CN105071588A - 贫铀合金飞轮结构 - Google Patents

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谷凤玲
李藏雪
吕向平
马德宇
王超
陈刚
张进宝
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Abstract

本发明涉及一种贫铀合金飞轮结构，其主体结构由飞轮铀盘、飞轮内套筒构成，其中飞轮铀盘为分层结构，分层的飞轮铀盘热套在飞轮内套筒的外轮廓面上，盖板位于飞轮侧面，端板的折边内压装固定外套。本发明充分合理利用了合金的高密度和超高的冲击韧性，实现了在有限空间内获得了较大的转动惯量和可以接受的经济性。本发明采用合金铀盘作为飞轮的填充物，并分层叠装，在空间上使其质心离旋转中心尺寸尽可能大，有效地增大了飞轮的转动惯量。

Description

贫铀合金飞轮结构
技术领域
本发明涉一种贫铀合金飞轮结构。
背景技术
屏蔽泵电动机由于电机腔与泵腔相通，电动机转子浸泡在所运送的流体介质中，转子在流体中旋转所产生的损耗都比较大，因而电动机转子设计的都比较细长。在一般常规的屏蔽泵中，对泵的惰转时间很少有严格的要求，屏蔽泵电机设计时只要在满足电机的设计要求后，很少对转子的转动惯量提出要求。
对于使用在核电站的反应堆冷却剂泵，为了保证反应堆的安全停堆，对主泵的惰转流量提出严格的要求，即主泵的转子部件要有足够的转动惯量来满足惰转流量。主泵转子部件主要由泵叶轮和电机转子组成，叶轮由于本身结构和水力性能的限制所提供的转动惯量很有限，其中大部分的转动惯量都由电动机转子来提供。对于轴封式核主泵，由于主泵电动机转子在空气中运行，装在电机转子上的飞轮大都采用一块或多块大尺寸钢圆盘组成，为了获得足够的转动惯量径向尺寸都设计的比较大。
第三代核电站反应堆冷却剂泵采用了屏蔽泵技术，电机转动部件都浸泡在高压反应堆冷却剂(轻水)中。转子旋转时由于轻水的阻力作用，转子将产生很大的摩擦损耗，为了尽量减少这种损耗，转子必须设计为细长结构，这样就降低了转子的转动惯量，无法满足主泵惰转流量的要求，如果采用圆盘式飞轮结构，其尺寸无法满足结构空间的要求。需要设计一种体积小、转动惯量高的飞轮才能满足主泵的设计要求。
发明内容：
本发明的目的是提供一种满足主泵转动惯量和体积的贫铀合金飞轮结构，使其在有限的空间内获得了较大的转动惯量。本发明的技术方案为：一种贫铀合金飞轮结构，合金飞轮结构由外套(1)、飞轮铀盘(2)、飞轮内套筒(3)、盖板(4)组成，其主体结构由飞轮铀盘(2)、飞轮内套筒(3)构成，其中飞轮铀盘(2)由单块飞轮盘通过叠装压紧而成，叠装后的飞轮铀盘(2)紧配合在飞轮内套筒(3)的外轮廓面上，盖板(4)位于飞轮侧面，盖板(4)的折边内压装固定外套(1)。
本发明采用铀2钼(DU-2Mo)作为飞轮铀盘(2)内的填充物复，通过飞轮铀盘的空间布置，使其在有限的空间内获得了较大的转动惯量。本发明根据飞轮运行在高压轻水环境及技术规范的要求，通过以下结构实现，飞轮由飞轮内套筒、飞轮铀盘、盖板和外套组成。叠装好的合金飞轮盘热套在飞轮内套筒上，飞轮内套筒中间凸出一个小的凸台以保持合金飞轮盘的轴向固定。合金飞轮盘在叠装的时候保证每片飞轮盘之间的叠装间隙小于等于0.1mm,整体热套在飞轮内套筒上，以保持合金飞轮盘旋转时不脱离飞轮内套筒。外套套装在合金飞轮铀盘外侧，飞轮盘侧面的盖板与外套和飞轮内套筒焊接形成一个密封腔，以防止飞轮铀盘与反应堆冷却剂接触。本发明使用了合金的高密度性质，并将飞轮盘的质量尽量集中在远离中心位置，尽可能增加了飞轮的转动惯量。
附图说明：
图1为本发明飞轮装配剖视图
图2为图1的左视剖图
图3为本发明叠装后的合金飞轮铀盘结构图
图4为图3中单块飞轮盘结构图
具体实施方式
如图1所示一种贫铀合金飞轮结构，合金飞轮结构由外套1、飞轮铀盘2、飞轮内套筒3、盖板4组成，其主体结构由飞轮铀盘2、飞轮内套筒3构成，其中飞轮铀盘2采用如图4所示的单块飞轮盘通过叠装压紧而成，叠装后的飞轮铀盘2紧配合在飞轮内套筒3的外轮廓面上，如图2所示，盖板4位于飞轮侧面，盖板4的折边内压装固定外套1。
如图3所示，外套1套装在合金飞轮铀盘2外侧，飞轮盘侧面的盖板4与外套1、飞轮内套筒3焊接形成一个密封腔将合金飞轮铀盘2与反应堆冷却剂隔离。根据权利要求1所述的一种贫铀合金飞轮结构，其特征是：采用合金铀2钼(DU-2Mo)作为飞轮铀盘2内的填充物。
飞轮的主体部分包括飞轮内套筒、飞轮铀盘，其中飞轮铀盘是产生高转动惯量的核心部件，它由高密度的合金制造而成。由于高密度合金的材料特性，若将其制成整体的飞轮铀盘，在制造和缺陷检查时存在一定限制，极可能影响飞轮铀盘质量，因此利用合金制成单块的飞轮盘，再通过压紧技术，使单块的飞轮盘叠装成飞轮铀盘。单块飞轮盘的结构，便于制造和飞轮盘内部缺陷的检查。为了使飞轮铀盘能够与飞轮内套筒紧密接触，将飞轮铀盘热套安装在飞轮飞轮内套筒上，飞轮铀盘之间留有适当间隙，以方便制造安装，即完成飞轮的主体结构。在主体结构完成后，将盖板热套在飞轮铀盘的侧面，将外套热套在飞轮铀盘的外侧，通过盖板和外套将飞轮铀盘包裹、端部焊接密封起来，即实现了组合飞轮结构设计。本发明是为实现在有限的空间内设计出种高转动惯量的飞轮。飞轮在运行时还要保证具有高的可靠性和安全性，飞轮在高速旋转时，如图3所示，分层的高密度飞轮铀盘将产生非常大离心力，为了克服这个离心力需要通过热套的紧量来维持这种力的平衡。本发明选择了一种高密度、高冲击韧性的合金作为飞轮的填充物，能在苛刻的工作环境、在高转速下不出现延性断裂、破裂，极大的提高了飞轮的转动惯量，有效地减少了飞轮的外径尺寸，满足了设计的需要。本发明飞轮在飞轮铀盘上包裹了一层焊接性能好、抗腐蚀的不锈钢外套和盖板，避免飞轮铀盘被高放射的反应堆冷却剂腐蚀。

Claims (3)

1.一种贫铀合金飞轮结构，其特征是：合金飞轮结构由外套(1)、飞轮铀盘(2)、飞轮内套筒(3)、盖板(4)组成，其主体结构由飞轮铀盘(2)、飞轮内套筒(3)构成，其中飞轮铀盘(2)由单块飞轮盘通过叠装压紧而成，叠装后的飞轮铀盘(2)紧配合在飞轮内套筒(3)的外轮廓面上，盖板(4)位于飞轮侧面，盖板(4)的折边内压装固定外套(1)。
2.根据权利要求1所述的贫铀合金飞轮结构，其特征是：外套(1)套装在合金飞轮铀盘(2)外侧，飞轮盘侧面的盖板(4)与外套(1)、飞轮内套筒(3)焊接形成一个密封将合金飞轮铀盘(2)与反应堆冷却剂隔离。
3.根据权利要求1所述的一种贫铀合金飞轮结构，其特征是：采用合金铀2钼(DU-2Mo)作为飞轮铀盘(2)内的填充物。
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