抗瞬态变形分层式水润滑推力瓦的制作方法

本发明涉及一种抗瞬态变形分层式水润滑推力瓦。

背景技术：

三代核电压水堆具有较高的安全特性，核主泵为一回路的压力边界，核主泵一般分为屏蔽电机式核主泵和湿绕组电机式核主泵，两类核主泵均由水润滑推力轴承承载轴向水推力；尤其要求无高压介质顶起的状态下，启停不低于3000次，对推力瓦热瞬态有较高的要求。

传统水润滑推力瓦瓦面材料一般使用石墨、碳化硅等脆性材料，结构为双层布置，上层为推力瓦瓦面，下层不锈钢瓦基；此种结构发生热瞬态时，瓦面的凹变形会比较明显，对水膜的有效形成具有抑制作用。通过背面增设隔热层结构，通过可靠地紧固件把合，使得隔热层材料与瓦面均可以按周期替换，降低了维护难度和费用。

技术实现要素：

本发明的目的提供一种抑制热瞬态时推力瓦瓦面变形过大、有效水膜降低的抗瞬态变形分层式水润滑推力瓦。本发明的技术方案为：抗瞬态变形分层式水润滑推力瓦，推力瓦面(1)安装不锈钢瓦基(2)上侧，隔热面(3)连接不锈钢瓦基(2)下侧，不锈钢瓦基(2)右侧设置有第一限位凹槽(11)，不锈钢钢基(2)左侧设置有第二限位凹槽(5)，不锈钢瓦基(2)左侧上部设有第三限位凹槽(16)，不锈钢瓦基(2)右侧上部设有第四限位凹槽(17)，不锈钢瓦基(2)下层设置支撑圆块(4)；推力瓦面(1)外圆方向设置第一限位台阶(9)，推力瓦面(1)内圆方向设置第二限位台阶(10)，推力瓦面(1)左侧设置第一挡板(8),推力瓦面(1)右侧设置第二挡板(7)。

本发明推力瓦面(1)不锈钢瓦基(2)上侧，隔热面(3)位于不锈钢瓦基(2)下侧，当推力轴承水温迅速上升时，2分钟内将上升约30K，有推力瓦面(1)和隔热面(3)的存，不锈钢瓦基(2)上方和下方都存较大的热阻，发生热瞬态时，不锈钢瓦基(2)不会轴向上存较大的温度梯度，进而减少热瞬态时，推力瓦面(1)的凹变形。推力瓦面(1)凹变形一般为0.02-0.04mm，和平常的工作状态下的水膜厚度相近，由于本发明的上、下两面非金属的存，可以保证瞬态时的凹变形降至0.01mm以内，使得对弹流体润滑水膜厚度不构成严重危害。第一限位凹槽(11)可以保证不锈钢瓦基(2)发生轴向移动时，不会超出既定范围，一般此范围为0至2mm，轴向移动范围如果过大，推力盘与推力瓦接触时，会产生较大的冲击载荷，导致脆性推力瓦发生剥落甚至断裂，影响水润滑推力轴承的安全。第一限位台阶(9)可以控制推力瓦面(1)不从外圆方向滑移，第二限位台阶(10)可以控制推力瓦面(1)不从内圆方向滑移，第一挡板(8)可以控制推力瓦面(1)不从左侧方向滑移，第二挡板(7)可以控制推力瓦面(1)不从右侧方向滑移。第一限位台阶(9)与推力瓦面(1)存较小间隙，一般不大于0.5mm；第二限位台阶(10)与推力瓦面(1)也存较小间隙，应变不大于0.3mm；第一挡板(8)与推力瓦面(1)存小间隙，一般不大于0.05mm；第二挡板(7)与推力瓦面(1)存小间隙，一般不大于0.05mm。

第一内六角螺栓(12)与第一锁紧垫片(12)对中接触，第一挡板(8)与不锈钢瓦基(2)接触无间隙，严格控制第一内六角螺栓(12)锁紧力矩，当第一内六角螺栓(12)材质为A2-70时，M6对应的锁紧力矩为8.1NM，M8对应的锁紧力矩为18NM，锁紧力矩过小第一内六角螺栓(12)长时间运行会松动，如果锁紧力矩过大，将会导致第一内六角螺栓(12)螺纹发生变形，不锈钢螺纹副发生锁死或螺栓发生断裂。

第二内六角螺栓(14)与第二锁紧垫片(15)对中接触，第二挡板(7)与不锈钢瓦基(2)接触无间隙，严格控制第二内六角螺栓(14)锁紧力矩，当第二内六角螺栓(14)材质为A-70时，M6对应的锁紧力矩为7.1NM，M8对应锁紧力矩为18NM，锁紧力矩过小第二内六角螺栓(14)长时间运行会松动，如果锁紧力矩过大，将会导致第二内六角螺栓(14)螺纹发生变形，不锈钢螺纹副发生锁死或螺栓发生断裂。

第三内六角螺栓(19)与第三锁紧垫片(20)对中接触，锁紧压块(18)与不锈钢瓦基(2)无间隙，锁紧压块(18)可以对隔热面(3)进行良好轴向限位，但要保证隔热面(3)与不锈钢瓦基(2)之间存较小间隙，间隙值一般0.1mm至0.2mm，可以确保隔热面(3)吸水后的吸水膨胀、还有热膨胀和不锈钢瓦基(2)变形等情况稳定工作。第三限位台阶(37)可以控制隔热面(3)不从不锈钢瓦基(2)背面左侧滑移，第四限位台阶(36)可以控制隔热面(3)不从不锈钢瓦基(2)背面右侧滑移。

第五限位台阶(23)可以确保工作瓦面(1)倒挂时不会掉落，第五限位台阶(23)与工作瓦面(1)的轴向间隙一般不大于0.1mm，轴向间隙过小不利于装配，轴向间隙过大会造成冲击载荷过大。第一凸台(21)深入不锈钢瓦基(2)侧面，第一凸台(21)与不锈钢瓦基(2)侧面接触无间隙。第五限位凹槽(24)为一个小的圆凹槽，可以保证不与推力瓦面(1)侧板尖边缘发生接触应力。

第二挡板(7)上设置的第二沉孔(26)，可以使得把合螺栓螺帽低于第二挡板(7)平面，降低对两推力瓦之间水流的阻碍，降低损耗，提高稳定性。第一圆倒角(27)可以提供内侧方向流水的圆滑过渡，减少对水流阻碍，第二圆倒角(28)可以提供外侧方向流水的圆滑过渡，减少对水流阻碍。

隔热面(3)为扇形，第一矩形孔(34)为推力瓦轴向限位结构让出空间，第六矩形孔为推力瓦径向限位结构让出空间，第二矩形孔(30)、第三矩形孔(31)、第四矩形孔(29)和第五矩形孔(32)为锁紧压块(18)让出空间，隔热面(3)为具有隔热效果复合材料，耐热疲劳冲击。

当水温在90秒内提升20摄氏度，不锈钢瓦基(2)仅仅布置推力瓦面(1)，经分析推力瓦面(1)将发生凹变形0.03mm，超过了正常运行时水膜厚度，破坏水介质的弹流润滑状态，使得摩擦副发生干摩擦；当在不锈钢瓦基(2)底部安装隔热面(3)，将使得凹变形降至0.01mm以下，不会对水膜杂质较大影响，达到抑制热瞬态时推力瓦瓦面变形过大、有效水膜降低的目的。

附图说明

图1本发明的抗瞬态变形分层式水润滑推力瓦结构图

图2为图1的A向视图

图3为图2的C向视图

图4为图2的D向视图

图5为图1的B向视图

图6为图2中的序8侧视图

图7为图2中的序7侧视图

图8为图5的序3俯视图

具体实施方式：

图1为抗瞬态变形分层式水润滑推力瓦结构，推力瓦面1瓦面形状为扇形，推力瓦面1材料为石墨瓦或碳纤维增强复合瓦，推力瓦面1上表面为柱面或近似柱面的阶梯型构造，不锈钢瓦基2右侧设置有第一限位凹槽11，不锈钢钢基2左侧设置有第二限位凹槽5，不锈钢瓦基2左侧上部设有第三限位凹槽16，不锈钢瓦基2右侧上部设有第四限位凹槽17，不锈钢瓦基2下层设置支撑圆块4，隔热面3与不锈钢瓦基2之间存0.05mm-0.10mm的间隙，可以较好的控制热瞬态时的凹变形，避免热瞬态时，轴向发生较大的温度梯度，从而避免了推力瓦面1发生超过0.01mm的凹变形，破坏水的动压润滑。

如图2所示，推力瓦面1外圆方向设置第一限位台阶9，推力瓦面1内圆方向设置第二限位台阶10，推力瓦面1左侧设置第一挡板8,推力瓦面1右侧设置第二挡板7，可以控制推力瓦面1径向允许小幅度滑移，周向方向不滑移。

如图3所示，第一内六角螺栓12与第一锁紧垫片13接触连接，第一锁紧垫片13与第一挡板8接触，第一挡板8与不锈钢瓦基2连接，确保第一挡板8与不锈钢瓦基2无间隙。

如图4所示，第二内六角螺栓14与第二锁紧垫片15接触连接，第二锁紧垫片15与第二档板7接触，第一档板7与不锈钢瓦基2连接，确保第二挡板7与不锈钢瓦基2无间隙。

如图5所示，第三内六角螺栓19与第三锁紧垫片20接触连接，第三锁紧垫片20接触锁紧压块18，锁紧压块18安装隔热面3上侧，第三限位台阶37与隔热面3左侧接触，第四限位台阶36与隔热面3右侧接触，隔热面3与不锈钢瓦基2存0.05mm-0.10mm的间隙。

如图6所示，第五限位台阶23第一挡板8上侧，第五限位台阶23与第一挡板平台25连接，第五限位台阶23高出第一挡板平台25，第一挡板8上设置第五限位凹槽24,第一挡板8上设置第一凸台21，第一凸台21设置第一沉孔22，第五限位凹槽24为一个小的圆凹槽，可以保证不与推力瓦面1侧板尖边缘发生接触应力。

如图7所示，第二挡板7左侧设置第一圆倒角27，第二挡板7右侧设置第一圆倒角28，第二挡板7外侧设置第二沉孔26，第一圆倒角27可以提供内侧方向流水的圆滑过渡，减少对水流阻碍，第二圆倒角28可以提供外侧方向流水的圆滑过渡，减少对水流阻碍。

如图8所示，第一矩形孔34位于隔热面3顶部，第二矩形孔30位于隔热面3左上部分，第三矩形孔31位于隔热面3右上部分，第四矩形孔29位于隔热面3左下部分，第五矩形孔32位于隔热面3右下部分，椭圆孔35位于隔热面3中间部分，第六矩形孔33位于隔热面3的下部。