技术领域
[0001] 本
发明涉及核电装备机械密封领域，尤其涉及一种安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置。
背景技术
[0002] 在华龙一号核电技术中，安全壳热量导出泵是安全壳热量导出系统的重要组成部分。主要是用于在超设计基准工况下从安全壳换料
水箱(IRWST)取水(取水口设置有滤网)进行安全壳喷淋，能动堆坑注水以及地坑滤网
反冲洗，从而限制安全壳内的压
力和保证衰变热从安全壳导出。其对采用华龙一号核电技术的一类核电厂安全运行起重要作用。华龙一号核电技术用安全壳热量导出泵要求机械密封及辅助系统具备极高的可靠性，能在多工况点下运行的同时，具备承受剧烈
地震及热冲击，并在
冷却水丧失和介质中可能存在杂质等事故工况下，仍能执行预期功能。同时，安全壳热量导出泵的介质为含
硼水，在事故工况后辐照剂量高，要求机械密封具有高耐辐照性能，且不允许
放射性介质
泄漏到环境中。目前，常规的机械密封及辅助系统无法满足华龙一号核电技术用安全壳热量导出泵多工况的要求。
[0003] 在实际应用中，同类型泵机械密封在热备用工况时，机械密封冲洗水出水
温度超标，影响泵组的安全性。
现有技术之一的机械密封冲洗方案是自循环冲洗，当泵运行时，热屏起到冷却隔离的作用，同时机械密封动环上的泵送部件将密封腔中的热水泵送至机械密封冷却器进行热交换，循环冷却水带走密封面摩擦产生的热量。但当泵处于备用状态时，密封腔中的泵送部件停止工作，密封腔内的介质处于静止不动状态，当泵入口水温升高时，密封腔和泵体之间的介质会产生微流动和部分热交换，而这些热量仅能依靠热屏冷却，密封腔内温度相应升高，最终超过了运行时密封冲洗液的温度设定报警值，长时间高温情况下对非金属件老化严重，不能满足使用寿命要求，进而影响泵组的可靠性。
[0004] 因此，急需提供一种装置，解决现有技术中存在的机组在热备用工况下(高温静止工况)，机械密封腔长期处于高温，导致非金属件热老化严重，不能满足使用寿命的问题。
发明内容
[0005] 为了解决现有技术的问题，本发明
实施例提供了一种安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置，所述技术方案如下：一种安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置，包括双端面机械密封系统及与所述双端面密封系统相连通的辅助系统，其中，[0006] 所述双端面机械密封系统包括：
[0007] 传动机构，用于将轴沿周向的回转运动传递至所述双端面密封系统；
[0008] 密封机构，用于避免安全壳热量导出泵中的高放射介质向大气泄漏；
[0009] 所述辅助系统包括热虹吸罐和与所述热虹吸罐
焊接连接的盘管，所述热虹吸罐充满隔离液，所述盘管中充满
冷却液，用于降温并润滑所述双端面机械密封系统的密封端面。
[0010] 其中，所述传动机构包括套设在轴外部的轴套和套设在所述轴套外部的楔形抱轴器，用于安全可靠的传递动力，所述轴套包括安装在所述轴套第一
密封圈槽内的第一轴套密封圈以及安装在所述轴套第二密封圈槽内的第二轴套密封圈。
[0011] 其中，所述密封机构包括介质侧密封机构和大气侧密封机构，所述介质侧密封机构和大气侧密封机构布置方式为背对背布置，形成一个独立腔体，用于供所述隔离液流动，避免所述隔离液与所述高放射介质
接触；所述介质侧密封机构和大气侧密封机构均套设在所述轴套外部。
[0012] 其中，所述介质侧密封机构包括内压盖组件和介质侧旋转组件，所述内压盖组件包括依次安装在内压盖上的介质侧静环密封圈、介质侧静环(2113)、挡圈以及介质侧静环卡圈；所述介质侧旋转组件包括依次安装在介质侧
弹簧座上的介质侧弹簧、介质侧推环、介质侧动环密封圈、介质侧动环及介质侧动环卡圈，所述介质侧静环和所述介质侧动环相接触。
[0013] 其中，所述介质侧密封机构还包括介质侧
紧定螺钉和螺旋套，所述介质侧紧定螺钉将所述螺旋套和所述介质侧旋转组件紧固在所述轴套上。
[0014] 其中，所述大气侧密封机构包括外压盖组件和大气侧旋转组件，所述外压盖组件包括依次安装在外压盖上的大气侧静环密封圈、大气侧静环以及节流环；所述大气侧旋转组件包括依次安装在大气侧弹簧座上的大气侧弹簧、大气侧推环、大气侧动环密封圈、大气侧动环及大气侧动环卡圈，所述大气侧静环和所述大气侧动环相接触。
[0015] 其中，所述大气侧密封组件还包括大气侧紧定螺钉，所述大气侧紧定螺钉将所述大气侧旋转组件紧固在所述轴套上。
[0016] 其中，所述密封机构还包括螺钉、
定位块以及
螺栓，所述螺钉将所述大气侧密封机构和所述介质侧密封机构相连接，所述定位块将所述大气侧密封机构和所述介质侧密封机构集成在一起，并通过所述螺栓紧固。
[0017] 其中，所述密封机构还包括第一内压盖密封圈、第二内压盖密封圈和外压盖密封圈、所述第一内压盖密封圈和第二内压盖密封圈分别安装至所述内压盖中，所述外压盖密封圈安装至所述外压盖中。
[0018] 其中，所述双端面机械密封系统还包括：隔离缓冲液入口、隔离缓冲液出口和泄漏口，所述隔离缓冲液入口和隔离缓冲液出口用于隔离液的流入和流出；所述泄漏口用于进一步实现介质的零泄漏。
[0019] 其中，所述热虹吸罐包括储罐以及与储罐焊接连接的加压口、排气口、排液口、隔离液入口、隔离液出口和盘管；
[0020] 其中，所述盘管与冷却液入口、冷却液出口焊接连接；所述隔离液入口与所述隔离缓冲液出口连通，所述隔离液出口与所述隔离缓冲液入口连通，实现隔离液的在所述热虹吸罐和所述双端面机械密封系统之间的循环。
[0021] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：(1)本发明的双端面密封系统采用两套背对背布置的密封装置，形成一个独立腔体，使得高于泵腔压力的隔离液充满其中，且隔离液不与介质不直接接触，避免介质中的杂质影响，实现介质的零泄漏；(2)本发明在介质侧密封机构处设置螺旋套，可为隔离液提供循环动力，无需额外增加动力装置；(3)本发明采用紧定螺钉传递
扭矩，传动方式简捷可靠；(4)在双端面密封系统中采用多弹簧，保证弹力均匀，密封端面负荷均匀；(5)本发明采用楔形抱轴器对轴套进行传动，安全可靠；(6)本发明通过定位块实现自动定位，无需调节，消除人为安装误差。
附图说明
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023] 图1是本发明实施例提供的安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置的双端面密封系统示意图；
[0024] 图2是本发明实施例提供的安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置机械密封腔体温度分布示意图；
[0025] 图3是本发明实施例提供的安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置的辅助系统结构示意图的主视图；
[0026] 图4是本发明实施例提供的安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置的辅助系统结构示意图的左视图；
[0027] 图5是本发明实施例提供的安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置的辅助系统的盘管处结构示意图。
具体实施方式
[0028] 为了解决现有技术中无法实现核
电机组在热备用工况下(高温静止工况)，机械密封腔长期处于高温，导致非金属件热老化严重，不能满足使用寿命的技术问题，本发明旨在提供一种用安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置，其核心思想是：提供一种安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置，包括双端面机械密封系统及与所述双端面密封系统相连通的辅助系统，其中，所述双端面机械密封系统包括：传动机构，用于将轴沿周向的回转运动传递至所述双端面密封系统；密封机构，用于避免安全壳热量导出泵中的高放射介质向大气泄漏；所述辅助系统包括热虹吸罐，所述热虹吸罐充满隔离液，用于降温并润滑所述双端面机械密封系统的密封端面。本发明提供的机械密封及辅助系统装置结构简单，性能可靠，能长期在高温高辐照环境中稳定运行且可实现高放射介质向大气侧零泄漏，并通过
热虹吸效应，改善密封运行环境，保证机械密封的稳定长期运行。
[0029] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
[0030] 实施例一
[0031] 图1是本发明实施例提供的安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置的双端面密封系统示意图，如图1所示：一种安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置，包括双端面机械密封系统10，该双端面机械密封系统10包括：传动机构100，用于将轴沿周向的回转运动传递至所述双端面密封系统；密封机构200，用于避免安全壳热量导出泵中的高放射介质向大气泄漏。
[0032] 进一步的，传动机构100包括套设在轴外部的轴套101和套设在所述轴套外部的楔形抱轴器102，具体的动力传动过程为：轴套101与轴
过盈配合，当轴沿周向转动时，轴套101跟随轴转动，并通过楔形抱轴器102将轴的动力传出，楔形抱轴器102传递动力安全可靠，进一步的，轴套101上开设有第一密封圈槽1011和第二密封圈槽1013，在实际运行过程中，将第一轴套密封圈1012和第二轴套密封圈1014分别安装在第一密封圈槽1011和第二密封圈槽1013内，用于防止介质泄露。由图中可以看出，本发明第一轴套密封圈1012和第二轴套密封圈1014采用的是O型密封圈，O型密封圈密封部位结构简单，安装部位紧凑，重量较轻，且其具有自密封作用。
[0033] 进一步的，密封机构200包括两套背对背布置的密封机构，分别是介质侧密封机构210和大气侧密封机构220，介质侧密封机构210和大气侧密封机构220背对背布置会形成一个独立腔体230，用于供隔离液流动，避免隔离液与高放射介质接触；且介质侧密封机构210和大气侧密封机构220均套设在轴套101外部，用于将从轴套101的动力传递至密封机构
200。
[0034] 进一步的，介质侧密封机构210包括内压盖组件211和介质侧旋转组件212，内压盖组件211包括依次安装在内压盖上2111的介质侧静环密封圈2112、介质侧静环2113、挡圈2114以及介质侧静环卡圈2115；介质侧旋转组件212包括依次安装在介质侧弹簧座2121上的介质侧弹簧2122、介质侧推环2123、介质侧动环密封圈2124、介质侧动环2125及介质侧动环卡圈2126，且介质侧静环2113和介质侧动环2125相接触，形成
摩擦副。
[0035] 进一步的，介质侧密封机构210还包括介质侧紧定螺钉213和螺旋套214，介质侧紧定螺钉213将螺旋套214和介质侧旋转组件212紧固在轴套101上，具体的，在实际运动过程中，内压盖组件211保持静止，介质侧旋转组件212在轴套101的带动下，通过介质侧紧定螺钉213将动力传递至介质侧旋转组件212，使得介质侧旋转组件212随着轴的运动而运动，从而实现介质侧旋转组件212和内压盖组件211的紧密贴合。同时，在当介质侧旋转组件212和内压盖组件211的接触面长时间运行的情况下发生磨损时，通过介质侧弹簧2122和介质侧推环2123实现自动补偿，始终保持介质侧静环2113和介质侧动环2125的紧密贴合。同时，介质侧弹簧2122和介质侧推环2123整体预装，可防止元件脱出，便于安装。螺旋套214为充满独立腔体230的隔离液提供循环动力，无需额外增加动力装置。
[0036] 进一步的，大气侧密封机构220包括外压盖组件221和大气侧旋转组件222，外压盖组件221包括依次安装在外压盖2211上的大气侧静环密封圈2212、大气侧静环2213以及节流环2214；大气侧旋转组件222包括依次安装在大气侧弹簧座2221上的大气侧弹簧2222、大气侧推环2223、大气侧动环密封圈2224、大气侧动环2225及大气侧动环卡圈2226，且大气侧静环2213和大气侧动环2225相接触，形成大气侧的摩擦副。
[0037] 进一步的，大气侧密封组件220还包括大气侧紧定螺钉223，大气侧紧定螺钉223将大气侧旋转组件220紧固在所述轴套101上。具体的，在实际运动过程中，外压盖组件221保持静止，大气侧旋转组件222在轴套101的带动下，通过大气侧紧定螺钉223将动力传递至大气侧旋转组件222，使得大气侧旋转组件222随着轴的运动而运动，从而实现大气侧旋转组件222和外压盖组件221的紧密贴合。同时，在当大气侧旋转组件222和外压盖组件221的接触面长时间运行的情况下发生磨损时，通过大气侧弹簧2222和大气侧推环2223实现自动补偿，始终保持大气侧静环2213和大气侧动环2225的紧密贴合，且大气侧弹簧2222和大气侧推环2223整体预装，可防止元件脱出，便于安装。
[0038] 其中，大气侧弹簧2222和介质侧弹簧2122均采用多弹簧，保证弹力均匀，密封端面负荷均匀。
[0039] 进一步的，密封机构200还包括螺钉240、定位块250以及螺栓260，螺钉240将大气侧密封机构220和介质侧密封机构210相连接，定位块250将大气侧密封机构220和介质侧密封机构210集成在一起，并通过螺栓260紧固。通过定位块250对密封装置进行自动定位，无需进行调节，消除了人为安装误差。
[0040] 进一步的，密封机构200还包括第一内压盖密封圈2127、第二内压盖密封圈2128和外压盖密封圈2227、第一内压盖密封圈2127和第二内压盖密封圈2128分别安装至内压盖2111中，用于防止介质渗漏；外压盖密封圈2227安装至外压盖2211中，用于防止隔离液渗漏；且上述密封圈均采用O型密封圈。
[0041] 进一步的，双端面机械密封系统10还包括：隔离缓冲液入口300、隔离缓冲液出口400和泄漏口500，隔离缓冲液入口300开设在外压盖的顶部，用于实现隔离液的流入，隔离缓冲液出口400开设在内压盖的顶部，用于实现隔离液的流出；泄漏口500开设在外压盖的底部，用于收集泄露至双端面机械密封系统10的介质，进一步防止介质渗漏至大气中，用于实现介质的零泄漏。
[0042] 进一步的，如图2所示，通过对安全壳热量导出泵的热备用工况进行分析，机械密封腔体温度分布如图2所示。在出口侧的隔离液被加温后，其
密度降低获得一定的升力，进入储罐中被冷却再回到密封腔，这一循环冷却对泵侧高温介质形成阻隔作用。经过阻隔后，在靠近内压盖2111与泵体处的温度明显降低，同时浸泡在介质中的介质侧动环2125和介质侧静环2113由于介质的热虹吸效应，温度也获得了大幅度降低。在没有考虑泵侧节流的效果时，设置在轴套处第一密封圈1012温度较高，引起该处密封圈的热老化，直接危及到内部高辐照剂量的介质向外侧泄漏，故安全壳热量导出泵用机械密封装置在靠近轴套的后端设置了一道第二密封圈1014，并充分利用在轴套处的温度梯度影响，降低了第二密封圈1014的高温老化影响，从而进一步提高了机械密封的可靠性和安全性。
[0043] 进一步的，结合图3，热虹吸罐21包括储罐201以及与储罐201焊接连接的加压口202和排气口203，加压口202设置在储罐201的左上部，通过一根向上弯折的管道连接至储罐201，用于通过外部压力源经加压口P(2)对储罐(1)进行加压，使得隔离液高于泵腔压力。
排气口203设置在储罐201的顶部，用于排出储罐201内的气体。
[0044] 进一步的，结合图4，热虹吸罐21还包括排液口204、隔离液入口205、隔离液出口206以及与盘管22焊接连接的冷却液入口208和冷却液出口209；排液口204设置在储罐201的底部，用于根据需要排空储罐201内的隔离液；隔离液入口205和隔离液出口206呈90度
角焊接在储罐201的外壁上，用于排出和排入隔离液；冷却液入口208和冷却液出口209焊接在储罐底部的两侧，用于接入和接出冷却液，在实际运行过程中，储罐201内的隔离液与充满盘管22的冷却液进行热交换，用于冷却隔离液，对双端面密封系统10进行冷却；进一步的，结合图1，隔离液入口,205与隔离缓冲液出口400连通，隔离液出口206与隔离缓冲液入口
300连通，实现隔离液在热虹吸罐21和双端面机械密封系统10之间的循环。需要说明的是：
所有
接口均以
法兰方式连接。
[0045] 进一步的，结合图5，盘管22插入储罐201内部，与隔离液接触，盘管22螺旋向上，尽可能的增大盘管22与储罐的接触面积，使隔离液和盘管22中的冷却液进行充分的热交换，最大限度的冷却隔离液，实现隔离液的降温并润滑密封端面，带走端面摩擦热，改善密封运行环境，保证机械密封的稳定长期运行。上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0046] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过
硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读
存储器，磁盘或光盘等。
[0047] 综上所述，本发明实施例提供的一种安全壳热量导出泵用机械密封及辅助系统装置，通过采用两套背对背布置的双端面密封系统，形成一个独立腔体，使得高于泵腔压力的隔离液充满其中，且隔离液不与介质不直接接触，避免介质中的杂质影响，实现介质的零泄漏；同时，通过设置与密封系统相连通热虹吸罐，实现充满隔离液的储罐与充满盘管的冷却液进行热交换，实现隔离液的降温并润滑密封端面，带走端面摩擦热，改善密封运行环境，保证机械密封的稳定长期运行；另外，本发明在介质侧密封机构处设置螺旋套，可为隔离液提供循环动力，无需额外增加动力装置，简化装置，降低成本；且本发明采用紧定螺钉传递扭矩，传动方式简捷可靠；并且在双端面密封系统中采用多弹簧，保证弹力均匀，密封端面负荷均匀；本发明采用楔形抱轴器对轴套进行传动，安全可靠；本发明通过定位块实现自动定位，无需调节，消除人为安装误差。
[0048] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
