насос для перекачки жидкометаллического теплоносителя

Формула изобретения

Насос для перекачки жидкометаллического теплоносителя, содержащий корпус, рабочее колесо, закрепленное на валу, соединенном с приводом, и установленном со щелевым зазором с невращающимися узлами, а также отверстие перелива теплоносителя, отличающийся тем, что снаружи щелевого зазора вдоль стенки корпуса, выше уровня жидкого металла, установлен электромагнит, подключенный к источнику электропитания через изолированный электроконтакт между катушкой электромагнита и жидким металлом при подъеме уровня последнего в район щелевого зазора, либо через систему дистанционного управления.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое техническое решение относится к области ядерной энергетики.

При аварийном повышении уровня жидкого металла, при проскоке газового или парового пузыря, аварийной перепитке контура теплоносителем или др. возможно поступление металла в щелевой зазор и застывание в нем или заброс металла в узел уплотнения вала по газу или в подшипниковые узлы качения. Жидкий металл застывает, и запуск насоса после останова либо невозможен, либо затруднен, и следующая длительная работа насоса невозможна.

Для перелива жидкометаллического теплоносителя из объема газовой полости насоса, к ней подключают патрубок, сообщающийся с объемом буферной емкости (компенсатором объема контура) либо сообщающийся со всасом насоса. Однако в динамике, при достаточно быстром подъеме уровня жидкого металла, он поступает в щелевой зазор и, как правило, там застывает. Кроме того, применяют насосы с замораживающим уплотнением вала и погружные, в которых зазор между валом и корпусом находится в объеме газовой полости насоса. Недостатки погружного насоса - большие габариты по высоте и возможность попадания жидкого металла в полость зазора при аварийном подъеме уровня. Насосы с замораживающим уплотнением вала требуют введения дополнительного щелевого уплотнения, выше которого имеется газовая камера и зазор, в который при аварийном подъеме уровня будет поступать жидкий металл. Недостатком (неоднократно обнаруженным при эксплуатации) замораживающего уплотнения вала является то, что примеси, всплывающие из объема жидкого металла в щель замораживающего уплотнения, при его длительной работе перетирают вал; также для запуска насоса с замораживающим уплотнением вала требуется электродвигатель с очень большим пусковым моментом, что требует специальных электросистем.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату, выбранным в качестве прототипа, является насос для подачи жидкометаллического теплоносителя (патент РФ №2233998, F 04 D 7/06, 2004 г.), содержащий корпус, рабочее колесо, закрепленное на валу, соединенном с приводом и установленном со щелевым зазором с невращающимися узлами, а также защитное колесо, установленное на валу, выше отверстия перелива жидкометаллического теплоносителя.

Недостаток - значительное усложнение изготовления и надежности насоса, связанное с наличием дополнительных, постоянно вращающихся масс сложной формы (защитное колесо), а также необходимость обеспечения компенсации сложно прогнозируемых гидродинамических усилий как в осевом, так и в радиальном направлении, возникающих при работе защитного колеса.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.

Решаемая задача - совершенствование конструкции насоса.

Технический результат - повышение надежности работы насоса за счет качественной балансировки вала, отсутствия дополнительных динамических сил и вращающихся масс.

Этот технический результат достигается тем, что в насосе, содержащем корпус, рабочее колесо, закрепленное на валу, соединенном с приводом и установленном со щелевым зазором с невращающимися узлами, а также отверстие перелива теплоносителя, снаружи щелевого зазора вдоль стенки корпуса выше уровня жидкого металла установлен электромагнит, магнитное поле которого препятствует поступлению жидкого металла в щелевой зазор; электромагнит подключен к источнику электропитания через изолированный электроконтакт между катушкой электромагнита и жидким металлом при подъеме уровня последнего в район щелевого зазора либо через систему дистанционного управления.

Надежность работы насоса обеспечивается качественной балансировкой вала, отсутствием дополнительных вращающихся масс и отсутствием дополнительных гидродинамических сил.

Кроме того, применение электромагнитного уплотнения вала за счет вытеснения жидкого металла из зазора между валом и корпусом за счет электромагнитных сил позволяет:

- в погружном насосе эксплуатировать электромагнитное уплотнение только при необходимости - при аварийном подъеме уровня жидкого металла. Например, при подъеме уровня металла замыкается контакт, электромагнит подключается к источнику электропитания и поле препятствует заходу жидкого металла в щелевое уплотнения. После опускания уровня контакт размыкается. При «пробросе» через электромагнитное уплотнения эффективно срабатывает замораживающее уплотнение, при последующем размораживании которого электромагнит отключается;

- в специальном насосе с электромагнитным уплотнением обеспечить непоступление жидкого металла в щелевое уплотнение вала, а также противокавитационный подпор на всасе колеса насоса.

На чертеже изображен насос в разрезе,

Предлагаемый насос для перекачки жидкометаллического теплоносителя, например свинца или его сплавов, содержит корпус 1, рабочее колесо 2, закрепленное на валу 3, соединенном с приводом 4 и установленном со щелевым зазором 5 с невращающимися узлами, а также отверстие перелива теплоносителя 6.

Для предотвращения поступления жидкометаллического теплоносителя (жидкого металла) в щелевое зазор 5 снаружи щелевого зазора 5 вдоль стенки корпуса 1 выше уровня 7 жидкого металла установлен электромагнит 8, магнитное поле которого препятствует поступлению жидкого металла в щелевой зазор 5; электромагнит 8 подключен к источнику электропитания 9 через изолированный электроконтакт 10 между катушкой электромагнита 8 и жидким металлом при подъеме уровня 7 последнего в район щелевого зазора 5 либо через систему дистанционного управления 11. Система дистанционного управления 11 обеспечивает питание электромагнита 8 и, например, подключена к изолированному электроконтакту 10 через реле 12 управления ключом 13, который служит для коммутации источника электропитания 9. Также возможно ручное управление ключом 13.

Таким образом, при аварийном подъеме уровня 7 теплоносителя возможна следующая работа системы:

- при подключении электромагнита 8 к источнику электропитания 9 через изолированный электроконтакт 10 между катушкой электромагнита 8 и жидким металлом и при подъеме уровня 7 последнего в район щелевого зазора 5 происходит замыкание цепи и магнитное поле препятствует дальнейшему подъему уровня 7 и поступлению жидкого металла в щелевой зазор 5;

- при подключении электромагнита 8 к источнику электропитания 9 через систему дистанционного управления 11 данная система 11 обеспечивает питание электромагнита 8; например, замыкание цепи между изолированным электроконтактом 10 и жидким металлом при подъеме уровня 7 последнего вводит в действие реле 12, управляющее ключом 13, который коммутирует цепь источника электропитания 9 электромагнита 8 или ручное управление ключа 13 коммутирует цепь источника электропитания 9 электромагнита 8; электромагнитное поле препятствует дальнейшему подъему уровня 7 и поступлению жидкого металла в щелевой зазор 5.