CN101794632B - 球床高温堆装料缓冲装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球床高温堆装料缓冲装置，其包括底座(12)，固定在所述底座(12)上的转轴支座(1)，通过转动弯头组件(15)下部的孔插入所述转轴支座(1)、并可绕转轴支座(1)转动的摆动进球管组件(4)，固定在所述底座(12)上的限位夹钳组件(5)和扇形支架(7)，穿过所述底座(12)中心孔并倾斜置于所述扇形支架(7)上的标准缓冲管段(10)，以及用于起吊所述标准缓冲管段(10)的吊具(6)。本发明的结构设计使得通过不断地改变球形元件下落的方向而达到降低下落速度，防止燃料元件跌落破损目的；每节标准缓冲管段上座的吊耳、挂扣，以及下座的链节设计，便于管段间的拆装；标准缓冲管段之间的链节可以满足定位托杆顺利插入拔出的需要，从而有效防止在拆装时标准缓冲管段出现下落意外。

Description

球床高温堆装料缓冲装置

技术领域

本发明涉及反应堆工程设备技术领域，特别是涉及一种球床高温堆装料缓冲装置。

背景技术

华能山东石岛湾核电厂高温气冷堆核电站示范工程(HTR-PM)，是在由清华大学自主设计、建造和运营的10兆瓦高温气冷实验堆的技术基础上建设的具有我国自主知识产权的20万千瓦高温气冷堆核电站示范工程，是中国第一座高温气冷堆商用示范电站。高温气冷堆所用燃料为一种直径60毫米的球形元件。燃料装卸系统是高温气冷堆核电站中影响其经济并关系到反应堆安全性的关键系统之一，堆芯初装和再装料缓冲装置则是燃料装卸系统实现堆芯燃料元件循环的重要设备，是反应堆初始装料和堆芯排空后再装料时燃料元件进入堆芯的通道。

在反应堆初始装料以及堆芯排空后再装料时，燃料元件需要通过球流管路提升到反应堆顶部以上空间位置，然后以燃料元件技术性能要求规定的速度落在球床表面。由于提升管出口高度至反应堆堆芯底部距离高达几十米，要满足落球速度要求，避免燃料元件因落球高度和球速过大导致破损，必须采用专用缓冲装料装置来保证燃料元件的完整性。同时，由于堆芯球床表面随着装球量的增加不断提高，要求缓冲装料装置能够方便分段安装与卸除，以与球床表面高度配合。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提出一种球形燃料元件堆芯初装料和再装料缓冲装料装置，实现了在堆芯初装和再装料时燃料元件到达球床表面的缓冲减速功能，以及分段拆装的要求，并满足穿过堆芯进球装置的需要，适用于所有球床式高温气冷堆堆芯初装和再装料使用。

(二)技术方案

为解决上述技术问题，提供一种依照本发明实施方式的球床高温堆装料缓冲装置，其包括底座，通过螺栓固定在所述底座上的转轴支座，通过转动弯头组件下部的孔插入所述转轴支座、并可绕转轴支座转动的摆动进球管组件，固定在所述底座上的限位夹钳组件和扇形支架，穿过所述底座中心孔并倾斜置于所述扇形支架上的标准缓冲管段，以及用于起吊所述标准缓冲管段的吊具。

优选地，所述限位夹钳组件通过销钉与所述底座上的销孔连接，所述标准缓冲管段通过吊耳与吊具的挂扣连接，并插入所述限位夹钳组件的管孔和所述底座的孔道。

优选地，所述标准缓冲管段至少包括吊耳、挂扣、上座、筒体、缓冲片、缓冲管节、下座、U形扣和链节，缓冲片呈内凹状焊接在筒体上，并沿筒体轴线多层分布，缓冲管节插入筒体下端，且底部与筒体底部平齐，上座和下座分别焊接在筒体上下两端，吊耳和挂扣焊接在上座之上，U形扣挂接链节后焊接在下座之上。

优选地，所述标准缓冲管段的管道内壁焊接有多个错位布置的缓冲片，所述缓冲片与燃料元件的上接触面与水平方向成一定夹角，所述夹角是45°。

优选地，所述标准缓冲管段在靠近下座的管道内壁镶嵌缓冲管节，所述缓冲管节上端内壁开有坡口，所述坡口为30°-60°。

优选地，所述摆动进球管组件至少包括焊接在转动弯头上的转动把手，以及依次焊接在一起的转动弯头组件、进球管、换向管一、换向管二和换向管三。

优选地，所述转动弯头组件至少包括法兰、转动套、压板、转动弯头、支套，所述法兰焊接在所述转动套上端，所述转动套插入所述转动弯头上的孔后通过所述压板限位连接，所述支套焊接在所述转动弯头的下端。

优选地，所述进球管、换向管一与转动弯头的出球口位于同一轴线，并与水平面呈10°；换向管二的轴线与换向管一的轴线垂直，并与水平面呈10°；换向管三的轴线与水平面垂直。

优选地，所述限位夹钳组件包括两个销钉、管孔、面板、夹钳、夹钳定位块和定位块螺栓，所述夹钳通过销钉固定在底座的支架上，夹钳定位块焊接在相互对称的夹钳之一的末端，管孔的直径在所述限位夹钳组件闭合时小于所述标准缓冲管段的上座外径。

优选地，所述扇形支架至少包括定位托杆孔一、标准缓冲管段放置槽、架体和定位托杆孔二，所述定位托杆孔一和定位托杆孔二的孔中心位于同一轴线。

(三)有益效果

本发明的缓冲管道由多段标准缓冲管段用链环连接而成，每节缓冲管道内壁均设有错位布置的缓冲片焊接在管壁上，可使燃料元件顺利通过；燃料元件通过时将不断地触到缓冲片，缓冲片向上接触燃料元件的是一与水平方向为45°的斜面，当球形元件落在斜面上时，速度的方向从垂直改为水平方向，通过不断地改变球形元件下落的方向而达到降低下落速度，防止燃料元件跌落破损目的；每节标准缓冲管段上座的吊耳、挂扣，以及下座的链节设计，便于管段间的拆装；标准缓冲管段之间的链节可以满足定位托杆顺利插入拔出的需要，从而有效防止在拆装时标准缓冲管段出现下落意外。每节标准缓冲管段的挂扣、吊耳和四组链节设计可以提供足够的强度，保证多个标准缓冲管段同时联接时不会出现掉落的危险；摆动进球管组件的转动弯头组件和换向管三与换向管二在水平方向垂直布置，三个弯头结构设计使得燃料元件从进球管进入标准缓冲管段时发生三次运动方向改变，产生一定的速度缓冲效果；摆动进球管组件与转轴支座的转动配合及转动把手设计，在需要拆装标准缓冲管段时，球管及换向管三的管口可以在水平方向旋转一定角度，使得标准缓冲管段可以垂直进出限位夹钳的管孔；摆动进球管组件的限位铁链和摆动进球管定位销可以保证在正常装料时换向管三的管口始终与标准缓冲管段的上座中心线对齐，避免因意外错口导致燃料元件外流；限位夹钳组件的对称结构设计可以使得具有导向作用的管孔在拆装标准缓冲管段时两个夹钳分别绕销钉张开、合并，保证标准缓冲管段的顺利进出；夹钳端部的夹钳定位块和定位块螺栓可以保证在正常装料时两个夹钳不会张开，避免缓冲管段意外下落；管孔的结构同时可以为标准缓冲管段在正常装料时提供径向夹持和轴向支撑；扇形支架设计有专门用于放置待拆卸标准缓冲管段的标准管段放置槽，便于管段的拆装；同时具有两个定位托杆孔，对定位托杆具有导向功能；标准缓冲管段的设计，结构紧凑，外形尺寸较小，可以顺利穿过堆芯进球装置。

附图说明

图1是依据本发明实施例的球床高温堆装料缓冲装置的结构示意图；

图2是依据本发明实施例的球床高温堆装料缓冲装置结构俯视图；

图3是依据本发明实施例的球床高温堆装料缓冲装置法的摆动进球管组件的结构示意图；

图4是依据本发明实施例的球床高温堆装料缓冲装置的限位夹钳组件的结构示意图；

图5是依据本发明实施例的球床高温堆装料缓冲装置的标准缓冲管段的结构示意图；

图6是依据本发明实施例的球床高温堆装料缓冲装置的扇形支架结构示意图；

图7是依据本发明实施例的球床高温堆装料缓冲装置的转动弯头组件的结构示意图。

其中，1：转轴支座；2：摆动进球管定位销；3：进球管法兰；4：摆动进球管组件；5：限位夹钳组件；6：吊具；7：扇形支架；8：定位托杆；9：夹钳定位块；10：标准缓冲管段；11：挂扣；12：底座；13：摆动进球管支杆；14：把手；15：转动弯头组件；16：限位铁链；17：换向管一；18：换向管二；19：换向管三；20：销钉；21：管孔；22：面板；23：夹钳；24：定位块螺栓；25-吊耳；26：挂扣；27：上座；28：筒体；29：缓冲片；30：缓冲管节；31：下座；32：U形扣；33：链节；34：定位托杆孔一；35：标准缓冲管段放置槽；36：架体；37：定位托杆孔二；38：法兰；39：转动套；40：压板；41：转动弯头；42：支套；43：进球管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1、图2所示，本发明实施例提供了一种球床高温堆装料缓冲装置，其主要包括：转轴支座1、进球管法兰3、摆动进球管组件4、限位夹钳组件5、吊具6、扇形支架7、定位托杆8、标准缓冲管段10、挂扣11、底座12，其中所述转轴支座1通过螺栓固定在所述底座12上，所述摆动进球管组件4通过转动弯头组件15下部的孔插入所述转轴支座1、并可绕转轴支座1转动，所述限位夹钳组件5和扇形支架7固定在所述底座12上，标准缓冲管段10穿过所述底座12的中心孔并倾斜置于所述扇形支架7上，吊具6用于起吊所述标准缓冲管段10。限位夹钳组件5通过两个销钉20与底座12上的销孔联接；定位托杆8插在扇形支架7的两个定位托杆孔34、37中；标准缓冲管段10通过吊耳25与吊具6的挂扣联接，并插入限位夹钳组件的管孔21和底座12的孔道。

如图3所示，所述球床高温堆装料缓冲装置中的摆动进球管组件4包括摆动进球管定位销2、转动把手14、转动弯头组件15、进球管43、限位铁链16、换向管一17、换向管二18、换向管三19、摆动进球管支杆13，其中，所述转动把手14焊接在转动弯头组件15上，所述转动弯头组件15、进球管43、换向管一17、换向管二18和换向管三19依次焊接在一起。

如图4所示，所述球床高温堆装料缓冲装置中的限位夹钳组件包括夹钳定位块9、销钉20、管孔21、面板22、夹钳23、定位块螺栓24。所述夹钳23通过销钉20固定在底座12的支架上，夹钳定位块9焊接在相互对称的夹钳23之一的末端，管孔21的直径在所述限位夹钳组件5闭合时小于所述标准缓冲管段10的上座外径。

如图5所示，所述球床高温堆装料缓冲装置中的标准缓冲管段10包括吊耳25、挂扣26、上座27、筒体28、缓冲片29、缓冲管节30、下座31、U形扣32、链节33。所述标准缓冲管段10的管道内壁焊接有多个错位布置的缓冲片29，所述缓冲片29与燃料元件接触面与水平方向成一定夹角，所述夹角是45°。所述标准缓冲管段10在靠近下座31的管道内壁镶嵌缓冲管节30，所述缓冲管节30上端内壁开有坡口，所述坡口为30°-60°。

如图6所示，所述球床高温堆装料缓冲装置中的扇形支架7至少包括定位托杆孔一34、标准缓冲管段放置槽35、架体36和定位托杆孔二37，定位托杆孔一34和定位托杆孔二37的孔中心位于同一轴线，定位托杆孔一34和定位托杆孔二37焊接在架体36下部横梁上，且两孔中心及在架体36上的高度满足定位托杆8能够顺利插入两相链接标准缓冲管段10链节33之间的要求，标准缓冲管段放置槽35的槽中心线与两定位托杆孔中心线位于同一垂直平面后焊接在架体36上。

如图7所示，所述球床高温堆装料缓冲装置中的所述转动弯头组件15至少包括法兰38、转动套39、压板40、转动弯头41、支套42，所述法兰38焊接在所述转动套39上端，所述转动套39插入所述转动弯头41上的孔后通过所述压板40限位连接，所述支套42焊接在所述转动弯头41的下端。所述进球管43、换向管一17与转动弯头41的出球口位于同一轴线，并与水平面呈10°；换向管二18的轴线与换向管一17的轴线垂直，并与水平面呈10°；换向管三19的轴线与水平面垂直。

依照本发明实施例提供的球状高温堆装料缓冲装置，其拆卸标准缓冲管段10的操作步骤如下所述：

1、拔出摆动进球管组件4的摆动进球管定位销2，转动把手14将摆动进球管组件4的换向管三19从标准缓冲管段10中心转向外侧的一端并进行固定；

2、拔出底座12平台上的限位夹钳组件5的定位块螺栓24，打开对称的两个夹钳23，使其处于最大的张开状态；

3、用吊具6将标准缓冲管段10提升起2.5节标准缓冲管段10的高度；

4、闭合底座12平台上的限位夹钳组件5的两个夹钳23，拧紧定位块螺栓24；

5、控制吊具6将从上面数第3节标准缓冲管段10的上座27下部落稳在限位夹钳组件5的管孔21上；

6、将定位托杆8从第2节标准缓冲管段10下部的链节33中插入并固定；

7、放松吊具6，将上面两节标准缓冲管段10移向扇形支架7的标准缓冲管段放置槽35中，并使从上数第2节标准缓冲管段10上座27的下部沿扇形支架7滑45°至扇形支架7另一端；

8、从第2节标准缓冲管段10上座27的挂扣26上摘下第1节标准缓冲管段10的链节33；

9、操作吊具6，将第1节标准缓冲管段10从吊具6的挂钩上拆下并放置在安全处，并将吊具6的挂钩挂在第2节标准缓冲管段10的吊耳25上；

10、将定位托杆8从第2节标准缓冲管段10下部的链节33中撤出并固定；

11、操作吊具6，将第2节标准缓冲管段10吊起至垂直于管孔21的上方；

12、打开底座12平台上限位夹钳组件5的两个夹钳23，操作吊具6将第2节标准缓冲管段10下降半节高度；

13、闭合底座12平台上限位夹钳组件5的两个夹钳23，拧紧定位块螺栓24；

14、操作吊具6，将第2节标准缓冲管段10继续向下降，直至其上座27下部，落稳在限位夹钳组件5的管孔21上；

15、将摆动进球管组件4从另一固定端转向至管孔21中心孔上方并插入摆动进球管定位销2后即可开始装料。

依照本发明实施例提供的球状高温堆装料缓冲装置，其挂接标准缓冲管段10的操作步骤如下所述：

1、拔出摆动进球管组件4的摆动进球管定位销2，转动把手14将摆动进球管组件4的换向管三19从标准缓冲管段10中心转向外侧的一端并进行固定；

2、拔出底座12平台上限位夹钳组件5的定位块螺栓24，打开对称的两个夹钳23，使其处于最大的张开状态；

3、用吊具6将标准缓冲管段10提升起1.5节标准缓冲管段10的高度；

4、闭合底座12平台的限位夹钳组件5的两个夹钳23，拧紧定位块螺栓24；

5、控制吊具6将从上面数第2节标准缓冲管段10的上座27的下部落稳在限位夹钳组件5的管孔21上；

6、将定位托杆8从第1节标准缓冲管段10下部的链节33中插入并固定；

7、放松吊具6，将第1节标准缓冲管段10移向扇形支架7的标准缓冲管段放置槽35中，并使从其上座27下部沿扇形支架7滑45°至扇形支架7另一端；

8、从第1节标准缓冲管段10上座27的挂扣26上摘下吊具6挂扣；

9、操作吊具6，将吊具6挂钩挂接在待挂接标准缓冲管段10的吊耳25上；

10、提升吊具6，将待挂接标准缓冲管段10的链节33提升至与放置在扇形支架7上的第1节标准缓冲管段10上端高度位置处；

11、将待挂接标准缓冲管段10的链节33挂接在第1节标准缓冲管段10的挂扣26上；

12、将定位托杆8从第2节标准缓冲管段10下部的链节33中撤出并固定；

13、操作吊具6，将两节标准缓冲管段10吊起至垂直于管孔21的上方；

14、打开底座12平台上限位夹钳组件5的两个夹钳23，操作吊具6将两节标准缓冲管段10下降1.5节高度；

15、闭合底座12平台上限位夹钳组件5的两个夹钳23，拧紧定位块螺栓24；

16、操作吊具6，将最上一节标准缓冲管段10继续向下降，直至其上座27下部，落稳在限位夹钳组件5的管孔21上；

17、将摆动进球管组件4从另一固定端转向至管孔21中心孔上方并插入摆动进球管定位销2后即可开始装料。

由上述实施例可以看出，本发明的缓冲管道由多段标准缓冲管段用链环连接而成，每节缓冲管道内壁均设有4个错位布置的缓冲片焊接在管壁上，可使

燃料元件顺利通过；燃料元件通过时将不断地触到缓冲片，缓冲片向上接触燃料元件的是一与水平方向为45°的斜面，当球形元件落在斜面上时，速度的方向从垂直改为水平方向，通过不断地改变球形元件下落的方向而达到降低下落速度，防止燃料元件跌落破损目的；每节标准缓冲管段上座的吊耳、挂扣，以及下座的链节设计，便于管段间的拆装；标准缓冲管段之间的链节可以满足定位托杆顺利插入拔出的需要，从而有效防止在拆装时标准缓冲管段出现下落意外。每节标准缓冲管段的挂扣、吊耳和四组链节设计可以提供足够的强度，保证多达30个标准缓冲管段同时联接时不会出现掉落的危险；摆动进球管组件的转动弯头组件和换向管三与换向管二在水平方向垂直布置，三个弯头结构设计使得燃料元件从进球管进入标准缓冲管段时发生三次运动方向改变，产生一定的速度缓冲效果；摆动进球管组件与转轴支座的转动配合及转动把手设计，在需要拆装标准缓冲管段时，球管及换向管三的管口可以在水平方向旋转一定角度，使得标准缓冲管段可以垂直进出限位夹钳的管孔；摆动进球管组件的限位铁链和摆动进球管定位销可以保证在正常装料时换向管三的管口始终与标准缓冲管段的上座中心线对齐，避免因意外错口导致燃料元件外流；限位夹钳组件的对称结构设计可以使得具有导向作用的管孔在拆装标准缓冲管段时两个夹钳分别绕销钉张开、合并，保证标准缓冲管段的顺利进出；夹钳端部的夹钳定位块和定位块螺栓可以保证在正常装料时两个夹钳不会张开，避免缓冲管段意外下落；管孔的结构同时可以为标准缓冲管段在正常装料时提供径向夹持和轴向支撑；扇形支架设计有专门用于放置待拆卸标准缓冲管段的标准管段放置槽，便于管段的拆装；同时具有两个定位托杆孔，对定位托杆具有导向功能；标准缓冲管段的设计，结构紧凑，外形尺寸较小，可以顺利穿过堆芯进球装置。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种球床高温堆装料缓冲装置，其特征在于，该装置包括底座(12)，固定在所述底座(12)上的转轴支座(1)，通过转动弯头组件(15)下部的孔插入所述转轴支座(1)、并可绕转轴支座(1)转动的摆动进球管组件(4)，固定在所述底座(12)上的限位夹钳组件(5)和扇形支架(7)，穿过所述底座(12)中心孔并倾斜置于所述扇形支架(7)上的标准缓冲管段(10)，以及用于起吊所述标准缓冲管段(10)的吊具(6)；所述限位夹钳组件(5)通过销钉(20)与所述底座(12)上的销孔连接，所述标准缓冲管段(10)通过吊耳(25)与吊具(6)的挂扣连接，并插入所述限位夹钳组件(5)的管孔(21)和所述底座(12)的孔道；所述标准缓冲管段(10)至少包括所述吊耳(25)、挂扣(26)、上座(27)、筒体(28)、缓冲片(29)、缓冲管节(30)、下座(31)、U形扣(32)和链节(33)，缓冲片(29)呈内凹状焊接在筒体(28)上，并沿筒体(28)轴线多层分布，缓冲管节(30)插入筒体(28)下端，且底部与筒体(28)底部平齐，上座(27)和下座(31)分别焊接在筒体(28)上下两端，吊耳(25)和挂扣(26)焊接在上座(27)之上，U形扣(32)挂接链节(33)后焊接在下座(31)之上；所述标准缓冲管段(10)的管道内壁焊接有多个错位布置的所述缓冲片(29)，所述缓冲片(29)与燃料元件的上接触面与水平方向成一定夹角，所述夹角是45°。

2.如权利要求1所述的球床高温堆装料缓冲装置，其特征在于，所述标准缓冲管段(10)在靠近下座(31)的管道内壁镶嵌缓冲管节(30)，所述缓冲管节(30)上端内壁开有坡口，所述坡口为30°-60°。

3.如权利要求1所述的球床高温堆装料缓冲装置，其特征在于，所述摆动进球管组件(4)至少包括焊接在转动弯头组件(15)上的转动把手(14)，以及依次焊接在一起的转动弯头组件(15)、进球管(43)、换向管一(17)、换向管二(18)和换向管三(19)。

4.如权利要求3所述的球床高温堆装料缓冲装置，其特征在于，所述转动弯头组件(15)至少包括法兰(38)、转动套(39)、压板(40)、转动弯头(41)、支套(42)，所述法兰(38)焊接在所述转动套(39)上端，所述转动套(39)插入所述转动弯头(41)上的孔后通过所述压板(40)限位连接，所述支套(42)焊接在所述转动弯头(41)的下端。

5.如权利要求4所述的球床高温堆装料缓冲装置，其特征在于，所述进球管(43)、换向管一(17)与转动弯头(41)的出球口位于同一轴线，并与水平面呈10°；换向管二(18)的轴线与换向管一(17)的轴线垂直，并与水平面呈10°；换向管三(19)的轴线与水平面垂直。

6.如权利要求1所述的球床高温堆装料缓冲装置，其特征在于，所述限位夹钳组件(5)包括两个销钉(20)、管孔(21)、面板(22)、夹钳(23)、夹钳定位块(9)、定位块螺栓(24)，所述夹钳(23)通过销钉(20)固定在底座(12)的支架上，夹钳定位块(9)焊接在相互对称的夹钳(23)之一的末端，管孔(21)的直径在所述限位夹钳组件(5)闭合时小于所述标准缓冲管段(10)的上座外径。

7.如权利要求1所述的球床高温堆装料缓冲装置，其特征在于，所述扇形支架(7)至少包括定位托杆孔一(34)、标准缓冲管段放置槽(35)、架体(36)和定位托杆孔二(37)，定位托杆孔一(34)和定位托杆孔二(37)的孔中心位于同一轴线。

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