导槽式螺旋输球与碎球分离机构的制作方法

专利名称:导槽式螺旋输球与碎球分离机构的制作方法
技术领域：
本发明属于模块式球床高温气冷堆技术，特别涉及一种导槽式螺旋输球与碎球分离机构。
背景技术：
清华大学核研院研制开发的10MW高温气冷堆是目前世界上第一座模块式球床高温气冷堆的实验堆，它采用模块化球床堆芯并通过球形燃料元件的循环实现不停堆的连续运行，其中燃料元件装卸料系统是关键的核心系统之一。模块式球床高温气冷堆燃料元件装卸料系统先通过单列器实现球流运动的单列化，再通过单一器使得燃料元件单一化，从而实现可控的装料与卸料。
10MW高温气冷堆燃料元件装卸料系统的单一器采用导板式输球与碎球分离机构，它通过一个带有豁口的轮盘将元件球导入导板，再通过螺杆将球输送至出口，而碎球则通过导板和螺杆之间的间隙分离出来。其缺点是导板的安装困难，并且由于导板的开放式结构，当螺杆转速较高时，元件球会被甩出导板，从而限制了输球效率，每分钟最多只能输送20个球。另外，元件球在轮盘及其豁口中的运动不够平稳，也限制了输球效率。在较大单堆功率条件下，日元件循环量将大大提高，因此，需要输球机构具有较高的输球效率。导板式输球与碎球分离机构是核研院刘继国研究员等人的发明专利，已在10MW高温气冷堆中得到应用。
本发明针对导板式输球与碎球分离机构的上述问题，提出了导槽式螺旋输球与碎球分离机构，克服了现有技术中输球效率不高的缺点，并且简化了设计。

发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提供一种导槽式螺旋输球与碎球分离机构，其特征在于，机械支架6上固定轴承套1和轴承套11，轴承套支撑轴承2，辊筒8中心固定辊筒轴12；侧挡板3、侧挡板19固定在圆筒5两端组成出球外套筒，并由套筒支座7固定在机械支架6底盘上；在侧挡板3、侧挡板19内侧分别固定圆环内板4和10，辊筒8右端靠在圆环内板4上，左边固定一个挡环9，辊筒轴12穿过侧挡板3、侧挡板19和圆环内板4和10后，通过两个在轴承2，支撑在机械支架6上；在出球外套筒上面，由其左边的固定环17固定进球管18，带盲端的导槽16紧靠出球外套筒上面内侧的进球管18位置上，出球导管20的内孔和带盲端的导槽16的导槽对准；固定在机械支架6上电机13的转轴通过联轴节14和辊筒轴12连接。
所述辊筒8外表面上开有螺旋输球槽21。
所述带盲端的导槽16盲端部分上方开有进球孔并正对进球管18。
所述带盲端的导槽16罩在辊筒8的螺旋输球槽21上面，并和辊筒8保持小于元件球半径的间隙。
所述导槽输送元件球和分离较小碎片时，可以将导槽安装在辊筒的正上方；当同时需要分离较大直径的碎球时，将导槽的安装位置偏转一定的角度如30°，并削短导槽的侧边，使得导槽与辊筒之间有足够的间隙。
所述辊筒的转动方向应向着导槽的长边转动，以避免卡球。
本发明的有益效果是与现有技术的导板式输球与碎球分离机构相比，导槽式螺旋输球与碎球分离机构抛弃了带豁口的转盘，将导板改为带盲端的导槽，元件球被限制在导槽内运动，并通过辊筒螺距等结构参数的合理设计，保证了较高的输球效率和碎球分离能力。
导槽式螺旋输球与碎球分离机构的输球能力的理论估算(偏于保守)如图2所示，实际使用中每分钟输送元件球可达到300个以上，输球效率比现有技术提高了十多倍，并且输送球平稳。



图1导槽式螺旋输球与碎球分离机构。
图2导槽式螺旋输球与碎球分离机构的输球能力估算模型图。
具体实施方式
本发明提供一种导槽式螺旋输球与碎球分离机构，主要由辊筒、带盲端的导槽和电机组成，如图1所示。机械支架6上固定轴承套1和轴承套11，轴承套支撑轴承2，辊筒8中心固定辊筒轴12；侧挡板3、侧挡板19固定在圆筒5两端组成出球外套筒，并由套筒支座7固定在机械支架6底盘上；在侧挡板3、侧挡板19内侧分别固定圆环内板4和10，辊筒8右端靠在圆环内板4上，左边固定一个挡环9，辊筒轴12穿过侧挡板3、侧挡板19和圆环内板4和10后，通过两个在轴承2，支撑在机械支架6上；在出球外套筒上面，由其左边的固定环17固定进球管18，带盲端的导槽16紧靠出球外套筒上面内侧的进球管18位置上，出球导管20的内孔和带盲端的导槽16的导槽对准；固定在机械支架6上电机13的转轴通过联轴节14和辊筒轴12连接。
当元件球从进球管18进入导槽16后，被限制在导槽16内运动，并通过辊筒8将球单一化地输送到出球导管20出口，而碎球则通过导槽16和辊筒8之间的间隙分离出来。导槽盲端的主要作用是有效地防止了卡球，即当两个元件球之间的相对位置关系和球表面摩擦系数满足一定条件时会出现自锁，从而出现卡球。当机构的主要作用是输送元件球和分离较小碎片时，可以将导槽安装在辊筒的正上方；当同时需要分离较大直径的碎球是应将导槽的安装位置偏转一定的角度(如30°)，并削短导槽的侧边，使得导槽与辊筒之间有足够的间隙；同时，辊筒的转动方向应向着导槽的长边转动，以避免卡球。
图2所示为导槽式螺旋输球与碎球分离机构的输球能力估算模型图。
D1+D2-2d＝V·t，d=12gt2,]]> dS＝ω·rdt，dz＝Vdt，dzdS=tgθ=Vω·r,]]>∴V＝ω·rtgθ故上限的转速为ω=D1+D2-2drgtθ·2dg]]>每出一个球需要的时间T=D1+hVcosθ]]>∴上限转速下的出球频率
螺杆参数上升角为θ，螺距＝(D1+h)/cosθ，转速为ω，基圆半径为r，单列管直径为D2，球的直径为d.
权利要求
1.一种导槽式螺旋输球与碎球分离机构，其特征在于，机械支架(6)上固定轴承套(1)和轴承套(11)，轴承套支撑轴承(2)，辊筒(8)中心固定辊筒轴(12)；侧挡板(3)、侧挡板(19)固定在圆筒(5)两端组成出球外套筒，并由套筒支座(7)固定在机械支架(6)底盘上；在侧挡板(3)、侧挡板(19)内侧分别固定圆环内板(4)和(10)，辊筒(8)右端靠在圆环内板(4)上，左边固定一个挡环(9)，辊筒轴(12)穿过侧挡板(3)、侧挡板(19)和圆环内板(4)和(10)后，通过两个在轴承(2)，支撑在机械支架(6)上；在出球外套筒上面，由其左边的固定环(17)固定进球管(18)，带盲端的导槽(16)紧靠出球外套筒上面内侧的进球管(18)位置上，出球导管(20)的内孔和带盲端的导槽(16)的导槽对准；固定在机械支架(6)上电机(13)的转轴通过联轴节(14)和辊筒轴(12)连接。
2.根据权利要求
1所述导槽式螺旋输球与碎球分离机构，其特征在于，所述辊筒(8)外表面上开有螺旋输球槽(21)。
3.根据权利要求
1所述导槽式螺旋输球与碎球分离机构，其特征在于，所述带盲端的导槽(16)盲端部分上方开有进球孔并正对进球管(18)。
4.根据权利要求
1所述导槽式螺旋输球与碎球分离机构，其特征在于，所述带盲端的导槽(16)罩在辊筒(8)的螺旋输球槽(21)上面，并和辊筒(8)保持小于元件球半径的间隙。
5.根据权利要求
1所述导槽式螺旋输球与碎球分离机构，其特征在于，所述导槽输送元件球和分离较小碎片时，可以将导槽安装在辊筒的正上方。
6.根据权利要求
1所述导槽式螺旋输球与碎球分离机构，其特征在于，当同时需要分离较大直径的碎球时，将导槽的安装位置偏转25～35°，并削短导槽的侧边，使得导槽与辊筒之间有足够的间隙。
7.根据权利要求
1所述导槽式螺旋输球与碎球分离机构，其特征在于，所述辊筒的转动方向应向着导槽的长边转动，以避免卡球。
专利摘要
本发明属于模块式球床高温气冷堆技术，特别涉及一种导槽式螺旋输球与碎球分离机构。主要由辊筒、带盲端的导槽和电机组成，由侧挡板和圆筒组成的出球外套筒，并由套筒支座固定在机械支架底盘上；在侧挡板内侧分别固定圆环内板，辊筒轴穿过侧挡板、和圆环内板后，通过两个在轴承支撑在机械支架6上；在出球外套筒上面，固定进球管，带盲端的导槽紧靠出球外套筒上面内侧的进球管位置上，出球导管的内孔和带盲端的导槽的导槽对准；固定在机械支架上电机的转轴通过联轴节和辊筒轴连接。本发明与现有技术相比，抛弃了带豁口的转盘，将导板改为带盲端的导槽，元件球被限制在导槽内运动，并且输送球平稳；输球效率提高了十多倍和良好碎球分离能力。
文档编号G21C19/00GKCN1925063SQ200610113587
公开日2007年3月7日 申请日期2006年10月8日
发明者杨星团, 姜胜耀, 刘志勇, 李军 申请人:清华大学