[发明专利]核反应堆冷却剂泵的叶轮/转轴组件

说明书

本发明涉及一种泵，特别是涉及一种热平衡的核反应堆冷却剂泵的叶轮/转轴组件。

如在公认的美国专利4427620及4434132号中所描述的以及如本文简化示意图图1所示，一个典型的核反应堆发电设施10通常包括一个核反应堆12及汽轮发电机14和16。这个设施10还包括给核反应堆12提供冷却剂的独立的循环回路18和20，每个回路18及20包括相应的汽轮发电机14及16的一次管路22，每个回路18和22还包括一个“热”的支路24，由核反应堆12流出的热的冷却剂通过它被导入每台汽轮发电机14和16的进液口26，而在发电机的一次管路22处，热的冷却剂与注入到每个汽轮发电机14及16的冷水进行热交换。每个循环回路18及20还包括一个“冷”的支路28，经热交换降低了温度的冷却剂通过它由每台汽轮发电机14及16的出液口30返回至核反应堆12。最后，每个循环回路18及20中还包括一个用来驱动冷却剂流动的冷却剂泵32。

由于冷却剂泵32有助于核反应堆12的冷却，因而对该泵的最有效设计及无障碍运行都要求极高。

如本文件图2和图3更详细示出的，传统的冷却剂泵32一般包括一个壳体或称箱体34及实心转轴36，该转轴被轴向地装配在壳体34上以在该处转动，一个热轴套38（图4中略）包括转轴36的一部分，一叶轮键40嵌在转轴36与叶轮或称转子46之间（图3），叶轮键起保险的作用，一旦叶轮46与转轴36松脱时，叶轮键40将防止叶轮46相对转轴36旋转。

特别是叶轮46是冷却剂泵32的旋转部件，它通常有一个圆柱形中央轮体49;其上面装有多片叶片或称翼片51（图2），往转轴36上装配时，加热叶轮46从而在它们之间形成相对紧的锥面配合。叶轮46与转轴36间这一锥面配合区域以标号47示出（图3）。

叶轮46装配到转轴36上之后，将一锁紧螺栓44穿过叶轮螺帽42上的中心孔45并以在旋螺纹52拧入转轴36。叶轮螺帽42还在一旦叶轮从它与转轴36的锥面配合松脱时起保护作用，即安装叶轮螺帽42是为了防止叶轮46突然膨胀并从转轴36上滑脱。然后将锁紧螺帽44与叶轮螺帽42焊在一起以保证叶轮螺帽42不会松退，并从而得到叶轮46牢固地与转轴36结合在一起。

当然冷却剂泵32还包括一液体入口48及流体出口50。泵32运行时，冷却剂进入液体入口48，按箭头“A”指出的方向环流过叶轮46的外表面并经液体出口50流出。此后，通过加工在叶轮46上的导管53还形成一付流，其流向由箭头B标出（图3）。

运行时冷却剂泵32的叶轮46的温度约为290℃。另一方面，由于要用一传统的热交换器（未画出），它也是冷却剂泵32的一部分，热轴套38的温度约为50～66℃。同样，转轴36处于比叶轮低得多的温度下。

因此运行时在叶轮46与实心转轴36之间产生一很大的热不平衡。这一不平衡能使叶轮46相对于转轴36膨胀，从而减小叶轮46与转轴36间的接触面压力，结果叶轮就有可能从其与转轴36的锥面配合松脱。如果这个情况发生了，这两部分之间原先承载的摩擦力就会消失，而人们所不希望的应力就会加在叶轮键40，叶轮螺帽42和锁紧螺栓44上。

本发明的主要目的是提出一种具有一叶轮/转轴组件的泵，其叶轮对转轴的锥面配合确保可靠。

有鉴于此目的，本发明为一核反应堆冷却剂循环泵，它包括：一个具有一入口及一出口的壳体，一个可旋转地被支承在该壳体上的转轴，一个装配在该转轴上并置于上述泵体内的叶轮以及一只拧入转轴中心孔的叶轮装配螺帽，其特征是：所述螺栓及转轴具有一些通道用以导流冷却剂流过转轴从而保持该转轴的温度基本同于上述叶轮的温度。

由下面以附图为基础的描述本发明将变得更为容易明白，这里：

图1是一传统的核反应堆发电设施包括冷却剂泵的示意图;

图2是一传统的核反应堆冷却剂泵的正面主视局部图;

图3是一传统的核反应堆冷却剂泵的叶轮/转轴组件的主视局部剖面图;

图4是按本发明绘制的核反应堆冷却剂泵的叶轮/转轴组件的主视剖面图，它特别标出了冷却剂流过在叶轮螺帽上加工出的几组导孔的情况以及标出了在叶轮螺帽上加工出的通道。