CN1039513C - 高温气冷堆吸送输球循环装置 - Google Patents

Abstract

本发明属核反应堆领域球床型高温气冷堆燃料元件装卸系统抽吸式单列化排球输球装置。它以反应堆冷却气体为工质，经抽吸作用，气流流经被抽吸的燃料球与输球管道口间的狭流道，使球前后形成一个压差，球随着气流流动向上提升。它是一种新的排球输球装置。结构简单、运行可靠、检修方便，输球效率高，可对尺寸小的球，破损球或碎块进行初步分选。本发明还可推广应用于散料气力输送系统上。

Description

高温气冷堆吸送输球循环装置

本发明属核反应堆领域，尤其涉及的是球床高温气冷堆燃料元件装卸系统中与卸料管直接相连的输排球设备。

目前球床高温气冷堆和球床流动热态模拟实验装置所采用的输球设备主要有压送输球和螺旋杆输球两种结构。压送输球是在管道中被输送球的后面吹入气体，使其压力大于输球管道中气体压力，随着气流流动，球单个间断地向高处提升；螺旋杆输球是利用螺旋杆的推力，将球一个顶着一个不间断地向高处提升，输球管道中全部充满球，提升高度有一定限度。德国的AVR实验堆和THR-300原型堆是采用压送输球法，俄罗斯的球床流动动态模拟实验装置是采用螺旋杆输球法。这两种输球设备的主要缺点是，设备的执行部件需承受卸料管中球柱很大的压力，可维修性极差，要维修此部件必须将堆芯中燃料球全部排空方可进行，这样，会使反应堆装卸料系统设计复杂化，维修周期加长，严重影响反应堆的利用率。

本发明旨在于提供一种新颖的将堆芯中堆积的球体单列化排出的输球设备，它不需要排空堆芯中燃料球就可以方便地进行检修，同时又可以对燃料球进行初步分选，提高了反应堆利用率和输球效率。

本发明的主要特点：

采用吸送式进行输球循环，利用负压风机抽出转动吸头中球后面管路里气体，使球前后形成一个压差、随着管路中气流流动，单个间断地向高处提升，球到达最高点时，上升速度接近零，靠其自重流回卸料管，从而完成一个循环。

本发明该装置由新燃料装入设备、卸料管、单一器、碎球分离器、提升器、输球管、计数器等组成，利用气流抽吸作用，使燃料球单列排出。其特征在于：

卸料管内装有管状转动吸头，转动吸头下端通过十字叉头与传动机构相连，转动吸头上端通过一个滑动摩擦副与固定输球管相接，输球管下端安装一计数器、输球管上部安装一缓冲箱，在从缓冲箱中引出的输球管排球口处安装一排球活门，缓冲箱上吸气管与负压风机相连。此外，管状转动吸头外圆柱表面上按一定规律镶嵌有间断螺旋状扰动齿条。管状转动吸头内表面有一变直径过球通道。为降低转动吸头处的承重载荷采用卸料管下端经变向后再接转动吸头，在出口处球床形成自由表面，在吸头吸口处以上始终保持3-4层球高度。气流向上抽吸，吸头旋转扰动，排球口处安装有自动复位的排球活门。本发明装置能保证燃料球单列化的排出，完全避免相互“搭桥”而卡住的排球故障。

本发明的设计方案是：

卸料管具有足够大的直径(500mm)，以防止60mm直径的燃料球所形成的球柱靠自重下流时在管内出现“搭桥”现象。卸料管下端经变向后，造出口处球堆积形成自由表面，在吸头吸口处以上始终保持3-4层球高度。在出口箱内安装转动吸头，转动吸头制成管状，外圆直径可设计成一系列尺寸，使其周围排列的一圈球留有半个球直径尺寸的空隙，同时在外圆柱表面上按一定规律镶嵌扰动齿条，使球在吸头吸口处不能形成规律化排列，以保证进球顺利。吸口直径大于球直径，并向上倾斜，与水平方向成6°角度。管状吸头内有一变径过球通道，输球通道直径稍大于球直径，在与吸口底同一水平高度上设置一定径环，直径略小于球直径，使尺寸合格的球被吸送上去，尺寸不合格球、破损球或碎块被分选出来，落入下部接球罐中。吸头下端采用十字叉头与传动机构的传动管连接，便于维修和拆卸。吸头上端通过一锥形滑动摩擦副与固定输球管连接。输球管上部弯头有足够大的曲率半径，防止球过份撞击。在与弯头另一端相接的缓冲箱内排球管上钻有数个小孔，使所有小孔的断面积之和大于吸气管的断面积。从缓冲箱内引出的排球管端部装有自动复位的排球活门，活门挡板靠重力和吸力自动封住排球口，当球通过弯头最高点后，靠下落的动能撞开挡板，流回卸料管，完成一个循环。在输球管下部装有计数器，记录循环球的个数。吸气管上装有旁路阀门和调节阀门，用来调节抽吸气流量的大小。通过控制转动吸头的转动速度和抽吸气流量大小来调节输球循环速度。

附图说明：图1为本发明装置的结构示意图。

〔1〕  接球罐    〔2〕  传动机构    〔3〕  十字叉头

〔4〕  转动吸头  〔5〕  扰动齿条    〔6〕  滑动摩擦副

〔7〕  计数器    〔8〕  输球管      〔9〕  缓冲箱

〔10〕 排球活门  〔11〕 卸料管      〔12〕 旁路阀

〔13〕 调节阀    〔14〕 负压风机

本发明的优点是：

1.结构简单，维修操作方便。

2.球床对转动吸头压力小，马达所需转动力矩小。

3.管状转动吸头可正反方向转动，进球连续、流畅。

4.能对尺寸小的球、破损球或碎块进行初步分选。

5.本装置除可用在球床高温气冷堆燃料元件装卸系统外，还可推广应用于散料气力输送系统上。

实施例

本装置根据清华大学10MW高温气冷堆燃料元件装卸系统输球设备的尺寸要求设计。冷态模拟实验台架由卸料管、模拟实验球、转动吸头、输球管、光电计数器、缓冲箱、排球活门、旁路调节阀、负压风机、传动机构等组成。传动机构由行星摆线针轮减速机和传动管组成，用调频电源调节交流电频率，用时间继电器实现马达换向，可任意调节转动速度。本装置经15万个球的循环试验表明，该装置完全能安全可靠运行，球输送效率极高。

Claims (1)

1.高温气冷堆的一种吸送输球循环装置，由卸料管、转动吸头、十字叉头、传动机构、输球管、计数器、缓冲箱、排球活门、负压风机等组成，其特征在于所说的吸送输球循环装置，利用气流向上抽吸，管状转动吸头旋转扰动作用，使燃料球单列排出，并进行循环。

a.卸料管内装有制成管状的转动吸头[4]，转动吸头下端通过十字叉头[3]与传动机构[2]相连，转动吸头[4]上端通过一个滑动摩擦副[6]与固定输球管相接，输球管[8]下部安装一计数器[7]，输球管[8]上部安装一缓冲箱[9]，在从缓冲箱中引出的输球管排球口处安装一靠重力和吸力自动复位的排球活门[10]，缓冲箱[9]上吸气管通过旁路阀[12]和调节阀[13]与负压风机[14]相连；

b.管状转动吸头外圆柱表面上镶嵌有间断螺旋状扰动齿条；

c.管状转动吸头内表面有一变直径过球通道；

d.为降低转动吸头处的承重载荷，采用卸料管[11]下端经变向后再接转动吸头[4]。

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