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一种核燃料循环泵干气密封装置
申请号	CN202011269021.5	申请日	2020-11-13	公开(公告)号	CN112268112A	公开(公告)日	2021-01-26
申请人	成都一通密封股份有限公司;			发明人	唐大全; 李可亮; 洪先志; 牟秀全; 黄良志;
摘要	本发明公开了一种核燃料循环泵干气密封装置，包括套设在转轴上的轴套、弹簧座、安全密封环和密封腔腔体，所述轴套穿过端盖、弹簧座和密封腔腔体，所述密封腔腔体体内包括动环和静环，所述轴套外侧设置有环形凸起，所述静环和动环以环形凸起对称设置，所述动环两侧设置静环，所述动环与轴套固定连接，所述静环的一端设置有弹簧座。本发明优点是：一方面杜绝了介质泄漏，另一方面增强了密封圈的可靠性；该密封通过选用耐核辐射、耐高温材质辅助密封圈，使其在完全可在核燃料循环泵核辐射、高温工况下，长期稳定安全运行，具有常规密封在上述工况下无法比拟的，良好的耐久度和良好的使用寿命，具有更高的可靠性和安全性。
权利要求	1.一种核燃料循环泵干气密封装置，其特征在于，包括套设在转轴上的轴套(2)、弹簧座(4)、安全密封环和密封腔腔体(14)，所述轴套(2)穿过端盖(1)、弹簧座(4)和密封腔腔体(14)，所述密封腔腔体(14)体内包括动环(7)和静环(10)，所述轴套(2)外侧设置有环形凸起，所述静环(10)和动环(7)以环形凸起对称设置，所述动环(7)两侧设置静环(10)，所述动环(7)与轴套(2)固定连接，所述静环(10)的一端设置有弹簧座(4)，所述弹簧座(4)与密封腔腔体(14)柔性连接，所述安全密封环包括安全密封静环(15)和安全密封动环(30)，所述安全密封静环(15)与密封腔腔体(14)相连接，所述安全密封动环(30)套设在轴套(2)上，所述安全密封动环(30)的端部设置有第二防转销(31)，所述第二防转销(31)与驱动环连接，所述驱动环与轴套(2)抱紧连接，所述安全密封动环(30)固定在轴套(2)上，所述安全密封动环(30)在密封腔腔体(14)的上方。 2.根据权利要求1所述的一种核燃料循环泵干气密封装置，其特征在于，所述驱动环包括下端驱动环(32)与上端驱动环(33)，所述安全密封动环(30)通过第二防转销(31)与下端驱动环(32)连接，所述第二防转销(31)与下端驱动环(32)连接，所述下端驱动环(32)通过楔形环(17)与上端驱动环(33)连接，所述上端驱动环(33)一端设置有锁紧螺钉(18)。 3.根据权利要求1所述的一种核燃料循环泵干气密封装置，其特征在于，所述端盖(1)和静环(10)之间设置有密封圈(5)，所述静环(10)与密封腔腔体(14)之间设置有密封圈(5)。 4.根据权利要求1所述的一种核燃料循环泵干气密封装置，其特征在于，所述静环(10)分别通过弹簧与弹簧座(4)连接，两个动环(7)之间设置有第一防转销(8)相连接第二端盖密封圈(21)，所述密封腔腔体(14)通过第二端盖密封圈(21)连接端盖(1)。 5.根据权利要求1所述的一种核燃料循环泵干气密封装置，其特征在于，所述端盖(1)的底部设置有第一端盖密封圈(19)，所述密封腔腔体(14)的底部设置有密封腔密封圈(22)，所述密封腔腔体(14)的上部设置有压盖密封圈(27)。 6.根据权利要求1所述的一种核燃料循环泵干气密封装置，其特征在于，所述密封圈(5)安装在弹簧座(4)、密封腔与静环(10)构成的封闭密封槽内，实现双向密封。 7.根据权利要求1所述的一种核燃料循环泵干气密封装置，其特征在于，所述动环(7)背部与轴套(2)之间设置有第一动环密封圈(9)，所述动环(7)外径与轴套(2)之间设置有动环支撑圈(24)。 8.根据权利要求1所述的一种核燃料循环泵干气密封装置，其特征在于，所述密封腔腔体(14)上端设置有压盖(29)，所述压盖(29)通过第二压盖联结螺钉(28)和密封腔腔体(14)顶部固定。 9.根据权利要求8所述的一种核燃料循环泵干气密封装置，其特征在于，所述压盖(29)靠近安全密封静环(15)的内壁上设置有第二安全密封静环密封圈(26)。
说明书全文	一种核燃料循环泵干气密封装置技术领域 [0001] 本发明涉及核燃料循环泵密封安全技术领域，具体涉及一种核燃料循环泵干气密封装置。背景技术 [0002] 核燃料循环泵是输送高温熔融状态核燃料的专用装置。输送的核燃料，具有强核辐射性，并且温度高，可达700℃，随着技术的提高，以后可达1000℃。 [0003] 在核辐射工况下运行，高能波或者高能粒子的能量被密封结构中的物料吸收，可能会产生各种影响，特别是橡胶密封圈，可能产生交联、降解。过多的能量吸收通常会导致性能不良，如过度交联导致脆化或者链段分裂引起返硫(降解)导致实体失效。 [0004] 高温条件，将加剧上述核辐射对橡胶密封圈产生的影响，严重影响其使用寿命。此外，高温可能达到或者超过石墨材质摩擦副的耐温极限，长期使用可能造成摩擦副疲劳等，影响密封安全使用。 [0005] 对于核燃料循环泵介质具有辐射性，微量泄漏都将对现场的工作人员和设备产生明显影响，所以，要充分保证密封的可靠性和安全性，确保介质零泄漏。 [0006] 因此，需要设计一种核燃料循环泵干气密封装置，目的在于，解决现有技术中密封核级设备的装置密封效果不好、不安全、容易泄露的缺陷。发明内容 [0007] 本发明目的在于解决现有技术中密封核级设备的装置密封效果不好、不安全、容易泄露的问题。 [0008] 本发明通过下述技术方案实现： [0009] 一种核燃料循环泵干气密封装置，包括套设在转轴上的轴套、弹簧座、安全密封环和密封腔腔体，所述轴套穿过端盖、弹簧座和密封腔腔体，所述密封腔腔体体内包括动环和静环，所述轴套外侧设置有环形凸起，所述静环和动环以环形凸起对称设置，所述动环两侧设置静环，所述动环与轴套固定连接，所述静环的一端设置有弹簧座，所述弹簧座与密封腔腔体柔性连接， [0010] 所述安全密封环包括安全密封静环和安全密封动环，所述安全密封静环与密封腔腔体相连接，所述安全密封动环套设在轴套上，所述安全密封动环的端部设置有第二防转销，所述第二防转销与驱动环连接，所述驱动环与轴套抱紧连接，所述安全密封动环固定在轴套上，所述安全密封动环在密封腔腔体的上方。 [0011] 现有技术中橡胶密封圈，可能产生交联、降解。过多的能量吸收通常会导致性能不良，如过度交联导致脆化或者链段分裂引起返硫(降解)导致实体失效，对于核燃料循环泵介质具有辐射性，微量泄漏都将对现场的工作人员和设备产生明显影响，因此，要充分保证密封的可靠性和安全性，确保介质零泄漏至关重要。 [0012] 本发明增加了双向密封圈以及安全密封环，所述双向密封圈以及安全密封环相互配合设置，一方面杜绝了介质泄漏；另一方面增强了密封圈的可靠性，使其在完全可在核燃料循环泵核辐射、高温工况下，长期稳定安全运行，具有常规密封在上述工况下无法比拟的，良好的耐久度和良好的使用寿命，具有更高的可靠性和安全性。 [0013] 进一步的，驱动环包括下端驱动环与上端驱动环，所述安全密封动环通过第二防转销与下端驱动环连接，所述第二防转销与下端驱动环连接，所述下端驱动环通过楔形环与上端驱动环连接，所述上端驱动环一端设置有锁紧螺钉； [0014] 所述楔形环下端斜面与下端驱动环配合，上端斜面与上端驱动环配合，下端驱动环设置有若干螺孔，上端驱动环通过螺栓与下端驱动环连接。 [0015] 进一步的，端盖和静环之间设置有密封圈，所述静环与密封腔腔体之间设置有密封圈； [0016] 所述大气侧安全密封静环设置在安装槽内，安装槽内设置防转销，防止静环转动，静环尾部设置有弹簧，密封圈安装在弹簧座、密封腔与静环构成的封闭密封槽内，实现双向密封。 [0017] 进一步的，静环分别通过弹簧与弹簧座连接，两个动环之间设置有第一防转销相连接第二端盖密封圈，所述第二端盖密封圈通过第二端盖密封圈连接端盖； [0018] 所述静环分别安装在弹簧座和密封腔体内，所述静环的尾部设置有弹簧，所述弹簧分为第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧为第一防转销以上设置的弹簧，所述第二弹簧为第一防转销以下设置的弹簧，第二弹簧下方设置有二防转销。 [0019] 进一步的，端盖的底部设置有第一端盖密封圈，所述密封腔腔体的底部设置有密封腔密封圈，所述密封腔腔体的上部设置有压盖密封圈。 [0020] 进一步的，密封圈安装在弹簧座、密封腔与静环构成的封闭密封槽内，实现双向密封； [0021] 所述密封腔腔体及弹簧座的安装槽内设置有多个防转耳，防转耳和静环连接，防止静环转动。 [0022] 进一步的，动环背部与轴套之间设置有第一动环密封圈，所述动环外径与轴套之间设置有动环支撑圈； [0023] 所述轴套的安装槽内设置有多个防转销，防转销和动环背部小孔配合，防止动环与轴套发生相对转动。 [0024] 进一步的，密封腔腔体上端设置有压盖，所述压盖通过第二压盖联结螺钉和密封腔腔体顶部固定； [0025] 所述密封腔腔体顶部加工有环槽以及密封圈槽，环槽内设置有第二防转销，安全密封静环安装在环槽内，外径通过密封圈实现密封，第二防转销防止安全密封静环与密封腔腔体发生相对转动。密封腔腔体上端安装有压盖，并通过第二压盖联结螺钉与密封腔腔体顶部固定，压盖内径设置有密封圈槽，通过安全密封静环密封圈与安全密封静环前端形成密封点。 [0026] 进一步的，压盖靠近安全密封静环的内壁上设置有第二安全密封静环密封圈； [0027] 所述安全密封静环、压盖、密封腔腔体、密封圈一同构成了安全密封动作控制腔，通过小孔与密封腔内部主密封气连通。 [0028] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果： [0029] 1.本发明一种核燃料循环泵干气密封装置，该密封通过选用耐核辐射、耐高温材质辅助密封圈，使其在完全可在核燃料循环泵核辐射、高温工况下，长期稳定安全运行，具有常规密封在上述工况下无法比拟的，良好的耐久度和良好的使用寿命，具有更高的可靠性和安全性。 [0030] 2.本发明一种核燃料循环泵干气密封装置，该密封的端盖和机体之间，轴套与主轴之间的核物质直接泄漏通道上均设置两道密封圈，一方面杜绝了介质泄漏，另一方面增强了密封圈的可靠性；此外，外侧密封圈承受的核辐射较少，具有更长的使用寿命，增强密封的耐久性，从而提高了安全性。 [0031] 3.本发明一种核燃料循环泵干气密封装置，该密封设置前端碳环密封，通入前置密封气，可以阻隔设备和核燃料蒸汽和粉尘，给主密封创造较为良好的工作环境；并采用双端面干气密封，采用两组相互独立的摩擦副，介质侧损坏，不影响大气侧备用密封的安全，实现了介质对环境的零泄漏，进一步提高安全性。 [0032] 4.本发明一种核燃料循环泵干气密封装置，该密封静环及密封圈采用双向承压式密封结构，当密封气压力低于介质压力时，端面承受介质反向压力作用处于闭合状态，避免介质泄漏，保证密封效果，提高了密封的安全性；该密封大气侧静环也采用双向密封结构，简化密封结构，便于静环备品管理。 [0033] 5.本发明一种核燃料循环泵干气密封装置，该密封大气侧设置安全密封，当密封气压力触发低压连锁时，主机停机的同时，安全密封静环开始动作，在停机过程中与安全密封动环接触，在大气侧主密封外增设一道对介质的密封，进一步提高安全性；该密封采用楔形环进行密封的固定，具有抱紧力大，固定可靠的特点。附图说明 [0034] 此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中： [0035] 图1为本发明结构示意图。 [0036] 1-端盖，2-轴套，3-前端碳环密封，4-弹簧座，5-密封圈，6-锁紧螺母，7-动环，8-第一防转销，9-第一动环密封圈，10-静环，11-第一弹簧，12-第二防转销，13-第二弹簧，14-密封腔腔体，15-安全密封静环，16-第二动环密封圈，17-楔形环，18-锁紧螺钉，19-第一端盖密封圈，20-第一压盖联结螺钉，21-第二端盖密封圈，22-密封腔密封圈，23-弹簧座密封圈，24-动环支撑圈，25-第一安全密封静环密封圈，26-第二安全密封静环密封圈，27-压盖密封圈，28-第二压盖联结螺钉，29-压盖，30-安全密封动环，31-第二防转销，32-下端驱动环， 33-上端驱动环。具体实施方式 [0037] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。 [0038] 实施例1 [0039] 如图1所示，本发明为一种核燃料循环泵干气密封装置，包括套设在转轴上的轴套2、弹簧座4、安全密封环和密封腔腔体14，所述轴套2穿过端盖1、弹簧座4和密封腔腔体14，所述密封腔腔体14体内包括动环7和静环10，所述轴套2外侧设置有环形凸起，所述静环10和动环7以环形凸起对称设置，所述动环7两侧设置静环10，所述动环7与轴套2固定连接，所述静环10的一端设置有弹簧座4，所述弹簧座4与密封腔腔体14柔性连接， [0040] 所述安全密封环包括安全密封静环15和安全密封动环30，所述安全密封静环15与密封腔腔体14相连接，所述安全密封动环30套设在轴套2上，所述安全密封动环30的端部设置有第二防转销12，所述第二防转销12与驱动环7连接，所述驱动环7与轴套2抱紧连接，所述安全密封动环30固定在轴套2上，所述安全密封动环30在密封腔腔体14的上方。 [0041] 所述轴套2的前端设置有前端碳环密封3，所述驱动环7连接有锁紧螺母6，所述密封腔腔体14与安全密封静环15的连接处设置有第一安全密封静环密封圈25。 [0042] 实施例2 [0043] 如图1所示，本实施例基于实施例1，所述驱动环7包括下端驱动环32与上端驱动环33，所述安全密封动环30通过第二防转销31与下端驱动环32连接，所述第二防转销12与下端驱动环32连接，所述下端驱动环32通过楔形环17与上端驱动环33连接，所述上端驱动环 33一端设置有锁紧螺钉18；所述楔形环17下端斜面与下端驱动环32配合，上端斜面与上端驱动环33配合，下端驱动环32设置有若干螺孔，上端驱动环33通过螺栓与下端驱动环32连接。 [0044] 所述端盖1和静环10之间设置有密封圈5，所述静环10与密封腔腔体14之间设置有密封圈5；所述大气侧安全密封静环15设置在安装槽内，安装槽内设置防转销，防止静环10转动，静环10尾部设置有弹簧，密封圈5安装在弹簧座4、密封腔与静环10构成的封闭密封槽内，实现双向密封。 [0045] 所述静环10分别通过弹簧与弹簧座4连接，两个动环7之间设置有第一防转销8相连接第二端盖密封圈21，所述第二端盖密封圈21通过第二端盖密封圈21连接端盖1；所述静环10分别安装在弹簧座4和密封腔体内，所述静环10的尾部设置有弹簧，所述弹簧分为上弹簧和下弹簧，所述上弹簧为第一防转销8以上设置的弹簧，所述下弹簧为第一防转销8以下设置的弹簧。 [0046] 所述端盖1的底部设置有第一端盖密封圈19，所述密封腔腔体14的底部设置有通过第一压盖联结螺钉20设置的密封腔密封圈22，所述密封腔腔体14的上部设置有压盖密封圈27。 [0047] 所述密封圈5安装在弹簧座4、密封腔与静环10构成的封闭密封槽内，实现双向密封；所述密封腔腔体14及弹簧座4的安装槽内设置有多个防转耳，防转耳和静环10连接，防止静环10转动。 [0048] 所述动环7背部与轴套2之间设置有第一动环密封圈9，所述动环7外径与轴套2之间设置有动环支撑圈24；所述轴套2的安装槽内设置有多个防转销，防转销和动环7背部小孔配合，防止动环7与轴套2发生相对转动。 [0049] 所述密封腔腔体14上端设置有压盖29，所述压盖29通过第二压盖联结螺钉28和密封腔腔体14顶部固定；所述密封腔腔体14顶部加工有环槽以及密封圈5槽，环槽内设置有第二防转销12，安全密封静环15安装在环槽内，外径通过密封圈5实现密封，第二防转销12防止安全密封静环15与密封腔腔体14发生相对转动。密封腔腔体14上端安装有压盖29，并通过第二压盖联结螺钉28与密封腔腔体14顶部固定，压盖29内径设置有密封圈5槽，通过安全密封静环15密封圈5与安全密封静环15前端形成密封点。 [0050] 所述压盖29靠近安全密封静环15的内壁上设置有第二安全密封静环密封圈26；所述安全密封静环15、压盖29、密封腔腔体14、密封圈5一同构成了安全密封动作控制腔，通过小孔与密封腔内部主密封气连通。 [0051] 所述安全密封动环30与下端驱动环32之间设置有第二动环密封圈，所述弹簧座4与密封腔腔体14连接处设置有弹簧座密封圈24。 [0052] 实施例3 [0053] 如图1所示，本实施例基于实施例1和2，所述动环7端面加工有流体动压槽，正常工作时，在密封腔内通入压力高于前置密封气压力的密封气，利用流体动力学原理，密封实现非接触运行，同时实现对介质的阻封，保证了核辐射介质向外界环境的零泄漏。 [0054] 工作过程：密封气通过小孔进入安全密封，压力作用在安全密封静环15中部台阶上，当压力在中部台阶上的力＞第一弹簧11的弹力时，安全密封静环15将被往下推压缩弹簧，和安全密封动环30分开，为大气侧主密封泄漏气打开流通通道，密封正常工作。 [0055] 当遇到突发情况导致密封气压力降低或主密封泄漏增加，导致密封腔内部压力降低，此时，只要密封气压力高于介质压力，密封是安全的；当密封气压力持续降低，甚至低于介质压力，此时，但主密封静环10密封圈5采用了双向设计结构，在这种情况下，端面会在介质压力的反向作用下处于闭合状态，介质不会发生明显泄漏；更为严重的，介质侧主密封完全损坏，介质直接进入密封内部，大气侧密封做为备用主密封立即做为主密封，直接实现对介质的密封。 [0056] 密封运行过程中，监控系统时刻对密封气压力进行监控，通常设定密封气压力低报警值，密封气压力低低连锁值，上述两个设定值，均大于介质压力。当达到压力低报警时，系统发出报警信号，提示密封气压力故障，需排除，但不影响密封的运行；当达到压力低低连锁时，系统发出连锁停机信号，并执行设备连锁停机动作。 [0057] 当上述故障状态中密封腔压力达到或者低于密封设定的低低连锁停机压力值时，机组发出停机指令并执行停机动作，同时，压力作用在安全密封静环15中部台阶上的力＜第一弹簧11的弹力，弹簧伸长将安全密封静环15往上推，与安全密封动环30接触形成密封摩擦副，避免核辐射介质泄漏。以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。