CN103761999A - 一种应用于高温气冷堆的岔道器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种应用于高温气冷堆的岔道器，岔道器包括动力部件、磁力传动器、转子组件和箱体组件，箱体组件由具有三个过球通孔及一个转子沉孔的箱体，以及与之焊接的三个等径过球管组成，转子组件包括转子和轴承，转子的转鼓上有一过球弯通孔，箱体组件中三个过球管的中轴线共面并相交于一点，且其中两条中轴线与第三条中轴线之间的钝角相等，转子转鼓的弯通中轴线与箱体过球管的中轴线共面，且转鼓过球弯通孔的两个出口中轴线之间的夹角与所述过球管中轴线钝角相等，屏蔽与磁力传动器的支架相连，动力部件由带旋转变压器的交流伺服系统及减速机组成。本发明的岔道器可以执行离散或串列球形元件的“一分二”或“二合一”岔道功能。

Description

一种应用于高温气冷堆的岔道器

技术领域

本发明涉及反应堆工程，具体涉及一种应用于高温气冷堆的岔道器。

背景技术

球床高温气冷堆采用球形元件多次通过堆芯的方式运行，高温堆核电站的可利用性和经济性在很大程度上依赖于其特有的燃料装卸系统。在商用的多模块高温气冷堆核电站中，燃料装卸系统是一个复杂而又庞大的压力管网及机电控制系统，从冗余备用、设备安装、控制运行等角度，在各相关球流管路上的不同位置需要设置一些“一分二”或“二合一”的岔道器，在球流三叉口，根据需要，任一时刻，岔道器只能导通一个上游管路和一个下游管路，保证离散或成串的球形元件连续通过，其他相关分支管路不能导通，以避免在岔道口发生球路堵塞。

现有技术中，有一种球床反应堆燃料元件管路循环桥联装置具有类似功能，该装置的箱体设置了缓冲腔和导向腔，在导向腔内设置具有舌板结构的执行机构，以实现双路进料和双路出料之间任一通路的导通。该桥联装置适用于“二二桥联”结构，相对于“一分二”或者“二合一”型的三叉结构，结构复杂，安装空间大。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种应用于高温气冷堆的岔道器，该岔道器可以针对离散或串列球形燃料元件执行“一分二”或“二合一”功能。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种应用于高温气冷堆的岔道器，其特征在于，所述岔道器包括箱体组件、动力部件、磁力传动器和转子组件，其中：

箱体组件包括表面带有三个过球通孔及一个转子沉孔的箱体，以及与箱体焊接的三个等径过球管；每个所述过球通孔的轴线都与转子沉孔的轴线垂直，其直径与过球管的直径相等；

磁力传动器包括内磁组件、隔离罩、外磁组件和支架，所述支架通过紧固件和密封件压紧隔离罩，并与箱体组件相连；

转子组件包括转子和轴承，转子由转轴与转鼓组成；所述转鼓上有一过球弯通孔，转鼓通过轴承支撑于箱体的转子沉孔内，转子的转轴与磁力传动器的内磁组件相连，动力部件则通过联轴器与磁力传动器的外磁组件相连，磁力传动器通过支架、紧固件和密封件压紧其隔离罩并与箱体相连；

箱体组件中三个过球管的中轴线共面并相交于一点，且其中两条中轴线与第三条中轴线之间的钝角相等，转子转鼓的弯通中轴线与箱体过球管的中轴线共面，且转鼓过球弯通孔的两个出口中轴线之间的夹角与所述过球管中轴线钝角相等。

优选地，箱体的三个所述过球管、三个所述过球通孔和转子转鼓的过球弯通孔的直径相等，且在62-65mm范围内。

优选地，所述箱体与转子转鼓上分别设有匹配的限位柱与限位槽，两端限位点的圆心角角度与所述箱体组件的两个过球管之间的钝角相等。

优选地，所述箱体组件的两个过球管之间的钝角为120°。

优选地，所述伺服系统由带旋转变压器的交流伺服电机和行星齿轮减速机组成。

优选地，所述轴承为耐热耐磨合金轴承。

优选地，所述岔道器还包括屏蔽，所述屏蔽与磁力传动器的支架相连，所述动力部件置于屏蔽内。

（三）有益效果

本发明至少具有如下的有益效果：

本发明可以针对离散或串列球形燃料元件执行“一分二”或“二合一”功能。箱体的过球管路的设计上，有一个过球弯孔，其两个出口中轴线之间的夹角与箱体两条进球管路与一条出球管路（或两条出球管路和与一条进球管路，仅为用法上的差异）中轴线夹角相等。所以，根据转子旋转角度的不同，过球弯孔可以分别连通两条过球管路。从而就可以通过控制转子的旋转，来使过球管路连通不同的过球管路，在控制时延足够小的情况下，就可以让不同管路的球通入同一管路，或者同一管路的球通入不同管路，也就是执行了“一分二”或“二合一”的功能。

根据本发明技术方案提供的高温气冷堆岔道器，其转鼓的过球弯通中轴线与箱体三个过球管的中轴线共面，从而动力部件、磁力传动器和转子组件组成的驱动线均可垂直于过球管中轴线而全方位安装，相对于中驱动线只能在箱体底部向下安装的多向分配器，本发明技术方案的岔道器体积小，安装和维修灵活、方便，且由于在箱体和转鼓上设置有对应的限位装置，限位和到位检测更准确。此外，与多向分配器相比，由于本发明设置了屏蔽，本发明技术方案的岔道器可以在放射性环境下保证动力部件长期可靠工作。

相对于使用接球杯的单一输送器，本发明技术方案岔道器转鼓的弯通能保证串列球形元件顺利通过，在接通两上下游过球管并定位后，可保证同一方向的离散与串列球形元件畅通，只有在球流方向变更时才需要切换通道，不必频繁启停、效率更高，避免了卡球风险，因而具有更高的运行可靠性。

进一步地，所述过球管、过球通孔和过球孔的直径相等，且在62-65mm范围内，也就是均略大于球形元件的直径。这样就能使球流的传输顺畅，并较不容易发生卡球的现象。

当然，实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例中岔道器的结构剖切主视图；

图2是本发明一个实施例中岔道器的本体结构局部剖切详图；

图3是本发明一个实施例中的岔道器的剖切侧视图，；

图4是本发明一个实施例中岔道器的结构示意图；

其中，1：动力部件；2：联轴器组件；3：磁力传动器；

4：转子组件；5：箱体组件；6a、6b、6c：过球管

7：伺服系统；8：联轴器；9：外磁组件；10：支架；

11：内磁组件；12：隔离罩；13：转子沉孔；14：箱体；

15：转鼓；16：限位槽；17：限位柱；18a、18b：过球弯通孔

19：轴承；20a、20b、20c：过球通道；

21a、21b、21c：通道中轴线；22a、22b：弯通孔中轴线；

23：中轴线交点；24：密封件；25：密封唇边；26：紧固件；

27：屏蔽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

本发明实施例提出了一种应用于高温气冷堆的执行“二合一”功能的岔道器，参见图1至3，本发明所涉及的高温气冷堆岔道器包括动力部件1、联轴器组件2、磁力传动器3、转子组件4、箱体组件5和屏蔽27。箱体组件5由带过球通孔20a、20b、20c及转子沉孔13的箱体14，以及与之焊接且等径的三个过球管6a、6b、6c组成，三个过球管的中轴线共面并相交于一点23；转子组件4包括转子和轴承19，转子的转鼓15上有一进口和出口分别为18a和18b的过球弯通孔。转子4的转轴利用花键与磁力传动器3的内磁组件11相连，而转鼓15则通过两侧的一对轴承19支撑于箱体14的转子沉孔13内，转鼓15的弯通中轴线与箱体14过球管的中轴线共面。

所述屏蔽27与磁力传动器3的支架10相连，动力部件1置于屏蔽27内，并通过联轴器组件2与磁力传动器3的外磁组件9相连。磁力传动器3的支架10通过紧固件26压紧隔离罩12与箱体14相连，并利用密封件24实现连接界面处的静密封，此外，还可以对箱体14与隔离罩12配对的密封焊唇边25实施密封焊以实现该界面处对渗透性很强的放射性氦气的零泄漏密封。由于磁力传动器3的磁耦合作用，动力部件1与转子组件4之间的动力传递为无接触的柔性传动，在磁力传动器3的隔离罩12隔离作用下，将动密封转化为静密封，不仅实现了放射性氦气的密封，也改善了动力部件1的运行环境。

在球形元件流通过程中，流经转鼓15弯通孔的球形元件具有很强的放射性，所述磁力传动器3采用瘦长的紧凑型圆筒形结构，其外磁组件9和内磁组件11除具有足够的长度方向屏蔽厚度外，径向也具有足够的屏蔽厚度，可以保护动力部件1免受球形元件瞬时通过转鼓15直射而导致的过大累积放射性剂量。由于动力部件1受到转鼓上下游球形元件瞬时流动的斜射放射性照射相对较小，仅需采用厚度不大的屏蔽27即可，因而可以采用钢管或锻管作为屏蔽。

所述箱体组件5的三个过球管6a、6b、6c与转子转鼓15的过球弯通孔等径，本实例中直径均为65mm，从而各过球管和通孔中能保证直径为60mm的球形元件顺利流通。所述箱体组件5的三个过球管6a、6b、6c的中轴线共面并相交于一点23，且其中两条中轴线与第三条中轴线之间的钝角相等，本实施例中该钝角为120°；转子的转鼓15上过球弯通孔18a、18b的进口与出口中轴线22a、22b之间的夹角与所述过球管中轴线钝角相等，本实施中也是120°。

“二合一”岔道器工作原理如图3所示，当转鼓15弯通孔的孔口22a和22b分别与箱体14的过球通孔20b和20c联通时，离散或串列球形元件只能经由过球管6b、过球通孔20b、转鼓弯通通孔22a与22b、过球管20c顺畅流通。而来自过球管6a上游的球形元件则被转鼓15截停在本岔道器处，当需要导通时，在主控制系统指令下，动力部件1顺时针旋转120°，在磁力传动器3的无接触驱动下，转鼓15也顺时针旋转120°，从而转鼓15的弯通孔的22b和22a分别与箱体14的过球通孔20a和20c联通，离散或串列球形元件则经由过球管6a、过球通孔20a、转鼓弯通通孔22b与22a、过球管20c向下游顺畅流通，同时来自过球管6b上游的球形元件的流动则被本岔道器截止。同理，在需要重新导通6b与6c通路时，在主控制系统指令下，动力部件1逆时针旋转120°，并驱动转鼓15同步旋转120°即可。

所述动力部件1由带旋转变压器的交流伺服电机和行星齿轮减速机组成，由于交流伺服电机具有的良好矩频特性，以及旋转变压器高精度的分辨率，可以保证伺服系统以满足频繁启停、运转平稳和输出轴精确到位的转角控制要求。此外，在所述箱体5与转子转鼓15上分别设有匹配的限位柱17与限位槽16，且两端限位点的圆心角度为120o，一方面可以限制转子转鼓15的转角运动范围，另一方面，便于交流伺服系统利用其具有的力矩模式，实现位置校准，以保证定位器的定位精度。

所述轴承19为耐热耐磨的合金轴承，具有优于陶瓷轴承的塑形和韧性，在无润滑剂情况下仍能满足轴承耐温和耐辐照的长寿命运行要求。

实施例2

本发明实施例提出了一种应用于高温气冷堆的执行“一分二”功能的岔道器，参见图4，该岔道器与实施例1中的岔道器除球路构造上有少许差别外其余部分完全相同。

具体来说，其过球管6a和6c导通，而过球管6a和6b截止，离散或串列球形元件只能经由转鼓15的弯通向过球管6c的下游流通。当需要导通过球管6a和6b时，在主控制系统指令下，动力部件1逆时针旋转120°，并驱动转鼓15同步旋转120°即可。

需要说明的是，两个实施例的不同之处只在于一个是“两个出球管和一个进球管”、另一个是“两个进球管和一个出球管”，而且两者的具体装置实际上只是互为倒置的关系，只有在各管路的名称上有所区别，所有两个实施例的装置都是包括在保护范围内的。

可见，本发明提出了一种针对离散或串列球形燃料元件执行“一分二”或“二合一”功能的岔道器，并能满足高温堆寿命期内长期运转的运行可靠性要求。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种应用于高温气冷堆的岔道器，其特征在于，所述岔道器包括箱体组件、动力部件、磁力传动器和转子组件，其中：

箱体组件包括表面带有三个过球通孔及一个转子沉孔的箱体，以及与箱体焊接的三个等径过球管；每个所述过球通孔的轴线都与转子沉孔的轴线垂直，其直径与过球管的直径相等；

磁力传动器包括内磁组件、隔离罩、外磁组件和支架，所述支架通过紧固件和密封件压紧隔离罩，并与箱体组件相连；

转子组件包括转子和轴承，转子由转轴与转鼓组成；所述转鼓上有一过球弯通孔，转鼓通过轴承支撑于箱体的转子沉孔内，转子的转轴与磁力传动器的内磁组件相连，动力部件则通过联轴器与磁力传动器的外磁组件相连，磁力传动器通过支架、紧固件和密封件压紧其隔离罩并与箱体相连；

箱体组件中三个过球管的中轴线共面并相交于一点，且其中两条中轴线与第三条中轴线之间的钝角相等，转子转鼓的弯通中轴线与箱体过球管的中轴线共面，且转鼓过球弯通孔的两个出口中轴线之间的夹角与所述过球管中轴线钝角相等。

2.根据权利要求1所述的岔道器，其特征在于，箱体的三个所述过球管、三个所述过球通孔和转子转鼓的过球弯通孔的直径相等，且在62-65mm范围内。

3.根据权利要求1所述的岔道器，其特征在于，所述箱体与转子转鼓上分别设有匹配的限位柱与限位槽，两端限位点的圆心角角度与所述箱体组件的两个过球管之间的钝角相等。

4.根据权利要求1所述的岔道器，其特征在于，所述箱体组件的两个过球管之间的钝角为120°。

5.根据权利要求1所述的岔道器，其特征在于，所述伺服系统由带旋转变压器的交流伺服电机和行星齿轮减速机组成。

6.根据权利要求1所述的岔道器，其特征在于，所述轴承为耐热耐磨合金轴承。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的岔道器，其特征在于，所述岔道器还包括屏蔽，所述屏蔽与磁力传动器的支架相连，所述动力部件置于屏蔽内。

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