[发明专利]偏置式泵壳的收敛形排出喷管

说明书

本发明一般属于核反应堆冷却剂系统内使用的主泵，更详细地说，涉及偏置式泵壳的收敛形排出喷管。

在压水式核动力发电站内，反应堆的冷却剂系统用来从反应堆的堆芯向产生蒸汽的蒸汽发生器传递热量。而蒸汽用来驱动汽轮发电机。反应堆冷却剂系统包括多支独立的冷却环路，每支环路都与反应堆堆芯相连接，并且含有蒸汽发生器和反应堆冷却剂泵。

在核动力发电站内使用的一种反应堆冷却剂系统中，反应堆的冷却剂泵为高惯性泵，该泵用密闭方式装在相应冷却剂环路中的一台蒸汽发生器上。每台泵都含有外壳和沿轴向延伸的中心转子和密封电机，该转子在其相对的两端用上轴承和下轴承加以安装，而密封电机环绕着泵转子位于上轴承和下轴承之间。电机包括转子部分和定子，转子部分安装在泵转子上以进行转动，而定子则围绕着转子部分固定地装在泵壳上。

此外，每台主泵包含一只叶轮，该叶轮安装在泵转子的一端。主泵的叶轮与转子一同转动，同时将反应堆的冷却水通过泵壳上的中央吸入喷管沿轴向吸进。另外，叶轮还通过泵壳上外围的排出喷管沿切向将冷却水排出。

一般泵壳的几何形状是蜗壳型的，其中的排出喷管安置在叶轮的旋转平面内，这样，由叶轮压出的水流的流动路线直接进入排出喷管。然而蜗壳型泵壳的直径大，重量重和价格高。为了减少主泵的体积、价格和重量，可以采用偏置型泵壳。在偏置型泵壳中，排出喷管沿轴向偏移开叶轮的旋转平面，这样可以使泵壳具有较小的直径，但是要求冷却水在到达排出喷管之前必须沿着按轴线定向的螺旋线流动路线进行流动。

这样，在用偏置型泵壳替换蜗壳型泵壳的情况下，将会引起效率损失，这是因为偏置型泵壳的流动面积一般要大些，并且不能与液体流量所需要的流动面积正确匹配。这种效率损失是由于主泵壳内的翻转（混和）损失和排出喷管内的流量缩小损失造成的。

因此，有必要改进偏置型泵壳的设计，以便减少与设计有关的效率损失。

本项发明提供一种旨在满足上述要求的偏置型泵壳。本项发明属于将偏置型泵壳上惯用的一般为圆柱形的排出喷管，修改为一种由半圆柱外形以及由半椭圆柱和半圆锥组成的外形而构成的合成形体，为了简便起见，下文里称之为“收敛形”排出喷管，这种排出喷管可以减少流量缩小损失。损失的减少可以增加泵的水力效率，这是由于将泵壳排出喷管的流动面积由突然变化的改变为平稳变化的而得到的。

因此，本项发明是针对唧送液体的主泵，该泵包括：（a）泵壳，该泵壳规定有吸入液体的吸入喷管，排出液体的外围的收敛形排出喷管和相互连通吸入喷管和排出喷管的导管，通过该导管，液体可以从吸入喷管流至排出喷管（56）;（b）叶轮，该叶轮放置在与导管相通的泵壳内，并且沿轴向离泵壳的排出喷管有一偏距，叶轮可以转动，以便将液体通过吸入喷管吸进泵壳，并且使液体流过导管之后从泵壳沿切向通过外围的排出喷管而排出。泵壳的收敛形排出喷管由在平面的上方和下方所限定的第一侧壁部分和第二侧壁部分组成，上述平面通常平行于叶轮的转动轴。第一侧壁部分为半圆柱形，而第二侧壁部分为半椭圆柱和半圆锥的合成外形。

结合着表示和描述本发明说明性的实施例的附图来阅读下述的详细说明，这样，本项发明的这些和其它特征和优点，对于精通这项技术的人们来说将是很明显的。

在下面的详细说明过程中，将引用附图，在这些附图中：

图1是现有技术的核反应堆堆芯和连接于其上的冷却剂系统的透视图。

图2是图1上冷却剂系统中现有技术的反应堆冷却剂泵的部分剖切的正视图。

图3为现有技术的偏置型泵壳的剖面图，该泵壳的排出喷管呈圆柱形。

图4为图3中现有技术的偏置型泵壳上，圆柱形排出喷管的内表面在两相间隔部位处的剖面形状的比较示意图。

图5为类似于图3的视图，但是偏置型泵壳具有本项发明推荐的收敛形排出喷管。

图6为本项发明的偏置型泵壳上，收敛形排出喷管的内表面在两相间隔部位处的剖面形状的比较示意图。

图7是通过流动面积对液体流程长度的关系曲线来表示的比较蜗壳型泵壳和偏置型泵壳的曲线图，另外该图还表示由于将惯用的圆柱形排出喷管修改为本发明推荐的收敛形排出喷管所引起的偏置型泵壳曲线图的曲线变化情况。

现在参照附图，特别是图1，图中示出了具有现有技术水平的核反应堆堆芯的压力容器10，以及与其相连接的冷却剂系统12。反应堆的冷却剂系统12包含两支冷却剂环路，它们通常用数码14A和14B表示。冷却剂系统的14A和14B的每一支环路都含有单独的蒸汽发生器16，一对密封电机驱动的高惯性泵18，单独的热支管20和一对冷支管22。