用于主机动化泵单元的轴封系统的无源关机密封装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于主机动化泵单元的无源关机密封装置(20、40)，其包括一系列热学双金属条(21、41)，当所述双金属条的温度地域所述温度阈值时其具有被称作冷态位置的第一位置，当所述双金属条的温度高于所述温度阈值时其具有被称作热态位置的第二位置；密封环(23)，其具有当所述双金属条(21、41)处于其热态位置时的有效位置和当所述双金属条处于其冷态位置时的无效位置；锁定/解锁装置(25)，设计为当所述双金属条(21、41)处于其冷态位置时将所述密封环(23)锁定在其无效位置，并且当所述双金属条(21、41)处于其热态位置时将所述密封环(23)释放；弹性装置(24)，设计为当所述锁定/解锁装置(25)未锁定时力推所述密封环(23)到有效位置。
【专利说明】用于主机动化泵单元的轴封系统的无源关机密封装置
【技术领域】
[0001]本发明的领域是用于原子压水反应器(PWR)的反应器冷却剂泵机组。
[0002]本发明更特别适用于无源关机密封装置(SSD)，其用于控制由反应器冷却剂泵机组上呈现的密封系统的故障引起的主冷却剂泄漏。
【背景技术】
[0003]关机密封装置(SSD)已经在新一代原子压水式反应器中得到发展，以在被称作SB0(站闭火)的意外情况之后处理反应器冷却剂泵机组密封系统的故障。
[0004]因此，关机密封装置必须能够在这个突发情况中以及在反应堆冷却剂泵机组已经关闭后，控制并停止由反应器冷却剂泵机组密封系统的故障引起的主冷却剂泄漏。
[0005]通常，这种类型的装置由辅助源(例如，这种压氮循环)激活，并且如果失去反应器冷却剂泵机组冷却源，那么通过反应器仪器控制装置输出的信息来控制触发。
[0006]已经发展了无源关机密封装置，其不需要任何辅助激活系统或在反应器仪器控制中生成触发信息，以免使用激活源。在文件W02010/068615中公开了这种无源关机密封系统。
【发明内容】
[0007]在这个上下文中，本发明目的在于提出对这种密封装置的改进，以便保证意外情况期间密封装置的激活和正确操作。
[0008]为了实现这个目的，本发明公开了用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置，该系统包括至少一个适合于从温度阈值开始改变形状的双金属条；所述双金属条具有当所述双金属条的温度小于所述温度阈值时被称作冷态位置的第一位置和当所述双金属条的温度大于所述温度阈值时被称作热态位置的第二位置；
[0009]所述装置特征在于，其包括:
[0010]-密封环，其具有当所述至少一个双金属条处于其热态位置时的有效位置和当所述至少一个双金属条处于其冷态位置时的无效位置；
[0011]-锁定/解锁装置，其被固定到所述至少一个双金属条，并且适合于当所述至少一个双金属条处于其冷态位置时将所述密封环锁定在其无效位置，并且当所述至少一个双金属条处于其热态位置时释放所述密封环；
[0012]-弹性装置，适合于当所述锁定/解锁装置未锁定时将所述密封环约束在有效位置。
[0013]用本发明，可能停止由反应器冷却剂泵机组密封系统的故障引起的主冷却剂的泄漏，而无需辅助激活源。
[0014]根据本发明的装置的设计使得能够在已经服役的反应器冷却剂泵机组的构造上简单地安装。
[0015]用根据本发明的装置，也可能调整该装置，以通过调整该装置的自激活温度并且更精确地通过修改双金属条改变形状的温度阈值来达到每种核反应器的工作约束。
[0016]根据本发明的无源的关机密封装置也可以具有单独或以任何技术可能的组合得到的一个或几个下列特征:
[0017]-所述装置适合于集成在服役的反应器冷却剂泵机组的轴封系统中；
[0018]-所述环包括肩，其适合于配合所述锁定/解锁装置；
[0019]-所述至少一个双金属条适合于从在80°C和200°C之间的温度阈值开始改变形状，有利地该温度阈值等于150°C ；
[0020]-所述密封环由耐超过300°C的温度的聚合材料制成；
[0021 ]-所述密封环由PEEK制成；
[0022]-所述密封环由用玻璃或碳纤维填充的PEEK基体组成的复合物制成；
[0023]-所述密封环由金属材料制成；
[0024]-所述密封环是由金属芯形成并由比所述金属核心更具韧性的材料包覆的复合材料；
[0025]-所述比所述金属芯更具韧性的材料是聚合物或镍或银；
[0026]-所述弹性装置是压缩弹簧；
[0027]-该装置包括多个双金属条和围绕所述环分布的多个锁定/解锁装置；所述双金属条和所述锁定/解锁装置彼此离开恒定角距离；
[0028]-所述装置包括三个双金属条和三个锁定/解锁装置。
[0029]本发明的另一个目的是反应器冷却剂泵机组，其包括:
[0030]-密封系统，其适合于沿着沿反应器冷却剂泵机组轴布置的泄露路径建立受控泄漏；
[0031]-根据本发明的无源关机密封装置，其适合于当所述密封系统有缺陷时并且当所述密封环有效时，至少部分封闭所述密封系统的所述泄露路径，以便产生受控泄漏。
【专利附图】
【附图说明】
[0032]在参考附图阅读为引导而非限定给出的下列描述之后，本发明的其他特征和优点将变为更加清楚，其中:
[0033]-图1示出根据本发明的被集成到反应器冷却剂泵机组密封系统中的无源关机密封装置的第一实施例；
[0034]-图2a和2b示出作为温度的函数的图1中所示的无源关机密封装置的行为；
[0035]-图3示出根据本发明的被集成到反应器冷却剂泵机组密封系统中的无源关机密封装置的第二实施例；
[0036]-图4a和4b示出作为温度的函数的图3中所示的无源关机密封装置的行为。
[0037]为了提高清楚性，在全部图中由相同的附图标记标记相同或类似的元件。
【具体实施方式】
[0038]压水式反应器的反应器冷却剂泵机组是具有竖直轴的离心式泵。通过三级组成的密封系统提供在轴出口 10处的动态密封(图1)。
[0039]第一级被称作I号密封件。I号密封件(未示出)是可控泄漏液压密封。在正常操作期间，沿着轴10建立通过箭头Fl示出泄流。
[0040]在意外情况中，在到I号密封件的入口处的温度快速增加，到达接近主回路的温度，其为大约280°C。I号密封件的性能在这个温度下退化，这导致泄流增加非常大，其可能超过每小时10m3。无源关机密封装置(SSD)将在这种意外情况中在I号密封件的下游侧上阻塞泄漏路径Fl。
[0041]图1示出根据本发明的被集成到反应器冷却剂泵机组密封系统中的无源关机密封装置的第一实施例。状况图1中所示的SSD装置示出为在正常工作状况下。图2a和2b示出根据本发明的密封装置的两个状态的截面视图。
[0042]图2a更特别示出在反应器冷却剂泵机组的正常操作状况下的密封装置，也就是说，当装置的温度小于阈值时的密封装置。
[0043]图2b更特别示出在反应器冷却剂泵机组的意外操作情况期间的密封装置，也就是说当装置的温度高于阈值时的密封装置。
[0044]根据本发明的关机密封装置20包括:
[0045]-多个双金属条21(仅显示一个)，其适合于从预定温度阈值开始改变形状；
[0046]-支撑件22，将该装置22固定到反应器冷却剂泵机组，并且更具体地固定到I号密封件的浮动组件支撑件32 ；
[0047]-密封环23，与反应器冷却剂泵机组的泵轴10同心放置；
[0048]-弹性装置24，诸如压缩弹簧，其适合于在轴向上移动密封环并且将2号密封件保持在旋转表面31上；
[0049]-锁定/解锁装置25，用于锁定或解锁密封环23的无效位置。
[0050]在图l、2a和2b中所示的第一实施例，双金属条21是在其一个末端通过螺钉装置固定到支撑件22上的叉状形状。
[0051]在其自由端，双金属条21被固定到锁定/解锁装置25。该锁定/解锁装置25有利地为销。
[0052]该支撑件22包括贯穿绞孔，销25插入该贯穿铰孔并且在支撑件22的每侧上打开，以便其能够配合密封环23。该销25安装为能自由地在绞孔内侧滑动，以便当泄流温度增加而双金属条21改变形状时，销能够在轴向上位移。
[0053]根据本发明的一个优选实施例，该装置包括围绕反应器冷却剂泵机组轴10的圆周以120°分布的三个双金属条21。
[0054]在正常操作状况(图1和2a)下，双金属条21处于其冷态位置，其中泄流温度小于阈值形变温度。
[0055]在这些状况下，通过位于该环的内侧边缘部分上的肩26和销25的配合并且通过由弹性装置的压缩得到的销25上的环23的张力，密封环23被锁定在如图1或图2中所示的无效位置。
[0056]在事故情况(图2b)下，泄流温度的增加，增加了双金属条21的温度，然后双金属条在到达其形变阈值温度时改变形状。因此，在这个情况下，双金属条“切换(toggles)”。双金属条21的切换更改了销25的位置，其被固定到双金属条21，以使得其能够在支撑件22的绞孔中滑动并且从密封环23的肩26释放。由于密封环23不再被销25轴向约束，弹性装置24使环23接触2号密封件的旋转表面31，因此阻塞通过箭头标记Fl表示的泄漏路径。通过在支撑I号密封件的浮动组件的部分32的绞孔内侧的密封环23的外径，密封环23被沿着轴向引导。
[0057]最初通过弹性装置24然后也通过由装置20的上游侧的压力增加导致的高压釜效应，在有效位置阻塞密封环23，换句话说接触旋转表面31。
[0058]图3示出根据本发明的被集成到反应器冷却剂泵机组密封系统中的无源关机密封装置的第二实施例。图3中示出的SSD装置示出为在正常工作状况下，其密封装置23’的位置在事故状况下。图4a和4b示出根据图3中示出的第二实施例的密封装置的两个状态的截面视图。
[0059]图4a更特别示出在反应器冷却剂泵机组的正常操作状况期间的密封装置的第二实施例，也就是说当装置的温度小于阈值时。
[0060]图4b更特别示出在反应器冷却剂泵机组的事故操作情况下的密封装置的第二实施例，也就是说当装置的温度高于阈值时。
[0061 ] 关机密封装置40包括:
[0062]-多个双金属条41，其适合于从预定温度阈值开始改变形状；
[0063]-支撑件42，将该器件42固定在反应器冷却剂泵机组，并且更准确地说在I号密封件的浮动组件支撑件上；
[0064]-密封环23;
[0065]-弹性装置24，诸如压缩弹簧，其适合于在轴向移动密封环并且将其保持在2号密封件的旋转表面31上；
[0066]-锁定/解锁装置25，用于锁定或解锁密封环23的无效位置。
[0067]在这个第二实施例中，双金属条41采用盘形形状，在其外径处被支撑件42阻塞。
[0068]该盘状双金属条包括在其中心的穿孔，其将被用于固定锁定/解锁装置25。
[0069]该支撑件42包括贯穿绞孔，锁定/解锁装置25插入该贯穿铰孔并且在支撑件42的每侧上打开，以便其能够配合密封环23。
[0070]以与如上所述的实施例相同的方式，锁定/解锁装置25被安装，以在绞孔内侧自由滑动，以便在由于泄流温度增加导致双金属条41的形状改变时，装置25能够在轴向上位移。
[0071]在正常操作状况(图3和4a)下，双金属条23处于其冷态位置，其中该泄流阈值温度小于形变阈值的温度。
[0072]在这些状况下，通过位于环的内周部分的肩26和锁定/解锁装置25的配合，该密封环23被锁定在无效位置中。因此，在这个静止位置，即在正常工作期间，密封环23被保持锁定在这个位置，并且压缩弹性装置24。
[0073]在事故情况(图4b)下，泄流的温度的增加，有效地增加了双金属条41的温度，然后当双金属条到达其形变阈值温度时其形状改变。因此，在这个情况下，双金属条“切换”。双金属条21的切换改变了锁定/解锁装置25的位置，以便使得其能够在支撑件42的绞孔中滑动并且从密封环23的肩26释放。由于密封环23不再通过锁定/解锁装置25被轴向地保持在适当位置，压缩弹性装置24在环23上施加轴向力，因此使其与2号密封件的旋转表面31接触，因此阻塞由箭头标记Fl表示的泄漏路径。
[0074]通过弹性装置24并且通过由装置20的上游侧上的压力增加所导致的高压釜效应，密封环23在有效位置被阻塞(通过图3中的参考标记23’示出)，换句话说，接触旋转表面31。
[0075]这样制成根据本发明的密封装置的双金属条21、41，以便其切换温度阈值在80°C和200°C之间，并且有利地等于150°C。
[0076]装置20或40的密封环23可以由耐高温(即，超过300°C )的聚合材料制成，例如PEEK或用玻璃或碳纤维填充的PEEK的合成物。使用这种材料使得可能在高温下获得处于橡胶态的密封环，以便其能够变形以匹配2号密封件件的旋转表面的几何形状，并因此给出更好的密封质量。
[0077]装置20或40的密封环23也可以由金属材料制成。在这种情形中，由于密封环23和与其接触的部件之间存在余隙，将预期会存在残留泄流。然而，如果在泵轴已经完全停止转动之前激活所述装置，那么金属材料的使用能够使得装置并特别是密封环更加安全。
[0078]密封环23也可以由复合材料制成，这种材料用比芯体更具韧性的材料，例如聚合物、镍或银，包覆金属芯而形成。比芯体更具韧性的周围材料能够通过表面层的变形而填充在不同部件之间的存在余隙中。如果由轴的旋转引起表面层磨损，那么这种更致密的金属芯体能够保证对泄流仍有限制。
【权利要求】
1.一种用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，包括至少一个双金属条(21、41)，其适合于从温度阈值开始改变形状；当所述双金属条的温度小于所述温度阈值时，所述双金属条(21、41)具有被称为冷态位置的第一位置，并且当所述双金属条的温度大于所述温度阈值时其具有被称作热态位置的第二位置； 所述装置(20、40)特征在于，其包括: -密封环(23)，其具有当所述至少一个双金属条(21、41)处于其热态位置时的有效位置和当所述至少一个双金属条处于其冷态位置时的无效位置； -锁定/解锁装置(25)，其被固定到所述至少一个双金属条(21、41)，并且适合于当所述至少一个双金属条(21、41)处于其冷态位置时将所述密封环(23)锁定在其无效位置，并且当所述至少一个双金属条(21、41)处于其热态位置时将所述密封环(23)释放； -弹性装置(24)，适合于当所述锁定/解锁装置(25)未锁定时将所述密封环(23)约束在所述有效位置。
2.根据前述权利要求所述的用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，其特征在于，所述装置适合于集成在服役下的反应器冷却剂泵机组的轴封系统上。
3.根据前述权利要求的任一项所述的用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，其特征在于，所述环(23)包括肩(26)，其适合于配合所述锁定/解锁装置(25)。
4.根据前述权利要求的任一项所述的用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，其特征在于，所述至少一个双金属条(21、41)适合于从在80°C和200°C之间的，有利地等于150°C的温度阈值开始改变形状。
5.根据前述权利要求的任一项所述的用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，其特征在于，所述密封环(23)由耐超过300°C的温度的聚合材料制成。
6.根据前述权利要求所述的用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，其特征在于，所述密封环(23)由PEEK制成。
7.根据权利要求5到6的任一项所述的用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，其特征在于，所述密封环(23)是由用玻璃或碳纤维填充的PEEK基体制成。
8.根据权利要求1到4的任一项所述的用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，其特征在于，所述密封环(23)由金属材料制成。
9.根据权利要求1到4的任一项所述的用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，其特征在于，所述密封环(23)由复合材料制成，所述复合材料由金属芯形成并且由比所述金属芯更具韧性的材料包覆。
10.根据权利要求9所述的用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，其特征在于，比所述金属芯更具韧性的所述材料为聚合物或镍或银。
11.根据前述权利要求的任一项所述的用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，其特征在于，所述弹性装置(24)为压缩弹簧。
12.根据前述权利要求的任一项所述的用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，其特征在于，包括多个双金属条(21、41)和围绕所述环(23)分布的多个锁定/解锁装置(25)，所述双金属条(21、41)和所述锁定/解锁装置(25)彼此隔开恒定角距离。
13.根据前述权利要求的任一项所述的用于反应器冷却剂泵机组轴封系统的无源关机密封装置(20、40)，其特征在于，包括三个双金属条和三个锁定/解锁装置(25)。
14.一种反应器冷却剂泵机组，其特征在于，包括:-密封系统， 其适合于沿着沿反应器冷却剂泵机组轴布置的泄露路径建立受控泄漏； -根据前述权利要求之一所述的无源关机密封装置，其适合于当所述密封系统有缺陷时并且当所述密封环有效时，至少部分地封闭所述密封系统的所述泄露路径，以便产生受控泄漏。
【文档编号】F16J15/34GK104040226SQ201280065987
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年12月26日 优先权日:2012年1月4日
【发明者】E·萨万 申请人:阿海珐核能公司