带有热缩回致动器的泵密封件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及旋转轴密封件，并且更具体地涉及用于离心栗的热致动密封件，并且具体地涉及用于这种密封件的新型热致动器。
【背景技术】
[0002]在压水核电站中反应堆冷却剂系统被用于将来自反应堆堆芯的热量转送至用于产生蒸汽的蒸汽发生器。蒸汽随后被用于驱动用于产生有效工作的涡轮发电机。反应堆冷却剂系统包括多个分开的冷却环路，每一个冷却环路均被连接至反应堆堆芯并且包含蒸汽发生器和反应堆冷却剂栗。
[0003]反应堆冷却剂栗通常为设计成移动处于高温和高压下(例如550° F(280°C)和近似2，250pSia(155bar)压力下)的大量反应堆冷却剂的竖直单级离心栗。栗从底部到顶部基本地包括三个常见的段:液压段、轴密封件段和电机段。下液压段包括被安装于栗轴的下端部上的叶轮，所述叶轮能够在栗壳体内操作以围绕各自的环路栗送反应堆冷却剂。上电机段包括被联接用于驱动栗轴的电机。中轴密封件段包括三个串联密封件组件:第一下密封件组件(一号密封件)、第二中密封件组件、和第三上密封件组件。密封件组件被定位为与栗轴同心且在栗轴的顶端附近，并且其共同的目的是在正常运行状态过程中提供沿栗轴至安全壳环境的最小化的反应堆冷却剂泄漏。在美国专利N0.3，522，948 ;3，529，838 ；3，632，117 ;3，720，222和4，275，891中描述现有技术已知的栗轴密封件组件的代表性示例。
[0004]机械地密封介于静止栗压力边界和旋转轴之间的界面的栗轴密封件组件必须能够容纳高系统压力(近似2，250psi(155bar))而无过量泄漏。三个密封件组件的串联布置被用于在多级中分解压力。这三个机械栗密封件组件为受控泄漏密封件，在运行过程中，所述受控泄漏密封件在防止反应堆冷却剂从第一冷却剂系统过量泄漏至各自的密封件泄漏端口的同时在每级处容许最小化的受控泄露量。
[0005]栗密封件组件的温度通常通过如下方式被维持于远低于第一冷却剂系统的温度:通过在密封件组件处注入冷却流体，或者通过使用换热器(所述换热器在第一流体到达密封件组件之前冷却第一流体)。这些系统理论上的失效可导致密封件组件暴露于高温，这将很可能导致密封件组件的受控泄露急剧地增加。当反应堆堆芯中的所有核燃料冷却丧失的原因是由于丧失所有交流电源时，在没有电力给栗供电的情况下密封件泄露量无法返回至冷却剂系统。不带有补给装置的受控泄露可能导致反应堆冷却剂无法覆盖反应堆堆芯并且随后导致堆芯损坏。
[0006]因此，在所有燃料冷却丧失和补给栗送丧失同时发生的情况下，需要有效的方法来后备标准的密封件组件。优选地，这样的后备密封件在一旦发生电能丧失或补给栗送能力丧失的其他原因情况下应当能够运行，以大体上密封轴来防止泄露。
【发明内容】
[0007]根据本发明，通过用于速度降低设备或旋转停止设备(诸如栗、压缩机等)的轴的热致动停机密封件来实现上述目的，所述热致动停机密封件被设计用于约束冷却剂穿过轴密封件的正常泄露。下文声明的停机密封件被用于密封具有介于轴和外壳之间的狭窄流动环形空间的任何设备。
[0008]停机密封件的特征在于“开口环”，所述开口环被设计用于⑴在正常运行过程中围绕轴，且在轴和开口环之间具有环形空间；以及(ii)当轴减速至预定速度之下或者停止旋转时缩紧在轴上。开口环具有面对面的端部，当轴在正常联网运行过程中旋转时，所述面对面的端部被间隔件维持于间隔开的关系。当轴减速或停止旋转并且外壳中的温度上升时间隔件被从开口环的面对面端部移除，并且当开口环的面对面的端部靠近彼此时开口环压紧抵靠在轴上，这阻止了大部分穿过环形空间的冷却剂泄露。
[0009]优选地，停机密封件还具有柔顺聚合物密封环，当开口环阻止穿过环形空间的冷却剂泄露时，所述柔顺聚合物密封件环被外壳中压力的增加推动抵靠在轴上。
[0010]具体地，本发明提供带有改进的致动器的密封件，当环形空间中的液体上升至预定的温度之上时，所述致动器用于移除介于开口环的面对面的端部之间的间隔件，以使得开口环能够压紧，以收窄或者大体上密封环形空间的被开口环覆盖的部分。致动器包括圆筒，所述圆筒具有活塞能够在圆筒内轴向移动的轴向尺寸，且圆筒具有围绕活塞被密封的上端部和下端部。活塞杆在一个端部处被连接至活塞并且在另一个端部处被连接至间隔件。腔占据圆筒内介于上端部和下端部之间的空间，活塞行进穿过所述空间。当间隔件被布置于开口环的面对面的端部之间时，活塞的轴向尺寸延伸穿过腔内的空间。活塞的轴向尺寸具有两个不同的直径，较大的直径在活塞行进的方向上先于较小的直径以从开口环的面对面的端部移除间隔件。材料占据腔内的空间的至少一部分。一旦温度上升则材料膨胀以施加力于活塞上，当材料上升至预定温度之上时所述力导致活塞在一个方向上移动以将间隔件从面对面的端部之间移除。优选地，力被施加于围绕活塞的周缘的区域上，活塞的所述至少两个直径的至少一部分在所述区域中延伸。
[0011]在一个实施例中，致动器包括:被支承于腔和腔的下端部处的活塞之间的第一密封件、和被支承于腔和腔的上端部处的活塞之间的第二密封件，且第一密封件和第二密封件能够被操作用于将材料局限于腔内。优选地，第一密封件和第二密封件为杯型密封件并且由PEEK构成。在这个实施例中，致动器还可以包括用于第一密封件和第二密封件中之一或全部的后备密封件。优选地，后备密封件为O形环密封件，并且理想地，O形环密封件由EPDM或HNBR形成。在另一个实施例中，用于第一密封件的支承件或用于第二密封件的支承件被设计用于当压力超过预定的值时释放腔内的压力，并且理想地材料与液体热连通。
【附图说明】
[0012]当结合附图阅读时能够从优选实施例的以下描述中获得本发明的进一步理解，其中:
[0013]图1为常规的核反应堆冷却系统的一个冷却环路的示意性描述，所述常规的核反应堆冷却系统包括在闭合的环路系统中串联地连接至反应堆的蒸汽发生器和反应堆冷却剂栗；
[0014]图2为反应堆冷却剂栗的轴密封段的切除立体图，在剖面上说明密封件外壳以及布置于密封件外壳内且包围栗轴的第一下密封件组件、第二中密封件组件、和第三上密封件组件；
[0015]图3为图2的反应堆冷却剂栗的密封件外壳和密封件组件的一部分的放大剖视图；
[0016]图4为轴密封件布置的剖视图，示出在图2和3中示出的第一下密封件的放大视图，本发明可以被应用于所述轴密封件布置；
[0017]图5为在图4中示出的第一密封件的插入部的放大部分，示出本发明的栗轴的一部分和所填充的停机密封件，所述停机密封件被示出为采用热致动的机械活塞以从开口环移除间隔件；
[0018]图6为在图5中示意性示出的活塞布置的放大视图，且活塞处于完全伸展的位置中，且间隔件被插入能够从本发明获益的停机密封件的开口环的相对的端部之间；
[0019]图7为示出被现有技术采用的图8的活塞布置的剖视图，示出在发生间隔件从开口环的相对端部之间被移除的致动事件之前的状态中的活塞；
[0020]图8为根据本发明的改进的致动机构的剖视图，所述改进的致动机构能够被应用于移除在图7中示出的停机密封件的间隔件；
[0021]图9为示出本发明的第二实施例的活塞布置的剖视图；
[0022]图10为在图9中示出的实施例沿其线A-A的剖视图；
[0023]图11为纳入在图9和10中说明的停机密封件实施例的第一密封件的插入部的放大视图。
【具体实施方式】
[0024]在以下描述中，类似的附图标记表示若干附图中类似的或相对应的部件。还有，在以下描述中，应当理解的是，方向术语(诸如“前”，“后”，“左”，“右”，“上”，“下”等)为方便用语并且不被认为是限制性术语。
[0025]现有技术的反应堆冷却栗
[0026]为了理解本发明，有帮助的是先理解本发明将运行的一个环境。然而，应当理解的是，本发明具有许多其他应用场合。参考图1，示出常规的核反应堆冷却剂系统的多个反应堆冷却剂环路10中之一的示意性描述。冷却剂环路10包括在闭合的环路冷却剂系统中串联连接至核反应堆16的蒸汽发生器12和反应堆冷却剂栗14。蒸汽发生器12包括与蒸汽发生器12的入口室和出口室20、22连通的第一换热管18。蒸汽发生器12的入口室20流体连通地连接至反应堆堆芯16的出口，以用于沿流动路径24接收来自反应堆堆芯的热的冷却剂，所述流动路径24常常被称作闭合环路系统的热段。蒸汽发生器12的出口室22沿闭合环路系统的流动路径26流体连通地连接至反应堆冷却剂栗14的入口段侧。反应堆冷却剂栗14的出口压力侧流体连通地连接至反应堆堆芯16的入口，以用于沿闭合环路系统的冷段的流动路径28将相对较冷的冷却剂给送至反应堆堆芯。
[0027]冷却剂栗14围绕闭合环路系统栗送处于高压力下的冷却剂。具体地，源自反应堆16的热的冷却剂被引导至蒸汽发生器12的入口室20并且穿过与入口室连通的换热管18。在换热管18中流动的同时，热的冷却剂以与通过常规装置(未示出)供给至蒸汽发生器12的冷给水