CN110600146A - 一种应用于高温气冷堆的过球控制器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出的一种应用于高温气冷堆的过球控制器，包括依次连接的驱动电机、联轴器、磁力传动器和箱体，箱体包括固定连接的端盖和壳体，壳体内的工作腔室刚好容纳有由磁力传动器内磁转子驱动的圆形拨盘，该圆形拨盘边缘满布有多个相同的圆弧凹槽，所有圆弧凹槽的圆心均落在一个圆上；壳体内贯穿设有轴线与壳体工作腔室表面相切的垂直过球通道；当球形元件位于壳体工作腔室表面和过球通道的切点时，该球形元件受圆弧凹槽和过球通道的阻挡停止流通，当该球形元件随着圆形拨盘的转动过切点后恢复流通。本发明可实现球形元件的单一化通过，且保证球形元件通过的完整性，避免发生切球和卡球问题，特别适用于燃料元件输送装置频繁启停工况的高温气冷堆。
Description
技术流域
本发明属于反应堆工程设备技术领域，具体涉及一种应用于高温气冷堆的过球控制器。
背景技术
球床高温气冷堆可以实现不停堆连续换料运行，中国发明专利CN101083153A公开了一种球床高温气冷堆在线换料系统，可以应用于功率很大的高温气冷堆商业电站，该系统利用燃料球(球形元件)易于滚动的特点，通过管路进行输送，使新燃料球连续的装入堆芯，乏燃料球卸出堆芯。高温气冷堆核电站示范工程HTR-PM(High Temperature ModularPebble Bed Reactor Project)是该发明专利的实施案例，该示范工程采用双堆运行，单堆每天循环球可以达到6000个。
在示范工程HTR-PM在线换料系统的各个流程中，包括燃耗测量、新燃料球提升等、都是基于单一化的球形元件完成操作运行，因此系统必须设置专用的球形元件单一化通过控制装置，如中国发明专利CN102097144A公开了一种应用于高温气冷堆的球形元件单一化输送装置，该装置由箱体、转子和驱动部件组成，箱体包括至少一个进球通道和至少一个出球通道，转子包括至少一个接球杯，其转子必须准确转到与进球通道或者出球通道同轴的位置，才能保证球形元件从进球通道进入转子接球杯或者球形元件从转子接球杯进入出球通道，在频繁启停的运行环境下，对于驱动电机转动角度控制精度要求严格。球形元件如果粘连碎屑使得球形元件落入接球杯后的高度超出接球杯与工作腔的间隙，转子转动时可能造成箱体切球损伤球形元件。
发明内容
本发明要解决的技术问题，是提供一种应用于高温气冷堆的过球控制器，以控制球形元件单一化通过，保证球形元件通过的完整性，避免发生切球和卡球问题，特别适用于频繁启停运行环境，即使驱动电机发生失步和过冲现象，也不影响球形元件单一化的可靠通过。此外，球形元件间的碎屑可依靠自重通过过球控制器。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明提出的一种应用于高温气冷堆的过球控制器，包括依次连接的驱动电机、联轴器、磁力传动器和箱体，所述箱体包括固定连接的端盖和壳体，所述磁力传动器通过压盖与所述端盖紧固，且该磁力传动器的内磁转子穿过所述端盖中心；其特征在于，所述壳体内的工作腔室刚好容纳有由磁力传动器内磁转子驱动的圆形拨盘，该圆形拨盘边缘满布有多个相同的圆弧凹槽，所有圆弧凹槽的圆心均落在一个圆上；所述壳体内还贯穿设有轴线与壳体工作腔室表面相切的垂直过球通道；当球形元件位于壳体工作腔室表面和过球通道的切点时，该球形元件受圆弧凹槽和过球通道的阻挡停止流通，当该球形元件随着圆形拨盘的转动过切点后恢复流通。
本发明提出的应用于高温气冷堆的过球控制器，有以下优点：
1、本发明中的过球通道为整体式结构，不存在切球而损坏球形元件的问题；圆形拨盘可以有效保证球形元件单一化通过。
2、圆形拨盘接球角度和释放球的角度范围宽，允许一定的驱动电机失步和过冲现象。
3、圆形拨盘的拨齿顶端与过球通道的内壁间隙较大，过球通道中较大块球形元件碎渣可依靠自重直接通过，避免卡球现象。
4、采用磁力传动、金属密封环静态密封，可有效密封热态氦气气氛，避免放射性氦气泄露。
附图说明
图1为本发明实施例过球控制器整体结构的轴视图；
图2为本发明实施例过球控制器的侧面剖视图；
图3为本发明实施例中圆形拨盘的结构示意图；
图4为本发明实施例中圆形拨盘的侧视图。
其中：1-壳体，2-圆形拨盘，3-拨齿，4-工作腔室表面，5-螺栓，6-球形元件进口管，7-过球通道，8-球形元件，9-圆弧形切口，10-过球通道轴线，11-球形元件出口管，12-驱动电机，13-联轴器，14-磁力传动器，15-紧固件，16-金属密封环，17-螺钉，18-轴承座，19-轴承，20-中心面，21-第一轴，22-弹性挡圈，23-端盖，24-压盖，25-连接轴。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明提出的高温气冷堆过球控制器进一步详细说明如下：
参见图1～4，本发明实施例提出了一种应用于高温气冷堆过球控制器，主要功能是控制球形元件单一化通过，保证球形元件通过的完整性，所述过球控制器包括依次连接的驱动电机12、联轴器13、磁力传动器14和箱体，该箱体包括固定连接的端盖23和壳体1，磁力传动器14通过压盖24与端盖23紧固，且该磁力传动器14的内磁转子穿过端盖23中心；壳体1内的工作腔室刚好容纳有由磁力传动器14内磁转子驱动的圆形拨盘2，该圆形拨盘2边缘满布有多个相同的圆弧凹槽3，所有圆弧凹槽3的圆心均落在一个圆上；壳体1内还贯穿设有轴线与壳体1工作腔室表面相切的垂直过球通道7；保证当球形元件8位于壳体1工作腔室表面和过球通道7的切点(与过球通道7中点重合)时，该球形元件8受圆弧凹槽3和过球通道7的阻挡停止流通，当该球形元件8随着圆形拨盘2的转动过切点后恢复流通。
本发明实施例各组成部件的具体实现方式及功能如下：
驱动电机12、联轴器13和磁力传动器14共第一轴21设置共同构成本过球控制器的驱动部件，用于为圆形拨盘2提供动力，控制圆形拨盘2的转动速度和方向。本实施例中，驱动电机12采用步进电机或伺服电机，此外，还可采用结构紧凑、控制简单、性能可靠的其他驱动电机。磁力传动器14采用圆筒型磁力传动器，包括外磁转子、内磁转子和不导磁的隔离套，通过磁力传动器可实现无接触、无泄漏的扭矩传递，其中，外磁转子通过联轴器13与步进电机的输出轴连接，隔离套通过压盖24和紧固件15固定于端盖23上，内磁转子穿过端盖23的中部与壳体1内的圆形拨盘2连接，实现对圆形拨盘2的驱动。
壳体1和端盖23作为本过球控制器的支撑部件，用于实现本过球控制器内其他部件的安装，壳体1和端盖23之间通过螺栓5固定连接，且在两者的连接处通过金属密封环16进行密封。本实施例壳体1和端盖23的横截面均为六边形，是通过一矩形切去其两角形成的对称结构。端盖23的中部开设有供磁力传动器14内磁转子穿过的通孔，且该通孔与内磁转子共第一轴21。壳体1与端盖23连接的一端为敞口端，另一端为封闭端，壳体1的敞口端通过轴承座18(该轴承座18通过螺钉17与壳体1敞口端侧面紧固)和轴承19与圆形拨盘2一侧连接，且轴承19通过弹性挡圈22进行轴向固定，壳体1的封闭端内侧面上开设有与圆形拨盘2共第一轴21的圆柱孔，该圆柱孔处设有与圆形拨盘2另一侧连接的轴承，该轴承也通过弹性挡圈进行轴向固定。壳体1的中部开有用于容纳圆形拨盘2的圆柱形工作腔室，该工作腔室与圆形拨盘2共圆心，进一步地，壳体1的工作腔室表面4与圆形拨盘2各圆弧凹槽3的圆心落在一个圆上；壳体1内位于圆柱形工作腔室一侧还设有与第一轴21垂直并贯通壳体1的过球通道7，过球通道轴线10与壳体1的工作腔室表面4相切，且过球通道轴线10与圆形拨盘2厚度方向的中心面20处于同一平面，在过球通道7靠近工作腔室表面4的侧壁上形成圆弧形切口9；过球通道7的上、下端分别与球形元件进口管6和球形元件出口管11连通，球形元件进口管6、球形元件出口管11与过球通道7同轴且内径相等，本实施例中，内径范围在Φ64mm～66mm之间。
圆形拨盘2和过球通道7是实现球形元件8单一化通过的核心部件。本实施例的圆形拨盘2是通过在一等厚度的圆柱体(该圆柱体采用奥氏体不锈钢制成)表面铣出15个圆弧凹槽3形成，圆弧凹槽3满布于圆柱体表面，各圆弧凹槽3的半径相同均为R31mm(如图3中所示a)，略大于球形元件8的半径R30mm，且所有圆弧凹槽3的圆心均落在同一圆上，该圆的直径为Φ304mm(如图3中所示c)，各圆弧凹槽3的顶端分别作为一个拨齿，拨齿顶端与工作腔室表面4的间距在4mm～6mm之间，邻拨齿的夹角为24°(如图3中所示b)，相邻拨齿依次相连形成圆形的直径为Φ285mm(如图3中所示d)，圆形拨盘的厚度可为66mm～68mm(如图4中所示e)。过球通道7中点处远离圆弧凹槽3的侧壁与该圆弧凹槽形成对球形元件8的限位，使得球形元件8被阻挡而停止下沉流通，但球形元件碎渣可依靠自重通过。圆形拨盘2的两侧分别通过连接轴25(该连接轴位于第一轴21上)将圆形拨盘2安装于壳体1中。进一步地，圆弧拨盘2的拨齿、圆弧凹槽3和圆弧形切口9的表面均设有堆焊耐磨材料层，且均采用圆角，可减小圆形拨盘2与球形元件8之间的摩擦，保护球形元件8不受损伤。通过控制圆形拨盘2的转动速度和启停时间，可以方便的控制球形元件8单一化通过过球控制器的时间，如本实施例中，圆形拨盘2每启停一次转动24°需耗时2秒，每间隔10秒动作一次，则单一化通过球形元件8的时间为12秒。
本发明实施例过球控制器的工作过程如下：
球形元件8由球形元件进口管6依靠自重进入过球通道7，受过球通道7中间的拨齿阻挡而停止下沉流通；驱动电机12启动转动，经联轴器13驱动磁力传动器14外磁转子，外磁转子带动内磁转子转动，从而驱动圆形拨盘2转动；圆形拨盘2顺时针转动24°，紧后的拨齿拨动球形元件8沿过球通道7向下滑动，两个相邻拨齿间的圆弧凹槽3对球形元件8形成包络；随着圆形拨盘2的转动，球形元件8逐渐脱离圆弧凹槽3，最后靠自身重力从球形元件出口管11流出。紧后的拨齿阻挡后续球形元件8的继续流通；继续转动圆形拨盘2，下一个球形元件8流出，以此类推，确保球形元件8的单一化通过。当过球通道7中存在较大块的球形元件碎渣时，由于圆形拨盘2的拨齿3与过球通道7的内壁间隙较大，该球形元件碎渣可依靠自重通过，极端情况下，碎渣落在过球通道7中存在较大块的球形元件碎渣时，上，未直接滑落，则可通过驱动电机12反转圆形拨盘2，依靠圆弧形切口9推动碎渣滑落，避免卡球现象。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案，只要球形元件单一化过球装置采用整体通道、拨齿结构，不论通道个数、拨齿数及大小，均落在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种应用于高温气冷堆的过球控制器，包括依次连接的驱动电机(12)、联轴器(13)、磁力传动器(14)和箱体，所述箱体包括固定连接的端盖(23)和壳体(1)，所述磁力传动器(14)通过压盖(24)与所述端盖(23)紧固，且该磁力传动器(14)的内磁转子穿过所述端盖(23)中心；其特征在于，所述壳体(1)内的工作腔室刚好容纳有由磁力传动器(14)内磁转子驱动的圆形拨盘(2)，该圆形拨盘(2)边缘满布有多个相同的圆弧凹槽(3)，所有圆弧凹槽(3)的圆心均落在一个圆上；所述壳体(1)内还贯穿设有轴线与壳体(1)工作腔室表面相切的垂直过球通道(7)；当球形元件(8)位于壳体(1)工作腔室表面和过球通道(7)的切点时，该球形元件(8)受圆弧凹槽(3)和过球通道(7)的阻挡停止流通，当该球形元件(8)随着圆形拨盘(2)的转动过切点后恢复流通。
2.根据权利要求1所述的过球控制器，其特征在于，所述圆形拨盘(2)与球形元件(8)相接触的表面设有堆焊耐磨层，且相邻两圆弧凹槽(3)的连接处均设置为圆角。
3.根据权利要求1所述的过球控制器，其特征在于，所述壳体(1)的工作腔室表面(4)与圆形拨盘(2)各圆弧凹槽(3)的圆心落在一个圆上。
4.根据权利要求1所述的过球控制器，其特征在于，所述壳体(1)靠近端盖(23)一端为敞口端，壳体(1)另一端为封闭端；所述圆形拨盘(2)的中心两侧固定有凸出的连接轴(25)，第一连接轴与所述磁力传动器(14)的内磁转子连接，且该连接轴通过轴承(19)和轴承座(18)与壳体(1)敞口端连接；第二连接轴通过另一轴承与壳体(1)封闭端内侧面连接。
5.根据权利要求4所述的过球控制器，其特征在于，各所述轴承均通过弹性挡圈(22)进行轴向固定。
6.根据权利要求1所述的过球控制器，其特征在于，所述壳体(1)和端盖(23)的连接处设有金属密封环(16)。
7.根据权利要求1所述的过球控制器，其特征在于，所述驱动电机(12)采用步进电机或伺服电机。
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Legal Events
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