[发明专利]具有热收缩致动器的泵密封件

说明书

相关申请的相互援引

本申请涉及2013年8月20提交的题为“Pump Seal With Thermal Retracting Actuator”的No.13/970899号申请。

背景技术

1.技术领域

本发明总体涉及旋转轴密封件，更具体地涉及用于离心泵的热致动密封件，尤其是用于这种密封件的新式热致动器。

2.相关技术

在压水核电站中，反应堆冷却剂系统被用于从堆芯给蒸汽发生器传热以产生蒸汽。然后蒸汽被用于驱动涡轮发电机以产生有用功。反应堆冷却剂系统包括多个独立的冷却循环，每个都被连接到反应堆堆芯，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是一种被设计成泵送高温高压下(例如550℉(280℃)和大约2250psia(155巴)压力下)的大体积反应堆冷却剂的立式单级离心泵。该泵从下到上基本上包括三个总体部分：液压部分、轴密封件部分和马达部分。下方的液压部分包括安装在泵轴下端上的叶轮，所述叶轮在泵壳体内是可操作的从而绕各自的回路泵送反应堆冷却剂。上方的马达部分包括被连接以驱动泵轴的马达。中间的轴密封件部分包括三个串联的密封件组件；下方的一级密封件组件(1号密封件)、中间的二级密封件组件和上方的三级密封件组件。这些密封件组件被定位与泵轴同心且靠近泵轴的顶端，它们的联合目的是在正常运行条件下提供沿泵轴到安全壳环境的最小反应堆冷却剂泄漏。在美国专利号3,522,948；3,529,838；3,632,117；3,720,222和4,275,891中描述了现有技术中已知的泵轴密封件组件的代表性示例。

机械地密封至固定泵压力边界和旋转轴之间的交界部的泵轴密封件组件必须能在没有过量泄漏的前提下包含高系统压力(大约2250psi(155巴))。三个密封件组件的串联布置被用于分阶段地分解压力。三个机械泵密封件组件是受控泄漏密封件，它们在运行中允许每一阶段发生最小量的受控泄漏，同时防止反应堆冷却剂从一级冷却剂系统到各密封件漏液口的过量泄漏。

通过在密封件组件处喷射冷流体、或者通过使用在一级流体到达密封件组件之前将一级流体冷却的换热器，将泵密封件组件一般维持在远低于一级冷却剂系统的温度下。这些系统的理论化失效可能使密封件组件暴露于高温，这很可能导致密封件组件的受控泄漏急剧增大。在反应堆芯中的核燃料全部丧失冷却的原因是因为失去所有的AC电力的情况下，密封漏液在没有电力驱动补偿泵的情况下无法回到冷却剂系统。假设在没有补偿手段的情况下，受控泄漏会导致反应堆冷却剂不能覆盖反应堆芯，由此导致堆芯损坏。

因此，需要一种有效方式，在所有燃料冷却丧失和补充泵送丧失同时发生的情况下为标准密封件组件提供后备。优选地，这种后备密封件应当在失去电力或其他原因导致失去补偿泵送能力时是可运行的，从而基本上将轴密封以防止泄漏。

发明内容

根据本发明，通过一种用于降低速度的轴或旋转停止的设备(比如泵、压缩机、等等)的热致动停机密封件实现前述目标，所述密封件被设计以限制冷却剂经轴密封件的正常泄漏。后面所要求保护的停机密封件对于密封在设备的轴和壳体之间具有狭窄流动环形部的任何设备是有用的。

所述停机密封件的特征在于一种“开口环”，它被设计成(i)包围所述轴，并在正常运行期间在它和轴之间形成环形部；以及(ii)在轴减速到低于预定速度时或停止旋转时收缩到轴上。所述开口环具有在正常联机运行期间在轴旋转时被间隔件保持隔开的面对端部。当轴减速或停止旋转且壳体内的温度上升时，所述间隔件从开口环的面对端部被移除，且开口环随着开口环面对端部的彼此接近而收缩到轴上，这阻挡了经所述环形部的大部分冷却剂漏液。

优选地，停机密封件还具有柔顺的聚合物密封环，在开口环阻挡冷却剂经环形部的泄漏时，所述密封环被壳体内增大的压力压靠在轴上。