專利名稱：反應(yīng)堆用全密閉雙螺桿式氦氣循環(huán)機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體機械，特別涉及一種用于反應(yīng)堆中攜帶重水蒸汽的氦氣循環(huán)機。
背景技術(shù)：
在重水反應(yīng)堆中，包括研究型反應(yīng)堆和核電站反應(yīng)堆，原子的裂變在反應(yīng)堆堆池內(nèi)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(fā)出熱量和產(chǎn)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(huán)氦氣帶出堆外，進行分離處理。 與一般工業(yè)用的循環(huán)機不同，反應(yīng)堆用的氦循環(huán)機的壓頭較大( 一般1 2mH20)，流量小，且由于氦氣密度遠小于空氣等，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(huán)機的密封性達到零泄露、運行可靠性極高。輸送的氦氣不允許被循環(huán)機的零部件及材料污染。 基于上述條件，國內(nèi)外多采用水環(huán)式氦循環(huán)機或羅茨風機式的氦循環(huán)機，例如，秦山核電站的氦循環(huán)機采用水環(huán)式氦循環(huán)機；水環(huán)式氦循環(huán)機的缺點是易使輕水混入重水。羅茨風機循環(huán)機屬于等容壓縮，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(huán)機，采用羅茨風機式結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動電機功率達到15千瓦，但氦氣的循環(huán)量還顯不足，噪聲達到83分貝。以上兩種結(jié)構(gòu)的氦循環(huán)機均不能很好的滿足反應(yīng)堆工程的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用同步齒輪驅(qū)動的雙螺桿式全密閉氦氣循環(huán)機，可解
決背景技術(shù)氦循環(huán)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(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的 —種反應(yīng)堆用全密閉雙螺桿式氦氣循環(huán)機，包括臥式螺桿汽缸，該螺桿汽缸的一
端通過軸承座密閉連接一個設(shè)有繞組和轉(zhuǎn)子的電機殼體，該電機殼體上設(shè)有繞組導(dǎo)線的接
出部位；螺桿汽缸的另一端密閉連接一個齒輪箱，該齒輪箱內(nèi)設(shè)有兩個相互嚙合的同步齒
輪；所述螺桿汽缸內(nèi)設(shè)有相互非接觸嚙合的主動螺桿與從動螺桿，該兩螺桿的一端固定在
軸承座中的第一對軸承上，其中主動螺桿伸入到電機殼體中直接與轉(zhuǎn)子軸向相連；該兩螺
桿的另一端通過設(shè)置在螺桿汽缸內(nèi)的第二對軸承與齒輪箱內(nèi)的同步齒輪軸向連接，該連接
處設(shè)置有機械密封；所述螺桿汽缸與齒輪箱之間設(shè)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(nèi)以及第二對軸承外周的螺桿汽缸內(nèi)可
設(shè)置有冷卻水通道。所述軸承采用潤滑脂潤滑的密封滾動軸承。所述電機殼體繞組導(dǎo)線的
接出部位為陶瓷金屬一體化的貫穿件。 本發(fā)明采用電機軸與主動螺桿軸為一體的懸掛式結(jié)構(gòu)，電機殼體、軸承座與螺桿汽缸之間通過靜密封固緊連接，實現(xiàn)了整機密閉性結(jié)構(gòu)。兩根相互嚙合的陽螺桿和陰螺桿
3用同步齒輪驅(qū)動，在嚙合轉(zhuǎn)動中通過齒槽容積輸送流體。同步齒輪采用潤滑油潤滑，考慮到氦氣循環(huán)機投入使用前需要抽真空，以及在輸氣過程中螺桿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(shè)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(xiàn)有技術(shù)相比。本發(fā)明專利采用雙螺桿式結(jié)構(gòu)，雙螺桿采用同步齒輪驅(qū)動，不存在螺桿嚙合副之間的磨損；一方面螺桿之間的嚙合不供給任何潤滑劑；另一方面，雙螺桿機械具有內(nèi)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(fā)明的雙螺桿機構(gòu)用于中國先進研究堆的氦循環(huán)機，裝入反應(yīng)堆調(diào)試證明，循環(huán)機流量和壓頭充足，驅(qū)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(yīng)堆工程的需要。


圖1本發(fā)明雙螺桿式全密閉氦循環(huán)機整體結(jié)構(gòu)圖。圖中l(wèi)-主動螺桿(陽螺桿)；2_從動螺桿(陰螺桿)；3-陽螺桿機械密封；3' _陰螺桿機械密封；4-同步齒輪；5_轉(zhuǎn)子；6_電機殼體；7_軸承座；8_螺桿汽缸；9_繞組導(dǎo)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(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。 如圖1所示，一種反應(yīng)堆用全密閉雙螺桿式氦氣循環(huán)機，包括臥式螺桿汽缸8，該螺桿汽缸的一端通過軸承座7密閉連接一個設(shè)有繞組和轉(zhuǎn)子5的電機殼體6，該電機殼體上設(shè)有繞組導(dǎo)線的接出部位9;螺桿汽缸的另一端密閉連接一個齒輪箱14，該齒輪箱內(nèi)設(shè)有兩個相互嚙合的同步齒輪4 ;螺桿汽缸內(nèi)設(shè)有相互非接觸嚙合的主動螺桿1與從動螺桿2，該兩螺桿的一端固定在軸承座7中的第一對軸承10上，其中主動螺桿1伸入到電機殼體6中直接與轉(zhuǎn)子5軸向相連，以保證氦氣不發(fā)生泄露。具體連接為轉(zhuǎn)子5直接按過度配合安裝在主動螺桿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(nèi)壁。該兩螺桿的另一端通過設(shè)置在螺桿汽缸8內(nèi)的第二對軸承11與齒輪箱14內(nèi)的同步齒輪4軸向連接，因主動螺桿1與從動螺桿2由同步齒輪4驅(qū)動，故在兩螺桿齒之間沒有直接接觸。同步齒輪4應(yīng)是斜齒輪，斜齒輪與軸之間應(yīng)采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(diào)整螺桿轉(zhuǎn)子之間前后間隙均等，使同步齒輪在任意位置定位和緊固。在兩根螺桿與同步齒輪4之間連接處各設(shè)置了機械密封3和3'，用于密封齒輪箱14內(nèi)的潤滑油不致進入螺桿汽缸8 (螺桿工作腔)。該機械密封3和3'可采用市場上的通用機械密封結(jié)構(gòu)，但材料應(yīng)采用不銹鋼材料。 在循環(huán)機裝入反應(yīng)堆后，需要對螺桿汽缸8內(nèi)抽真空，所以在螺桿汽缸8和齒輪箱14之間設(shè)置抽氣連通管15，連通管15上設(shè)置一個截止閥16。連通管15中裝設(shè)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(huán)氦氣之中。 電機殼體6通過法蘭與軸承座7 —側(cè)法蘭端面連接，軸承座7的另一側(cè)法蘭端面與螺桿汽缸8的法蘭端面相連。法蘭端面之間采用氟橡膠密封圈密封，保證其氦氣的泄漏量在10—8Pa. 1/s(帕.升/秒)以下。 電機繞組導(dǎo)線的接出部位9采用陶瓷金屬一體化的貫穿件，以保證機內(nèi)氦氣不會通過電纜接線柱泄露到機外。 螺桿兩端的兩對軸承10、11采用潤滑脂潤滑的密封滾動軸承，不致使氦氣被潤滑劑污染。為了保證潤滑脂溫度升高，在軸承10外周的軸承座7內(nèi)設(shè)置了冷卻水通道12、軸承11外周的螺桿汽缸內(nèi)設(shè)置了冷卻水通道13，可對軸承進行循環(huán)冷卻。
本發(fā)明雙螺桿壓縮機的工作原理是，兩根螺桿相互嚙合，在相嚙合的一對齒槽基元容積與螺桿汽缸8構(gòu)成的封閉容積內(nèi)，氣體被擴大的基元容積吸入氣缸，然后基元容積縮小，氦氣被壓縮，當壓力達到風機壓頭規(guī)定的數(shù)值后，基元容積腔與排氣孔口連通，開始排氣。氦循環(huán)機的雙螺桿1和2的嚙合型線可以是通用的空氣壓縮機的螺桿轉(zhuǎn)子型線和成型螺桿產(chǎn)品。但是，需要根據(jù)排氣與吸氣的壓力比，按螺桿壓縮機理論設(shè)計機殼上特定的排氣孔口 ，保證兩轉(zhuǎn)子的基元容積與排氣孔口接通時，基元容積內(nèi)的壓力與排氣管道內(nèi)的壓力一致。
權(quán)利要求
一種反應(yīng)堆用全密閉雙螺桿式氦氣循環(huán)機，包括臥式螺桿汽缸，其特征在于，該螺桿汽缸的一端通過軸承座密閉連接一個設(shè)有繞組和轉(zhuǎn)子的電機殼體，該電機殼體上設(shè)有繞組導(dǎo)線的接出部位；螺桿汽缸的另一端密閉連接一個齒輪箱，該齒輪箱內(nèi)設(shè)有兩個相互嚙合的同步齒輪；所述螺桿汽缸內(nèi)設(shè)有相互非接觸嚙合的主動螺桿與從動螺桿，該兩螺桿的一端固定在軸承座中的第一對軸承上，其中主動螺桿伸入到電機殼體中直接與轉(zhuǎn)子軸向相連；該兩螺桿的另一端通過設(shè)置在螺桿汽缸內(nèi)的第二對軸承與齒輪箱內(nèi)的同步齒輪軸向連接，該連接處設(shè)置有機械密封；所述螺桿汽缸與齒輪箱之間設(shè)置有帶截止閥的抽氣連通管道。
2. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)堆用全密閉雙螺桿式氦氣循環(huán)機，其特征在于，在第一對 軸承外周的軸承座內(nèi)以及第二對軸承外周的螺桿汽缸內(nèi)設(shè)置有冷卻水通道。
3. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)堆用全密閉雙螺桿式氦氣循環(huán)機，其特征在于，所述軸承 采用潤滑脂潤滑的密封滾動軸承。
4. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)堆用全密閉雙螺桿式氦氣循環(huán)機，其特征在于，所述電機 殼體繞組導(dǎo)線的接出部位為陶瓷金屬一體化的貫穿件。
5. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)堆用全密閉雙螺桿式氦氣循環(huán)機，其特征在于，所述主動 螺桿伸入到電機殼體中直接與轉(zhuǎn)子軸向相連，具體連接結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)子直接按過度配合安裝 在主動螺桿的軸上，用鍵連接。
6. 如權(quán)利要求1所述的反應(yīng)堆用全密閉雙螺桿式氦氣循環(huán)機，其特征在于，所述同步 齒輪為斜齒輪，斜齒輪與軸之間采用螺母夾緊的方式固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種反應(yīng)堆用全密閉雙螺桿式氦氣循環(huán)機，由于密封性、潔凈性和高可靠性的苛刻要求，該氦循環(huán)機采用雙螺桿轉(zhuǎn)子嚙合輸氣結(jié)構(gòu)，輸氣螺桿之間的嚙合不供給任何潤滑劑。為了不使螺桿轉(zhuǎn)子之間發(fā)生接觸摩擦，兩螺桿轉(zhuǎn)子的軸端采用同步齒輪驅(qū)動，在同步齒輪與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有機械密封，以防止齒輪箱內(nèi)的潤滑油竄入螺桿汽缸內(nèi)。電機軸與主動螺桿軸為一體的懸掛式結(jié)構(gòu)，電機殼體、軸承座與螺桿汽缸之間通過靜密封固緊連接，實現(xiàn)了整機密閉性結(jié)構(gòu)。同步齒輪采用潤滑油潤滑，考慮到氦氣循環(huán)機投入使用前需要抽真空，以及在輸氣過程中螺桿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(shè)有連通管路，但又不致使齒輪箱中的潤滑油進入螺桿汽缸。
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(yōu)先權(quán)日2010年1月26日
發(fā)明者余小玲, 馮全科, 吳偉烽, 趙忖 申請人:西安交通大學(xué)