轴封式核主泵用隔热屏系统装置技术领域：本发明涉及一种轴封式核主泵用隔热屏系统装置。
背景技术：反应堆冷却剂泵，即核主泵，其运输的反应堆冷却剂流体温度很高(290
℃)，当反应堆冷却剂通过泵内流道时，会以对流换热方式将热量传递给与之相接触的固体
周界，并以导热、辐射等传热方式逐渐向低温部分传递，从而使叶片、三级流体动压机械密
封(21)以及下泵轴(20)等部件温度升高，如不采取措施将这部分热量带走，随着热量的积
累并向上传导，三级流体动压机械密封(21)会由于温度过高而失效，而另一方面，由于主法
兰和热屏之间空腔区的压力降低于RCP装置压力，一旦轴封注入水的丧失，会导致反应堆冷
却剂从泵壳内向上流动，最终三级流体动压机械密封(21)会由于温度过高而失效，从而导
致反应堆冷却剂泄漏，环境辐射污染,下泵轴(20)会因温度的急剧变化产生热应力而产生
裂纹，疲劳受命大幅度降低。故此处隔热屏的设计必须满足两个工况，即轴封注入水正常供
应时，防止热量向低温的三级流体动压机械密封(21)及下泵轴(20)传递，而当轴封注入水
断失时，延缓下泵轴(20)及三级流体动压机械密封(21)在的快速升温，提高下泵轴的疲劳
寿命,为故障的回复赢得时间。
目前，隔热屏多设计成多层隔热结构，通过多层结构间的空隙，根据反射辐射热和
夹层气体阻热的原理达到隔热效果。同时，为加强换热，多采用在筒体上加设规整的凹坑或
突起等结构，以增大传热面积，强化隔热效果。由于本文所述隔热屏的作用是控制核主泵的
内部结构在使用温度范围内。若采用上述常规设计，虽能满足常规工况要求，却无法满足特
定事故工况，即主泵在轴封注入水断失时的隔热要求。
发明内容：本发明的目的是公开一种轴封式核主泵用隔热屏系统装置，具有结构
简单,易安装,部件热变小,无须焊接等特点，除了保证主泵正常工况下的隔热功能外，还可
防止下泵轴(20)因温度的急剧变化产生热应力过大而导致的裂纹，增大下导轴承(18)疲劳
寿命，并为故障的恢复赢得时间。本发明的技术方案为：上隔热体(6)与下隔热体(3)通过螺
钉(4)连接成一个隔热组件，隔热组件通过圆柱销(5)及内六角头螺钉固定安装到导叶(2)
上，并通过螺钉(7)锁紧装压在密封室(10)内，上支撑管(16)、外折流管(15)和内折流管
(13)通过六角头螺钉(14)串连在一起,上支撑管(16)通过六角头螺钉紧固到下支撑管(1)
上，下支撑管(1)通过圆柱销(19)卡装在下导轴承(18)上，轴套(17)与下泵轴(20)之间安装
导向键(8)，旋转板蝶簧(12)置于旋转弹簧套筒(9)之上，旋转弹簧套筒(9)置于轴套(17)之
上,旋转板弹簧(12)作为一个位置补偿部件将旋转弹簧套筒(9)和轴套(17)压紧在下泵轴
(20)的台阶上,旋转板弹簧(12)、旋转套筒(9)、轴套(17)、以及下泵轴(20)一起旋转运动。
本发明的工作原理为：轴封注入水在流过隔热屏系统装置时被分为两股并联路线
流动,并联流动遵循总压降相等的原则，通过对两流路流动阻力的控制实现流量分配的控
制,折流流道(22)(见图2)流阻小，分配流量大，流道(23)(见图2)流阻大,分配流量小。当轴
封注入水供应正常时,折流管形成的折流流道(22)并无绝对存在的必要，然而，当轴封注入
水断失时,高温反应堆冷却剂(简称高温水)通过下导轴承(18)逆流，此时由于并联流路及
折流流道(22)流阻小，流道(23)流阻大的设计，使较多的高温水流向折流流道(22)，较少的
高温水流进流道(23)，较多流量的高温水在折流流道(22)内形成缓冲，热传递速度大大减
慢，较少流量高温水流过靠近下泵轴(20)处的流道(23)，降低下泵轴(20)温度梯度，减小热
应力。
本发明的技术优点是：
1、上隔热体(6)与下隔热体(3)的几何形状设计成不规则的回转体，以导热的方式
控制热量向低温区域传递，上隔热体(6)与下隔热体(3)相互卡槽式设计，配合面留有一定
量间隙，一方面方便定位安装，另一方面防止由于部件热膨胀导致的材料变形应力。
2、热屏系统的安装结构形成两个流道：内折流管(13)与外折流管(15)及上支撑管
(16)一起形成折流流道(22)(见图2)，内折流管(13)与轴套(17)之间的间隙形成(流道23)
(见图2)，折流流道(22)最后沿下支撑管(1)内的通道与流道(23)流动汇合，这样在内折流
管(13)两侧便形成并联流动，故流动遵循总压降相等原则，从而可通过对两流路的流动阻
力的控制实现流量分配的控制。
3、内折流管(13)与轴套(17)之间的流通通道，即流道(23)(见图2)，设计成小间隙
通道(只有1mm)，并且内折流管(13)设计成一系列的突扩、突缩环腔组槽，一方面增大流道
(23)的流动阻力，另一方面增大换热面积，加强(23)处的换热效果。
4、流道(22)的流通面积比流道(23)要大的多，从而使流道(23)的流动阻力远大于
流路(22)的流动阻力，故由于并联结构的设计，在任何工况下均可使更多流量流向流道
(22)。
5、轴套(17)安装在下泵轴(20)上，轴套(17)与下导轴承(18)形成接触面。通过轴
套(17)，可以防止下泵轴(20)被磨损，同时，在下导轴承(18)损坏的情况下，整个泵轴系也
无需更换。
6、轴套(17)正确安装位置是通过旋转板弹簧(12)来保证的，旋转板弹簧(12)作为
一个位置补偿部件将轴套(17)压紧在下泵轴(20)的台阶上。
7、主轴密封组件(21)下端压装一个旋转弹簧套筒(9)(单件图见图3)，旋转弹簧套
筒(9)外圆加工10条展开螺旋线，旋向右旋，轴封注入水供应正常时，螺旋密封的旋向为轴
封注入水提供动力，将相对较多的轴封注入水螺旋输送给热屏系统的折流流道(22)，加强
换热温度较高的下隔热体(3)和上隔热体(6)部分。而当轴封注入水断失时，主回路的高温
水会延下导轴承(18)与轴套(17)的间隙由下向上进入热屏系统的两流道内，此时旋转弹簧
套筒(9)外圆的螺纹旋向将影响流体流动方向，将高温水的带回热屏系统流道内，从而防止
高温水进入三级流体动压机械密封(21)导致的三级流体动压机械密封(21)受热损坏。
以上设计结构实现的功能优点在于：
在轴封注入水正常供应时，导叶体(2)一侧与290℃高温水接触，温度较高，而主转
动轴(20)一侧温度较低，故由于注入冷却水流道并联结构的设计及对两流道流动阻力的控
制，使轴封注入水的较大流量流向流道(22)如图2所示，以加强冷却温度较高的上隔热体
(6)、下隔热体(3)组件一侧，从而使热屏系统温度分布更加均匀，防止局部过热。
当出现故障工况时，即轴封注入水断失时，主回路高温水会延下导轴承(18)与轴
套(17)的间隙进入热屏系统的两流道内，这时本专利的并联结构设计将使较少流量的290
℃高温水向上流向流道(23)，如图2所示，较多流量流向流道(22)，一方面减缓下泵轴(20)
的迅速升温，降低热应力，提高下泵轴(20)疲劳寿命，另一方面由于流道(22)的折流流动设
计，延长了热传递时间，从而防止下泵轴恢复赢得时间。
如图3所示，旋转弹簧套筒(9)的设计及应用实现在轴封注入水供应正常时，为轴
封注入水提供动力，在轴封注入水断失时，阻断高温水进入主三级流体动压机械密封(21)
系统，防止三级流体动压机械密封(21)受热损坏。
附图说明：
图1轴封式核主泵用热屏系统装置剖面图
图2热屏系统流道图
图3旋转密封套筒剖面图
具体实施方式：
如图1所示，一种轴封式核主泵用隔热屏系统装置，上隔热体6与下隔热体3通过螺
钉4连接成一个隔热组件，隔热组件通过圆柱销5及内六角头螺钉固定安装到导叶2上，并通
过螺钉7锁紧装压在密封室10内，上支撑管16、外折流管15和内折流管13通过六角头螺钉14
串连在一起,上支撑管16通过六角头螺钉紧固到下支撑管1上，下支撑管1通过圆柱销19卡
装在下导轴承18上，轴套17与下泵轴20之间安装导向键8，旋转板蝶簧12置于旋转弹簧套筒
9之上，旋转弹簧套筒9置于轴套17之上,旋转板弹簧12作为一个位置补偿部件将旋转弹簧
套筒9和轴套17压紧在下泵轴20的台阶上,以实现旋转板弹簧12、旋转套筒9、轴套17、以及
下泵轴20的一起旋转运动。
如图2所示，轴封注入水在流过隔热屏系统装置时将被分为两股路线流动,内折流
管13与外折流管15及上支撑管16串连连接形成折流流道22，内折流管13与轴套17之间的间
隙形成流道23，折流流道22沿下支撑管1内的通道与流道23汇合，内折流管13为突扩、突缩
环腔组槽结构。
三级流体动压机械密封21下端压装一个旋转弹簧套筒9,如图3所示，旋转弹簧套
筒9外圆加工展开螺旋线,旋转弹簧套筒9随下泵轴20一起同向旋转运动。