机械泵

机械泵由电机和泵体两大部分组成。普通型机械泵由电机通过皮带带动泵轴旋转；直连型机械泵是电机直接与泵轴连接，无中间传动环节。机械泵是利用气体膨胀、压缩、排出的原理，把气体从容器里抽出的。之所以称之为机械泵，是因为它是利用机械的方法，周期性地改变泵内吸气腔的容积，使容器中的气体不断地通过泵的进气口膨胀到吸气腔中，然后通过压缩经排气口排出泵外。改变泵内吸气腔容积的方式有活塞往复式、定片式和旋片式，分别称为往复式机械泵、定片式机械泵和旋片式机械泵。由于实际应用中，旋片式机械泵使用较多，现以旋片式机械泵为例说明其工作原理。

• 成本低廉、经济耐用

• 工作范围：大气~低真空

• 极限真空： 10^-3 torr (0.1Pa)

• 缺点：返油、振动

旋片机械泵的结构如图1所示，主要由圆柱空腔定子、偏心转子、旋片、弹簧、顶盖和排气阀等零件组成。偏心转子的顶端始终保持与泵体定子内腔接触，当偏心转子旋转时，始终沿定子的内壁滑动。转子上开有两个滑槽，分别安装一个旋片，中间有一个弹簧，当旋片随转子旋转时，借助弹簧张力和离心力，使两旋片紧贴在定子内壁滑动。整个空腔放在油箱内。

两个旋片把转子、定子内腔和定盖所围成的月牙形空间分隔成A、B、C三个部分，分别叫做吸气腔、压缩腔和排气腔。当转子按图示方向旋转时，与进气口相通的空间A的容积不断地增大，A空间的压强不断地降低，当A空间内的压强低于被抽容器内的压强，根据气体压强平衡的原理，被抽的气体不断地被抽进吸气腔A，此时压缩腔B空间的容积正逐渐减小，气体压力不断地增大，同时与排气口相通的排气腔C的容积进一步地减小，排气腔C的空间压强进一步地升高，当气体的压强大于排气压强时，被压缩的气体推开排气阀，穿过油箱内的油层而排至大气中。在泵的连续运转过程中，不断地进行着吸气、压缩、排气过程，从而达到连续抽气的目的。 显然转子的转速愈快，则泵的抽速愈大。机械泵的转速一般在450~1400r/min之间，因为转速太高，密封极为困难。排气阀浸在油里，以防止大气流人泵中。为保证吸气腔和排气腔之间不漏气，除保证紧密接触之外，还采用蒸气压力较低且有一定薪度的专用机械泵油，并使油通过泵体上的间隙、油孔及排气阀进人泵腔，使泵腔内所有运动的表面被油覆盖，形成了吸气腔与排气腔的密封。此外机械泵油还起着润滑和帮助在气体压强较低时打开排气阀门的作用。同时机械泵油还可充满了一切有害空间，以消除它们对极限真空的影响。

上面讨论的机械泵只有一个转子，称为单级旋片式真空泵，它所能达到的极限压强为1Pa。为提高极限压强，通常采用双级泵结构，即将两个单级泵串联起来，可使极限压强达到

• 更换机械泵油

• 清洁抽气入口处滤网

• 维护油过滤器滤芯

1、具有长轴的立式泵

由于一次系统的N a-24或者N a-22带有放射性, 所以有关机械和管道系统通常都安放在混凝上制的厚屏蔽板的下方。传动装置考虑到维修方便而放在板上, 因此是立轴泵。叶轮和传动装置之间用长轴连接, 故存在一长轴的加工精度、热膨胀的消除、轴承的支承方式以及振动等问题。

2、钠润滑轴承

如果用油作为与钠接触的轴承的润滑剂, 则在高温的钠液中就要引起反应而污染钠, 它的生成物有可能堵塞钠的流道。而且生成碳化物对于构件材料为奥氏体系的不锈钢也有渗碳的危险。所以轴承的润滑不得不依靠钠液本身。目前这种泵都采用静力式钠润滑轴承。

使用静力式轴承, 其中关键问题是为了形成钠润滑液膜, 必须选择好轴和轴承的形状及其间隙大小, 也要选择好不至发生磨损和咬卡现象的轴和轴承零件的配合。

3、无泄漏轴封装置

钠如果漏到系统外与空气中氧起反应,就要造成大灾, 同时发生飞溅放射性物质的危险。因此, 机械式泵必须要有轴封装置,不使钠从轴伸部分漏出。轴封装置有: ( 1 ) 在轴封处的钠液使之冷却凝固( 和转轴接触的一部分溶融的钠液起润滑作用) , 以此保持密封, 属于冷凝密封装置。( 2 ) 轴伸部分设在复盖在钠液面上的惰性气体保护层的上部, 采用机械密封以防止惰性气体及钠蒸气的泄漏, 成为自由液面型密封装置。在初始阶段曾采用过前一种密封形式, 最近则完全采用后一种形式。自由液面型装置, 存在着钠蒸发及由此而产生的咬卡等问题。

采用机械密封时润滑油一般没有泄漏, 对气压也有轴封作用, 但有必要做成耐热性结构。即使万一润滑油从机械密封处泄漏, 也必须予以排除, 决不能让它与钠接触。这样润滑系统由于容易出事故而成为一个重要的问题。

4、热膨胀和热变形

应当考虑消除转动部件和固定部件之间产生的热变形的结构, 以及为了冷却和隔热的装置。因为转轴长, 即使微小的变形也会引起振动和咬卡现象。

5、抽出内件的结构

为了维修方便, 必须能将钠液排净, 并使轴连同叶轮等主要内件能够抽出。这样一来, 泵壳和轴封部分的泄漏量就要大些, 再加上充分考虑变形, 则必须从结构、零件的加工及配合精度等方面加以解决。

6、泵的材质

用于一次系统的泵, 全以奥氏体系不锈钢为主, 在二次系统用的泵也有应用铬铝钢材料的。钠润滑的轴以及轴承, 考虑到与钠的共存性, 采用奥氏体不锈钢、斯太立特钨铬钻合金、科罗莫尼铜镍合金以及耐蚀耐热镍基合金的组合。

7、转数的控制

由于在反应堆冷却系统钠回路中的大型钠阀门存在不少问题, 因此应以力求避免使用阀门为原则, 而靠控制泵的转数来调节流量。

8、预热

当钠充满泵时, 首先必须将泵预热到钠融点(约98 t ) 以上。由于泵壳形状复杂,如果加热不均匀, 势必会产生变形, 因此要设计均匀加热的方法。