Насос погружного типа для перекачки тяжелых жидкометаллических теплоносителей

Предлагаемое техническое решение относится к ядерной технике, в частности к насосному оборудованию, и может быть использовано в реакторных установках с жидкометаллическим охлаждением. Предложенная конструкция подшипника скольжения насосов погружного типа для перекачки тяжелых жидкометаллических теплоносителей ядерных реакторов, содержащем корпус, в котором на верхнем подшипнике качения, расположенном выше уровня жидкого металла, и нижнем подшипнике скольжения, расположенном под уровнем жидкого металла, установлен вал с закрепленным на нем рабочим колесом, на внешний диаметр бандажа которого установлена втулка, являющаяся поверхностью трения нижнего подшипника скольжения, корпус которого сообщается с напорной кольцевой камерой рабочего колеса и, посредством кольцевого зазора, образованного втулкой бандажа и корпусом нижнего подшипника скольжения, сообщен с участком входа потока в рабочее колесо, а на контактные поверхности подшипника нанесено антифрикционное покрытие.
Предполагаемое решение относится к конструкции насосов и может быть использовано, например, в главных циркуляционных насосах реакторов на быстрых нейтронах, охлаждаемых свинцовым или свинец-висмутовым теплоносителями.
Известна полезная модель по патенту РФ №146141 (опубликовано 10.10.2014 г., МПК G21D 9/00, F04D 1/00, Бюл. №28), которая является прототипом данной полезной модели. Насос погружного типа для перекачки жидких металлов, содержащий корпус, в котором на верхнем подшипнике качения, расположенном выше уровня жидкого металла, и нижнем подшипнике скольжения, расположенном под уровнем жидкого металла, установлен вал с закрепленным на нем рабочим колесом.
Недостатком данного технического решения является наличие консоли между нижним подшипником скольжения и рабочим колесом, влияющей на балансировку рабочего колеса и вала, снижающих общий коэффициент полезного действия насоса, наличие объемных протечек и необходимость отбора части расхода с напора на питание нижнего подшипника скольжения, что так же снижает коэффициент полезного действия насоса.
Решаемая задача - увеличение надежности работы насоса и увеличение его коэффициента полезного действия.
Технический результат - исключение необходимости организации отдельного отбора расхода с напора рабочего колеса для питания нижнего подшипника за счет использования объемных протечек в качестве этого питания, исключение консоли между нижним подшипником скольжения и рабочим колесом.
Этот технический результат достигается тем, что в насосе погружного типа для перекачки тяжелых жидкометаллических теплоносителей ядерных реакторов, содержащем корпус, в котором на верхнем подшипнике качения, расположенном выше уровня жидкого металла, и нижнем подшипнике скольжения, расположенным под уровнем металла непосредственно в направляющем аппарате, установлен вал с закрепленным на нем рабочим колесом, на внешний диаметр бандажа которого установлена втулка, являющаяся поверхностью трения нижнего подшипника скольжения, корпус которого сообщается с напорной кольцевой камерой рабочего колеса и, посредством кольцевого зазора, образованного втулкой бандажа и корпусом нижнего подшипника скольжения, с участком входа потока в рабочее колесо, а на контактные поверхности подшипника нанесено антифрикционное покрытие.
На фигуре 1 представлена схема предлагаемого насоса погружного типа для перекачки тяжелых жидкометаллических теплоносителей (свинца, эвтектики свинец-висмут и др.).
В корпусе 1 на верхнем подшипнике качения 2, расположенном выше уровня жидкого металла 3, и нижнем подшипнике скольжения 4, расположенном под уровнем жидкого металла 3, установлен вал 5 с закрепленным на нем рабочим колесом 6 осевого типа с бандажом, на внешнем диаметре которого установлена втулка. Непосредственно сразу за рабочим колесом 6 по ходу потока установлен выпрямляющий аппарат 7.
Нижний подшипник скольжения содержит втулку, установленную на бандаже рабочего колеса, и корпус, установленный в подводящем аппарате насоса, которые образуют кольцевой зазор, сообщенный с напорной камерой рабочего колеса и участком входа потока в рабочее колесо.
На контактных поверхностях вала и корпуса подшипника сформировано (нанесено) антифрикционное покрытие и доформируется (наносится) за счет ввода в перекачиваемый теплоноситель примеси кислорода.
Работа насоса осуществляется следующим образом. При вращении вала насоса с номинальной скоростью вращения вала питание нижнего подшипника скольжения обеспечивается за счет протечки между корпусом и рабочим колесом насоса через кольцевой зазор, образованный втулкой и корпусом подшипника, с напора рабочего колеса. При смещении вала под действием радиальной нагрузки сформированный рабочей жидкостью смазочный слой антифрикционного покрытия и мелкодисперсных нерастворенных оксидов жидкого металла исключает непосредственный контакт поверхностей скольжения втулки и корпуса подшипника в процессе трения.
Применение предлагаемого технического решения позволяет повысить надежность насоса и увеличить его коэффициент полезного действия за счет исключения консоли между рабочим колесом и подшипником, использования объемных протечек между корпусом и рабочим колесом насоса для питания нижнего подшипника скольжения.