一種核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置，該密封裝置包括由密封外套和軸套封閉成的密封腔，在密封腔內沿軸向依次設置螺旋密封段、葉輪密封段和端面密封段，所述葉輪密封段為由葉輪座套和三級葉輪構成的葉輪密封組件，在相鄰葉輪間設有葉輪隔板，一級葉輪、二級葉輪、三級葉輪的外圓周呈階梯狀，在一級葉輪前設有擋板，所述端面密封段由一級端面密封和二級端面密封構成，每級端面密封由相互配合的動密封環、靜密封環和加載彈簧構成，該裝置結構簡單、造價低、密封效果好，使用壽命長。
【專利說明】—種核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種旋轉軸密封裝置，尤其是一種用于核電站冷卻劑主泵軸的機械密封裝置。
【背景技術】
[0002]現有技術中的核電站冷卻劑主泵多采用立式單級離心軸封式離心泵，這種泵的軸機械密封裝置多采用三級機械密封結構，即一級采用流體靜力平式密封，依靠液膜懸浮的受控泄漏機械密封，其主要部件由一對非接觸的動環和靜環構成，二、三級密封采用摩擦面型密封，由靠彈簧貼合在一起的一對動環和靜環構成，由于核電站冷卻劑主泵的特殊的工作環境，要求泵的軸密封裝置在15.5MP的壓力差下、1480rpm的轉速下能夠保持良好的密封效果，密封一旦泄露將造成巨大的損失和不可預想的嚴重后果。因此對軸密封的要求極為苛刻，尤其是處于高壓下的一級密封端面摩擦熱更高，端面更容易產生熱變形，所以，高壓機械密封的端面必須要考慮合理的形式，以利于導熱，減小溫升，平衡作用力，抑制端面變形，并且端面產生沖擊和振動，都會加大端面摩擦熱和疲勞破損，同時無法形成穩定液膜。此外，載荷系數為密封重要設計參數，其取值的大小直接影響端面比壓，影響斷面的貼合狀態，在高壓下，其取值尤為重要，載荷系數只要有微小變動，就會引起端面比壓發生很大的變化，而且可供參考的取值極為有限，其值的確定必須通過大量的試驗獲得。一級密封的造價更是達到了 16萬歐元，增加了電站的運行成本。
實用新型內容
[0003]實用新型要解決的技術問題是:提供一種核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置，該裝置結構簡單、造價低、密封效果好，使用壽命長。
[0004]解決技術問題所采取的技術方案:一種核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置，包括由密封外套和軸套封閉成的密封腔，在密封腔內沿軸向依次設置螺旋密封段、葉輪密封段和端面密封段，所述葉輪密封段為由葉輪座套和三級葉輪構成的葉輪密封組件，在相鄰葉輪間設有葉輪隔板，一級葉輪、二級葉輪、三級葉輪的外圓周呈階梯狀，在一級葉輪前設有擋板，所述端面密封段由一級端面密封和二級端面密封構成，每級端面密封由相互配合的動密封環、靜密封環和加載彈簧構成。
[0005]作為本實用新型的改進:所述螺旋密封段為雙層多頭螺旋槽軸套，內層多頭螺旋槽延伸至一級端面密封的動密封環的摩擦端面，外層多頭螺旋槽延伸至第三級葉輪后盤面。
[0006]作為本實用新型的進一步改進:一級端面密封的動密封環設置在葉輪密封第三級葉輪的后盤上。
[0007]作為本實用新型的再進一步改進:在一級端面密封的動密封環的摩擦端面上設有流體動壓槽。
[0008]作為本實用新型的另一種改進:在端面密封段的靜密封環的外圓周面上設有將靜密封環與密封外套內壁密封的雙三角槽形密封。
[0009]作為本的最佳方案:在二級端面密封的靜密封環摩擦端面與雙三角槽形密封之間對應的密封套上設有滑潤冷卻水進口，在雙三角槽形密封另一側的密封套上設有溢流口。
[0010]有益效果:本實用新型的核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置，由于采用了所述核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置包括由密封外套和軸套封閉成的密封腔，在密封腔內沿軸向依次設置螺旋密封段、葉輪密封段和端面密封段，所述葉輪密封段為由葉輪座套和三級葉輪構成的葉輪密封組件，在相鄰葉輪間設有葉輪隔板，一級葉輪、二級葉輪、三級葉輪的外圓周呈階梯狀，在一級葉輪前設有擋板，所述端面密封段由一級端面密封和二級端面密封構成，每級機構密封由相互配合的動密封環、靜密封環和加載彈簧構成的技術方案，通過在端面密封段前設置螺旋密封段和葉輪密封段，替代現有技術中的流體靜力平衡式密封，使進入到端面密封段的泄漏量趨于零，降低了端面密封段的負擔，并且螺旋密封段和葉輪密封段更易于加工制造，一級端面密封的靜環是靠其自重和起潤滑冷卻作用的密封水壓力，二級端面密封的靜環是靠其自重和彈簧力，實現配合的。另外，螺旋密封段和葉輪密封段不論在任何工況下運行，幾乎都無磨損，所以說密封端面也幾乎不承受被密封介質的壓力和干擾，此密封不會出現因端面磨損而發生被密封介質的泄漏，此密封一旦開始滲漏，雖在高壓作用下，要達到泄漏量越來越大也是需要很漫長的一段時間的。首先被密封介質經動靜間隙經過前段螺旋外圓周時，是初次減速、減壓、減小流量，然后被密封介質流經到一級葉輪擋板處，隨動靜密封間隙折向，經過此處的被密封介質，一部分進入葉輪前段葉片與葉片之間，變成紊流狀態被減壓，一部分隨動靜間隙繼續向軸封后泄漏，經過一級葉輪的外圓周，并有一部分被后段葉輪吸入泵入外層螺旋槽，再由螺旋槽泵至被密封介質的入口處，剩余的被密封介質沿動靜部件間隙繼續向后泄漏，由于葉輪外圓周呈階梯狀排布，所以又有一部分被密封介質首先進入各葉片間隙間，并被泵入螺旋槽。剩余部分繼續沿著動靜部件的外圓周向密封后端泄漏，這部分泄漏又被葉輪吸入，并且泵送至葉輪根部的螺旋槽內，再由螺旋槽不斷地將介質泵送至密封的入口處，被密封介質不斷地向密封后端泄漏，并不斷的被葉輪、螺旋槽泵送回去，被密封介質泄漏的直到三級葉輪末端將會被全部泵送入螺旋槽內，因此，本實用新型的核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置，具有結構簡單、造價低、密封效果好，使用壽命長等優點，是一種替代現有進口密封裝置的理想產品；由于采用了所述螺旋密封段為雙層多頭螺旋槽軸套，內層多頭螺旋槽延伸至一級端面密封的動密封環的摩擦端面處，一旦一級密封端面有泄漏時，一、二級密封腔內液體壓力就會升高，當升高到一個定值時，二級密封的動靜環就會被頂起，這樣將會打開內層螺旋槽的入口，所以泄漏到一、二級密封腔的介質就會被螺旋槽泵走。外層多頭螺旋槽延伸至第三級葉輪后盤面的技術特征，提高了螺旋密封段的密封效果，在阻止泄漏的同時將葉輪密封段收集的泄漏液體及時排出密封腔；由于采用了一級端面密封的動密封環設置在葉輪密封段第三級葉輪的后盤上的技術特征，優化了密封裝置的結構，使本實用新型的密封裝置結構更緊湊；由于采用了在一級端面密封的動密封環的摩擦端面上設有流體動壓槽的技術特征，工作時在摩擦端面形成液膜，降低了一級端面密封的動密封環與靜密封環間的磨損，延長了密封環的使用壽命；由于采用了在端面密封段的靜密封環的外圓周面上設有將靜密封環與密封外套內壁密封的雙三角槽形密封的技術特征，有效地防止了泄漏液體沿靜密封環與密封外套間隙間的軸向泄漏；由于采用了在二級端面密封的靜密封環摩擦端面與雙三角槽形密封之間對應的密封套上設有滑潤冷卻水進口，在雙三角槽形密封另一側的密封套上設有溢流口的技術特征，在沒有泄漏液體到達二級端面密封段的情況下對摩擦端面進行滑潤，降低了二級端面密封段的靜環和動環的工作溫度和摩擦阻力。一、二級端面密封在啟、停泵時密封起保護作用，正常運行時，只有當外層螺旋或者是葉輪磨損到一定程度后，不能將被密封介質密封注入水全部打走時，這時一、二級端面密封才開始起到阻止泄漏的密封作用。一二級端面密封間設一級壓力和二級壓力報警值，溢流水口見水時設三級壓力報警值，也就是停車報警值。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0012]圖1是本實用新型的核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置的軸向剖面結構示意圖；
[0013]圖2是本實用新型的核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置中葉輪的A-A向剖面圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1所示，本實用新型的核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置，包括由密封外套18和軸套I封閉成的密封腔，在密封腔內沿軸向依次設置螺旋密封段、葉輪密封段和端面密封段，所述葉輪密封段為由葉輪座套124和三級葉輪12構成的葉輪密封組件，在相鄰葉輪間設有葉輪隔板13，一級葉輪121、二級葉輪122、三級葉輪123的外圓周呈階梯狀，在一級葉輪前設有擋板14，所述端面密封段由一級端面密封和二級端面密封構成，一級端面密封由相互配合的動密封環11、靜密封環9和加載彈簧8構成，二級端面密封由相互配合的動密封環7、靜密封環6和加載彈簧2構成。所述螺旋密封段為雙層多頭螺旋槽軸套15，內層多頭螺旋槽17延伸至一級端面密封的動密封環的摩擦端面，外層多頭螺旋槽16延伸至第三級葉輪后盤面，一級端面密封的動密封環設置在葉輪密封段第三級葉輪的后盤上，在一級端面密封的動密封環的摩擦端面上設有流體動壓槽10。在端面密封段的靜密封環的外圓周面上設有將靜密封環與密封外套內壁密封的雙三角槽形密封3，在二級端面密封的靜密封環摩擦端面與雙三角槽形密封之間對應的密封套上設有滑潤冷卻水進口 5，在雙三角槽形密封另一側的密封套上設有溢流口 4。
[0015]如圖2所示，葉輪密封段的葉片為大角度前彎式葉片19。
【權利要求】
1.一種核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置，包括由密封外套和軸套封閉成的密封腔，其特征是:在密封腔內沿軸向依次設置螺旋密封段、葉輪密封段和端面密封段，所述葉輪密封段為由葉輪座套和三級葉輪構成的葉輪密封組件，在相鄰葉輪間設有葉輪隔板，一級葉輪、二級葉輪、三級葉輪的外圓周呈階梯狀，在一級葉輪前設有擋板，所述端面密封段由一級端面密封和二級端面密封構成，每級端面密封由相互配合的動密封環、靜密封環和加載彈黃構成。
2.根據權利要求1所述的核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置，其特征是:所述螺旋密封段為雙層多頭螺旋槽軸套，內層多頭螺旋槽延伸至一級端面密封的動密封環的摩擦端面，外層多頭螺旋槽延伸至第三級葉輪后盤面。
3.根據權利要求2所述的核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置，其特征是:一級端面密封的動密封環設置在葉輪密封第三級葉輪的后盤上。
4.根據權利要求3所述的核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置，其特征是:在一級端面密封的動密封環的摩擦端面上設有流體動壓槽。
5.根據權利要求1至4任一項所述的核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置，其特征是:在端面密封段的靜密封環的外圓周面上設有將靜密封環與密封外套內壁密封的雙三角槽形密封。
6.根據權利要求5所述的核電站冷卻劑主泵軸機械密封裝置，其特征是:在二級端面密封的靜密封環摩擦端面與雙三角槽形密封之間對應的密封套上設有滑潤冷卻水進口，在雙三角槽形密封另一側的密封套上設有溢流口。
【文檔編號】F04D29/22GK203394839SQ201320441845
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年7月24日 優先權日:2013年7月24日
【發明者】李廷偉, 李廷奎, 李青宇, 李青澤 申請人:李廷偉