本發(fā)明涉及一種核電主泵飛輪組件的結(jié)構(gòu)，特別涉及一種倒錐結(jié)構(gòu)的核電主泵飛輪。

背景技術(shù)：

核主泵作為核島唯一不間斷動(dòng)力源，也是反應(yīng)堆核島唯一旋轉(zhuǎn)的設(shè)備，在超長使役時(shí)間內(nèi)，經(jīng)受著各種極端工況的考驗(yàn)。核主泵長時(shí)間穩(wěn)定安全的運(yùn)行對冷卻堆芯、防止核電站事故的發(fā)生及惡化極為重要。安全運(yùn)行的前提是制造出適合該工況長時(shí)間運(yùn)行的主泵。目前，我國正處于核主泵的自主研發(fā)過程中。在核主泵電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上安裝飛輪為主泵機(jī)組提供足夠的惰轉(zhuǎn)慣量，以確保主泵斷電后繼續(xù)惰轉(zhuǎn)并在短時(shí)間內(nèi)提供足夠的流量帶出反應(yīng)堆因功率滯后衰減繼續(xù)產(chǎn)生的熱量，確保堆芯的安全冷卻。飛輪是屏蔽電機(jī)主泵中的關(guān)鍵部件之一，飛輪安全、可靠地運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)電站回路的正常運(yùn)行。

飛輪和轉(zhuǎn)子一起包容在屏蔽電機(jī)主泵內(nèi)，使其徑向尺寸受到極大限制，這對提高轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量十分不利。為了最大限度地增大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，飛輪材料采用重金屬。屏蔽電機(jī)主泵飛輪結(jié)構(gòu)與其他主泵飛輪結(jié)構(gòu)有所不同，工作環(huán)境非常差，要求飛輪在額定轉(zhuǎn)速及設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速下最大一次應(yīng)力不超過規(guī)定允許限值，即在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程和事故工況下能夠保證飛輪應(yīng)力滿足要求，且不會(huì)導(dǎo)致延性斷裂。由于主泵運(yùn)行中存在著事故超速的可能性，因此飛輪很有可能出現(xiàn)破裂事故，如果破裂后的碎片破壞了回路壓力邊界，后果不堪想象。在地震期間，主泵要求能夠正常惰轉(zhuǎn)，一旦出現(xiàn)卡軸事故，堆芯余熱無法帶出，后果非常嚴(yán)重。因此這些都對飛輪安全、可靠地運(yùn)行提出了更加苛刻的要求。

飛輪的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，除了與所選材料的抗拉強(qiáng)度有關(guān)，還與飛輪的形狀、結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，對主泵飛輪的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和優(yōu)化顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，本申請?zhí)峁┝艘环N倒錐結(jié)構(gòu)的核電主泵飛輪，能在超速旋轉(zhuǎn)自動(dòng)脫離后安全降速。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請采用的技術(shù)方案是：一種倒錐結(jié)構(gòu)的核電主泵飛輪，包括：

轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸用于動(dòng)力輸入；

軸套，所述軸套固定在所述轉(zhuǎn)軸上，該軸套的外側(cè)壁是倒錐結(jié)構(gòu)；

飛輪本體，所述飛輪本體套設(shè)在所述軸套外，所述飛輪本體的中心孔內(nèi)壁是倒錐結(jié)構(gòu)，與所述軸套外側(cè)壁過盈配合；

飛輪盤托盤，所述飛輪盤托盤設(shè)在所述飛輪本體的下部，與軸套連接；

阻尼結(jié)構(gòu)，所述阻尼結(jié)構(gòu)安裝在所述飛輪本體的下部，在所述飛輪本體超速脫落后起降速作用。

進(jìn)一步的，在所述飛輪本體上設(shè)有環(huán)形支撐部；所述環(huán)形支撐部，包括：第一環(huán)形支撐部和第二環(huán)形支撐部。

進(jìn)一步的，所述飛輪盤托盤上設(shè)有環(huán)形滾道，所述環(huán)形滾道，包括：第一環(huán)形滾道和第二環(huán)形滾道。

進(jìn)一步的，軸套，包括直徑依次減小的軸套第一側(cè)壁、軸套第二側(cè)壁、軸套第三側(cè)壁和軸套第四側(cè)壁，所述軸套第三側(cè)壁為倒錐結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的，所述飛輪本體，包括直徑依次減小的飛輪本體第一側(cè)壁、飛輪本體第二側(cè)壁和飛輪本體第三側(cè)壁，飛輪本體第二側(cè)壁和飛輪本體第三側(cè)壁過渡面間設(shè)有第一環(huán)形支撐部，飛輪本體第三側(cè)壁和中心孔過渡面間設(shè)有第二環(huán)形支撐部。

進(jìn)一步的，飛輪盤托盤，包括直徑依次減小的飛輪盤托盤第一側(cè)壁、飛輪盤托盤第二側(cè)壁、飛輪盤托盤第三側(cè)壁和飛輪盤托盤第四側(cè)壁；飛輪盤托盤第三側(cè)壁和第四側(cè)壁的過渡面上設(shè)有第一環(huán)形滾道，該第一環(huán)形滾道內(nèi)設(shè)有滾動(dòng)體。

更進(jìn)一步的，第一環(huán)形滾道內(nèi)的滾動(dòng)體之間設(shè)有隔離塊。

更進(jìn)一步的，環(huán)形支撐部、環(huán)形滾道上均設(shè)有圓弧形凹槽，滾動(dòng)體放置在圓弧形凹槽中。

更進(jìn)一步的，飛輪本體中心孔的倒錐結(jié)構(gòu)、軸套第三外側(cè)壁的倒錐結(jié)構(gòu)的角度均為10°。

作為更進(jìn)一步的，軸套第二側(cè)壁與飛輪本體第三側(cè)壁之間設(shè)有滾動(dòng)體，飛輪盤托盤第二側(cè)壁與飛輪本體第二側(cè)壁之間設(shè)有滾動(dòng)體，滾動(dòng)體之間設(shè)有保持架，在飛輪本體超速脫落時(shí)起對中作用。

作為更進(jìn)一步的，阻尼結(jié)構(gòu)，包括彈簧，具有一定的緩沖作用；阻尼結(jié)構(gòu)頂端有滾動(dòng)體，當(dāng)飛輪本體超速脫落在滾動(dòng)體上形成滾動(dòng)摩擦從而使飛輪本體降速。

本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，能夠取得如下的技術(shù)效果：在轉(zhuǎn)速正常時(shí)，依靠過盈配合的摩擦力帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；當(dāng)轉(zhuǎn)速過高時(shí)，飛輪本體在離心力的作用下內(nèi)徑變大，使其與軸套脫離，分離后由飛輪盤托盤和阻尼結(jié)構(gòu)托住且在慣性下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而降低飛輪轉(zhuǎn)速，起到超速保護(hù)和安全降速的作用。

附圖說明

本發(fā)明共有附圖9幅：

圖1為本發(fā)明一種倒錐結(jié)構(gòu)的核電主泵飛輪的剖視圖；

圖2為本發(fā)明一種倒錐結(jié)構(gòu)的核電主泵飛輪的立體圖；

圖3為本發(fā)明一種倒錐結(jié)構(gòu)的核電主泵飛輪的軸套示意圖；

圖4為圖3中的I處局部放大圖；

圖5為本發(fā)明一種倒錐結(jié)構(gòu)的核電主泵飛輪的飛輪本體示意圖；

圖6為圖5中的Ⅱ處局部放大圖；

圖7為圖5中的Ⅲ處局部放大圖；

圖8為本發(fā)明一種倒錐結(jié)構(gòu)的核電主泵飛輪的飛輪盤托盤示意圖。

圖9為圖8中的Ⅳ處局部放大圖。

圖中序號說明：1、轉(zhuǎn)軸，2、軸套，3、飛輪本體，4、飛輪盤托盤，5、阻尼結(jié)構(gòu)，21、軸套第一側(cè)壁，22、軸套第二側(cè)壁，23、軸套第三側(cè)壁，24、軸套第四側(cè)壁，31、飛輪本體第一側(cè)壁，32、飛輪本體第二側(cè)壁，33、飛輪本體第三側(cè)壁，41、飛輪盤托盤第一側(cè)壁，42、飛輪盤托盤第二側(cè)壁，43、飛輪盤托盤第三側(cè)壁，44、飛輪盤托盤第四側(cè)壁，51、第一環(huán)形支撐部，52、第二環(huán)形支撐部，61、第一環(huán)形滾道，62、第二環(huán)形滾道。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

參閱圖1-圖9，本實(shí)施例提供一種倒錐結(jié)構(gòu)的核電主泵飛輪，包括：轉(zhuǎn)軸1、軸套2、飛輪本體3、飛輪盤托盤4和阻尼結(jié)構(gòu)5，轉(zhuǎn)軸1用于動(dòng)力輸入；軸套2通過脹緊套固定在轉(zhuǎn)軸1上，軸套2外側(cè)壁為倒錐結(jié)構(gòu)；設(shè)有倒錐結(jié)構(gòu)中心孔的飛輪本體3套設(shè)在軸套2外，飛輪本體3的倒錐結(jié)構(gòu)中心孔與軸套2的倒錐結(jié)構(gòu)外壁是過盈配合，飛輪盤托盤4設(shè)在飛輪本體3的下部，與軸套2連接，飛輪盤托盤4上設(shè)有環(huán)形滾道。阻尼結(jié)構(gòu)5安裝在飛輪本體3的下部，在飛輪本體3超速脫落后起降速作用；阻尼結(jié)構(gòu)5中包含彈簧，具有一定的緩沖作用；阻尼結(jié)構(gòu)5頂端有滾動(dòng)體，當(dāng)所述飛輪本體3超速脫落在所述的滾動(dòng)體上形成滾動(dòng)摩擦從而使飛輪本體3降速。為了提高運(yùn)行的穩(wěn)定性，本實(shí)施例中環(huán)形滾道與環(huán)形支撐部均為兩條。以下進(jìn)行軸套2和飛輪本體3的結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說明：軸套2的側(cè)壁為直徑依次減小的軸套第一側(cè)壁21、軸套第二側(cè)壁22、軸套第三側(cè)壁23和軸套第四側(cè)壁24，所述的軸套第三側(cè)壁23為倒錐結(jié)構(gòu)；飛輪本體3的中心孔為倒錐結(jié)構(gòu)，與軸套第三側(cè)壁23為過盈配合；飛輪本體3的側(cè)壁為直徑依次減小的飛輪本體第一側(cè)壁31、飛輪本體第二側(cè)壁32和飛輪本體第三側(cè)壁33，飛輪本體第二側(cè)壁32和飛輪本體第三側(cè)壁33過渡面間設(shè)有第一環(huán)形支撐部，飛輪本體第三側(cè)壁33和飛輪本體中心孔過渡面間設(shè)有第二環(huán)形支撐部；軸套第二側(cè)壁22與飛輪本體第三側(cè)壁33之間設(shè)有滾動(dòng)體，滾動(dòng)體之間設(shè)有保持架。滾動(dòng)體采用氮化硅瓷球，耐高溫，使用壽命長；飛輪盤托盤4的側(cè)壁是直徑依次減小的飛輪盤托盤第一側(cè)壁41、飛輪盤托盤第二側(cè)壁42、飛輪盤托盤第三側(cè)壁43和飛輪盤托盤第四側(cè)壁44。飛輪盤托盤第二側(cè)壁42和飛輪本體3第二側(cè)壁32之間設(shè)有滾動(dòng)體，滾動(dòng)體之間設(shè)有保持架。帶有保持架的滾動(dòng)體對飛輪本體3起對中作用，防止飛輪本體3出現(xiàn)偏心轉(zhuǎn)動(dòng)。飛輪盤托盤第三側(cè)壁43和飛輪盤托盤第四側(cè)壁44的過渡面上設(shè)有第一環(huán)形滾道，滾道內(nèi)設(shè)有滾動(dòng)體。環(huán)形支撐部與所述環(huán)形滾道上均設(shè)有圓弧形凹槽。飛輪本體3中心孔、所述軸套第三外側(cè)壁23的倒錐結(jié)構(gòu)的角度均為10°。第一環(huán)形滾道內(nèi)的滾動(dòng)體之間設(shè)有隔離塊，為了使其具有自潤滑效果，該隔離塊采用PEEK材料制成。

在正常工作轉(zhuǎn)速情況下，飛輪本體3與軸套2在接觸面處為過盈配合，依靠接觸面的摩擦力矩傳遞扭矩。當(dāng)出現(xiàn)超速情況時(shí)，飛輪本體3在離心力的作用下內(nèi)徑變大，飛輪本體3與軸套2分離，飛輪本體3落在飛輪盤托盤4和阻尼結(jié)構(gòu)5上，與滾動(dòng)體接觸形成滾動(dòng)摩擦，將飛輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能，這樣飛輪本體3轉(zhuǎn)速逐漸降低，從而起到安全降速的作用；在保持架中滾動(dòng)體的作用下，飛輪本體3不會(huì)出現(xiàn)偏心擺動(dòng)。采用氮化硅陶瓷制成的滾動(dòng)體、采用PEEK材料制成的隔離塊，具有自潤滑性，而且耐高溫，壽命長，因此避免了核主泵中滾動(dòng)體需要定期加潤滑油的麻煩。

本發(fā)明一種倒錐結(jié)構(gòu)的核電主泵飛輪，在正常轉(zhuǎn)速時(shí)，依靠過盈配合的摩擦力帶動(dòng)飛輪本體旋轉(zhuǎn)；當(dāng)轉(zhuǎn)速過高時(shí)，飛輪本體在離心力的作用下內(nèi)徑變大，使其與軸套脫離，分離后由飛輪盤托盤與阻尼結(jié)構(gòu)上的滾動(dòng)體托住且在慣性下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而降低飛輪轉(zhuǎn)速，在保持架中滾動(dòng)體的作用下，飛輪本體不會(huì)出現(xiàn)偏心擺動(dòng)，飛輪本體在超速脫落后能安全降速。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。