[實(shí)用新型]一種用于高溫氣冷堆主氦風(fēng)機(jī)的蝸殼結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320614227.6
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN203548335U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勤昭;王宏;吳宗鑫;張作義
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: F04D29/40
• 分類號: F04D29/40
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及反應(yīng)堆工程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于高溫氣冷堆主氦風(fēng)機(jī)的蝸殼結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

高溫氣冷堆是以石墨為慢化劑、氦氣為冷卻劑的高溫反應(yīng)堆，是一種固有安全性好、發(fā)電效率高、用途極為廣泛的先進(jìn)核反應(yīng)堆。高溫氣冷堆核電站一回路總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其包括反應(yīng)堆壓力容器1’與蒸汽發(fā)生器壓力容器5’，其間采用熱氣導(dǎo)管3’連接。反應(yīng)堆堆芯由氦氣冷卻。氦氣冷卻劑額定壓力7MPa，依靠主氦風(fēng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，在反應(yīng)堆一回路內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)迫循環(huán)，從堆芯帶走熱量而升溫，流經(jīng)蒸汽發(fā)生器，將熱量傳給二回路的水而降溫，形成閉式循環(huán)。主氦風(fēng)機(jī)4’為立式布置，安裝在蒸汽發(fā)生器壓力容器5’正上方。

由于高溫氣冷堆主氦風(fēng)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域及結(jié)構(gòu)的特殊性，專門針對其檢修設(shè)計(jì)了一種密封結(jié)構(gòu)：該密封結(jié)構(gòu)包括主氦風(fēng)機(jī)進(jìn)氣口、蝸殼和三個(gè)相同結(jié)構(gòu)的三偏心蝶閥，總體如圖2所示，具體組成和結(jié)構(gòu)見發(fā)明《一種用于高溫氣冷堆主氦風(fēng)機(jī)檢修的密封結(jié)構(gòu)》（專利號：201110131547.1）。圖2中，序號5’代表蒸汽發(fā)生器壓力容器，6’代表進(jìn)氣口，7’代表蝸殼，8’-10’代表三個(gè)相同結(jié)構(gòu)的三偏心蝶閥。這種密封結(jié)構(gòu)主要具有以下兩條優(yōu)點(diǎn)：

1）防止主氦風(fēng)機(jī)檢修時(shí)具有放射性的一回路氦氣外泄對工作人員和環(huán)境造成不利影響。

2)主氦風(fēng)機(jī)檢修時(shí)保持一回路氦氣冷卻劑純度，縮短核電站檢修時(shí)間，減少核電站檢修成本。

由圖2可見，為了應(yīng)用圖2所示的密封結(jié)構(gòu)，主氦風(fēng)機(jī)蝸殼必須具有兩個(gè)出口，分別與三偏心蝶閥9’和10’的進(jìn)口對應(yīng)。也就是說，主氦風(fēng)機(jī)蝸殼需要收集從葉片擴(kuò)壓器圓周流出的氦氣，并將其引到兩個(gè)出口處。第二，氦氣從葉片擴(kuò)壓器流出時(shí)速度處于垂直于主氦風(fēng)機(jī)軸的水平面，而流出蝸殼出口時(shí)速度位于平行于軸的豎平面。如果采用發(fā)明《一種用于高溫氣冷堆主氦風(fēng)機(jī)檢修的密封結(jié)構(gòu)》（專利號：201110131547.1）的蝸殼結(jié)構(gòu)，氦氣將從葉片擴(kuò)壓器流出后在水平面旋轉(zhuǎn)一定角度、同時(shí)軸向下降一定高度后再折轉(zhuǎn)90°從豎平面流出，即氦氣在蝸殼內(nèi)做復(fù)雜的螺旋形運(yùn)動(dòng)。這兒主氦風(fēng)機(jī)蝸殼內(nèi)流動(dòng)與常見的雙蝸殼內(nèi)流動(dòng)存在較大的不同。對于常見的雙蝸殼流動(dòng)，一般是流體在垂直于葉輪機(jī)械軸的水平面流進(jìn)和流出，如圖3所示。這種不同的流動(dòng)對應(yīng)的是流動(dòng)損失增加。第三，蝸殼的尺寸必須滿足蒸汽發(fā)生器壓力容器5’的約束，即蝸殼外徑保持不變。為了保持蝸殼外徑不變，很容易想到采用比較常見的內(nèi)蝸殼形式。但是，由于這兒徑向尺寸和軸向尺寸受限，內(nèi)蝸殼設(shè)計(jì)無法實(shí)現(xiàn)。綜上所述，對于高溫氣冷堆主氦風(fēng)機(jī)，必須對蝸殼進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，從而減少蝸殼內(nèi)流動(dòng)阻力和提高主氦風(fēng)機(jī)擴(kuò)壓器的擴(kuò)壓效率。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于高溫氣冷堆主氦風(fēng)機(jī)的蝸殼結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)上能與高溫氣冷堆主氦風(fēng)機(jī)密封結(jié)構(gòu)配合使用，尺寸上滿足蒸汽發(fā)生器壓力容器的約束，功能上能以更小的流動(dòng)阻力和更高的擴(kuò)壓效率滿足高溫氣冷堆主氦風(fēng)機(jī)的使用要求。

為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種用于高溫氣冷堆主氦風(fēng)機(jī)的蝸殼結(jié)構(gòu)，包括底板，置于底板上的蝸殼底座，置于蝸殼底座上部的蓋板，置于底板上、蝸殼底座和蓋板外的蝸殼外殼，在底板上開有兩個(gè)中心對稱的圓形出口，所述底板的上表面、蝸殼底座的外徑面以及蝸殼外殼內(nèi)徑面間的空腔形成主體流道；主體流道被其內(nèi)設(shè)置的兩兩對稱的螺旋板、擋板和出口圓弧柱殼分隔成兩個(gè)中心對稱的分流道，每個(gè)分流道對應(yīng)一個(gè)圓形出口；所述擋板上軸向端面與蓋板焊接，外徑面與蝸殼外殼焊接；所述螺旋板的進(jìn)口端與擋板下軸向端面焊接，出口端與底板焊接，螺旋板的外徑側(cè)與蝸殼外殼焊接，內(nèi)徑側(cè)與蝸殼底座焊接；所述出口圓弧柱殼設(shè)置在對應(yīng)的圓形出口外圍，圓形出口和螺旋板在出口圓弧柱殼同一側(cè)，出口圓弧柱殼下軸向端面與底板焊接，上軸向端面與另一分流道的螺旋板焊接。

所述蝸殼外殼的外徑側(cè)為圓柱面帶外法蘭，用于蝸殼與蒸汽發(fā)生器壓力容器連接，其外徑側(cè)尺寸受蒸汽發(fā)生器壓力容器的約束；所述蝸殼外殼的內(nèi)徑側(cè)為圓柱面，在軸向與水平向的拐角處修圓弧進(jìn)行過渡。

所述蝸殼底座為中空柱狀圓柱體，其內(nèi)徑面形狀受葉輪蓋板的形狀約束，在內(nèi)徑面和外徑面間留有空腔，中空柱狀圓柱體上軸端布置底座。

所述底座的外緣修圓，通過導(dǎo)流斜板與蝸殼底座的外徑面相連接。

所述擋板逆氣流圓周運(yùn)動(dòng)的外周面與螺旋板的進(jìn)口端端面平齊，內(nèi)徑面與相連接導(dǎo)葉的尾緣面重合。

所述螺旋板與底板之間沿圓周設(shè)置多個(gè)螺旋板支撐肋板，所述的螺旋板支撐肋板下軸端面與底板焊接，上軸端面與螺旋板焊接。