球形元件碎屑分离装置及方法与流程

1.本发明涉及核能技术领域，具体涉及一种球形元件碎屑分离装置及方法。


背景技术：

2.在高温气冷堆中，球形元件主要包括燃料元件和石墨元件，利用球形元件的流动性，能够实现在不停堆条件下的连续装卸料循环。上述两种类型的球形元件都是以石墨为基体、通过等静压成型工艺制成的，具有脆硬性的特点。因此，在球形元件循环的过程中，球形元件之间的相互摩擦，以及球形元件与堆内石墨构件、燃料装卸系统设备、管道、焊缝之间的摩擦碰撞，都会导致球形元件碎屑的产生。
3.堆芯燃料在循环过程中，球形元件碎屑会进入到燃料装卸系统，对燃料装卸系统的运行和检修带来不利的影响。为此，本领域的技术人员发明了一类对球形元件碎屑进行分离的收屑装置。收屑器一般包括过球管，过球管上开有槽口，球形元件在经过过球管时，其中的碎屑通过槽口漏出，以达到对球形元件碎屑分离的效果。
4.然而，上述收屑装置在使用时存在以下问题：由于球形元件经过收屑装置的速度一般较快，且收屑装置的槽口数量有限，球形元件中的碎屑只有一部分能够从槽口中漏出，仍有一部分球形元件碎屑进入到下游设备，碎屑分离效果不好；球形元件在快速通过收屑装置时，容易在过球管内发生卡堵。


技术实现要素：

5.本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：现有的收屑装置在使用时，由于过球管上仅能开设有限的孔洞供球形元件碎屑通过，对球形元件碎屑的分离效果不好，仍有部分碎屑进入到下游设备；并且收屑装置在使用时还容易发生过球管卡堵的问题。
6.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
7.为此，本发明实施例提出一种球形元件碎屑分离装置，该装置对球形元件碎屑的分离效果较好，且不容易发生卡堵。
8.本发明实施例还提出一种球形元件碎屑分离方法。
9.本发明实施例的球形元件碎屑分离装置包括滑轨、容器、吹扫单元和抽吸单元，所述滑轨包括多条螺旋延伸的单轨，所述单轨互相间隔设置，且多条所述单轨围成螺旋滑道，所述螺旋滑道适于供球形元件通过，所述单轨之间的间隔适于供球形元件碎屑通过；所述容器设有第一接口和第二接口，所述第一接口适于连接上游球流系统管路，所述第二接口适于连接下游球流系统管路，所述滑轨设于所述容器内，且所述滑轨的一端开口连接于所述第一接口，所述滑轨的另一端开口连接于所述第二接口；所述吹扫单元包括吹扫接口，所述吹扫接口设于所述容器，且所述吹扫接口适于朝向所述滑轨喷吹气体；所述抽吸单元与所述容器连接，并适于抽吸所述容器内的所述球形元件碎屑。
10.在一些实施例中，所述滑轨仅包括三条所述单轨，且三条所述单轨围成截面为凹
形的所述螺旋滑道。
11.在一些实施例中，所述容器包括第一容器和第二容器，所述第一接口和所述第二接口设于所述第一容器，所述第一容器和所述第二容器连通，所述第二容器适于容纳从所述滑轨处落下的球形元件碎屑。
12.在一些实施例中，所述第一接口设于所述第一容器的顶部，所述第二接口设于所述第一容器的一侧，且所述第一接口高于所述第二接口。
13.在一些实施例中，所述第一接口处设有用于启闭所述第一接口的第一阀门，所述第二接口处设有适于启闭所述第二接口的第二阀门。
14.在一些实施例中，所述抽吸单元包括抽吸接口，所述抽吸接口设于所述第二容器，并适于在所述第一阀门和所述第二阀门关闭时抽吸所述第二容器内的所述球形元件碎屑。
15.在一些实施例中，所述第二容器位于所述第一容器的下侧，所述吹扫接口设于所述第二容器。
16.在一些实施例中，所述第一容器和所述第二容器为可拆式连接。
17.在一些实施例中，所述球形元件碎屑分离装置包括连接件，所述连接件设于所述滑轨与所述第一容器的内壁之间。
18.本发明实施例的球形元件碎屑分离方法包括以下步骤：
19.s1：在所述球流系统管路中选定一处并截断，将所述球形元件碎屑分离装置的第一接口与所述截断处的上游球流系统管路连接，第二接口与所述截断处的下游球流系统管路连接，以使球形元件流经所述球形元件碎屑分离装置；
20.s2：当所述球形元件在所述滑轨上卡堵时，使用气源连接所述吹扫接口，通过吹扫接口向所述滑轨喷吹气体；
21.s3：当所述球形元件碎屑分离装置使用一段时间后，关闭所述第一接口、所述第二接口和所述吹扫接口，启动所述抽吸单元对所述容器内的所述球形元件碎屑进行抽吸。
22.本发明实施例的球形元件碎屑分离装置和球形元件碎屑分离方法具有以下技术效果：
23.1、滑轨呈螺旋状延伸，使得球形元件沿滑轨滑动的路径较长，碎屑容易从球形元件上脱落；滑轨包括多个间隔设置的单轨，单轨间隔设置具有较大的间隙，更加有利于碎屑从单轨之间的间隙处落下，对球形元件碎屑的分离效果更好。
24.2、吹扫单元能够对滑轨喷吹气体，气体对处于滑轨上的球形元件起到扰动的效果，使得球形元件在滑轨上滑动时不容易发生卡堵；同时，在吹扫气体的作用下，球形元件碎屑更容易从球形元件上脱落，进一步提升了对碎屑的分离效果。
25.3、通过抽吸单元对容器内的碎屑进行清理，较为方便。
附图说明
26.图1是本发明实施例球形元件碎屑分离装置的结构示意图。
27.图2是本发明实施例球形元件碎屑分离装置的滑轨的结构示意图。
28.附图标记：
29.1、滑轨；11、单轨；2、分离筒；21、第一接口；22、第二接口；3、收屑罐；31、吹扫接口；4、抽吸单元；5、第一阀门；6、第二阀门。
具体实施方式
30.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.如图1所示，本发明实施例的球形元件碎屑分离装置包括滑轨1、容器、吹扫单元和抽吸单元4。
32.滑轨1包括多条螺旋延伸的单轨11，单轨11互相间隔设置，且多条单轨11围成螺旋滑道，螺旋滑道适于供球形元件通过，单轨11之间的间隔适于供球形元件碎屑通过。
33.如图1和图2所示，滑轨1的螺旋延伸方式可以为等距螺旋延伸，还可以为空间z字型延伸。多条间隔布置的单轨11围成的螺旋滑道可以为闭合的，也可以是上侧开口的，当螺旋滑道为上侧开口时，螺旋滑道的截面形状应为凹形，以使得球形元件不能从滑轨1上脱落。滑轨1的材质可以为刚、塑料等不与球形元件发生反应的材料。
34.可以理解的是，单轨11互相间隔布置指的是单轨11之间具有一定的间隙，每条单轨11之间可以没有实物连接，也可以有连杆、绳索等实物进行连接。单轨11之间的间隙用于供球形元件碎屑通过，同时单轨11之间的间隔应小于球形元件的直径。上述滑轨1具有较大的间隙，利于球形元件碎屑通过，对球形元件的碎屑分离效果较好。
35.容器设有第一接口21和第二接口22，第一接口21适于连接上游球流系统管路，第二接口22适于连接下游球流系统管路，滑轨1设于容器内，且滑轨1的一端开口连接于第一接口21，滑轨1的另一端开口连接于第二接口22。
36.如图1所示，容器可以为上下密封的筒状结构，第一接口21和第二接口22连接在筒体上，滑轨1配置在筒体内并两端分别与第一接口21和第二接口22连接。设置容器能够对滑轨1进行容纳，球形元件在容器内经过，避免了外界环境对球形元件产生影响。此外，设置容器还能够对从滑轨1处漏下的球形元件碎屑进行收纳，便于清理。
37.吹扫单元包括吹扫接口31，吹扫接口31设于容器，且吹扫接口31适于朝向滑轨1喷吹气体。吹扫单元可以包括气源、软管、流量控制器和吹扫接口31，将软管一端连接在吹扫接口31处，另一端连接在气源处，通过流量控制器控制吹扫接口31处的气体流量，起到对滑轨1上球形元件进行扰动的效果。
38.设置吹扫单元可以解决球形元件在滑轨1上发生卡堵的问题，同时，在吹扫气体的作用下，球形元件碎屑更容易从球形元件上脱落，进一步提升了对碎屑的分离效果。
39.抽吸单元4与容器连接，并适于抽吸容器内的球形元件碎屑。抽吸单元4可以包括真空泵、软管，将软管一端与容器底部连通，另一端与真空泵连通，即可对容器内积累的球形元件碎屑进行抽吸，使用较为方便。
40.在一些实施例中，滑轨1仅包括三条单轨11，且三条单轨11围成截面为凹形的螺旋滑道。如图1和图2所示，由三条单轨11构成的滑轨1结构较为简单，制作较为方便且成本较低；单轨11之间具有较大的间隙，更加有利于球形元件碎屑通过。
41.在一些实施例中，容器包括第一容器和第二容器，第一接口21和第二接口22设于第一容器，第一容器和第二容器连通，第二容器适于容纳从滑轨1处落下的球形元件碎屑。如图1所示，第一容器可以为分离筒2，第二容器可以收屑罐3，分离筒2的下部与收屑罐3的上部开口连通，球形元件碎屑从滑轨1上脱落后落入到分离筒2的底部，进而落入收屑罐3中。设置收屑罐3能够单独地对球形元件碎屑进行收纳，便于清理。
42.在一些实施例中，第一接口21设于第一容器的顶部，第二接口22设于第一容器的一侧，且第一接口21高于第二接口22。如图1所示，第一接口21可以连接在分离筒2的顶部，第二接口22可以连接在分离筒2的侧面并低于第一接口21。这样布置使得球形元件仅在重力的作用下就能够沿滑轨1运动，进而达到分离碎屑的效果。
43.在一些实施例中，第一接口21处设有用于启闭第一接口21的第一阀门5，第二接口22处设有适于启闭第二接口22的第二阀门6。如图1所示，第一阀门5设置在第一接口21处，第二阀门6设置在第二接口22处。当第一阀门5和第二阀门6打开时，球形元件能够通过该装置实现碎屑的分离；当需要对该装置进行检修时，可以关闭第一阀门5和第二阀门6，使球流系统与外界环境隔离，便于检修。
44.在一些实施例中，抽吸单元4包括抽吸接口，抽吸接口设于第二容器，并适于在第一阀门5和第二阀门6关闭时抽吸第二容器内的球形元件碎屑。如图1所示，抽吸接口可以设置在收屑罐3的底部，当需要对收屑罐3内的球形元件碎屑进行清理时，可以将真空泵等负压抽吸装置连接在抽吸接口处，将收屑罐3内的碎屑抽出，使用较为方便。
45.在一些实施例中，第二容器位于第一容器的下侧，吹扫接口31设于第二容器。如图1所示，收屑罐3位于分离筒2的下部，吹扫接口31设置在收屑罐3上时，吹扫接口31位于滑轨1的下侧，吹扫单元运行时，吹扫接口31喷吹出的气体从滑轨1下侧向上流动，对球形元件的扰动效果更好，不容易发生球形元件卡堵的情况。
46.在其它实施例中，吹扫接口31还可以设置在第一容器上，在这种情况下，应该使吹扫接口31的高度低于滑轨1的高度，以达到较好的吹扫效果。
47.在一些实施例中，第一容器和第二容器为可拆式连接。如图1所示，分离筒2和收屑罐3通过法兰连接。这种可拆式连接便于在球流系统中安装本装置，同时也便于日后的检修。
48.在一些实施例中，球形元件碎屑分离装置包括连接件，连接件设于滑轨1与第一容器的内壁之间。连接件可以为连杆，连杆一端连接在滑轨1上，另一端连接在分离筒2的内壁。设置，连杆起到对滑轨1进行稳固的效果，滑轨1不容易发生晃动。
49.下面描述本发明实施例的球形元件碎屑分离方法。
50.本发明实施例的球形元件碎屑分离方法包括以下步骤：
51.s1：在球流系统管路中选定一处并截断，将球形元件碎屑分离装置的第一接口21与截断处的上游球流系统管路连接，第二接口22与截断处的下游球流系统管路连接，以使球形元件流经球形元件碎屑分离装置。截断的位置可以选在球流系统中容易因碎屑发生故障的设备上游，也可以在球流系统中多处布置，能够起到分离碎屑，降低设备出故障概率的作用。
52.s2：当球形元件在滑轨1上卡堵时，使用气源连接吹扫接口31，通过吹扫接口31向滑轨1喷吹气体。吹扫的气体可以为连续的气体，也可以是脉冲的气体，能够起到对球形元件进行扰动的效果即可，同时，吹扫的气体流速不应过大，避免将球形元件从滑轨1上吹落。
53.s3：当球形元件碎屑分离装置使用一段时间后，关闭第一接口21、第二接口22和吹扫接口31，启动抽吸单元4对容器内的球形元件碎屑进行抽吸。在实际操作时，可以根据碎屑产生量的多少以及收屑罐3容量的大小，定期启动抽吸装置对收屑罐3中的碎屑进行清理。
54.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。
55.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，除非另有明确具体地限定。
56.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。
57.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
58.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
59.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。