用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置和方法与流程

1.本发明涉及球床式高温气冷反应堆技术领域，尤其涉及一种用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置和用于球床式高温气冷堆的滑块式输球方法。


背景技术：

2.球床式高温气冷堆核电站(htr
‑
pm)具有安全性好、潜在经济竞争力高等特点，是新一代核能系统，符合改善经济性的要求。高温气冷堆核电站示范工程反应堆堆芯在不同运行阶段会含有不同种类的球形元件。初装堆和过渡循环阶段堆芯采用燃料球和石墨球两种球形元件；正常运行阶段堆芯为燃料球一种球形元件；堆芯排空后的重新装料阶段堆芯为燃料球和石墨球两种球形元件；重新装料阶段完成过渡循环后堆芯为燃料球一种球形元件。
3.针对不同运行阶段，乏燃料贮存系统对应两种运行工况。第一种工况：当堆芯排出乏燃料球和石墨球的混合球时，乏燃料贮存需要对接收到的石墨球和乏燃料球进行检测、识别，然后分类排放至石墨球贮罐和乏燃料贮罐贮存。第二种工况：当堆芯仅排出燃料球时，乏燃料贮存系统仅需将乏燃料球排往乏燃料贮罐进行贮存。对于第一种工况，乏燃料贮存系统需要一种可执行球形元件单一化输送功能的专用装置，用于将球形元件单一、逐个地输送到检测设备进行球形元件的种类识别和分类，以便将石墨球和乏燃料球分类贮存。对于第二种工况，乏燃料贮存系统需要一种执行球形元件串列输送功能的专用装置，以便提高贮存效率。高温气冷堆核电站示范工程的乏燃料贮存系统在执行第一种工况时，提前安装球形元件单一化输送装置；在执行第二种工况时，提前拆除球形元件单一化输送装置，改装为直管段。当再次执行第一种工况时，重新安装球形元件单一化输送装置。
4.鉴于乏燃料贮存系统的传输管道、设备带有极强的放射性，为减少高温气冷堆核电站不同运行阶段专用装置的反复拆卸和回装，提高系统的可利用率和电站的经济效益，降低核电站运行人员、检修人员的内照射和外照射辐照剂量，有必要提供一种既具有球形元件单一化输送功能、又具有球形元件串列输送功能的专用装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置，同时具有球形元件单一化输送功能和串列输送功能，能够有效提高系统的可利用率和电站的经济效益，降低核电站运行人员、检修人员的内照射和外照射辐照剂量。
6.为了实现上述目的，本发明提供了一种用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置包括箱体、开设在所述箱体上的进球孔、第一出球孔和第二出球孔、设置在所述箱体内的滑块通道和挡球通道、滑块、驱动所述滑块在所述滑块通道内的第一位置和第二位置之间往复移动的滑块驱动件、挡球件、驱动所述挡球件在所述挡球通道内往复移动的挡球件驱动件、开设在所述滑块上的接球通道、第一出球管和第二出球管，所述进球孔的下端与所述滑块通道连通，所述第一出球孔和第二出球孔的上端均与所述滑块通道连通，所述第一出球
管的上端与所述第一出球孔的下端连通，所述第二出球管的上端与所述第二出球孔的下端连通，所述第二出球管的下端与所述第一出球管连通，所述挡球通道与所述第一出球孔的上端连通，所述挡球件驱动件能够驱动所述挡球件移动到所述第一出球孔的上端并阻止球形元件进入所述第一出球孔，当所述滑块位于第一位置时，所述接球通道连通所述进球孔和第一出球孔，当所述滑块位于第二位置时，所述接球通道连通所述第二出球孔。
7.在一个优选的实施例中，所述挡球件为挡球板，挡球件的上表面与所述滑块通道的底面平齐。
8.在一个优选的实施例中，所述接球通道的高度比所述球形元件的直径大1
‑
2毫米。
9.在一个优选的实施例中，所述接球通道的直径比所述球形元件的直径大4
‑
5毫米。
10.在一个优选的实施例中，所述进球孔与所述第一出球孔同轴设置。
11.在一个优选的实施例中，所述滑块通道内还设置有第一限位销和第二限位销，所述第一限位销和第二限位销分别位于所述滑块通道的左端和右端，当所述滑块位于第一位置时，所述第二限位销与所述滑块的右端接触，当所述滑块位于第二位置时，所述第一限位销与所述滑块的左端接触。
12.在一个优选的实施例中，在所述滑块通道中还设置有导向件，当所述滑块在所述滑块通道内左右滑动时，所述导向件导向连接所述滑块通道与所述滑块。
13.在一个优选的实施例中，所述箱体上固定安装有第一端盖和第二端盖，所述第一端盖的右端面形成所述滑块通道的左侧壁，所述第二端盖的前端面形成所述挡球通道的后侧壁。
14.在一个优选的实施例中，所述箱体的上侧固定安装有与所述进球孔的上端连通的进球管。
15.本发明与现有技术的不同之处在于，本发明提供的用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置通过在箱体上设置滑块通道，并通过滑块驱动件驱动滑块在滑块通道内左右滑动，使得进球孔可以通过滑块上的接球通道与第一出球孔连通，并且可以通过滑块上的接球通道和挡球件配合，将球形元件逐个运输到第二出球孔，从而可以实现球形元件单一化输送功能和串列输送功能。具体地，当需要串列输送球形元件时，挡球件驱动件驱动挡球件从第一出球孔的上端移开，第一出球孔导通，滑块驱动件驱动滑块移动到第一位置，此时接球通道连通进球孔和第一出球孔，进球孔中大量的球形元件即可串列输送至第一出球管；当需要单一化输送球形元件时，挡球件驱动件驱动挡球件移动至第一出球孔上端，第一出球孔关闭，滑块驱动件驱动滑块移动到第一位置，此时接球通道连通进球孔，进球孔中大量球形元件中的一个球形元件进入接球通道，完成接球；然后滑块驱动件驱动滑块移动到第二位置，此时接球通道与第二出球孔连通，接球通道内的球形元件落入第二出球孔中，并顺着第二出球管进入第一出球管，从而完成一个球形元件输送；然后滑块驱动件再驱动滑块回到第一位置进行接球，如此循环即可实现球形元件的单一化输送。因此，本发明提供的用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置，同时具有球形元件单一化输送功能和串列输送功能，无须反复拆装组件，能够有效提高系统的可利用率和电站的经济效益，降低核电站运行人员、检修人员的内照射和外照射辐照剂量。
16.本发明的另一个目的是提供一种用于球床式高温气冷堆的滑块式输球方法，无须拆装组件就能够实现球形元件单一化输送功能和串列输送功能。
17.为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
18.一种用于球床式高温气冷堆的滑块式输球方法，当进行串列式输球时，移动滑块至第一位置，所述滑块上的接球通道连通箱体上的进球孔和第一出球孔，多个球形元件能够连续穿过所述进球孔、接球通道和第一出球孔后进入第一出球管；
19.当进行单一化输球时，挡球件移动至所述第一出球孔的上端并阻止所述球形元件进入所述第一出球孔，所述滑块重复执行运球步骤；所述运球步骤包括：移动所述滑块至所述第一位置，所述进球孔内的一个所述球形元件进入所述滑块的接球通道中，移动所述滑块至第二位置，所述接球通道与第二出球孔连通，所述接球通道内的所述球形元件穿过所述第二出球孔和第二出球管后进入所述第一出球管。
20.所述用于球床式高温气冷堆的滑块式输球方法与上述的用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置对于现有技术所具有的技术优势相同，在此不再赘述。
附图说明
21.图1是本发明提供的一种实施例的用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置的结构示意图；
22.图2是图1中沿a
‑
a方向的剖视图；
23.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0024]1‑
进球管；2
‑
进球孔；3
‑
箱体；4
‑
滑块；5
‑
第一导轨；6
‑
第二限位销；7
‑
挡球件；8
‑
第一出球孔；9
‑
第一出球管；10
‑
总出球管；11
‑
三通；12
‑
第二出球管；13
‑
第二出球孔；14
‑
第一限位销；15
‑
第一连接件；16
‑
滑块驱动件；17
‑
第一端盖；18
‑
滑块通道；19
‑
球形元件；20
‑
第二导轨；21
‑
第二端盖；22
‑
挡球件驱动件；23
‑
第二连接件；24
‑
接球通道。
具体实施方式
[0025]
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0026]
参考图1所示，本发明提供的基本实施方式的用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置包括箱体3、开设在所述箱体3上的进球孔2、开设在所述箱体3上的第一出球孔8、开设在所述箱体3上的第二出球孔13、设置在所述箱体3内的滑块通道18、设置在所述箱体3内的挡球通道、可移动地安装在所述滑块通道18内的滑块4、驱动所述滑块4在所述滑块通道18内的第一位置和第二位置之间往复移动的滑块驱动件16、可移动地安装在所述挡球通道中的挡球件7、驱动所述挡球件7在所述挡球通道内往复移动的挡球件驱动件22、开设在所述滑块4上的接球通道24、第一出球管9和第二出球管12。
[0027]
所述滑块通道18左右设置，滑块通道18可以开设在所述箱体3左端面或右端面上。优选地，如图1所示，所述滑块通道18开设在所述箱体3的左端面上，并且在所述箱体3的左端上通过螺栓固定安装有第一端盖17，所述第一端盖17的右端面形成所述滑块通道18的左侧壁，使得所述滑块通道18形成一个封闭空间。所述挡球通道前后设置，挡球通道可以开设在所述箱体3的前端面或后端面上。优选地，如图2所示，所述挡球通道开设在所述箱体3的后端面上，并且在箱体3的后端上通过螺栓固定安装有第二端盖21，所述第二端盖21的前端面形成所述挡球通道的后侧壁，使得挡球通道形成封闭空间。
[0028]
所述滑块驱动件16可以采用直线电机等各种可以输出直线运动的驱动机构。所述滑块驱动件16可以固定安装在所述第一端盖17上，滑块驱动件16的输出轴可以直接与滑块4连接，或者如图1所示，滑块驱动件16的输出轴也可以通过第一连接件15与所述滑块4连接。同样地，所述挡球件驱动件22也可以采用直线电机等各种可以输出直线运动的驱动机构。所述挡球件驱动件22可以固定安装在所述第二端盖21上。挡球件驱动件22的输出轴可以直接与挡球件7连接，或者如图2所示，挡球件驱动件22的输出轴也可以通过第二连接件23与所述挡球件7连接。
[0029]
如图1所示，所述进球孔2开设在所述箱体3的上端面上，所述进球孔2的下端与所述滑块通道18连通。所述第一出球孔8和第二出球孔13开设在所述箱体3的下端面上，所述第一出球孔8和第二出球孔13的上端均与所述滑块通道18连通，第一出球孔8和第二出球孔13之间具有间距。第一出球管9和第二出球管12均安装在箱体3的下端面上，所述第一出球管9的上端与所述第一出球孔8的下端连通，所述第二出球管12的上端与所述第二出球孔13的下端连通。所述第二出球管12的下端与所述第一出球管9连通，如图1所示，第二出球管12的下端可以通过三通11连接在所述第一出球管9上。第一出球管9的下端可以安装总出球管10，所述总出球管10可以与所述第一出球管9为一体结构。优选地，如图1所示，所述箱体3的上侧固定安装有与所述进球孔2的上端连通的进球管1。
[0030]
所述挡球通道与所述第一出球孔8的上端连通。所述挡球通道位于所述滑块通道18的下方。所述挡球通道优选垂直于所述滑块通道18。所述挡球件驱动件22能够驱动所述挡球件7移动到所述第一出球孔8的上端并阻止接球通道24中的球形元件19进入所述第一出球孔8，即所述挡球件驱动件22能够驱动所述挡球件7导通或关闭所述第一出球孔8。
[0031]
当所述滑块4位于第一位置时，所述接球通道24可以连通所述进球孔2和第一出球孔8，当所述滑块4位于第二位置时，所述接球通道24连通所述第二出球孔13。其中所述第一位置是指当滑块4在滑块通道18内移动到使得接球通道24能够连通所述进球孔2和第一出球孔8时的位置；所述第二位置是指当滑块4在滑块通道18内移动到使得接球通道24能够连通所述第二出球孔13时的位置。
[0032]
上述基本实施方式提供的用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置当需要执行第二种工况以串列输送球形元件19时，挡球件驱动件22驱动挡球件7从第一出球孔8的上端移开，第一出球孔8导通，通过滑块驱动件16驱动滑块4移动到第一位置，此时滑块4上的接球通道24连通进球孔2和第一出球孔8，进球孔2中大量的球形元件19即可通过接球通道24和第一出球孔8串列输送至第一出球管9。当需要执行第一种工况以单一化输送球形元件19时，挡球件驱动件22驱动挡球件7移动至第一出球孔8上端，第一出球孔8关闭，滑块驱动件16驱动滑块4移动到第一位置，此时接球通道24连通进球孔2，挡球件7阻挡球形元件19进入第一出球孔8，进球孔2中大量球形元件19中的一个球形元件19进入接球通道24，完成接球；然后滑块驱动件16驱动滑块4移动到第二位置，接球通道24内的球形元件19随着滑块4一同移动，此时接球通道24与第二出球孔13连通，接球通道24内的球形元件19落入第二出球孔13中，并顺着第二出球管12进入第一出球管9，从而完成一个球形元件19输送；然后滑块驱动件16再驱动滑块4回到第一位置进行接球，如此循环即可实现球形元件19的单一化输送。
[0033]
在本发明中，所述挡球件7可以采用各种能够阻止球形元件19进入第一出球孔8的结构，例如挡球件7可以为网状结构或者栅栏状结构。在本发明的一个优选实施例中，如图1
所示，所述挡球件7为挡球板，挡球件7的上表面与所述滑块通道18的底面平齐。在本实施例中，通过将挡球件7设置为板状的挡球板，并使得挡球件7的上表面与滑块通道18的底面(下表面)平齐，在滑块4携带位于接球通道24内的球形元件19从第一位置移动到第二位置时，可以避免球形元件19与箱体3发生碰撞而导致球形元件19损坏。进一步优选地，所述挡球件7的下表面与所述第一出球孔8的上表面平齐。
[0034]
在本发明中，所述接球通道24用于使得球形元件19通过，并且能够容纳一个球形元件19，因此接球通道24的高度应当等于或者略大于球形元件19的直径。优选地，所述接球通道24的高度比所述球形元件19的直径大1
‑
2毫米，即滑块通道18的高度比所述球形元件19的直径大1
‑
2毫米。通过使得接球通道24的高度值比所述球形元件19的直径大1
‑
2毫米，当滑块4带着球形元件19的滑块通道18中滑动时，可以使得球形元件19与滑块通道18的顶壁不接触，从而球形元件19可以在滑块通道18中自由滚动，避免球形元件19同时与滑块通道18的顶壁和底壁接触而被磨损。
[0035]
在一个优选实施例中，所述接球通道24的直径比所述球形元件19的直径大4
‑
5毫米。进一步优选地，所述进球孔2、进球管1、第一出球孔8、第二出球管12、第一出球管9和第二出球孔13的孔径或内径均与接球通道24的直径相同，并且均比球形元件19的直径大4
‑
5毫米。从而使得球形元件19可以顺畅的移动。
[0036]
如图1所示，优选地，所述进球孔2与所述第一出球孔8同轴设置。在本实施例中，通过使得进球孔2和第一出球孔8同轴设置，可以在串列输送球形元件19时，使得球形元件19移动更顺畅。
[0037]
在本发明中，为了保证滑块4能够准确地停在第一位置和第二位置处，优选地，在所述滑块通道18内还设置有第一限位销14和第二限位销6，所述第一限位销14和第二限位销6分别位于所述滑块通道18的左端和右端，当所述滑块4位于第一位置时，所述第二限位销6与所述滑块4的右端接触，当所述滑块4位于第二位置时，所述第一限位销14与所述滑块4的左端接触。所述第一限位销14和第二限位销6可以通过螺钉固定在箱体3上。
[0038]
为了避免滑块4在运输球形元件19时损伤球形元件19，在本发明的一个优选实施例中，在所述滑块通道18中还设置有导向件，当所述滑块4在所述滑块通道18内左右滑动时，所述导向件导向连接所述滑块通道18与所述滑块4，从而可以避免因滑块4在滑块通道18中滑动不畅而对接球通道24中的球形元件19产生较大冲击力。
[0039]
上述实施例中的导向件可以采用现有的各种导向结构，优选地，如图2所示，在所述滑块通道18的前后侧面上分别固定安装有第一导轨5和第二导轨20，在所述滑块4的前后侧面上分别开设有一条导槽，第一导轨5和第二导轨20分别可滑动地安装在所述导槽中。
[0040]
上述实施例提供的用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置，在挡球件7关闭第一出球孔8时，进球管1、进球孔2、接球通道24、第二出球孔13、第二出球管12和总出球管10构成球形元件19的单一化输送通道。当挡球件7导通第一出球孔8时，进球管1、进球孔2、接球通道24、第一出球孔8、第一出球管9、总出球管10构成球形元件19的串列输送通道。
[0041]
与上述实施例提供的用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置的技术构思相同，本发明还提供了一种用于球床式高温气冷堆的滑块式输球方法，当进行串列式输球时，移动滑块4至第一位置，所述滑块4上的接球通道24连通箱体3上的进球孔2和第一出球孔8，多个球形元件19能够连续穿过所述进球孔2、接球通道24和第一出球孔8后进入第一出球管9。
[0042]
当进行单一化输球时，挡球件7移动至所述第一出球孔8的上端并阻止所述球形元件19进入所述第一出球孔8，第一出球孔8被关闭，所述滑块4重复执行运球步骤。所述运球步骤包括：移动所述滑块4至所述第一位置，所述进球孔2内的一个所述球形元件19进入所述滑块4的接球通道24中，移动所述滑块4至第二位置，所述接球通道24与第二出球孔13连通，所述接球通道24内的所述球形元件19穿过所述第二出球孔13和第二出球管12后进入所述第一出球管9。其中所述第一位置是指当滑块4在滑块通道18内移动到使得接球通道24能够连通所述进球孔2和第一出球孔8时的位置；所述第二位置是指当滑块4在滑块通道18内移动到使得接球通道24能够连通所述第二出球孔13时的位置。
[0043]
综上，本发明提供的技术方案具有如下技术效果和优点：
[0044]
本发明通过挡球件7和滑块4的配合动作，可实现球形元件19单一化输送功能和球形元件19串列输送功能。当挡球件7处于关闭状态时，通过滑块驱动件16带动滑块4往复运动可实现球形元件19单一化输送功能；当滑块4移动回接球位(第一位置)时，滑块驱动件16停止运行，通过挡球件驱动件22打开挡球件7可实现球形元件19的串列输送功能。两种功能可通过滑块驱动件16和挡球件驱动件22的配合动作实现自由切换。因此本发明可满足高温堆乏燃料贮存系统不同工况的使用要求，避免了设备的频繁拆卸和回装，提高了系统的可利用率和电站经济效率，降低了电站施工人员承受的内照射和外照射风险。
[0045]
在本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上、下、左、右”是指本发明提供的用于球床式高温气冷堆的滑块式输球装置在正常使用情况下定义的，并与附图1中所示的上下左右方向一致。“内、外”是指相对于各零部件本身轮廓的内外。这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。
[0046]
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包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0047]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”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，或者可以存在居中的零部件。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。
[0048]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方式，可以理解的是，上述实施方式是示例性的，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方式进行变化、修改、替换和变型。