[发明专利]带有热缩回致动器的泵密封件

说明书

技术领域

本发明一般涉及旋转轴密封件，并且更具体地涉及用于离心泵的热致动密封件，并且具体地涉及用于这种密封件的新型热致动器。

背景技术

在压水核电站中反应堆冷却剂系统被用于将来自反应堆堆芯的热量转送至用于产生蒸汽的蒸汽发生器。蒸汽随后被用于驱动用于产生有效工作的涡轮发电机。反应堆冷却剂系统包括多个分开的冷却环路，每一个冷却环路均被连接至反应堆堆芯并且包含蒸汽发生器和反应堆冷却剂泵。

反应堆冷却剂泵通常为设计成移动处于高温和高压下(例如550°F(280℃)和近似2,250psia(155bar)压力下)的大量反应堆冷却剂的竖直单级离心泵。泵从底部到顶部基本地包括三个常见的段：液压段、轴密封件段和电机段。下液压段包括被安装于泵轴的下端部上的叶轮，所述叶轮能够在泵壳体内操作以围绕各自的环路泵送反应堆冷却剂。上电机段包括被联接用于驱动泵轴的电机。中轴密封件段包括三个串联密封件组件：第一下密封件组件(一号密封件)、第二中密封件组件、和第三上密封件组件。密封件组件被定位为与泵轴同心且在泵轴的顶端附近，并且其共同的目的是在正常运行状态过程中提供沿泵轴至安全壳环境的最小化的反应堆冷却剂泄漏。在美国专利No.3,522,948；3,529,838；3,632,117；3,720,222和4,275,891中描述现有技术已知的泵轴密封件组件的代表性示例。

机械地密封介于静止泵压力边界和旋转轴之间的界面的泵轴密封件组件必须能够容纳高系统压力(近似2,250psi(155bar))而无过量泄漏。三个密封件组件的串联布置被用于在多级中分解压力。这三个机械泵密封件组件为受控泄漏密封件，在运行过程中，所述受控泄漏密封件在防止反应堆冷却剂从第一冷却剂系统过量泄漏至各自的密封件泄漏端口的同时在每级处容许最小化的受控泄露量。

泵密封件组件的温度通常通过如下方式被维持于远低于第一冷却剂系统的温度：通过在密封件组件处注入冷却流体，或者通过使用换热器(所述换热器在第一流体到达密封件组件之前冷却第一流体)。这些系统理论上的失效可导致密封件组件暴露于高温，这将很可能导致密封件组件的受控泄露急剧地增加。当反应堆堆芯中的所有核燃料冷却丧失的原因是由于丧失所有交流电源时，在没有电力给泵供电的情况下密封件泄露量无法返回至冷却剂系统。不带有补给装置的受控泄露可能导致反应堆冷却剂无法覆盖反应堆堆芯并且随后导致堆芯损坏。

因此，在所有燃料冷却丧失和补给泵送丧失同时发生的情况下，需要有效的方法来后备标准的密封件组件。优选地，这样的后备密封件在一旦发生电能丧失或补给泵送能力丧失的其他原因情况下应当能够运行，以大体上密封轴来防止泄露。

发明内容

根据本发明，通过用于速度降低设备或旋转停止设备(诸如泵、压缩机等)的轴的热致动停机密封件来实现上述目的，所述热致动停机密封件被设计用于约束冷却剂穿过轴密封件的正常泄露。下文声明的停机密封件被用于密封具有介于轴和外壳之间的狭窄流动环形空间的任何设备。

停机密封件的特征在于“开口环”，所述开口环被设计用于(i)在正常运行过程中围绕轴，且在轴和开口环之间具有环形空间；以及(ii)当轴减速至预定速度之下或者停止旋转时缩紧在轴上。开口环具有面对面的端部，当轴在正常联网运行过程中旋转时，所述面对面的端部被间隔件维持于间隔开的关系。当轴减速或停止旋转并且外壳中的温度上升时间隔件被从开口环的面对面端部移除，并且当开口环的面对面的端部靠近彼此时开口环压紧抵靠在轴上，这阻止了大部分穿过环形空间的冷却剂泄露。

优选地，停机密封件还具有柔顺聚合物密封环，当开口环阻止穿过环形空间的冷却剂泄露时，所述柔顺聚合物密封件环被外壳中压力的增加推动抵靠在轴上。