用于传热流体的泵和包括这种泵的核反应堆的制作方法

本发明一般地涉及用于导致传热流体在流体回路中流动的泵。

更具体地说，根据第一方面，本发明涉及一种如下类型的用于导致传热流体在流体回路中流动的泵，该类型的泵包括：

-主法兰；

-向内界定传热流体的流动室的蜗壳，蜗壳刚性地固定到主法兰；

-容纳在流动室中的泵轮；

-容纳在流动室中的扩散器，其被布设以便引导由泵轮移动的传热流体；

-使泵轮围绕旋转轴旋转的驱动轴，其轴向上横穿主法兰和扩散器，泵轮刚性地固定到驱动轴；

-用于冷却驱动轴的装置，其包括轴向上插入主法兰与蜗壳之间的热障法兰以及连接到热障法兰并围绕驱动轴的冷却回路。

背景技术：

可以使用螺栓将扩散器固定到热障法兰。在这种情况下，冷却装置和扩散器彼此的轴向对准可以由布设在扩散器的上端的圆柱形部分提供。圆柱形部分的自由上表面是阶梯状的，并且具有相对于径向外部部分略微突出的径向内部部分。密封垫圈被插入在径向内部部分与热障法兰之间。

在这种布设的情况下，密封垫圈被放置在由从部件中的热梯度得到的力而极大变形的区域中。作为结果，这两部分之间难以获得高程度的密封。更进一步地，在装备的维护操作期间，扩散器和冷却装置相对于彼此的轴向对准通常需要修理加工。因此泵的维护是复杂的。最后，螺栓可能在应力下遭受腐蚀。

技术实现要素：

在这种情境下，本发明旨在提出一种不具有上述缺陷的泵。

为此目的，本发明涉及一种前述类型的泵，其特征在于，扩散器包括轴向夹持在热障法兰与蜗壳之间的扩散器法兰，扩散器和热障法兰中的一个包括围绕旋转轴的外凹槽，扩散器和热障法兰中的另一个包括接合在外凹槽中并且提供冷却装置与扩散器彼此的轴向对准的外凸榫。

因此，扩散器相对于蜗壳的定位的保持是通过将扩散器轴向夹持在热障法兰和蜗壳之间而提供的。这样的布设是简单的，并且可以消除将扩散器固定到热障法兰的螺栓。

由于法兰的存在，并且因为冷却装置与扩散器的轴向对准是由外凸榫和外凹槽实现的，所以扩散器面向热障法兰的部分不易变形。然而，冷却装置与扩散器的轴向对准对于泵的轴的引导轴承的对准以及因此泵的适当的振动行为是必要的。本发明可以改善泵的轴向对准，因为它可以避免在拆卸泵期间的变形以及修理操作。

因此，蜗壳、扩散器和冷却装置长期稳定地保持在彼此的相对位置中，这有助于保证部件之间的密封。

该泵可以进一步具有下面的单独地或根据任何技术上可能的(多个)组合考虑的一个或多个特征：

-扩散器法兰通过接触平面与热障法兰接触，外凹槽是由布设在扩散器和热障法兰中的所述一个上的内凸榫径向上向内地界定的，内凸榫轴向上延伸超过接触平面并且在布设在扩散器和热障法兰中的所述另一个内的内凹槽中接合；

-泵包括插入在扩散器法兰与蜗壳之间的扩散器密封垫圈；

-泵包括插入在热障法兰和扩散器法兰之间的热障密封垫圈；

-冷却回路包括至少一个冷却管道，该冷却管道具有焊接在热障法兰上的区段，内凸榫或外凸榫相对于在扩散器法兰与热障法兰之间的接触平面轴向上朝向扩散器突出小于200mm的高度；

-扩散器包括围绕旋转轴的圆柱形部分，圆柱形部分被径向地插入在蜗壳与冷却回路之间并且径向上具有大于100mm的厚度；

-冷却装置包括放置在冷却回路周围的封盖，封盖具有布设在扩散器的圆柱形部分的紧邻区域的护罩，而不在中间插入隔热层；和

-扩散器包括固定到圆柱形部分的环形部分，该环形部分将冷却回路与流动室隔离开，封盖具有轴向上插入在冷却回路与环形部分之间的底部，该底部被布设在环形部分的紧邻区域中，而不会在冷却回路和环形部分之间插入热绝缘层。

根据第二方面，本发明涉及一种核反应堆，其包括：

-容器，其中放置包括核燃料组件的核心；

-将容器流动地连接到热交换器或蒸汽涡轮的主回路，主回路包括具有用于在主回路中循环主流体的以上特征的泵。

热交换器例如是蒸汽发生器。

【附图说明】

参照所附的各图，本发明的其它特征和优点将从供参考并且非限制性地提供的下面的详细描述中显现，其中：

图1是根据本发明的泵的轴向平面中的截面图；

图2是示出扩散器与冷却装置之间的连接的图1的泵的细节的放大的截面图。

【具体实施方式】

图1中示出的泵1被提供用于导致传热流体在流体回路中流动。

典型地，该泵是核反应堆主泵，其被提供用于使导致该反应堆的主流体在主回路中流动。除主回路外，核反应堆还包括含反应堆的核心的压力容器。核心是由核燃料组件组成的。

在PWR型反应堆中，主回路将反应堆的容器连接到蒸汽发生器。主流体与核燃料组件接触而被加热，并将其部分热能提供给蒸汽发生器中的次级流体。主泵确保主流体沿着主回路从反应堆的容器到蒸汽发生器流动，然后主流体从蒸汽发生器返回到容器。

在BWR型核反应堆中，主回路将反应堆的容器连接到蒸汽轮机。主流体在反应堆的容器中被蒸发，与核燃料组件接触。主泵确保传热流体从容器到蒸汽轮机的流动，并将传热流体从蒸汽轮机送回反应堆的容器。

替换地，泵被提供为在核反应堆的另一回路中实现，例如次级回路或第三回路或任何其它回路中实现。根据又一替代方案，提供泵以用于导致传热流体在除了核反应堆以外的工业设施中流动。

传热流体是任何类型的。例如，传热流体本质上包括水。

泵1包括：

-主法兰3；

-向内界定用于传热流体的流动室7的蜗壳5；

-容纳在流动室7中的泵轮9；

-容纳在流动室7中的扩散器11，其被布设以便引导由泵轮9移动的传热流体；

-使泵轮9围绕旋转轴X旋转的驱动轴13，泵轮9刚性地固定到驱动轴13；

-用于冷却驱动轴13的装置15。

旋转轴X典型地是垂直的。在以下描述中，术语“顶部”，“底部”，“下方”，“上方”，“上部”和“下部”应被理解为相对于垂直方向。

如图1中可见的那样，主法兰3是厚的部件，由诸如钢之类的金属制成。它实质上垂直于旋转轴X。

蜗壳5是由金属制成的锅制部件。

蜗壳5被刚性地固定到主法兰3。

为此，蜗壳5包括蜗壳法兰17，蜗壳法兰17实质上垂直于轴X并包括由驱动轴13横穿的中央孔18。蜗壳法兰17通过图1中可见的主螺栓19而固定到主法兰3。

泵1典型地是离心式的。因此，蜗壳7具有吸入口21，其用于位于驱动轴13的延伸部中的传热流体并且通向流动室7内部。

入口21位于泵轮9的下方。

蜗壳5还具有相对于旋转轴X实质上径向的用于传热流体的排放出口23。更具体地，出口23的中心轴实质上垂直于轴X。

泵1进一步包括布设在主法兰3上方的未示出的马达。马达被放置在壳体25内，通过主螺栓19刚性地固定到主法兰3。壳体25位于主法兰上方，并搁置在主法兰3的上表面上。

泵1进一步包括多个垫圈，其沿着驱动轴13提供旋转的密封。这些垫圈被放置在由参考标记27统一指定的垫圈外壳中。

更进一步地，泵1包括用于引导轴13的旋转的轴承。图中示出了下轴承29。

冷却装置15包括热障法兰31和连接到热障法兰31并围绕驱动轴13的冷却回路33。

热障法兰31在实质上垂直于旋转轴X的平面中延伸。其被放置在主法兰3的正下方，并与主法兰3的下表面直接接触。

热障法兰31轴向上插入在主法兰3与蜗壳5之间。更具体地，其被插入在主法兰3与蜗壳法兰17之间。

驱动轴13轴向上横穿主法兰3，热障凸缘31和扩散器11。

冷却回路33包括特别地在图2中可见的一个或多个盘管35。它进一步包括被布设成导致冷却剂在盘管35中流动的装置(未示出)。每个盘管35包括一个或多个管，被布设以便形成围绕驱动轴13的圆形的圈。圈被布设在垂直于旋转轴X的若干个腹板(“web”)中，每个腹板包括若干圈。

如图2中可见的那样，下轴承29包括刚性地固定到热障法兰31的保持架(“cage”)37以及插入在保持架37与驱动轴13之间的多个滚动构件39。例如，滚动构件39是滚轮。

盘管35被轴向上布设在下轴承件29处并且围绕滚动构件39。

扩散器11是具有复杂形状的金属部件。

它包括旨在将扩散器11限制在相对于蜗壳5的定位中的上部部分和被提供为引导传热流体的下部部分41。

如图1中示出的那样，扩散器的下部部分41是中空的并界定中央壳体43，泵轮9被布设在该中央壳体43中。壳体43向下开口并且因此具有布设在蜗壳的吸入口21对面的进入口45。

导管47将传热流体从入口21引导至吸入开口45。

扩散器的下部部分41还在泵轮9周围具有围绕旋转轴X圆周向分布的排放通道49。通道49被布设和定向以便将由泵轮9移动的传热流体朝向蜗壳的排放口23引导。

扩散器11进一步包括被轴向夹持在隔热法兰31与蜗壳5之间的扩散器法兰51。

扩散器法兰51是扩散器上部部分的部分。

它实质上垂直于旋转轴X而延伸。它被夹持使得扩散器法兰51在一侧上直接与热障法兰31的下表面接触，并且在另一侧上直接与蜗壳5接触。

更具体地，扩散器法兰51的下表面53压靠扩散器法兰17的上表面55。

因此，扩散器法兰51通过主螺栓19而轴向上压靠扩散器法兰17，主螺栓19使主法兰3压靠热障法兰31并使热障法兰31压靠扩散器法兰51。

扩散器5进一步包括径向插入在冷却装置33与蜗壳5之间的圆柱形部分57。圆柱形部分57和冷却装置33被布设在蜗壳法兰17的中央孔18中。扩散器法兰51从圆柱形部分57的上端向外径向上突出。

扩散器11进一步包括环形部分59，该环形部分被固定到圆柱形部分57，界定用于驱动轴13的通道孔61。环形部分59从圆柱形部分57径向上向内突出。它被固定到圆柱形部分57的下端。因此，它与圆柱形部分57界定围绕驱动轴13的环形体积63，冷却回路33被容纳在该环形体积63中。

为了提供冷却装置15与扩散器11彼此的轴向上的对准，扩散器11包括以旋转轴X为中心的圆周向外凹槽65。

更进一步地，热障法兰31包括接合在外凹槽65中的外凸榫67。

外凹槽65向上开口，即朝向热障法兰31。它在扩散器的圆柱形部分57中是中空的。替换地，它在扩散器法兰51中是中空的。

它围绕轴X一直圆周向上延伸。替换地，它并不围绕旋转轴X一直圆周向上延伸。例如，在这种情况下，它包括围绕轴X分布的多个圆周区段。

如图2中示出的那样，在包含旋转轴X的平面中以剖面而考虑的外凹槽65具有U形截面。替换地，外凹槽65具有V形截面或任何其它适当的截面。

外凹槽65是由径向外壁径向上向外界定的，并且由径向内壁径向上向内界定的。寒冷的情况下，扩撒器11的居中是通过外凸榫67抵靠径向外壁而实现的。温暖的情况下，扩撒器11的居中是通过外凸榫67抵靠径向内壁而实现的。

外凹槽65通过内凸榫69径向向内(即朝向旋转轴X)界定的，该内凸榫69接合在布设在热障法兰31中的内凹槽71中。内凹槽71是在热障法兰面向下(即朝向扩散器11)的大面73中挖空的。内凸榫69从扩散器5的圆柱形部分57轴向上突出。它限定了外凹槽65的径向内壁。

像前面一样，典型地，凹槽71围绕轴X在圆周向上一直延伸。替换地，其仅在旋转轴X的外周的部分上延伸，并且例如包括围绕轴X分布的若干个圆区段。

扩散器法兰51在图2中体现的接触平面P处与热障法兰31接触。更具体地，热障法兰31的大面73与在接触平面P处面朝上的扩散器法兰51的大面75接触。

外凸榫67相对于轴X径向上具有实质上等于外凹槽65的宽度的宽度。相反地，外凸榫67具有轴向上考虑的小于外凹槽65的深度的轴向高度。外凸榫67的高度是从接触的时间P而取得的。同样地，外凹槽65的深度是在接触平面P与外凹槽的底部77之间取得的。环79占据凸榫67与外凹槽的底部77之间留下的自由空间的大部分。该环是通过螺钉81而刚性地固定到扩散器11的。因此限制了可能积聚在凹槽65中的传热流体的量。

如图2中可见的那样，盘管35具有通过焊接部85而固定到热障法兰31的端部区段83。端部区段83是轴向上定向的，并且因此实质上垂直于接触平面P。焊接部85在大面73的紧临区域中。例如，焊接部85将端部区段83固定到布设在大面73上的凸台87。

端部凸榫67相对于接触平面P轴向突出小于200mm的高度，优选地小于100mm。

因此，外凸榫67由于其较低的高度而不妨碍焊接工具的移动，从而能够产生焊接部85。

内凸榫69在径向上相对于旋转轴X具有实质上等于或略小于内凹槽71的宽度的宽度。轴向上，其具有实质上上等于内凹槽71的深度的高度。内凸榫69的高度和内凹槽71的深度是从接触平面P轴向上取得的。

应该注意的是，冷却装置15典型地包括布设在冷却回路33周围的封盖89。封盖89被容纳在环形空间63内。在图示的示例中，封盖89包括布设在紧邻扩散器的圆柱形部分57的护罩91而没有插入绝热层。护罩91具有以轴X为中心的总体上圆柱形的形状。它是通过上边缘93而固定到热障法兰31的。

护罩91在圆柱形表面95的紧邻区域中径向上向内延伸，界定了圆柱形部分57。它在盘管的端部区段83与圆柱形表面95之间穿过。

封盖89进一步包括轴向上插入在冷却回路33与扩散器的环形部分59之间的底部97。底部97被布设在环形部分59的紧邻区域中，而不插入热绝缘层。

底部97具有环形形状，并且从护罩91的下边缘径向上向内(即朝向旋转轴X)延伸。底部97实际上延伸到保持架37。

如图2中可见的那样，圆柱形部分57径向上具有大于100mm的厚度，优选大于150mm。

作为结果，不需要在封盖与扩散器之间提供热屏障。

更进一步地，泵1包括在扩散器法兰51与蜗壳5之间的扩散器密封垫圈99。典型地，该扩散器密封垫圈99是具有螺旋形状的石墨垫圈。它在旋转轴X的整个周边上延伸。它被插入在扩散器法兰的下部大面53与容积法兰17的上部大面55之间。

有利地，泵1包括插入在扩散器法兰51与蜗壳5之间的附加的扩散器密封垫圈101。垫圈101被容纳在布设在下部大面53中或者上部大面55中的凹槽中。它是径向上朝向垫圈99的外部而放置的。因此，在通过扩散器垫圈99泄漏的情况下，传热流体被捕获在接收垫圈101的凹槽中，并通过提供在泵的该端部的通道而被排出。

泵1还包括插入在热障法兰31与扩散器法兰51之间的热障密封垫圈103。该垫圈103典型地是螺旋石墨垫圈。它被插入在扩散器法兰的上部大面73与热障法兰的下部大面75之间。

像前面一样，泵1有利地具有附加的热障法兰105，其被容纳在布设在大面73中或者大面75中的凹槽中。垫圈105被径向地布设在热障密封垫圈103的外侧。因此，在通过垫圈103泄漏的情况下，传热流体被收集在接收垫圈105的凹槽中，并通过提供在泵中的该端部的通道而被排出。

因此可以看出，由于外凹槽65和外凸榫67的存在，冷却装置15与扩散器11的轴向对准被特别简单地获得。内凹槽71和内凸榫69也促进该对准。

由于热障法兰和扩散法兰的存在，特别容易获得部件之间的密封。这些法兰提供大的平面表面，使得可以简单地布设密封垫圈并获得良好的密封水平。平面表面还可以使用用于高压差的有效垫圈，以抵抗与相对的平面表面的摩擦。

根据一个非优选的替换方案，泵包括在圆柱形部分57与封盖的护罩91之间的热屏障和/或包括在封盖的底部97与扩散器的环形部分59之间的热屏障。

根据另一替换实施例，外凸榫67被布设在扩散器上，并且外凹槽65是在热障法兰31中是挖空的。在这种情况下，内凸榫69是由热障法兰31支撑的，并且内凹槽71是在扩散器中挖空。它相对于接触平面P突出小于400mm的高度，优选200mm的高度。