CN101853708B - 一种球形物料缓冲输送装置 - Google Patents

一种球形物料缓冲输送装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可用于缓冲输送球形物料的球形物料缓冲输送装置，尤其是可以用于缓冲输送球床高温气冷堆球形燃料元件的球形物料缓冲输送装置。所述球形物料缓冲输送装置包括输送管道、位于所述输送管道一端的球形物料入口、位于所述输送管道另一端球形物料出口、位于所述输送管道的靠近所述球形物料入口一侧的第一过球测量装置、位于所述第一过球测量装置下游的所述输送管道上的第一电磁阀、位于所述第一电磁阀下游的所述输送管道上的第二过球测量装置。

Description

一种球形物料缓冲输送装置
技术领域
本发明涉及一种用于输送各种规格尺寸和材料的球形物料的球形物料缓冲输送装置，尤其是涉及一种用于缓冲输送球床高温气冷堆球形燃料元件的球形物料缓冲输送装置。
背景技术
高温气冷堆根据燃料元件的形状可分为两类，一类是采用球形燃料元件的球床高温气冷堆，另一类是采用棱柱状燃料元件的柱状高温气冷堆。球形燃料元件内弥散有涂敷燃料颗粒。涂敷燃料颗粒的直径约1mm，燃料的直径为0.5mm，外部涂敷3层热解碳和1层碳化硅，起到燃料的包壳作用。球形燃料元件是将一定数量的燃料颗粒和基体石墨充分混合，压成直径50mm的石墨球，然后再在外部包裹压制一层纯石墨作为球形燃料元件的外壳，压制好的球形燃料元件外径为60mm。
反应堆的换料方式有两种，一种是停堆换料，另外一种是不停堆在线换料，现在世界上大多数反应堆采用的是停堆换料方式，如压水堆和沸水堆，目前采用不停堆连续换料的反应堆主要包括坎杜堆和球床高温气冷堆。不停堆连续换料的优点是反应堆可以长期运行，有利于提高电站的利用率，从而提高电站的经济性。不停堆换料系统还能及时卸出破损的球形燃料元件，降低对冷却剂回路的污染。球床高温气冷堆是利用球形燃料元件易于滚动的特点，通过管路进行输送，使新球形燃料元件连续的滚入堆芯，乏球形燃料元件卸出堆芯。
由于采用球形燃料元件，球床高温气冷堆的堆芯初始装料时，以及反应堆运行一段时间排空堆芯燃料后需要将部分燃耗的球形燃料元件重新装回堆芯时，由于反应堆的高度很高，直接将球形燃料元件从反应堆顶部放落到底部，球形燃料元件会因降落速度过快而产生破损。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题是在堆芯初始装料以及排空堆芯燃料后需要将球形燃料元件重新装回堆芯时，缓冲输送球形燃料元件，减小从反应堆顶部放落球形燃料元件时的降落速度，尽可能地保证球形燃料元件装入堆芯后的完好性。
本发明所要解决的技术问题还在于提高两段输送管之间连接的便捷、安全性。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提出了一种球形物料缓冲输送装置，该球形物料缓冲输送装置主要包括：输送管道、位于所述输送管道一端的球形物料入口、位于所述输送管道另一端的球形物料出口、在所述输送管道的靠近所述球形物料入口一侧设置的第一过球测量装置、位于所述过球测量装置下游所述输送管道上的第一电磁阀、位于所述电磁阀下游所述输送管道上的第二过球测量装置。
优选地，所述球形物料缓冲输送装置还包括位于所述过球测量装置上游所述输送管道上的第二电磁阀。
优选地，所述球形物料缓冲输送装置还包括在所述第二电磁阀下游以过球测量装置-电磁阀-过球测量装置的顺序设置的多于两个电磁阀和多于两个过球测量装置。
优选地，所述输送管道的内径约等于所述球形物料的外径。
本发明还提供了一种用于连接输送管的管接头，主要包括相对于输送管转动的接头外壳、位于所述接头外壳一端的接头连接端、在所述接头连接端上设置的且分别与另一接头连接端匹配的接头连接凸钩和接头连接凹槽、位于所述接头外壳另一端且与输送管连接的接头连接椎管、在所述接头外壳内部设置的接头连接套管以及位于所述接头连接套管内侧的输送管端。
优选地，所述用于连接输送管的管接头还包括设置于所述接头连接套管上的密封圈。
优选地，所述用于连接输送管的管接头还包括设置于与所述接头连接端相对的所述接头外壳一侧上的保险挂钩。
优选地，所述输送管道由多段输送管通过上述在所述接头外壳一侧上具有保险挂钩的所述用于连接输送管的管接头装配而成。
(三)有益效果
本发明提出的球形物料缓冲输送装置，具有以下优点：
1.输送管道内部光滑，没有用于缓冲的凸台或台阶，从而有效降低物料输送过程中的磨损，保证物料输送的完整性；
2.通过采用电磁阀和过球测量装置，可以远程控制物料在管内的缓冲输送，确保操作人员的舒适和安全；
3.通过采用可快速拆装的管接头，可以在短时间内将球形物料缓冲输送装置投入运行，或在运行过程中对缓冲输送装置进行快速调节，如增加或减少用于物料输送的输送管；
4.通过在接头连接套管上设置密封圈，可以保证物料输送过程产生的粉尘封闭在输送装置和输送管路内，防止释放到外部环境；
5.通过在缓冲输送管道的管接头上设置保险挂钩，在物料的垂直输送过程中，可有效防止输送管的脱落，保证输送管道和外部设备的安全性。
附图说明
图1是依据本发明实施方式的球形物料缓冲输送装置的工作原理图；
图2是根据本发明实施方式的球形物料缓冲输送装置管接头的示意图；
图3是高温气冷堆堆芯装料过程示意图。
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。
球形物料缓冲输送装置的工作原理，主要是利用球形物料缓冲输送管道的内径与球形物料的外径接近，球形物料在管内输送过程中，将输送管路的一端用阀门密封，利用球形物料输送时对封闭气腔产生压缩力和拉胀力后，封闭气腔会对输送中的球形物料产生反向的作用力，使输送中的球形物料减速，从而达到使球形物料缓冲输送的目的。
用于封闭输送管道的电磁阀可以用一个、两个或多于两个。
如图1A所示，该球形物料缓冲输送装置仅包括一个电磁阀，并且输送管道12由多段输送管组成。球形物料8在缓冲输送装置内的输送过程为：在初始状态，第一电磁阀5为关闭状态；从缓冲输送装置上游输入的球形物料8，通过缓冲输送装置球形物料入口1，进入缓冲输送管道12，由于第一电磁阀5封闭了输送管路，球形物料8在第一电磁阀5前的输送过程都受到封闭气腔的作用力而得到缓冲。球形物料8在通过第一过球测量装置7时，控制系统将第一电磁阀5打开，使球形物料8能够安全通过第一电磁阀5，球形物料8在通过第二过球测量装置9时，控制系统将第一电磁阀5关闭，保证球形物料8在输送管道12内输送时，上游的第一电磁阀5是关闭的。这样就能使球形物料8在下游的输送管道12内输送时都受到封闭气腔的作用力而得到缓冲。
如图1B所示，该球形物料缓冲输送装置包括两个电磁阀。在初始状态时，第二电磁阀3为开通状态，第一电磁阀5为关闭状态；从缓冲输送装置上游输入的球形物料8，通过缓冲输送装置球形物料入口1，进入缓冲输送管道12，由于第一电磁阀5封闭了输送管路，球形物料8在第一电磁阀5前的输送过程都受到封闭气腔的作用力而得到缓冲。如图1C所示，球形物料8在通过第一过球测量装置7时，控制系统将第二电磁阀3关闭，同时将第一电磁阀5打开。球形物料8在通过过第二球测量装置9时，控制系统将第二电磁阀3打开，同时将第一电磁阀5关闭，等待对下一个球形物料8进行缓冲输送。从而，该球形物料缓冲输送装置保证球形物料8在输送管道12内输送时，上游至少有一个电磁阀是关闭的，这样就能使球形物料在下游管道内输送时都受到封闭气腔的作用力而得到缓冲。
所述缓冲输送装置还可包括多于两个电磁阀，其工作原理与包括两个电磁阀的缓冲输送装置相同，其功能是分段缓冲输送，从而控制球形物料在缓冲输送装置内的具体位置。
球形物料的输送管道12，可以任意长度，直径则根据所输送的球形物料的尺寸而定，输送管道内径应在加工误差的范围内尽量接近球形物料的外径，尺寸越接近，则缓冲效果越好。输送管道12可由多段输送管通过管接头(如管接头10和11)可靠连接而成，管接头的原理图如图2所示。
如图2所示，球形物料输送管道管接头的连接工作原理为：接头外壳13可以相对输送管17转动，将两段输送的管接头靠在一起，将一端的接头连接凸钩15套入另一端的接头连接凹槽19，然后旋转接头外壳13，使接头连接凸钩15旋入接头连接凹槽19内，在接头连接套管17端部设有密封圈18，将两个管接头压紧并密封。保险挂钩14可以用于在垂直输送的过程中，通过拴接绳索固定，可以有效防止输送管17的意外脱落。
图3示出了将球形物料缓冲输送装置应用到球床高温气冷堆堆芯初始装料以及堆芯排空后重新装入部分燃耗的燃料元件时堆芯装料的工作原理。
如图3所示，输送管道由多个输送管段组成。在初始状态时，第一电磁阀5为关闭状态。从缓冲输送装置上游输入的球形物料8，通过缓冲输送装置球形燃料元件入口1，进入缓冲输送管道12，由于第一电磁阀5封闭了输送管路，球形物料8在通过第一电磁阀5之前的输送过程都受到封闭气腔的作用力而得到缓冲。球形物料8在通过第一过球测量装置7时，控制系统将第一电磁阀5打开，使球形物料8能够安全通过第一电磁阀5，球形物料8在通过第二过球测量装置9时，控制系统将第一电磁阀5关闭，保证球形物料8在输送管道12内输送时，上游的第一电磁阀5是关闭的，这样就能使球形物料8在下游输送管道内输送时都受到封闭气腔的作用力而得到缓冲。
用两个及多于两个电磁阀的缓冲输送装置的工作原理与用一个电磁阀的缓冲输送装置相同，其功能是分段缓冲输送，从而控制球形燃料元件在缓冲输送装置内的具体位置。
在反应堆堆芯装料过程中，堆芯的料位会不断升高，当料位升高到球形燃料元件出口2的下部时，需要将缓冲输送装置的输送管道12最上端的第一节输送管段提升并拆除，以使球形燃料元件出口2的位置始终位于料位面之上，防止发生球形燃料元件在输送管段内无法排入堆芯内的情况。通过在输送管道12管接头的保险挂钩上拴接绳索，并将绳索的上部可靠固定，可以有效防止输送管段的意外脱落。
由于球形燃料元件的外径为60mm，输送管段的内径应在加工误差的范围内，尽量接近球形燃料元件的外径，如可以采用内径61mm、62mm和65mm的输送管段。
通过研究计算，球形燃料元件在缓冲输送装置的输送管道的输送速度不超过10m/s，输送管道的总长大于3m时，在空气气氛和常温常压下，如果采用内径61mm的输送管段，则通过缓冲输送装置后球形燃料元件的管道内输送速度为1.2m/s，如果采用内径62mm的输送管段，则通过缓冲输送装置后球形燃料元件的管内输送速度为2.3m/s，如果采用内径65mm的输送管段，则通过缓冲输送装置后球形燃料元件的管内输送速度为5.7m/s。可见，缓冲输送装置输送管段的内径对球形燃料元件输送缓冲的影响效果是非常明显的。
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 (4)

1.一种球形物料缓冲输送装置，包括输送管道、位于所述输送管道一端的球形物料入口、位于所述输送管道另一端球形物料出口，其特征在于，所述球形物料缓冲输送装置还包括：
第一过球测量装置，位于所述输送管道的靠近所述球形物料入口一侧；
第一电磁阀，位于所述第一过球测量装置下游的所述输送管道上；
第二过球测量装置，位于所述第一电磁阀下游的所述输送管道上；
所述输送管道由至少两段输送管装配而成；
所述输送管道由至少两段输送管通过管接头装配而成；所述管接头包括接头外壳，其可相对于输送管转动；
接头连接端，其位于所述接头外壳一端；
接头连接管，位于所述接头外壳另一端且与输送管连接，
所述用于连接输送管的管接头还包括：
接头连接凸钩和接头连接凹槽，其位于所述接头连接端上且分别与另一接头连接端相匹配；
接头连接套管，其设置在所述接头外壳内部；以及
输送管端，位于所述接头连接套管内侧；
还包括设置于所述接头连接套管上的密封圈；
还包括保险挂钩，其设置在与所述接头连接端相对的所述接头外壳一侧上。
2.如权利要求1所述的球形物料缓冲输送装置，其特征在于，所述球形物料缓冲输送装置还包括位于所述第一过球测量装置上游所述输送管道上的第二电磁阀。
3.如权利要求2所述的球形物料缓冲输送装置，其特征在于，所述球形物料缓冲输送装置还包括在所述第二电磁阀下游以过球测量装置-电磁阀-过球测量装置的顺序设置的多于两个的电磁阀和多于两个的过球测量装置。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的球形物料缓冲输送装置，其特征在于，所述输送管道的内径约等于所述球形物料的外径。
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