一種改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)，包括支座，風(fēng)機(jī)本體，出風(fēng)口錐管及風(fēng)閥，其中所述風(fēng)機(jī)本體包括風(fēng)筒，所述風(fēng)筒下端設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，所述風(fēng)筒內(nèi)部依次設(shè)有動(dòng)葉，輪轂，導(dǎo)葉，內(nèi)機(jī)匣及驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)安裝在所述內(nèi)機(jī)匣內(nèi)，所述風(fēng)筒包括下部和上部，所述導(dǎo)葉設(shè)于所述上部與所述下部的交接處，所述下部為圓柱形，所述上部為倒錐形，且所述上部的單邊擴(kuò)散角為5~20°，所述出風(fēng)口錐管截面呈梯形，且單邊擴(kuò)散角與所述上部的單邊擴(kuò)散角相同，所述出風(fēng)口錐管上端的出風(fēng)口內(nèi)徑為1150~1350mm。本發(fā)明所揭示的一種改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單新穎，能夠減小風(fēng)機(jī)擴(kuò)壓過(guò)程中壓力損失，提高壓力裕量，從而提高風(fēng)機(jī)的安全可靠性。
【專利說(shuō)明】一種改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷卻風(fēng)機(jī)，具體涉及一種改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)是一種用于第三代核電機(jī)組一體化堆頂組件控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通風(fēng)冷卻系統(tǒng)，其作用是為控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供強(qiáng)迫冷卻空氣，以維持控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)線圈組件正常工作所需的溫度，且不超過(guò)限定值，該風(fēng)機(jī)的性能直接影響反應(yīng)堆驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的安全性與可靠性。
[0003]控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)為立式軸流風(fēng)機(jī)，要求壓力高、尺寸小，且需有較高的壓力裕量，以提高全可靠性，故均具有大輪轂比(輪轂直徑與葉輪直徑的比值)的結(jié)構(gòu)特征，目前已知工程堆頂風(fēng)機(jī)輪轂比一般為0.7左右，因此控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)具有高排氣速度、高動(dòng)壓的氣動(dòng)特征。
[0004]現(xiàn)有控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)存在如下問(wèn)題:
風(fēng)機(jī)自由排氣速度和動(dòng)能過(guò)大，使風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率降低，現(xiàn)有控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)出風(fēng)口錐管出口和風(fēng)閥通風(fēng)面積較小，故排氣速度和動(dòng)能較大，該部份動(dòng)能不能用于克服控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻系統(tǒng)阻力，對(duì)于風(fēng)機(jī)本身來(lái)說(shuō)是種損失。經(jīng)數(shù)值模擬，現(xiàn)有的控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)出風(fēng)口進(jìn)行數(shù)值模擬，在設(shè)計(jì)流量下常規(guī)風(fēng)機(jī)環(huán)形出風(fēng)口速度動(dòng)能達(dá)418Pa，占風(fēng)機(jī)裝置要求全壓的49%，說(shuō)明風(fēng)機(jī)出風(fēng)口自由排氣壓力損失較大；
出風(fēng)口錐管擴(kuò)壓損失較大，降低了風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率，現(xiàn)有國(guó)外進(jìn)口堆頂風(fēng)機(jī)在設(shè)計(jì)流量下風(fēng)機(jī)本體環(huán)形出口排氣速度通常在45m/s左右，其動(dòng)能大于1200Pa，高速進(jìn)入錐管，流通截面突擴(kuò)增大，在環(huán)形出風(fēng)口后存在很大渦流。經(jīng)數(shù)值模擬，擴(kuò)壓損失大于300Pa，因此降低了風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率。
[0005]此外，控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)要求在設(shè)計(jì)角度下有足夠高的壓力裕量，以遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)喘振區(qū)和不穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)，由于環(huán)形出風(fēng)口較大的突擴(kuò)壓力損失，使風(fēng)機(jī)向系統(tǒng)能提供的有效壓力降低，最高可運(yùn)行壓力也相應(yīng)降低，從而運(yùn)行壓力裕量降低，安全可靠性下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:為了解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種能夠減小風(fēng)機(jī)擴(kuò)壓過(guò)程中壓力損失，提高壓力裕量，從而提高安全可靠性的改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)。
[0007]本發(fā)明的目的是通過(guò)這樣的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)，包括支座，風(fēng)機(jī)本體，出風(fēng)口錐管及風(fēng)閥，其中所述風(fēng)機(jī)本體包括風(fēng)筒，所述風(fēng)筒下端設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，所述風(fēng)筒內(nèi)部依次設(shè)有動(dòng)葉，輪轂，導(dǎo)葉，內(nèi)機(jī)匣及驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)安裝在所述內(nèi)機(jī)匣內(nèi)，所述風(fēng)筒包括下部和上部，所述導(dǎo)葉設(shè)于所述上部與所述下部的交接處，所述下部為圓柱形，所述上部為倒錐形，且所述上部的單邊擴(kuò)散角為5?20°，所述出風(fēng)口錐管截面呈梯形，且單邊擴(kuò)散角與所述上部的單邊擴(kuò)散角相同，所述出風(fēng)口錐管上端的出風(fēng)口內(nèi)徑為1150?1350臟。[0008]所述上部的單邊擴(kuò)散角為15°。
[0009]所述出風(fēng)口錐管上端出風(fēng)口內(nèi)徑為1250mm。
[0010]所述動(dòng)葉的葉尖對(duì)應(yīng)風(fēng)筒部位設(shè)有防喘振環(huán)，所述防喘振環(huán)內(nèi)設(shè)有復(fù)數(shù)導(dǎo)流片。
[0011]所述導(dǎo)葉為機(jī)翼型。
[0012]所述內(nèi)機(jī)匣上端還裝有擴(kuò)壓尾錐。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所揭示的一種改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)，設(shè)置風(fēng)管在導(dǎo)葉前為圓柱形，在導(dǎo)葉后為帶有一定擴(kuò)散角的錐形(現(xiàn)有堆頂風(fēng)機(jī)風(fēng)筒均為整體圓柱形)，在風(fēng)筒出氣口聯(lián)接有出氣口錐管，風(fēng)筒錐形部份與其后擴(kuò)壓錐管具有一定擴(kuò)散角，通過(guò)錐形風(fēng)筒、出風(fēng)口錐管、擴(kuò)壓尾錐的共同作用，較大幅度降低了擴(kuò)壓過(guò)程中的渦流阻力，通過(guò)增大出風(fēng)口錐管出氣口通風(fēng)面積，降低了自由排氣速度和動(dòng)能，減小了排氣口損失，兩者的結(jié)合減小風(fēng)機(jī)擴(kuò)壓過(guò)程中的內(nèi)部渦流損失和排氣動(dòng)能損失，使風(fēng)機(jī)向系統(tǒng)所提供壓力提高，提高了風(fēng)機(jī)最高可運(yùn)行壓力，從而提高了風(fēng)機(jī)運(yùn)行壓力裕量，安全可靠性得到提聞。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1的局部放大圖；
圖3為本發(fā)明出風(fēng)口空氣速度模擬矢量圖；
圖4為本發(fā)明出風(fēng)口空氣速度分布云圖；
圖5為本發(fā)明出風(fēng)口空氣全壓分布云圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將結(jié)合本發(fā)明的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明所揭示的一種改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)，其為立式豎直向上排氣結(jié)構(gòu)，具體包括風(fēng)機(jī)本體，所述風(fēng)機(jī)本體通過(guò)減振支座O固定在基礎(chǔ)上,所述風(fēng)機(jī)本體包括風(fēng)筒1，所述風(fēng)筒I兩端分別設(shè)有進(jìn)風(fēng)口 2和出風(fēng)口 3，所述風(fēng)筒內(nèi)部從下至上依次設(shè)有動(dòng)葉4，輪轂5，導(dǎo)葉6，內(nèi)機(jī)匣7，驅(qū)動(dòng)電機(jī)8及擴(kuò)壓尾錐9，所述出風(fēng)口 3連接出風(fēng)口錐管10，所述出風(fēng)口錐管10的出風(fēng)口安裝有風(fēng)閥11。
[0017]具體說(shuō)來(lái)，所述風(fēng)筒I與所述內(nèi)機(jī)匣7形成環(huán)形通道向所述出風(fēng)口錐管10排氣，所述內(nèi)機(jī)匣7上端裝有擴(kuò)壓尾錐9，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)8內(nèi)置于所述內(nèi)機(jī)匣7內(nèi)，所述擴(kuò)壓尾錐9包覆在所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)8外側(cè)，所述擴(kuò)壓尾錐9截面呈梯形結(jié)構(gòu)，且單邊擴(kuò)散角α為5?20°，最佳單邊擴(kuò)散角α為15°，所述擴(kuò)壓尾錐9的半徑沿氣流方向逐漸減小，使得通流面積逐漸增大，故而降低排氣速度及動(dòng)壓值，增高了空氣靜壓值。
[0018]所述風(fēng)筒I包括上部101和下部102，所述導(dǎo)葉設(shè)于所述上部101和下部102的交接處，所述下部102為圓柱形結(jié)構(gòu)，所述上部101為錐形結(jié)構(gòu)，且單邊擴(kuò)散角β為5?20°，在上部101的上端連接出風(fēng)口錐管10，所述出風(fēng)口錐管10的單邊擴(kuò)散角與所述上部101的單邊擴(kuò)散角相同，所述出風(fēng)口錐管10的錐管出風(fēng)口內(nèi)徑為115(Tl350mm，當(dāng)氣體在導(dǎo)葉的作用下，以高軸向速度排入風(fēng)筒I的上部101，氣體進(jìn)入上部101，擴(kuò)壓尾錐9及擴(kuò)壓錐管10組成的通道，由于擴(kuò)壓尾錐10沿氣流方向半徑增大，而上部101與出風(fēng)口錐管10沿氣流方向半徑及流通面積同步增大，使得氣流速度和空氣動(dòng)壓逐漸降低，空氣靜壓增高，從而減小了擴(kuò)壓損失，同時(shí)所述出風(fēng)口錐管10的錐管出風(fēng)口內(nèi)徑增加，使得錐管出風(fēng)面積增大，進(jìn)而減小了錐管出風(fēng)口動(dòng)能。
[0019]所述風(fēng)閥11設(shè)置在所述出風(fēng)口錐管10的出風(fēng)口，當(dāng)風(fēng)機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，防止了外部氣流倒灌入風(fēng)機(jī)內(nèi)，其內(nèi)徑尺寸與所述出風(fēng)口錐管的出風(fēng)口內(nèi)徑相同。
[0020]如圖2所示，所述動(dòng)葉4的葉尖前端所對(duì)應(yīng)的風(fēng)筒部位設(shè)有防喘振環(huán)12，所述防喘振環(huán)12外部為環(huán)形槽13，所述環(huán)形槽13內(nèi)沿圓周方向均勻設(shè)有復(fù)數(shù)導(dǎo)流片14，所述導(dǎo)流片14內(nèi)側(cè)設(shè)有導(dǎo)流環(huán)15，所述導(dǎo)流環(huán)15內(nèi)徑與所述風(fēng)筒I下部102內(nèi)徑相同，當(dāng)系統(tǒng)阻力增大時(shí)，動(dòng)葉4入口氣流攻角增大，使得動(dòng)葉4吸力面氣流嚴(yán)重分離，并在動(dòng)葉4前緣形成渦流，渦流在離心力作用下進(jìn)入防喘振環(huán)12，由于外形槽13的阻隔，氣流只能進(jìn)入導(dǎo)流片14和導(dǎo)流環(huán)15組成的分隔通道內(nèi)，渦流氣團(tuán)經(jīng)分隔、整流后返回到主氣流中，使得渦流的進(jìn)一步發(fā)展被抑制，從而消除了喘振區(qū)，同時(shí)動(dòng)葉4前后氣流不再劇烈振蕩，避免了動(dòng)葉4承受較大的交變氣動(dòng)力,提高動(dòng)葉4的安全可靠性。
[0021]所述導(dǎo)葉6為機(jī)翼型結(jié)構(gòu)，有效回收所述動(dòng)葉4出氣氣流旋繞速度動(dòng)能，改善風(fēng)機(jī)性能，提高安全可靠性。
[0022]本發(fā)明所揭示的一種改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)，其工作原理為:氣體從進(jìn)風(fēng)口 2吸入，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)的動(dòng)葉4做工后，流入導(dǎo)葉進(jìn)行擴(kuò)壓，而后經(jīng)風(fēng)筒I與內(nèi)機(jī)匣7形成的環(huán)形通道的出風(fēng)口 3排氣，氣體通過(guò)出風(fēng)口錐管10排出。
[0023]由圖:1~5所示，通過(guò)對(duì)本發(fā)明的冷卻風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬，在設(shè)計(jì)流量的情況下，本發(fā)明的冷卻風(fēng)機(jī)從錐管自由排出的動(dòng)能由常規(guī)風(fēng)機(jī)的439Pa下降為114.3Pa，出風(fēng)口錐管10阻力系數(shù)從常規(guī)風(fēng)機(jī)的27%降低到6%以下，壓力損失由常規(guī)風(fēng)機(jī)的334Pa減小到60.2Pa，相應(yīng)風(fēng)機(jī)作用于系統(tǒng)的壓力大大提高，因此可使風(fēng)機(jī)裝置效率至少提高20%，并提高了運(yùn)行壓力裕量，從而提高了風(fēng)機(jī)安全可靠性。
[0024]本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容 及技術(shù)特征已揭示如上，然而熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員仍可能基于本發(fā)明的揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾，因此，本發(fā)明保護(hù)范圍應(yīng)不限于實(shí)施例所揭示的內(nèi)容，而應(yīng)包 括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為本專利申請(qǐng)權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)，包括支座，風(fēng)機(jī)本體，出風(fēng)口錐管及風(fēng)閥，其中所述風(fēng)機(jī)本體包括風(fēng)筒，所述風(fēng)筒下端設(shè)有進(jìn)風(fēng)口，所述風(fēng)筒內(nèi)部依次設(shè)有動(dòng)葉，輪轂，導(dǎo)葉，內(nèi)機(jī)匣及驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)安裝在所述內(nèi)機(jī)匣內(nèi)，其特征在于:所述風(fēng)筒包括下部和上部，所述導(dǎo)葉設(shè)于所述上部與所述下部的交接處，所述下部為圓柱形，所述上部為倒錐形，且所述上部的單邊擴(kuò)散角為5?20°，所述出風(fēng)口錐管截面呈梯形，且單邊擴(kuò)散角與所述上部的單邊擴(kuò)散角相同，所述出風(fēng)口錐管上端的出風(fēng)口內(nèi)徑為115(Tl350mm。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)，其特征在于:所述上部的單邊擴(kuò)散角為15°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)，其特征在于:所述出風(fēng)口錐管上端出風(fēng)口內(nèi)徑為1250mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)，其特征在于:所述動(dòng)葉的葉尖對(duì)應(yīng)風(fēng)筒部位設(shè)有防喘振環(huán)，所述防喘振環(huán)內(nèi)設(shè)有復(fù)數(shù)導(dǎo)流片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)，其特征在于:所述導(dǎo)葉為機(jī)翼型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)冷卻風(fēng)機(jī)，其特征在于:所述內(nèi)機(jī)匣上端還裝有擴(kuò)壓尾錐。
【文檔編號(hào)】F04D29/54GK103821772SQ201410052799
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】張勝昌, 張國(guó)榮, 江楊 申請(qǐng)人:南通大通寶富風(fēng)機(jī)有限公司