[发明专利]一种飞轮间隙流体非对称水动力学轴向力快速调整装置

说明书

技术领域

本发明涉及流体机械技术领域，特别涉及一些屏蔽式电机用大型飞轮组件非对称水动力学轴向力快速调整结构设计。

技术背景

屏蔽泵以其无泄漏的技术优势，被广泛应用于能源、化工等众多行业。在某三代核电技术中，为了提高反应堆的安全性，屏蔽式主泵被用作堆芯冷却剂循环动力源以取代传统的轴封式主泵。屏蔽式主泵的引入，以压力边界转换的设计理念，改善轴封式主泵动密封的技术缺陷——采用完整压力边界来替代轴封泵不完整的压力边界，从而提高了堆芯安全性。在主泵的设计过程中，为了实现非能动设计理念，断电工况下对主泵惰转性能提出了新的要求，即在屏蔽泵内增加大型飞轮结构，增加转子系统转动惯量，以满足事故工况下系统惰转性能要求。

然而正是屏蔽式主泵的显著技术特征——变动密封为静密封——带来的无泄漏技术优势，给大型屏蔽电机的设计提出了新的挑战。研究表明，流体中高速回转的盘体，其Ekman pump效应随着盘体半径的增大而显著增强，而盘体上下端面流动的差异性，会使得结构上保持对称性盘体在高速回转的过程中受到非对称的水动力学作用力。文中涉及的某屏蔽电机，由于大型飞轮组件在间隙流体中高速旋转，Ekman Pump效应使得飞轮组件的上下端面沿着径向方向压力分布产生了变化，但仍然保持着水动力学的对称性。然而屏蔽电机功能部件的冷却需求对介质流体流动提出了新的设计要求，从而改变了飞轮回转过程中上下两个端面之间的流动状态，因此导致结构对称的飞轮组件在流体动力学性能上的呈现出非对称性。压力分布的非分对称性对转子系统垂直于轴线方向的截面进行积分后，给飞轮结构带来了较为显著的水动力学轴向作用力。而在屏蔽电机设计过程中，考虑到轴承承载能力的要求，对转子水动力学轴向作用力提出了控制要求。

在进行大型屏蔽电机优化设计中，为了研究大型飞轮结构在运转过程中上下端面流动状态对轴向力的影响，需要通过实验验证回流孔位置调整对飞轮下端面的流动状态的影响。考虑到Ekman pump效应引起的飞轮盘面压力分布的严重非线性，需要进行多组实验来反映压力分布。但是大型试验台的安装调试费时费力，因此提出一种快速进行回流孔位置调整的方案，具有重要意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种飞轮间隙流体非对称水动力学轴向力快速调整装置，以解决现有大型屏蔽电机优化设计中，为了研究大型飞轮结构在运转过程中上下端面流动状态对轴向力的影响，需要通过实验验证回流孔位置调整对飞轮下端面的流动状态的影响，而在Ekman pump效应下引起的飞轮盘面压力分布的严重非线性，需要进行多组实验来反映压力分布，就需增加试验台的安装调试的次数，导致设计过程中费时费力的技术性问题。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种飞轮间隙流体非对称水动力学轴向力快速调整装置，包括安装在电机支撑座上的拖动电机、安装在飞轮支撑座上的飞轮转子组件以及回流孔套筒，所述飞轮转子组件通过柔性联轴器连接拖动电机，所述飞轮转子组件包括有下端设置的飞轮下端盖，所述飞轮下端盖内部开设有回流孔套筒安装槽，所述回流孔套筒设在回流孔套筒安装槽，所述回流孔套筒入水口连接有入水口法兰管，回流孔套筒出水口连接有出水口法兰管。

优选地，所述飞轮转子组件还包括飞轮、设有飞轮连接键的飞轮轴，所述飞轮通过飞轮连接键固定在飞轮轴上，所述飞轮转子组件通过径向滚柱轴承4连接电机支撑座3，所述飞轮转子组件通过下径向轴承连接飞轮支撑座。

优选地，所述回流孔套筒通过回流孔压盖固定在回流孔套筒安装槽内，所述回流孔压盖依次通过回流孔套筒压盖弹簧以及回流孔套筒紧固螺栓固定。

优选地，所述飞轮转子组件上端设有飞轮上端盖，所述飞轮上端盖连接电机支撑座连接盘，所述飞轮上端盖与电机支撑座连接盘连接处设有机械密封件。

优选地，所述飞轮转子组件外侧设有飞轮外壳，所述飞轮外壳通过飞轮下端盖连接飞轮支撑座。

优选地，所述飞轮通过飞轮紧固螺母固定在飞轮轴上。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

1、本发明的飞轮间隙流体非对称水动力学轴向力快速调整装置，优化了该调整装置的结构，在调整装置的飞轮下端盖内开设回流孔套筒安装槽，使回流孔套筒可快速的安装或是拆离回流孔套筒安装槽，即本发明采用嵌入式理念设计了该调整装置，在大型结构件上增加了回流孔位置调整模块化结构，以实现不对试验台整体进行拆装条件下的回流孔位置变更；