CN117275776B - 一种球床堆新燃料自动装料装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及反应堆工程技术领域，特别是一种球床堆新燃料自动装料装置。本发明公开了一种球床堆新燃料自动装料装置，其包括，由箱体和贮存罐组成的容载组件，以及由驱动件、导流件、出料件和出料口组成的装料组件，所述贮存罐与所述箱体配合，所述贮存罐上设置有挡球板，所述驱动件设置于所述箱体上，所述导流件开设于所述箱体内，所述出料件设置于所述箱体内，所述出料口设置于所述箱体上并与所述出料件对接。本发明通过容载组件和装料组件的配合，可实现新燃料向下游系统的快速装料。具有安全可靠、高效装料的特点，有效减少装料过程的人工投入。
Description
技术领域
本发明涉及反应堆工程技术领域，特别是一种球床堆新燃料自动装料装置。
背景技术
球床式高温气冷堆是一种固有安全性好，可用于高效发电和高温供热的先进核反应堆，是国际核能领域第四代核能系统中的首选堆型之一。利用球形燃料元件的有利几何形状，球床式高温气冷堆可实现反应堆的不停堆换料功能。
高温堆燃料元件的运输、贮存及取料是关系到反应堆装料效率的重要问题，目前球床堆燃料元件在厂内主要贮存在新燃料贮存容器的集束管内，装料时需要依靠人力手动从新燃料贮罐逐袋、逐个取出，装料效率较低。因此，研究适用于球床式高温堆的新燃料自动装料装置及装料方法，提高新燃料的装料效率具有重要意义。
发明内容
鉴于上述和/或现有的球床式高温气冷堆中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明所要解决的问题在于解决球床式高温堆现有技术无法实现自动装料和快速装料的技术难题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种球床堆新燃料自动装料装置，其包括，由箱体和贮存罐组成的容载组件，以及由驱动件、导流件、出料件和出料口组成的装料组件，所述贮存罐与所述箱体配合，所述贮存罐上设置有挡球板，所述驱动件设置于所述箱体上，所述导流件开设于所述箱体内，所述出料件设置于所述箱体内，所述出料口设置于所述箱体上并与所述出料件对接。
作为本发明所述球床堆新燃料自动装料装置的一种优选方案，其中：所述箱体上设置有对接筒和出料筒，所述对接筒固定连接于所述箱体上并通过设置于所述对接筒内壁上的对接块与设置于所述贮存罐上的对接槽配合，所述出料筒固定连接于所述箱体上。
作为本发明所述球床堆新燃料自动装料装置的一种优选方案，其中：所述驱动件包括入料驱动件和出料驱动件，所述入料驱动件设置于所述箱体上并与所述挡球板配合，所述出料驱动件设置于所述出料筒上并与所述出料件配合，所述入料驱动件包括对接轴和入料电机，所述对接轴与所述箱体通过轴承活动连接并与所述挡球板配合，所述出料驱动件包括驱动主轴和出料电机，所述驱动主轴设置于所述出料筒内并与所述出料件配合。
作为本发明所述球床堆新燃料自动装料装置的一种优选方案，其中：所述导流件包括设置于所述出料筒内的斜面块和开设在所述斜面块上的导向槽。
作为本发明所述球床堆新燃料自动装料装置的一种优选方案，其中：所述斜面块接近对接筒的一端高度高于另一端，所述导向槽对称开设于所述斜面块上，所述导向槽接近所述对接筒的一端尺寸大于另一端，两个所述导向槽远离所述对接筒的一端逐渐靠近并与所述出料件对应。
作为本发明所述球床堆新燃料自动装料装置的一种优选方案，其中：所述出料件包括取料盘和出料罩，所述取料盘设置于所述出料筒内并与所述驱动件配合，所述出料罩设置于所述出料筒内并与所述驱动件活动连接。
作为本发明所述球床堆新燃料自动装料装置的一种优选方案，其中：所述出料罩上开设有活动槽，所述活动槽形状与所述取料盘配合。
作为本发明所述球床堆新燃料自动装料装置的一种优选方案，其中：所述取料盘上开设有取料孔和驱动对接孔，所述取料孔与所述导向槽配合，所述驱动对接孔与所述驱动件配合。
作为本发明所述球床堆新燃料自动装料装置的一种优选方案，其中：所述出料罩内开设有接收孔、导流槽和出料孔，所述接收孔开设对应于所述出料罩远离所述出料口一端并与所述取料孔对应，所述导流槽与所述接收孔相通，所述出料孔与所述出料口对应并与所述出料口配合。
作为本发明所述球床堆新燃料自动装料装置的一种优选方案，其中：所述取料孔和所述接收孔的形状为圆锥筒状，所述取料孔接近所述导流件一端的尺寸大于燃料球尺寸并小于另一端尺寸，所述接收孔接近所述取料孔一端的尺寸大于所述取料孔远离所述导流件一端的尺寸，所述取料孔深度大于燃料球的半径长度。
本发明有益效果为：本发明通过容载组件和装料组件的配合，可实现新燃料向下游系统的快速装料。具有安全可靠、高效装料的特点，有效减少装料过程的人工投入。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，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的附图。其中：
图1为球床堆新燃料自动装料装置整体结构示意图。
图2为球床堆新燃料自动装料装置结构爆炸图。
图3为球床堆新燃料自动装料装置剖面图。
图4为箱体剖面结构示意图。
图5为球床堆新燃料自动装料装置剖面爆炸图。
图6为挡球板结构示意图。
图7为燃料球在出料运动中的状态示意图
图8为球床堆新燃料自动装料方法运行流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1～图6，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种球床堆新燃料自动装料装置，包括由箱体101和贮存罐102组成的容载组件100，以及由驱动件201、导流件202、出料件203和出料口204组成的装料组件200。
具体的，贮存罐102与箱体101配合，贮存罐102上设置有挡球板102a，驱动件201设置于箱体101上，导流件202开设于箱体101内，出料件203设置于箱体101内，出料口204设置于箱体101上并与出料件203对接。
进一步的，箱体101上设置有对接筒101a和出料筒101b，对接筒101a固定连接于箱体101上并通过设置于对接筒101a内壁上的对接块101a-1与设置于贮存罐102上的对接槽102b对应，便于贮存罐102与对接筒101a完成对接，出料筒101b固定连接于箱体101上。
进一步的，驱动件201包括入料驱动件201a和出料驱动件201b，入料驱动件201a设置于箱体101上并与挡球板102a配合，出料驱动件201b设置于出料筒101b上并与出料件203配合，入料驱动件201a包括对接轴201a-1和入料电机201a-2，对接轴201a-1与箱体101通过轴承活动连接并与带动挡球板102a转动，出料驱动件201b包括驱动主轴201b-1和出料电机201b-2，驱动主轴201b-1活动设置于出料筒101b内并与出料件203配合。
进一步的，挡球板102a可以如图6一样为槽板交替设置结构，但不仅限于此，用于与入料电机201a-2同步转动，从而使挡球板102a交替进行关闭和打开的状态，从而避免大量燃料球从贮存罐102涌入箱体101
使用时，利用贮存罐102上的对接槽102b卡合对接筒101a内壁上的对接块101a-1，从而使贮存罐102稳定进入对接筒101a并且保证贮存罐102避免因为摩擦而跟随由入料电机201a-2带动的挡球板102a转动而转动的特殊情况，保证装置运行的稳定性。
实施例2
参照图1～图7，为本发明第二个实施例，其不同于第一个实施例的是，该实施例提供了一种球床堆新燃料自动装料装置包括：由出料筒101b内的导向槽202b组成的导流件202，由取料盘203a和出料罩203b组成的出料件203。
具体的，导流件202包括设置于出料筒101b内的斜面块202a和开设在斜面块202a上的导向槽202b，斜面块202a接近对接筒101a的一端高度高于另一端，导向槽202b对称开设于斜面块202a上，导向槽202b接近对接筒101a的一端尺寸大于另一端，两个导向槽202b远离对接筒101a的一端逐渐靠近并与出料件203对应，取料盘203a设置于出料筒101b内并由出料驱动件201b带动的驱动主轴201b-1驱动，出料罩203b设置于出料筒101b内并与驱动主轴201b-1活动连接，并且出料罩203b通过固定销与出料筒101b固定连接。
具体的，取料盘203a上开设有取料孔203a-1和驱动对接孔203a-2，驱动对接孔203a-2与驱动主轴201b-1对应，并随驱动主轴201b-1转动，出料罩203b内开设有接收孔203b-2、导流槽203b-3和出料孔203b-4；接收孔203b-2开设对应于出料罩203b远离出料口204一端并与取料孔203a-1对应，导流槽203b-3与接收孔203b-2相通，出料孔203b-4与出料口204对应并与出料口204配合。
使用时，燃料球由贮存罐102进入对接筒101a并通过对接筒101a开设格栅便于完成贮存罐102与对接筒101a的对接，此时可以同时完成挡球板102a和对接轴201a-1的对接，使与对接轴201a-1连接的入料电机201a-2可以带动挡球板102a转动，接着通过入料电机201a-2带动挡球板102a转动，当挡球板102a的空槽部分与箱体101内部重合，燃料球由贮存罐102进入箱体101，此时因为导向槽202b开设于出料筒101b内的斜面块202a上，且导向槽202b与燃料球接触面的高度低于斜面块202a高度，且由于出料筒101b的圆柱体结构，燃料球会优先进入导向槽202b接近对接筒101a的一端，并受限于导向槽202b侧壁的阻挡，燃料球会顺着导向槽202b内壁向斜面块202a低处滚动，并准确进入取料盘203a上的取料孔203a-1内；
进一步的，此时由于出料电机201b-2带动的驱动主轴201b-1转动带动取料盘203a转动，同时会带动进入取料孔203a-1内的燃料球做圆周运动，在取料孔203a-1运动到出料罩203b的接收孔203b-2处时，燃料球进入接收孔203b-2中并因重力原因顺着导流槽203b-3下落至位于出料孔203b-4处并由出料孔203b-4进入出料口204，从而排出，完成逐个装料。
优选的，出料罩203b上开设有活动槽203b-1，活动槽203b-1形状与取料盘203a配合，避免了由出料电机201b-2带动的取料盘203a振动导致的对接过程不稳定，可以让取料盘203a上的取料孔203a-1与出料罩203b上的接收孔203b-2对接更加稳定。
优选的，取料孔203a-1和接收孔203b-2的形状为圆锥筒状但是不限于圆锥筒状，取料孔203a-1接近导流件202一端的尺寸大于燃料球尺寸并小于另一端尺寸，接收孔203b-2接近取料孔203a-1一端的尺寸大于取料孔203a-1远离导流件202一端的尺寸，取料孔203a-1深度大于燃料球的半径长度。
如图7所示，此种设计的工作原理在于，保证取料孔203a-1深度大于燃料球的半径长度可以保证燃料球的重心始终处于取料孔203a-1内，进而利用改平面为斜面的方式使燃料球所受到的垂直向下的重力G可以在斜面的方向上分化出G1的分力，即使燃料球获得可以使其沿斜面向下运动的力，当燃料球没有到达接收孔203b-2位置时，燃料球会受到来自出料罩203b的反作用力，并且此反作用力会在斜面方向上分化出与G1相等，方向相反的力，此时燃料球达到平衡状态，在不另外施加例如倾倒之类的外力情况下，燃料球会始终处于取料孔203a-1中，当燃料球到达接收孔203b-2位置时，燃料球会受到来自出料罩203b的反作用力消失，G1带动燃料球沿着斜面前进，经过接收孔203b-2进入导流槽203b-3。
使用时，此种设计在燃料球进入取料孔203a-1使，燃料球可以因重力自动滑入取料孔203a-1中，避免了燃料球因为在等待取料盘203a的取料孔203a-1转动到取料位置之前被取料盘203a阻挡导致动能损失而造成燃料球无法及时进入取料孔203a-1中，造成取料孔203a-1的空置，并避免在一定程度上导致反应堆断料而造成的不良影响。
进一步的，取料盘203a转动时，此种设计使取料孔203a-1和出料罩203b形成夹角，可以让燃料球在取料盘203a转动时稳定停留在取料孔203a-1中，避免燃料球在随着取料盘203a转动中脱离取料孔203a-1，避免取料孔203a-1的空置，并避免在一定程度上导致反应堆断料而造成的不良影响。
进一步的，此种设计燃料球在运动到接收孔203b-2位置时自动进入接收孔203b-2，并顺而下滑至导流槽203b-3中完成出料，避免燃料球在取料孔203a-1已经转过接收孔203b-2时仍停留在取料孔203a-1中，也避免了燃料球停留在接收孔203b-2中，大大降低了出料流程不顺畅的影响因素。
综上，本发明通过入料驱动件201a带动挡球板102a的打开与关闭，有效控制进料速率，并通过导流件202引导新燃料球准确进入取料孔203a-1中，并通过出料驱动件201b驱动取料盘203a转动，使取料孔203a-1中的新燃料球进入出料罩203b并由出料罩203b的导流槽203b-3导向，准确进入出料口204进行装料，完成了新燃料球的一个一个依次装料，并可以通过控制出料驱动件201b来控制新燃料球的出料速率来适应不同的反应堆需求，并且高效省力。
实施例3
参照图1～图8，为本发明第三个实施例，该实施例不同于前两个实施例的是，该实施例提供了一种球床堆新燃料自动装料装置包括本发明涉及的自动装料方法如下。
S1、控制台发出装料需求，吊运系统中的新燃料搬运车贮存罐102运输至对接筒101a附近，并通过吊运系统中专用吊装工具将贮存罐102吊装至对接筒101a中与对接筒101a完成对接；
S2、球床堆新燃料自动装料装置的对接轴201a-1与挡球板102a连接就位；
S3、启动球床堆新燃料自动装料装置入料电机201a-2，挡球板102a；
S4、新燃料球自贮存罐102中依靠重力落入球床堆新燃料自动装料装置箱体101中；
S5、球床堆新燃料自动装料装置的出料驱动件201b驱动取料盘203a转动，取料盘203a的取料孔203a-1旋转至最下方后，新燃料球依靠重力进入取料盘203a的取料孔203a-1中。出料驱动件201b继续驱动取料盘203a旋转，取料口不断接收新燃料球，新燃料球到达出料罩203b的接收孔203b-2后，新燃料球依靠重力进入导流槽203b-3中，最终进入出料孔203b-4后由出料口204排出；
S6、如此往复，实现新燃料的自动装料。
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限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种球床堆新燃料自动装料装置，其特征在于：包括，
容载组件（100），包括箱体（101）和贮存罐（102），所述贮存罐（102）与所述箱体（101）配合，所述贮存罐（102）上设置有挡球板（102a）；
所述箱体（101）上设置有对接筒（101a）和出料筒（101b），所述对接筒（101a）固定连接于所述箱体（101）上并通过设置于所述对接筒（101a）内壁上的对接块（101a-1）与设置于所述贮存罐（102）上的对接槽（102b）配合，所述出料筒（101b）固定连接于所述箱体（101）上；
装料组件（200），包括驱动件（201）、导流件（202）、出料件（203）和出料口（204），所述驱动件（201）设置于所述箱体（101）上，所述导流件（202）开设于所述箱体（101）内，所述出料件（203）设置于所述箱体（101）内，所述出料口（204）设置于所述箱体（101）上并与所述出料件（203）对接；
所述驱动件（201）包括入料驱动件（201a）和出料驱动件（201b），所述入料驱动件（201a）设置于所述箱体（101）上并与所述挡球板（102a）配合，所述出料驱动件（201b）设置于所述出料筒（101b）上并与所述出料件（203）配合，所述入料驱动件（201a）包括对接轴（201a-1）和入料电机（201a-2），所述对接轴（201a-1）与所述箱体（101）通过轴承活动连接并与所述挡球板（102a）配合，所述出料驱动件（201b）包括驱动主轴（201b-1）和出料电机（201b-2），所述驱动主轴（201b-1）设置于所述出料筒（101b）内并与所述出料件（203）配合。
2.如权利要求1所述的球床堆新燃料自动装料装置，其特征在于：所述导流件（202）包括设置于所述出料筒（101b）内的斜面块（202a）和开设在所述斜面块（202a）上的导向槽（202b）。
3.如权利要求2所述的球床堆新燃料自动装料装置，其特征在于：所述斜面块（202a）接近对接筒（101a）的一端高度高于另一端，所述导向槽（202b）对称开设于所述斜面块（202a）上，所述导向槽（202b）接近所述对接筒（101a）的一端尺寸大于另一端，两个所述导向槽（202b）远离所述对接筒（101a）的一端逐渐靠近并与所述出料件（203）对应。
4.如权利要求2或3所述的球床堆新燃料自动装料装置，其特征在于：所述出料件（203）包括取料盘（203a）和出料罩（203b），所述取料盘（203a）设置于所述出料筒（101b）内并与所述驱动件（201）配合，所述出料罩（203b）设置于所述出料筒（101b）内并与所述驱动件（201）活动连接。
5.如权利要求4所述的球床堆新燃料自动装料装置，其特征在于：所述出料罩（203b）上开设有活动槽（203b-1），所述活动槽（203b-1）形状与所述取料盘（203a）配合。
6.如权利要求5所述的球床堆新燃料自动装料装置，其特征在于：所述取料盘（203a）上开设有取料孔（203a-1）和驱动对接孔（203a-2），所述取料孔（203a-1）与所述导向槽（202b）配合，所述驱动对接孔（203a-2）与所述驱动件（201）配合。
7.如权利要求6所述的球床堆新燃料自动装料装置，其特征在于：所述出料罩（203b）内开设有接收孔（203b-2）、导流槽（203b-3）和出料孔（203b-4），所述接收孔（203b-2）开设对应于所述出料罩（203b）远离所述出料口（204）一端并与所述取料孔（203a-1）对应，所述导流槽（203b-3）与所述接收孔（203b-2）相通，所述出料孔（203b-4）与所述出料口（204）对应并与所述出料口（204）配合。
8.如权利要求7所述的球床堆新燃料自动装料装置，其特征在于：所述取料孔（203a-1）和所述接收孔（203b-2）的形状为圆锥筒状，所述取料孔（203a-1）接近所述导流件（202）一端的尺寸大于燃料球尺寸并小于另一端尺寸，所述接收孔（203b-2）接近所述取料孔（203a-1）一端的尺寸大于所述取料孔（203a-1）远离所述导流件（202）一端的尺寸，所述取料孔（203a-1）深度大于燃料球的半径长度。
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| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |