CN103433200A

CN103433200A - 滚筒式颗粒分选装置

Info

Publication number: CN103433200A
Application number: CN2013103902239A
Authority: CN
Inventors: 刘马林; 卢振明; 邵友林; 刘兵; 杨冰; 朱钧国
Original assignee: Tsinghua University
Current assignee: Tsinghua University
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: CN103433200B

Abstract

本发明公开了一种滚筒式颗粒分选装置，其特征在于，包括：框架、给料仓、料槽、给料器、滚筒筛笼、滚动毛刷、变速电机、盛装容器、底盘、以及控制装置。根据本发明提供的颗粒分选装置，该筛分装置对颗粒损伤小，分选参数可以在较大范围内变化，能够高效实现颗粒尺寸的精确选择，可以实现颗粒连续均匀给料，不漏筛及堵塞筛网，拆卸和安装方便，易于清洗。

Description

滚筒式颗粒分选装置

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，特别涉及一种滚筒式颗粒分选装置。

背景技术

我国球床式高温气冷堆所使用的陶瓷型燃料元件，结构为球形包覆颗粒（TRISO）弥散在燃料区的石墨基体中。高温气冷堆核电站的固有安全性的第一道保证就是所使用的核燃料为TRISO型包覆颗粒，其由核燃料核芯、疏松热解碳层、内致密热解碳层、碳化硅层和外致密热解碳层组成。包覆燃料颗粒是高温气冷堆球形燃料元件的重要组成部分。包覆燃料颗粒能够有效阻挡裂变产物的释放，从而确保高温气冷堆的优异安全性。根据核反应堆物理计算，要求合格的包覆燃料颗粒单球直径为0.90±0.10mm。然而包覆过程中流化状态难以完全均一以及其它设备偶然因素等的存在，使得从包覆炉中卸出的包覆燃料颗粒的直径分布不完全满足0.90±0.10mm的要求。为了满足设计要求，保证高温气冷堆的安全性，需要采用一种合适的方法和设备筛分出合格尺寸的包覆燃料颗粒。核燃料颗粒筛分有其自身工艺特征，例如需要颗粒直径精细筛分（核反应堆物理要求），不能漏筛（核燃料价值昂贵），不能造成颗粒破裂（否则会造成核燃料沾污污染）、每批次筛分需要清洗筛网（防止核燃料沾污和交叉污染）等。面对高温气冷堆的发展趋势，燃料元件生产走向规模化，迫切需要一套适应生产要求的高效、可连续运行的颗粒尺寸分选设备。

现有筛分设备包括直线筛、振动筛、滚筒筛（例如CN200977504Y）等，可以部分实现尺寸分选，但不能完全满足本工艺的目的，例如达不到精细筛分要求、不能连续均匀给料、物料与筛网接触距离不足从而容易漏筛、筛网易堵塞造成筛分效率低下、易造成颗粒挤压破裂、装卸不便（每批核燃料筛分均需清洗滚筒筛，防止核燃料沾污和交叉污染）等，因此本专利设计了一套滚筒式颗粒尺寸分选装置，可以满足精细筛分、连续均匀给料、物料与筛网接触距离大、不漏筛等要求，同时结构紧凑，装卸方便，适宜于工业化应用。

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：如何提供一种颗粒尺寸分选装置，满足颗粒均匀给料，颗粒直径精细筛分，不漏筛，不挤压颗粒，容易拆卸清洗等要求，从而提高筛分效率和质量。

（二）技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种滚筒式颗粒分选装置，包括：框架、给料仓、料槽、给料器、滚筒筛笼、滚动毛刷、变速电机、盛装容器、底盘、以及控制装置；

所述给料仓用于盛放待筛分的颗粒；

所述给料器为可调节的振动给料器；所述振动给料器能够控制其振动频率，从而在筛分时能够控制颗粒进料速度；

料槽为颗粒进料缓冲区，其底部安装所述给料器；

所述盛装容器安装于滚筒筛笼的底部，其上下位置能够通过底部高度调节器调整；

所述底盘安装于所述分选装置的底部；

所述控制装置用于控制滚筒筛笼的转动速度以及振动给料器的振动频率。

优选地，所述滚筒筛笼呈圆柱形，为多段不同孔径可拆卸的筛笼，筛笼间用螺栓链接。

优选地，所述滚筒筛笼为两段；两段筛笼均有刻线和符号标识，符号用于指示筛笼前后端，刻线用于指示筛笼链接方位。

优选地，所述给料器给料出口从筛笼孔径较小一端向筛笼内给料。

优选地，所述滚筒筛笼一端为卡箍链接在转动中轴，通过转动中轴与位于框架上的轴承及轴依靠卡槽连接，另一端为卡槽链接在可转动轴承上，依靠可转动轴承与框架配合。

优选地，滚筒筛笼的筛体内设置螺旋导流板；所述螺旋导流板固定在内部支撑架上，并通过内部支撑杆上的槽口卡住，所述螺旋导流板与滚筒筛笼的筛网之间为焊接密封链接。

优选地，所滚筒筛笼的筛网与滚筒筛笼两端支架为焊接密封链接。

优选地，所述滚动毛刷安装于滚筒筛笼上方，两端为卡槽设计；所述滚动毛刷的两端安装拉紧弹簧。

所述滚动毛刷与滚筒筛笼啮合并靠筛笼带动逆向运动。

优选地，所述分选装置正前方采用透明门；所述透明门的开关与滚筒筛笼转动电机启停联锁。

优选地，所述分选装置的底盘具有可调水平且具有减震功能。

（三）有益效果

根据本发明提供的颗粒分选装置，该筛分装置对颗粒损伤小，分选参数可以在较大范围内变化，能够高效实现颗粒尺寸的精确选择，可以实现颗粒连续均匀给料，不漏筛及堵塞筛网，拆卸和安装方便，易于清洗。

附图说明

图1为依照本发明实施方式的滚筒式颗粒分选装置示意图；

图2为依照本发明实施方式的滚筒筛笼示意图。

图中：1、控制器；2、给料仓；3、给料槽；4、振动给料器；5、转动轴承；6、滚筒筛笼；6-1、筛网；6-2、端口支架；6-3、链接法兰；6-4、螺旋导流板；6-5、内部支撑架；7、底盘；8、第一颗粒收集容器；9、第二颗粒收集容器；10、第三颗粒收集容器；11、转动中轴；12、卡箍；13、弹簧；14、滚动毛刷。

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1～2所示，本发明实施方式提供的滚筒式颗粒分选装置包括框架、给料仓2、给料槽3、振动给料器4、滚筒筛笼6、滚动毛刷14、变速电机、盛装容器、底盘7、控制器1。

所述给料仓2用于盛放待筛分的颗粒，采用了合理几何设计，为倒直角棱台形，便于颗粒运动，同时配有透明的、便于打开清理的盖子。

所述给料槽3为颗粒进料缓冲区，底部安装可调节振动给料4器。颗粒从给料槽经过软管输运至给料器，然后给料器经过振动将颗粒输运至进料管道。

所述振动给料器4在筛分时提供进了进料过程中的颗粒振动，进而可以精确控制颗粒进料速度。

所述滚筒筛笼6为圆柱形，设计为两段可拆卸筛笼，网孔孔径分别为d1和d2，可以部分更换，两段筛笼可用螺栓链接成整体。

所述给料器给料出口从筛笼孔径较大一端向筛笼内给料。

所述两段筛笼之间链接法兰6-3上有刻线和符号标识，可保证前一段筛笼导流板颗粒流出方向和后一段筛笼导流板颗粒流入方向一致，避免颗粒在筛笼之间残存，同时易于安装。

所述滚筒筛笼6一端为卡箍12与转动中轴11链接，转动中轴11由无级变速电机带动，转动中轴11与位于框架上的轴承连接，所述滚筒筛笼6另一端为卡槽链接在可转动轴承5上，易于拆卸和安装。

所述滚筒筛笼6的筛体内设置螺旋导流板6-4，使得物料与筛网6-1接触距离大大增加，从而避免颗粒漏筛。

所述滚筒筛笼6内的螺旋导流板固定在内部支撑架6-5上，并通过内部支撑杆上合理布置的的槽口卡住，防止螺旋导流板的螺距变动而发生松动现象。

所述滚筒筛笼6外部筛网6-1与螺旋导流板6-4之间为焊接密封链接，确保颗粒不会从筛网与螺旋导流板之间通过。

所述滚筒筛笼6外部筛网6-1与滚筒端口支架6-2为焊接密封链接，确保颗粒不会从筛网与两端支架之间通过。

所述滚筒筛体6的筛网采用专用压制不锈钢网，网孔为正方形，网孔不变形，不错位，无毛刺，网孔丝径和网孔边长按筛分要求设计。

所述滚动毛刷14安装于滚筒筛笼上方，两端为卡槽设计，易于拆卸和安装，同时安装拉紧弹簧13，保证毛刷与滚筒筛网之间的紧密接触，保证清网效果。

所述滚动毛刷14为滚筒筛网带动转动，可以保持在转动的过程中同步清网。

所述滚动毛刷14与筛笼啮合并靠筛笼带动逆向运动。

所述盛装容器安装于滚筒筛笼的底部，其上下位置可以通过底部高度调节器调整，防止容器装料太多而卡箍受力大，从而拆卸不方便。

所述盛装容器包括第一颗粒收集容器8、第二颗粒收集容器9和第三颗粒收集容器10，分别用于收集筛分直径符合设计标准的颗粒、直径高于设计标准的颗粒以及直径低于设计标准的颗粒，与下料口通过卡箍链接，易于拆卸和安装。

所述底盘7安装于整个设备最底部，同时方便取出，用于收集整个筛分、拆卸过程中意外撒落的颗粒。

所述控制器1布置在顶部料仓左边，设有滚筒转动速度调节旋钮、振动给料器调节按钮，并设有调节范围的指示和锁定装置，结构紧凑，设计美观。

整个分装置底部可调水平且具有减震作用，正前方采用透明门，可观察滚筒运动状态，且门的开关与滚筒筛笼转动电机启停联锁，保证安全。

本发明实施方式提供的分选装置通过如下方式完成颗粒筛分的：将待筛分的颗粒加入到振动给料箱中。首先调节一个较小的颗粒进料振动频率和较小的滚筒筛笼转速，使得颗粒进料速率和滚筒筛笼转速都比较慢，然后根据颗粒的性质逐步调整振动给料速度，使得颗粒能够平稳、顺利、无阻塞的进入到滚筒筛体中。同时逐步调节滚筒筛笼的转速，观察颗粒在导流板的作用下的运动效果，保证颗粒和筛网的充分接触，使得其既能较快速度、有效进行尺寸筛分，又不会损伤颗粒。待整个滚动筛分完成后，拆卸滚筒筛笼，需仔细检查筛网中有无颗粒残留，同时清洗给料仓、料槽、接料口等部位。处理完毕后将各盛装容器中的颗粒分类管理并做好记录。

具体地，将待筛选颗粒加入到给料箱中，在振动给料器的作用下，颗粒由供料管均匀进入筛网内衬带有螺旋形导流板的滚筒筛中。滚筒筛的网眼为正方形，其边长依次为d1和d2。在通过第一部分的筛网时，直径小于d1的包覆颗粒通过网眼掉落到小于设计尺寸颗粒的收集器中；在通过第二部分筛网时，直径介于d1-d2之间的合格尺寸颗粒掉落到合格尺寸颗粒的收集器中；直径大于d2的的不合格颗粒，顺导流板流入大尺寸颗粒收集器。

为了更明确颗粒筛分效果，将之用于包覆后核燃料颗粒的真实筛分过程。

选择两段滚筒筛笼的筛网网孔直径d1＝0.8mm，d2＝2mm。加入待筛分包覆燃料颗粒5890g，逐步优化振动参数，最终调节滚筒转速为15转/分，调节给料振动频率为50Hz，约30min筛分结束，滚动毛刷工作正常，没有发现筛网堵塞现象。经颗粒粒径分析仪分析，3个容器内颗粒的粒径分别为d>1mm，d＝0.8～1mm，d<0.8mm，没有发现颗粒挤压破碎现象，满足设计要求。

本发明的实施方式使用了两种边长的网孔实现了将颗粒尺寸分为三类的目的。而在实际应用中，如果使用多种边长的网孔和多级网笼，则能够实现更精细尺寸的分类，因而该方法及设备具有一定的普适性。

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替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种滚筒式颗粒分选装置，其特征在于，包括：框架、给料仓、料槽、给料器、滚筒筛笼、滚动毛刷、变速电机、盛装容器、底盘、以及控制装置；

所述给料仓用于盛放待筛分的颗粒；

所述料槽为颗粒进料缓冲区，其底部安装所述给料器；

所述底盘安装于所述分选装置的底部；

2.根据权利要求1所述的分选装置，其特征在于，所述滚筒筛笼呈圆柱形，为多段不同孔径可拆卸的筛笼，筛笼间用螺栓链接。

3.根据权利要求2所述的分选装置，其特征在于，所述滚筒筛笼为两段；两段筛笼均有刻线和符号标识，符号用于指示筛笼前后端，刻线用于指示筛笼链接方位。

4.根据权利要求1所述的分选装置，其特征在于，所述给料器给料出口从筛笼孔径较小一端向筛笼内给料。

5.根据权利要求1所述的分选装置，其特征在于，所述滚筒筛笼一端为卡箍链接在转动中轴，通过转动中轴与位于框架上的轴承及轴依靠卡槽连接，另一端为卡槽链接在可转动轴承上，依靠可转动轴承与框架配合。

6.根据权利要求1所述的分选装置，其特征在于，滚筒筛笼的筛体内设置螺旋导流板；所述螺旋导流板固定在内部支撑架上，并通过内部支撑杆上的槽口卡住，所述螺旋导流板与滚筒筛笼的筛网之间为焊接密封链接。

7.根据权利要求6所述的分选装置，其特征在于，所滚筒筛笼的筛网与滚筒筛笼两端支架为焊接密封链接。

8.根据权利要求1所述的分选装置，其特征在于，所述滚动毛刷安装于滚筒筛笼上方，两端为卡槽设计；所述滚动毛刷的两端安装拉紧弹簧。

所述滚动毛刷与滚筒筛笼啮合并靠筛笼带动逆向运动。

9.根据权利要求1所述的分选装置，其特征在于，所述分选装置正前方采用透明门；所述透明门的开关与滚筒筛笼转动电机启停联锁。

10.根据权利要求1所述的分选装置，其特征在于，所述分选装置的底盘具有可调水平且具有减震功能。