应用于球床堆的单通器的制作方法

本发明涉及反应堆工程技术领域，特别是涉及一种应用于球床堆的单通器。

背景技术：

球床高温气冷堆以其特有的燃料装卸系统实现不停堆连续换料，商用球床堆的燃料装卸系统通常采用多路堆芯循环，以满足堆芯循环运行能力要求。相对于堆芯循环，新燃料装料和乏燃料卸料的球形元件日运行量要小得多，因而通常会设置多路汇合的管路装卸料流程，如中国发明专利cn201310462941.2中公开了在双路主循环燃耗测量后汇聚为单路乏燃料卸料的工艺流程。

简化流程如附图1所示，图1是两路来球汇合的一种流程示意，其中包括两个堆芯卸料管段31；并在两个堆芯卸料管段31上各设置了一个燃耗测量定位分配器32；燃耗测量后的球形元件分别通过堆芯循环管路33循环输送回堆芯。而数量较少的乏燃料则被燃耗测量定位分配器32输送至各自的乏燃料卸料入口管路37。为避免卸料乏燃料卸料入口管路37同时来料，而造成在三通36处发生卡堵，通常需要在上游分支管路上各设置一台单一输送器35；同时分别配套设置一台过球计数器34。由燃耗测量定位分配器32输送来的球，分别停球在单一输送器35入口管路上，并通过过球计数器34进行计数；通过dcs控制系统控制单一输送器35的运转，始终保证进入三通36的球只有一个，就可以避免三通36处发生卡堵，使得乏燃料可以顺利的从乏燃料卸料管段39排出。

由此带来的问题是，每次过球，单一输送器35都需要动作一次；而事实上，双路同时来球的概率并不大，采用高频动作的单一输送器35，运行寿命会受到影响，并且需与上游的过球计数器34配合，控制过程复杂。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种应用于球床堆的单通器，旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种应用于球床堆的单通器，包括：承压壳体、转子组件和内衬环；所述内衬环固定设置在所述承压壳体内；所述承压壳体上设有相对布置的进球口和出球口；所述内衬环的环壁上设有与所述进球口相通的内衬环进球孔，以及设有与所述出球口相通的内衬环出球孔；所述转子组件包括转子本体和托耳，所述转子本体可旋转地设置在所述内衬环的环形区域内；所述托耳的连接端与所述转子本体的旋转面边缘处相连，所述托耳的动作端位于所述内衬环与所述承压壳体之间；所述转子本体位于所述托耳的动作端下方的旋转面处设有单一过球孔，所述转子本体位于所述单一过球孔一侧的旋转面处设有直通过球孔；所述转子本体位于所述单一过球孔与所述直通过球孔之间的旋转面形成停球面；所述单一过球孔和所述直通过球孔均沿所述转子本体的径向方向贯穿所述转子本体。

(三)有益效果

本发明提供的一种应用于球床堆的单通器，通过将转子本体可旋转地设置在内衬环内，以及将托耳的连接端与转子本体的旋转面边缘处相连，托耳的动作端位于内衬环与承压外壳之间；且在转子本体位于托耳的动作端下方的旋转面处设置单一过球孔，在距离该单一过球孔预设距离处设置直通过球孔，可通过旋转转子本体使得该单通器分别处于停球、单一过球和直通过球的工作位，提高了卸料的畅通性和可靠性；并且配合该单通器使用的管路系统和工艺流程均较简单，进而使得球床堆的卸料成本降低。

附图说明

图1为现有的应用于球床堆的单通器的结构示意图；

图2为本发明提供的应用于球床堆的单通器的一个优选实施例的三维剖切图；

图3为本发明提供的内衬环的一个优选实施例的三维结构示意图；

图4为本发明提供的转子组件的一个优选实施例的三维结构示意图；

图5为图4所示的转子组件的局部剖切构示意图；

图6-1为本发明提供的应用于球床堆的单通器处于停球位时的示意图；

图6-2为本发明提供的应用于球床堆的单通器处于单一过球位时的示意图；

图6-3为本发明提供的应用于球床堆的单通器处于直通过球位时的示意图；

图7为将本发明提供的应用于球床堆的单通器进行通球的结构示意图；

图中，1-承压壳体；2-转轴；3-内衬环；4-进球管；5-出球管；6-进球口；7-出球口；8-减薄段；9-内衬环进球孔；10-内衬环出球孔；11-转子本体；12-托耳；13-单一过球孔；14-停球面；15直通过球孔；16-凹槽；17-导向段；18-球形元件；19-第一限位端；20-第二限位端；21-切槽；22-限位槽；31-堆芯卸料管段；32-燃耗测量定位分配器；33-堆芯循环管路；34-过球计数器；35-单一输送器；36-三通；37-乏燃料卸料入口管段；38-单通器；39-乏燃料卸料管段。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，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”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

图2示出了本发明应用于球床堆的单通器的一个优选实施例，如图2所示，该单通器包括：承压壳体1、转子组件和内衬环3；内衬环3设置在承压壳体1内；承压壳体1上设有相对布置的进球口6和出球口7；内衬环3的环壁上设有与所述进球口6相通的内衬环进球孔9，以及设有与出球口7相通的内衬环出球孔10；转子组件包括转子本体11和托耳12，转子本体11可旋转地设置在内衬环3的环形区域内；托耳12的连接端与转子本体11的旋转面边缘处相连，托耳12的动作端位于内衬环3与承压壳体1之间；转子本体11位于托耳12的动作端下方的旋转面处设有单一过球孔14，转子本体11位于单一过球孔14一侧的旋转面处设有直通过球孔15，转子本体11位于单一过球孔14与直通过球孔15之间的旋转面形成停球面；单一过球孔14和直通过球孔15均沿转子本体11的径向方向贯穿转子本体11。

具体地，承压壳体1上设有相互布置的进球口6和出球口7，例如，在承压壳体1的上端设置进球口6，与该上端相对的下端设置出球口7，如图2所示；且进球口6和出球口7均沿承压壳体1的厚度方向贯穿承压壳体1，进球口6和出球口7的大小均与需要输送的球形元件18的大小相匹配，即球形元件18只能依次通过进球口6进入承压壳体1内。以及，将内衬环3固定设置在承压壳体1内，例如，在承压壳体1上设有圆形凹槽16，将内衬环3固定设置在该圆形凹槽16内。且在内衬环3的环壁上设有与进球口6相通的内衬环进球孔9，以及，设有与出球口7相通的内衬环出球孔10；即，内衬环进球孔9设置在内衬环3的环壁上端，内衬环出球孔10设置在内衬环3的环壁下端。内衬环进球孔9和内衬环出球孔10的大小与球形元件18的大小相匹配，使得球形元件18只能依次进入内衬环3内。

以及，将转子本体11可旋转地设置在内衬环3的环形区域内，例如，转子本体11为转鼓等旋转元件。且将托耳12的连接端与转子本体11的旋转面边缘处相连，例如，将托耳12的连接端与转子本体11的旋转面远离承压壳体1的边缘处相连；将托耳12的连接端与转子本体11的旋转面靠近承压壳体1的边缘处相连；或者，转子本体11的旋转面的两侧边缘处均与托耳12的连接端相连，且位于转子本体11两侧的托耳12相对设置；即，托耳12的数量可以是一个或两个。且将托耳12的动作端设置在内衬环3与承压壳体1之间，即托耳12的动作端位于内衬环3的外壁与承压壳体1之间。

以及，如图4所示，在转子本体11位于托耳12的动作端下方的旋转面上设有单一过球孔14，单一过球孔14沿转子本体11的径向方向贯穿转子本体11，即通过旋转转子本体11可以使得单一过球孔14位于托耳12处的一端与内衬环进球孔9相通，另一端与内衬环出球孔10相通；在转子本体11位于单一过球孔14一侧的旋转面处设有直通过球孔15，直通过球孔15沿转子本体11的径向方向贯穿转子本体11，即通过旋转转子本体11可以使得直通过球孔15位于托耳12处的一端与内衬环进球孔9相通，另一端与内衬环出球孔10相通。且位于单一过球孔14与直通过球孔15之间的旋转面由于没有供球形元件18通过的通孔，进而使得此处的旋转面形成停球面。

在利用上述单通器对球床堆的乏燃料球(即，球形元件18)进行卸料时，若此时需要实现停球功能，则可旋转转子组件，使得单一过球孔14与直通过球孔15之间的停球面与内衬环出球孔10相对，如图6-1所示；乏燃料球在通过承压壳体1上的进球口6依次进入内衬环3上的内衬环进球孔9之后，被挡在停球面处不能排出，即不论经进球口6和内衬环进球孔9进入的乏燃料球为单球还是多球，均被限制在停球面处不能排出，实现单球停球功能或多球串列停球功能。

若需要实现单一过球功能，则将转子组件旋过一定角度，使得单一过球孔14靠近托耳12的一端与内衬环进球孔9相通，另一端与内衬环出球孔10相通，如图6-2所示。同时，托耳12的动作端扫过停球面上的单球或串列球，从最下方的球形元件18靠近进球口6的端部划过，将最下方的球形元件18隔离；即最下方的球形元件18位于托耳12的动作端下方，并经托耳12的动作端下方的单一过球孔14排出至内衬环出球孔10处，之后经承压壳体1的出球口7排出；上方的单球或串列求被托耳12的动作端隔离不能下落，从而实现单一过球功能。

若需要实现直通过球功能，则将转子组件旋转再旋过一定角度，使得直通过球孔15靠近托耳12的一端与内衬环进球孔9相通，另一端与内衬环出球孔10相通，如图6-3所示。乏燃料球在通过承压壳体1上的进球口6依次进入内衬环3上的内衬环进球孔9之后，依次通过直通过球孔15排出至内衬环出球孔10，并经承压壳体1上的出球口7依次直接排出，实现直通过球功能。

在本实施例中，通过将转子本体11可旋转地设置在内衬环3内，以及将托耳12的连接端与转子本体11的旋转面边缘处相连，托耳12的动作端位于内衬环3与承压外壳之间；且在转子本体11位于托耳12的动作端下方的旋转面处设置单一过球孔14，在距离该单一过球孔14预设距离处设置直通过球孔15，可通过旋转转子本体11使得该单通器分别处于停球、单一过球和直通过球的工作位，提高了卸料的畅通性和可靠性；并且配合该单通器使用的管路系统和工艺流程均较简单，进而使得球床堆的卸料成本降低。

例如，托耳12为l型部件，该托耳12有竖直板和水平板相连而成；即，竖直板的一端与转子本体11的旋转面边缘相连，另一端与水平板的一端相连；水平板的另一端位于内衬环3与承压外壳之间，可将水平板的另一端的长度设得不小于内衬环进球孔9的半径，即水平板的另一端伸出长度可超出内衬环进球孔9的半径处。即，托耳12中竖直板与转子本体11的旋转面边缘处相连的一端为托耳12的连接端，水平板的另一端为托耳12的动作端。在利用该托耳12将停球面上的单球或串列球隔开时，由于托耳12的动作端的长度较合适，可以较好的将单球或串列球隔开，提高了单通器的可靠性。

进一步地，如图3所示，内衬环3位于内衬环进球孔9远离直通过球孔15一侧的环壁处具有减薄段8，减薄段8的宽度小于内衬环3的环壁宽度；减薄段8的长度不小于单一过球孔14至直通过球孔15的长度；托耳12的连接端与转子本体11靠近减薄段8的旋转面边缘处相连，托耳12的动作端位于减薄段8与承压壳体1之间。

具体地，在内衬环3上从内衬环进球孔9处向背离直通过球孔15的方向形成减薄段8，即从内衬环进球孔9处向背离直通过球孔15的方向有一段内衬环3的宽度减小即可形成减薄段8。且将托耳12的侧面与减薄段8的侧面相贴合，即托耳12的竖直板的侧面与减薄段8的侧面相贴合，托耳12的竖直板的一端与转子本体11靠近减薄段8的旋转面边缘处相连，例如，二者的连接方式为焊接等固定连接方式；使得托耳12的侧面可沿着减薄段8的侧面转动，则减薄段8的侧面可以形成导向段17。并且，内衬环3形成减薄段8的两端面可以作为限位端，用于限制托耳12的旋转范围，例如，内衬环3形成减薄段8远离内衬环进球孔9的端面可以作为第一限位端19，靠近内衬环进球孔9的端面可以作为第二限位端20。因此，托耳12只能在第一限位端19与第二限位端20之间转动，则转子本体11只能在减薄段8的长度范围内旋转；且将减薄段8的长度设为不小于单一过球孔14至直通过球孔15的长度，则转子本体11可以在单一过球孔14与直通过球孔15之间进行旋转；使得操作人员在旋转转子本体11时可以相对减少旋转路径，即只在减薄段8的长度范围内旋转，提高了转子本体11的旋转有效性，进而提高单通器的卸料速度。

进一步地，如图3所示，内衬环3位于内衬环进球孔9处的环壁设有切槽21，切槽21的切口宽度不小于托耳12的宽度、且小于内衬环进球孔9的直径。即，在内衬环3上的内衬环进球孔9处设有切槽21，即内衬环进球孔9沿内衬环3的厚度方向被切开。且将切槽21的切口宽度设为不小于托耳12的宽度、小于内衬环进球孔9的直径，即当在转子本体11旋转面的两侧边缘处均连接有托耳12时，可以使托耳12从该切槽21处穿过，方便托耳12的暗转和拆卸；同时切槽21的切口宽度小于内衬环进球孔9的直径，使得从承压壳体1的进球口6进入内衬环进球孔9处的球形元件18仍然可以依次顺序通过内衬环进球孔9。

进一步地，如图3所示，内衬环出球孔10的直径沿远离内衬环进球孔9的方向逐渐减小。即，内衬环出球孔10呈倒锥形，该种形式的内衬环出球孔10使得球形元件18可以较方便的导入内衬环出球孔10并流出，进一步提高单通器的卸料速度。

进一步地，如图5所示，转子本体11与托耳12相对的一端具有凹槽16，凹槽16的凹陷端分别与单一过球孔14及直通过球孔15相通；凹槽16的开口端与内衬环出球孔10相通，且凹槽16的开口端的弧长不小于单一过球孔14至直通过球孔15的弧长。即，转子本体11上与托耳12相对的旋转面处设有凹槽16，且该凹槽16的凹陷端分别与单一过球孔14及直通过球孔15相通，即凹槽16分别与单一过球孔14及直通过球孔15连通。以及，凹槽16的开口端与内衬环出球孔10相通，且凹槽16的开口端的弧长设为不小单一过球孔14至直通过球孔15的弧长，则在将转子本体11旋转一定角度，使得单一过球孔14与内衬环进球孔9相对时，从内衬环进球孔9进入单一过球孔14内的球形元件18，可通过该凹槽16排出至内衬环出球孔10，进而使得球形元件18从承压壳体1上的出球口7排出；或者，将转子本体11旋转一定角度，使得直通过球孔15与内衬环进球孔9相对时，从内衬环进球孔9进入直通过球孔15内的球形元件18，可通过该凹槽16排出至内衬环出球孔10，进而使得球形元件18从承压壳体1上的出球口7排出。即，在转子本体11的全行程范围内，凹槽16均能与内衬环出球孔10相对；且由于凹槽16内部的凹陷空间较大，使得进入该凹槽16内的球形元件18可以较顺畅的从凹槽16的开口端排出，提高单通器的卸料速度。

进一步地，凹槽16两侧的槽壁相互平行且倾斜设置。凹槽16的槽壁与水平面之间的夹角大于6°。由于凹槽16两侧的槽壁相互平行，将凹槽16的槽壁倾斜设置后，使得凹槽16两侧的槽壁均与水平面之间存在夹角；如此设置的凹槽16，保证球形元件18进入凹槽16后，可以依托凹槽16的限流、内衬环3的内圆柱面的导向，以及倒圆锥型的内衬环出球孔10的导流作用，使得球形元件18利用其自身的重力和惯性顺利排出。以及，将凹槽16的槽壁与水平面之间的夹角设为大于6°，使得凹槽16的槽壁可以对球形元件18起到较好的限流作用，进而使得球形元件18可以较顺畅的排出，提高单通器的卸料速度。

进一步地，如图4和图5所示，转子组件还包括转轴2，转轴2与转子本体11的一侧面相连；转子本体11的相对侧面与承压壳体1可旋转连接。承压壳体1上开设有沉孔，内衬环3固定设置在沉孔内；转子本体11的旋转面可旋转地设置在内衬环3的环形区域内。

例如，在承压壳体1的中部开设沉孔，将内衬环3固定安装在该沉孔内；且使得内衬环进球孔9与承压壳体1上的进球口6相对，例如，内衬环进球孔9与进球口6同轴设置，以及，内衬环出球孔10与承压壳体1上的出球口7相对，例如，内衬环出球孔10与出球口7同轴设置；如此设置，可以提高整个单通器的同轴度，使得球形元件18可以较顺畅的经进球口6进入内衬环进球孔9内，已经经内衬环出球孔10较顺畅的排出至出球口7处。以及，将转子本体11的旋转面可旋转地设置在内衬环3内，则可使得转子本体11能够在内衬环3内的转动，从而对内衬环进球孔9处的单球或串列球，实现停球、单一过球或直通过球操作。

例如，转轴2与转子本体11的一侧面垂直连接，则可通过转动转轴2带动转子本体11在内衬环3内的转动，使得转子本体11的转动较方便，提高了单通器操作的便利性。以及，将转子本体11的相对侧面与承压壳体1可旋转连接，例如，在承压壳体1的相对位置设置轴承座，将转子本体11的相对侧面的对应位置设置轴承，将该轴承安装在轴承座内，以实现将转子本体11的相对侧面可旋转地设置在承压壳体1内。

进一步地，转子本体11的相对侧面上设有限位槽22，承压壳体1的相对位置处设有限位杆，限位杆放置在限位槽22内；限位槽22的长度不小于单一过球孔14至直通过球孔15的长度。即，在转子本体11与承压壳体1旋转连接的侧面上设有限位槽22，例如，该限位槽22为弧形槽。以及，在承压壳体1与转子本体11旋转连接的侧面上设有限位杆，且将该限位杆放置在限位槽22内，则在转轴2带动转子本体11旋转时，限位杆在该限位槽22内摆动；且由于限位槽22的存在，则转轴2只能带动转子本体11在限位槽22的长度范围内转动，可以减小转子本体11的转动路径，提高单通器的转动效率。以及，将限位槽22的长度不小于单一过球孔14至直通过球孔15的长度，例如，将将限位槽22的长度设为与单一过球孔14至直通过球孔15的长度相等，则转轴2带动转子本体11的转动路径正好是单一过球孔14至直通过球孔15的长度，且转轴2既可以带动转子本体11上的单一过球孔14与内衬环进球孔9相对，也可以带动转子本体11上的直通过球孔15与内衬环进球孔9相对，同时还不增加转子本体11的转动路径，提高转子本体11的转动效率。

进一步地，应用于球床堆的单通器，还包括：与进球口6相连的进球管4；和/或，与出球口7相连的出球管5。即，在承压壳体1的进球口6处连接进球管4，使得球形元件18可以通过该进球管4依次进入承压壳体1的进球处；和/或，在承压壳体1的出球口7处连接出球管5，使得球形元件18可以通过该出球管5依次从承压壳体1的出球口7处排出。例如，可以将进球管4与进球口6同轴等径设置，和/或将出球管5与出球口7同轴等径设置。

以球床模块式高温气冷堆核电站htr－pm为例，利用上述的单通器对乏燃料球进行卸料，如图7所示；由于两路同时来料的概率很小，从设备可靠性角度出发，完全可以大幅度缩减设备的动作频次，以保证设备的运行寿命。即可将两台单通器38均置于直通过球位，从而保证绝大多数时间内，两路乏燃料球均可以直接通过，而无需动作两台单通器38。当与燃耗测量定位分配器32配套的燃耗测量系统检测出乏燃料球后，同时dcs系统会判断计算出两路之间检测到乏燃料球的时间间隔，对于本实施例来说，如果时间间隔大于5s，也无需动作两台单通器38，燃耗测量定位分配器32继续输送乏燃料球，而直接通过单通器38和三通36。只有当时间间隔小于5s情况下，dcs才会控制当前一个单通器38转动至停球位，将来球截停，后续允许时间内，转动该单通器38转子本体11至单一过球位，让管路中暂存的乏燃料球单一通过；或者转动该单通器38转子本体11至直通过球位，使所有停球一次性通过。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。