專利名稱：反應(yīng)堆用全密閉雙螺桿式氦氣循環(huán)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體機(jī)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(jī)。
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?cè)诜磻?yīng)堆堆池內(nèi)的堆芯容器中進(jìn)行，容器外的重水將對(duì)放射出來(lái)的中子、Y射線和a射線進(jìn)行吸收和屏蔽，重水在屏蔽過(guò)程中，會(huì)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(guò)重水池上界面的循環(huán)氦氣帶出堆外，進(jìn)行分離處理。 與一般工業(yè)用的循環(huán)機(jī)不同，反應(yīng)堆用的氦循環(huán)機(jī)的壓頭較大( 一般1 2mH20)，流量小，且由于氦氣密度遠(yuǎn)小于空氣等，這樣的壓頭不易用簡(jiǎn)單的軸流和離心風(fēng)機(jī)達(dá)到。另外要求循環(huán)機(jī)的密封性達(dá)到零泄露、運(yùn)行可靠性極高。輸送的氦氣不允許被循環(huán)機(jī)的零部件及材料污染。 基于上述條件，國(guó)內(nèi)外多采用水環(huán)式氦循環(huán)機(jī)或羅茨風(fēng)機(jī)式的氦循環(huán)機(jī)，例如，秦山核電站的氦循環(huán)機(jī)采用水環(huán)式氦循環(huán)機(jī)；水環(huán)式氦循環(huán)機(jī)的缺點(diǎn)是易使輕水混入重水。羅茨風(fēng)機(jī)循環(huán)機(jī)屬于等容壓縮，故容積效率很低，噪聲大，例如，我國(guó)對(duì)非洲某國(guó)輸出的研究堆用的氦循環(huán)機(jī)，采用羅茨風(fēng)機(jī)式結(jié)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率達(dá)到15千瓦，但氦氣的循環(huán)量還顯不足，噪聲達(dá)到83分貝。以上兩種結(jié)構(gòu)的氦循環(huán)機(jī)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(dòng)的雙螺桿式全密閉氦氣循環(huán)機(jī)，可解
決背景技術(shù)氦循環(huán)機(jī)的輕水混入重水、容積效率低和噪聲大的問題。 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的 —種反應(yīng)堆用全密閉雙螺桿式氦氣循環(huán)機(jī)，包括臥式螺桿汽缸，該螺桿汽缸的一
端通過(guò)軸承座密閉連接一個(gè)設(shè)有繞組和轉(zhuǎn)子的電機(jī)殼體，該電機(jī)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(gè)齒輪箱，該齒輪箱內(nèi)設(shè)有兩個(gè)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(dòng)螺桿與從動(dòng)螺桿，該兩螺桿的一端固定在
軸承座中的第一對(duì)軸承上，其中主動(dòng)螺桿伸入到電機(jī)殼體中直接與轉(zhuǎn)子軸向相連；該兩螺
桿的另一端通過(guò)設(shè)置在螺桿汽缸內(nèi)的第二對(duì)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(jī)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(duì)軸承外周的軸承座內(nèi)以及第二對(duì)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(rùn)滑脂潤(rùn)滑的密封滾動(dòng)軸承。所述電機(jī)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(jī)軸與主動(dòng)螺桿軸為一體的懸掛式結(jié)構(gòu)，電機(jī)殼體、軸承座與螺桿汽缸之間通過(guò)靜密封固緊連接，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)密閉性結(jié)構(gòu)。兩根相互嚙合的陽(yáng)螺桿和陰螺桿
3用同步齒輪驅(qū)動(dòng)，在嚙合轉(zhuǎn)動(dòng)中通過(guò)齒槽容積輸送流體。同步齒輪采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，考慮到氦氣循環(huán)機(jī)投入使用前需要抽真空，以及在輸氣過(guò)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(rùn)滑油進(jìn)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(dòng)，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(rùn)滑劑；另一方面，雙螺桿機(jī)械具有內(nèi)壓縮的過(guò)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(jī)構(gòu)用于中國(guó)先進(jìn)研究堆的氦循環(huán)機(jī)，裝入反應(yīng)堆調(diào)試證明，循環(huán)機(jī)流量和壓頭充足，驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率只有2.2千瓦。風(fēng)機(jī)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(jī)整體結(jié)構(gòu)圖。圖中l(wèi)-主動(dòng)螺桿(陽(yáng)螺桿)；2_從動(dòng)螺桿(陰螺桿)；3-陽(yáng)螺桿機(jī)械密封；3' _陰螺桿機(jī)械密封；4-同步齒輪；5_轉(zhuǎn)子；6_電機(jī)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(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)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(jī)，包括臥式螺桿汽缸8，該螺桿汽缸的一端通過(guò)軸承座7密閉連接一個(gè)設(shè)有繞組和轉(zhuǎn)子5的電機(jī)殼體6，該電機(jī)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(gè)齒輪箱14，該齒輪箱內(nèi)設(shè)有兩個(gè)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(dòng)螺桿1與從動(dòng)螺桿2，該兩螺桿的一端固定在軸承座7中的第一對(duì)軸承10上，其中主動(dòng)螺桿1伸入到電機(jī)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(guò)度配合安裝在主動(dòng)螺桿l的軸上，用鍵連接。裝有繞組的電機(jī)定子安裝在電機(jī)殼體6內(nèi)壁。該兩螺桿的另一端通過(guò)設(shè)置在螺桿汽缸8內(nèi)的第二對(duì)軸承11與齒輪箱14內(nèi)的同步齒輪4軸向連接，因主動(dòng)螺桿1與從動(dòng)螺桿2由同步齒輪4驅(qū)動(dòng)，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(jī)械密封3和3'，用于密封齒輪箱14內(nèi)的潤(rùn)滑油不致進(jìn)入螺桿汽缸8 (螺桿工作腔)。該機(jī)械密封3和3'可采用市場(chǎng)上的通用機(jī)械密封結(jié)構(gòu)，但材料應(yīng)采用不銹鋼材料。 在循環(huán)機(jī)裝入反應(yīng)堆后，需要對(duì)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(gè)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(yùn)行中不會(huì)有潤(rùn)滑油竄入循環(huán)氦氣之中。 電機(jī)殼體6通過(guò)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(jī)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(jī)內(nèi)氦氣不會(huì)通過(guò)電纜接線柱泄露到機(jī)外。 螺桿兩端的兩對(duì)軸承10、11采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑的密封滾動(dòng)軸承，不致使氦氣被潤(rùn)滑劑污染。為了保證潤(rùn)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(duì)軸承進(jìn)行循環(huán)冷卻。
本發(fā)明雙螺桿壓縮機(jī)的工作原理是，兩根螺桿相互嚙合，在相嚙合的一對(duì)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(kuò)大的基元容積吸入氣缸，然后基元容積縮小，氦氣被壓縮，當(dāng)壓力達(dá)到風(fēng)機(jī)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(jī)的雙螺桿1和2的嚙合型線可以是通用的空氣壓縮機(jī)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(jī)理論設(shè)計(jì)機(jī)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(shí)，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(jī)，包括臥式螺桿汽缸，其特征在于，該螺桿汽缸的一端通過(guò)軸承座密閉連接一個(gè)設(shè)有繞組和轉(zhuǎn)子的電機(jī)殼體，該電機(jī)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(gè)齒輪箱，該齒輪箱內(nèi)設(shè)有兩個(gè)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(dòng)螺桿與從動(dòng)螺桿，該兩螺桿的一端固定在軸承座中的第一對(duì)軸承上，其中主動(dòng)螺桿伸入到電機(jī)殼體中直接與轉(zhuǎn)子軸向相連；該兩螺桿的另一端通過(guò)設(shè)置在螺桿汽缸內(nèi)的第二對(duì)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(jī)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(jī)，其特征在于，在第一對(duì) 軸承外周的軸承座內(nèi)以及第二對(duì)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(jī)，其特征在于，所述軸承 采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑的密封滾動(dòng)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(jī)，其特征在于，所述電機(jī) 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(jī)，其特征在于，所述主動(dòng) 螺桿伸入到電機(jī)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(guò)度配合安裝 在主動(dòng)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(jī)，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(jī)，由于密封性、潔凈性和高可靠性的苛刻要求，該氦循環(huán)機(jī)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(rùn)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(dòng)，在同步齒輪與轉(zhuǎn)子之間設(shè)有機(jī)械密封，以防止齒輪箱內(nèi)的潤(rùn)滑油竄入螺桿汽缸內(nèi)。電機(jī)軸與主動(dòng)螺桿軸為一體的懸掛式結(jié)構(gòu)，電機(jī)殼體、軸承座與螺桿汽缸之間通過(guò)靜密封固緊連接，實(shí)現(xiàn)了整機(jī)密閉性結(jié)構(gòu)。同步齒輪采用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，考慮到氦氣循環(huán)機(jī)投入使用前需要抽真空，以及在輸氣過(guò)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(rùn)滑油進(jìn)入螺桿汽缸。
文檔編號(hào)F04C2/16GK101787975SQ20101010208
公開日2010年7月28日 申請(qǐng)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(qǐng)人:西安交通大學(xué)