[实用新型]应用于钠冷快堆堆芯组件的螺纹密封件水力实验台架

说明书

本实用新型涉及一种应用于钠冷快堆堆芯组件的螺纹密封件水力实验台架，所述实验台架包括依次连接的：净化系统、储水及稳压系统、主循环系统、实验段；主循环系统中的加热系统与实验段并联；实验段的底部部放置被测量的螺纹密封件；实验段包括自上而下依次连接的进口段、竖直段、出口段；所述螺纹密封件放置在竖直段底部管口内，螺纹密封件底部为法兰盘，法兰盘底面同轴设置圆柱体，所述螺纹密封件与竖直段法兰连接。本实用新型提供的应用于钠冷快堆堆芯组件的螺纹密封件水力实验台架可以进行不同齿形、不同环数螺纹密封件的密封性能水力实验；并可用于其他类型密封件密封性能的水力实验。

技术领域

本实用新型属于用于钠冷快堆堆芯组件进口漏流控制的非接触密封技术领域，具体涉及一种应用于钠冷快堆堆芯组件的螺纹密封件水力实验台架。

背景技术

螺纹密封作为典型的非接触密封，广泛应用于机械、电气、油气等工业领域，通过螺纹结构包括齿形、齿数、间距等几何参数的合理设计实现对于流体的有效密封，根据应用场景的不同将漏流量控制在预期范围内。钠冷快堆因其具有高燃料利用率、固有安全性高等一系列突出优势，成为了世界各国核能应用的重要选择。堆芯组件是快堆的重要部件，分布在堆芯不同位置处，具有不同的应用功能，因此其对应的额定流量范围较广，通过合理的密封件设计，达到有效控制入口流量并合理分配漏流的的功能。当密封件密封能力不足时，大量流量流失，造成了流量浪费，同时组件内部冷却能力不足，危险快堆安全；而当密封件密封能力过强时，漏流量不足以冷却堆芯组件外壁面，因此密封结构直接决定了快堆组件的流动性能，对于快堆安全性至关重要。螺纹密封直接加工在堆芯组件外壁面上且具有非接触的结构特点，避免了密封填料更换、老化、磨损等一系列可靠性问题，因此成为了钠冷快堆内部用于密封的较优方案。针对螺纹密封性能的相关研究对于我国快堆研发、装备制造具有重要的工程意义，也为其他堆型密封结构的选型提供了参考。

目前国内外关于螺纹密封件的研究内容、方法较为单一，多以气体在二维场景下的流动特性为主，实验研究较少，且关于螺纹密封齿形等几何参数对密封性能的研究十分缺乏。

Subramanian等人开展了旋转螺纹密封件径向增长预测的相关研究，利用三维有限元方法(FEM)进行仿真，评估了四种分析模型并量化其误差，结果显示模型误差与转速和温度无关，但随转子的半径比显著变化；Schaller等人针对往复活塞式压缩机内的螺纹密封进行了数值模拟与实验研究，结果显示矩形螺纹密封性能最好，其次是半圆形齿，而三角齿的密封性能最差。

在国内，朱高涛等人分析了现有的密封结构漏流量的计算方法，并提出了一种简化的迭代计算方法，该方法适用于临界与亚临界工况下的螺纹密封，具有较高的计算精度与应用范围；任朝晖等人建立了流体作层流运动条件下螺旋密封的封液能力模型，利用CFD方法分析了密封介质受力分布和压差力作用下密封介质速度分布，并以此求出泵送流量和压差作用下产生沿螺旋槽的泄漏量和环形间隙产生的泄漏量，最终根据流量平衡理论求解出密封系数，并对螺旋密封结构的参数进行了参数优化；李连进等人以API标准石油套管螺纹密封为研究对象，基于其原有的密封能力不足的结构设计缺陷，提出锥面与圆弧面相配合的特殊螺纹接头密封结构形式，通过优化选取密封面的锥度、长度及过盈量，严格控制密封面的接触压力，保证结构具有良好的密封性能，经实验证明该设计方案可行。

综上所述，螺纹密封件密封性能的研究针对性不够强，尤其是在钠冷快堆应用领域研究十分缺乏，有待于进一步深入。主要表现在以下个方面：

(1)螺纹密封件密封性能的研究多采用数值模拟方法进行，而相关实验研究较为缺乏，尤其是全尺寸模型实验研究；

(2)研究对象多为气体在压缩机等旋转机械中的密封性能，而在钠冷快堆等核能应用领域，螺纹密封性能的相关研究极为缺乏；

(3)多环数、多齿形螺纹密封性能的相关研究较为缺乏。

发明内容