一种球形核燃料颗粒的传送带式形状分选装置的制作方法

1.本发明涉及核燃料颗粒分选技术领域，尤其涉及一种球形核燃料颗粒的传送带式形状分选装置。


背景技术：

2.在核反应领域中，球床式高温气冷堆所使用的球形燃料元件，其结构为球形的陶瓷包覆颗粒(triso)弥散在燃料区的石墨基体中。球形燃料元件是高温气冷堆核电站的固有安全性的重要保障，其所使用的triso型包覆燃料颗粒是正常运行乃至事故状态下阻挡裂变产物对外释放的首道屏障。包覆燃料颗粒由球形核燃料uo2核芯、疏松热解碳层、内致密热解炭层、碳化硅层和外致密热解炭层组成。将包覆燃料颗粒表面再黏上一层石墨粉后成为穿衣颗粒，最终由穿衣颗粒和石墨粉混合压制成球形燃料元件。上述球形核燃料uo2核芯(0.5mm)、triso型包覆燃料颗粒(0.92mm)、穿衣颗粒(1.2mm)按核物理计算均有明确的球形状要求，但在实际制备过程中不可避免的会有不符合球形状要求的颗粒出现。因此，提供一种形状分选装置将符合球形状要求的颗粒筛选出来，并同时保证颗粒分离和筛选效果，可连续运行以适用于规模化生产，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是通过一种球形核燃料颗粒的传送带式形状分选装置，以至少部分解决颗粒分离和筛选效果较差、无法适用于规模化生产的技术问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
4.一种球形核燃料颗粒的传送带式形状分选装置，包括：
5.进料机构；
6.振动传输机构，所述振动传输机构包括振动台和传动安装于所述振动台的传送带，待筛选颗粒通过所述进料机构传输至所述传送带的带面上；
7.转速调节器，所述转速调节器与所述传送带的驱动电机传动连接，并根据主控单元的指令调整所述传送带的速度；
8.高度调节器，所述高度调节器安装于所述振动传输机构的至少一侧边，以调整所述振动传输机构相对于水平面的倾斜角度，使得所述传送带的出料侧低于所述传动带的进料侧；
9.接料盒，所述接料盒为相互分隔设置的至少两个，各所述接料盒并列设置于所述传送带的出料侧，且各所述接料盒分别与所述传送带的带面相连通。
10.进一步地，所述进料机构包括：
11.储料斗，所述储料斗内盛放有所述待筛选颗粒；
12.振动进料器，所述振动进料器的进料口与所述储料斗的料斗嘴相连通；
13.进料分散口，所述振动进料器的出料口与所述进料分散口相连通，待筛选颗粒通过所述进料分散口传输至所述传送带的带面上。
14.进一步地，所述振动进料器包括：
15.槽型通道，所述槽型通道的进料口与所述储料斗的料斗嘴相连通，所述槽型通道的出料口与所述进料分散口相连通；
16.振动器，所述振动器与所述槽型通道传动连接，并根据所述主控单元的指令调整所述振动器的振幅和振动频率。
17.进一步地，所述槽型通道的进料端通过调节螺丝可转动地安装于所述储料斗。
18.进一步地，所述传送带的两端分别安装于所述高度调节器上，并在所述高度调节器的驱动下相对于水平面前后倾斜第一预设角度和/或左右倾斜第二预设角度。
19.进一步地，所述第一预设角度为和
±
10
°
，且/或，所述第二预设角度0-20
°
。
20.进一步地，所述接料盒包括依次设置的合格品接料盒、次等品接料盒和废品接料盒。
21.进一步地，各所述接料盒之间相互搭接。
22.进一步地，还包括：
23.支撑台架，所述进料机构、所述振动传输机构、所述转速调节器、所述高度调节器和所述接料盒均安装于所述支撑台架上。
24.进一步地，还包括：
25.减震支座，所述减震支座安装于所述支撑台架的底部，且所述减震支座为高度可调结构。
26.本发明所提供的球形核燃料颗粒的传送带式形状分选装置，包括进料机构；振动传输机构，所述振动传输机构包括振动台和传动安装于所述振动台的传送带，待筛选颗粒通过所述进料机构传输至所述传送带的带面上；转速调节器，所述转速调节器与所述传送带的驱动电机传动连接，并根据主控单元的指令调整所述传送带的速度；高度调节器，所述高度调节器安装于所述振动传输机构的至少一侧边，以调整所述振动传输机构相对于水平面的倾斜角度，使得所述传送带的出料侧低于所述传动带的进料侧；接料盒，所述接料盒为相互分隔设置的至少两个，各所述接料盒并列设置于所述传送带的出料侧，且各所述接料盒分别与所述传送带的带面相连通。
27.在工作过程中，首先将待筛选颗粒置于进料机构之内，然后通过进料机构将待筛选颗粒均匀地分散在传送带的带面上，由于传送带相对于水平面的角度可调，根据进料情况和颗粒的筛选规格，可将传送带的倾斜度调整至适当的角度。随着倾斜传送带的运动，球形状符合要求的颗粒会沿倾斜台面的方向(即y轴方向)不断滚落，同时由于运动着的传送带的摩擦作用，球形状不符合要求的颗粒会向跟随传送带，向x轴方向(即与上述y轴方向垂直的方向)移动，使得合格或不合格的颗粒会分别进入到收集颗粒的接料盒中，从而将颗粒区分开来。通过设置转速调节器，使得转动速度可调，颗粒在台面无振动，容易分布均匀，提高分选效果，其能在长时间的运行过程中，稳定高效地完成颗粒特别是球形核燃料颗粒的振动优选。从而解决了颗粒分离和筛选效果较差、无法适用于规模化生产的技术问题。
附图说明
28.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明
的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
29.图1为本发明所提供的传送带式形状分选装置一种具体实施方式的结构示意图；
30.图2为图1所示传送带式形状分选装置中槽道式进料器的结构示意图；
31.图3为图1所示传送带式形状分选装置的分选轨道示意图。
32.附图标记如下：
33.1：储料斗；2：振动进料器；3：支撑台架；4：合格品接料盒；
34.5：次等品接料盒；6：废品接料盒；7：料盘；8：减震支座；
35.9：料斗嘴；10：高度调节器；11：转速调节器；12：传送带；
36.13：槽型通道；
37.13-1：槽道给料器v型槽区；13-2：圆弧弯管区；
38.13-3：扁平式分散口；13-4：调节螺丝。
具体实施方式
39.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
40.本发明所提供的传送带式形状分选装置用于球形核燃料颗粒的分选，对于球形核燃料这种特殊结构的燃料，普通民用工业中的分选设备一般无需考虑减振等问题，并且由于核燃料的特殊性，也无法将普通民用工业领域中的分选设备转用，两者由于领域相差过大，所要实现的精度要求、抗振要求等均相去甚远，也无法互相借鉴，因此需要专用于球形核燃料颗粒的分选设备，以实现球形核燃料颗粒的批量、精准、高效分选。
41.如图1所示，在一种具体实施方式中，本发明所提供的传送带式形状分选装置包括进料机构、振动传输机构、转速调节器11、高度调节器10和接料盒；其中，进料机构为存储和进料的装置，用于将待筛选颗粒100传输至传送带12的带面上，以便后续随传送带12运动实现筛选。
42.振动传输机构为装置的主要部分，用于待筛选颗粒100的震动和传输，该振动传输机构包括振动台和传动安装于所述振动台的传送带12，待筛选颗粒100通过所述进料机构传输至所述传送带12的带面上；应当理解的是，传送带12包括金属带体和驱动金属带体运动的驱动电机，该电机可以为伺服电机(或其他无级变速调节装置)，所述转速调节器11与所述传送带12的驱动电机传动连接，并根据主控单元的指令调整所述传送带12的速度，从而在筛选的不同阶段或针对不同规格的颗粒，调整最适合的传输速度。
43.高度调节器安装于所述振动传输机构的至少一侧边，具体地，该高度调节器可以为螺纹旋拧调节结构，例如采用螺栓进行高度调整，以调整所述振动传输机构相对于水平面的倾斜角度，使得所述传送带的出料侧低于所述传动带的进料侧，金属带体的两端分别安装在高度调节器之上。具体地，所述传送带的两端分别安装于所述高度调节器上，并在所述高度调节器的驱动下相对于水平面前后倾斜第一预设角度和/或左右倾斜第二预设角度，所述第一预设角度为和
±
10
°
，且/或，所述第二预设角度0-20
°
。
44.也就是说，高度调节器10可以设置在传动带的三个不同位置，以三点调节的方式
实现精准的高度调节，高度调节器10为三点调节，控制振动传输机构的前后倾斜角度α(调节范围为
±
10
°
)和左右倾斜角度β(调节范围为0～20
°
)，从而控制合格品、次等品和废品的下落方向，具体地，通过高度调节器10的高度调整，来保证前后倾斜角度α为
±
10
°
，左右倾斜角度β为0-20
°
。
45.上述接料盒用于盛装筛选后的颗粒，为了区分合格品和非合格品，接料盒可以为相互分隔设置的至少两个，各所述接料盒并列设置于所述传送带12的出料侧，且各所述接料盒分别与所述传送带12的带面相连通。
46.一般地，颗粒物料可以分为合格品、次等品和废品三类，为了精准区分，可以设置三个接料盒，即所述接料盒包括依次设置的合格品接料盒4、次等品接料盒5和废品接料盒6，各所述接料盒之间相互搭接。也就是说，接料盒可以为长方体形，互相通过搭扣连接，均与配重支架连接支撑，可以方便装卸，并且不受传送带12干扰。
47.在工作过程中，如图1所示，通过倾斜传送带12的运动，球形状符合要求的颗粒会沿倾斜台面的方向(即y轴方向)不断滚落，同时由于运动着的传送带12的摩擦作用，球形状不符合要求的颗粒会向跟随传送带12，向x轴方向移动，合格及不合格的颗粒会分别进入到收集颗粒的接料盒中，从而将颗粒区分开来。该传送带式形状分选装置在结构上具有稳定性，并通过高度调节器10采用三点调节的方式对形状分选装置的倾斜角度进行调节，调节更为方便准确；形状分选装置的分选工作面较大，可通过速度调节器调整转动速度，使得通过振动、传输速度等的选择让颗粒在台面无振动分选，从而使颗粒分布均匀，提高了分选效果。该形状分选装置能在长时间的运行过程中，稳定高效地完成颗粒特别是球形核燃料颗粒的振动优选。
48.在上述具体实施方式中，为了提高颗粒进料效果和进料效率，上述进料机构包括储料斗1、振动进料器2和进料分散口；其中，所述储料斗1内盛放有所述待筛选颗粒，所述振动进料器2的进料口与所述储料斗1的料斗嘴9相连通，所述振动进料器2的出料口与所述进料分散口相连通，该进料分散口呈扁平嘴形式，以便待筛选颗粒通过所述进料分散口传输至所述传送带12的带面上。
49.具体地，所述料斗嘴9设置在储料斗1的正下方，用于将储料斗1内的颗粒输送到输送带的带面上，料斗嘴9的管径需与待筛选颗粒的直径相匹配，一般可以为颗粒直径的3-4倍。
50.上述振动进料器2为槽道式进料器，具体地，如图2所示，该槽道式进料器包括槽型通道13和振动器。其中，所述槽型通道13的进料口与所述储料斗1的料斗嘴9相连通，所述槽型通道13的出料口与所述进料分散口相连通，槽型通道13的剖面可以为v型或u型，优选为v型。所述振动器与所述槽型通道13传动连接，并根据所述主控单元的指令调整所述振动器的振幅和振动频率。这样，该振动进料器2具有槽形通道，可以暂存料斗嘴9下落的颗粒，并将颗粒均匀地输送至扁平嘴式的进料分散口中，即可完成给料过程；在此期间，给料速率由振动器决定，且该振动器根据主控单元的指令调节其振动频率。
51.上述扁平嘴式分散口设置在槽型通道13的顶端，且大体垂直于槽型通的道方向，通过圆弧型结构实现自然过渡。也就是说，槽型通道13依次包括槽道给料器v型槽区、圆弧弯管区132和13-3：扁平式分散口133。
52.进一步地，所述槽型通道13的进料端通过调节螺丝134可转动地安装于所述储料
斗1。这样，槽型通道13的前后和左右方向角度可通过底部的调节螺丝134进行调节，以便在进料时选择合适的进料方向
53.在进料过程中，首先将待筛选颗粒置于储料斗1之内，然后通过储料斗1的料斗嘴9，输运到底部的振动进料器2的槽型通道13中，并经扁平嘴式的进料分散口将颗粒均匀地分散在振动台面的传送带12带面上，从而可确保进料初速度接近于零。
54.为了提高支撑性能，该传送带式形状分选装置还包括支撑台架3，所述进料机构、所述振动传输机构、所述转速调节器11、所述高度调节器10和所述接料盒均安装于所述支撑台架3上。支撑台架3的底部还设置有料盘7，以避免物料洒落，便于物料收集。
55.在支撑台架的底部安装有减震支座，具体地，减震支座的内部带螺纹的硬橡胶圈，通过硬橡胶圈实现减振，且所述减震支座为高度可调结构，例如通过螺纹连接的方式与支撑台架相连，通过螺纹旋拧实现高度调整。具体地，所述减震底座可以通过螺纹调节的方式实现高度调节，使得整个框架高度根据使用需求得以调整，在使用中保证整个框架及台架为水平，避免传动系统产生振动，保证系统的稳定性和可靠性。
56.以上述具体实施方式为例，本发明所提供的传送带式形状分选装置是通过如下的操作步骤完成颗粒筛选的：将接料盒等安装完毕，将待筛选颗粒加入到储料仓中；首先调节一个较小的颗粒进料振动频率和幅度、较小的传送带12转动速度和较小的传送带12倾斜角度，使得颗粒进料速率比较慢。然后根据颗粒的性质逐步调整槽道式进料器的振动频率、振幅及角度，使得颗粒能够平稳、顺利、无阻塞的进入到传送带12的带面上，同时逐步调整传送带12的转动速度及倾斜角度，观察颗粒在传送带12台面上的运动效果，使得其既能较快速度、有效进行形状优选，又不会使得颗粒碰撞较多。待整个颗粒优选完成后，拆卸合格品、次品和废品接料盒6，需仔细检查槽道式进料器中有无颗粒残留，同时清洗给料仓、料槽、接料口等部位。处理完毕后将各盛装容器中的颗粒分类管理并做好记录。如果需要可以将次品颗粒重新进行优选。
57.应当理解的是，上述具体的振动频率和幅度、传送带12转动速度和传送台倾斜角度需根据颗粒物料的筛选需求等因素确定，且"较小、较快"的说明是在同一筛选流程的不同阶段之间的比对，也就是说初始阶段各参数较小，并在筛选过程中逐渐增大至适当的数值，这个适当的数值可通过实验或观察得到。
58.在工作过程中，首先将待筛选颗粒置于进料机构之内，然后通过进料机构将待筛选颗粒均匀地分散在传送带12的带面上，由于传送带12相对于水平面的角度可调，根据进料情况和颗粒的筛选规格，可将传送带12的倾斜度调整至适当的角度。随着倾斜传送带12的运动，如图3所示，球形状符合要求的颗粒会沿倾斜台面的方向(即y轴方向)不断滚落，同时由于运动着的传送带12的摩擦作用，球形状不符合要求的颗粒会向跟随传送带12，向x轴方向(即与上述y轴方向垂直的方向)移动，使得合格或不合格的颗粒会分别进入到收集颗粒的接料盒中，从而将颗粒区分开来。通过设置转速调节器11，使得转动速度可调，颗粒在台面无振动，容易分布均匀，提高分选效果，其能在长时间的运行过程中，稳定高效地完成颗粒特别是球形核燃料颗粒的振动优选。从而解决了颗粒分离和筛选效果较差、无法适用于规模化生产的技术问题。
59.在上述具体实施方式的基础上，为了更明确颗粒筛选效果，下面以待筛分颗粒为5890g包覆燃料颗粒为例，简述其颗粒筛选过程。
60.加入待筛分包覆燃料颗粒颗粒5890g，逐步优化各类参数，最终调节槽道式给料器给料振动频率为50hz、幅度为85v，传送带12台面转动速度为50rpm，倾斜角度α＝5
°
，β＝10
°
，约55min优选结束，工作正常，颗粒碰撞较少，没有发现颗粒分散器堵塞现象。经颗粒球形状分析仪分析，3个容器内颗粒的球形状分别1.01，1.04，1.08，满足设计要求。
61.进一步地，为了更加明确本发明方式对提高生产效率的重大贡献。以及提高效率的意义，将之与现有振动台式球形颗粒分选技术进行对比：
62.加入待筛分包覆燃料颗粒5890g，逐步优化各类参数，最终调节槽道式给料器给料振动频率为50hz、幅度为85v，传送带12台面转动速度为50rpm，倾斜角度α＝5
°
，β＝10
°
，约55min优选结束，其中一级品共5120g，二级品674g。废品96g。
63.作为对比例，采用现有技术中的振动台式球形颗粒分选技术，加入上述同样的待筛分包覆燃料颗粒颗粒5890g，逐步优化振动参数，经过多次尝试，为达到近似同样的振选要求，一级品共5030g，二级品699g。废品141g，进料速度需要控制到原来的1/4以下，耗时近4.5小时。而如果达到同样的进料速度，控制在60min左右振选结束，得到一级品共2570g，二级品1567g。废品1753g，造成大量颗粒碰撞和混合严重。
64.由此可见，本发明所提供的传送带式形状分选装置，在提高进料速度的同时，可以大大提高振选精度，且可以均匀、大量给料，给料速度可以精确控制，优选效率和优选精度高，传送带12式分选台面转速和角度调整容易，接料器装卸容易，清洗方便等。本专利充分考虑优选过程涉及的各种因素，均可以单独控制，例如颗粒装料、进料、出料等，易于安装、清洗、拓展和操控，并且改善了工作环境，能够适应核燃料颗粒以及其他类似毫米级颗粒球形状精确分选商业化和规模化生产的需要。
65.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
66.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
67.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可
以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
68.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。