專利名稱:導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于模塊式球床高溫氣冷堆技術(shù)，特別涉及一種導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
清華大學(xué)核研院研制開發(fā)的10MW高溫氣冷堆是目前世界上第一座模塊式球床高溫氣冷堆的實(shí)驗(yàn)堆，它采用模塊化球床堆芯并通過球形燃料元件的循環(huán)實(shí)現(xiàn)不停堆的連續(xù)運(yùn)行，其中燃料元件裝卸料系統(tǒng)是關(guān)鍵的核心系統(tǒng)之一。模塊式球床高溫氣冷堆燃料元件裝卸料系統(tǒng)先通過單列器實(shí)現(xiàn)球流運(yùn)動(dòng)的單列化，再通過單一器使得燃料元件單一化，從而實(shí)現(xiàn)可控的裝料與卸料。
10MW高溫氣冷堆燃料元件裝卸料系統(tǒng)的單一器采用導(dǎo)板式輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)，它通過一個(gè)帶有豁口的輪盤將元件球?qū)雽?dǎo)板，再通過螺桿將球輸送至出口，而碎球則通過導(dǎo)板和螺桿之間的間隙分離出來。其缺點(diǎn)是導(dǎo)板的安裝困難，并且由于導(dǎo)板的開放式結(jié)構(gòu)，當(dāng)螺桿轉(zhuǎn)速較高時(shí)，元件球會(huì)被甩出導(dǎo)板，從而限制了輸球效率，每分鐘最多只能輸送20個(gè)球。另外，元件球在輪盤及其豁口中的運(yùn)動(dòng)不夠平穩(wěn)，也限制了輸球效率。在較大單堆功率條件下，日元件循環(huán)量將大大提高，因此，需要輸球機(jī)構(gòu)具有較高的輸球效率。導(dǎo)板式輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)是核研院劉繼國研究員等人的發(fā)明專利，已在10MW高溫氣冷堆中得到應(yīng)用。
本發(fā)明針對導(dǎo)板式輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)的上述問題，提出了導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中輸球效率不高的缺點(diǎn)，并且簡化了設(shè)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)，其特征在于，機(jī)械支架6上固定軸承套1和軸承套11，軸承套支撐軸承2，輥筒8中心固定輥筒軸12；側(cè)擋板3、側(cè)擋板19固定在圓筒5兩端組成出球外套筒，并由套筒支座7固定在機(jī)械支架6底盤上；在側(cè)擋板3、側(cè)擋板19內(nèi)側(cè)分別固定圓環(huán)內(nèi)板4和10，輥筒8右端靠在圓環(huán)內(nèi)板4上，左邊固定一個(gè)擋環(huán)9，輥筒軸12穿過側(cè)擋板3、側(cè)擋板19和圓環(huán)內(nèi)板4和10后，通過兩個(gè)在軸承2，支撐在機(jī)械支架6上；在出球外套筒上面，由其左邊的固定環(huán)17固定進(jìn)球管18，帶盲端的導(dǎo)槽16緊靠出球外套筒上面內(nèi)側(cè)的進(jìn)球管18位置上，出球?qū)Ч?0的內(nèi)孔和帶盲端的導(dǎo)槽16的導(dǎo)槽對準(zhǔn)；固定在機(jī)械支架6上電機(jī)13的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸節(jié)14和輥筒軸12連接。
所述輥筒8外表面上開有螺旋輸球槽21。
所述帶盲端的導(dǎo)槽16盲端部分上方開有進(jìn)球孔并正對進(jìn)球管18。
所述帶盲端的導(dǎo)槽16罩在輥筒8的螺旋輸球槽21上面，并和輥筒8保持小于元件球半徑的間隙。
所述導(dǎo)槽輸送元件球和分離較小碎片時(shí)，可以將導(dǎo)槽安裝在輥筒的正上方；當(dāng)同時(shí)需要分離較大直徑的碎球時(shí)，將導(dǎo)槽的安裝位置偏轉(zhuǎn)一定的角度如30°，并削短導(dǎo)槽的側(cè)邊，使得導(dǎo)槽與輥筒之間有足夠的間隙。
所述輥筒的轉(zhuǎn)動(dòng)方向應(yīng)向著導(dǎo)槽的長邊轉(zhuǎn)動(dòng)，以避免卡球。
本發(fā)明的有益效果是與現(xiàn)有技術(shù)的導(dǎo)板式輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)相比，導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)拋棄了帶豁口的轉(zhuǎn)盤，將導(dǎo)板改為帶盲端的導(dǎo)槽，元件球被限制在導(dǎo)槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并通過輥筒螺距等結(jié)構(gòu)參數(shù)的合理設(shè)計(jì)，保證了較高的輸球效率和碎球分離能力。
導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)的輸球能力的理論估算(偏于保守)如圖2所示，實(shí)際使用中每分鐘輸送元件球可達(dá)到300個(gè)以上，輸球效率比現(xiàn)有技術(shù)提高了十多倍，并且輸送球平穩(wěn)。



圖1導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)。
圖2導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)的輸球能力估算模型圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)，主要由輥筒、帶盲端的導(dǎo)槽和電機(jī)組成，如圖1所示。機(jī)械支架6上固定軸承套1和軸承套11，軸承套支撐軸承2，輥筒8中心固定輥筒軸12；側(cè)擋板3、側(cè)擋板19固定在圓筒5兩端組成出球外套筒，并由套筒支座7固定在機(jī)械支架6底盤上；在側(cè)擋板3、側(cè)擋板19內(nèi)側(cè)分別固定圓環(huán)內(nèi)板4和10，輥筒8右端靠在圓環(huán)內(nèi)板4上，左邊固定一個(gè)擋環(huán)9，輥筒軸12穿過側(cè)擋板3、側(cè)擋板19和圓環(huán)內(nèi)板4和10后，通過兩個(gè)在軸承2，支撐在機(jī)械支架6上；在出球外套筒上面，由其左邊的固定環(huán)17固定進(jìn)球管18，帶盲端的導(dǎo)槽16緊靠出球外套筒上面內(nèi)側(cè)的進(jìn)球管18位置上，出球?qū)Ч?0的內(nèi)孔和帶盲端的導(dǎo)槽16的導(dǎo)槽對準(zhǔn)；固定在機(jī)械支架6上電機(jī)13的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸節(jié)14和輥筒軸12連接。
當(dāng)元件球從進(jìn)球管18進(jìn)入導(dǎo)槽16后，被限制在導(dǎo)槽16內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并通過輥筒8將球單一化地輸送到出球?qū)Ч?0出口，而碎球則通過導(dǎo)槽16和輥筒8之間的間隙分離出來。導(dǎo)槽盲端的主要作用是有效地防止了卡球，即當(dāng)兩個(gè)元件球之間的相對位置關(guān)系和球表面摩擦系數(shù)滿足一定條件時(shí)會(huì)出現(xiàn)自鎖，從而出現(xiàn)卡球。當(dāng)機(jī)構(gòu)的主要作用是輸送元件球和分離較小碎片時(shí)，可以將導(dǎo)槽安裝在輥筒的正上方；當(dāng)同時(shí)需要分離較大直徑的碎球是應(yīng)將導(dǎo)槽的安裝位置偏轉(zhuǎn)一定的角度(如30°)，并削短導(dǎo)槽的側(cè)邊，使得導(dǎo)槽與輥筒之間有足夠的間隙；同時(shí)，輥筒的轉(zhuǎn)動(dòng)方向應(yīng)向著導(dǎo)槽的長邊轉(zhuǎn)動(dòng)，以避免卡球。
圖2所示為導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)的輸球能力估算模型圖。
D1+D2-2d＝V·t，d=12gt2,]]> dS＝ω·rdt，dz＝Vdt，dzdS=tgθ=Vω·r,]]>∴V＝ω·rtgθ故上限的轉(zhuǎn)速為ω=D1+D2-2drgtθ·2dg]]>每出一個(gè)球需要的時(shí)間T=D1+hVcosθ]]>∴上限轉(zhuǎn)速下的出球頻率
螺桿參數(shù)上升角為θ，螺距＝(D1+h)/cosθ，轉(zhuǎn)速為ω，基圓半徑為r，單列管直徑為D2，球的直徑為d.
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)，其特征在于，機(jī)械支架(6)上固定軸承套(1)和軸承套(11)，軸承套支撐軸承(2)，輥筒(8)中心固定輥筒軸(12)；側(cè)擋板(3)、側(cè)擋板(19)固定在圓筒(5)兩端組成出球外套筒，并由套筒支座(7)固定在機(jī)械支架(6)底盤上；在側(cè)擋板(3)、側(cè)擋板(19)內(nèi)側(cè)分別固定圓環(huán)內(nèi)板(4)和(10)，輥筒(8)右端靠在圓環(huán)內(nèi)板(4)上，左邊固定一個(gè)擋環(huán)(9)，輥筒軸(12)穿過側(cè)擋板(3)、側(cè)擋板(19)和圓環(huán)內(nèi)板(4)和(10)后，通過兩個(gè)在軸承(2)，支撐在機(jī)械支架(6)上；在出球外套筒上面，由其左邊的固定環(huán)(17)固定進(jìn)球管(18)，帶盲端的導(dǎo)槽(16)緊靠出球外套筒上面內(nèi)側(cè)的進(jìn)球管(18)位置上，出球?qū)Ч?20)的內(nèi)孔和帶盲端的導(dǎo)槽(16)的導(dǎo)槽對準(zhǔn)；固定在機(jī)械支架(6)上電機(jī)(13)的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸節(jié)(14)和輥筒軸(12)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述輥筒(8)外表面上開有螺旋輸球槽(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述帶盲端的導(dǎo)槽(16)盲端部分上方開有進(jìn)球孔并正對進(jìn)球管(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述帶盲端的導(dǎo)槽(16)罩在輥筒(8)的螺旋輸球槽(21)上面，并和輥筒(8)保持小于元件球半徑的間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述導(dǎo)槽輸送元件球和分離較小碎片時(shí)，可以將導(dǎo)槽安裝在輥筒的正上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)，其特征在于，當(dāng)同時(shí)需要分離較大直徑的碎球時(shí)，將導(dǎo)槽的安裝位置偏轉(zhuǎn)25～35°，并削短導(dǎo)槽的側(cè)邊，使得導(dǎo)槽與輥筒之間有足夠的間隙。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述輥筒的轉(zhuǎn)動(dòng)方向應(yīng)向著導(dǎo)槽的長邊轉(zhuǎn)動(dòng)，以避免卡球。
專利摘要
本發(fā)明屬于模塊式球床高溫氣冷堆技術(shù)，特別涉及一種導(dǎo)槽式螺旋輸球與碎球分離機(jī)構(gòu)。主要由輥筒、帶盲端的導(dǎo)槽和電機(jī)組成，由側(cè)擋板和圓筒組成的出球外套筒，并由套筒支座固定在機(jī)械支架底盤上；在側(cè)擋板內(nèi)側(cè)分別固定圓環(huán)內(nèi)板，輥筒軸穿過側(cè)擋板、和圓環(huán)內(nèi)板后，通過兩個(gè)在軸承支撐在機(jī)械支架6上；在出球外套筒上面，固定進(jìn)球管，帶盲端的導(dǎo)槽緊靠出球外套筒上面內(nèi)側(cè)的進(jìn)球管位置上，出球?qū)Ч艿膬?nèi)孔和帶盲端的導(dǎo)槽的導(dǎo)槽對準(zhǔn)；固定在機(jī)械支架上電機(jī)的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸節(jié)和輥筒軸連接。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，拋棄了帶豁口的轉(zhuǎn)盤，將導(dǎo)板改為帶盲端的導(dǎo)槽，元件球被限制在導(dǎo)槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)，并且輸送球平穩(wěn)；輸球效率提高了十多倍和良好碎球分離能力。
文檔編號G21C19/00GKCN1925063SQ200610113587
公開日2007年3月7日 申請日期2006年10月8日
發(fā)明者楊星團(tuán), 姜?jiǎng)僖? 劉志勇, 李軍 申請人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan