过球阻流装置

技术领域

本发明涉及核反应堆技术领域，具体涉及一种过球阻流装置。

背景技术

高温气冷堆装卸系统利用球形燃料元件的有利几何形状可实现反应堆的不停堆换料，阻流装置是高温气冷堆装卸系统中的重要组成部分，阻流装置主要起到燃料元件的输送和气体阻流功能。相关技术中通过双端轴承对转子进行固定，转子不断转动实现燃料元件的输送，但是底部轴承在运行过程中会逐渐进入放射性石墨粉尘和碎屑发生卡涩，导致过球阻流装置卡堵，降低了过球阻流装置运行的可靠性，严重影响燃料装卸系统的长期安全稳定运行，甚至导致反应堆停堆。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出了一种过球阻流装置，可以提高过球阻流装置运行的可靠性。

本发明实施例的过球阻流装置，包括：箱体，所述箱体具有容纳腔，所述箱体上设有进球管和出球管；转子组件，所述转子组件至少部分位于所述容纳腔内，所述转子组件包括转子和转盘，所述转子沿第一方向延伸，所述转子的一端适于与驱动件相连以驱动所述转子相对于所述箱体绕所述第一方向转动，所述转子的另一端与所述转盘相连以带动所述转盘转动，所述转盘具有接球部，所述接球部可与所述进球管或所述出球管连通；轴承组件，所述轴承组件套设在所述转子上，所述轴承组件包括第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和所述第二轴承在所述第一方向上间隔布置，且所述第一轴承和所述第二轴承位于所述转盘的同一侧。

本发明实施例的过球阻流装置，可以提高过球阻流装置运行的可靠性。

在一些实施例中，所述轴承组件还包括第一轴承座和轴承压盖，所述第一轴承座与所述箱体相连，且所述第一轴承座设在所述容纳腔内，所述第一轴承座套设在所述第一轴承上，所述轴承压盖压在所述第一轴承上以限定所述第一轴承。

在一些实施例中，所述第一轴承为相互配合的两个角接触轴承，所述第二轴承为深沟球轴承，且所述第一轴承相对于所述第二轴承邻近所述转盘布置。

在一些实施例中，所述第一轴承和所述第二轴承之间的间隔距离为170-200mm。

在一些实施例中，所述过球阻流装置还包括限位组件，所述限位组件设在所述第一轴承和所述第二轴承之间，所述限位组件包括转动件和限位件，所述转动件套设在所述转子上，所述转动件上设有限位齿，所述限位件与箱体相连并可与所述限位齿配合以限制所述转子转动。

在一些实施例中，所述限位组件还包括安装座，所述安装座套设在所述转动件上，所述安装座的周向上开设有弧形孔，所述限位件位于所述弧形孔内并与所述安装座相连。

在一些实施例中，所述限位组件还包括扭簧，所述扭簧分别与所述安装座与所述限位件相连。

在一些实施例中，所述安装座的材质为不锈钢，所述安装座和所述限位件的表面进行碳氮共渗，碳氮层的深度为0.2-0.5mm。

在一些实施例中，所述转盘进行渗氮处理，渗氮厚度为0.15-0.2mm。

在一些实施例中，所述箱体还包括排尘管，所述接球部的底部设置有凸台以在所述接球部内形成环形槽，所述环形槽与所述排尘管连通。

附图说明

图1是本发明实施例的过球阻流装置的示意图。

图2是本发明实施例的转子组件的示意图。

图3是本发明实施例的转子组件的另一视角的示意图。

图4是本发明实施例的第一轴承座的示意图。

图5是本发明实施例的限位组件的示意图。

图6是本发明实施例的限位组件的另一视角的示意图。

图7是本发明实施例的衬套的示意图。

图8是本发明实施例的另一实施例的衬套的示意图。

附图标记：

箱体1，进球管11，出球管12，箱盖13，

转子组件2，转子21，转盘22，接球部221，凸台2211，环形槽2212，排尘孔2213，空腔23，

轴承组件3，第一轴承31，第二轴承32，第一轴承座33，轴承压盖34，第二轴承座35，

限位组件4，转动件41，限位齿411，限位件42，安装座43，弧形孔431，扭簧44，固定销45，驱动件5，

衬套6，进球口61，出球口62，集尘腔63，排尘口64，圆螺母7。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明实施例的过球阻流装置包括箱体1、转子组件2和轴承组件3。

在一些实施例中，箱体1具有容纳腔(图中未示出)，箱体1上设有进球管11和出球管12。转子组件2至少部分位于容纳腔内，转子组件2包括转子21和转盘22，转子21沿第一方向(如图1所示的上下方向)延伸，转子21的一端适于与驱动件5相连以驱动转子21相对于箱体1绕第一方向转动，转子21的另一端与转盘22相连以带动转盘22转动，转盘22具有接球部221，接球部221可与进球管11或出球管12连通。轴承组件3套设在转子21上，轴承组件3包括第一轴承31和第二轴承32，第一轴承31和第二轴承32在第一方向上间隔布置，且第一轴承31和第二轴承32位于转盘22的同一侧。

具体地，如图1-图4所示，箱体1内部具有容纳腔，箱体1的左侧设有出球管12，箱体1的右侧设置有进球管11，进球管11和出球管12与容纳腔连通，且进球管11与出球管12对称设置。

可选地，过球阻流装置还包括衬套6，衬套6固定设在容纳腔内，衬套6的内部具有安装腔(图中未示出)，衬套6上设有进球口61和出球口62，进球口61连通进球管11与安装腔，出球口62连通出球管12和安装腔，所述进球管11、进球口61、出球口62和出球管12等径设置。

转子组件2至少部分安装在安装腔内，转子21和转盘22同轴设置并与进球口61和出球口62的轴线垂直相交，转子21沿上下方向延伸，转子21的上端与驱动件5相连，转子21的下端与转盘22相连以在驱动件5的驱动下带动转盘22相对于衬套6沿上下方向转动，转盘22与衬套6之间间隙配合以阻止气体在进球口61和出球口62之间流通，达到气体阻流效果。转盘22的侧面开设有接球部221，通过转动转盘22可以使接球部221与进球管11连通进行接球，也可以使接球部221与出球管12连通进行送球，通过转动转盘22实现过球阻流装置的接送球。

第一轴承31和第二轴承32均套设在转子21上，第二轴承32套设在转子21上与第一轴承31间隔布置，第一轴承31和第二轴承32均位于转盘22的上方以支撑转子21。相比相关技术中将第一轴承31设在转盘22的下方的设置，本发明实施例通过将第一轴承31和第二轴承32均设在转盘22的上方，避免了转盘22转动过程中石墨粉尘和碎屑进入第一轴承31内部，避免了粉尘、碎屑进入第一轴承31内部发生的卡涩现象，确保了过球阻流装置的正常运转，提高了过球阻流装置运行的可靠性。

本发明实施例通过将第一轴承31和第二轴承32均设在转盘22的上方，避免了将第一轴承31设在转盘22的下方的设置，释放出了转盘22下方的空间，进而减小过球阻流装置的体积。

例如，箱体1还包括箱盖13，箱盖13盖合在箱体1上。

可以理解的是，驱动件5包括电机、减速机、联轴器和传动器，传动器与转子21相连以驱动转动，电机为伺服电机，可以提供更精准的转角控制。

例如，转盘22与衬套6之间的间隙设为0.05mm-0.1mm，本发明实施例通过对转盘22与衬套6之间的间隙进行限定以确保转盘22可相对于衬套6发生转动的同时避免进球口61与出球口62之间的气体流通，确保过球阻流装置的阻流效果。

例如，接球部221为圆柱形或椭圆柱形沉孔，其尺寸略大于燃料球，可正常接收一个燃料球。

例如，接球部221的数量可以设为一个或者三个，当设置三个接球部221时，三个接球部221沿转盘22的周向上间隔布置，三个接球部221的设置可以提高过球阻流装置的燃料传输效率。

在一些实施例中，轴承组件3还包括第一轴承座33和轴承压盖34，第一轴承座33与箱体1相连，且第一轴承座33设在容纳腔内，第一轴承座33套设在第一轴承31上，轴承压盖34压在第一轴承31上以限定第一轴承31。

具体地，第一轴承座33与衬套6固定连接并位于安装腔内，第一轴承座33套设在第一轴承31上以支撑第一轴承31，轴承压盖34用于限定角接触轴承的外圈，角接触轴承的内圈通过圆螺母7进行限定，防止角接触轴承的轴向窜动，确保转子21的转动稳定性，进而提高过球阻流装置运行的可靠性。

例如，轴承组件3还包括第二轴承座35，第二轴承座35与箱盖13相连，第二轴承座35套设在转子21上以支撑转子21转动。

在一些实施例中，第一轴承31为相互配合的两个角接触轴承，第二轴承32为深沟球轴承，且第一轴承31相对于第二轴承32邻近转盘22布置。

具体地，第二轴承32设在第一轴承31的上方，即第二轴承32邻近箱盖13设置，第一轴承31邻近转盘22设置，且第一轴承31为一对角接触轴承，角接触轴承可以对转子21进行轴向和径向定位，保证转子21在小间隙配合下的运行稳定性。

本发明实施例将第一轴承31设置为角接触轴承，相比相关技术中上下轴承均为深沟球轴承的设置，本实施例的角接触轴承在转子21转动过程中可以承受径向和轴向的作用力，确保转子21的稳定运行。

在一些实施例中，第一轴承31和第二轴承32之间的间隔距离为170-200mm。

本发明实施例通过对第一轴承31和第二轴承32在上下方向之间的间隔距离进行限定，确保第一轴承31和第二轴承32对转子21的支撑稳定性，确保转子21的正常运转。

可选地，转子21的重量小于等于15kg，本发明实施例通过对转子21的重量和第一轴承31和第二轴承32之间的间隔距离进行限定，确保第一轴承31和第二轴承32对转子21的支撑稳定性。

在一些实施例中，过球阻流装置还包括限位组件4，限位组件4设在第一轴承31和第二轴承32之间，限位组件4包括转动件41和限位件42，转动件41套设在转子21上，转动件41上设有限位齿411，限位件42与箱体1相连并可与限位齿411配合以限制转子21转动。

具体地，如图5-图6所示，转动件41套设在转子21上，转动件41与转子21同轴设置并可随转子21转动，转动件41的外侧设置有限位齿411，且限位齿411的数量设为一个，限位件42与箱盖13相连可与限位齿411配合以限制转子21转动。

在一些实施例中，限位组件4还包括安装座43，安装座43套设在转动件41上，安装座43的周向上开设有弧形孔431，限位件42位于弧形孔431内并与安装座43相连。

具体地，安装座43安装在箱盖13上，便于快速检修。安装座43为中空圆筒设置，安装座43的周面上开设有弧形孔431，限位件42位于弧形孔431内并与安装座43的上下两端相连，确保限位件42与安装座43之间的连接强度，避免在长时间的运转过程中，限位件42发生脱落导致限位不起作用的效果。

安装座43包括在上下方向间隔布置的第一板(图中未示出)和第二板(图中未示出)，第一板上和第二板上开设有销孔和螺栓孔，弧形孔431对应的第一板和第二板上均开设有销孔，限位件42通过固定销45安装在安装座43上。

例如，固定销45可以从下而上安装并通过安装座43和箱盖13压紧，安装座43通过紧固件(图中未示出)固定在箱盖13上。

可以理解的是，通过限位组件4的设置使得转子21只能绕上下方向朝向一个方向连续转动进行燃料球的输送，当转子21朝相反方向转动时，限位件42卡入转动件41的限位齿411内，限制转子21的反方向转动，同时可以通过限位组件4实现定位功能。

本发明实施例的转子21在驱动件5的驱动下带动转盘22转动，转盘22转动进行接球和送球，当转盘22上的接球部221设置为一个时，初始位置接球部221与进球管11连通进行接球，转子21转动180°使接球部221与出球管12连通进行送球，完成送球后再继续沿同一方向转动进行接球送球的运动，达到往复接送球效果。

当转盘22反向转动一定角度时，安装座43上的限位件42与转子21上的限位齿411相撞并卡入限位齿411内，到达限位后再反向转动预设角度即可使接球部221与进球管11连通，确定转子21零点，实现定位功能，确保过球阻流装置的接球准确性。

在一些实施例中，限位组件4还包括扭簧44，扭簧44分别与安装座43与限位件42相连。

具体地，限位件42的一端设置为圆柱段，圆柱段上开设有沿上下方向贯穿的通孔，固定销45穿过通孔并与安装座43的第一板和第二板相连，即固定销45的两端均与安装座43相连，确保限位件42运行过程中的可靠性，限位件42的圆柱段外侧安装有扭簧44，扭簧44固定于安装座43上。

例如，限位件42为棘爪，安装座43为棘爪座，转动件41为棘轮。

在一些实施例中，安装座43的材质为不锈钢，安装座43和限位件42的表面进行碳氮共渗，碳氮层的深度为0.2-0.5mm。

具体地，安装座43采用不锈钢材质，表面碳氮共渗处理，碳氮层深度为0.2-0.5mm，以增加其耐磨性能。棘爪采用17Cr17Ni2或022Cr25Ni7Mo4N材质，表面碳氮共渗，碳氮层深度为0.2-0.5mm，以增加其耐磨性能，通过对安装座43和限位件42的材质进行限定以及在安装座43和限位件42的表面进行碳氮共渗处理，可以提高安装座43和限位件42在过球阻流装置内的使用寿命。

本发明实施例通过对限位组件4的结构和材质及限位组件4的表面处理进行碳氮共渗处理，确保限位组件4在高频转动下的结构完整性和耐磨性，进而确保限位组件4的限位效果。

在一些实施例中，转盘22进行渗氮处理，渗氮厚度为0.15-0.2mm。

具体地，通过转子21转盘22的局部渗氮，增加了转子组件2的耐磨性能。转子21采用钛合金材质或其他耐辐照轻质材料，以降低转子21的重量，从而降低转子21的转动惯量，进而提高转子21在小间隙配合下的运行稳定性。

例如，对转子21转盘22的局部掏空形成空腔23，以降低转子组件2的重量，从而降低转子21的转动惯量，进而提高转子21的运行稳定性。在对转盘22局部进行掏空后，需要通过底盖进行封闭。

本发明实施例通过对转子组件2的材质进行限定，并对转子组件2进行轻量化处理，进而降低转子21的转动惯量，提高了过球阻流装置的运行稳定性。

在一些实施例中，箱体1还包括排尘管(图中未示出)，接球部221的底部设置有凸台2211以在接球部221内形成环形槽2212，环形槽2212可与排尘管连通。

具体地，如图7-图8所示，凸台2211设置为柱形，便于支撑球形燃烧元件，柱形凸台2211周向与接球部221内壁之间形成环形槽2212，环形槽2212用于收集伴随燃料球进入接球部221的碎屑，接球部221上开设有排尘孔2213，衬套6的底部设置有集尘腔63，排尘孔2213连通集尘腔63与环形槽2212以收集来自接球部221进入的石墨粉尘和碎屑，衬套6的底部还设置有排尘口64，排尘口64与箱体1上的排尘管连通以将集尘腔63内收集的石墨粉尘和碎屑排入排尘管。

排尘口64并与排尘管同轴连通，排尘口64的内径小于等于排尘管的内径，以确保经排尘口64排出的灰色或碎屑均可以顺利进入排尘管内，提高排尘效率。

例如，排尘口64设在衬套6的底部或者设置在衬套6的侧部，具体设置位置以实际实施为准。

例如，排尘孔2213为直排式排尘口64，沿上下方式延伸，可以将可能随同燃料球进入接球部221的碎屑直接导出，极大降低了燃料球在接球杯内发生卡堵的概率。

本发明实施例的碎屑引流过程为：碎屑和粉尘跟随燃料球进入接球部221，在重力的作用下通过接球部221内的排尘孔2213进行集尘腔63，再通过排尘口64向箱体1底部或侧部的排尘管排放。

本发明实施例的集尘腔63粉尘清除过程为：当转子21转至初始位置即接球部221与进球管11连通时，自上接球管上游通入吹扫气体，将集尘腔63粉尘和碎屑吹扫至集尘腔63内。

本发明实施例的上游管路吹扫工作过程为：当转子21转至初始位置即接球部221与进球管11连通时，自排尘管通入吹扫气体，自集尘腔63向上游管路吹扫。

本发明实施例的下游管路吹扫工作过程为：设置上游管道压力高于下游管路压力，通过快速转动转子21，转子21上的接球部221和集尘腔63接收高压气体，并向下游压送，实现管道下游管路的吹扫功能。本发明实施例的上游管路吹扫和下游管路吹扫可以根据实际情况进行实施，通过及时对碎屑的清理，提高过球阻流装置的运行可靠性。

本发明实施例可以实现集尘腔63吹扫、上游管路吹扫和下游管路吹扫的功能，增加了下游管路吹扫，确保碎屑的及时清理，进而确保过球阻流装置的运行可靠性。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

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地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”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；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

可以理解的是，上述实施例是示例性的，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例进行变化、修改、替换和变型。