具有超速保護功能的核電主泵飛輪的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種具有超速保護功能的核電主泵飛輪，包括轉(zhuǎn)軸、軸套和飛輪本體，軸套固定在所述轉(zhuǎn)軸上，所述軸套的側(cè)壁設(shè)有環(huán)形滾道，所述環(huán)形滾道上設(shè)有滾動體；所述飛輪本體套設(shè)在所述軸套外，且在所述飛輪本體的中心孔內(nèi)壁設(shè)有環(huán)形支撐部，所述環(huán)形支撐部的端面與所述滾動體貼合，所述飛輪本體的中心孔內(nèi)壁與所述軸套的外壁過盈配合。本實用新型具有超速保護功能的核電主泵飛輪，在轉(zhuǎn)速正常時，依靠過盈配合的摩擦力帶動旋轉(zhuǎn)；當轉(zhuǎn)速過高時，飛輪本體在離心力的作用下內(nèi)徑變大，使其與軸套脫離，分離后由滾動體托住且在慣性下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而降低飛輪轉(zhuǎn)速，起到超速保護的作用。
【專利說明】具有超速保護功能的核電主泵飛輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電主泵飛輪組件的結(jié)構(gòu)，特別涉及一種具有超速保護功能的核電主泵飛輪。
【背景技術(shù)】
[0002]核主泵作為核島唯一不間斷動力源，也是反應(yīng)堆核島唯一旋轉(zhuǎn)的設(shè)備，在超長使役時間內(nèi)，經(jīng)受著各種極端工況的考驗。核主泵長時間穩(wěn)定安全的運行對冷卻堆芯、防止核電站事故的發(fā)生及惡化極為重要。安全運行的前提是制造出適合該工況長時間運行的主泵。目前，我國正處于核主泵的自主研發(fā)過程中。在核主泵電機的轉(zhuǎn)軸上安裝飛輪，是為了保證主循環(huán)泵在反應(yīng)堆緊急停堆或全廠斷電事故下，仍能提供一定的惰轉(zhuǎn)流量，繼續(xù)驅(qū)動冷卻劑循環(huán)，冷卻堆芯，從而為緊急停堆操作提供必要的緩沖時間。飛輪是屏蔽電機主泵中的關(guān)鍵部件之一，飛輪安全、可靠地運行關(guān)系到整個電站回路的正常運行。
[0003]飛輪和轉(zhuǎn)子一起包容在屏蔽電機主泵內(nèi)，使其徑向尺寸受到極大限值，這對提高轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量十分不利。為了最大限度地增大轉(zhuǎn)動慣量，飛輪材料采用重金屬。屏蔽電機主泵飛輪結(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，且不會導致延性斷裂。由于主泵運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，后果非常嚴重。因此這些都對飛輪安全、可靠地運行提出了更加苛刻的要求。
[0004]飛輪的安全運轉(zhuǎn)，除了與所選材料的抗拉強度有關(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)進行合理的設(shè)計和優(yōu)化顯得尤為重要。
實用新型內(nèi)容
[0005]【I】要解決的技術(shù)問題
[0006]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能在超速旋轉(zhuǎn)時飛輪自動脫離的具有超速保護功能的核電主泵飛輪。
[0007]【2】解決問題的技術(shù)方案
[0008]本實用新型提供一種具有超速保護功能的核電主泵飛輪，包括:轉(zhuǎn)軸I，所述轉(zhuǎn)軸I用于動力輸入；軸套2，所述軸套2固定在所述轉(zhuǎn)軸I上,所述軸套2的側(cè)壁設(shè)有環(huán)形滾道，所述環(huán)形滾道上設(shè)有滾動體；飛輪本體3，所述飛輪本體3套設(shè)在所述軸套2外，且在所述飛輪本體3的中心孔內(nèi)壁設(shè)有環(huán)形支撐部，所述環(huán)形支撐部的端面與所述滾動體貼合，所述飛輪本體3的中心孔內(nèi)壁與所述軸套2的外壁過盈配合。
[0009]進一步的，所述環(huán)形滾道與所述環(huán)形支撐部均為兩條。
[0010]進一步的，所述軸套2的側(cè)壁為直徑依次減小的第一側(cè)壁21、第二側(cè)壁22和第三側(cè)壁23，所述第一側(cè)壁21與所述第二側(cè)壁22的過渡面之間設(shè)有第一環(huán)形滾道，所述第二側(cè)壁22與所述第三側(cè)壁23的過渡面之間設(shè)有第二環(huán)形滾道，所述第一環(huán)形滾道和第二環(huán)形滾道上均設(shè)有滾動體。
[0011]進一步的，所述飛輪本體3的中心孔為階梯孔，包括直徑依次增大的第一內(nèi)壁31、第二內(nèi)壁32和第三內(nèi)壁33，所述第一內(nèi)壁31與所述第二內(nèi)壁的過渡面之間設(shè)有第一環(huán)形支撐部，所述第二內(nèi)壁與所述第三內(nèi)壁的過渡面之間設(shè)有第二環(huán)形支撐部，所述第一環(huán)形支撐部與所述第一環(huán)形滾道上的滾動體貼合，所述第二環(huán)形支撐部與所述第二環(huán)形滾道上的滾動體貼合。
[0012]進一步的，所述第一側(cè)壁21與所述第一內(nèi)壁31之間間隙配合，所述第二側(cè)壁22與所述第二內(nèi)壁32之間過盈配合，所述第三側(cè)壁23與所述第三內(nèi)壁33之間間隙配合。
[0013]進一步的，所述環(huán)形支撐部與所述環(huán)形滾道上均設(shè)有圓弧形凹槽。
[0014]進一步的，所述滾動體與環(huán)形滾道的接觸點為第一觸點，所述滾動體與所述環(huán)形支撐部的接觸點為第二觸點，所述第一觸點與所述第二觸點的連線傾斜于所述轉(zhuǎn)軸I的軸線。
[0015]進一步的，所述第一觸點與所述第二觸點的連線傾斜于所述轉(zhuǎn)軸I的軸線，所述傾斜角大于或等于20度且小于或等于45度。
[0016]進一步的，所述傾斜角為30度。
[0017]進一步的，所述滾動體之間設(shè)有保持架。
[0018]【3】有益效果
[0019]本實用新型具有超速`保護功能的核電主泵飛輪，在轉(zhuǎn)速正常時，依靠過盈配合的摩擦力帶動旋轉(zhuǎn)；當轉(zhuǎn)速過高時，飛輪本體在離心力的作用下內(nèi)徑變大，使其與軸套脫離，分離后由滾動體托住且在慣性下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而降低飛輪轉(zhuǎn)速，起到超速保護的作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型具有超速保護功能的核電主泵飛輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實用新型具有超速保護功能的核電主泵飛輪的立體圖；
[0022]圖3為圖1中A部放大圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖，詳細介紹本實用新型實施例。
[0024]參閱圖1至圖3，本實用新型提供一種具有超速保護功能的核電主泵飛輪，包括轉(zhuǎn)軸1、軸套2和飛輪本體3，轉(zhuǎn)軸I用于動力輸入；軸套2通過鍵固定在轉(zhuǎn)軸I上，且端部通過壓板軸向固定，在軸套2的側(cè)壁設(shè)有環(huán)形滾道，環(huán)形滾道上設(shè)有滾動體；設(shè)有中心孔的飛輪本體3套設(shè)在軸套2外，且在飛輪本體3的中心孔內(nèi)壁設(shè)有環(huán)形支撐部，該環(huán)形支撐部的端面與滾動體貼合，飛輪本體3的中心孔內(nèi)壁與軸套2的外壁過盈配合；為了提高運行的穩(wěn)定性，本實施例中環(huán)形滾道與環(huán)形支撐部均為兩條。以下進行和飛輪本體的結(jié)構(gòu)的詳細說明:軸套2為階梯軸，其側(cè)壁為直徑依次減小的第一側(cè)壁21、第二側(cè)壁22和第三側(cè)壁23，第一側(cè)壁21與第二側(cè)壁22的過渡面(即軸肩)之間設(shè)有第一環(huán)形滾道，第二側(cè)壁22與第三側(cè)壁23的過渡面(即軸肩)之間設(shè)有第二環(huán)形滾道，第一環(huán)形滾道和第二環(huán)形滾道上均設(shè)有滾動體，該滾動體采用氮化硅瓷球，耐高溫，使用壽命長；飛輪本體3的中心孔為階梯孔，其包括直徑依次增大的第一內(nèi)壁31、第二內(nèi)壁32和第三內(nèi)壁33，第一內(nèi)壁31與第二內(nèi)壁的過渡面之間設(shè)有第一環(huán)形支撐部，第二內(nèi)壁與第三內(nèi)壁的過渡面之間設(shè)有第二環(huán)形支撐部，第一環(huán)形支撐部與第一環(huán)形滾道上的滾動體貼合，第二環(huán)形支撐部與第二環(huán)形滾道上的滾動體貼合；本實施例中，第一側(cè)壁21與第一內(nèi)壁31之間間隙配合，第二側(cè)壁22與第二內(nèi)壁32之間過盈配合，其過盈量由飛輪本體的直徑和整體質(zhì)量決定，通常的過盈量為0.05_至
0.5mm，第三側(cè)壁23與第三內(nèi)壁33之間間隙配合；為了防止?jié)L動體滑移，在環(huán)形支撐部與環(huán)形滾道上均設(shè)有圓弧形凹槽，為了控制離心力，防止?jié)L動體向外滑移，滾動體與環(huán)形滾道的接觸點為第一觸點，滾動體與環(huán)形支撐部的接觸點為第二觸點，第一觸點與第二觸點的連線傾斜于轉(zhuǎn)軸I的軸線，其傾斜角a大于或等于20度且小于或等于45度，優(yōu)選地，該傾斜角為30度；本實施例中，在滾動體之間設(shè)有保持架，為了使其具有自潤滑效果，該保持架采用PEEK材料制成。
[0025]在正常工作轉(zhuǎn)速情況下，飛輪本體與軸套在接觸面處為過盈配合，依靠接觸面的摩擦力矩傳遞扭矩。當出現(xiàn)超速情況時，飛輪本體在離心力的作用下內(nèi)徑變大，飛輪本體與軸套分離，分離后由滾動體托住并與滾動體接觸，形成滾動摩擦，將飛輪的動能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能，這樣飛輪本體轉(zhuǎn)速逐漸降低，從而起到超速保護的作用。采用氮化硅陶瓷制成的滾動體、采用PEEK材料制成的保持架，具有自潤滑性，而且耐高溫，壽命長，因此避免了核主泵中鋼球滾動體需要定期加潤滑油的麻煩。
[0026]本實用新型具有超速保護功能的核電主泵飛輪，在轉(zhuǎn)速正常時，依靠過盈配合的摩擦力帶動旋轉(zhuǎn)；當轉(zhuǎn)速過高時，飛輪本體在離心力的作用下內(nèi)徑變大，使其與軸套脫離，分離后由滾動體托住且在慣性下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而降低飛輪轉(zhuǎn)速，起到超速保護的作用。
【權(quán)利要求】
1.一種具有超速保護功能的核電主泵飛輪，其特征在于，包括: 轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸用于動力輸入； 軸套，所述軸套固定在所述轉(zhuǎn)軸上，所述軸套的側(cè)壁設(shè)有環(huán)形滾道，所述環(huán)形滾道上設(shè)有滾動體； 飛輪本體，所述飛輪本體套設(shè)在所述軸套外，且在所述飛輪本體的中心孔內(nèi)壁設(shè)有環(huán)形支撐部，所述環(huán)形支撐部的端面與所述滾動體貼合，所述飛輪本體的中心孔內(nèi)壁與所述軸套的外壁過盈配合。
2.如權(quán)利要求1所述的具有超速保護功能的核電主泵飛輪，其特征在于:所述環(huán)形滾道與所述環(huán)形支撐部均為兩條。
3.如權(quán)利要求2所述的具有超速保護功能的核電主泵飛輪，其特征在于:所述軸套的側(cè)壁為直徑依次減小的第一側(cè)壁、第二側(cè)壁和第三側(cè)壁，所述第一側(cè)壁與所述第二側(cè)壁的過渡面之間設(shè)有第一環(huán)形滾道，所述第二側(cè)壁與所述第三側(cè)壁的過渡面之間設(shè)有第二環(huán)形滾道，所述第一環(huán)形滾道和第二環(huán)形滾道上均設(shè)有滾動體。
4.如權(quán)利要求3所述的具有超速保護功能的核電主泵飛輪，其特征在于:所述飛輪本體的中心孔為階梯孔，包括直徑依次增大的第一內(nèi)壁、第二內(nèi)壁和第三內(nèi)壁，所述第一內(nèi)壁與所述第二內(nèi)壁的過渡面之間設(shè)有第一環(huán)形支撐部，所述第二內(nèi)壁與所述第三內(nèi)壁的過渡面之間設(shè)有第二環(huán)形支撐部，所述第一環(huán)形支撐部與所述第一環(huán)形滾道上的滾動體貼合，所述第二環(huán)形支撐部與所述第二環(huán)形滾道上的滾動體貼合。
5.如權(quán)利要求4所述的具有超速保護功能的核電主泵飛輪，其特征在于:所述第一側(cè)壁與所述第一內(nèi)壁之間間隙配合，所述第二側(cè)壁與所述第二內(nèi)壁之間過盈配合，所述第三側(cè)壁與所述第三內(nèi)壁之間間隙配合。
6.如權(quán)利要求1所述的具有超速保護功能的核電主泵飛輪，其特征在于:所述環(huán)形支撐部與所述環(huán)形滾道上均設(shè)有圓弧形凹槽。
7.如權(quán)利要求6所述的具有超速保護功能的核電主泵飛輪，其特征在于:所述滾動體與環(huán)形滾道的接觸點為第一觸點，所述滾動體與所述環(huán)形支撐部的接觸點為第二觸點，所述第一觸點與所述第二觸點的連線傾斜于所述轉(zhuǎn)軸的軸線。
8.如權(quán)利要求7所述的具有超速保護功能的核電主泵飛輪，其特征在于:所述第一觸點與所述第二觸點的連線傾斜于所述轉(zhuǎn)軸的軸線，所述傾斜角大于或等于20度且小于或等于45度。
9.如權(quán)利要求8所述的具有超速保護功能的核電主泵飛輪，其特征在于:所述傾斜角為30度。
10.如權(quán)利要求1至9任一項所述的具有超速保護功能的核電主泵飛輪，其特征在于:所述滾動體之間設(shè)有保持架。
【文檔編號】H02K7/02GK203627648SQ201320799394
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月4日
【發(fā)明者】王成偉, 張樹河, 李世澤, 王盛松, 齊永健, 杜康 申請人:大連潔能重工機械有限公司