CN210516242U - 一种自动扶梯式燃料传输装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出的一种自动扶梯式燃料传输装置，包括容纳有氦气的密封包容体、位于该包容体内的机械传动部件，以及位于该包容体外的驱动电机和永磁联轴器；包容体的上、下端分别与重力式非能动的开槽滚道连通，开槽滚道底部设有粉尘输送管，该粉尘输送管的末端与粉尘收集装置连通；机械传动部件包括传动棘轮、固定于该传动棘轮上的驱动链、以及固定于该驱动链上的多个梯级，传动棘轮套设在一传动轴上，该传动轴一端通过轴承及轴承端盖固定于包容体的内侧壁上，另一端位于包容体外、且通过永磁联轴器与驱动电机连接。本燃料传输装置无故障点、运行可靠，系统设备及管路布置简单、与其他功能设备组合灵活便捷，经济性高。
Description
技术领域
本实用新型属于物料传输技术领域，特别涉及一种用于高温气冷堆核燃料装卸循环系统或石化、电力等类似技术领域的自动扶梯式燃料传输装置。
背景技术
燃料装卸循环需要依靠氦气压缩机提供燃料球提升所需的气力输送动力源，正常工况下，燃料球通过氦气气力输送进行堆芯主循环、乏燃料卸出及新燃料注入，在气力循环传输过程中，燃料球与卸料装置、碎球分离设备、燃耗测量设备、桥连等设备、管壁持续摩擦及碰撞。
现有燃料球气力输送装置具有如下不足之处：正常工况下，燃料球在气力循环传输过程中，需要依靠氦气压缩机提供燃料球提升所需的气力输送动力源，氦气压缩机可靠性不足导致燃料循环失去动力源，从而致使反应堆被动停堆；同时，在气力循环传输过程中，对气力传输管道内径及管道焊缝内壁凸起或内壁凹陷要求高，燃料球与管壁持续摩擦及碰撞，产生的燃料粉尘及碎屑经常导致燃料球卡阻事故，从而燃料球无法传输及循环导致反应堆被动停堆；气力输送管路中燃料球数量及燃球料尺寸偏差对气力输送压力参数要求不同，加剧燃料球在管道中的滞留及震荡，导致系统运行不稳定。
燃料球卡阻事故工况下，高温、高压及高放射性环境及复杂管路环境中，发现并排查燃料球卡阻点困难，部分卡阻点维修人员和维修工机具不可达，且排除燃料球卡阻事故容易导致放射性泄露。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提出了一种自动扶梯式燃料传输装置，该自动扶梯式燃料传输装置无故障点、运行可靠，系统设备及管路布置简单、与其他功能设备(卸料装置、碎球分离装置、燃耗测量装置、进料装置)组合灵活便捷，经济性高。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提出的一种自动扶梯式燃料传输装置，其特征在于，包括容纳有氦气的密封包容体、位于所述包容体内的机械传动部件，以及位于所述包容体外的驱动电机和永磁联轴器；所述包容体的上、下端分别与重力式非能动的开槽滚道连通，所述开槽滚道底部设有用于收集通过该开槽滚道掉落的粉尘及碎屑的粉尘输送管，该粉尘输送管的末端与粉尘收集装置连通；所述机械传动部件包括传动棘轮、固定于该传动棘轮上的驱动链、以及固定于该驱动链上的多个梯级，所述传动棘轮套设在一传动轴上，该传动轴的一端位于所述包容体内、且通过第一轴承及轴承端盖固定于所述包容体的内侧壁上，该传动轴另一端位于所述包容体外、且通过所述永磁联轴器与所述驱动电机连接，所述永磁联轴器与所述包容体的外侧壁密封连接。
进一步地，所述梯级的踏步表面具有限位凹槽，用于防止燃料在该梯级上的滚动。
进一步地，在所述开槽滚道上设有核燃耗测量及分配装置，用于检测燃料的燃耗量并将低于燃耗量限值的燃料排出所述开槽滚道，所述核燃耗测量及分配装置与一乏燃料排出装置连通。
本实用新型的特点及有益效果：
本实用新型提出的一种自动扶梯式燃料传输装置，将机械传动部件内置于高温、高压及高放射性包容体氦气气氛中，驱动电机和永磁联轴器置于包容体外。燃料传输装置机械传动部件上的传动棘轮通过无油润滑轴承及轴承壳固定在包容体内壁，传动棘轮的扭矩依靠永磁联轴器输入，避免扭矩传动造成包容体开孔，实现无接触的扭矩密封传动，防止氦气泄露及放射性逸出。燃料传输装置的入球端和出球端与重力式非能动的开槽滚道进行衔接，燃料粉尘通过开槽滚道流入粉尘收集装置。燃料球通过开槽滚道滚至装有限位凹槽的梯级(或踏步)上，梯级(或踏步)安装在驱动链上并通过驱动链和传动棘轮的传动实现向上或向下的可调速循环运动、新燃料注入及乏燃料卸出。
本燃料传输装置利用自动扶梯式的机械传动带有循环运行的梯级，用于向上或向下运输燃料并将燃料传输至目标端，通过钢制耐高温、承压及包容放射性管道将自动扶梯式机械传动装置进行包容组成封闭性燃料循环环境，通过永磁磁力驱动装置提供自动扶梯式机械传动的驱动力。在自动扶梯式传动装置的起端和终端利用依靠重力式非能动的开槽滚道进行衔接，从而保证燃料注入端和目标端传输的可靠性。相较于燃料球气力输送，本自动扶梯式燃料传输装置无故障点、运行可靠，系统设备及管路布置简单、与其他功能设备(卸料装置、碎球分离装置、燃耗测量装置、进料装置)组合灵活便捷，经济性高。
附图说明
图1为本实用新型实施例的一种自动扶梯式燃料传输装置的整体结构示意图；
图2为本实用新型实施例的永磁磁力驱动的结构示意图；
图3为本实用新型实施例的开槽滚道狭缝示意图；
图4为本实用新型实施例的梯级结构示意图；
图5为本实用新型自动扶梯式燃料传输装置在高温气冷堆核电厂应用实施图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型技术方案详细说明如下：
本实用新型实施例的一种自动扶梯式燃料传输装置，参见图1、图2，包括容纳有氦气的密封包容体7、位于包容体7内的机械传动部件6，以及位于包容体7外的驱动电机 10和永磁联轴器；包容体7的上、下端分别与重力式非能动的开槽滚道(2、9)连通，开槽滚道(2、9)底部设有用于收集通过该开槽滚道掉落的粉尘及碎屑的粉尘输送管3，该粉尘输送管的末端与粉尘收集装置4连通；机械传动部件6包括传动棘轮14、固定于该传动棘轮14上的驱动链8、以及固定于该驱动链8上的多个梯级5，传动棘轮14套设在一传动轴18上，该传动轴18的一端位于包容体7内、且通过第一轴承15及轴承端盖16固定于包容体7的内侧壁上，该传动轴18另一端位于包容体7外、且通过永磁联轴器与驱动电机10连接，永磁联轴器与包容体7的外侧壁密封连接。
进一步对本实用新型实施例说明如下：
燃料球1的入球端与重力式非能动的开槽滚道2上端部连接，开槽滚道2下端部与包容体7下端部连接，包容体7上端部与开槽滚道9上端部连接，开槽滚道9下端部与燃料球1的入球端连接，机械传动部件6中的传动棘轮14通过第一轴承15、第三轴承17、第二轴承19(第一轴承15、第二轴承19和第三轴承17均为无油润滑轴承)及轴承壳16固定在包容体7内壁上，机械传动部件6置于耐高温、高压及放射性的包容体7内，该包容体可采用压力容器或多个金属管道焊接构成；驱动电机10及磁力联轴器置于包容体7外且位于包容体的上、下端，磁力联轴器包括外磁转子11和内磁转子13，内磁转子13一端通过第二轴承19与外磁转子11一端连接，内磁转子13另一端通过第三轴承17与外磁转子11另一端及传动轴18连接。当驱动电机10带动外磁转子11旋转时，磁场能穿透空气隙和非磁性物质，带动内磁转子13作同步旋转，内磁转子13通过传动轴18带动传动棘轮14旋转。传动棘轮14的扭矩依靠永磁输入，避免扭矩输入造成包容体7开孔，实现无接触的扭矩密封传动，防止氦气泄露及放射性逸出。
燃料球1在入球端与包容体7下端部存在一定位能高差，在重力作用下，燃料球1经开槽滚道2滚入包容体7下端部，并置于带限位凹槽20的梯级5踏步表面上(参见图4)，燃料球1在开槽滚道2中滚动时产生的粉尘及碎屑通过开槽滚道2的狭缝21(参见图3) 降落到粉尘输送管3中，最终汇聚到粉尘收集装置4收集排除，避免粉尘及碎屑的累积影响燃料球1在开槽滚道2中滚动。梯级5安装在驱动链8上并通过传动棘轮14的传动将燃料球1传输至开槽滚道9上端部，燃料球1在重力作用滚动至燃料入球端，实现了燃料的循环传输。
本实施例在高温气冷堆核电厂中的应用，如图5所示，核反应堆压力容器27、卸料装置28、第一重力式非能动的开槽滚道2、第一自动扶梯式燃料输送装置、第二重力式非能动的开槽滚道9、第二自动扶梯式燃料输送装置、第三重力式非能动的开槽滚道24及新燃料注入装置26依次连接，形成完整的一回路压力边界，实现高温、高压及放射性包容；同时在第二重力式非能动的开槽滚道9上还设有核燃耗测量及分配装置22及乏燃料排出装置21。各燃料传输装置中，机械传动部件(6、23)中的传动棘轮14分别均通过第一轴承15及轴承壳16与相应传动轴18连接，并固定在各自的包容体内壁上，各传动轴通过第三轴承17与永磁联轴器中的内磁转子13相连，内磁转子13通过第二滑轴承19与外磁转子11连接；各驱动电机10及永磁联轴器均置于相应包容体外，各传动棘轮的扭矩依靠永磁输入，避免扭矩输入造成包容体开孔，实现无接触的扭矩密封传动，防止氦气泄露及放射性逸出。
图5所示系统中，燃料球1的运输过程如下：燃料球1在核反应堆压力容器27中通过卸料装置28卸出后，在重力作用下，经开槽滚道2滚至机械传动部件6中带限位凹槽 20的梯级5踏步表面上，燃料球1在卸料装置28卸出及开槽滚道2中滚动时产生的粉尘及碎屑通过开槽滚道的狭缝落到粉尘输送管3中，最终汇聚到粉尘收集装置4收集排除，避免粉尘及碎屑的累积影响燃料球1在开槽滚道2的滚动。梯级5安装在驱动链8上并通过传动棘轮14的传动将燃料球1传输至开槽滚道9上，传动棘轮14的扭矩依靠包容体7 外的驱动电机10及永磁联轴器永磁输入，避免扭矩输入造成包容体7开孔，防止氦气泄露及放射性逸出。燃料球1在开槽滚道9、24及机械传动部件23上的接续传输过程及原理同前述，最终燃料球1分别经开槽滚道9、机械传动部件23、开槽滚道24滚至核反应堆压力容器27中，实现燃料的循环传输。
燃料球1在多次循环传输过程中，通过在开槽滚道9上安装的核燃耗测量及分配装置 22检测，燃料球1低于燃耗测量下限，则将燃料球1排出至乏燃料排出装置21中，实现乏燃料卸出。
核反应燃料球循环过程中，新燃料注入装置26安装在开槽滚道24上，通过位能高差，新燃料球25滚入非能动开槽滚道24上，进入核反应堆压力容器27中，实现新燃料注入。
以上实施例仅用于说明本实用新型，而并非对本实用新型的限制。按照本实用新型的技术原理，普通技术人员对一种自动扶梯式燃料传输装置可有多种变形设计。本实用新型的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (6)
1.一种自动扶梯式燃料传输装置，其特征在于，包括容纳有氦气的密封包容体(7)、位于所述包容体(7)内的机械传动部件(6)，以及位于所述包容体(7)外的驱动电机(10)和永磁联轴器；所述包容体(7)的上、下端分别与重力式非能动的开槽滚道(2、9)连通，所述开槽滚道(2、9)底部设有用于收集通过该开槽滚道掉落的粉尘及碎屑的粉尘输送管(3)，该粉尘输送管的末端与粉尘收集装置(4)连通；所述机械传动部件(6)包括传动棘轮(14)、固定于该传动棘轮(14)上的驱动链(8)、以及固定于该驱动链(8)上的多个梯级(5)，所述传动棘轮(14)套设在一传动轴(18)上，该传动轴(18)的一端位于所述包容体(7)内、且通过第一轴承(15)及轴承端盖(16)固定于所述包容体的内侧壁上，该传动轴(18)另一端位于所述包容体(7)外、且通过所述永磁联轴器与所述驱动电机(10)连接，所述永磁联轴器与所述包容体(7)的外侧壁密封连接。
2.根据权利要求1所述的自动扶梯式燃料传输装置，其特征在于，所述梯级(5)的踏步表面具有限位凹槽(20)，用于防止燃料在该梯级(5)上的滚动。
3.根据权利要求1所述的自动扶梯式燃料传输装置，其特征在于，所述永磁联轴器包括外磁转子(11)和内磁转子(13)，所述外磁转子(11)由所述驱动电机(10)驱动，所述内磁转子(13)一端通过第二轴承(19)与所述外磁转子(11)一端连接，所述内磁转子(13)另一端通过第三轴承(17)与所述外磁转子(11)另一端及所述传动轴(18)连接。
4.根据权利要求1所述的自动扶梯式燃料传输装置，其特征在于，所述第一轴承为无油润滑轴承。
5.根据权利要求3所述的自动扶梯式燃料传输装置，其特征在于，所述第二轴承、第三轴承均为无油润滑轴承。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的自动扶梯式燃料传输装置，其特征在于，在所述开槽滚道(2、9)上设有核燃耗测量及分配装置(22)，用于检测燃料的燃耗量并将低于燃耗量限值的燃料排出所述开槽滚道(2、9)，所述核燃耗测量及分配装置(22)与一乏燃料排出装置(21)连通。
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