專利名稱：核主泵用流體靜、動(dòng)壓組合式三級(jí)機(jī)械密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及核主泵用機(jī)械密封裝置，更具體地說(shuō)，涉及一種用于核電站反應(yīng)堆冷卻劑 泵用機(jī)械密封裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)械密封是流體旋轉(zhuǎn)機(jī)械中不可缺少的部分，用來(lái)阻止介質(zhì)沿其旋轉(zhuǎn)軸與殼體之間的縫 隙泄漏，其密封性能直接影響并決定著主機(jī)的工作性能。機(jī)械密封分為接觸式機(jī)械密封和非 接觸式機(jī)械密封兩類，其中，非接觸式機(jī)械密封又分為流體靜壓式和流體動(dòng)壓式機(jī)械密封兩 種。流體靜壓式機(jī)械密封的原理是在機(jī)械密封的一個(gè)密封端面設(shè)置為特殊的幾何形狀空隙， 在機(jī)械密封靜止?fàn)顟B(tài)下，壓力流體就可以進(jìn)入密封面，通過(guò)密封端面間的壓力降產(chǎn)生流體靜 壓效應(yīng)，使密封面脫離接觸，形成非接觸式機(jī)械密封；而流體動(dòng)壓式機(jī)械密封，則是在其中 一個(gè)密封端面上設(shè)置成特殊的幾何形狀，只有在機(jī)械密封旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，利用相對(duì)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生流 體動(dòng)壓效應(yīng)使密封面脫離接觸，形成非接觸式機(jī)械密封。
核主泵用機(jī)械密封是用來(lái)控制反應(yīng)堆冷卻劑沿核主泵泵軸的泄漏，它是核主泵的關(guān)鍵部 件，與主泵的安全、可靠運(yùn)行密切相關(guān)。目前國(guó)際上核主泵使用的三級(jí)密封裝置有兩大類， 一類是第一級(jí)采用流體靜壓式、第二、三級(jí)采用接觸式機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的流體靜壓式機(jī)械密封 (簡(jiǎn)稱流體靜壓式)，另一類是三級(jí)均采用相同結(jié)構(gòu)的流體動(dòng)壓式機(jī)械密封(簡(jiǎn)稱流體動(dòng)壓 式)。
核主泵用流體靜壓式機(jī)械密封裝置的原理是第一級(jí)主密封采用非接觸式流體靜壓型密 封，第二級(jí)密封和第三級(jí)密封均為接觸式機(jī)械密封。其中，第二級(jí)密封為第一級(jí)密封的備用 密封，在第三級(jí)密封面之間通入清潔無(wú)放射性水，從而保證整套密封裝置無(wú)放射性介質(zhì)泄漏。 這種密封裝置的優(yōu)點(diǎn)是泵在啟動(dòng)過(guò)程中，第一級(jí)密封即可形成液膜，使端面脫離接觸，第 一級(jí)密封可以承受絕大部分工作壓力，密封面基本不接觸，也基本沒(méi)有磨損，保證了第一級(jí) 密封可以較長(zhǎng)時(shí)間工作，第二級(jí)密封為接觸式密封，第二級(jí)密封的主要作用是在第一級(jí)主密 封失效時(shí)，靠其自身的特殊結(jié)構(gòu)在高壓下使其中一個(gè)密封面變形形成非接觸式密封，起到第 一級(jí)密封的作用，由于在第一級(jí)密封正常工作時(shí)，第二級(jí)密封始終處于接觸摩擦狀態(tài)，形成 密封面的磨損，因此，該密封使用壽命相對(duì)較短，影響了整體密封的使用壽命；流體靜壓式 密封裝置的維修多數(shù)都發(fā)生在第二級(jí)密封，也是該密封裝置的缺點(diǎn)所在。
核主泵用流體動(dòng)壓式機(jī)械密封裝置的原理是三級(jí)密封的每一級(jí)結(jié)構(gòu)相同，均采用流體 動(dòng)壓式結(jié)構(gòu)，且三級(jí)密封的每一級(jí)密封都是按全系統(tǒng)壓力設(shè)計(jì)的通過(guò)節(jié)流盤(pán)管，使三級(jí)密
3封分別按一定的比例承受系統(tǒng)壓力。這種密封裝置的優(yōu)點(diǎn)是每級(jí)密封承受的壓力都不高，減輕了密封負(fù)荷，由于流體動(dòng)壓效應(yīng)的作用，密封在工作狀態(tài)密封端面不接觸，密封面磨損小。但缺點(diǎn)是在泵啟動(dòng)、停車階段流體動(dòng)壓效應(yīng)不能建立，密封面存在短時(shí)間摩擦磨損問(wèn)題，另外第三級(jí)密封泄漏的仍是帶放射性的冷卻劑介質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有核主泵密封中，兩種結(jié)構(gòu)形式的各自不足之處，提供核主泵用流體靜、動(dòng)壓組合式三級(jí)機(jī)械密封裝置。使核主泵在正常工作狀態(tài)，仍然由第一級(jí)流體靜壓式機(jī)械密封承受系統(tǒng)的絕大部分壓力穩(wěn)定運(yùn)行；第二級(jí)流體動(dòng)壓式機(jī)械密封因流體動(dòng)壓效應(yīng)也處于非接觸狀態(tài)，減小摩擦磨損，以期延長(zhǎng)第二級(jí)密封的使用壽命；并在第一級(jí)密封失效后，第二級(jí)機(jī)械密封完全能夠承受全系統(tǒng)壓力穩(wěn)定可靠運(yùn)行。本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案-
本發(fā)明核主泵用流體靜、動(dòng)壓組合式三級(jí)機(jī)械密封裝置由三級(jí)密封串聯(lián)組成本發(fā)明結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是第一級(jí)密封為流體靜壓式機(jī)械密封；第二級(jí)密封為流體動(dòng)壓式機(jī)械密封；第三級(jí)密封為接觸式機(jī)械密封；在所述第二級(jí)流體動(dòng)壓式機(jī)械密封中，第二級(jí)密封動(dòng)環(huán)或第二級(jí)密封靜環(huán)的密封端面上，位于所述密封端面的外側(cè)，設(shè)置數(shù)組沿周向均勻分布的流體型槽，每組型槽由一個(gè)圓弧槽和以所述圓弧槽為中心對(duì)稱分布的左斜槽和右斜槽組成。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在
1、 本發(fā)明為核主泵用流體靜、動(dòng)壓組合式三級(jí)機(jī)械密封裝置結(jié)構(gòu)，消除了流體靜壓式密封裝置和流體動(dòng)壓式密封裝置的缺點(diǎn)，泵在正常工作狀態(tài)，仍然由第一級(jí)流體靜壓式機(jī)械密封承受系統(tǒng)的絕大部分壓力穩(wěn)定運(yùn)行；
2、 本發(fā)明中第二級(jí)流體動(dòng)壓式機(jī)械密封因流體動(dòng)壓效應(yīng)處于非接觸狀態(tài)，摩擦磨損小，因此大大延長(zhǎng)第二級(jí)密封的使用壽命；當(dāng)?shù)谝患?jí)密封失效后，第二級(jí)機(jī)械密封完全能夠承受全系統(tǒng)壓力穩(wěn)定可靠運(yùn)行；
3、 本發(fā)明中第三級(jí)機(jī)械密封通過(guò)注入清水來(lái)潤(rùn)滑密封本身，并消除第二級(jí)機(jī)械密封的泄漏污染。
4、 本發(fā)明在第二級(jí)機(jī)械密封中，在密封端面開(kāi)設(shè)特定的流體型槽，使端面流場(chǎng)壓力分布均勻，產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)強(qiáng)，端面潤(rùn)滑效果好，且密封安裝無(wú)旋向要求，可雙向旋轉(zhuǎn)。
5、 本發(fā)明能有效地控制核主泵中反應(yīng)堆冷卻劑的泄漏，密封安全可靠、穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。


圖1為本發(fā)明的第二級(jí)流體動(dòng)壓式機(jī)械密封端面流體型槽示意圖。圖中標(biāo)號(hào)12第二級(jí)密封動(dòng)環(huán)、12a圓弧槽、12b左斜槽、12c右斜槽圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中標(biāo)號(hào)A第一級(jí)密封、B第二級(jí)密封、C第三級(jí)密封、l殼體、2泵軸、3傳動(dòng)銷、4、密封液注入口、 5第一級(jí)動(dòng)環(huán)壓蓋螺釘、6、第一級(jí)靜環(huán)壓蓋螺釘、7第一級(jí)平衡套、8第一級(jí)平衡套螺釘、9第一級(jí)平衡套支座、IO第二級(jí)動(dòng)環(huán)防轉(zhuǎn)銷、ll第二級(jí)動(dòng)環(huán)座、12第二級(jí)密封動(dòng)環(huán)、13第二級(jí)密封靜環(huán)、14第二級(jí)靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷、15第二級(jí)平衡套螺釘、16第二級(jí)平衡套、17腔蓋法蘭連接螺釘、18密封法蘭、19密封腔蓋、20第二級(jí)密封泄漏口、 21連接螺釘、22軸套、23第三級(jí)密封泄漏口、 24第三級(jí)密封注入口、 25支承軸套、26第一級(jí)密封泄漏口、 27第二級(jí)動(dòng)環(huán)壓緊螺釘、28第一級(jí)動(dòng)環(huán)壓蓋、29螺母、30第一級(jí)靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷、31第一級(jí)靜環(huán)座、32第一級(jí)靜環(huán)壓蓋、33第一級(jí)密封靜環(huán)、34第一級(jí)密封動(dòng)環(huán)、35第一級(jí)動(dòng)環(huán)壓蓋、36第一級(jí)動(dòng)環(huán)座、37第一級(jí)動(dòng)環(huán)座連接螺釘。
以下通過(guò)具體實(shí)施方式
，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明-
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖2，本實(shí)施例是沿泵軸2自下而上依次布置三級(jí)機(jī)械密封。第一級(jí)密封A為流體靜壓式機(jī)械密封，第二級(jí)密封B為流體動(dòng)壓式機(jī)械密封，第三級(jí)密封C為接觸式機(jī)械密封。第一級(jí)密封A的結(jié)構(gòu)設(shè)置為-
第一級(jí)密封動(dòng)環(huán)34與第一級(jí)動(dòng)環(huán)座36通過(guò)第一級(jí)動(dòng)環(huán)壓蓋35和第一級(jí)動(dòng)環(huán)壓蓋螺釘5密封固接，第一級(jí)密封動(dòng)環(huán)座36通過(guò)第一級(jí)動(dòng)環(huán)座連接螺釘37與泵軸2密封固接，并通過(guò)傳動(dòng)銷3傳遞扭矩；第一級(jí)密封靜環(huán)33與第一級(jí)靜環(huán)座31通過(guò)第一級(jí)靜環(huán)壓蓋32和第一級(jí)靜環(huán)壓蓋螺釘6密封固接，第一級(jí)靜環(huán)座31通過(guò)第一級(jí)靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷30與第一級(jí)平衡套7密封聯(lián)接，第一級(jí)平衡套7通過(guò)第一級(jí)平衡套螺釘8與第一級(jí)平衡套支座9密封固接，第一級(jí)平衡套支座9與密封法蘭18密封固接。
第二級(jí)密封B的結(jié)構(gòu)設(shè)置為
第二級(jí)密封動(dòng)環(huán)12與第二級(jí)動(dòng)環(huán)座11通過(guò)第二級(jí)動(dòng)環(huán)壓蓋28和第二級(jí)動(dòng)環(huán)壓緊螺釘27固接，并通過(guò)第二級(jí)動(dòng)環(huán)防轉(zhuǎn)銷10防轉(zhuǎn)，第二級(jí)密封靜環(huán)13通過(guò)第二級(jí)靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷14防轉(zhuǎn)；第二級(jí)平衡套16與密封法蘭18通過(guò)第二級(jí)平衡套螺釘15密封固接。
第三級(jí)密封C采用接觸式機(jī)械密封。
第二級(jí)密封和第三級(jí)密封通過(guò)軸套22、支承套25、螺母29、密封法蘭18、密封壓蓋19和腔蓋法蘭連接螺釘17整體集裝；第二級(jí)密封和第三級(jí)密封集裝的整體結(jié)構(gòu)通過(guò)連接螺釘21與殼體1密封固接，軸套22密封固套在泵軸2上。
工作時(shí)，密封注入水由密封液注入口 4注入，經(jīng)第一級(jí)密封泄漏，沿泵軸2向上， 一部分經(jīng)第二級(jí)密封泄漏，另一部分由第一級(jí)密封泄漏口26流出。
第三級(jí)密封通過(guò)第三級(jí)密封注入口 24注入清水， 一部分注入水與第二級(jí)泄漏介質(zhì)一起，從第二級(jí)密封泄漏口 20流出，另一部分注入水從第三級(jí)密封泄漏口 23流出。核電站冷卻劑中含有硼，從第三級(jí)密封注入口 24注入清水用來(lái)潤(rùn)滑密封本身，消除第二級(jí)密封的泄漏污染。
參見(jiàn)圖l，本實(shí)施例中，在第二級(jí)密封動(dòng)環(huán)12或第二級(jí)密封靜環(huán)13的密封端面上，位于密封端面的外側(cè)，設(shè)置數(shù)組沿周向均勻分布的流體型槽，每組型槽由一個(gè)圓弧槽12a和以圓弧槽12a為中心對(duì)稱分布的左斜槽12b和右斜槽12c組成。
權(quán)利要求
1、核主泵用流體靜、動(dòng)壓組合式三級(jí)機(jī)械密封裝置，由三級(jí)密封串聯(lián)組成，其特征是第一級(jí)密封(A)為流體靜壓式機(jī)械密封；第二級(jí)密封(B)為流體動(dòng)壓式機(jī)械密封；第三級(jí)密封(C)為接觸式機(jī)械密封；在所述第二級(jí)流體動(dòng)壓式機(jī)械密封中，第二級(jí)密封動(dòng)環(huán)(12)或第二級(jí)密封靜環(huán)(13)的密封端面上，位于所述密封端面的外側(cè)，設(shè)置數(shù)組沿周向均勻分布的流體型槽，每組型槽由一個(gè)圓弧槽(12a)和以所述圓弧槽(12a)為中心對(duì)稱分布的左斜槽(12b)和右斜槽(12c)組成。
全文摘要
核主泵用流體靜、動(dòng)壓組合式三級(jí)機(jī)械密封裝置，由三級(jí)密封串聯(lián)組成，其特征是第一級(jí)為流體靜壓式機(jī)械密封；第二級(jí)為流體動(dòng)壓式機(jī)械密封；第三級(jí)為接觸式機(jī)械密封；在第二級(jí)流體動(dòng)壓式機(jī)械密封中，第二級(jí)密封動(dòng)環(huán)或第二級(jí)密封靜環(huán)的密封端面上，位于密封端面的外側(cè)，設(shè)置數(shù)組沿周向均勻分布的流體型槽，每組型槽由一個(gè)圓弧槽和以圓弧槽為中心對(duì)稱分布的左斜槽和右斜槽組成。本發(fā)明使核主泵在正常工作狀態(tài)時(shí)，由第一級(jí)流體靜壓式機(jī)械密封承受系統(tǒng)的絕大部分壓力穩(wěn)定運(yùn)行；在第一級(jí)密封失效后，第二級(jí)機(jī)械密封完全能夠承受全系統(tǒng)壓力穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
文檔編號(hào)F04B53/00GK101649834SQ20091014487
公開(kāi)日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月8日
發(fā)明者丁思云, 吳兆山, 姚黎明, 香 李, 鯤 李, 楊博峰, 沈宗沼, 王玉明, 蔡粵華, 鄭國(guó)運(yùn) 申請(qǐng)人:合肥通用機(jī)械研究院