CN115970590A - 一种接触式电加热六氟化铀供料装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于核燃料生产铀化工技术领域，具体为一种接触式电加热六氟化铀供料装置，包括支撑座、固定在支撑座上的筒体以及设置在筒体内的保护笼架，保护笼架的外周周向活动设置有若干个加热扇叶，加热扇叶的上端通过拉力弹簧与保护笼架的外侧壁固定连接，加热扇叶的下端转动连接在支撑座上，筒体的上开口端密封盖合有上盖组件；自然状态下，加热扇叶的上部在拉力弹簧的作用下自然张开，形成倒锥形结构；筒体内放置六氟化铀容器时，加热扇叶向内收缩紧贴容器的侧壁。本发明通过加热扇叶实现了六氟化铀容器的直接加热，加热效率高，热损失小，且具备合理的温度梯度以平衡物料吸热导致的容器壁面温场不均现象。

Description

一种接触式电加热六氟化铀供料装置

技术领域

本发明属于核燃料生产铀化工技术领域，具体为一种接触式电加热六氟化铀供料装置。

背景技术

六氟化铀常温常压下为无色或淡黄色的晶体，易升华，是一种极度危险的放射性物质。职业性急性中毒表现为呼吸道刺激，重者引起肺炎，肺水肿，及肝、肾病变。它与水或空气中的水蒸气反应生成有毒的氟化氢气体和水溶性氟化铀酰，如果吸入或接触人体，极易造成致命性伤害。

为了避免六氟化铀在转移过程中容器发生泄漏，通常在进行气化转移时将六氟化铀罐放置在六氟化铀供料装置内，供料装置作为六氟化铀罐的保护容器，在物料转移过程中产品容器一旦发生泄漏，供料装置将作为六氟化铀罐的包容边界，防止六氟化铀扩散至大气中。另外，在六氟化铀的转移过程中，供料装置内的六氟化铀的饱和蒸气压必须控制在一定范围内，外部加热温度需均匀可控；但目前的六氟化铀供料装置多为卧式供料方式，供料装置的自动化程度较低，且存在温度加热不均匀，加热速度较慢的现象。如专利201811285646.3中的六氟化铀供料装置为卧式供料，且加热体设置在六氟化铀罐的右侧，通过磁力风机为供料装置内部提供加热对流和热交换的动力来源，将热量传递给六氟化铀罐内，上述加热方式不但加热速度慢，还会出现加热不均匀的现象，且卧式供料装置的上料和下料过程相对麻烦，增加了工作人员的劳动强度。

因此，本领域技术人员亟需研发一款立式且能实现加热均匀的供料装置。

发明内容

为解决上述背景技术中的问题，本发明提供一种接触式电加热六氟化铀供料装置，通过加热扇叶的自然张开和受力收缩，实现了加热扇叶与六氟化铀容器的紧贴，并结合底部的加热组件实现对六氟化铀容器的均匀加热。

本发明采用以下技术方案：

一种接触式电加热六氟化铀供料装置，包括支撑座、固定在支撑座上的筒体以及同轴设置在筒体内的保护笼架，保护笼架的外周周向活动设置有若干个加热扇叶，加热扇叶的上端通过拉力弹簧与保护笼架的外侧壁固定连接，加热扇叶的下端转动连接在支撑座上，所述筒体的上开口端盖合有上盖组件；

保护笼架内未放置六氟化铀容器时，加热扇叶的上部在拉力弹簧的作用下自然张开，形成倒锥形结构；保护笼架内放置六氟化铀容器时，加热扇叶的上部克服拉力弹簧的力向内收缩，抱紧六氟化铀容器的侧壁。

进一步的，每个加热扇叶的内侧壁沿竖直方向均匀设置有短加热电阻丝和长加热电阻丝，短加热电阻丝和长加热电阻丝通过传热材料铸为一体，加热扇叶的内表面设有多个接触式热电偶，接触式热电偶和加热扇叶均与控制系统通讯连接。

进一步的，加热扇叶的底部设有向内延伸的支撑板，多个支撑板形成支撑六氟化铀容器的支撑面，支撑板随加热扇叶的转动而转动，保护笼架内放置六氟化铀容器时，在六氟化铀容器的重力下，支撑板向下转动，驱动加热扇叶向内收缩。

进一步的，支撑板上设置有底部加热组件，底部加热组件用于对六氟化铀容器的底部进行加热。

进一步的，保护笼架的内径与六氟化铀容器的外径相同，且保护笼架的上端开口为大口锥段。

进一步的，上盖组件的顶部固定有电机，电机的输出轴贯穿上盖组件后与风扇连接，风扇位于六氟化铀容器的上方，风扇外设置风罩。

进一步的，上盖组件与筒体通过扣环法兰密封连接，筒体的外表面上设有支撑扣环法兰的法兰支撑机构，扣环法兰的内壁面形成卡槽，筒体的上开口端向外凸出有第一卡接边沿，上盖组件的下开口端向外凸出有第二卡接边沿，盖合状态下，第一卡接边沿和第二卡接边沿密封卡接在卡槽内。

进一步的，第一卡接边沿的上表面设置第一斜齿，第二卡接边沿的下表面设置有第二斜齿，第一斜齿和第二斜齿啮合连接，第一卡接边沿和第二卡接边沿通过密封垫圈密封连接。

进一步的，筒体的外表面还设有销轴支撑件，上盖组件包括与筒体的上开口端密封连接的上盖、铰接连接在销轴支撑件上的电动推杆I，电动推杆I的推动端与扣环法兰的外侧壁通过支撑块铰接连接。

进一步的，筒体的外侧壁上还铰接连接有电动推杆II,电动推杆II的推动端朝上设置，上盖的顶面上固定连接有上盖板支架，上盖板支架的另一端依次通过第一转动轴与销轴支撑件铰接连接，通过第二转动轴与电动推杆II的推动端铰接连接，电动推杆II动作驱动上盖绕第一转动轴转动。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）本发明在保护笼架内放置六氟化铀容器时，加热扇叶的上部克服拉力弹簧的力向内收缩，紧贴六氟化铀容器的侧壁，实现对六氟化铀容器的直接加热，加热扇叶将热量直接传递至固体状的六氟化铀上，利用六氟化铀的温度相变关系，实现六氟化铀的液化及气化供料；且筒体呈立式设置在支撑座上，筒体作为六氟化铀罐的包容边界，可防止六氟化铀泄露扩散至大气中，立式的供料装置更便于工作人员加料和卸料。

（2）本发明保护笼架的开口端为大口锥段，实现六氟化铀罐放置的导向功能，确保六氟化铀罐可对中放入，减少取出过程中六氟化铀罐与加热扇叶的摩擦引起的加热不均。

（3）本发明的加热扇叶的内壁面上设置分段且不同功率的加热电阻丝，结合多个接触式热电偶反馈，解决物料吸热导致温度场不均一的问题。

（4）本发明配备有自动化的上盖组件，利用双电动推杆实现上盖的扣环式法兰密封以及自动开关盖，减少操作人员的劳动强度及接触辐射风险，确保整体设备的操作便捷性。另外，还在上盖及扣环法兰上均设有手轮结构，作为电动推杆失效后的驱动支撑点，确保上盖在任何状态下均可开关。

（5）本发明的供料装置加热效率高，热损失小，且具备合理的温度梯度以平衡物料吸热导致的六氟化铀容器壁面温度不均的现象，同时兼顾事故包容的作用，可减少操作人员接触辐射的风险。

附图说明

为了更清楚的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简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅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它附图。

图1为本发明接触式电加热六氟化铀供料装置的整体结构图；

图2为本发明的供料装置的内部加热扇叶安装结构图；

图3为本发明的加热扇叶结构图；

图4为本发明的扣环法兰密封结构图；

图5为本发的上盖组件结构图；

其中：1-支撑座，2-筒体，3-保护笼架，31-大口锥段，4-六氟化铀容器，5-加热扇叶，51-短加热电阻丝，52-长加热电阻丝，53-接触式热电偶，54-支撑板，55-转动轴，6-拉力弹簧，7-底部加热组件，8-电机，9-磁力联轴器，10-扣环法兰，11-法兰支撑机构，12-卡槽，13-第一卡接边沿，14-第二卡接边沿，15-密封垫圈，16-销轴支撑件，17-上盖，18-电动推杆I，19-支撑块，20-电动推杆II，21-上盖板支架，22-第一转动轴，23-第二转动轴，24-第二手轮，25-第一手轮。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅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，本领域普通的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它实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合图1至图5以及具体实施例详细论述本发明。

如图1-5所示，本发明提供一种接触式电加热六氟化铀供料装置，包括支撑座1、固定在支撑座1上的筒体2以及同轴设置在筒体2内的保护笼架3，保护笼架3的设置主要为六氟化铀容器4的取放料提供导向作用，使六氟化铀容器4对中放入筒体2内，且不需要其他部件支撑即可保证六氟化铀容器4的竖直方向的稳定，保护笼架3的外周周向活动设置有若干个加热扇叶5，加热扇叶5的上端通过拉力弹簧6与保护笼架3的外侧壁固定连接，加热扇叶5的下端通过转动轴55转动连接在支撑座1上，筒体2的上开口端密封盖合有上盖组件；保护笼架3内未放置六氟化铀容器4时，加热扇叶5的上部在拉力弹簧6的作用下自然张开，形成倒锥形结构；保护笼架3内放置六氟化铀容器4时，加热扇叶5的上部克服拉力弹簧6的力向内收缩，抱紧六氟化铀容器4的侧壁。

本发明通过转动加热扇叶5的设置，使加热扇叶5与六氟化铀容器4的紧密贴附，实现了对六氟化铀容器5的直接加热，加热扇叶5将热量直接传递至固体状的六氟化铀上，利用六氟化铀的温度相变关系，实现六氟化铀的液化及气化供料。可以知道，本发明的六氟化铀物料在转移过程中，筒体2内始终处于负压状态，筒体2内的气体物料不会泄露至空气中，即使在密封稍微不严实的情况下，外界的空气通过负压进入筒体2内。

还需要说明的是，本申请中的筒体2呈立式设置在支撑座1上，筒体2作为六氟化铀容器4的包容边界，在物料转移过程中六氟化铀容器或管道一旦发生泄漏，筒体2包容六氟化铀容器4，可防止六氟化铀泄露扩散至大气中，且立式的供料装置更便于工作人员加料和卸料。

具体的，如图3所示，每个加热扇叶5的内侧壁沿竖直方向均匀设置有短加热电阻丝51和长加热电阻丝52，短加热电阻丝51和长加热电阻丝52通过传热材料铸为一体，加热扇叶5的内表面设有多个接触式热电偶53，接触式热电偶53和加热扇叶5均与控制系统通讯连接。短加热电阻丝51的长度与六氟化铀容器4内的固体物料的高度持平，保证在加热初期，六氟化铀容器4内的固体物料能均匀受热；长加热电阻丝52的长度与保护笼架3的高度持平，由于物料在相变过程中体积会膨胀导致筒体2下面温度高，上面温度低，此时，通过控制系统调节短加热电阻丝51和长加热电阻丝52的功率，以针对性的实现六氟化铀容器4部分加热，以最大限度保证容器壁面温度的均匀。

具体的，如图2所示，加热扇叶5的底部设有向内延伸的支撑板54，多个支撑板54形成支撑六氟化铀容器4的支撑面，支撑板54随加热扇叶5的转动而转动，保护笼架3内放置六氟化铀容器4时，在六氟化铀容器4的重力下，支撑板54向下转动，驱动加热扇叶5向内收缩紧贴六氟化铀容器4。当六氟化铀容器4取出时，加热扇叶5在拉力弹簧6的驱动下自然张开，实现分离，避免了六氟化铀容器4与加热扇叶5之间的摩擦作用。

具体的，如图2所示，支撑板54上设置有底部加热组件7，底部加热组件7用于对六氟化铀容器4的底部进行加热，利用底部加热组件7及加热扇叶5的共同作用完成加热。

具体的，如图1、图2所示，保护笼架3的内径与六氟化铀容器的外径相同，且保护笼架3的上端开口为大口锥段31。保护笼架3包括下固定圈、上固定圈以及连接上固定圈和下固定圈的连接条。优选的，连接条有三个，周向均匀设置在上固定圈和下固定圈的外周，相邻两个连接条之间的间隙为加热扇叶与六氟化铀容器接触的间隙，保护笼架3的大口锥段31设置在上固定圈的上端开口上。

具体的，如图5所示，上盖组件的顶部固定有电机8，电机8的输出轴贯穿上盖组件后与风扇连接，电机8的输出轴通过磁力联轴器9与上盖组件密封连接，风扇位于六氟化铀容器4的上方，风扇外设置风罩。风扇为加热对流和热交换提供动力，保证热量均匀的扩散在整个筒体2内。

具体的，如图4所示，上盖组件与筒体2通过扣环法兰10密封连接，筒体2的外表面上设有支撑扣环法兰10的法兰支撑机构11，扣环法兰10的内壁面形成卡槽12，筒体2的上开口端向外凸出有第一卡接边沿13，上盖组件的下开口端向外凸出有第二卡接边沿14，盖合状态下，第一卡接边沿13和第二卡接边沿14密封卡接在卡槽12内；卡槽12的上顶壁上环向间隔设置有若干个缺口（图中未示出），第二卡接边沿14间隔设置在上盖组件的下开口上，第二卡接边沿14的形状与缺口的形状相匹配，且第二卡接边沿14与缺口的数量相同；盖合时，第二卡接边沿14通过缺口进入卡槽12内，接着转动上盖组件使第二卡接边沿14卡接在卡槽12内，实现筒体2的密封。

具体的，第一卡接边沿13的上表面设置第一斜齿，第二卡接边沿14的下表面设置有第二斜齿，第一斜齿和第二斜齿啮合连接，第一卡接边沿13和第二卡接边沿14通过密封垫圈15密封连接，其中，第一斜齿和第二斜齿的啮合为密封垫圈15提供压紧力，避免六氟化铀容器4内的物料泄露至空气中，减少人员接触辐射风险，而且该密封方式也可减少密封垫圈15的磨损及更好频率，降低运行成本。

具体的，如图5所示，筒体2的外表面还设有销轴支撑件16，上盖组件包括与筒体2的上开口端密封连接的上盖17、铰接连接在销轴支撑件16上的电动推杆I18，电动推杆I18的推动端与扣环法兰10的外侧壁通过支撑块19铰接连接。

具体的，筒体2的外侧壁上还铰接连接有电动推杆II20,电动推杆II20的推动端朝上设置，上盖17的顶面上固定连接有上盖板支架21，上盖板支架21的另一端依次通过第一转动轴22与销轴支撑件16铰接连接，通过第二转动轴23与电动推杆II20的推动端铰接连接，电动推杆II20动作驱动上盖17绕第一转动轴22转动。

自动开合盖原理为：需要开盖时，首先启动电动推杆I18，电动推杆I18推动扣环法兰10转动一定角度，使第二卡接边沿14转动至缺口位置，之后启动电动推杆II20，电动推杆II20的推动端缩回，使上盖板支架21绕第一转动轴22向上转动，带动上盖17打开；当需要合盖时，首先启动电动推杆II20，电动推杆II20的推动端伸长，使上盖板支架21绕第一转动轴22向下转动，带动上盖17向下移动使第二卡接边沿14进入扣环法兰10的缺口内，之后启动电动推杆I18，电动推杆I18推动扣环法兰10转动一定角度，使第二卡接边沿14卡接在卡槽12内，完成上盖17的密封盖合。

具体的，上盖17的上表面上设置有第一手轮25，扣环法兰10的外表面设置有第二手轮24。第一手轮25和第二手轮24作为电动推杆失效后的驱动支撑点，确保上盖17在任何状态下均可开关。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (10)

1.一种接触式电加热六氟化铀供料装置，其特征在于，包括支撑座、固定在所述支撑座上的筒体以及同轴设置在所述筒体内的保护笼架，所述保护笼架的外周周向活动设置有若干个加热扇叶，所述加热扇叶的上端通过拉力弹簧与所述保护笼架的外侧壁固定连接，所述加热扇叶的下端转动连接在所述支撑座上，所述筒体的上开口端盖合有上盖组件；

所述保护笼架内未放置六氟化铀容器时，所述加热扇叶的上部在所述拉力弹簧的作用下自然张开，形成倒锥形结构；所述保护笼架内放置六氟化铀容器时，所述加热扇叶的上部克服所述拉力弹簧的力向内收缩，抱紧所述六氟化铀容器的侧壁。

2.根据权利要求1所述的接触式电加热六氟化铀供料装置，其特征在于，每个所述加热扇叶的内侧壁沿竖直方向均匀设置有短加热电阻丝和长加热电阻丝，所述短加热电阻丝和长加热电阻丝通过传热材料铸为一体，所述加热扇叶的内表面设有多个接触式热电偶，所述接触式热电偶和加热扇叶均与控制系统通讯连接。

3.根据权利要求1所述的接触式电加热六氟化铀供料装置，其特征在于，所述加热扇叶的底部设有向内延伸的支撑板，多个所述支撑板形成支撑所述六氟化铀容器的支撑面，所述支撑板随所述加热扇叶的转动而转动，所述保护笼架内放置所述六氟化铀容器时，在所述六氟化铀容器的重力下，所述支撑板向下转动，驱动所述加热扇叶向内收缩。

4.根据权利要求3所述的接触式电加热六氟化铀供料装置，其特征在于，所述支撑板上设置有底部加热组件，所述底部加热组件用于对所述六氟化铀容器的底部进行加热。

5.根据权利要求1所述的接触式电加热六氟化铀供料装置，其特征在于，所述保护笼架的内径与所述六氟化铀容器的外径相同，且所述保护笼架的上端开口为大口锥段。

6.根据权利要求1所述的接触式电加热六氟化铀供料装置，其特征在于，所述上盖组件的顶部固定有电机，所述电机的输出轴贯穿所述上盖组件后与风扇连接，所述风扇位于所述六氟化铀容器的上方，所述风扇外设置风罩。

7.根据权利要求1所述的接触式电加热六氟化铀供料装置，其特征在于，所述上盖组件与所述筒体通过扣环法兰密封连接，所述筒体的外表面上设有支撑所述扣环法兰的法兰支撑机构，所述扣环法兰的内壁面形成卡槽，所述筒体的上开口端向外凸出有第一卡接边沿，所述上盖组件的下开口端向外凸出有第二卡接边沿，盖合状态下，所述第一卡接边沿和第二卡接边沿密封卡接在所述卡槽内。

8.根据权利要求7所述的接触式电加热六氟化铀供料装置，其特征在于，所述第一卡接边沿的上表面设置第一斜齿，所述第二卡接边沿的下表面设置有第二斜齿，所述第一斜齿和第二斜齿啮合连接，所述第一卡接边沿和第二卡接边沿通过密封垫圈密封连接。

9.根据权利要求7所述的接触式电加热六氟化铀供料装置，其特征在于，所述筒体的外表面还设有销轴支撑件，所述上盖组件包括与所述筒体的上开口端密封连接的上盖、铰接连接在所述销轴支撑件上的电动推杆I，所述电动推杆I的推动端与所述扣环法兰的外侧壁通过支撑块铰接连接。

10.根据权利要求9所述的接触式电加热六氟化铀供料装置，其特征在于，所述筒体的外侧壁上还铰接连接有电动推杆II,所述电动推杆II的推动端朝上设置，所述上盖的顶面上固定连接有上盖板支架，所述上盖板支架的另一端依次通过第一转动轴与所述销轴支撑件铰接连接，通过第二转动轴与所述电动推杆II的推动端铰接连接，所述电动推杆II动作驱动所述上盖绕所述第一转动轴转动。

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