ГОРИЗОНТАЛЬНЫЙ ГЕРМЕТИЧНЫЙ НАСОС Российский патент 1997 года по МПК F04D13/06 F04D7/06 F04D29/58 

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к конструкции для перекачивания теплоносителя в атомных энергетических установках.

Известен горизонтальный герметичный насос, содержащий рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя с автономным контуром охлаждения, имеющим вспомогательное колесо для осуществления циркуляции охлаждающей жидкости и размещенной на другом конце вала электродвигателя (Синев Н.М. Герметические водяные насосы атомных энергетических установок, М. Атомиздат, 1967, с. 224 рис. 822).

Горизонтальное расположение позволяет вынести фланцевые соединения и отъемную часть насосного агрегата электродвигателя за стальную стенку биологической защиты первого контура.

Таким образом, при ремонте или замены вкладышей подшипников, разборка и сборка двигателя осуществляется в помещениях с малой радиоактивностью, а также сам корпус реактора выполнить с минимальными размерами по диаметру, по сравнению с реактором, на крышке которого располагаются вертикальные насосы.

Однако данное горизонтальное исполнение насоса обладает следующими недостатками:
при нахождении насоса в горячем резерве или при внезапном обесточивании (т. е. ротор насоса не вращается), охлаждающая система для подшипников и электродвигателя, продолжает работать независимо от вышеназванных режимах, в противном случае насос без охлаждения сразу выходит из строя;
при остановке насоса, жидкость находящаяся в замкнутом объеме, ограниченным внешним корпусом будет охлаждаться неравномерно, верхняя половина насоса будет иметь большой температурный градиент, чем нижняя (т.к. холодная вода опускается вниз, а теплая вверх);
вследствие температурного перепада происходит прогиб вала и его корпуса;
при пуске насоса из горячего резерва или подаче питания на электродвигатель может произойти заклинивание ротора в подшипниках (вследствие малых зазоров) и разгерметизация силовых крышек и корпуса насоса (например, Будов В.М. Насосы АЭС. М. Энергоатомиздат, 1986, с. 363, п.8.2.).

Только по этой причине насосы горизонтального исполнения ледокола "Ленин" были заменены на вертикальные (Митенков Ф.М. и др. Главные циркуляционные насосы АЭС. М. Энергоатомиздат, 1984, с. 133).

Следует также отметить невозможность определения визуальным или другим методом минимальную частоту вращения ротора, который имеет различное число оборотов в зависимости от режимов работы реактора. Поэтому каждый насос для ЯЭУ снабжается бесконтактным тахогенератором, который определяет частоту вращения ротора насоса в различных режимах (Митенков Ф.М. и др. Главные циркуляционные насосы АЭС. М. Энергоатомиздат, 1990, с. 161, рис. 4.26).

Задачей изобретения является повышение надежности горизонтального герметичного насоса в переходных режимах путем устранения прогиба вала при нахождении насоса в горячем резерве.

Поставленная цель достигается тем, что в известном горизонтальном герметичном насосе во всасывающей полости вспомогательного колеса размещен рабочий орган обратимой гидромашины, имеющий собственный привод, выполненный в виде электродвигателя, имеющего возможность работать в режиме генератора.

На чертеже представлена конструктивная схема горизонтального насоса.

Насос включает в себя рабочее колесо 1, установленное на валу 2 электродвигателя 3, вспомогательное колесо 4, размещенное на другом конце вала 2, автономный контур охлаждения 5 расположенный между электродвигателем 3 и корпусом насоса 6, колесо 4 имеет всасывающую полость 7, в которой находится рабочий орган обратимой гидромашины 8, имеющий собственный привод 9, вал вращается в подшипниках 10 и 11, осевое усилие воспринимается двумя упорными подшипниками 12 и 13.

Данный насос работает следующим образом.

При подаче питания на обмотки электродвигателя 3 начинает вращаться вал 2 совместно с рабочим колесом и вспомогательным колесом 4.

При вращении колеса 4 охлаждающая жидкость проходит по каналам (на чертеже обозначены стрелками) автономного контура охлаждения 5 и снимает тепло с обмоток электродвигателя 3 и подшипников 10, 11, 12, 13. В связи с тем, что во всасывающей полости 7 колеса 4 расположен рабочий орган обратимой гидромашины 8, всасывание охлаждающей жидкости происходит через проточную часть рабочего органа 8, который начинает работать в режиме турбины и вращать собственный привод 9, который на данном режиме работает как генератор и выдает импульсы для определения числа оборотов основного электродвигателя 3.

При аварийном обесточивании питания электродвигателя 3 или остановке в резервном режиме, включается собственный привод 9 рабочего органа обратимой гидромашины 8, который начинает вращаться.

Привод обратимой гидромашины имеет источник питания независимый от источника питания основного электродвигателя насоса. В данном режиме рабочий орган обратимой гидромашины 8 начинает работать как насос и осуществлять циркуляцию охлаждающей жидкости из всасывающей полости 7 через напорные лопатки вспомогательного колеса 4 и далее по каналам автономного контура 5 в том же направлении (в данном случае по часовой стрелке) как и при работе вспомогательного колеса 4, что исключает появление тепловых ударов и создает равномерное температурное поле вокруг вала и корпуса 6. Вследствие этого не происходит температурная деформация вала 2 и корпуса 6, т.е. при последующем пуске электродвигателя 3 исключается заклинивание подшипников 10, 11.

Применение данного изобретения позволяет увеличить надежность и работоспособность насоса в переходных режимах и, как следствие, сохранить преимущество насоса в горизонтальном исполнении, т.е. ремонтопригодность, минимальные размеры реактора по диаметру, удобство обслуживания.

Использование: в области машиностроения, в частности в устройстве насосов для перекачивания теплоносителя в атомных энергетических установках. Сущность изобретения: во всасывающей полости вспомогательного колеса для осуществления циркуляции охлаждающей жидкости размещен рабочий орган обратимой гидромашины, имеющей собственный привод. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Горизонтальный герметичный насос, содержащий рабочее колесо, установленное на валу электродвигателя с автономным контуром охлаждения, имеющим вспомогательное колесо для осуществления циркуляции охлаждающей жидкости, расположенное на другом конце вала электродвигателя, отличающийся тем, что во всасывающей полости вспомогательного колеса размещен рабочий орган обратимой гидромашины, имеющий собственный привод. 2. Насос по п. 1, отличающийся тем, что привод обратимой гидромашины выполнен в виде электродвигателя, имеющего возможность работать в режиме генератора. 3. Насос по п. 2, отличающийся тем, что электродвигатель обратимой гидромашины имеет независимый от основного источник питания.