НАСОС Российский патент 2010 года по МПК F04D7/08 F04D29/10 

Изобретение относится к гидравлической технике и предназначено для использования в качестве устройства при перекачке жидкометаллического теплоносителя ядерной энергетической установки (ЯЭУ), работающей в режиме переменных нагрузок.

Известен узел охлаждения участков вертикального вала, например центробежного насоса для перекачивания жидкого металла с высокой температурой, содержащий неподвижный корпус и два соединяемых участка вала - низкотемпературный и высокотемпературный, причем в корпусе выполнена кольцевая, вынесенная за пределы перекачиваемого металла, заполненная промежуточной теплоотводящей жидкостью, например эвтектикой "натрий-калий", ванна, по оси которой расположены упомянутые участки валов, снабженные стаканами, входящими один в другой и погруженными в ванну, при этом между сопряженными цилиндрическими поверхностями стаканов установлена прокладка из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, например из меди [SU 901637 А (ДРОБЫШЕВ А.В. и др.), 30.01.1982].

Недостатком этого технического решения является трудоемкий и длительный во времени запуск насоса, поскольку пробка из замерзающей жидкости сцеплена через стаканы с валом и корпусом насоса, то для преодоления ее начального сопротивления вращению вала (сдвиг замороженной жидкости) при пуске насоса мощность двигателя должна существенно превышать номинальную, необходимую для дальнейшего вращения вала. Обмотки электродвигателя при этом перегреваются, и появляется опасность подвергания обмоток короткому замыканию витков из-за расплавления изоляционного покрытия.

Наиболее близким к изобретению является центробежный насос для жидкометаллических теплоносителей, содержащий корпус, рабочее колесо, установленное на валу, и уплотнение в виде замерзающей жидкости, причем насос снабжен гильзой с фланцем, установленной неподвижно в осевом направлении, в зоне уплотнения между валом и корпусом насоса и уплотненной относительно последнего, при этом фланец расположен в корпусе насоса с образованием по обе стороны камер, сообщенных с источником давления [SU 325412 А (СИЗОВ В.И. и др.), 07.01.1972].

Недостатком указанного технического решения является длительный во времени запуск насоса, связанный с тем, что зазор между валом и гильзой, а также между корпусом и гильзой, при его небольшой величине будет заполнен замерзающей жидкостью за счет капиллярного эффекта, это приведет к созданию затруднений в пусковой момент. Если зазор будет большим, то при этом разрушение с помощью гильзы будет затруднено из-за необходимости приложения к валу большего крутящего момента, приводящего к недостаткам вышеописанного технического решения.

Задачей изобретения является увеличение ресурса надежной работы насоса за счет ускорения запуска насоса и уменьшения перегрузок электродвигателя в пусковой момент.

Указанный технический результат достигается тем, что в насосе, преимущественно для перекачки жидкометаллического теплоносителя, содержащем корпус с патрубками входа и выхода жидкости, в котором размещен на подшипниковых опорах вертикальный вал колеса нагнетания, и узел уплотнения участка вертикального вала, согласно изобретению на предварительно отшлифованной высоте поверхности соприкосновения элементов уплотнительного узла и части высокотемпературного участка вертикального вала нанесено напылением несколько слоев прочного тепмературопроводного гидрофобизатора, причем класс чистоты обработки вала выбран не менее 6, напыление гидрофобизатора выполнено таким образом, что градиент температуры максимален вдоль оси вала, а материал вала имеет температуропроводность меньшую, чем гидрофобизатор.

Изложенная сущность изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 изображен изометрический разрез насоса без электродвигателя;

на фиг.2 - разрез участка вала с уровнем жидкого металла.

Насос содержит корпус 0 с патрубками 1, 2 входа и выхода перекачиваемой высокотемпературной жидкости. В корпусе 0 размещен на подшипниковых опорах вертикальный вал 9 колеса 10 нагнетания и узел 17 уплотнения участка вертикального вала 9. На корпусе 0 для статического крепления насоса имеются отливы 3. С помощью фланца 4 и болтового соединения 5 к корпусу 0 насоса крепится стакан 6 с фланцем 7 для присоединения электродвигателя (не показан), внутри которого размещен фланец 8 для соединения вала электродвигателя и вертикального вала 9 насоса, к которому закрепляется лопастное колесо 10. Вал 9 имеет низкотемпературный и высокотемпературный участки 11, 12. Для охлаждения низкотемпературного участка 11 вала 9 корпус 0 насоса содержит штуцеры 13, 14 входа и выхода охлаждающей воды. Для поддержания соответствующей температуры участков 11 и 12 вала 9, осесимметрично последнему, установлена тепловая защита 15, причем в районе высокотемпературного участка 12 между валом 9 и тепловой защитой 15 размещен электрообогреватель 16. Узел 17 уплотнения расположен в районе между участками 11 и 12 вала 9 и состоит из обоймы 18 с втулкой 19. На предварительно отшлифованной высоте поверхности соприкосновения элементов уплотнительного узла 17 и части высокотемпературного участка 12 вертикального вала 9 нанесено напылением несколько слоев прочного тепмературопроводного гидрофобизатора 20. Высокотемпературный участок 12 покрывается гидрофобизатором 20, контактирующим в стояночном режиме насоса с жидкометаллическим теплоносителем 21, который за счет силы поверхностного натяжения образует кольцевую площадку 22 из-за более высокой температуры поверхности вала 9, покрытой гидрофобизатором 20, так как последний имеет температуру основного объема жидкометаллического теплоносителя 21.

Насос работает следующим образом. Насос при работе перекачивает жидкометаллический теплоноситель 21 за счет лопастей колеса 10 нагнетания, закрепленного на валу 9 при его вращении. Теплоноситель 21 поступает через патрубок 1 входа и выходит из корпуса 0 через патрубок 2 выхода. В стояночном режиме вал 9 насоса не вращается и уровень жидкометаллического теплоносителя 21 устанавливается за счет покрытия высокотемпературного участка 12 гидрофобизатором 20. Гидрофобизатор 20 увеличивает коэффициент теплопередачи и может, при определенном напылении, менять направление градиента температуры с образованием площадки 22 отталкивания от вала 9, так как благодаря гидрофобизатору 20 участок 12 имеет более высокую температуру. В пусковой момент из-за отсутствия вокруг вала 9 замершего металла электродвигатель "плавно" и надежно набирает соответствующие обороты.

Применение насоса предлагаемой конструкции обеспечит возможность "плавного" и надежного запуска электродвигателя, вал которого соединен с валом насоса, исключения рывков в пусковой момент. Тем самым, будет увеличен ресурс эксплуатационной надежности работы насоса за счет улучшения условий пуска.

Изобретение предназначено для использования при перекачке жидкометаллического теплоносителя ядерной энергетической установки, работающей в режиме переменных нагрузок. Насос содержит корпус с патрубками входа и выхода жидкости. В корпусе размещен на подшипниковых опорах вертикальный вал 9 колеса нагнетания и узел 17 уплотнения участка вертикального вала 9. На предварительно отшлифованной высоте поверхности соприкосновения элементов уплотнительного узла 17 и части высокотемпературного участка 12 вертикального вала 9 нанесено напылением несколько слоев прочного тепмературопроводного гидрофобизатора 20. Класс чистоты обработки вала 9 выбран не менее 6. Напыление гидрофобизатора 20 выполнено таким образом, что градиент температуры максимален вдоль оси вала 9, а материал вала 9 имеет температуропроводность, меньшую, чем гидрофобизатор 20. Изобретение направлено на увеличение ресурса надежной работы насоса за счет улучшения условий пуска и уменьшения перегрузок электродвигателя в пусковой момент. 2 ил.

Насос, преимущественно для перекачки жидкометаллического теплоносителя, содержащий корпус с патрубками входа и выхода жидкости, в котором размещен на подшипниковых опорах вертикальный вал колеса нагнетания, и узел уплотнения участка вертикального вала, отличающийся тем, что на предварительно отшлифованной высоте поверхности соприкосновения элементов уплотнительного узла и части высокотемпературного участка вертикального вала нанесено напылением несколько слоев прочного тепмературопроводного гидрофобизатора, причем класс чистоты обработки вала выбран не менее 6, напыление гидрофобизатора выполнено таким образом, что градиент температуры максимален вдоль оси вала, а материал вала имеет температуропроводность меньшую, чем гидрофобизатор.