一种核电站冷却剂主泵轴机械密封装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种核电站冷却剂主泵轴机械密封装置，该密封装置包括由密封外套和轴套封闭成的密封腔，在密封腔内沿轴向依次设置螺旋密封段、叶轮密封段和端面密封段，所述叶轮密封段为由叶轮座套和三级叶轮构成的叶轮密封组件，在相邻叶轮间设有叶轮隔板，一级叶轮、二级叶轮、三级叶轮的外圆周呈阶梯状，在一级叶轮前设有挡板，所述端面密封段由一级端面密封和二级端面密封构成，每级端面密封由相互配合的动密封环、静密封环和加载弹簧构成，该装置结构简单、造价低、密封效果好，使用寿命长。
【专利说明】—种核电站冷却剂主泵轴机械密封装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种旋转轴密封装置，尤其是一种用于核电站冷却剂主泵轴的机械密封装置。
【背景技术】
[0002]现有技术中的核电站冷却剂主泵多采用立式单级离心轴封式离心泵，这种泵的轴机械密封装置多采用三级机械密封结构，即一级采用流体静力平式密封，依靠液膜悬浮的受控泄漏机械密封，其主要部件由一对非接触的动环和静环构成，二、三级密封采用摩擦面型密封，由靠弹簧贴合在一起的一对动环和静环构成，由于核电站冷却剂主泵的特殊的工作环境，要求泵的轴密封装置在15.5MP的压力差下、1480rpm的转速下能够保持良好的密封效果，密封一旦泄露将造成巨大的损失和不可预想的严重后果。因此对轴密封的要求极为苛刻，尤其是处于高压下的一级密封端面摩擦热更高，端面更容易产生热变形，所以，高压机械密封的端面必须要考虑合理的形式，以利于导热，减小温升，平衡作用力，抑制端面变形，并且端面产生冲击和振动，都会加大端面摩擦热和疲劳破损，同时无法形成稳定液膜。此外，载荷系数为密封重要设计参数，其取值的大小直接影响端面比压，影响断面的贴合状态，在高压下，其取值尤为重要，载荷系数只要有微小变动，就会引起端面比压发生很大的变化，而且可供参考的取值极为有限，其值的确定必须通过大量的试验获得。一级密封的造价更是达到了 16万欧元，增加了电站的运行成本。
实用新型内容
[0003]实用新型要解决的技术问题是:提供一种核电站冷却剂主泵轴机械密封装置，该装置结构简单、造价低、密封效果好，使用寿命长。
[0004]解决技术问题所采取的技术方案:一种核电站冷却剂主泵轴机械密封装置，包括由密封外套和轴套封闭成的密封腔，在密封腔内沿轴向依次设置螺旋密封段、叶轮密封段和端面密封段，所述叶轮密封段为由叶轮座套和三级叶轮构成的叶轮密封组件，在相邻叶轮间设有叶轮隔板，一级叶轮、二级叶轮、三级叶轮的外圆周呈阶梯状，在一级叶轮前设有挡板，所述端面密封段由一级端面密封和二级端面密封构成，每级端面密封由相互配合的动密封环、静密封环和加载弹簧构成。
[0005]作为本实用新型的改进:所述螺旋密封段为双层多头螺旋槽轴套，内层多头螺旋槽延伸至一级端面密封的动密封环的摩擦端面，外层多头螺旋槽延伸至第三级叶轮后盘面。
[0006]作为本实用新型的进一步改进:一级端面密封的动密封环设置在叶轮密封第三级叶轮的后盘上。
[0007]作为本实用新型的再进一步改进:在一级端面密封的动密封环的摩擦端面上设有流体动压槽。
[0008]作为本实用新型的另一种改进:在端面密封段的静密封环的外圆周面上设有将静密封环与密封外套内壁密封的双三角槽形密封。
[0009]作为本的最佳方案:在二级端面密封的静密封环摩擦端面与双三角槽形密封之间对应的密封套上设有滑润冷却水进口，在双三角槽形密封另一侧的密封套上设有溢流口。
[0010]有益效果:本实用新型的核电站冷却剂主泵轴机械密封装置，由于采用了所述核电站冷却剂主泵轴机械密封装置包括由密封外套和轴套封闭成的密封腔，在密封腔内沿轴向依次设置螺旋密封段、叶轮密封段和端面密封段，所述叶轮密封段为由叶轮座套和三级叶轮构成的叶轮密封组件，在相邻叶轮间设有叶轮隔板，一级叶轮、二级叶轮、三级叶轮的外圆周呈阶梯状，在一级叶轮前设有挡板，所述端面密封段由一级端面密封和二级端面密封构成，每级机构密封由相互配合的动密封环、静密封环和加载弹簧构成的技术方案，通过在端面密封段前设置螺旋密封段和叶轮密封段，替代现有技术中的流体静力平衡式密封，使进入到端面密封段的泄漏量趋于零，降低了端面密封段的负担，并且螺旋密封段和叶轮密封段更易于加工制造，一级端面密封的静环是靠其自重和起润滑冷却作用的密封水压力，二级端面密封的静环是靠其自重和弹簧力，实现配合的。另外，螺旋密封段和叶轮密封段不论在任何工况下运行，几乎都无磨损，所以说密封端面也几乎不承受被密封介质的压力和干扰，此密封不会出现因端面磨损而发生被密封介质的泄漏，此密封一旦开始渗漏，虽在高压作用下，要达到泄漏量越来越大也是需要很漫长的一段时间的。首先被密封介质经动静间隙经过前段螺旋外圆周时，是初次减速、减压、减小流量，然后被密封介质流经到一级叶轮挡板处，随动静密封间隙折向，经过此处的被密封介质，一部分进入叶轮前段叶片与叶片之间，变成紊流状态被减压，一部分随动静间隙继续向轴封后泄漏，经过一级叶轮的外圆周，并有一部分被后段叶轮吸入泵入外层螺旋槽，再由螺旋槽泵至被密封介质的入口处，剩余的被密封介质沿动静部件间隙继续向后泄漏，由于叶轮外圆周呈阶梯状排布，所以又有一部分被密封介质首先进入各叶片间隙间，并被泵入螺旋槽。剩余部分继续沿着动静部件的外圆周向密封后端泄漏，这部分泄漏又被叶轮吸入，并且泵送至叶轮根部的螺旋槽内，再由螺旋槽不断地将介质泵送至密封的入口处，被密封介质不断地向密封后端泄漏，并不断的被叶轮、螺旋槽泵送回去，被密封介质泄漏的直到三级叶轮末端将会被全部泵送入螺旋槽内，因此，本实用新型的核电站冷却剂主泵轴机械密封装置，具有结构简单、造价低、密封效果好，使用寿命长等优点，是一种替代现有进口密封装置的理想产品；由于采用了所述螺旋密封段为双层多头螺旋槽轴套，内层多头螺旋槽延伸至一级端面密封的动密封环的摩擦端面处，一旦一级密封端面有泄漏时，一、二级密封腔内液体压力就会升高，当升高到一个定值时，二级密封的动静环就会被顶起，这样将会打开内层螺旋槽的入口，所以泄漏到一、二级密封腔的介质就会被螺旋槽泵走。外层多头螺旋槽延伸至第三级叶轮后盘面的技术特征，提高了螺旋密封段的密封效果，在阻止泄漏的同时将叶轮密封段收集的泄漏液体及时排出密封腔；由于采用了一级端面密封的动密封环设置在叶轮密封段第三级叶轮的后盘上的技术特征，优化了密封装置的结构，使本实用新型的密封装置结构更紧凑；由于采用了在一级端面密封的动密封环的摩擦端面上设有流体动压槽的技术特征，工作时在摩擦端面形成液膜，降低了一级端面密封的动密封环与静密封环间的磨损，延长了密封环的使用寿命；由于采用了在端面密封段的静密封环的外圆周面上设有将静密封环与密封外套内壁密封的双三角槽形密封的技术特征，有效地防止了泄漏液体沿静密封环与密封外套间隙间的轴向泄漏；由于采用了在二级端面密封的静密封环摩擦端面与双三角槽形密封之间对应的密封套上设有滑润冷却水进口，在双三角槽形密封另一侧的密封套上设有溢流口的技术特征，在没有泄漏液体到达二级端面密封段的情况下对摩擦端面进行滑润，降低了二级端面密封段的静环和动环的工作温度和摩擦阻力。一、二级端面密封在启、停泵时密封起保护作用，正常运行时，只有当外层螺旋或者是叶轮磨损到一定程度后，不能将被密封介质密封注入水全部打走时，这时一、二级端面密封才开始起到阻止泄漏的密封作用。一二级端面密封间设一级压力和二级压力报警值，溢流水口见水时设三级压力报警值，也就是停车报警值。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
[0012]图1是本实用新型的核电站冷却剂主泵轴机械密封装置的轴向剖面结构示意图；
[0013]图2是本实用新型的核电站冷却剂主泵轴机械密封装置中叶轮的A-A向剖面图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，本实用新型的核电站冷却剂主泵轴机械密封装置，包括由密封外套18和轴套I封闭成的密封腔，在密封腔内沿轴向依次设置螺旋密封段、叶轮密封段和端面密封段，所述叶轮密封段为由叶轮座套124和三级叶轮12构成的叶轮密封组件，在相邻叶轮间设有叶轮隔板13，一级叶轮121、二级叶轮122、三级叶轮123的外圆周呈阶梯状，在一级叶轮前设有挡板14，所述端面密封段由一级端面密封和二级端面密封构成，一级端面密封由相互配合的动密封环11、静密封环9和加载弹簧8构成，二级端面密封由相互配合的动密封环7、静密封环6和加载弹簧2构成。所述螺旋密封段为双层多头螺旋槽轴套15，内层多头螺旋槽17延伸至一级端面密封的动密封环的摩擦端面，外层多头螺旋槽16延伸至第三级叶轮后盘面，一级端面密封的动密封环设置在叶轮密封段第三级叶轮的后盘上，在一级端面密封的动密封环的摩擦端面上设有流体动压槽10。在端面密封段的静密封环的外圆周面上设有将静密封环与密封外套内壁密封的双三角槽形密封3，在二级端面密封的静密封环摩擦端面与双三角槽形密封之间对应的密封套上设有滑润冷却水进口 5，在双三角槽形密封另一侧的密封套上设有溢流口 4。
[0015]如图2所示，叶轮密封段的叶片为大角度前弯式叶片19。
【权利要求】
1.一种核电站冷却剂主泵轴机械密封装置，包括由密封外套和轴套封闭成的密封腔，其特征是:在密封腔内沿轴向依次设置螺旋密封段、叶轮密封段和端面密封段，所述叶轮密封段为由叶轮座套和三级叶轮构成的叶轮密封组件，在相邻叶轮间设有叶轮隔板，一级叶轮、二级叶轮、三级叶轮的外圆周呈阶梯状，在一级叶轮前设有挡板，所述端面密封段由一级端面密封和二级端面密封构成，每级端面密封由相互配合的动密封环、静密封环和加载弹黃构成。
2.根据权利要求1所述的核电站冷却剂主泵轴机械密封装置，其特征是:所述螺旋密封段为双层多头螺旋槽轴套，内层多头螺旋槽延伸至一级端面密封的动密封环的摩擦端面，外层多头螺旋槽延伸至第三级叶轮后盘面。
3.根据权利要求2所述的核电站冷却剂主泵轴机械密封装置，其特征是:一级端面密封的动密封环设置在叶轮密封第三级叶轮的后盘上。
4.根据权利要求3所述的核电站冷却剂主泵轴机械密封装置，其特征是:在一级端面密封的动密封环的摩擦端面上设有流体动压槽。
5.根据权利要求1至4任一项所述的核电站冷却剂主泵轴机械密封装置，其特征是:在端面密封段的静密封环的外圆周面上设有将静密封环与密封外套内壁密封的双三角槽形密封。
6.根据权利要求5所述的核电站冷却剂主泵轴机械密封装置，其特征是:在二级端面密封的静密封环摩擦端面与双三角槽形密封之间对应的密封套上设有滑润冷却水进口，在双三角槽形密封另一侧的密封套上设有溢流口。
【文档编号】F04D29/22GK203394839SQ201320441845
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年7月24日 优先权日:2013年7月24日
【发明者】李廷伟, 李廷奎, 李青宇, 李青泽 申请人:李廷伟