[發明專利]帶回流孔盤面間隙環流徑向壓力流阻及非對稱軸向力測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201610139666.4
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105784231B
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 姚振強;羅國虎;王升德;沈洪;薛亞波;成德
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01M10/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發明提供了一種帶回流孔盤面間隙環流徑向壓力流阻及非對稱軸向力測試裝置及方法，與現有技術相比，本發明可以實現帶回流孔的面間隙環流在不同轉速、間隙寬度、流量、回流孔位置和數量條件下徑向壓力流動阻力和軸向非對稱軸向力大小的測試，為大功率屏蔽電機主泵的回流孔結構設計與優化提供技術參數。

技術領域

本發明涉及機械測試裝置設計的技術領域，具體涉及帶回流孔盤面間隙環流徑向壓力流阻及非對稱軸向力測試裝置及方法。

背景技術

核主泵作為核反應堆堆芯冷卻劑冷卻介質循環的動力源，被譽為核反應堆的心臟。目前在役核反應堆主泵，多采用軸封泵作為堆芯冷卻劑主泵。歷次核事故的出現對核電安全提出了更高的要求，為了從原理上提高系統安全性，曾被廣泛使用的軸封泵因其高壓動密封這一技術難點而被無泄漏的屏蔽泵代替，出現在第三代核電技術上。屏蔽式主泵通過壓力邊界的轉換，將高溫高壓流體引入電機內部，采用靜密封代替動密封，用完整的壓力邊界替代了軸封泵不完整的壓力邊界，從而提高了堆芯安全性。然而屏蔽式主泵由于上飛輪處于一回路的高溫冷卻水與上徑向軸承之間，一回路熱量經過熱屏傳遞到上飛輪區域，使得上飛輪區溫度很高。而在上飛輪區域的下方就是徑向軸承，為了冷卻徑向軸承，在徑向軸承內外均開設流道，內部流道通過飛輪下端盤面間隙經回流孔流出與外部流道混合。

然而由于回流孔的開設會產生一個附加的軸向力，對增加推力軸承的載荷。此外由于飛輪端面的泵送效應，導致內外流道的分流比發生變化，因此在特殊工況下對徑向軸承的承載能力造成影響。

因此，需要一種對帶回流孔盤面間隙環流在不同轉速、回流孔位置和間隙寬度下徑向壓力流阻及非對稱軸向力進行測量的裝置和方法，來為大功率屏蔽電機主泵回流孔的結構設計與優化提供技術參數，為推力軸承設計提供部分載荷參數。

發明內容

本發明目的在于提供帶回流孔盤面間隙環流徑向壓力流阻及非對稱軸向力測試方法及裝置，以解決現有技術具有很大動密封摩擦力不能準確測量附加軸向力及阻力系數，從而難以為大功率屏蔽電機主泵內冷回路回流孔的結構設計和推力軸承載荷評估提供技術參數的技術性問題。

本發明目的通過以下方式實現：

一種帶回流孔盤面間隙環流徑向壓力流阻及非對稱軸向力測試裝置，包括上端蓋、下端蓋、外殼、轉軸，所述上端蓋、下端蓋蓋設在所述外殼的上、下端上組成一封閉腔室；所述下端蓋上端中心處設有一凹陷部，所述轉軸的下端伸進所述凹陷部內并形成環形間隙，所述轉軸的上端穿過所述上端蓋的中部與外部驅動裝置連接；所述轉軸相對于所述上端蓋和下端蓋轉動；

所述封閉腔室內設有套設在所述轉軸上的流體驅動圓盤、流體隔離罩、密封腔體、多軸力傳感器；所述流體驅動圓盤的下端面與所述下端蓋的上端面相對形成一盤面間隙；所述密封腔體的下端與所述流體驅動圓盤的上端固定連接；所述多軸力傳感器位于所述密封腔體內，所述多軸力傳感器與密封腔體以及轉軸固定連接；所述流體隔離罩蓋設在所述密封腔體上，且位于所述流體驅動圓盤上方，所述流體隔離罩與所述轉軸固定連接；所述轉軸上多軸力傳感器上的轉矩僅來自于所述流體驅動圓盤；

所述下端蓋上中心處設置有與所述凹陷部相通的進入孔，所述下端蓋內周向均布有多個流出孔，每個流出孔上均設置有連通所述流出孔和所述封閉腔室的回流孔；液體自所述進入孔進入到所述封閉腔室內，再依次從所述回流孔、流出孔回流出來；所述進入孔、流出孔上設置有壓力傳感器，所述進入孔上還設置有流量計。

較佳地，所述流體隔離罩下端開口上設置有凸起結構，所述流體驅動圓盤上對應位置處設置有凹槽結構，所述凸起結構插進所述凹槽結構內，且所述流體驅動圓盤與所述流體隔離罩之間、所述凸起結構與所述凹槽結構之間沒有力傳遞。

較佳地，，所述密封腔體包括有一下端開口的空腔結構，所述空腔結構套設在所述轉軸上，且所述空腔結構的下端與所述流體驅動圓盤固定連接形成完整的密封腔體。