反應堆用全密閉雙螺杆式氦氣循環機的製作方法
2023-10-17 17:07:19 2
專利名稱：反應堆用全密閉雙螺杆式氦氣循環機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種流體機械，特別涉及一種用於反應堆中攜帶重水蒸汽的氦氣循環機。
背景技術：
在重水反應堆中，包括研究型反應堆和核電站反應堆，原子的裂變在反應堆堆池內的堆芯容器中進行，容器外的重水將對放射出來的中子、Y射線和a射線進行吸收和屏蔽，重水在屏蔽過程中，會發出熱量和產生微量蒸汽，這種具有放射性的蒸汽需要通過重水池上界面的循環氦氣帶出堆外，進行分離處理。 與一般工業用的循環機不同，反應堆用的氦循環機的壓頭較大( 一般1 2mH20)，流量小，且由於氦氣密度遠小於空氣等，這樣的壓頭不易用簡單的軸流和離心風機達到。另外要求循環機的密封性達到零洩露、運行可靠性極高。輸送的氦氣不允許被循環機的零部件及材料汙染。 基於上述條件，國內外多採用水環式氦循環機或羅茨風機式的氦循環機，例如，秦山核電站的氦循環機採用水環式氦循環機；水環式氦循環機的缺點是易使輕水混入重水。羅茨風機循環機屬於等容壓縮，故容積效率很低，噪聲大，例如，我國對非洲某國輸出的研究堆用的氦循環機，採用羅茨風機式結構，其驅動電機功率達到15千瓦，但氦氣的循環量還顯不足，噪聲達到83分貝。以上兩種結構的氦循環機均不能很好的滿足反應堆工程的需要。
發明內容
本發明的目的是提供一種採用同步齒輪驅動的雙螺杆式全密閉氦氣循環機，可解
決背景技術氦循環機的輕水混入重水、容積效率低和噪聲大的問題。 為達到以上目的，本發明是採取如下技術方案予以實現的 —種反應堆用全密閉雙螺杆式氦氣循環機，包括臥式螺杆汽缸，該螺杆汽缸的一
端通過軸承座密閉連接一個設有繞組和轉子的電機殼體，該電機殼體上設有繞組導線的接
出部位；螺杆汽缸的另一端密閉連接一個齒輪箱，該齒輪箱內設有兩個相互嚙合的同步齒
輪；所述螺杆汽缸內設有相互非接觸嚙合的主動螺杆與從動螺杆，該兩螺杆的一端固定在
軸承座中的第一對軸承上，其中主動螺杆伸入到電機殼體中直接與轉子軸向相連；該兩螺
杆的另一端通過設置在螺杆汽缸內的第二對軸承與齒輪箱內的同步齒輪軸向連接，該連接
處設置有機械密封；所述螺杆汽缸與齒輪箱之間設置有帶截止閥的抽氣連通管道。 上述方案中，在第一對軸承外周的軸承座內以及第二對軸承外周的螺杆汽缸內可
設置有冷卻水通道。所述軸承採用潤滑脂潤滑的密封滾動軸承。所述電機殼體繞組導線的
接出部位為陶瓷金屬一體化的貫穿件。 本發明採用電機軸與主動螺杆軸為一體的懸掛式結構，電機殼體、軸承座與螺杆汽缸之間通過靜密封固緊連接，實現了整機密閉性結構。兩根相互嚙合的陽螺杆和陰螺杆
3用同步齒輪驅動，在嚙合轉動中通過齒槽容積輸送流體。同步齒輪採用潤滑油潤滑，考慮到氦氣循環機投入使用前需要抽真空，以及在輸氣過程中螺杆輸氣腔與同步齒輪箱之間需要氦氣壓力的平衡，故在兩者之間設有連通管路，但又不致使齒輪箱中的潤滑油進入輸氣腔。
與現有技術相比。本發明專利採用雙螺杆式結構，雙螺杆採用同步齒輪驅動，不存在螺杆嚙合副之間的磨損；一方面螺杆之間的嚙合不供給任何潤滑劑；另一方面，雙螺杆機械具有內壓縮的過程，可以使容積效率大幅度提高和噪聲下降。 我們將本發明的雙螺杆機構用於中國先進研究堆的氦循環機，裝入反應堆調試證明，循環機流量和壓頭充足，驅動電機功率只有2.2千瓦。風機噪聲為73分貝。很好的滿足了反應堆工程的需要。
圖1本發明雙螺杆式全密閉氦循環機整體結構圖。圖中l-主動螺杆(陽螺杆)；2_從動螺杆(陰螺杆)；3-陽螺杆機械密封；3' _陰螺杆機械密封；4-同步齒輪；5_轉子；6_電機殼體；7_軸承座；8_螺杆汽缸；9_繞組導線的接出部位；10、11_軸承；12、13_冷卻水通道；14-齒輪箱；15-連通管；16-截止閥。
具體實施例方式
以下結合附圖及實施例對本發明作進一步的詳細說明。 如圖1所示，一種反應堆用全密閉雙螺杆式氦氣循環機，包括臥式螺杆汽缸8，該螺杆汽缸的一端通過軸承座7密閉連接一個設有繞組和轉子5的電機殼體6，該電機殼體上設有繞組導線的接出部位9;螺杆汽缸的另一端密閉連接一個齒輪箱14，該齒輪箱內設有兩個相互嚙合的同步齒輪4 ;螺杆汽缸內設有相互非接觸嚙合的主動螺杆1與從動螺杆2，該兩螺杆的一端固定在軸承座7中的第一對軸承10上，其中主動螺杆1伸入到電機殼體6中直接與轉子5軸向相連，以保證氦氣不發生洩露。具體連接為轉子5直接按過度配合安裝在主動螺杆l的軸上，用鍵連接。裝有繞組的電機定子安裝在電機殼體6內壁。該兩螺杆的另一端通過設置在螺杆汽缸8內的第二對軸承11與齒輪箱14內的同步齒輪4軸向連接，因主動螺杆1與從動螺杆2由同步齒輪4驅動，故在兩螺杆齒之間沒有直接接觸。同步齒輪4應是斜齒輪，斜齒輪與軸之間應採用螺母夾緊的方式固定，即依靠摩擦力固定。這樣緊固的原因是先調整螺杆轉子之間前後間隙均等，使同步齒輪在任意位置定位和緊固。在兩根螺杆與同步齒輪4之間連接處各設置了機械密封3和3'，用於密封齒輪箱14內的潤滑油不致進入螺杆汽缸8 (螺杆工作腔)。該機械密封3和3'可採用市場上的通用機械密封結構，但材料應採用不鏽鋼材料。 在循環機裝入反應堆後，需要對螺杆汽缸8內抽真空，所以在螺杆汽缸8和齒輪箱14之間設置抽氣連通管15，連通管15上設置一個截止閥16。連通管15中裝設有油氣分離材料，保證抽真空和正常運行中不會有潤滑油竄入循環氦氣之中。 電機殼體6通過法蘭與軸承座7 —側法蘭端面連接，軸承座7的另一側法蘭端面與螺杆汽缸8的法蘭端面相連。法蘭端面之間採用氟橡膠密封圈密封，保證其氦氣的洩漏量在10—8Pa. 1/s(帕.升/秒)以下。 電機繞組導線的接出部位9採用陶瓷金屬一體化的貫穿件，以保證機內氦氣不會通過電纜接線柱洩露到機外。 螺杆兩端的兩對軸承10、11採用潤滑脂潤滑的密封滾動軸承，不致使氦氣被潤滑劑汙染。為了保證潤滑脂溫度升高，在軸承10外周的軸承座7內設置了冷卻水通道12、軸承11外周的螺杆汽缸內設置了冷卻水通道13，可對軸承進行循環冷卻。
本發明雙螺杆壓縮機的工作原理是，兩根螺杆相互嚙合，在相嚙合的一對齒槽基元容積與螺杆汽缸8構成的封閉容積內，氣體被擴大的基元容積吸入氣缸，然後基元容積縮小，氦氣被壓縮，當壓力達到風機壓頭規定的數值後，基元容積腔與排氣孔口連通，開始排氣。氦循環機的雙螺杆1和2的嚙合型線可以是通用的空氣壓縮機的螺杆轉子型線和成型螺杆產品。但是，需要根據排氣與吸氣的壓力比，按螺杆壓縮機理論設計機殼上特定的排氣孔口 ，保證兩轉子的基元容積與排氣孔口接通時，基元容積內的壓力與排氣管道內的壓力一致。
權利要求
一種反應堆用全密閉雙螺杆式氦氣循環機，包括臥式螺杆汽缸，其特徵在於，該螺杆汽缸的一端通過軸承座密閉連接一個設有繞組和轉子的電機殼體，該電機殼體上設有繞組導線的接出部位；螺杆汽缸的另一端密閉連接一個齒輪箱，該齒輪箱內設有兩個相互嚙合的同步齒輪；所述螺杆汽缸內設有相互非接觸嚙合的主動螺杆與從動螺杆，該兩螺杆的一端固定在軸承座中的第一對軸承上，其中主動螺杆伸入到電機殼體中直接與轉子軸向相連；該兩螺杆的另一端通過設置在螺杆汽缸內的第二對軸承與齒輪箱內的同步齒輪軸向連接，該連接處設置有機械密封；所述螺杆汽缸與齒輪箱之間設置有帶截止閥的抽氣連通管道。
2. 如權利要求1所述的反應堆用全密閉雙螺杆式氦氣循環機，其特徵在於，在第一對 軸承外周的軸承座內以及第二對軸承外周的螺杆汽缸內設置有冷卻水通道。
3. 如權利要求1所述的反應堆用全密閉雙螺杆式氦氣循環機，其特徵在於，所述軸承 採用潤滑脂潤滑的密封滾動軸承。
4. 如權利要求1所述的反應堆用全密閉雙螺杆式氦氣循環機，其特徵在於，所述電機 殼體繞組導線的接出部位為陶瓷金屬一體化的貫穿件。
5. 如權利要求1所述的反應堆用全密閉雙螺杆式氦氣循環機，其特徵在於，所述主動 螺杆伸入到電機殼體中直接與轉子軸向相連，具體連接結構為轉子直接按過度配合安裝 在主動螺杆的軸上，用鍵連接。
6. 如權利要求1所述的反應堆用全密閉雙螺杆式氦氣循環機，其特徵在於，所述同步 齒輪為斜齒輪，斜齒輪與軸之間採用螺母夾緊的方式固定。
全文摘要
本發明公開了一種反應堆用全密閉雙螺杆式氦氣循環機，由於密封性、潔淨性和高可靠性的苛刻要求，該氦循環機採用雙螺杆轉子嚙合輸氣結構，輸氣螺杆之間的嚙合不供給任何潤滑劑。為了不使螺杆轉子之間發生接觸摩擦，兩螺杆轉子的軸端採用同步齒輪驅動，在同步齒輪與轉子之間設有機械密封，以防止齒輪箱內的潤滑油竄入螺杆汽缸內。電機軸與主動螺杆軸為一體的懸掛式結構，電機殼體、軸承座與螺杆汽缸之間通過靜密封固緊連接，實現了整機密閉性結構。同步齒輪採用潤滑油潤滑，考慮到氦氣循環機投入使用前需要抽真空，以及在輸氣過程中螺杆汽缸與同步齒輪箱之間需要氦氣壓力的平衡，故在兩者之間設有連通管路，但又不致使齒輪箱中的潤滑油進入螺杆汽缸。
文檔編號F04C2/16GK101787975SQ20101010208
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月26日 優先權日2010年1月26日
發明者餘小玲, 馮全科, 吳偉烽, 趙忖 申請人:西安交通大學