具有停车密封的动静压机械密封组合式核主泵轴封装置制造方法
【专利摘要】具有停车密封的动静压机械密封组合式核主泵轴封装置，包括主轴、第一级流体动压密封组件、第二级流体动压密封组件、第三级接触式密封静环和动环，三级机械密封串联，在第三级接触式机械密封的上方，装有停车密封组件，前两级流体动压密封均可承受绝大部分工作载荷，互为备份，第三级接触式机械密封采用清水作为密封介质，可对密封静环表面进行冲洗，减小硼结晶，在保证一定冗余的前提下，提高经济性，同时，克服了三级流体动压机械密封串联反应堆冷却剂泵第三级仍有放射性介质排出的缺点，相对现有技术，在三级密封均失效的情况下，位于上端的停车密封在高压气推动下闭合，保证不向外界泄漏带有放射性的介质，提高了密封系统的工作可靠性。
【专利说明】具有停车密封的动静压机械密封组合式核主泵轴封装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及反应堆冷却剂泵机械密封装置，具体涉及具有停车密封的动静压机械密封组合式核主泵轴封装置。
【背景技术】
[0002]反应堆冷却剂泵，即核主泵中所用机械密封是用来控制反应堆冷却剂沿泵轴的泄漏，其与反应堆冷却剂泵的安全、可靠运行密切相关。目前国际上主要使用的反应堆冷却剂泵用机械密封装置为三级机械密封，可以分为两大类，一种是流体静压式，其结构为第一级采用流体静压非接触式、第二、三级采用接触式机械密封结构；另一种是流体动压式，其结构为三级均采用相同结构的流体动压式机械密封。
[0003]流体静压核主泵轴封系统，第一级单锥面静压密封承受绝大部分工作压力，第二级接触式机械密封正常工作时，虽然承受较小的压差，但是由于工作在接触状态，所以磨损比较严重，需要定时更换或维修；二级接触式机械密封仅在一级静压密封失效时，通过动环的弹性变形转化成带有锥度的非接触式机械密封，但泄漏量较大。
[0004]流体动压式核主泵轴封系统，同样采用三级密封串联结构，通过节流盘管的分压，使正常工作时每级动压密封承受较小的载荷，提高了使用寿命；三级动压密封均可承受全部的工作载荷，三级互为备份，提高了工作的可靠性。但是，动压式轴封系统第三级的泄漏为带有一定放射性的介质。另外，三级动压串联备份从设计上，冗余有些多。
[0005]针对核主泵静压轴封系统二级接触式机械密封易磨损和动压轴封系统第三级仍泄漏带有放射性介质的不足，中国专利CN101649834A《核主泵用流体静、动压组合式三级机械密封装置》在保留静压轴封第一级静压型非接触式机械密封和第三级接触式机械密封的基础上，将二级接触式机械密封改为流体动压(该专利显示的密封槽型为热流体动压原理)非接触式机械密封，一方面克服了原来接触式密封的磨损问题，同时也可以使第三级密封不对外泄漏放射性介质，并可通过注入清水去除第三级密封端面上的硼结晶。
[0006]上述轴封组合方案中的静压轴封和中国专利CN101649834A所述动静压组合轴封方案中均不能保证三级密封都失效时，放射性介质不外泄；且一级流体静压密封从工作原理上相对流体动压密封抗干扰能力，即动力学特性较差。现有动压轴封系统三级串联方案，均可承受全压工况，由于冗余较多，在经济上不是最佳方案。
【发明内容】
[0007]为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供具有停车密封的动静压机械密封组合式核主泵轴封装置，在三级密封均失效时，保证放射性冷却剂不泄漏，改善了密封系统的工作性能；提高了经济性，同时可减少第三级密封面的硼结晶。 [0008]为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案是:
[0009]具有停车密封的动静压机械密封组合式核主泵轴封装置，包括主轴1、第一级流体动压密封组件2、第二级流体动压密封组件3、第三级接触式密封静环4和动环5，第一级流体动压密封、第二级流体动压密封和第三级接触式密封串联，在第三级接触式密封的上方，装有停车密封组件6，高压密封介质通过入水口 9进入密封腔，两级流体动压密封承受的工作载荷通过固定于内层密封腔10上的节流盘管11进行分压，第一级流体动压密封、第二级流体动压密封的设计载荷均为最大工作载荷，第三级接触式密封采用清洁水密封，比二级流体动压密封泄漏端压力高的清水由入水口 8进入密封静环4端面，一部分清水在压力作用下从静环外侧流出与第二级流体动压密封泄漏水混合，此泄漏流量冲洗静环密封表面，减少硼结晶，而后进入化容系统；另一部分清水从静环内侧直接流出到大气侧。
[0010]所述的第一级流体动压密封、第二级流体动压密封有两种承压方式:一种是第一级流体动压密封承受工作载荷的绝大部分，第二级流体动压密封受小部分工作载荷；另一种是第一级流体动压密封、第二级流体动压密封平均承受绝大部分工作载荷。
[0011]当所述的第一级流体动压密封、第二级流体动压密封和第三级接触式密封均失效时，位于上端的停车密封在进气口 7注入的高压气驱动下闭合，保证带有放射性介质不泄漏。
[0012]所述第一级流体动压密封组件2、第二级流体动压密封组件3不局限于特定的设计方案，包括所有运用流体动压原理而进行设计的机械密封结构。
[0013]所述第三级接触式密封不局限于特定的设计方案，包括所有有利于减小密封面硼结晶并保证含放射性介质不会排出的机械密封结构。
[0014]本实用新型的优点:1)相对已有流体静压反应堆冷却剂泵三级轴封系统和中国专利CN101649834A所述动静压组合轴封方案，增加了停车密封结构，可在三级密封均失效时，保证放射性冷却剂不泄漏，改善了密封系统的工作性能；2)采用两级流体动压机械密封相对已有的三级动压密封串联轴封结构，可以在保证一定冗余的前提下，提高经济性。3)第三级采用接触式机械密封可以克服已有的三级流体动压机械密封串联的反应堆冷却剂泵第三级仍有放射性介质排出的缺点，同时可减少第三级密封面的硼结晶。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]附图是本实用新型结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本实用新型做详细描述。
[0017]参照附图，具有停车密封的动静压机械密封组合式核主泵轴封装置，包括主轴1、第一级流体动压密封组件2、第二级流体动压密封组件3、第三级接触式密封静环4和动环5，三级机械密封串联，在第三级机械密封的上方，装有停车密封组件6，所述的第一级流体动压密封、第二级流体动压密封有两种承压方式:一种是第一级流体动压密封承受工作载荷的绝大部分，第二级流体动压密封受小部分工作载荷；另一种是第一级流体动压密封、第二级流体动压密封平均承受绝大部分工作载荷。高压密封介质通过入水口 9进入密封腔，两级动压密封承受的工作载荷通过固定于内层密封腔10上的节流盘管11进行分压，两级流体动压密封的设计载荷均为最大工作载荷，因此，无论采用上述那种分压工作方式，当第一级流体动压密封失效时，第二级流体动压密封均作为备份，承受最大工作载荷，保证轴封系统的可靠性。第三级接触式密封采用清洁水密封，比二级动压密封泄漏端压力高的清水由入水口 8进入密封静环4端面，一部分清水在压力作用下从静环外侧流出与第二级流体动压密封泄漏水混合，此泄漏流量可以冲洗静环密封表面，减少硼结晶，而后进入化容系统；另一部分清水从静环内侧直接流出到大气侧。当三级机械密封均失效时，位于上端的停车密封在进气口 7注入的高压气驱动下闭合，可以保证带有放射性的介质不泄漏。
[0018]本实用新型的工作原理:
[0019]两级流体动压密封正常工作状态下，有两种承压方式:第一级流体动压密封承受工作载荷的绝大部分，第二级流体动压密封承受小部分工作载荷；第一级流体动压密封、第二级流体动压密封可以平均承受绝大部分工作载荷。高压密封介质通过入水口 9进入密封腔，两级动压密封承受的工作载荷通过固定于内层密封腔10上的节流盘管11进行分压。
[0020]当第一级流体动压密封失效时，因两级流体动压密封的设计载荷均为最大工作载荷，所以无论采用上述那种分压工作方式，第二级流体动压密封均作为备份，承受最大工作载荷。
[0021]第三级接触式密封采用清洁水密封，比流体动压密封泄漏端压力稍高的清水由入水口 8进入密封静环4端面，一部分清水在压力作用下从静环外侧流出与第二级流体动压密封泄漏水混合，此泄漏流量可以冲洗静环密封表面，减少硼结晶，而后进入化容系统；另一部分清水从静环内侧直接流出到大气侧。
[0022]当第一级流体动压密封、第二级流体动压密封和第三级接触式密封失效时，位于上端的停车密封在进气口 7注入的高压气驱动下闭合，可以保证带有放射性介质不泄漏。
[0023]本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。
【权利要求】
1.具有停车密封的动静压机械密封组合式核主泵轴封装置，包括主轴(I)、第一级流体动压密封组件(2)、第二级流体动压密封组件(3)、第三级接触式密封静环(4)和动环(5)，其特征在于:第一级流体动压密封、第二级流体动压密封和第三级接触式密封串联，在第三级接触式密封的上方，装有停车密封组件(6)，高压密封介质通过入水口(9)进入密封腔，两级动压密封承受的工作载荷通过固定于内层密封腔(10)上的节流盘管(11)进行分压，第一级流体动压密封、第二级流体动压密封的设计载荷均为最大工作载荷，第三级接触式密封采用清洁水密封，比二级流体动压密封泄漏端压力高的清水由入水口(8)进入密封静环(4)端面，一部分清水在压力作用下从静环外侧流出与第二级流体动压密封泄漏水混合，此泄漏流量冲洗静环密封表面，减少硼结晶，而后进入化容系统；另一部分清水从静环内侧直接流出到大气侧。
2.根据权利要求1所述的具有停车密封的动静压机械密封组合式核主泵轴封装置，其特征在于:所述的第一级流体动压密封、第二级流体动压密封有两种承压方式:一种是第一级流体动压密封承受工作载荷的绝大部分，第二级流体动压密封受小部分工作载荷；另一种是第一级流体动压密封、第二级流体动压密封平均承受绝大部分工作载荷。
3.根据权利要求1所述的具有停车密封的动静压机械密封组合式核主泵轴封装置，其特征在于:当所述的第一级流体动压密封、第二级流体动压密封和第三级接触式密封均失效时，位于上端的停车密封在进气口(7)注入的高压气驱动下闭合，保证带有放射性介质不泄漏。
【文档编号】F04D29/10GK203730390SQ201420076633
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】刘莹, 黄伟峰, 高志, 刘向锋, 王玉明, 李鲲, 张 杰 申请人:清华大学