CN109607240B - 一种卸料装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械工程技术领域，尤其涉及一种卸料装置。该卸料装置包括从上到下依次连接的动力机构、传动机构以及执行机构，所述执行机构包括从上到下依次连接的轴系组件和转盘组件，其中所述转盘组件包括从上至下依次设置的上层辅助围挡、中层主扰动盘和下层取料部。本发明提供的卸料装置，便于控制，保证了球形物料取料的可靠性和球流卸料的稳定性，能够在轻载低速工况下满足卸料装置的长寿命、可靠运行要求，并且维修便捷。

Description

一种卸料装置
技术领域
本发明涉及机械工程技术领域，尤其涉及一种卸料装置。
背景技术
球床高温气冷堆采用球形元件物料多次通过堆芯的方式实现不停堆连续运行，在堆芯元件循环、乏燃料卸料、新燃料装料和堆芯重新装料等工艺过程中，均需要利用堆芯卸料装置将堆芯内堆积的球形元件进行卸料操作，其堆芯卸料装置是一种典型的等径球形物料卸料装置。
目前，秋窗高温堆有两种主要堆芯卸料工艺，第一种是利用单列器进行卸料，第二种是利用取料单一器与碎球分离器组合形成的一体化卸料装置进行卸料。由于球床压力、料箱结构及球形石墨元件固有的物料特性，球床高温堆堆芯卸料装置有两个主要技术需求：一是取料的稳定性，以满足预期卸料效率；二是避免料箱接拱和卡堵，以确保取料的可靠性。采用单列器进行卸料时主要存在的问题是：卸料不稳定，卸料操作时，出口管路中的球形元件数量是随机的，难以与下游单一化卸料设备协同，因而不能进行高效可靠的单一化卸料工艺控制。采用取料单一器与碎球分离器组合形成的一体化卸料装置进行卸料时，其中取料单一器的取料盘和碎球分离器的辊筒重量大且为卧式悬臂支撑结构，轴系中的轴承受到径向、轴向和弯扭复合载荷，轴承长寿期运转面临严峻考验，而且在强放射性下对结构复杂的卧式堆芯卸料装置及其轴系进行维修极其困难，尤其对堆芯卸料装置而言，必须在反应堆停堆和泄压，并在对堆内放射性气氛进行可靠有效的隔离后，才能进行维修，从核电厂的可利用性和人员防护两个方面评估，都要付出高昂的代价。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种卸料装置，能够解决现有等径球形物料卸料装置存在的卸料不稳定，可靠性差的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种卸料装置，包括从上到下依次连接的动力机构、传动机构以及执行机构，所述执行机构包括从上到下依次连接的轴系组件和转盘组件，其中所述转盘组件包括从上至下依次设置的上层辅助围挡、中层主扰动盘和下层取料部。
进一步地，在所述转盘组件底部设有护板组件。
进一步地，所述护板组件包括底弧板和设置在所述底弧板上的插排组件，所述底弧板与锥形面腔室相接，所述插排组件设置在所述底弧板与所述锥形面腔室之间。
进一步地，所述插排组件包括门架、分别与所述门架左右两侧对应活动连接的两个插排、以及对称设置在所述门架左右两侧的两个侧挡板，所述门架设有取料口。
进一步地，所述下层取料部包括取料环以及设置在所述取料环中的内档环，所述取料环包括呈环形布置的多个隔料肋，各所述隔料肋与所述内档环相连，每相邻的两个所述隔料肋与所述内档环之间组成一个取料槽孔。
进一步地，在所述中层主扰动盘的外侧面上设置有多个扰动块。
进一步地，所述上层辅助围挡由间隔布置的圆弧面和切平面组成。
进一步地，所述轴系组件包括主轴、第一轴承、第二轴承、退卸轴承套和推力轴承，所述第一轴承和第二轴承从上到下分别安装在所述主轴上，所述第一轴承和第二轴承均设置于所述退卸轴承套内；所述推力轴承安装在所述主轴上，且所述推力轴承设置于所述退卸轴承套上部。
进一步地，还包括承压壳体组件，所述传动机构的上下两端分别与所述动力机构、执行机构可拆卸连接；所述传动机构外部设有联轴器支座，所述联轴器支座与轴承座套相连，所述轴承座套与所述承压壳体组件相连。
进一步地，所述承压壳体组件上设置有扰动机构，所述扰动机构均为直线往复驱动机构。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
本发明提供的卸料装置，转盘组件包括从上下依次设置的上层辅助围挡、中层主扰动盘和下层取料部三个功能区段，三个功能区段能够对应于料箱中压向转盘组件的三层球形物料，分别对三层物料执行上层双向扰动、中层多向扰动、下层取料和周向扰动功能，从而能够在圆周、径向和高度方向上对料箱内的球形物料实行充分的扰动，实现自适应、高效取料，使得卸料操作更加稳定，可靠性更好。
本发明提供的卸料装置，在护板组件上设置插排组件，插排组件通过门架连接左右两个相对的插排，卸料装置正常运行时，插排打开使底弧板流道畅通，需要带料维修转盘组件时，可以手动将两个插排相插合，关闭底弧板流道，将球形物料阻隔在料箱内，从而可以将轴系组件和转盘组件进行拆卸，以实现对转盘组件的维修或更换，维修便捷。
本发明提供的卸料装置，将轴系组件的第一轴承和第二轴承分别置于退卸轴承套内，通过退卸轴承套的拆装，可以方便地对第一轴承和第二轴承进行拆卸和装配，更换维修简单，无需特殊的专用工装。
本发明提供的卸料装置，通过护板组件、转盘组件与扰动机构之间的配合，保证了球形物料取料的可靠性和球流卸料的稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例卸料装置的正视图；
图2为本发明实施例卸料装置图1的俯视图；
图3为本发明实施例卸料装置中承压壳体组件的三维结构图；
图4为本发明实施例卸料装置中轴系组件的结构示意图；
图5为本发明实施例卸料装置中转盘组件的主视图；
图6为本发明实施例卸料装置中转盘组件的底部结构示意图；
图7为本发明实施例卸料装置中转盘组件的轴测图；
图8为本发明实施例卸料装置中护板组件的结构图；
图9为本发明实施例卸料装置中护板组件与插排组件的安装示意图。
图中：
1：动力机构；2：传动机构；3：执行机构；4：承压壳体组件；5：转盘组件；6：护板组件；7：扰动机构；8：联轴器支座；9：第一紧固件；10：第一密封件；11：壳体；12：内衬筒；13：出球接管；14：端法兰；15：轴承座套；16：卸料功能区；17：料箱；18：锥形面腔室；19：竖直圆柱腔体；20：取料槽孔；21：连接件；22：下层取料部；23：推力轴承；24：退卸轴承套；25：第一轴承；26：第二轴承； 27：第一轴套；28：第二紧固件；29：第二轴套；30：第三轴套；31：主轴；32：上层辅助围挡；33：中层主扰动盘；34：刮板；35：取料环；36：隔料肋；37：内挡环；38：弧形面；39：扰动块；40：圆环段；41：切平面；42：底弧板；43：插排组件；44：出料口；45：导料斜面；46：底弧面；47：顶平面；48：导料槽；49：定位凸台；50：插排；51：门架；52：侧挡板；53：取料口；54：球形物料；55：直动式永磁驱动机构；100：驱动线；200：密闭空间；300：轴系组件。
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的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。
如图1-9所示，本发明实施例提供一种卸料装置，包括动力机构1、传动机构2、执行机构3、承压壳体组件4、护板组件6和扰动机构7。
动力机构1包括电机以及与电力连接的减速机。
传动机构2为一个联轴器，传动机构2一端连接动力机构1，另一端连接执行机构3，动力机构1、传动机构2和执行机构3依次可拆卸连接组成竖直向的驱动线100。
执行机构3包括从上到下依次连接的轴系组件300和转盘组件5，轴系组件300通过连接件21与转盘组件5相连。
承压壳体组件4包括壳体11以及分别与壳体11连接的端法兰14、轴承座套15，壳体11底部设有出球接管13。
在一种优选实施例中，传动机构2采用磁力传动器。传动机构2 外部设有联轴器支座8，联轴器支座8通过第一紧固件9与轴承座套 15相连，在联轴器支座8与轴承座套15之间设有第一密封件10，轴承座套15与承压壳体组件4相连。
承压壳体组件4的内腔为一个密闭空间200，利用磁力传动器的无接触传动特性实现执行机构3的动力密封转化为静密封，确保密闭空间200内气氛零泄漏。
护板组件6安装于承压壳体组件4内，护板组件6设置于驱动线 100的下方，也即，护板组件6设置在转盘组件5底部。护板组件6 将壳体11的内腔分割为料箱17和卸料功能区16两个部分。球形物料 54暂存于竖直圆柱腔体19和锥形面腔室18内，锥形面腔室18和护板组件6相连接的区域为料箱17。卸料功能区16为水平圆柱形腔室，转盘组件5和护板组件6位于卸料功能区16内，并共同执行单一化卸料功能。
承压壳体组件4的壳体11内腔包括卸料功能区16、锥形面腔室 18和竖直圆柱腔体19。竖直圆柱腔体19中安装有内衬筒12，内衬筒12的下部伸入锥形面腔室18内，内衬筒12的下部设有铲型弧面挡板。当竖直圆柱腔体19内装填球形物料54后，由于铲型弧面挡板的阻挡作用，基于流体压力原理，卸料功能区16、锥形面腔室18和竖直圆柱腔体19形成一个连通器，竖直圆柱腔体19内球柱的压力将推动球形物料54向锥形面腔室18和卸料功能区16流动。由于转盘组件5和护板组件6的阻挡，球流在卸料功能区16处形成一个类似于液体的自由堆高面，该自由堆高面的高度基本与铲型弧面挡板的底部平齐。
本实施例中，转盘组件5包括从上至下依次设置的上层辅助围挡 32、中层主扰动盘33和下层取料部22。上层辅助围挡32、中层主扰动盘33和下层取料部22自下而上对应于三层物料。
下层取料部22包括取料环35以及设置在取料环35中的内档环 37，取料环35包括呈环形布置的多个隔料肋36，各隔料肋36的底部通过刮板34与内档环37相连，内档环37的取料处设置有弧形面38，每相邻的两个隔料肋36与内档环37之间组成一个取料槽孔20。本实施例中，采用了两种不同宽度的隔料肋，对取料槽孔20引入不对称性，从而对底层球形物料54进行扰动。
中层主扰动盘33外表面上布置有不规则形状的多个扰动块39，在高度和直径方向上对中间层球形物料54实施扰动，从而保证对于底层球形物料54取料的灵活性和可靠性。
上层辅助围挡32的外表面由若干圆环段40和切平面41圆滑过渡连接而成，通过这种过渡起伏的曲面结构对料箱17内的上层球形物料 54直接实施扰动。
本实施例中，通过上层辅助围挡32、中层主扰动盘33和下层取料部22这三重扰动结构对料箱17内球形物料54的扰动效果是综合的，通过运动传递，可以保证球形物料54流动均匀，保证取料槽孔20能够可靠取料。
本实施例中，依靠竖直圆柱腔体19内球柱的压力，松散堆积的球形物料54经过内衬筒12流动到料箱17内，在动力机构1通过传动机构2带动执行机构3转动时，球柱压力推动球形物料54进入转盘组件 5的取料槽孔20内，进而使球形物料54随主扰动盘33转动至出球接管13处，球形物料54再依靠重力排出卸料装置。
由于转盘组件5具有多个取料槽孔20，则执行机构3每转一圈就可以取得多个球形物料54，然后球形物料54再通过出料口44排至出球接管13中，完成对球形物料54的卸料操作。但是由于球形物料54 的固体物料特性，受护板组件6、壳体11和内衬筒12等结构影响，每个球形物料54表观外形、碎球和碎屑等的物料影响，以及执行机构3的扭矩和转速等影响，并不能保证每个取料槽孔20经过料箱17进料时都能取到一个球形物料54，某些情况下，球形物料54可能会被临时挤死，或者在料箱17内结成拱形，而导致不能进入取料槽孔20内。取料槽孔20经常性的取空不仅会影响卸料效率，也不利于卸料的自动化控制。因此，通过转盘组件5从上下依次设置的上层辅助围挡32、中层主扰动盘33和下层取料部22这三层功能区段的扰动作用，即可解决物料取空的问题，从而提高取球率。
护板组件6包括底弧板42和设置在底弧板42上的插排组件43，底弧板42通过导料斜面45与锥形面腔室18相接，插排组件43设置在底弧板42与导料斜面45之间。
其中，底弧板42的上表面为顶平面47，底弧板42的下表面为底弧面46，在顶平面47上设有导料槽48，导料槽48中设有定位凸台49。底弧板42通过定位凸台49安装于壳体11的卸料功能区16底部，底弧面46与卸料功能区16等径贴合。
插排组件43包括门架51、分别与门架51左右两侧对应活动连接的两个插排50、以及对称设置在门架51左右两侧的两个侧挡板52，门架51设有取料口53。其中，各插排50的插针能够穿过门架51的侧板与门架51活动连接，两个插排50相对运动能够将取料口53关闭，两个插排50相向运动能够将取料口53打开。两个侧挡板52呈锥形设置，导料斜面45、两个侧挡板52、取料口53以及底弧板42共同形成了转盘组件5取料的物料通道，而底弧板42上的导料槽48则能够在取料槽孔20与刮板34引导下，保证球形物料54和粉尘等物料畅通。而定位凸台49则便于护板组件6的安装，同时能够对转盘组件5进行限位。门架51和底弧板42能够将三层以上的球形物料54有效阻挡料箱17内，而不至于对转盘组件5形成额外的挤压载荷。
当转盘组件5长时间未能排球时，通过控制逻辑可以判断为料箱 17接拱。由于球形物料54和料箱17的结构特性，接拱现象可能出现在三个位置，一是内衬筒12的铲型弧面挡板附近。其二是当料箱17 堆积的球形物料54超过上层辅助围挡32时，有可能在插排组件43的门架51处形成高度方向的接拱。其三是底弧板42上靠近取料口53处的环向弧长。
上述前三种接桥情况发生的概率依次递增，为解除接桥以保证堆芯正常卸料，本实施例采用扰动机构7来解决。其中扰动机构7包括电磁驱动推杆7a和电磁驱动机构7b。电磁驱动推杆7a作为直线驱动机构能够解决第一种接桥情况下的破拱问题。对于第二和第三种接桥情况均可以通过电磁驱动机构7b来破桥。
设定本实施例中的转盘组件具有10个取料槽孔20，平均20秒取出一个球形物料54，按照这种取球概率，如果卸料装置下游设置的计数器在连续2分钟内未取到球形物料54，即可判断可能发生了第三种或第二种接桥情况，因此首先启动电磁驱动机构7b破桥，如果仍然未能取得球形物料54，则判断可能发生了第一种接桥情况，此时可启动电磁驱动推杆7a破桥。
在本实施例中，承压壳体4的轴承座套15与壳体11相连。
执行机构3中的轴系组件300包括包括主轴31、第一轴承25、第二轴承26、退卸轴承套24和推力轴承23，第一轴承25和第二轴承26 从上到下分别安装在主轴31上，第一轴承25和第二轴承26通过第二轴套29和第三轴套30分隔，第一轴承25和第二轴承26均设置于退卸轴承套24内。推力轴承23安装在主轴31上，且推力轴承23设置于退卸轴承套24上部。推力轴承23的底面与第一轴套27相抵，推力轴承23通过第一轴套27顶住第一轴承25。退卸轴承套24通过第二紧固件28安装在轴承座套15内。
在本实施例中，推力轴承23主要承受轴系组件300的自重载荷，第一轴承25和第二轴承26对轴系组件300起到辅助支撑作用，并承受料箱17中球床的挤压力和摩擦力产生的扭矩，通过第一轴承25、第二轴承26和推力轴承23共同保证轴系组件300的运行稳定性。
由于第一轴承25和第二轴承26均置于退卸轴承套24内，在拆卸最上层的推力轴承23后，通过卸轴承套24的拆装，即可利用拉拔器方便地对第一轴承25和第二轴承26进行拆卸和装配，更换维修简单，无需特殊的专用工装。
本实施例还设置了两个直动式永磁驱动机构55，通过两个直动式永磁驱动机构55来分别推动两个插排50将门架51关闭，从而阻挡料箱17内的放射性球形物料54，进而通过抽取轴承座套15，实现对轴系组件300和转盘组件5的整体拆卸，以实施维修和更换。
综上所述，本发明实施例所述的卸料装置，能够在圆周、径向和高度方向上对料箱内的球形物料实行充分的扰动，实现自适应、高效取料，保证了球形物料取料的可靠性和球流卸料的稳定性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，除非另有说明，“若干”的含义是一个或多个；“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
最后应说明的是：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 (10)

1.一种卸料装置，其特征在于：包括从上到下依次连接的动力机构、传动机构以及执行机构，所述执行机构包括从上到下依次连接的轴系组件和转盘组件，其中所述转盘组件包括从上至下依次设置的上层辅助围挡、中层主扰动盘和下层取料部。
2.根据权利要求1所述的卸料装置，其特征在于：在所述转盘组件底部设有护板组件。
3.根据权利要求2所述的卸料装置，其特征在于：所述护板组件包括底弧板和设置在所述底弧板上的插排组件，所述底弧板与锥形面腔室相接，所述插排组件设置在所述底弧板与所述锥形面腔室之间。
4.根据权利要求3所述的卸料装置，其特征在于：所述插排组件包括门架、分别与所述门架左右两侧对应活动连接的两个插排、以及对称设置在所述门架左右两侧的两个侧挡板，所述门架设有取料口。
5.根据权利要求1所述的卸料装置，其特征在于：所述下层取料部包括取料环以及设置在所述取料环中的内档环，所述取料环包括呈环形布置的多个隔料肋，各所述隔料肋与所述内档环相连，每相邻的两个所述隔料肋与所述内档环之间组成一个取料槽孔。
6.根据权利要求1所述的卸料装置，其特征在于：在所述中层主扰动盘的外侧面上设置有多个扰动块。
7.根据权利要求1所述的卸料装置，其特征在于：所述上层辅助围挡由间隔布置的圆弧面和切平面组成。
8.根据权利要求1所述的卸料装置，其特征在于：所述轴系组件包括主轴、第一轴承、第二轴承、退卸轴承套和推力轴承，所述第一轴承和第二轴承从上到下分别安装在所述主轴上，所述第一轴承和第二轴承均设置于所述退卸轴承套内；所述推力轴承安装在所述主轴上，且所述推力轴承设置于所述退卸轴承套上部。
9.根据权利要求1所述的卸料装置，其特征在于：还包括承压壳体组件，所述传动机构的上下两端分别与所述动力机构、执行机构可拆卸连接；所述传动机构外部设有联轴器支座，所述联轴器支座与轴承座套相连，所述轴承座套与所述承压壳体组件相连。
10.根据权利要求9所述的卸料装置，其特征在于：所述承压壳体组件上设置有扰动机构，所述扰动机构均为直线往复驱动机构。
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