一种反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置

摘要

本发明提供了一种反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置，包括吸入导管、叶轮、导叶、泵体、泵盖、机械密封、水润滑轴承、油润滑径向滚动轴承、径向力测试组件、填料密封、轴承支架、轴向力测试组件、油润滑双向推力滑动轴承、油润滑径向滑动轴承、轴承体以及泵轴。本发明提供的一种反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置，不仅能进行反应堆冷却剂泵水力模型的水力性能试验、汽蚀试验、全特性试验、以及轴向力和径向力测试，还能消除轴向力和径向力测试时的其他干扰因素，提高了测试的精度。

说明书

技术领域

本发明涉及旋转式泵用水力模型试验装置技术领域，特别涉及一种反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置。

背景技术

根据流体力学相似准则，水力模型与原型泵具有相似的液流运动特性，当原型泵不能直接进行试验时，往往是通过研究小比例水力模型中流体的运动情况，得出原型泵的水力性能，这就需要设计合理的水力模型试验装置实现需要的测试数据。

水力模型试验装置需满足原型泵所需的试验项目要求，目前的试验项目通常需要测试水力性能(包括流量、扬程、效率、转速和功率等)和汽蚀余量等，而反应堆冷却剂泵不仅需要测试水力性能和汽蚀余量，还需要测试全特性性能(四象限试验)、轴向力和径向力等试验项目。

水力的全特性性能是基于外特性理论计算回路系统中水力性能不可缺少的原始资料之一，水力全特性曲线是进行泵回路系统水力过渡过程分析、安全保护措施研究和回路供水系统优化设计的重要技术依据。水力全特性试验条件十分复杂，而现有资料非常少，水泵轴向力和径向力测试精度不高，测试方法还不尽完善，因此需要更合理的试验结构以满足测试需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够精确测试水力性能、汽蚀余量，全特性性能、轴向力和径向力的反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置，包括立式泵体，与泵体连接形成封闭空间的泵盖，设置在泵盖上方的轴承支架，以及竖直设置在轴承支架上的泵轴，所述泵轴的上、下端分别设置油润滑径向滑动轴承和油润滑径向滚动轴承对泵轴径向支撑，所述泵轴上端设置油润滑双向推力滑动轴承对泵轴轴向支撑，所述油润滑双向推力滑动轴承和油润滑径向滑动轴承设置在轴承体内，所述轴承体连接在轴承支架上，所述油润滑径向滚动轴承连接在轴承支架侧部，所述泵轴的尾部设置在泵体内部与泵体内的叶轮连接，所述泵盖与泵轴之间通过连接在泵盖上的机械密封密封，所述泵盖上方的泵轴上设置水润滑轴承承载泵轴、设置填料密封对泵盖与泵轴之间进行密封，所述油润滑径向滚动轴承与轴承支架之间设置径向力测试组件，所述油润滑双向推力滑动轴承上下两端分别设置轴向力测试组件。

进一步地，所述泵体为球形压出室结构，所述泵体的进口设置在泵体下部，所述泵体的出口设置在泵体侧部。

进一步地，所述泵体内还设置有导叶和吸入导管，所述导叶与所述泵盖连接，所述吸入导管设置在所述泵体进口内侧并固定连接在所述泵体进口内壁上。

进一步地，所述叶轮通过螺母与键固定连接在所述泵轴尾端。

进一步地，所述叶轮为单级叶轮。

进一步地，所述油润滑径向滑动轴承集成在所述油润滑双向推力滑动轴承内部。

本发明提供的一种反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置，采用了油润滑双向推力滑动轴承承载泵轴的轴向力，能够消除由轴承产生的轴向力，使轴系运转更为平稳；在推力滑动轴承的上下两端设置轴向力测试装置，可实现上下二个方向的轴向力测试；并且采用水润滑轴承承载泵轴、用填料密封对泵轴与泵盖进行密封，可以消除机械密封产生的轴向密封力对水力模型轴向力测试造成的影响。同时，本发明采用立式结构的水力模型综合试验装置，不仅可以消除由泵轴自重产生的摩擦力对水力轴向力测试产生的影响，还能够消除由叶轮及泵轴重量对径向力测试造成的影响。另外，本发明提供的反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置，除了泵轴作为支点及被测叶轮外，其他位置不存在对轴系浮动支撑作用形成的小间隙设计，从而能够有效消除由其他浮动支撑对径向力测试产生的影响。最后，本发明提供的反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置，固化了水力模型的泵体，通过更换不同参数反应堆冷却剂泵的水力模型叶轮、导叶和吸入导管，可以实现不同水力模型的水力性能、汽蚀、全特性性能、轴向力、径向力等的测试试验，使水力模型综合试验装置具有通用性，使用范围更广泛。

附图说明

图1为本发明实施例提供的反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本发明实施例提供的一种反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置，包括吸入导管1、叶轮2、导叶3、泵体4、泵盖5、机械密封6、水润滑轴承7、油润滑径向滚动轴承8、径向力测试组件9、填料密封10、轴承支架11、轴向力测试组件12、油润滑双向推力滑动轴承13、油润滑径向滑动轴承14、轴承体15以及泵轴16。泵体4为立式的球形压出室结构，进口设置在泵体4下部，出口设置在泵体4侧部，泵体4与泵盖5一起形成封闭空间将叶轮2、导叶3和吸入导管1包含在泵体4中间。叶轮2为单级叶轮，安装在泵轴16下端，并用螺母和键与泵轴4固定连接，导叶3通过螺栓安装在泵盖5下端，吸入导管1通过螺栓安装在泵体4的进口内壁上，叶轮2与泵轴16的连接、导叶3与泵盖5的连接以及吸入导管1与泵体4的连接都是可拆卸连接，方便更换不同参数的水力模型的叶轮2、导叶3和吸入导管1，以适应不同型号的反应堆冷却剂泵水力模型的水力性能、汽蚀、全特性性能、轴向力、径向力等的测试试验，使水力模型综合试验装置具有通用性，使用范围更广泛。轴承支架11安装在泵盖5上方，轴承支架11上部与轴承体15连接。油润滑双向推力滑动轴承13与油润滑径向滑动轴承14安装在轴承体15内，油润滑径向滑动轴承14集成在油润滑双向推力滑动轴承13内部。泵轴16竖直安装在轴承支架11上，泵轴16上端依靠油润滑双向推力滑动轴承13进行轴向承载、并通过油润滑径向滑动轴承14进行径向支撑，泵轴16下部通过油润滑径向滚动轴承8进行径向支撑，油润滑径向滚动轴承8固定安装在轴承支架11上。机械密封6安装在泵盖5上，用于泵轴16与泵盖5间之的密封。当进行轴向力测试时，泵轴16下端还安装水润滑轴承7在对泵轴16进行轴向承载时，泵轴16下部安装的填料密封10对泵轴16与泵盖5进行进一步密封，水润滑轴承7与填料密封10依次安装在泵盖5上，泵轴16下端设置水润滑轴承7与填料密封10可以用于消除其他轴向力。油润滑双向推力滑动轴承13的上下两端分别安装轴向力测试组件12，进行轴向力测试时，轴向力测试组件12位于油润滑双向推力滑动轴承13的上下两端，用于支撑油润滑双向推力滑动轴承13，进而测试出轴系轴向力。油润滑径向滚动轴承8与轴承支架11之间设置径向力测试组件9，进行径向力测试时，径向力测试组件9的内圈与油润滑径向滚动轴承8连接，径向力测试组件9的外圈与轴承支架11连接，用于测试泵轴16的径向力。

本发明实施例提供的一种反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置，其工作过程及其工作原理如下：

液流由泵体4进口流入，从吸入导管1过渡进入叶轮2，通过泵轴16带动叶轮2旋转加压使液流输送到导叶3，液流通过导叶3扩散与引流进入泵体4的蜗室，最后通过泵体4的出口吐出。泵轴16由泵轴16上端的油润滑径向滑动轴承14与泵轴16下端的水润滑轴承7(或油润滑径向滑动轴承14与油润滑径向滚动轴承8)进行径向支撑，泵轴16通过油润滑双向推力滑动轴承13进行轴向定位。泵轴16与泵盖5之间由机械密封6(或填料密封10)进行密封。径向力测试时不安装水润滑轴承7与填料密封10，径向力的测试是以上端油润滑径向滑动轴承14作为支点，叶轮2处的径向力形成的力矩与下端油润滑径向滚动轴承8的支撑力形成的力矩相等，通过测量下端油润滑径向滚动轴承8处的力可得出叶轮2处的径向力。由于泵轴16与泵盖5之间的机械密封6是采用端面密封，在轴向形成液膜间隙，而在径向方向采用无径向间隙设计，同时在其他位置也不设置径向间隙，因此在径向不会产生浮动支撑，能够消除其他位置的径向支撑力因素，保证了径向力测试的准确度。轴向力测试时不安装油润滑滚动轴承8与机械密封6，轴向力的测试是叶轮2产生的轴向力与油润滑双向推力滑动轴承13的支撑力构成一对反作用力，油润滑双向推力滑动轴承13的受力最终传递到轴向力测试组件12上进行轴向力测试。泵轴16上端设置油润滑径向滑动轴承14、下端水润滑轴承7与填料密封10结构，泵轴16不会产生轴向支撑，轴向力测试组件12可直接测试叶轮2的轴向力，确保了轴向力测试的准确性。

本发明提供的一种反应堆冷却剂泵水力模型综合试验装置，不仅能进行反应堆冷却剂泵水力模型的水力性能试验、汽蚀试验、全特性试验、以及轴向力和径向力测试，还能消除轴向力和径向力测试时的其他干扰因素，提高了测试精度，为反应堆冷却剂泵设计提供了准确的设计输入数据，优化了反应堆冷却剂泵的设计结构。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。