一种减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片，所述冷却风机包括支座，风机本体，出风口锥管及风阀，其中所述风机本体包括风筒，所述风筒下端设有进风口，所述风筒内部依次设有动叶，轮毂，导叶，内机匣及驱动风机，所述驱动风机安装在所述内机匣内，所述动叶由叶片，叶根及叶柄组成，所述叶片各截面重心呈前弯圆弧，所述叶片中心沿空气流方向前倾于所述叶根。本实用新型所揭示的一种减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片，具有结构简单新颖，减小根部弯曲应力、减小失速喘振区，提高冷却风机的安全可靠性。
【专利说明】一种减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种冷却风机，具体涉及一种减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片。
【背景技术】
[0002]控制棒驱动机构冷却风机是一种用于第三代核电机组一体化堆顶组件控制棒驱动机构通风冷却系统，其作用是为控制棒驱动机构提供强迫冷却空气，以维持控制棒驱动机构线圈组件正常工作所需的温度，且不超过限定值，该风机的性能直接影响反应堆驱动机构的安全性与可靠性。
[0003]由于控制棒驱动机构冷却风机要求压力较高，因此叶片叶根承受较大的气动力弯矩。又因为风机安装在反应堆安全壳内，要求叶片采取耐辐射、耐腐蚀的不锈钢材料，而不锈钢的密度较大，叶轮转速又高，故叶片根部承受的离心力较大，要求结构上尽量降低最危险截面一叶根截面应力，以提高安全可靠性。
[0004]性能上要求稳定工作区宽，确保运行点远离失速喘振区，以避免叶片根部承受喘振引起的交变气动力。由于控制棒驱动机构冷却风机要求压力高、尺寸小，故叶片具有大安装角、大弯曲角、易失速的特征，现有该种风机喘振区较明显，且喘振点接近于风机最高效率点，存在安全隐患。
实用新型内容
[0005]实用新型目的:为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种减小根部弯曲应力、减小失速喘振区，提高安全可靠性的减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片。
[0006]本实用新型的目的是通过这样的技术方案实现的，一种减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片，所述冷却风机包括支座，风机本体，出风口锥管及风阀，其中所述风机本体包括风筒，所述风筒下端设有进风口，所述风筒内部依次设有动叶，轮毂，导叶，内机匣及驱动风机，所述驱动风机安装在所述内机匣内，所述动叶由叶片，叶根及叶柄组成，所述叶片各截面重心呈前弯圆弧，所述叶片中心沿空气流方向前倾于所述叶根。
[0007]所述动叶为耐辐射不锈钢材质。
[0008]所述动叶的叶尖对应风筒部位设有防喘振环，所述防喘振环内设有复数导流片。
[0009]所述导叶为机翼型。
[0010]所述内机匣上端还装有扩压尾锥。
[0011]与现有技术相比，本实用新型所揭示的一种减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片，由于叶片重心沿来流方向前倾，叶片离心力对叶根截面产生的离心力弯矩与气动力对叶根截面产的弯矩方向相反，叶根截面总弯矩减小甚至可为零，从而降低了叶根截面弯曲应力，提高了安全可靠性，同时，控制棒驱动机构冷却风机采用本实用新型前倾叶片后，喘振点对应流量减小5?10%，即缩小了喘振区、扩大了稳定运行区，从而提高了风 机叶片运行可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型的控制棒驱动机构冷却风机的结构示意图；
[0013]图2为图1的局部放大图；
[0014]图3为本实用新型的动叶示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
[0016]如图1所示，本实用新型所揭示的一种控制棒驱动机构冷却风机的防喘振环机构，其为立式竖直向上排气结构，具体包括风机本体，所述风机本体通过减振支座O固定在基础上，所述风机本体包括风筒1，所述风筒I两端分别设有进风口 2和出风口 3，所述风筒内部从下至上依次设有动叶4，轮毂5，导叶6，内机匣7，驱动电机8及扩压尾锥9，所述出风口 3连接出风口锥管10，所述出风口锥管10的出风口安装有风阀11。
[0017]具体说来，所述风筒I与所述内机匣7形成环形通道向所述出风口锥管10排气，所述内机匣7上端装有扩压尾锥9，所述驱动电机8内置于所述内机匣7内，所述扩压尾锥9包覆在所述驱动电机8外侧，所述扩压尾锥9截面呈梯形结构，且单边扩散角α为5?20°，最佳单边扩散角α为15°，所述扩压尾锥9的半径沿气流方向逐渐减小，使得通流面积逐渐增大，故而降低排气速度及动压值，增高了空气静压值。
[0018]所述风筒I为圆柱形结构，其上端连接出风口锥管10，所述出风口锥管10的单边扩散角β为5?20°，所述出风口锥管10的锥管出风口内径为1100mm。
[0019]所述风阀11设置在所述出风口锥管10的出风口，当风机停止运行时，防止了外部气流倒灌入风机内，其内径尺寸与所述出风口锥管的出风口内径相同。
[0020]如图2所示，所述动叶4的叶尖前端所对应的风筒部位设有防喘振环12，所述防喘振环12外部为环形槽13，所述环形槽13内沿圆周方向均匀设有复数导流片14，所述导流片14内侧设有导流环15，所述导流环15内径与所述风筒I下部102内径相同，当系统阻力增大时，动叶4入口气流攻角增大，使得动叶4吸力面气流严重分离,并在动叶4前缘形成涡流，涡流在离心力作用下进入防喘振环12，由于外形槽13的阻隔，气流只能进入导流片14和导流环15组成的分隔通道内，涡流气团经分隔、整流后返回到主气流中，使得涡流的进一步发展被抑制，从而消除了喘振区，同时动叶4前后气流不再剧烈振荡，避免了动叶4承受较大的交变气动力,提高动叶4的安全可靠性。
[0021]所述导叶6为机翼型结构，有效回收所述动叶4出气气流旋绕速度动能，改善风机性能，提高安全可靠性。
[0022]如图3所示，所述动叶4采用耐辐射不锈钢材质，包括叶片41，叶根42及叶柄43，其中所述叶片41各截面重心呈前弯圆弧，所述叶片41中心沿空气流方向前倾于所述叶根42，设定叶片重心为C与叶根截面中心O沿来流方向偏移距离为a，气动力作用于叶片的合力为P，其合力作用点为H，对叶根截面的力臂为h，叶根离心力为Fe其中:叶根截面离心力弯矩Mc=Fc*a ;叶根截面气动力矩Mp=P*h ;叶根截面总弯矩M=P*h_Fc*a。[0023]在提前设计转速及压力下，可确定叶片重心偏移量a=P*h/Fc。
[0024]即最危险截面一叶根截面总弯矩M=0，弯曲应力=0，因此叶根部弯矩引起的弯曲应力可大幅度减小甚至为零，从而提高了高速旋转的叶片安全可靠性，又由于叶片前弯，可延缓小流量状态气流阻塞沿叶片高度的叠加效应，从而提高了运行可靠性。
[0025]本实用新型所揭示的一种控制棒驱动机构冷却风机的防喘振环机构，其工作原理为:气体从进风口 2吸入，经过旋转的动叶4做工后，流入导叶进行扩压，而后经风筒I与内机匣7形成的环形通道的出风口 3排气，气体通过出风口锥管10排出。
[0026]本实用新型的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本实用新型的揭示而作种种不背离本实用新型精神的替换及修饰，因此，本实用新型保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。
【权利要求】
1.一种减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片，所述冷却风机包括支座，风机本体，出风口锥管及风阀，其中所述风机本体包括风筒，所述风筒下端设有进风口，所述风筒内部依次设有动叶，轮毂，导叶，内机匣及驱动风机，所述驱动风机安装在所述内机匣内，其特征在于:所述动叶由叶片，叶根及叶柄组成，所述叶片各截面重心呈前弯圆弧，所述叶片中心沿空气流方向前倾于所述叶根。
2.根据权利要求1所述的减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片，其特征在于:所述动叶为耐辐射不锈钢材质。
3.根据权利要求1所述的减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片，其特征在于:所述动叶的叶尖对应风筒部位设有防喘振环，所述防喘振环内设有复数导流片。
4.根据权利要求1所述的减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片，其特征在于:所述导叶为机翼型。
5.根据权利要求1所述的减小根部弯曲应力的控制棒驱动机构冷却风机叶片，其特征在于:所述内机匣上端还装有扩压尾锥。
【文档编号】F04D29/44GK203702654SQ201420067882
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年2月17日 优先权日:2014年2月17日
【发明者】张胜昌, 张国荣, 江杨 申请人:南通大通宝富风机有限公司