一种能显著提高稳定性的新型核主泵静压轴封结构的制作方法

1.本技术涉及轴密封领域，尤其是涉及一种能显著提高稳定性的新型核主泵静压轴封结构。


背景技术：

2.rcp是核电厂系统中反应堆冷却剂系统的简称，反应堆冷却剂系统又称为一回路系统；rcp主泵应用于驱动核电站反应堆一回路冷却剂，带出热能发电；而主泵轴封为rcp主泵上关键部件之一，是放射性介质逃逸到环境中的屏障；目前，在运压水堆核电站的主泵轴封主要有静压轴封、动压轴封；现有的国内核电站主泵轴封结构通常使用的是国外进口的轴封结构，轴封密封结构包含了压环、安装座等多个部件，当主泵内部的密封因长时间运行，零件表面有附着物，需要将密封组件进行拆解、清洗、再组装操作，或新的备件在安装前需要拆解检查再组装操作时，但因在旋转密封组件和固定密封组件进行组装时，要求极高，导致再组装后的密封性能，很难达到出厂的性能，同时供应商也对用户自行拆解、组装后的密封组件的性能不作保证，为此通常需要将其整体返厂至国外进行维修，较为麻烦。


技术实现要素：

3.为了便于对主泵静压轴封结构维修，本技术提供一种能显著提高稳定性的新型核主泵静压轴封结构。
4.本技术提供的一种能显著提高稳定性的新型核主泵静压轴封结构采用如下的技术方案：一种能显著提高稳定性的新型核主泵静压轴封结构，包括旋转密封组件和固定密封组件，所述旋转密封组件和固定密封组件均包括安装座、密封环和压环，所述旋转密封组件的安装座用于环向设置在主泵的主轴上且跟随主轴同步转动，所述固定密封组件的安装座用于环向设置在主泵的密封壳体内，所述旋转密封组件的密封环和固定密封组件的密封环相互抵接至一起，所述安装座上环向设置有用于供密封环抵接的第一密封件，所述压环用于同时和密封环和安装座抵接，所述压环上设置有用于将压环固定在安装座上以带动密封环抵接至第一密封件上的安装件，当安装件将压环固定至抵接在安装座上时、密封环和安装座之间留有衡压间隙。
5.通过采用上述技术方案，通过安装件可带动压环直接抵接在安装座上，此时带动密封环和安装座之间留有衡压间隙，提高了固定密封组件和旋转密封组件的稳定性，采用安装件将压环直接抵接在安装座上的设置便于操作人员直接进行维修，无需将固定密封组件和旋转密封组件返厂至国外进行维修，方便简单；输送至两个密封环之间的密封介质对两个密封环施加朝向安装座的压力，部分密封介质通过两个密封环之间的间隙泄漏，流动至密封环和主轴之间的间隙内，此时泄漏的液体可进入至衡压间隙内，使得密封环的两侧均被施加压力，以使得密封环达到压力平衡的状态，防止密封环在高温环境下压力的不平衡出现破损现象，通常主泵内密封结构为多级密封，如密封环出现破损，将会导致一级密封
端面泄漏量异常增加，从而导致一级密封腔压力下降、二级密封的压力升高，严重时，当一级密封腔压力小于主泵泵腔冷却剂的压力，就会出现一回路冷却剂进入密封腔，会有发生核泄漏的风险。
6.可选的，所述旋转密封组件和固定密封组件的安装座上环向开设有第一衡压槽，所述第一衡压槽位于第一密封件远离主轴的一侧，所述旋转密封组件和固定密封组件的压环上沿压环的周向位置开设有多个用于将输送至密封壳体和主轴之间的密封液导向至第一衡压槽内的输送孔。
7.通过采用上述技术方案，输送至主泵密封壳体和主轴之间的密封介质可沿着输送孔流动至第一衡压槽内，使得第一衡压槽内的密封介质对密封环再次施加压力，使得密封环两侧的压力进一步趋于平衡，使密封环处于浮装状态。
8.可选的，所述第一衡压槽靠近第一密封件的一侧呈封闭设置，所述第一衡压槽远离第一密封件的一侧呈开口设置。
9.通过采用上述技术方案，将第一衡压槽靠近第一密封件的一侧呈封闭设置，防止大量的密封介质流动至第一密封件所在的位置对第一密封件造成较大的压力，从而防止第一密封件因承受较大的压力损坏；将第一衡压槽远离第一密封件的一侧呈开口设置，使得进入至密封壳体和主轴之间的密封介质可沿着输送孔以及压环和密封环之间的间隙流动至第一衡压槽内。
10.可选的，所述旋转密封组件和固定密封组件的安装座上环向开设有第二衡压槽，所述第二衡压槽位于第一密封件靠近主轴的一侧。
11.通过采用上述技术方案，输送至主泵密封壳体和主轴之间的密封介质可沿着两个密封环之间间隙流动至密封环和主轴之间，此时密封介质可沿着密封环和主轴之间的间隙流动至第二衡压槽内，使得第二衡压槽内的密封介质对密封环再次施加压力，使得密封环两侧的压力进一步趋于平衡状态，从而进一步防止密封环因压力不平衡导致出现破损的现象；随着密封介质的持续输送，密封介质沿着两个密封环之间的间隙流动至楔形面上，使得密封介质对密封环施加作用力，因第一衡压槽、第二衡压槽的设置，使得密封环出现微变形，此时导致两个楔形面之间的夹角逐渐减小，从而导致密封介质的泄漏率增加的趋势减小（减缓），而不会按固定楔形面间的夹角那样泄漏率增加迅速，泄漏率的增加量也没有那样大；反之，随着密封介质压力的下降，两个密封环的两个楔形面之间的楔形面间的夹角会逐渐增大，密封介质的泄漏率随压力下降而减小的趋势也会减小（减缓），而不会按固定楔形面间的夹角那样泄漏率减小迅速，泄漏率的下降量也没有那样大；相较固定楔形面间夹角的静压轴封，本专利提出对的一种新型主泵静压轴封结构，能显著提高密封性能的稳定性，在运行压力变化工况下，本专利提出的新型主泵静压轴封结构，泄漏率变化范围显著减小，减轻了整个系统对一级密封注入水流量的需求压力；而且在正常运行时的压力波动的情况下，泄漏率也更为平稳。
12.可选的，所述第二衡压槽靠近第一密封件的一侧呈封闭设置，所述第二衡压槽远离第一密封件的一侧呈开口设置。
13.通过采用上述技术方案，将第二衡压槽靠近第二密封件的一侧呈封闭设置，防止大量的密封介质流动至第一密封件所在的位置对第一密封件造成较大的压力，从而防止第一密封件因承受较大的压力损坏，少部分的密封介质会流动至第一密封件所在的位置，上
部和下部的密封介质同时对第一密封件施加压力，防止第一密封件因压力不平衡出现破损；将第二衡压槽远离第二密封件的一侧呈开口设置，使得密封介质可沿着密封环和主轴之间的间隙流动至第二衡压槽内。
14.可选的，所述旋转密封组件的密封环和固定密封组件的密封环相对的面均设置为密封面，所述旋转密封组件和/或固定密封组件的密封面设置为楔形面，所述旋转密封组件和固定密封组件的密封面靠近主轴的部分设置为平面，所述楔形面朝向靠近另一侧密封面的方向延伸设置。
15.通过采用上述技术方案，当输送至密封壳体和主轴之间的密封介质流动至两个楔形面之间时，因两个楔形面为倾斜设置，导致间距较大的位置压力较大而间距较小的位置压力较小，通过输送孔直接输送至第一衡压槽内的密封介质压力较大可对间距较大的位置起到衡压的效果，而通过密封环和主轴之间流动至第二衡压槽内的密封介质压力较小，可对间距较小的位置起到衡压的效果，从而进一步使得密封环的两侧压力平衡，进一步防止密封环因压力不平衡导致出现破损的现象；随着密封介质的持续输送，密封介质沿着两个密封环之间的间隙流动至楔形面上，使得密封介质对密封环施加作用力，因第一衡压槽、第二衡压槽的设置，使得密封环出现微变形，此时导致两个楔形面之间的夹角逐渐减小，从而导致密封介质的泄漏率增加的趋势减小（减缓），而不会按固定楔形面间的夹角那样泄漏率增加迅速，泄漏率的增加量也没有那样大；反之，随着密封介质压力的下降，两个密封环的两个楔形面之间的楔形面间的夹角会逐渐增大，密封介质的泄漏率随压力下降而减小的趋势也会减小（减缓），而不会按固定楔形面间的夹角那样泄漏率减小迅速，泄漏率的下降量也没有那样大；相较固定楔形面间夹角的静压轴封，本专利提出对的一种新型主泵静压轴封结构，能显著提高密封性能的稳定性，在运行压力变化的工况下，本专利提出的新型主泵静压轴封结构，泄漏率变化范围显著减小，减轻了整个系统对一级密封注入水流量的需求压力；而且在正常运行时的压力波动的情况下，泄漏率也更为平稳。
16.可选的，所述安装座的外壁上环向开设有用于供压环移入的容纳槽。
17.通过采用上述技术方案，容纳槽的设置可使得整个旋转密封组件和固定密封组件的结构更加紧凑，并且提高了压环、密封环和安装座之间的密封效果。
18.可选的，所述容纳槽的底壁上且位于容纳槽的两侧沿容槽槽底壁的周向位置均环向设置有第二密封件，所述第二密封件用于将压环和容纳槽底壁之间的间隙密封。
19.通过采用上述技术方案，一侧的第二密封件可对第一衡压槽内以及压环和密封环之间流动至压环和安装座之间的密封介质起到阻挡的效果，另一侧的第二密封件可对输送至密封壳体和主轴之间的密封介质沿着压环和安装座之间的间隙流动起到阻挡的效果。
20.可选的，所述容纳槽的底壁上且位于两侧第二密封件之间沿容纳槽的周向位置开设有多个衡压孔，所述衡压孔的一端贯穿安装座且延伸至压环和安装座之间的位置，另一端贯穿安装座且延伸至安装座和主轴之间的位置。
21.通过采用上述技术方案，部分密封介质沿着两个斜面之间的间隙流出后可进入至衡压孔内，沿着压环和密封环之间的间隙流动至压环和安装座之间的间隙内的密封介质可对第二密封件的一侧施加压力，而沿着密封壳体和主轴之间进入的密封介质流动至压环和安装座之间的间隙内可对另一个第二密封件的一侧施加压力，而进入至衡压孔内的密封介质可沿着压环和密封环之间的间隙流动至第二密封件所在的位置，对两侧第二密封件同时
施加压力，使得第二密封件的两侧同时被施加压力，从而使得第二密封件达到压力的平衡，防止第二密封件因压力不均出现损坏。
22.可选的，所述压环的内壁上环向开设有连接槽，所述密封环的外壁上环向设置有位于连接槽内的连接凸台，所述压环和密封环通过连接槽和连接条相互抵接。
23.通过采用上述技术方案，当压环朝向安装座移动时，压环可通过连接槽和连接凸台带动密封环朝向安装座移动，采用连接槽和连接凸台的设置使得整个旋转密封组件和固定密封组件的结构更加紧凑，并且提高了密封环、压环和安装座之间的密封效果。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：随着密封介质的持续输送，密封介质沿着两个密封环之间的间隙流动至楔形面上，使得密封介质对密封环施加作用力，因第一衡压槽、第二衡压槽的设置，使得密封环出现微变形，此时导致两个楔形面之间的夹角逐渐减小，从而导致密封介质的泄漏率增加的趋势减小（减缓），而不会按固定楔形面间的夹角那样泄漏率增加迅速，泄漏率的增加量也没有那样大；反之，随着密封介质压力的下降，两个密封环的两个楔形面之间的楔形面间的夹角会逐渐增大，密封介质的泄漏率随压力下降而减小的趋势也会减小（减缓），而不会按固定楔形面间的夹角那样泄漏率减小迅速，泄漏率的下降量也没有那样大；相较固定楔形面间夹角的静压轴封，本专利提出对的一种新型主泵静压轴封结构，能显著提高密封性能的稳定性，在运行压力变化工况下，本专利提出的新型主泵静压轴封结构，泄漏率变化范围显著减小，减轻了整个系统对一级密封注入水流量的需求压力；而且在正常运行时的压力波动的情况下，泄漏率也更为平稳。
附图说明
25.图1是相关技术的结构示意图；图2是相关技术的用于展示旋转密封组件的结构示意图；图3是本技术实施例的用于展示旋转密封组件和固定密封组件的结构示意图；图4是本技术实施例的用于展示旋转密封组件的结构示意图；图5是本技术实施例的用于展示固定密封组件的结构示意图。
26.附图标记说明：1、旋转密封组件；2、固定密封组件；3、安装座；31、密封环；311、楔形面；312、连接凸台；32、压环；321、连接槽；33、第一密封圈；331、第一密封槽；34、容纳槽；35、安装螺栓；351、沉孔；36、第一衡压槽；361、输送孔；37、第二衡压槽；38、第二密封圈；381、第二密封槽；39、衡压孔。
具体实施方式
27.以下结合附图1-5对本技术作进一步详细说明。
28.结合图1和图2，相关的主泵静压轴封结构通常将螺栓穿设在压环32和密封环31上，同时将螺栓插接且螺纹连接在安装座3内，为了保持螺栓的拧紧力，需要带动压环32和安装座3之间留有一定的间隙，从而方便操作人员对密封环31和安装座3之间的间隙进行控制，使得操作人员间接对密封环31和安装座3之间的密封效果进行控制，当需要对螺栓进行拧动时，需要采用专用的扭矩扳手对螺栓进行拧紧力的控制，从而便于对密封环31和安装座3之间间隙的宽度进行控制。
29.结合图1和图2，在实际维修时，从国外进口的旋转密封组件1和固定密封组件2上的螺栓拧紧力通常在国外出厂时即固定，而国内操作人员不便于对单个螺栓的拧紧力进行确定，其次，压环32的周向位置上通常分布较多个螺栓，如果国内操作人员进行维修的话难以实现对每个螺栓拧紧力的精确控制，无法将所有螺栓的拧紧力控制相同，并且当螺栓的数量较多时，需要采用一定的规律对不同位置的螺栓进行依次拧动，否则将会影响密封环31周向各个位置上间隙的宽度不同，如果操作人员私自进行维修会导致国外厂商不保修，除此之外，主泵内的环境复杂，温度的升高会导致各个部件的应力出现改变，并且当压环32和安装座3之间的留有间隙时，也容易对螺栓的应力造成改变，从而导致压环32与安装座3之间的间隙产生改变，从而导致不便于进行维修的情况产生。
30.结合图1和图2，其次，相关的主泵静压轴封结构当对压环32和安装座3之间留有间隙时，因需要对螺栓的拧紧力矩控制，则需要带动密封环31和安装座3之间留有很小的间隙，甚至将密封环31和安装座3之间的间隙控制为0，当密封环31和安装座3之间的间隙非常小甚至密封环31和安装座3之间的间隙为0时，如果两个密封环31的接触面为楔形面311时，则会导致输送至密封壳体和主轴之间的密封介质对密封环31的楔形面311上各个位置产生不同的力，当密封环31的楔形面311上被施加不同程度的力时，则会导致密封环31与安装座3之间的间隙改变，或者导致密封环31出现损坏的现象。
31.本技术实施例公开一种能显著提高稳定性的新型核主泵静压轴封结构；如图3所示，一种能显著提高稳定性的新型核主泵静压轴封结构，包括旋转密封组件1和固定密封组件2，旋转密封组件1和固定密封组件2均包括安装座3、密封环31和压环32，旋转密封组件1的安装座3用于环向设置在主泵的主轴上且跟随主轴同步转动，固定密封组件2的安装座3用于环向设置在主泵的密封壳体内。
32.结合图4和图5，旋转密封组件1的密封环31和固定密封组件2的密封环31相互抵接至一起，旋转密封组件1的密封环31和固定密封组件2的密封环31相对的面均设置为密封面，旋转密封组件1和/或固定密封组件2的密封面设置为楔形面311，旋转密封组件1 和固定密封组件2的密封面靠近主轴的部分设置为平面，楔形面311朝向靠近另一侧密封面的方向延伸设置，在本实施例中，将两侧密封面均设置为楔形面311，两侧楔形面311之间的间距朝向靠近主轴的方向逐渐减小，在正常运行工况下，密封环31通过流体静力平衡，控制两个密封环31之间保持极小的间隙形成液膜，使两个楔形面311在一层薄水膜两侧相对滑动，运转时不直接接触，从而控制泄漏量和磨损量。
33.结合图4和图5，安装座3上环向设置有用于供密封环31抵接的第一密封件；在本实施例中，第一密封件包括第一密封圈33，第一密封圈33呈弹性设置，可采用碳石墨或聚四氟乙烯等材料制成的，安装座3上环向开设有用于供第一密封圈33移入的第一密封槽331，第一密封槽331位于相对于两个楔形面311刚刚相互抵接的位置。
34.结合图4和图5，压环32用于同时和密封环31和安装座3抵接，压环32的内壁上环向开设有连接槽321，密封环31的外壁上环向设置有位于连接槽321内的连接凸台312，连接槽321靠近安装座3的一侧贯穿压环32设置，连接槽321远离安装座3的一侧呈封闭设置，压环32和密封环31通过连接槽321和连接凸台312相互抵接；安装座3的外壁上环向开设有用于供压环32移入的容纳槽34。
35.结合图4和图5，压环32上设置有用于将压环32固定在安装座3上以带动密封环31
抵接至第一密封件上的安装件，在本实施例中，安装件包括安装螺栓35，安装螺栓35穿设在压环32上且安装螺栓35同时插接且螺纹连接在安装座3内，为了防止两侧压环32上的安装螺栓35相互影响，在两侧压环32相对的面上均开设有用于供安装螺栓35的头部移入的沉孔351。
36.结合图4和图5，当安装件将压环32固定至抵接在安装座3上时、密封环31和安装座3之间留有衡压间隙；旋转密封组件1和固定密封组件2的安装座3上环向开设有第一衡压槽36，在本实施例中，密封环31与第一衡压槽36底壁之间的间隙即为衡压间隙的上部；第一衡压槽36位于第一密封件远离主轴的一侧，第一衡压槽36靠近第一密封件的一侧呈封闭设置，第一衡压槽36远离第一密封件的一侧呈开口设置，第一衡压槽36的封闭端位于靠近第一密封槽331的位置设置；为了将输送至密封壳体和主轴之间的密封介质通过压环32和密封环31之间的间隙输送至第一衡压槽36内，旋转密封组件1和固定密封组件2的压环32上沿压环32的周向位置开设有多个用于将输送至密封壳体和主轴之间的密封液导向至第一衡压槽36内的输送孔361，旋转密封组件1和固定密封组件2的安装座3上环向开设有第二衡压槽37，在本实施例中，密封环31与第二衡压槽37底壁之间的间隙即为衡压间隙的下部，第二衡压槽37位于第一密封件靠近主轴的另一侧；第二衡压槽37靠近第一密封件的一侧呈封闭设置，第二衡压槽37远离第一密封件的一侧呈开口设置，第二衡压槽37的封闭端位于靠近第一密封槽331的位置设置；在本实施例中，衡压间隙的宽度为0.05-0.15mm。
37.沿着密封环31和安装座3之间的间隙流动至第一衡压槽36和第二衡压槽37内的密封介质可沿着第一衡压槽36和第二衡压槽37的封闭端与密封环31之间的间隙流动至第一密封槽331内，使得第一密封槽331内的第一密封件的两侧可同时承受压力，使得第一密封件受力平衡，防止第一密封件因受力不均出现损坏。
38.结合图4和图5，容纳槽34的底壁上且位于容纳槽34的两侧沿容槽槽底壁的周向位置均环向设置有第二密封件，第二密封件用于将压环32和容纳槽34底壁之间的间隙密封；在本实施例中，第二密封件设置有两个，其中一个第二密封件用于对沿着压环32和密封环31之间的间隙流动至压环32和安装座3之间的间隙内的密封介质进行阻挡，另一个第二密封件用于对沿着密封壳体和主轴之间直接流动至压环32和安装座3之间的间隙内的密封介质阻挡；第二密封件包括第二密封圈38，第二密封圈38呈弹性设置，可采用碳石墨或聚四氟乙烯等材料制成的，安装座3的容纳槽34底壁上环向开设有用于供第二密封圈38移入的第二密封槽381。
39.结合图4和图5，沿着压环32和密封环31之间的间隙流动至压环32和安装座3之间的间隙内的密封介质可对第二密封件的一侧施加压力，密封壳体和主轴之间直接流动至压环32和安装座3之间的间隙内的密封介质可对另一个第二密封件的一侧施加压力，为了使得两个第二密封件受力平衡，容纳槽34的底壁上且位于两侧第二密封件之间沿容纳槽34的周向位置开设有多个衡压孔39，衡压孔39的一端贯穿安装座3且延伸至压环32和安装座3之间的位置，另一端贯穿安装座3且延伸至安装座3和主轴之间的位置；沿着两个楔形面311之间流动至密封环31和主轴之间间隙内的密封介质可进入至衡压孔39内，衡压孔39内的密封介质可进入至第二密封槽381内，从而对两侧第二密封件同时施加压力，使得第二密封件两侧的压力平衡，防止第二密封件因压力不均出现损坏。
40.本技术实施例一种能显著提高稳定性的新型核主泵静压轴封结构的实施原理为：
当旋转密封组件1和固定密封组件2的某个部件损坏拆卸重新安装时，操作人员通过安装螺栓35穿设在压环32上，并带动安装螺栓35插接且螺纹连接在安装座3内，通过带动压环32与安装座3之间的间隙调整为0，此时密封环31可抵接至第一密封圈33上，从而使得密封环31与安装座3之间留有衡压间隙，擦作人员带动压环32和安装座3之间的间隙为0即可实现对旋转密封组件1和固定密封组件2的安装固定，便于操作人员进行维修和重新安装，当将密封介质输送至两个密封环31之间时，随着密封介质的持续输送，密封介质沿着两个密封环31之间的间隙流动至楔形面311上，使得密封介质对密封环31施加作用力，因第一衡压槽36、第二衡压槽37的设置，使得密封环31出现微变形，此时导致两个楔形面311之间的夹角逐渐减小，从而导致密封介质的泄漏率增加的趋势减小（减缓），而不会按固定楔形面311间的夹角那样泄漏率增加迅速，泄漏率的增加量也没有那样大；反之，随着密封介质压力的下降，两个密封环31的两个楔形面311之间的楔形面311间的夹角会逐渐增大，密封介质的泄漏率随压力下降而减小的趋势也会减小（减缓），而不会按固定楔形面311间的夹角那样泄漏率减小迅速，泄漏率的下降量也没有那样大；相较固定楔形面311间夹角的静压轴封，本专利提出对的一种新型主泵静压轴封结构，能显著提高密封性能的稳定性，在运行压力变化工况下，本专利提出的新型主泵静压轴封结构，泄漏率变化范围显著减小，减轻了整个系统对一级密封注入水流量的需求压力；而且在正常运行时的压力波动的情况下，泄漏率也更为平稳；此时部分密封介质可通过输送孔361进入至第一衡压槽36内，使得第一衡压槽36内的密封介质和两个楔形面311之间的密封介质对密封环31起到平衡压力的效果，密封介质可沿着两个楔形面311之间的间隙流动至密封环31和主轴之间，此时部分密封介质可流动至第二衡压槽37内，使得第二衡压槽37内的密封介质和两个楔形面311之间密封介质再次对密封环31起到平衡压力的效果，从而使得密封环31受力均匀，防止密封环31因受力不均导致出现损坏的现象，而通过两个楔形面311之间间隙的密封介质可沿着密封环31和主轴之间的间隙流动至衡压孔39内，从而对第二密封件起到衡压的效果，防止第二密封件因压力不均出现损坏。
41.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。