[实用新型]一种能够防止飞射物产生的飞轮

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种飞轮，尤其涉及一种用于核反应堆的能够防止飞射物产生的飞轮。

背景技术

核能装置反应堆冷却剂泵为了满足失电后反应堆芯的安全，需要得到较长的惰转时间以提供必要的堆芯冷却流量，因此，其使用的飞轮通常是采用不锈钢或其它金属材料包覆类似钨合金等重金属的飞轮，为了减小飞轮在正常运转时表面与介质的摩擦功耗，飞轮需采用尽可能小的外形尺寸得到较大的转动惯量。但由于通常飞轮包覆的重金属太重，从加工考虑采用分块制造然后镶嵌在圆盘形的飞轮中，飞轮结构如图1所示，其包括在壳体1和壳体1内部类似扇形状的重金属块2。

上述飞轮在正常的高速运转中，分块的高密度重金属块2会产生较大的离心力，对包覆重金属块2的壳体1造成较大挤压应力，容易造成飞轮壳体1破坏从而产生飞射物，对反应堆冷却剂泵和周围的设备造成破坏。

目前，对于上述问题的解决方案主要是增加壳体的强度和厚度，但是壳体的强度与使用材料相关，现有飞轮使用的壳体都已经达到较高的强度；而增加壳体厚度会导致飞轮的外径尺寸增大，壳体厚度过大既无法满足结构空间的安装要求，还会增大飞轮表面与介质的摩擦功耗。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提供一种结构简单紧凑、安装简易方便的能够防止飞射物产生的飞轮，其能在不增加壳体本身厚度的情况下，提高飞轮转动时壳体对重金属块带来的挤压应力的承受能力，防止产生飞射物破坏核能装置。

为实现上述目的，本实用新型的一种能够防止飞射物产生的飞轮，包括圆环状壳体和至少两个位于壳体内部的重金属块，重金属块均匀分布在飞轮的周向上。其中，重金属块为楔形结构，包括顶面、底面和楔形侧面，底面设置在壳体的内径侧，顶面设置在壳体的外径侧，且底面长度大于顶面长度，使得重金属块呈内宽外窄形状安装在飞轮上；上述壳体内设置有用于镶嵌重金属块的空腔，空腔的结构和数量均与重金属块相同。

现有技术中，为防止飞轮壳体被重金属块破坏而产生飞射物，本领域的技术人员依据设计常识，一般考虑采用增加壳体厚度和强度、外加固定环之类的技术手段，从飞轮壳体和外部进行改进防止飞射物产生，一般不会考虑到改变飞轮内部结构。而实际上，现有飞轮使用的壳体都已经达到较高的强度；且增加壳体厚度或者外加固定环会导致飞轮的外径尺寸增大，无法满足结构空间的安装要求，还会增大飞轮表面与介质的摩擦功耗。因此，发明人改变了传统的改进思维，提出了改变飞轮内部结构的方案。该方案中，由于重金属块底面长度大于顶面长度，从而在底面和顶面之间形成两个楔形侧面，该楔形侧面在飞轮从内径向外径的方向上长度或弧长由大变小。当飞轮高速运转时，重金属块受到朝外径方向的离心力，由于多个重金属块均匀镶嵌在壳体内，相邻重金属块的侧面上会相互挤压，周向挤压力可在圆周方向上相互抵消；此外，由于本方案中的重金属块采用内宽外窄的结构，且壳体中除空腔外全部为实心：一方面从内部增加了壳体的厚度从而增加了壳体的强度；另一方面，重金属块之间的壳体部分和相邻重金属块均能给予重金属块支持力，支持力方向与离心力在径向上的挤压力方向相反，限制了重金属块向外径方向的运动；再则，相较于现有技术中的飞轮，本方案中的飞轮的受力面积不再是一个圆环面的内表面积，其将一部分圆环面受力面积变为了三角柱中其中两面的面积，受力面积大大增大，这样，在离心力不变的情况下，飞轮壳体受到的压强减小。本方案改变了传统的增强飞轮外壳应对挤压应力的承受能力的思维和手段，改变了飞轮壳体的结构和壳体内的重金属块的形状，克服了技术偏见，同时也取得了增加飞轮外壳对挤压应力的承受能力、避免飞轮被较大的挤压应力破坏及产生飞射物、防止其对反应堆冷却剂泵和周围的设备造成破坏的技术效果，具有突出的特点。

优选的，上述重金属块的顶面和底面为圆弧面。

优选的，上述重金属块的顶面和底面为平面或平面与圆弧面的组合。

优选的，上述重金属块数量为8个，紧密镶嵌并固定在飞轮壳体内。

优选的，上述壳体采用不锈钢制成。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果和优点：

1、本实用新型的重金属块采用内宽外窄的楔形结构，当受到离心力作用时，相邻重金属块的侧面上会相互挤压，周向挤压力可在圆周方向上相互抵消；重金属块之间的壳体部分以及相邻的重金属块也能给予与离心力方向相反的支持力，限制了重金属块向外径方向的运动，防止损坏壳体、产生飞射物；