一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器的制作方法

1.本发明属于核电技术领域，具体涉及一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器。


背景技术：

2.高温气冷堆是一种由氦气作为一回路冷却介质并具有不停堆换料功能的反应堆，燃料堆芯由直径60mm球形元件(初装堆时为石墨球，后续逐步替换为燃料球)构成。在正常运行状态下，球形元件不断从压力容器底部的卸料管中排出后进入燃料装卸系统。燃料装卸系统是一个庞大的承压管路系统和复杂的机电控制系统，能够实现对球形元件进行输送、截停、分流、暂存等功能。球形元件从反应堆堆芯卸出后，首先依靠重力在内径65mm的管路中下降，随后经过阻流器进入氦气输送子系统，由氦气输送子系统的管路中快速流动的氦气提供传输动力，将球形元件重新输送到反应堆堆芯，或输送到乏燃料罐内。
3.阻流器的主要功能是执行球形元件单一输送和气流阻流功能，既能控制和允许球形元件的通过，又能限制和阻断阻流器两侧的气流交换，从而保证氦气输送子系统的管路中的气流压力不受反应堆一回路压力的干扰，以便氦气输送子系统能够稳定运行。
4.目前的阻流器的结构示意图参见图1，其包括外壳100和转子200，转子200设置于外壳100的内部。外壳的上下两端分别与入球管和出球管相连，转子的上下两侧分别设有第一沉孔和第二沉孔，第一沉孔和第二沉孔的深度均为60mm。当转子旋转至如图1位置时，上部入球管中依靠重力下落的最下方的一个球形元件将落入第一沉孔中，待转子旋转180
°
后，位于第一沉孔中的球形元件将通过外壳下端的出球管进入氦气输送子系统，同时第二沉孔已旋转至入球管并接收下一个球形元件。如此循环，该阻流器可实现使球形元件通过但氦气气流被阻断的功能。
5.但是，目前的阻流器在实际运行中容易出现卡球现象。例如，当阻流器的上方管路产生的碎屑落入阻流器的转子的第一沉孔或第二沉孔中，使得球形元件的位置被垫高，从而导致卡球现象，
6.转子无法旋转，燃料装卸系统无法继续运行，严重影响高温气冷堆顺利运行。


技术实现要素：

7.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器的新技术方案。
8.根据本发明的一个方面，提供了一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器，包括：
9.壳体、入球管和出球管，所述壳体的顶部连接所述入球管，底部连接所述出球管，所述壳体的内部形成有延伸部；
10.滑动内芯，所述滑动内芯包括第一支杆和第二支杆，所述第二支杆的第一端与所述第一支杆的第一端固定连接，在所述第二支杆的第二端与所述第一支杆之间形成有安装
间隙；所述第一支杆上设置有第一开孔，所述第二支杆上设置有第二开孔，所述第一开孔与所述第二开孔沿竖直方向贯通；所述滑动内芯设置于所述壳体的内侧并可沿所述延伸部的延伸方向移动；
11.在所述滑动内芯位于第一位置时，所述延伸部完全嵌设于所述安装间隙内，所述第二开孔与所述出球管相对；所述第一开孔与所述入球管相对，所述第一开孔下端面至所述入球管的下端面之间的距离大于球形元件的直径，所述入球管中的球形元件可落入所述第一开孔中，所述入球管与所述出球管之间由所述延伸部隔断；
12.在所述滑动内芯沿第一方向由第一位置移动至第二位置时，所述第一开孔与所述第二开孔贯通，球形元件可落入所述第二开孔中，所述第一支杆与所述壳体形成与入球管连通的第一腔室，所述第二支杆与所述壳体形成与出球管连通的第二腔室，所述第一腔室与所述第二腔室不连通；
13.在所述滑动内芯沿第二方向由第二位置移动至第一位置时，位于第二开孔中的球形元件可落入所述出球管中。
14.可选地，所述延伸部的靠近所述滑动内芯的一端的顶面向下凹陷形成台阶面；
15.在所述滑动内芯沿第一方向由第一位置移动至第三位置时，位于所述第一开孔的球形元件落在所述台阶面上，所述第一腔室与所述第二腔室不连通；
16.在所述滑动内芯沿第一方向由第三位置移动至第二位置时，位于所述台阶面上的球形元件落入所述第二开孔中。
17.可选地，所述壳体由l型钢块加工而成；
18.l型钢块的一端间隔开设有贯穿至另一端的第一加工孔和第二加工孔，所述第一加工孔的长度大于所述第二加工孔的长度；l型钢块的另一端的第一加工孔和第二加工孔连通；在所述第一加工孔和第二加工孔之间形成延伸部；
19.所述滑动内芯沿第一方向或第二方向移动时，所述第一支杆嵌设于所述第一加工孔中，所述第二支杆嵌设于所述第二加工孔中。
20.可选地，所述第一加工孔包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述第二部分的远离所述滑动内芯的一侧，所述第一部分为圆孔，圆孔的直径为70mm，所述第二部分的上侧表面为平面，平面位置与所述第一加工孔的第一部分最底端的距离为50mm；
21.所述滑动内芯沿第一方向或第二方向移动时，所述第一支杆的上表面与所述第二部分的上侧表面贴合；所述第二支杆的上表面至少部分与所述延伸部的下表面贴合。
22.可选地，所述出球管和所述入球管分别与所述壳体焊接。
23.可选地，高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器还包括驱动组件；
24.所述驱动组件与所述滑动内芯连接，并驱动所述滑动内芯沿第一方向或者第二方向移动。
25.可选地，所述驱动结构包括驱动电机、连杆机构和箱体，所述箱体与所述壳体连接，且所述连杆机构位于所述箱体的内部；
26.所述连杆机构的一端连接所述驱动电机，另一端连接所述滑动内芯。
27.可选地，所述连杆机构包括转动杆和连接杆；
28.所述转动杆的一端与驱动电机的输出轴连接，另一端与所述连接杆活动连接，所述连接杆的远离所述转动杆的一端与所述滑动内芯铰接。
29.可选地，还包括旋转轴，所述转动杆的靠近所述连接杆的一端与所述旋转轴的第一端转动连接，所述旋转轴的第二端穿设于所述长圆孔中。
30.可选地，所述箱体与所述壳体通过法兰连接，且所述箱体与所述壳体之间密封配合。
31.本发明的一个技术效果在于：
32.在本技术实施例中，随着滑动内芯沿第一方向以及第二方向往复移动，可实现单个球形元件依次通过阻流器，同时，不论滑动内芯移动至任意位置，所述第一腔室始终与所述第二腔室之间不连通，从而有效地避免阻流器两侧的气流交换，保证了氦气输送子系统的稳定运行。
33.另外，当阻流器的上方管路产生碎屑落入第一开孔时，球形元件仍能随着滑动内芯的移动由第一开孔落入第二开孔，进而可落入出球管，不会出现卡球现象，从而实现单个球形元件依次通过阻流器，保证阻流器能正常工作。另一方面，在滑动内芯往复移动的过程中，碎屑会被滑动内芯推动并向下移动，最终进入阻流器的下方管路，而在阻流器内积累，从而保证了阻流器安全、稳定的工作。
附图说明
34.图1为现有的阻流器的结构示意图；
35.图2为本发明一实施例的一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器的结构示意图；
36.图3为本发明一实施例的一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器的壳体的结构示意图；
37.图4为本发明一实施例的一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器的滑动内芯的结构示意图；
38.图5为本发明一实施例的一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器的滑动内芯位于第一位置的结构示意图；
39.图6为本发明一实施例的一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器的滑动内芯位于第三位置的结构示意图；
40.图7为本发明一实施例的一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器的滑动内芯位于第二位置的结构示意图；
41.图8为本发明一实施例的一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器的滑动内芯由第二位置向第一位置移动的结构示意图；
42.图9为本发明一实施例的一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器的滑动内芯由第二位置移动至第一位置的结构示意图。
43.图中：100、外壳；200、转子；1、壳体；11、第一加工孔；12、第二加工孔；2、延伸部；21、台阶面；3、箱体；4、入球管；5、出球管；6、滑动内芯；61、第一支杆；611、第一开孔；62、第二支杆；621、第二开孔；63、安装间隙；7、法兰堵板；8、连杆机构；81、转动杆；82、连接杆；821、长圆孔；9、球形元件。
具体实施方式
44.现在将参照附图来详细描述本技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本技术的范围。
45.下面将详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
46.本技术的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
47.在本技术的描述中，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技术和简化描述，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技术的限制。
48.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
49.如图2至图9所示，本技术实施例提供一种高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器，其用于实现单个球形元件9依次通过，并能有效地阻流器两侧的气流交换。
50.具体地，参见图2至图4，该高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器包括壳体1、入球管4、出球管5和滑动内芯6。所述壳体1的顶部连接所述入球管4，底部连接所述出球管5，所述壳体1的内部形成有延伸部2。其中，单个球形元件9依次通过入球管4、壳体1、滑动内芯6、出球管5，最终进入阻流器的下方管路。
51.进一步具体地，如图4所示，所述滑动内芯6包括第一支杆61和第二支杆62，所述第二支杆62的第一端与所述第一支杆61的第一端固定连接，在所述第二支杆62的第二端与所述第一支杆61之间形成有安装间隙63；所述第一支杆61上设置有第一开孔611，所述第二支杆62上设置有第二开孔621，所述第一开孔611与所述第二开孔621沿竖直方向贯通；所述滑动内芯6设置于所述壳体1的内侧并可沿所述延伸部2的延伸方向移动。
52.例如，安装间隙63的形状与延伸部2的形状相适应，以便滑动内芯6在沿着第一方向或者第二方向移动时，延伸部2能从安装间隙63脱出或者嵌入所述安装间隙63中。
53.参见图5，在所述滑动内芯6位于第一位置时，所述延伸部2完全嵌设于所述安装间隙63内，所述第二开孔621与所述出球管5相对；参见图9，所述第一开孔611与所述入球管4相对，所述第一开孔611下端面至所述入球管4的下端面之间的距离大于球形元件9的直径，
所述入球管4中的球形元件9可落入所述第一开孔611中，所述入球管4与所述出球管5之间由所述延伸部2隔断，延伸部2能较好地避免入球管4与出球管5连通，从而有效地避免阻流器两侧的气流交换。
54.需要说明的是，由于第一开孔611与第二开孔621沿竖直方向贯通，那么，当滑动内芯6位于第一位置时，入球管4中的球形元件9可落入所述第一开孔611中，同时位于第二开孔621的球形元件9也可落入出球管5中。
55.由于第一开孔611下端面至入球管4的下端面之间的距离大于球形元件9的直径，即使阻流器的上方管路产生碎屑落入第一开孔611时使得落入第一开孔611的球形元件9的位置被垫高，球形元件9也能在滑动内芯6的带动下沿第一方向移动，不会出现卡球现象，保证了阻流器工作的稳定性。
56.参见图7，在所述滑动内芯6沿第一方向由第一位置移动至第二位置时，所述第一开孔611与所述第二开孔621贯通，球形元件9可落入所述第二开孔621中，所述第一支杆61与所述壳体1形成与入球管4连通的第一腔室，所述第二支杆62与所述壳体1形成与出球管5连通的第二腔室，所述第一腔室与所述第二腔室不连通。
57.例如，当滑动内芯6沿第一方向由第一位置移动至第二位置时，部分延伸部2从安装间隙63中脱出，使得第一开孔611和第二开孔621贯通，从而使得球形元件9可以落入第二开孔621中，保证球形元件9移动的顺畅性。而滑动内芯6沿第一方向由第一位置移动至第二位置的过程中，第一腔室和第二腔室始终不连通，有效避免阻流器两侧的气流交换。
58.参见图9，在所述滑动内芯6沿第二方向由第二位置移动至第一位置时，位于第二开孔621中的球形元件9可落入所述出球管5中。
59.需要说明的是，在滑动内芯6沿第二方向由第二位置移动至第一位置时，一方面，位于第二开孔621中的球形元件9可落入所述出球管5中，实现单个球形元件9依次通过阻流器；另一方面，入球管4中的球形元件9进入第一开孔611中，随着滑动内芯6的移动，最后从出球管5进入阻流器的下方管路。如此往复，可实现多个球形元件9依次通过阻流器，同时又能保证阻流器两侧的气流不交换。
60.在本技术实施例中，随着滑动内芯6沿第一方向以及第二方向往复移动，可实现单个球形元件9依次通过阻流器，同时，不论滑动内芯6移动至任意位置，入球管4始终与出球管5之间不连通，从而有效地避免阻流器两侧的气流交换，保证了氦气输送子系统的稳定运行。
61.另外，当阻流器的上方管路产生碎屑落入第一开孔611时，球形元件9仍能随着滑动内芯6的移动由第一开孔611落入第二开孔621，进而可落入出球管5，不会出现卡球现象，从而实现单个球形元件9依次通过阻流器，保证阻流器能正常工作。另一方面，在滑动内芯6往复移动的过程中，碎屑会被滑动内芯6推动并向下移动，最终进入阻流器的下方管路，而在阻流器内积累，从而保证了阻流器安全、稳定的工作。
62.可选地，参见图2和图3，所述延伸部2的靠近所述滑动内芯6的一端的顶面向下凹陷形成台阶面21；
63.在所述滑动内芯6沿第一方向由第一位置移动至第三位置时，位于所述第一开孔611的球形元件9落在所述台阶面21上，所述第一腔室与所述第二腔室不连通；
64.在所述滑动内芯6沿第一方向由第三位置移动至第二位置时，位于所述台阶面21
上的球形元件9落入所述第二开孔621中。
65.在上述实施方式中，一方面，台阶面21对球形元件9起到支承作用，使球形元件9在所述第一开孔611的推动作用下向右移动，另一方面，球形元件9在下落过程中壳体的第一加工孔、第二加工孔与滑动内芯的第一支杆、第二支杆的位置关系，能够较好地保证第一腔室和第二腔室不连通，有效避免阻流器两侧的气流交换。
66.可选地，参见图3，所述壳体1由l型钢块加工而成；
67.l型钢块的一端间隔开设有贯穿至另一端的第一加工孔11和第二加工孔12，所述第一加工孔11的长度大于所述第二加工孔12的长度；l型钢块的另一端的第一加工孔11和第二加工孔12连通；在所述第一加工孔11和第二加工孔12之间形成延伸部2；
68.所述滑动内芯6沿第一方向或第二方向移动时，所述第一支杆61嵌设于所述第一加工孔11中，所述第二支杆62嵌设于所述第二加工孔12中。
69.在上述实施方式中，壳体1的加工方式比较简单，有助于实现滑动内芯6在壳体1内沿第一方向以及第二方向移动时，入球管4和出球管5始终不连通，同时也有助于保证球形元件9能够依次通过入球管4、壳体1、滑动内芯6、出球管5，最终进入阻流器的下方管路。
70.例如，第一加工孔11的远离滑动内芯6的一端可拆卸连接法兰堵板7，以更好地封闭第一加工孔11；同时，第二加工孔12的远离滑动内芯6的一端也可拆卸连接法兰堵板7，以更好地封闭第二加工孔12，这有利于保证壳体1具有较好的密封性，有效地防止入球管4与出球管5之间通过阻流器贯通。
71.再例如，入球管4和出球管5的内径均为65mm，以便更好地通过球形元件9，而且，入球管4和出球管5均为钢管。
72.可选地，所述第一加工孔11包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述第二部分的远离所述滑动内芯6的一侧，所述第一部分为圆孔，圆孔的直径为70mm，所述第二部分的上侧表面为平面。其中，由于圆孔的直径为70mm，而球形元件9的直径为65mm，则即使落入第一开孔611内的球形元件9被垫高，随着滑动内芯6的移动，球形元件9不会发生开球现象，而是随着滑动内芯6移动而移动，最终由第二开孔621进入出球管5内。
73.所述滑动内芯6沿第一方向或第二方向移动时，所述第一支杆61的上表面与所述第二部分的上侧表面贴合；所述第二支杆62的上表面至少部分与所述延伸部2的下表面贴合。
74.在上述实施方式中，滑动内芯6在壳体1内移动更加顺畅，有助于单个球形元件9随着滑动内芯6的移动由入球管4最后个进入出球管5中，同时也有助于保证阻流器相对两侧的密封性，有效地避免阻流器相对两侧的气流交换。
75.在一个具体的实施方式中，第二加工孔12为异形孔，第二加工孔12的截面的下部为半径35mm的半圆形，上部为70mm*35mm的矩形。在壳体1的右侧位置，将第一加工孔11和第二加工孔12上下打通以形成为一个近似长圆孔的大孔，以便于滑动内芯6在第一加工孔11和第二加工孔12内移动。
76.可选地，所述出球管5和所述入球管4分别与所述壳体1焊接。这使得入球管4和出球管5与壳体1的连接比较简单，固定性较好，便于装配。
77.可选地，高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器还包括驱动组件；
78.所述驱动组件与所述滑动内芯6连接，并驱动所述滑动内芯6沿第一方向或者第二
方向移动。
79.在上述实施方式中，驱动组件能够较好地驱动滑动内芯6在壳体1内往复运动，从而实现多个球形元件9能依次经过阻流器进入阻流器的下方管路。
80.可选地，所述驱动结构包括驱动电机、连杆机构8和箱体3，所述箱体3与所述壳体1连接，且所述连杆机构8位于所述箱体3的内部；
81.所述连杆机构8的一端连接所述驱动电机的输出轴，另一端连接所述滑动内芯6。
82.在上述实施方式中，箱体3能够较好地保护连杆机构8，驱动电机位于箱体3的外部，通过连杆机构8能够较好地驱动滑动内芯6往复移动。
83.例如，在驱动电机的输出轴与箱体3之间进行动静部件的密封，这样可以更好地保证阻流器的密封性，同时允许滑动内芯6与壳体1之间存在一定间隙，从而降低制造难度。
84.可选地，所述连杆机构8包括转动杆81和连接杆82；
85.所述转动杆81的一端与驱动电机的输出轴连接，另一端与所述连接杆82活动连接，所述连接杆82的远离所述转动杆81的一端与所述滑动内芯6铰接。
86.在上述实施方式中，转动杆81在驱动电机的作用下旋转，并带动连接杆82驱动滑动内芯6往复移动，连接关系比较简单，便于组装。同时也能够对滑动内芯6的移动进行精确的控制，有助于保证单个球形元件9能够顺利通过阻流器。
87.可选地，参见图2，还包括旋转轴，所述转动杆81的靠近所述连接杆82的一端与所述旋转轴的第一端转动连接，所述旋转轴的第二端穿设于所述长圆孔821中。
88.在上述实施方式中，连接杆82上设置有长圆孔821，从而使得转动杆81匀速转动时，连接杆82能够带动滑动内芯6在第一位置和第二位置处可以短暂停留，为球形元件9的下落预留更多时间，保证球形元件9能够顺利通过阻流器，有效地防止卡球现象。
89.在一个具体的实施方式中，滑动内芯6在第一位置和第二位置之间的移动距离不小于130mm，从而保证球形元件9能够顺利的通过阻流器。同时，转动杆81固定于驱动电机输出轴的一端的高度与连接杆82与滑动内芯6连接点的高度相同。
90.可选地，所述箱体3与所述壳体1通过法兰连接，且所述箱体3与所述壳体1之间密封配合。
91.在上述实施方式中，箱体3与所壳体1通过法兰连接，便于安装和拆卸，箱体3与壳体1采用密封环进行密封，密封效果较好。
92.在本技术实施例中，阻流器安装后，入球管4、出球管5分别与燃料装卸系统的球路管道相连，球形元件9从入球管4进入，出球管5排出。在主控系统dcs和电机控制器指令下，连杆机构8的转动将带动滑动内芯6沿第一方向以及第二方向做往复运动，进而实现球形元件9在阻流器内单个通过以及气流隔离功能。
93.例如，参见图5，当滑动内芯6位于第一位置时，滑动内芯6的第一开孔611与入球管4同心，位于入球管4的最下端的第一个球形元件9进入第一开孔611内，即使第一个球形元件9被碎屑垫高(小于10mm)，第一个球形元件9的上表面仍然低于第一加工孔11的上表面，从而使得第一球形元件9在随着滑动内芯6移动时不会出现卡球的现象。根据燃料装卸系统运行经验，管路中的碎屑尺寸一般远小于10mm，从而使得球形元件9能够随着滑动内芯6顺利地沿第一方向移动。
94.参见图6，当滑动内芯6沿第一方向由第一位置向第三位置移动时，第一个球形元
件9沿第一方向移动，第二个球形元件9被滑动内芯6的上表面支承。
95.参见图7，当滑动内芯6沿第一方向移动至第二位置时，第一个球形元件9落至滑动内芯6的第二开孔621内。
96.参见图8，当滑动内芯6沿第二方向由第二位置向第一位置移动时，第一个球形元件9向左移动。
97.参见图9，当滑动内芯6沿第二方向移动至第一位置移动时，第一个球形元件9依靠重力向下移动并落入出球管5中。
98.需要说明的是，滑动内芯6与壳体1的接触面需具有较高的加工精度，保证滑动内芯6能够自由移动。分别将壳体1上方的入球管4、下方的出球管5分别与燃料装卸系统的上方管路、下方管路进行焊接相连，保证阻流器安装的稳定性。
99.因此，本技术实施例提供的高温气冷堆燃料装卸系统往复式阻流器，能够较好地解决现有技术中阻流器卡球的问题，保证氦气输送子系统的稳定运行。
100.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。