[实用新型]带背叶片轴封式核主泵叶轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种带背叶片轴封式核主泵叶轮结构。

背景技术

轴封泵作为核主泵的一种主要泵型，性能优良的核主泵叶轮成为主要技术需求，轴封泵下导轴承位于承压边界内部，需要采用设备冷却水冷却，轴封泵正常工作时，冷却下导轴承的冷却水最终是流入叶轮室的，事故工况冷却水断失工况，在压差作用下高温高压介质会进入下导轴承，损坏下导轴承，同时由于轴封泵叶轮在高温高压下工作，田湾核电站曾出现过叶片断裂事故。目前一般轴流泵叶轮不会在高温高压环境下长期工作，对叶轮变形量、侧向间隙、空化汽蚀要求不高；只要满足水利性能就可以，更不需要考虑密封功能。

发明内容

本实用新型目的是提供一种用于轴封性核主泵的叶轮结构，该叶轮结构即满足核主泵的流量、扬程、效率等主要性能指标，同时兼顾具有平衡轴向力、减小推力轴承负担功能；更主要在事故工况下，阻止叶轮内高温高压水向上流入下导轴承，损害下导轴承。本实用新型的技术方案为：8枚背叶片(11)均匀分布在叶轮出口面，叶轮进口部通过叶轮螺栓(16)、叶轮螺母(3)将叶轮口环(13)、叶轮(5) 与泵轴(19)固定连接在一起，叶轮口环(13)与叶轮通过第一圆柱销(2)和第二圆柱销(4)精确定位，用多个的定位销(10)与下泵轴(19)实现轴向定位，叶片外缘通过在泵壳内安装导流罩(6)，导流罩(6)与导叶(9)通过螺栓连接在一起，导流罩(6)与泵壳(1) 之间设置双密封(7)。背叶片(11)进出口安放角均为90°的非扭曲型叶片，叶片高度8mm，叶片厚度25mm，背叶片(11)均匀分布在叶轮出口面(20)，背叶片(11)与检修密封(15)距离为 13.5mm-21mm。根据权利要求1所诉的一种带背叶片的核主泵叶轮，其特征是：叶轮口环(13)上开有4个的平衡孔(17)，叶轮口环(13)整体做成90°锥形，前部倒圆角R82，叶轮与叶轮口环使叶轮前部形成导水锥(22)。叶片叶顶(21)形状为压力面向吸力面倾斜角6°，导流罩与叶片外缘平行，叶轮与导流罩单侧间隙(14)，其间隙区间为0.6-0.8mm，导流罩(6)与泵壳(1)通过双密封(7) 进行密封。

8枚背叶片(11)由于叶片的旋转离心作用，使背叶片内部压力小于外部压力，并与叶轮口环(13)上平衡孔(17)联合作用，平衡一部分轴向力，减少推力轴承负担；特别是在事故工况，即轴封注入水断失的情况下，下导轴承(18)处的冷却水压力降低，高温高压的介质水在压差作用下会逆流进入下导轴承(18)，增加背叶片(11) 可以起到密封作用，延缓高温高压介质进入下导轴承(18)，为故障处理和检修争取时间。

该主泵叶轮通过8个定位销(10)与泵轴(19)进行对中，每个定位销(10)都有固定的编号，互相顺序不能调换，能够与泵轴(19) 精确对中，防止泵轴(19)转动过程中的震动和不平衡。

核主泵叶轮轮毂采用类圆球形，与叶轮口环(13)配合形成导水锥，可有效减少叶轮进口处的冲击和脱流，利于叶轮内部流动的稳定性，增加水利效率。

叶轮轮毂内部做成空腔式结构，此结构即可减少叶轮的重量，进而减少离心惯性力、轴向力和叶轮在高温工作时的变形，为叶轮侧向间隙(14)的减小打下基础；并且此结构可作为平衡孔(17)泄露通道。

核主泵叶轮的叶顶泄露涡是造成叶顶空化汽蚀的主要原因，叶顶形状和间隙(14)直接关系叶顶的汽蚀，间隙过小会产生汽蚀，过大又会使回流加大，影响水利效率；同时间隙的大小还要考虑核主泵叶轮在高温、高压湿性模态条件下叶轮的变形，即要保证叶轮不与导流罩发生碰撞为前提。泵叶轮导流罩与叶片配合部位做成6°倾斜结构，叶轮与导流罩单侧间隙0.6-0.8mm，此结构可有效减少叶片叶顶的空化，减少回流，增加容积效率。

导流罩与叶片做成6°倾斜结构，轮毂外缘也与叶片外缘平行，使整个叶轮流道成散式结构，同时过流面积不变；进水口边缘厚度大于出水口，这种结构设计可提高叶轮对水流的作用效率。

导流罩(6)与泵壳(1)通过双密封(7)进行密封，此结构可有效减少泄露，增加容积效率。

5枚叶片的叶片安放角按扭曲变化，实践证明此种排布可使叶片工作面和背面的相对速度过渡更平滑，叶片入口采用圆弧过渡，此结构可减少进口的冲击和脱流，出口减薄，直边出口，利于介质流出叶轮(5)，进入导叶(9)，减少压力脉动，同时减少径向流动。

叶片最大厚度几乎在叶片中部，偏向入口，向入口和出口逐渐减薄，此结构满足叶片在高温条件下强度要求，叶片最大应力集中也正好位于此处。