一种核废料玻璃化用固化基材套管式抛圆机的制作方法

1.本实用新型属于放射性废物处置技术领域，具体涉及一种核废料玻璃化用固化基材套管式抛圆机。


背景技术：

2.核工业、核电站的运行都必然产生一定量的放射性废物，如果得不到安全处置，它们会对人类的生存构成威胁；可借助于固化基材把放射性废物转化为稳定的整块固化体，装入金属容器，埋入地下核废物贮存库，以阻止放射性核素迁移、泄漏，这种深地质处置是当前国际普遍接受的方案。20世纪50年代以来，已研究过多种固化基材固化放射性废物，如将水泥、沥青、聚合物、玻璃、人造岩石等基材和放射性废物一起形成固化体。
3.相比水泥、沥青、聚合物等固化基材，用玻璃基材与放射性废物一起加热熔融(玻璃化)将得到体积更小、性能更稳定的固化体；由于固化体的体积减小了同时稳定性提高，从而提高了放射性废物处置安全性、降低了固化体深地质处置的成本；玻璃化技术是目前国际上唯一工业应用且发展最成熟的高放废液处理技术。
4.从实施玻璃化处置放射性废物的技术角度，所用玻璃基材必须具备高的流动性，以保证输送玻璃基材的进料系统高度稳定运行，避免堵塞的风险；然而，现有文献并没有相关玻璃基材的生产方法。
5.制备球形玻璃基材可防止玻璃基材进料发生堵塞的风险，提高进料系统的稳定性，满足核废料玻璃化无动力进料输送的要求。
6.目前无论是多辊制球机还是模制玻璃球的圆度和外观光泽，都不能满足核废料玻璃化用玻璃球的圆度技术要求，需要通过常温抛圆和/或升温抛圆的方法制造高精度玻璃球。
7.对不圆的玻璃球外形和圆度缺陷进行修整加工，简称为抛圆工艺；可以在有外形和圆度缺陷的玻璃球中混合一定量的隔离剂或研磨剂，送入旋转的两端有开口的金属圆筒中，在反复旋转滚动中，去除掉玻璃球上残留的边渣、或因模具错位造成的变形，或模具面上的点蚀造成的圆度和外观等缺陷。
8.抛圆工艺分为常温法和升温法；常温法是将混合了一定量研磨剂的不圆的玻璃球送入旋转的金属圆筒中经过反复翻转，使圆度得到提高，但不光滑；升温法，也称为火抛，是将混合了一定量隔离剂的不圆的玻璃球送入旋转的金属圆筒中，该金属圆筒从外部热环境获得热量，对金属圆筒内的玻璃球辐射加热至软化点附近
±
10℃，玻璃球变软，并经过反复翻转，其圆度和光泽得以提高。但是，火抛法卧式抛圆存在一定的缺点：1.玻璃球容易在金属圆筒的底部叠堆，不仅受热不均匀，而且玻璃球旋转和翻转的工作面积有限，抛圆效率极低；2.圆筒内的热空气快速从两端的开口直接逸出，筒内的温度梯度难建立、“热点”(温度最高点，见图2)不突出、不稳定，散热多，能耗高；3.由于“热点”不突出和温度梯度不稳定，加热玻璃球至软化点的时间延长；4.金属圆筒内大部分空间是闲置的，单机产能低。


技术实现要素：

9.针对目前存在的技术问题，本实用新型提供了一种满足球形玻璃基材的圆度和核废料玻璃化无动力进料输送的要求，防止玻璃化时球形玻璃基材进料时出现堵塞，提高进料系统的稳定性，提高抛圆机的热效率和单机产能的核废料玻璃化用固化基材套管式抛圆机。
10.本实用新型采用的技术方案是：
11.一种核废料玻璃化用固化基材套管式抛圆机，其特征在于：包括内部为热环境的炉体，所述炉体内设置有可做匀速同心旋转的外筒体和内筒体，所述外筒体和内筒体的同一端均设置有进料口，其另一端均设置有出料口，所述外筒体和内筒体的进料口均略高于出料口设置；所述炉体内的热环境温度沿外筒体和内筒体的轴向呈山形或梯形分布。
12.进一步，所述内筒体的外周表面设有若干排沿径向设置的受热片。
13.进一步，所述受热片为圆环结构。
14.进一步，所述圆环结构的受热片之间的间距为相等或不相等。
15.进一步，多排所述圆环结构的受热片的外径为相等或不相等。
16.或者，所述内筒体的外周表面设置有螺旋受热面。
17.进一步，所述螺旋受热面的螺距为相等或不相等。
18.或者，所述内筒体的外周表面设有若干列沿轴向设置的受热片。
19.进一步，所述受热片为长方形结构，其围绕内筒体外周表面呈放射状分布。
20.进一步，所述外筒体和内筒体均与驱动其旋转的相应的驱动部连接。
21.本实用新型不仅仅用于核废料玻璃化，还可以用于其它用途的玻璃制造，比如液晶显示器的玻璃球、玻璃抛丸或玻璃首饰等。
22.本实用新型的有益效果：
23.1、增加了玻璃球旋转和翻转的工作面积，受热更均匀，抛圆效率提高，单机产能得到提高；
24.2、外筒体内部的热空间得到充分利用，提高了抛圆机的热效率；
25.3、内筒体的外周壁上的受热片，不仅增大了传热面积，传热效率更高，而且减轻了热空气的逸出；
26.4、不等间距或螺距布置的受热片具有不同的热辐射能力而形成温度分区，使“热点”突出，筒内的温度梯度分布更符合抛圆工艺的要求。
27.5、火抛后的玻璃球三维直径误差＜10丝，休止度＜3度。
附图说明
28.图1是本实用新型的结构示意图。
29.图2是本实用新型的炉体内热环境的温度曲线图。
30.图3是本实用新型的内筒体外设置有圆环结构的受热片的结构示意图。
31.图4是本实用新型的内筒体外设置有螺旋受热面的结构示意图。
32.图5是本实用新型的内筒体外设置有长方形的受热片的结构示意图。
具体实施方式
33.下面结合具体实施例来对本实用新型进行进一步说明，但并不将本实用新型局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本实用新型涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.实施例一
38.参照图1-3，本实施例提供了一种核废料玻璃化用固化基材套管式抛圆机，包括内部为热环境的炉体3，所述炉体3内设置有可做匀速同心旋转的外筒体4和内筒体5，所述外筒体4和内筒体5均与驱动其旋转的相应的驱动部连接，具体的，所述外筒体4与驱动其旋转的第一驱动部6连接，所述内筒体5与驱动其旋转的第二驱动部7连接。所述外筒体4和内筒体5的同一端均设置有进料口，具体的，所述外筒体4的头端设置有第一进料口2，所述内筒体5的头端设置有第二进料口1；所述外筒体4和内筒体5的另一端均设置有出料口，具体的，所述外筒体4的尾端设置有第一出料口9，所述内筒体5的尾端设置有第二出料口8；所述外筒体4和内筒体5的进料口均略高于出料口设置，即抛圆机可布置成头部高尾部低，与水平线呈小角度向尾部倾斜；所述炉体3内的热环境温度沿外筒体4和内筒体5的轴向呈山形或梯形分布。本实用新型的外筒体4和内筒体5的材质为耐热钢。本实用新型采用的是同心金属质双筒结构，实际也可以根据需要设置成多筒结构。本实用新型增加了玻璃球旋转和翻转的工作面积，受热更均匀，抛圆效率提高，单机产能得到提高；同时外筒体内部的热空间得到充分利用，提高了抛圆机的热效率。
39.本实施例所述内筒体5的外周表面设有若干排沿径向设置的受热片10，不仅增大
了传热面积，传热效率更高，而且减轻了热空气的逸出，更有利于建立和稳定外筒体4和内筒体5轴向的“山形”或“梯形”温度分布。本实施例所述受热片10为圆环结构。所述圆环结构的受热片10之间的间距为相等或不相等。多排所述圆环结构的受热片10的外径为相等或不相等。其中不等间距布置的受热片10具有不同的热辐射能力而形成温度分区，使“热点”突出，筒内的温度梯度分布更符合抛圆工艺的要求。所述受热片10的材质为铝合金，黄铜，青铜或普通钢。为提高受热片10的导热性，可在其表面涂上一层导热硅脂，使热量更有效地传导到内筒体5上，再辐射到玻璃球上。
40.本实用新型不仅仅用于核废料玻璃化，还可以用于其它用途的玻璃制造，比如液晶显示器的玻璃球、玻璃抛丸或玻璃首饰等。
41.本实用新型工作时，不圆的玻璃球分别由头部的第一进料口2和第二进料口1进入置于炉体3热环境中的外筒体4和内筒体5，外筒体4和内筒体5分别在第一驱动部6和第二驱动部7的带动下做匀速同心旋转，不圆的玻璃球分别在外筒体4和内筒体5的内壁上不断旋转和翻转，并依次沿外筒体4和内筒体5的内壁向尾部的第一出料口9和第二出料口8移动，最终分别排出抛圆机；火抛后的玻璃球三维直径误差＜10丝，休止度＜3度。
42.实施例二
43.参见图4，本实施例与实施例一的不同之处在于：所述内筒体5的外周表面设置有螺旋受热面11。所述螺旋受热面11的螺距为相等或不相等。其中不等螺距布置的螺旋受热面11具有不同的热辐射能力而形成温度分区，使“热点”突出，筒内的温度梯度分布更符合抛圆工艺的要求。
44.本实施例所述螺旋受热面11的材质也可以为铝合金，黄铜，青铜或普通钢。为提高受热片的导热性，可在其表面涂上一层导热硅脂，使热量更有效地传导到内筒体5上，再辐射到玻璃球上。
45.其余结构和功能可以参考实施例一所述。
46.实施例三
47.参见图5，本实施例与实施例一的不同之处在于：所述内筒体5的外周表面设有若干列沿轴向设置的受热片10。所述受热片10为长方形结构，其围绕内筒体外周表面呈放射状分布。
48.其余结构和功能可以参考实施例一所述。