一種減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片，所述冷卻風機包括支座，風機本體，出風口錐管及風閥，其中所述風機本體包括風筒，所述風筒下端設有進風口，所述風筒內部依次設有動葉，輪轂，導葉，內機匣及驅動風機，所述驅動風機安裝在所述內機匣內，所述動葉由葉片，葉根及葉柄組成，所述葉片各截面重心呈前彎圓弧，所述葉片中心沿空氣流方向前傾于所述葉根。本發(fā)明所揭示的一種減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片，具有結構簡單新穎，減小根部彎曲應力、減小失速喘振區(qū)，提高冷卻風機的安全可靠性。
【專利說明】 一種減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種冷卻風機，具體涉及一種減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片。
【背景技術】
[0002]控制棒驅動機構冷卻風機是一種用于第三代核電機組一體化堆頂組件控制棒驅動機構通風冷卻系統(tǒng)，其作用是為控制棒驅動機構提供強迫冷卻空氣，以維持控制棒驅動機構線圈組件正常工作所需的溫度，且不超過限定值，該風機的性能直接影響反應堆驅動機構的安全性與可靠性。
[0003]由于控制棒驅動機構冷卻風機要求壓力較高，因此葉片葉根承受較大的氣動力彎矩。又因為風機安裝在反應堆安全殼內，要求葉片采取耐輻射、耐腐蝕的不銹鋼材料，而不銹鋼的密度較大，葉輪轉速又高，故葉片根部承受的離心力較大，要求結構上盡量降低最危險截面一葉根截面應力，以提高安全可靠性。
[0004]性能上要求穩(wěn)定工作區(qū)寬，確保運行點遠離失速喘振區(qū)，以避免葉片根部承受喘振引起的交變氣動力。由于控制棒驅動機構冷卻風機要求壓力高、尺寸小，故葉片具有大安裝角、大彎曲角、易失速的特征，現(xiàn)有該種風機喘振區(qū)較明顯，且喘振點接近于風機最高效率點，存在安全隱患。

【發(fā)明內容】

[0005]發(fā)明目的:為了解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種減小根部彎曲應力、減小失速喘振區(qū)，提高安全可靠性的減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片。
[0006]本發(fā)明的目的是通過這樣的技術方案實現(xiàn)的，一種減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片，所述冷卻風機包括支座，風機本體，出風口錐管及風閥，其中所述風機本體包括風筒，所述風筒下端設有進風口，所述風筒內部依次設有動葉，輪轂，導葉，內機匣及驅動風機，所述驅動風機安裝在所述內機匣內，所述動葉由葉片，葉根及葉柄組成，所述葉片各截面重心呈前彎圓弧，所述葉片中心沿空氣流方向前傾于所述葉根。
[0007]所述動葉為耐輻射不銹鋼材質。
[0008]所述動葉的葉尖對應風筒部位設有防喘振環(huán)，所述防喘振環(huán)內設有復數(shù)導流片。
[0009]所述導葉為機翼型。
[0010]所述內機匣上端還裝有擴壓尾錐。
[0011]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明所揭示的一種減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片，由于葉片重心沿來流方向前傾，葉片離心力對葉根截面產生的離心力彎矩與氣動力對葉根截面產的彎矩方向相反，葉根截面總彎矩減小甚至可為零，從而降低了葉根截面彎曲應力，提高了安全可靠性，同時，控制棒驅動機構冷卻風機采用本發(fā)明前傾葉片后，喘振點對應流量減小5?10%，即縮小了喘振區(qū)、擴大了穩(wěn)定運行區(qū)，從而提高了風機葉片運行可靠性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的控制棒驅動機構冷卻風機的結構示意圖；
圖2為圖1的局部放大圖；
圖3為本發(fā)明的動葉示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面將結合本發(fā)明的附圖，對本發(fā)明實施例的技術方案進行清楚、完整的描述。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明所揭示的一種控制棒驅動機構冷卻風機的防喘振環(huán)機構，其為立式豎直向上排氣結構,具體包括風機本體,所述風機本體通過減振支座O固定在基礎上，所述風機本體包括風筒1，所述風筒I兩端分別設有進風口 2和出風口 3，所述風筒內部從下至上依次設有動葉4，輪轂5，導葉6，內機匣7，驅動電機8及擴壓尾錐9，所述出風口 3連接出風口錐管10，所述出風口錐管10的出風口安裝有風閥11。
[0015]具體說來，所述風筒I與所述內機匣7形成環(huán)形通道向所述出風口錐管10排氣，所述內機匣7上端裝有擴壓尾錐9，所述驅動電機8內置于所述內機匣7內，所述擴壓尾錐9包覆在所述驅動電機8外側，所述擴壓尾錐9截面呈梯形結構，且單邊擴散角α為5?20°，最佳單邊擴散角α為15°，所述擴壓尾錐9的半徑沿氣流方向逐漸減小，使得通流面積逐漸增大，故而降低排氣速度及動壓值，增高了空氣靜壓值。
[0016]所述風筒I為圓柱形結構，其上端連接出風口錐管10，所述出風口錐管10的單邊擴散角β為5?20°，所述出風口錐管10的錐管出風口內徑為1100mm。
[0017]所述風閥11設置在所述出風口錐管10的出風口，當風機停止運行時，防止了外部氣流倒灌入風機內，其內徑尺寸與所述出風口錐管的出風口內徑相同。
[0018]如圖2所示，所述動葉4的葉尖前端所對應的風筒部位設有防喘振環(huán)12，所述防喘振環(huán)12外部為環(huán)形槽13，所述環(huán)形槽13內沿圓周方向均勻設有復數(shù)導流片14，所述導流片14內側設有導流環(huán)15，所述導流環(huán)15內徑與所述風筒I下部102內徑相同，當系統(tǒng)阻力增大時，動葉4入口氣流攻角增大，使得動葉4吸力面氣流嚴重分離,并在動葉4前緣形成渦流，渦流在離心力作用下進入防喘振環(huán)12，由于外形槽13的阻隔，氣流只能進入導流片14和導流環(huán)15組成的分隔通道內，渦流氣團經分隔、整流后返回到主氣流中，使得渦流的進一步發(fā)展被抑制，從而消除了喘振區(qū)，同時動葉4前后氣流不再劇烈振蕩，避免了動葉4承受較大的交變氣動力,提高動葉4的安全可靠性。
[0019]所述導葉6為機翼型結構，有效回收所述動葉4出氣氣流旋繞速度動能，改善風機性能，提高安全可靠性。
[0020]如圖3所示，所述動葉4采用耐輻射不銹鋼材質，包括葉片41，葉根42及葉柄43，其中所述葉片41各截面重心呈前彎圓弧，所述葉片41中心沿空氣流方向前傾于所述葉根42，設定葉片重心為C與葉根截面中心O沿來流方向偏移距離為a，氣動力作用于葉片的合力為P，其合力作用點為H，對葉根截面的力臂為h，葉根離心力為Fe其中:葉根截面離心力彎矩Mc=Fc*a ;葉根截面氣動力矩Mp=P*h ;葉根截面總彎矩M=P*h_Fc*a。
[0021]在提前設計轉速及壓力下，可確定葉片重心偏移量a=P*h/Fc。
[0022]即最危險截面一葉根截面總彎矩M=0，彎曲應力=0，因此葉根部彎矩引起的彎曲應力可大幅度減小甚至為零，從而提高了高速旋轉的葉片安全可靠性，又由于葉片前彎，可延緩小流量狀態(tài)氣流阻塞沿葉片高度的疊加效應，從而提高了運行可靠性。
[0023]本發(fā)明所揭示的一種控制棒驅動機構冷卻風機的防喘振環(huán)機構，其工作原理為:氣體從進風口 2吸入，經過旋轉的動葉4做工后，流入導葉進行擴壓，而后經風筒I與內機匣7形成的環(huán)形通道的出風口 3排氣，氣體通過出風口錐管10排出。
[0024]本發(fā)明的技術內容及技術特征已揭示如上，然而熟悉本領域的技術人員仍可能基于本發(fā)明的揭示而作種種不背離本發(fā)明精神的替換及修飾，因此，本發(fā)明保護范圍應不限于實施例所揭示的內容，而應包括各種不背離本發(fā)明的替換及修飾，并為本專利申請權利要求所涵蓋。
【權利要求】
1.一種減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片，所述冷卻風機包括支座，風機本體，出風口錐管及風閥，其中所述風機本體包括風筒，所述風筒下端設有進風口，所述風筒內部依次設有動葉，輪轂，導葉，內機匣及驅動風機，所述驅動風機安裝在所述內機匣內，其特征在于:所述動葉由葉片，葉根及葉柄組成，所述葉片各截面重心呈前彎圓弧，所述葉片中心沿空氣流方向前傾于所述葉根。
2.根據(jù)權利要求1所述的減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片，其特征在于:所述動葉為耐輻射不銹鋼材質。
3.根據(jù)權利要求1所述的減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片，其特征在于:所述動葉的葉尖對應風筒部位設有防喘振環(huán)，所述防喘振環(huán)內設有復數(shù)導流片。
4.根據(jù)權利要求1所述的減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片，其特征在于:所述導葉為機翼型。
5.根據(jù)權利要求1所述的減小根部彎曲應力的控制棒驅動機構冷卻風機葉片，其特征在于:所述內機匣上端還裝有擴壓尾錐。
【文檔編號】F04D29/30GK103758783SQ201410052878
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年2月17日 優(yōu)先權日:2014年2月17日
【發(fā)明者】張國榮, 江楊 申請人:南通大通寶富風機有限公司