專利名稱：核主泵用流體靜、動壓組合式三級機械密封裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及核主泵用機械密封裝置，更具體地說，涉及一種用于核電站反應(yīng)
堆冷卻劑泵用機械密封裝置。
背景技術(shù)：
機械密封是流體旋轉(zhuǎn)機械中不可缺少的部分，用來阻止介質(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的工作性能。機械密封分為接觸式機械
密封和非接觸式機械密封兩類，其中，非接觸式機械密封又分為流體靜壓式和流體動壓式
機械密封兩種。流體靜壓式機械密封的原理是在機械密封的一個密封端面設(shè)置為特殊的
幾何形狀空隙，在機械密封靜止?fàn)顟B(tài)下，壓力流體就可以進入密封面，通過密封端面間的壓
力降產(chǎn)生流體靜壓效應(yīng)，使密封面脫離接觸，形成非接觸式機械密封；而流體動壓式機械密
封，則是在其中一個密封端面上設(shè)置成特殊的幾何形狀，只有在機械密封旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，利用
相對旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生流體動壓效應(yīng)使密封面脫離接觸，形成非接觸式機械密封。 核主泵用機械密封是用來控制反應(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、可靠運行密切相關(guān)。目前國際上核主泵使用的三級密封裝置有兩
大類，一類是第一級采用流體靜壓式、第二、三級采用接觸式機械密封結(jié)構(gòu)的流體靜壓式機
械密封(簡稱流體靜壓式)，另一類是三級均采用相同結(jié)構(gòu)的流體動壓式機械密封(簡稱流
體動壓式)。 核主泵用流體靜壓式機械密封裝置的原理是第一級主密封采用非接觸式流體靜 壓型密封，第二級密封和第三級密封均為接觸式機械密封。其中，第二級密封為第一級密封 的備用密封，在第三級密封面之間通入清潔無放射性水，從而保證整套密封裝置無放射性 介質(zhì)泄漏。這種密封裝置的優(yōu)點是泵在啟動過程中，第一級密封即可形成液膜，使端面脫 離接觸，第一級密封可以承受絕大部分工作壓力，密封面基本不接觸，也基本沒有磨損，保 證了第一級密封可以較長時間工作，第二級密封為接觸式密封，第二級密封的主要作用是 在第一級主密封失效時，靠其自身的特殊結(jié)構(gòu)在高壓下使其中一個密封面變形形成非接觸 式密封，起到第一級密封的作用，由于在第一級密封正常工作時，第二級密封始終處于接觸 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)生在第二級密封，也是該密封裝置的缺點所在。 核主泵用流體動壓式機械密封裝置的原理是三級密封的每一級結(jié)構(gòu)相同，均采 用流體動壓式結(jié)構(gòu)，且三級密封的每一級密封都是按全系統(tǒng)壓力設(shè)計的；通過節(jié)流盤管，使 三級密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)點是每級密封承受的壓力 都不高，減輕了密封負荷，由于流體動壓效應(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。但缺點是在泵啟動、停車階段流體動壓效應(yīng)不能建立，密封面存在短時間摩 擦磨損問題，另外第三級密封泄漏的仍是帶放射性的冷卻劑介質(zhì)。
實用新型內(nèi)容本實用新型是為避免上述現(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、動壓組合式三級機械密封裝置。使核主泵在正常工作狀態(tài)，仍然由第一 級流體靜壓式機械密封承受系統(tǒng)的絕大部分壓力穩(wěn)定運行；第二級流體動壓式機械密封因 流體動壓效應(yīng)也處于非接觸狀態(tài)，減小摩擦磨損，以期延長第二級密封的使用壽命；并在第 一級密封失效后，第二級機械密封完全能夠承受全系統(tǒng)壓力穩(wěn)定可靠運行。 本實用新型解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案 本實用新型核主泵用流體靜、動壓組合式三級機械密封裝置由三級密封串聯(lián)組 成； 本實用新型結(jié)構(gòu)特點是第一級密封為流體靜壓式機械密封；第二級密封為流體動 壓式機械密封；第三級密封為接觸式機械密封；在所述第二級流體動壓式機械密封中，第 二級密封動環(huán)或第二級密封靜環(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，每組型槽由一個圓弧槽和以所述圓弧槽為中心對稱分布的左斜槽 和右斜槽組成。 與已有技術(shù)相比，本實用新型有益效果體現(xiàn)在 1、本實用新型為核主泵用流體靜、動壓組合式三級機械密封裝置結(jié)構(gòu)，消除了流 體靜壓式密封裝置和流體動壓式密封裝置的缺點，泵在正常工作狀態(tài)，仍然由第一級流體 靜壓式機械密封承受系統(tǒng)的絕大部分壓力穩(wěn)定運行； 2、本實用新型中第二級流體動壓式機械密封因流體動壓效應(yīng)處于非接觸狀態(tài)，摩 擦磨損小，因此大大延長第二級密封的使用壽命；當(dāng)?shù)谝患壝芊馐Ш螅诙墮C械密封完 全能夠承受全系統(tǒng)壓力穩(wěn)定可靠運行； 3、本實用新型中第三級機械密封通過注入清水來潤滑密封本身，并消除第二級機 械密封的泄漏污染。 4、本實用新型在第二級機械密封中，在密封端面開設(shè)特定的流體型槽，使端面流 場壓力分布均勻，產(chǎn)生的流體動壓效應(yīng)強，端面潤滑效果好，且密封安裝無旋向要求，可雙 向旋轉(zhuǎn)。 5、本實用新型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 運行時間長。

圖1為本實用新型的第二級流體動壓式機械密封端面流體型槽示意圖。 圖中標(biāo)號12第二級密封動環(huán)、12a圓弧槽、12b左斜槽、12c右斜槽 圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中標(biāo)號A第一級密封、B第二級密封、C第三級密封、1殼體、2泵軸、3傳動銷、4、 密封液注入口、5第一級動環(huán)壓蓋螺釘、6、第一級靜環(huán)壓蓋螺釘、7第一級平衡套、8第一級 平衡套螺釘、9第一級平衡套支座、10第二級動環(huán)防轉(zhuǎn)銷、11第二級動環(huán)座、12第二級密封 動環(huán)、13第二級密封靜環(huán)、14第二級靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷、15第二級平衡套螺釘、16第二級平衡套、 17腔蓋法蘭連接螺釘、18密封法蘭、19密封腔蓋、20第二級密封泄漏口 、21連接螺釘、22軸 套、23第三級密封泄漏口、24第三級密封注入口、25支承軸套、26第一級密封泄漏口、27第二級動環(huán)壓緊螺釘、28第一級動環(huán)壓蓋、29螺母、30第一級靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷、31第一級靜環(huán)座、 32第一級靜環(huán)壓蓋、33第一級密封靜環(huán)、34第一級密封動環(huán)、35第一級動環(huán)壓蓋、36第一級 動環(huán)座、37第一級動環(huán)座連接螺釘。 以下通過具體實施方式
，結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明具體實施方式參見圖2，本實施例是沿泵軸2自下而上依次布置三級機械密封。第一級密封A為 流體靜壓式機械密封，第二級密封B為流體動壓式機械密封，第三級密封C為接觸式機械密 封。 第一級密封A的結(jié)構(gòu)設(shè)置為 第一級密封動環(huán)34與第一級動環(huán)座36通過第一級動環(huán)壓蓋35和第一級動環(huán)壓 蓋螺釘5密封固接，第一級密封動環(huán)座36通過第一級動環(huán)座連接螺釘37與泵軸2密封固 接，并通過傳動銷3傳遞扭矩；第一級密封靜環(huán)33與第一級靜環(huán)座31通過第一級靜環(huán)壓蓋 32和第一級靜環(huán)壓蓋螺釘6密封固接，第一級靜環(huán)座31通過第一級靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷30與第一 級平衡套7密封聯(lián)接，第一級平衡套7通過第一級平衡套螺釘8與第一級平衡套支座9密 封固接，第一級平衡套支座9與密封法蘭18密封固接。 第二級密封B的結(jié)構(gòu)設(shè)置為 第二級密封動環(huán)12與第二級動環(huán)座11通過第二級動環(huán)壓蓋28和第二級動環(huán)壓 緊螺釘27固接，并通過第二級動環(huán)防轉(zhuǎn)銷10防轉(zhuǎn)，第二級密封靜環(huán)13通過第二級靜環(huán)防 轉(zhuǎn)銷14防轉(zhuǎn)；第二級平衡套16與密封法蘭18通過第二級平衡套螺釘15密封固接。 第三級密封C采用接觸式機械密封。 第二級密封和第三級密封通過軸套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；第二級密封和第三級密封集裝的整體結(jié)構(gòu)通過連接 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，密封注入水由密封液注入口 4注入，經(jīng)第一級密封泄漏，沿泵軸2向上，一 部分經(jīng)第二級密封泄漏，另一部分由第一級密封泄漏口 26流出。 第三級密封通過第三級密封注入口 24注入清水， 一部分注入水與第二級泄漏介 質(zhì)一起，從第二級密封泄漏口 20流出，另一部分注入水從第三級密封泄漏口 23流出。核電 站冷卻劑中含有硼，從第三級密封注入口 24注入清水用來潤滑密封本身，消除第二級密封 的泄漏污染。 參見圖l，本實施例中，在第二級密封動環(huán)12或第二級密封靜環(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，每組型槽由一個圓弧槽12a 和以圓弧槽12a為中心對稱分布的左斜槽12b和右斜槽12c組成。
權(quán)利要求核主泵用流體靜、動壓組合式三級機械密封裝置，由三級密封串聯(lián)組成，其特征是第一級密封(A)為流體靜壓式機械密封；第二級密封(B)為流體動壓式機械密封；第三級密封(C)為接觸式機械密封；在所述第二級流體動壓式機械密封中，第二級密封動環(huán)(12)或第二級密封靜環(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，每組型槽由一個圓弧槽(12a)和以所述圓弧槽(12a)為中心對稱分布的左斜槽(12b)和右斜槽(12c)組成。
專利摘要核主泵用流體靜、動壓組合式三級機械密封裝置，由三級密封串聯(lián)組成，其特征是第一級為流體靜壓式機械密封；第二級為流體動壓式機械密封；第三級為接觸式機械密封；在第二級流體動壓式機械密封中，第二級密封動環(huán)或第二級密封靜環(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，每組型槽由一個圓弧槽和以圓弧槽為中心對稱分布的左斜槽和右斜槽組成。本實用新型使核主泵在正常工作狀態(tài)時，由第一級流體靜壓式機械密封承受系統(tǒng)的絕大部分壓力穩(wěn)定運行；在第一級密封失效后，第二級機械密封完全能夠承受全系統(tǒng)壓力穩(wěn)定可靠運行。
文檔編號F04B53/00GK201521433SQ20092018742
公開日2010年7月7日 申請日期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, 李香, 李鯤, 楊博峰, 沈宗沼, 王玉明, 蔡粵華, 鄭國運 申請人:合肥通用機械研究院