳定运转工况时通常在旋转的推力盘与静止的下石墨轴瓦之间能够形成足够的承载水膜厚度，以保证泵在长期稳定运行时推力盘与下石墨轴瓦之间几乎没有边界摩擦和接触磨损，因此水润滑推力轴承产生严重磨损仅仅出现在起动和停机阶段，此时由于起动时转速从零过渡到额定转速、停机时转速从额定转速过渡到零时，推力盘由于转速较低从而不能在与下石墨轴瓦的摩擦面之间形成足够的流体动压承载水膜厚度，由此导致推力轴承严重磨损就出现在起停阶段；在发现这个规律后， 申请人:根据该规律进行了详细的研宄和实验，提出了本实用新型的技术方案:采用在密封泵上设置一个励磁线圈，在密封泵内安装一个衔铁，利用励磁线圈产生的磁吸附力来提升衔铁，衔铁带动密封泵转子的方式，减小甚至消除下石墨轴瓦与推力盘之间的摩擦作用力，降低甚至消除下石墨轴瓦与推力盘之间的摩擦磨损，从而延长密封泵的使用寿命，延长轴承更换的间隔时间，甚至可以作到理论上的永不磨损，避免因轴承故障导致的突发性的停堆等损失，同时还可以在屏蔽式主泵断电时通过接通应急蓄电池启用电磁力提升装置，使整个转子处于悬浮状态，避免停机时水润滑推力轴承因转速下降、水膜厚度消失导致边界摩擦阻力增大阻碍转子惰转，从而延长转子的半流量惰转时间并提高反应堆的安全性。
[0007]该结构还包括一个止推球轴承，所述转子连接在止推球轴承的上圆盘上，所述衔铁连接在止推球轴承的下圆盘上。 申请人:对本实用新型的方案进行了进一步地修改:通过设置一个止推球轴承，衔铁与止推球轴承的下圆盘连接、转子上部的环形凹槽位置的上端与止推球轴承的上圆盘连接，由于止推球轴承采用了上下圆盘之间球体滚动摩擦的承载原理，具有轻便、灵活、摩擦阻力小以及不受上下圆盘之间的相对转速变化限制的特点，因此止推球轴承的上圆盘与下圆盘之间通过滚珠球的转动可以灵活地产生相对旋转，当励磁线圈通过接线柱接通直流电源时将产生磁场作用，向上吸引衔铁由此提升转子以及推力盘向上位移，位移量的大小受上石墨轴瓦的限制，提升力的大小被设计成稍大于轴向负荷F，以确保推力盘不与下石墨轴瓦接触、并使整个转子能够接近处于悬浮状态。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，为了稳定转子的位置，在所述密封泵本体的内表面设置有导向柱，在衔铁上设置有与导向柱相匹配的导向槽。通过设置导向柱、并对应在衔铁的圆柱形连接部分开设纵向导向槽的方式，一方面在转子运转时使衔铁不产生转动并容易上下位移、另一方面能够避免衔铁的转动将切割励磁线圈的磁场而导致转子的转动阻力和内部涡流损耗，通过上述原理让全密封泵转速过渡到额定转速或停机状态后，再切断励磁线圈的直流供电并使衔铁处于自重静止状态；这种全密封泵电磁起停提升装置结构简单、合理，不仅可以在反应堆系统全密封泵起停阶段直接避免或减小水润滑推力轴承出现的严重磨损状况、延长推力轴承使用寿命，同时还能避免应用于主泵突然断电停机时水润滑推力轴承因承载水膜消失、产生较大的边界摩擦阻力阻碍转子惰转，从而延长转子的半流量惰转时间并提高反应堆系统断电的安全性。
[0009]所述的衔铁与转子通过螺栓固定连接。在某些应用如电机的起动力矩足够大、不计励磁限圈通电时转子转动切割其磁力线产生的阻力和衔铁内部涡流损耗影响，同时不考虑应用于主泵时需要延长惰转等需求时，可以采用衔铁与转子为固定连接、并与转子同步转动的全密封泵起停提升装置结构。
[0010]所述励磁线圈(5)通电后产生的吸引力为密封泵轴向负荷F的1.01?1.05倍，使转子能够刚好处于悬浮状态。
[0011]一种电磁提升式全密封泵的起停方法，包括以下步骤:
[0012](a)起动步骤:首先在密封泵运行之前，励磁线圈通过接线柱接通直流电源产生磁吸力，吸引衔铁向上运动，使得推力盘与下石墨轴瓦脱离；然后起动密封泵，当密封泵运转至额定转速后，切断励磁线圈的电源，完成起动；
[0013]( b )停止步骤:首先在密封泵停止之前，励磁线圈通过接线柱接通直流电源产生磁吸力，吸引衔铁向上并保持推力盘与下石墨轴瓦脱离的状态；然后密封泵停机，当密封泵的转速从额定值降到零后，切断励磁线圈的电源，完成停机。
[0014]本实用新型的另外一个目的是提供一种新的控制方法，该控制密封泵起停的方法采用磁吸附力作为保持转子悬空、悬浮的方式，避免转子与下石墨轴瓦之间的接触和摩擦，解决了在起停阶段下石墨轴瓦磨损较大的问题，使得理论上可以实现石墨轴瓦的无损耗工作，大大提高了密封泵的使用寿命，减少了因停机带来的损失。
[0015]本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果:
[0016]I本实用新型提供的一种电磁提升式全密封泵，采用在密封泵上设置一个励磁线圈，在密封泵内转子上安装一个衔铁，利用励磁线圈产生的磁吸附力来提升衔铁，衔铁带动密封泵转子的方式，减小甚至消除下石墨轴瓦与推力盘之间的作用力，降低甚至消除下石墨轴瓦与推力盘之间的摩擦，从而延长密封泵的使用寿命，延长更换的间隔时间，甚至可以坐到理论上的永不磨损，避免因轴承故障导致的突发性的停堆等损失，同时还可以在屏蔽式主泵断电时通过接通应急蓄电池启用电磁力提升装置，使整个转子处于悬浮状态，避免停机时水润滑推力轴承因转速下降、水膜厚度消失导致边界摩擦阻力增大阻碍转子惰转，从而延长转子的半流量惰转时间并提高反应堆断电的安全性；
[0017]2本实用新型提供的一种电磁提升式全密封泵，通过设置一个止推球轴承，衔铁与止推球轴承的下圆盘连接、转子上部的环形凹槽位置的上端与止推球轴承的上圆盘连接，由于止推球轴承采用了上下圆盘之间球体滚动摩擦的承载原理，具有轻便、灵活、摩擦阻力小以及不受上下圆盘之间的相对转速变化限制的特点，因此止推球轴承的上圆盘与下圆盘之间通过滚珠球的转动可以灵活地产生相对旋转，当励磁线圈通过接线柱接通直流电源时将产生磁场作用，向上吸引衔铁由此提升转子以及推力盘向上位移，位移量的大小受上石墨轴瓦的限制，提升力的大小被设计成稍大于轴向负荷F，以确保推力盘处于不与下石墨轴瓦接触状态，从而作到使整个转子能够悬浮起动或停机；
[0018]3本实用新型提供的一种电磁提升式全密封泵，一方面在转子运转时能使衔铁不产生转动并容易上下位移、另一方面能够避免衔铁的转动将切割励磁线圈的磁场而导致转子的转动阻力和内部涡流损耗，通过上述原理让全密封泵转速过渡到额定转速或停机状态后，再切断励磁线圈的直流供电并使衔铁处于自重静止状态；这种全密封泵电磁起停提升装置结构简单、合理，可以进一步提高全密封泵的使用效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型实施例一结构示意图；
[0020]图2为本实用新型实施例二结构示意图。
[0021]附图中标记及相应的零部件名称:
[0022]I一推力盘，2—下石墨轴瓦，3—上石墨轴瓦，4一止推球轴承，5—电感式传感器，6一接线柱，7—衔铁，8—导向柱，9一转子。
【具体实施方式】
[0023]下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0024]实施例一
[0025]如图1所示的原理图，一种电磁提升式全密封泵，包括密封泵本体、水润滑推力轴承摩擦副、励磁线圈5、衔铁7、转子9、止推球轴承4，水润滑推力轴承摩擦副主要由圆盘状的推力盘I与轴对称环形布置的8块扇形下石墨轴瓦2、上石墨轴瓦3组成，其中推力盘I与转子9为刚性固定连接，静止状态时推力盘I坐落在下石墨轴瓦2上、并与上石墨轴瓦3之间保持了 2_的间隙，全密封泵运行时推力盘I与转子9将绕轴心连续旋转、下石墨轴瓦2和上石墨轴瓦3保持相对静止，由于推力轴承的轴向负荷F通过推力盘I作用在石墨轴瓦2上并保持向下，通常轴承摩擦副中的推力盘I在起动和停机时运转会与下部石墨瓦块2接触，导致下部石墨瓦块磨损量将累积增加；励磁线圈5环形镶嵌在泵顶盖上，并通过接线柱6与直流电源连接，导磁材料制作的衔铁7与止推球轴承4的下圆盘连接、转子上部的环形凹槽位置的上端与止推球轴承4的上圆盘连接，止推球轴承的上圆盘与下圆盘之间通过滚珠球的转动可以灵活地产生相对旋转，同时在泵的上部设置导向柱8、并对应在衔铁7的圆柱形连接部分开设纵向导向槽，使衔铁7不产生转动并容易上下位移。
[0026]起停方法:在全密封泵开始运行前，励磁线圈5通过接线柱6接通直流电源时将产生电磁力向上吸引衔铁7由此提升转子以及推力盘向上位移，位移量的大小受上石墨轴瓦3限制，提升力的大小设置成轴向负荷F的1.05倍，以确保转子9以及推力盘I能够接近处于悬浮状态，然后起动全密封泵运转至额定转速后、水润滑推力轴承的推力盘I与下石墨轴瓦2之间的摩擦表面间将形成设计预期的承载水膜厚度后，励磁线圈5才断电停止电磁力提升作用，并使衔铁7处于自重静止状态；在全密封泵停机前瞬间，励磁线圈5通过接线柱6接通直流电源时将产生电磁力同样向上吸引衔铁7由此提升转子以及推力盘向上少量位移，提升力的大小设置为轴向负荷F的1.05倍，以确保转子以及推力盘能够接近处于悬浮转动状态，然后全密封泵停机转速将从额定转速降至零时，励磁线圈5才断电停止电磁力提升作用。
[0027]实施例二
[0028]如图2所示的原理图，一种电磁提升式全密封泵，包括密封泵本体、励磁线圈5、衔铁7、转子9 ;水润滑推力轴承摩擦副主要由圆盘状的推力盘I与轴对称环形布置的8块扇形下石墨轴瓦2、上石墨轴瓦3组成，其中推力盘I与转子9为刚性固定连接，静止状态时推力盘I坐落在下石墨轴瓦2上、并与上石墨轴瓦3之间保持了 2mm的间隙，全密封泵运行时推力盘I与转子9将绕轴心连续旋转、上部和下石墨轴瓦保持相对静止，由于推力轴承的轴向负荷F通过推力盘I作用在石墨轴瓦2上并保持向下，通常轴承摩擦副中的推力盘在起动和停机时运转会与下部石墨瓦块2接触，导致下部石墨瓦块磨损量将累积增加。励磁线圈5环形镶嵌在泵顶盖上，并通过接线柱6与直流电源连接，由导磁材料制作的衔铁7与转子9固定连接并与转子同步转动。
[0029]起停方法:在全密封泵开始运行前，励磁线圈5通过接线柱6接通直流电源时将产生电磁力向上吸引衔铁7由此提升转子以及推力盘向上位移，位移量的大小受上石墨轴瓦3限制，提升力的大小设置成轴向负荷F的1.05倍，以确保转子9以及推力盘I能够接近处于悬浮状态，然后起动全密封泵运转至额定转速后、水润滑推力轴承的推力盘I与下石墨轴瓦2之间的摩擦表面间将形成设计预期的承载水膜厚度后，励磁线圈5才断电停止电磁力提升作用，衔铁7在这个过程中处于与转子同步转动状态；在全密封泵停机前瞬间，励磁线圈5通过接线柱6接通直流电源时将产生电磁力同样向上吸引衔铁7由此提升转子以及推力盘向上少量位移，提升力的大小设置为轴向负荷F的1.05倍，以确保转子以及推力盘能够接近处于悬浮转动状态，然后全密封泵停机转速将从额定转速降至零时，励磁线圈5才断电停止电磁力提升作用。
[0030]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种电磁提升式全密封泵，包括密封泵本体，在密封泵本体的转子(9)上设置有推力盘(1)，还包括固定在转子(9)外侧且位于推力盘(I)下方的下石墨轴瓦(2)、以及固定在转子(9)外侧且位于推力盘(I)上方的上石墨轴瓦(3)，推力盘(1)、下石墨轴瓦(2)、以及上石墨轴瓦(3)构成摩擦副，其特征在于:在所述密封泵上设置有一个与转子(9)同轴连接的衔铁(7)，还包括固定在密封泵上且与衔铁(7)相匹配的励磁线圈(5)，励磁线圈(5)通过线圈接线柱(6)与直流电源连接。
2.根据权利要求1所述的一种电磁提升式全密封泵，其特征在于:还包括一个止推球轴承(4)，所述转子(9)连接在止推球轴承(4)的上圆盘上，所述衔铁(7)连接在止推球轴承(4)的下圆盘上。
3.根据权利要求2所述的一种电磁提升式全密封泵，其特征在于:在所述密封泵本体的内表面设置有导向柱(8)，在衔铁(7)上设置有与导向柱(8)相匹配的导向槽。
4.根据权利要求1所述的一种电磁提升式全密封泵，其特征在于:所述的衔铁(7)与转子(9)通过螺栓固定连接。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种电磁提升式全密封泵，其特征在于:所述励磁线圈(5)通电后产生的吸引力为密封泵轴向负荷F的1.01?1.05倍。
【文档编号】F04D15/00GK204175626SQ201420637247
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年10月30日 优先权日:2014年10月30日
【发明者】邓礼平, 杨松, 刘立志 申请人:中国核动力研究设计院