球形元件提升装置

技术领域

本发明涉及反应堆球形燃料输送技术领域，特别涉及一种球形元件提升装置。

背景技术

球床高温气冷堆采用球形元件多次通过堆芯的方式实现不停堆连续运行。

现有的高温堆球形燃料元件通过气力提升系统提升，系统复杂，提升系统中需要用到昂贵的氦气压缩机、罗茨风机和反吹过滤器等装置，提升过程对于管道气路要求苛刻，结构复杂，成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种球形元件提升装置，结构简单，降低了成本，运行更可靠。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种球形元件提升装置，包括套设在一起的外筒体和内筒体，所述内筒体内沿轴向设置有转动轴，所述转动轴的周向设置有螺旋提升叶片；所述内筒体上设置有内筒体入口，所述内筒体上沿长度方向设置有提升槽，所述提升槽用于对球形元件限位；所述提升槽的上端与所述外筒体上的外壳体出口对应设置，所述提升槽的下端低于所述内筒体入口，所述提升槽设置在所述外壳体出口一侧；所述提升槽与所述外壳体出口对应的位置的宽度大于球形元件的直径；所述转动轴的端部传动连接有电机。

可选地，所述外筒体、内筒体和转动轴同轴设置，所述外筒体倾斜预定角度设置，所述内筒体入口设置在所述内筒体的上侧，所述提升槽设置在所述内筒体的下侧。

可选地，所述外筒体上设置有外壳体出口和外壳体入口，所述外壳体出口高于所述外壳体入口设置，所述外壳体入口与所述内筒体入口对应设置。

可选地，所述外壳体入口与进口连接管连通，所述外壳体出口与出口连接管连通；所述进口连接管远离所述外筒体的一端的高度高于靠近所述外筒体的一端的高度，以便于球形元件进入装置，所述出口连接管远离所述外筒体的一端的高度低于靠近所述外筒体的一端的高度，以便于球形元件从装置滚出。

可选地，所述内筒体入口的孔径大于所述外壳体入口的孔径，所述外壳体出口的孔径大于所述提升槽的宽度。

可选地，所述外筒体的内表面和所述内筒体的外表面间隔第一预定距离设置，所述第一预定距离与所述内筒体的筒壁厚之和小于球形元件的半径。

可选地，所述内筒体的内表面与所述螺旋提升叶片的叶片边缘间隔第二预定距离，所述第二预定距离小于球形元件的半径的二分之一。

可选地，还包括支撑连接件，所述支撑连接件包括上连接环和下连接环，所述上连接环和下连接环的厚度等于所述第一预定距离，所述上连接环套设在所述内筒体的上端外表面，所述下连接环套设在所述内筒体的下端外表面，所述外筒体套设在所述上连接环和下连接环的外侧。

可选地，所述电机为步进电机，所述步进电机的输出轴通过联轴器与所述转动轴的动力输入端连接；所述联轴器与所述转动轴的动力输入端之间设置有磁力传动器，所述磁力传动器的内磁转子与所述转动轴的动力输入端连接，所述磁力传动器通过紧固件安装在端盖上。

可选地，所述转动轴的两端转动连接在轴承上，所述轴承设置在端部的箱体和端盖围成的密封腔室内；所述提升槽的宽度大于球形元件的直径。

从上述技术方案可以看出，本发明提供的球形元件提升装置，通过在内筒体上沿长度方向设置对球形元件进行限位的提升槽，避免了球形元件在螺旋提升叶片旋转提升时在重力作用下滚落，在螺旋提升叶片的提升作用下，球形元件顺着提升槽上升，直到到达外壳体出口的位置后，球形元件从外壳体出口滚出。本发明的球形元件提升装置，通过机械旋转运动带动球形燃料元件提升，提升槽能有效防止提升时球形燃料元件重力回落，传动结构简单，不需要特殊的高成本装置，成本低，磨损小，提升可靠性高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的球形元件提升装置的纵向剖视结构示意图；

图2为图1中的球形元件提升装置的进口部分的局部放大示意图；

图3为图1中的球形元件提升装置的出口部分的局部放大示意图；

图4为图1中的球形元件提升装置的内筒体的纵向剖视示意图；

图5为本发明实施例提供的球形元件提升装置的横向剖视结构示意图。

其中：

1、下端盖，2、下轴承支撑体，3、下箱体，4、下轴承，5、球形元件，6、内筒体，601、下连接环，602、提升槽，603、上连接环，604、内筒体入口，7、外筒体，701、壳体下法兰，702、外壳体，703、壳体上法兰，704、外壳体入口，705、外壳体出口，8、进口连接管，9、出口连接管，10、转动轴，11、螺旋提升叶片，12、上轴承，13、上端盖，14、磁力传动器，15、电机，16、联轴器，17、上箱体，18、金属密封圈，19、上轴承支撑体。

具体实施方式

本发明公开了一种球形元件提升装置，结构简单，降低了成本，运行更可靠。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1至图5，本发明的球形元件提升装置，包括套设在一起的外筒体7和内筒体6，内筒体6内沿轴向设置有转动轴10，转动轴10的周向设置有螺旋提升叶片11，螺旋提升叶片11用于提升球形元件5。螺旋提升叶片11的外缘与内筒体6的内壁存在间隙，以便螺旋提升叶片11旋转。内筒体6上设置有内筒体入口604，球形元件5通过内筒体入口604进入内筒体6的内部空腔。

其中，内筒体6上沿长度方向设置有提升槽602，提升槽602的上端与外筒体7上的外壳体出口705对应设置，外壳体出口705的设置高度高于内筒体入口604的设置高度。提升槽602的下端低于内筒体入口604，提升槽602设置在外壳体出口705一侧。内筒体入口604进入的球形元件5在重力作用下沿螺旋提升叶片11下滚，经过提升槽602时，球形元件5的部分结构进入提升槽602的凹槽内，从而阻挡球形元件5继续向下滚动，从而实现对球形元件5的限位。转动轴10旋转，螺旋提升叶片11旋转，推动限位在提升槽602内的球形元件5沿提升槽602向上滑动上升，从而实现对球形元件5的提升。转动轴10的端部传动连接有电机15，电机15为转动轴10的转动提供驱动力。为了方便球形元件5滚出，提升槽602与外壳体出口705对应的位置的宽度大于球形元件5直径。

本发明的球形元件提升装置，通过在内筒体6上沿长度方向设置对球形元件5进行限位的提升槽602，避免了球形元件5在螺旋提升叶片11旋转提升时在重力作用下滚落，在螺旋提升叶片11的提升作用下，球形元件5顺着提升槽602上升，直到到达外壳体出口705的位置后，球形元件5从外壳体出口705滚出。本发明的球形元件提升装置，通过机械旋转运动带动球形燃料元件提升，提升槽602有效防止提升时球形燃料元件重力回落，传动结构简单，不需要特殊的高成本装置，成本低，磨损小，提升可靠性高。

为了对球形元件5可靠限位，避免球形元件5上升过程中从提升槽602内滚出，提升槽602的宽度大于球形元件5的直径，以便球形元件5更多的部分能被提升槽602限位，同时，方便到达外壳体出口705位置时，球形元件5从提升槽602进入外壳体出口705。

为了方便生产和组装，外筒体7、内筒体6和转动轴10同轴设置。为了使球形元件5在重力的作用下落到提升槽602内，外筒体7倾斜预定角度设置。内筒体入口604设置在倾斜设置的内筒体6的上侧位置，提升槽602设置在内筒体6的下侧，如图1所示，上侧是指内筒体6的左侧，下侧是指内筒体6的右侧。所述预定角度可以是5-10度，此角度为内筒体6与y轴的夹角。此角度也可以由本领域技术人员根据实际生产需要设定，此处不做限定。在其他实施例中，内筒体6也可以竖直设置，但是这样设置的限位效果没有倾斜设置时更可靠。

具体的，外筒体7上设置有外壳体出口705和外壳体入口704，外壳体出口705高于外壳体入口704设置，外壳体入口704与内筒体入口604对应设置，外壳体出口705与提升槽602的上端对应设置。

在一具体实施例中，外壳体入口704与进口连接管8连通，外壳体出口705与出口连接管9连通。进口连接管8、出口连接管9均与外筒体7密封焊接在一起。其中，为了方便球形燃料元件进入和落出，进口连接管8、出口连接管9均倾斜连接在外筒体7上。其中，进口连接管8远离外筒体7的一端的高度高于靠近外筒体7的一端的高度，以便于球形元件5进入装置，出口连接管9远离外筒体7的一端的高度低于靠近外筒体7的一端的高度，以便于球形元件5从装置流出。进口连接管8的下侧延长线高于提升槽602的底端开槽位置，出口连接管9的上侧延长线低于提升槽602的顶端开槽位置，从而避免提升槽602开槽长度不够影响正常使用。

可以理解的，进口连接管8和出口连接管9的管径均大于球形燃料元件的直径。

为了提高球形燃料元件出入装置的顺畅性，内筒体入口604的孔径大于外壳体入口704的孔径，外壳体出口705的孔径大于提升槽602的宽度。其中，内筒体入口604和外壳体入口704均为与进口连接管8同轴线的倾斜设置的通孔。

在一具体实施例中，外筒体7的内表面和内筒体6的外表面间隔第一预定距离设置，从而在外筒体7与内筒体6之间存在一间隙腔室。所述第一预定距离与内筒体6的筒壁厚之和小于球形元件5的半径，这样既可以避免球形元件5卡在外筒体7与内筒体6之间的所述间隙腔室位置，也可以使得球形元件5位于提升槽602内的部分较多，提高限位可靠性。

可以理解的，为了避免内筒体6的内表面干涉螺旋提升叶片11的转动，内筒体6的内表面与螺旋提升叶片11的叶片的边缘间隔第二预定距离，所述第二预定距离小于球形元件5的半径的二分之一，保证螺旋提升叶片11对球形元件5的可靠支撑提升，避免球形元件5卡在螺旋提升叶片11的叶片的边缘与内筒体6的内壁之间。

在一具体实施例中，还包括支撑连接件，所述支撑连接件包括上连接环603和下连接环601，上连接环603和下连接环601的厚度等于所述第一预定距离。上连接环603套设在内筒体6的上端外表面，下连接环601套设在内筒体6的下端外表面，外筒体7套设在上连接环603和下连接环601的外侧。上连接环603和下连接环601用于支撑连接内筒体6和外筒体7，内筒体6和外筒体7通过上连接环603和下连接环601焊接在一起。通过设置上连接环603和下连接环601，不仅方便内筒体6和外筒体7的连接，还能确保内筒体6和外筒体7之间的所述间隙腔室的一致性。

进一步的，电机15为步进电机，所述步进电机的输出轴通过联轴器16与转动轴10的动力输入端连接。由于球形燃料元件应用在高温堆里，其具有较强的放射性，为了在动力传动过程中避免辐射泄漏，联轴器16与转动轴10的动力输入端之间设置有磁力传动器14，磁力传动器14的内磁转子与转动轴10的动力输入端连接。磁力传动器14的通过紧固件安装在端盖上。磁力传动器14由外磁转子、内磁转子及不导磁的隔离套组成。当电机15通过联轴器16带动外磁转子旋转时，磁场能穿透空气间隙和非磁性物质隔离套，带动与转动轴10相连的内磁转子作同步旋转，实现动力的无接触同步传递，将容易泄露的动密封结构转化为零泄漏的静密封结构。

其中，外筒体7包括外壳体702，外壳体702的上端设置有壳体上法兰703，下端设置有壳体下法兰701，外壳体702、壳体下法兰701和壳体上法兰703密封焊接在一起，形成一体结构。壳体上法兰703通过连接件与上箱体17固定密封连接，上箱体17上通过连接件与上端盖13固定密封连接，上箱体17与上端盖13之间的腔室内设置有上轴承12，上轴承12转动连接在转动轴10的一轴端，上轴承12安装在上轴承支撑体19上，上轴承支撑体19固定连接在上箱体17的腔室内。上箱体17的腔室设置在靠近上端盖13的端面上。此处的固定连接为通过连接件连接，所述连接件为螺钉或螺栓，也可以是其他常用的连接件，此处不做限定。为了提高密封性，避免辐射泄漏，壳体上法兰703与上箱体17的结合面上设置有金属密封圈18，上箱体17与上端盖13的结合面上也设置有金属密封圈(图中未示)。

同样的，壳体下法兰701通过连接件与下箱体3固定连接，下箱体3远离壳体下法兰701的端面上设置有用于放置下轴承4的腔室，下轴承4转动连接在下轴承支撑体2内，下轴承支撑体2固定连接在下箱体3的腔室内。下箱体3上远离壳体下法兰701的一端与下端盖1密封连接。壳体下法兰701与下箱体3的结合面上、下箱体3与下端盖1的结合面上均设置有金属密封圈，避免辐射泄漏。

在一实施例中，如图1所示，磁力传动器14固定连接在上端盖13上。

本发明的球形元件提升装置保持一定的倾斜角，球形元件5由进口连接管8进入内筒体6的内部，依靠重力落入内筒体6的提升槽602间，螺旋提升叶片11不停旋转，螺旋提升叶片11的叶片上缘面推动球形元件5沿提升槽602向上运动，限于提升槽602和叶片上缘面联合作用，球形元件5不能靠重力下落，只能上升，最后通过出口连接管8流出。本发明的球形元件提升装置结构简单，造价低，运行可靠，并未用到成本特别高的设备，节省了成本。相较于现有技术的球形燃料元件的提升设备，预计单堆电功率100MW的高温气冷堆可节省造价约2000万元左右。

在本方案的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“内”、“外”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设备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方案的限制。

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一个或者更多个该特征。在本方案的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。