帶翼片的濾器的製作方法

2023-07-05 23:17:51 2

專利名稱:帶翼片的濾器的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於從抽入管道系統的水中去除碎屑的過濾器領域。更具體 地，本發明涉及在核電站中使用的過濾器領域。
背景技術：
核電站具有不同的安全系統以保證反應堆中的核燃料在所有可信的事 故情況下都保持冷卻。這種情況之一是"冷卻劑損失的事故"，其中假設外 部管破裂，這使得大量的水從反應器冷卻系統中逃逸。該水會從相鄰的管或 其它反應器結構中移去固體碎屑。該水與 一 些移去的碎屑 一起流到該反應器 的最低部，構成貯槽。裝配有安全系統的核電站會將水從該貯槽抽回到不同 的反應器冷卻系統中。該泵的吸入口上的濾器保證阻止任何足夠堵塞這些系 統中的裝置的碎屑進入。取決於碎屑的類型，在該濾器上沉積的第一層會形 成比下面的濾網更精細的過濾器，並且捕捉許多更小的微粒。
濾器必須具有足夠的濾網面積，該濾器上的碎屑層不太厚以致不會對流 動造成不能接受的高限制。濾器還必須儘可能的小以便適於可利用的空間。 因此，緊密性即在最小的體積內容納最多的濾網面積非常重要。
在許多核電站中傳統的濾器是安裝在泵吸入口上的最簡單箱形裝置。較 新的、更先進的濾器經常具有不規則的表面以增加表面面積。
該背景技術的信息的目的是將申請人認為的已知信息構成與本發明的 可能關聯。不必確定為許可範圍，也不應當解釋為許可範圍，任何前述信息 都構成相對於本發明的現有^l支術。

發明內容
根據本發明的一個方面，提供一種過濾流體碎屑的濾器，包4舌限定封閉 流動路徑的伸長的集流箱，具有與吸入源流體連通的出口和多個沿所述流動
路徑的長度i殳置的入口孔，所述流動^各徑在流體流動方向上顯示出壓降；設 置在每個所述入口孔中的用於過濾進入所述流動路徑的流體的碎屑的濾器
元件；以及用於通過位於沿所述流動路徑的不同位置的濾器元件保持大致均 勻的流體流動的流動控制裝置。
根據本發明的另一個方面，該流動控制裝置包括在入口孔和位於離所述 吸入源較近位置的流動路徑之間產生壓降的孔，所述壓降大於入口^L和位於 離所述吸入源較遠位置的所述流動路徑之間的壓降。該孔可以是用於在大致
與其平行的方向上加速進入所述流動路徑的流體的噴嘴的形式，並且可以在 設置在所述集流箱中的擋板中形成，該擋板限定包圍多個孔的收集通道。
才艮據本發明的又一個方面，該集流箱具有大致平面的側壁，該入口孔是 一系列大致平行的槽，該槽在與所述流動路徑橫向的方向上在該側壁中形 成。該濾器元件可以是從該平面的側壁中的孔向外突出的平面翼片的形式。
根據本發明的有一個方面，提供一種過濾流體碎屑的濾器，包:fe限定封 閉的體積並且具有與吸入源流體連通的出口的集流箱，所述集流箱具有多個 在其中形成入口孔槽，從每個孔槽向外突出的用於過濾所述流體的^f年屑的類 似翼片的濾器元件，每個濾器元件包括周邊框和一個以相對間隔的關係固定 的可滲透流體的濾網，以及至少一個其間的流體通道，該流體通道通過所述 框的邊際側邊和所述孔槽與所述封閉的體積流體連通。該可滲透流體的濾網 可以是穿孔的金屬板或網的形式。可以將波玟金屬隔片設置在該可滲透流體 的濾網之間用於以間隔的關係保持所述可滲透流體的濾網，並且可以在所述 波紋金屬隔片和所述可滲透流體的濾網之間限定多個流體通道。該周邊框對 所述一個邊際側邊之外的流體是不能滲透的。
根據本發明的又一個方面，每個可滲透流體的濾網由具有多個平行的峰 和谷的波紋金屬網形成，通過在交替的峰處接觸保持所述濾網相對間隔，並 在其間限定多個所述流動通道。


附圖1是根據本發明的實施方式的連接到泵吸入口的濾器模塊的等比例 視圖。
附圖2是附圖1中所示的濾器模塊的分解圖；
附圖3是根據本發明的實施方式的直接安裝到貯槽上的濾器模塊的剖視 等比例視圖；
附圖4是根據本發明的實施方式的平面翼片的一部分的剖視等比例視
圖；
附圖5是根據本發明的實施方式的波紋面翼片的一部分的剖視等比例視
圖；
附圖6是根據本發明的實施方式的波紋面翼片的分解圖；
附圖7是根據本發明的實施方式的流動均衡裝置的等比例剖視圖；以及
附圖8描述了4艮據本發明的實施方式的波紋面翼片。
具體實施方式
參照附圖1和2,本發明的濾器模塊包括限定內部流體流動路徑的伸長 的集流箱3，該內部流體流動路徑通過泵的吸入管2與抽吸源流體連通，可 以通過一個或多個接頭1將該泵吸入管2定位在地面或牆壁中。集流箱3具 有大致是平面的側壁，該側壁帶有多個入口孔9，該入口孔9具有沿該集流 箱的長度設置的一系列大致平行伸長的槽的形式，以容納翼片4。將該入口 孔定向為在相對於集流箱3內的流體流動路徑橫向的方向上。空心平面翼片 4形式的濾器元件可安裝在集流箱3的側面(如附圖l所示)，頂部或底部， 並且從入口孔9向外突出。翼片4具有均勻或可變的間距，並且通過安裝框 5和支柱6定位。在優選的實施方式中，翼片可以使用銷IO和螺栓11容易 地拆卸，但是也可以將其永久地連接到集流箱3。
水通過翼片4表面上的可滲透流體的濾網7進入該濾器，並在該濾網上 留下了碎屑。然後水通過翼片4的空心型芯8中的流體流動通道向著該集流 箱3流動。集流箱3的不同部分特別是翼片槽9之間的部分可以使用可滲透 流體的材料製成，以增加過濾面積。集流箱3可以具有一個或多個擋板12 以為抵抗高吸入壓力的側面提供結構支撐。擋板12具有大的孔13,以便保 證在集流箱3的流體流動通道中的流速在該擋4反之上和之下是相同的。
每個集流箱3的端部都具有允許將鄰接的模塊連接在一起的凸緣14。可 以將模塊連接在一起，或者將其通過模塊之間的密封獨立地安裝。可以在該 模塊下提供安裝框架5。安裝框架5具有可以調整高度的底座15，該底座允 許將該裝置安裝在非水平的地面上。
附圖3表示本發明的可選實施方式。該實施方式可用於具有帶蓋46的 預先存在的貯槽45 (其可以是預先存在或者特別安裝的，以支撐該濾器模 塊)，以及該貯槽45內部的泵吸入口 47的情況。濾器模塊48包括通過適當
的支柱安裝在框50內的翼片49。為簡單起見，在附圖3中僅表示一個模塊。 如果需要，可以將多個濾器模塊48以相同的方式安裝在貯槽45上。
相對於附圖l和2中所示的實施方式，流動以如上所述相同的方式進入 翼片49,然後直接流入5&槽51，然後進入泵吸入口 52。可以改進泵吸入口 52以減少入口損失。這種設置不需要分離的收集集流箱，這是因為貯槽51 本身就執行這種功能。可以使用配件之間的緊公差，或者在該翼片的邊緣上 使用絲網襯墊或者任何其它適當類型的密封如附圖5中所示的零件來阻止該 貯槽蓋46和模塊框50之間的不希望有的旁路流動。該4莫塊框50或貯槽蓋 46的適當部分可以由穿孔的金屬板製成以增加過濾面積。為了利用貯槽51 的一些體積，可以使該濾器才莫塊部分地或者全部地凹入該地面高度之下的貯 槽。在這種情況下，該模塊的框50將從該地面高度向下延伸到該模塊的底 部，以便阻止流體繞過該濾器的過濾元件。
可以通過保證該濾器上的水具有足夠的高度來阻止空氣的吸入。在可選 的情況下，可以在該翼片上增加水平蓋(未示出)。在沒有吸入空氣或者造 成空心型芯渦流的情況下，該蓋允許該翼片更接近於該水表面。
使用如附圖1、 2和3中所示的不同類型的支柱，以保證該濾器具有足 夠的剛性抵抗預測的地震和壓力負載。此外，還可以在翼片之間放置如附圖 2中附圖標記6表示的外部支柱。
對於所有的應用來說，希望優化對該濾器需要處理的碎屑的類型和數量 的設計。需要考慮的兩個基本因素是所需的過濾面積，以及必須在該濾器 內容納的碎屑的潛在體積。根據所需的過濾面積確定翼片的數量，然後改變 翼片間隔，以保證翼片之間具有足夠的空間來容納該潛在的碎屑體積。有利 地製造該濾器模塊的尺寸，以便其容易管理，並且可以在沒有幹擾周圍裝置 的情況下進入位置。此外，完整的濾器組件可以包含所需的濾器模塊。
相對於附圖4、 5、 6和8，下面討論兩種可以合併到本發明的裝置中的 翼片的類型。
平面翼片
現在參照附圖4，根據本發明的一個方面，平面翼片在該翼片的每個側 面上都具有一對相對隔開的穿孔金屬板的平面流體滲透濾網16。濾網16過 濾進入該濾器的水中的碎屑。該兩個濾網16由波紋的金屬隔片17分離。隔
片17提供剛度和強度，還在濾網16之間形成了到集流箱3的流動通道。濾 網16的邊緣由周邊框18密封。濾網16之間的流動通道是開口的，以便通 過框18的邊際側邊與集流箱3中的封閉流動路徑流體連通，該框的邊際側 邊適合於集流箱3的孔9。框18還顯著增加了該翼片的結構強度。
如果該應用需要比使用標準穿孔金屬網得到的更小的過濾孔，則可以將 一層細絲網層壓到該翼片的穿孔金屬濾網16的表面上。
附圖4中表示的翼片的優點包括製造的簡化以及最小的內部體積。
波紋表面的翼片
現在參照附圖5、 6和8，根據本發明的另一個方面，波紋表面的翼片由 兩層穿孔的金屬濾網19構成，將該金屬濾網弄皺以增加其暴露的表面面積。 從進入該濾器的水中過濾出的碎屑沉積在這些波紋表面上。
該波紋提供了多個優點。與平面濾網相比，過濾表面面積的較大增加是 薄碎屑層非常顯著的優點，這經常造成比多孔厚碎屑層更多的問題。該增加 的面積減少了對進入該濾器的流動的限制，通過降低通過該濾網的水流速 度，以及減少碎屑的厚度(這是因為其遍布在更大的面積上)。該波紋的"峰" 還減少了壓降，通過傾向於鼓勵局部非均勻的碎屑床。即使在具有比該波紋 的高度更厚的碎屑層的情況下，也可以具有顯著的好處，這是因為細微粒經 常通過該碎屑床移動，並且在該過濾表面集中，這在該表面造成薄的相對不 滲透的層。通過由該波紋獲得的更大的濾網面積減少該薄層對進入該濾器的 ;危動的4氐4元。
該設計的另一個重要特徵是可以將該波紋濾網做得足夠強，以^使可以 依靠其作為該翼片中唯一的結構元件。而且，還可以使用相對薄的規格材料
形成該濾網。這最小化了製造翼片所需的材料的數量，節約了成本，並且使 得該翼片由於其減少的重量而更容易處理。
該波紋金屬網濾網具有多個平行的"峰，，和"谷"，並且以相對間隔的 關係定位，以便在一個濾網中交替的峰與在相對濾網中交替的峰尖對尖地接 觸。該構造形成空心的內部通道，以〗更進入該濾器的流體流向該收集集流箱。 這些流動通道是沒有阻礙的，並且可以做得足夠大以提供對流動的最小限 制。最小化該設計的內部體積，因此最大化了該濾器外部的空間以收集碎屑。
如圖5所示，該流體滲透濾網的周圍的周邊框可以包括平杆20,以密封
平行於該波紋的邊緣，並且為支柱6和翼片附著硬體10和11提供強的附著 點21。這些邊緣還可以通過穿孔的金屬濾網22密封，以^便進一步增加該過 濾、表面面^ 、。
該流體滲透濾網的周圍的周邊框還可以包括穿孔的金屬帽23，以便密封 該波紋的端部。這種類型的端帽的優點在於其增加了該穿孔的濾網面積， 並且不會限制通向該翼片之間的空間的流動。在附圖6和8所示的實施方式 中，端帽40由通道形成，然後將其焊接在該翼片的端部。這種類型的端帽 的優點在於其製造簡單，並且顯著增加了該翼片的強度。如果需要額外的 濾網面積，可以將其全部或部分穿孔。
在適合該集流箱的翼片的邊緣的周邊框的邊際側面適合於矩形截面，以 便適合該集流箱中的矩形槽9。這可以使用穿孔金屬的齒狀帶24完成，該邊 密封到具有如附圖5所示的撓性金屬帶25的收集集流箱中。附圖6和8還 表示了用於該翼片集流箱端的周邊框部分的帽41的更簡單的設計。帽41由 焊接在該波糹丈金屬網板的端部上的通道形成。帽41具有大的開口，通過該 開口 ，來自該波紋之間的通道的流動43與孑L 9和封閉在集流箱3中的流動 路徑連通。該端帽的側面提供連接密封42的表面，這保證了該翼片較好地 適應該集流箱。
流動均衡
希望合理的均勻流動能夠阻止空心型芯渦流的形成，並且保證沉積到該 濾器上的碎屑不會過於密集地填塞。如果該流動集中在一點上，則碎屑會在 該點以非常密集的墊聚集，提升了足夠的流動阻力，以致於流動會進入相鄰
的點，這造成也在那裡聚集了密集床。如果沒有限制，這會發展到整個濾器， 這會比均勻地聚集碎屑造成更高的壓力損失。
在附圖7所示的本發明進一步的實施方式中，使用提升該集流箱內部的 壓力的流動平衡裝置控制沿該集流箱的長度以不同點進入的流動。當流體沿 該集 流箱流 動時，摩擦壓降(frictional pressure drop)和加速度壓降 (acceleration pressure drop)造成4妄近於該集流箱的吸入端壓力遞減(即在流體 流動的方向上)。這通常會為進入該翼片的流動提供更多的驅動壓力，造成 一些非均勻的流動(越接近該泵吸入口或吸入端越具有更多的進入翼片的流 動)。為了保證進入任何翼片的水經受相同的驅動電壓差，添加校準的流動
平衡裝置，其對離該濾器的吸入端更近的翼片提供比遠端的翼片更大的限 制。
根據本發明的進一步優選的實施方式，該流動平衡裝置以部分可逆的方 式提供流動限制。這樣，首先將通過該流動加速裝置加速流動所需的能量轉 換成在該集流箱中噴水口流的動能，該集流箱在朝向該吸入端的流動方向上 突出。將該噴口的動量用於提升該集流箱中的壓力，以部分補償上遊的摩擦 和加速度損失的方式。這種壓力的提升減少了沿該集流箱的長度的壓力不平 衡的量。在提供較低的總壓力損失的同時可以獲得大致均勻的流動。
附圖7表示該實施方式的細節，其中為了清楚，僅留下一個翼片。箭頭 表示不同4立置的;充動。
流體流動25通過穿孔的濾網進入類似翼片的濾器元件32，穿過由波紋 形成的內部通道，該波紋通過端帽41 (見附圖6和8)和槽26與集流箱35 流體連通。來自鄰近的翼片的流動相似地通過槽27和28進入集流箱35。集 流箱35內部的相對窄的收集通道38由在該集流箱35的外壁36內部作用的 垂直擋板31限定。來自該收集通道的流動通過孔33加速，該孔形成連接來 自上遊的翼片的流動29的噴口 39。因為噴口 39的速度大致平行於主要流動 39的速度，所以在下遊流動30的壓力將升高超過垂直於該主要流動注入水 的情況。而且，因為該噴口 39的速度大於該主要流動29的速度，所以將動 能增加到該主要流動，這使得流動30的壓力升高超過如果噴口 39的流速與 主要流動29的速度相同的情況。此外，孔33為流動提供了平滑收縮，以便 在產生該噴口 39時具有最小的能量損失。
當移動到離該泵吸入口較近時，由於摩擦和加速度壓力的下降，該主要 集流箱35中的壓力下降。因此離該泵吸入口較近的孔的差壓大於較遠的孔 的壓差。為了平衡進入該主要集流箱的流動，選擇每個孔33、 34的寬度， 以便所有孔的上遊的壓力例如通過每個收集通道38、 37是相等的。通過為 離該泵吸入口較近的孔提供比離該泵吸入口較遠的孔更小的流動面積，可以 實現大致相等的壓力，結果，通過位於沿該集流箱3中的流動路徑的不同位 置的濾器元件保持大致均勻的流體流動。
可以為每個包圍多個孔的單獨的收集通道4是供，或者可選地，可以為每
個單獨的入口孔提供具有適當尺寸和形狀的孔的流動控制裝置(如附圖7中 所示)。除非限定，所有在此使用的技術和科學術語具有與本發明所屬領域的技 術人員通常理解的相同的意思。
如此描述了本發明，顯然，可以通過許多方式改變。不能將這種變化認 為是背離本發明的精神和範圍，並且所有對本領域的技術人員顯而易見的變 化都認為包括在本申請的範圍內。
權利要求
1.一種過濾流體碎屑的濾器
i)限定封閉流動路徑的伸長的集流箱，其具有與吸入源流體連通的出口和多個沿所述流動路徑的長度設置的入口孔，所述流動路徑在流體流動的方向上顯示出壓降；
ii)設置在每個所述入口孔中的用於從進入所述流動路徑的流體過濾碎屑的濾器元件；
iii)用於通過位於沿所述流動路徑的不同位置的濾器元件保持大致均勻的流體流動的流動控制裝置。
2. 如權利要求
1所述的濾器，其中，所述流動控制裝置包括用於在入 口孔和位於離所述吸入源較近位置的流動路徑之間產生壓降的孔，所述壓降 大於入口孔和位於離所述吸入源較遠位置的所述流動路徑之間的壓降。
3. 如權利要求
2所述的濾器，其中，所述孔為噴嘴的形式，用於在大 致與流動路徑平行的方向上加速進入所述流動路徑的流體。
4. 如權利要求
3所述的濾器，其中，所述孔形成在設置在所述集流箱 中的擋板中，所述擋板限定包圍多個孔的集合通道。
5. 如權利要求
4所述的濾器，其中，所述集流箱具有大致平面的側壁， 所述入口孔是一系列大致平行的槽，所述槽沿與所述流動路徑橫向的方向形 成在所述側壁中。
6. 如權利要求
5所述的濾器，其中，所述濾器元件為從所述平面的側 壁中的孔向外突出的翼片的形式。
7. —種過濾流體碎屑的濾器，其包括限定封閉的體積並且具有與吸入 源流體連通的出口的集流箱，所述集流箱具有多個形成在其中的入口孔槽， 從每個孔槽向外突出的用於過濾所述流體碎屑的類似翼片的濾器元件，每個 所述濾器元件包括周邊框和一對相對、隔開的固定在所述周邊框的可滲透流 體的濾網，以及至少一個其間的流體流動通道，所述流體流動通道通過所述 框的邊際側邊緣和所述孔槽與所述封閉的體積流體連通。
8. 如權利要求
7所述的濾器，其中，所述可滲透流體的濾網由穿孔的 金屬板形成。
9. 如權利要求
8所述的濾器，其中，還包括波紋金屬隔片，其設置在 所述可滲透流體的濾網之間，並且以間隔的關係保持所述可滲透流體的濾 網，在所述波鄉丈金屬隔片和所述可滲透流體的濾網之間限定多個所述;充動通 道。
10. 如權利要求
9所述的濾器，其中，除了在所述一個邊際側邊^彖處之 外，所述周邊框對流體是不能滲透的。
11. 如權利要求
8所述的濾器，其中，每個所述可滲透的濾網由具有多 個平行的峰和谷的波紋金屬網形成，通過在交替的峰處接觸，所述濾網保持 為相對間隔的關係，並且在其間限定多個所述流動通道。
12. 如權利要求
11所述的濾器，其中，除了在所述一個邊際側邊緣處 之外，所述周邊框對流體是不能滲透的。
專利摘要
本發明涉及用於去除吸入管道系統中的水的碎屑的過濾器。其具有特別在核電站中使用的應用，在冷卻劑損失事故之後，必須將冷卻水從反應器冷卻系統抽回到該反應器中。該水包括不同類型的在將水送回到反應器冷卻系統之前必須從水中去除的碎屑。具有對允許穿過該濾器的壓降以及用於安裝該裝置的空間的限制。本發明的帶有翼片的濾器是針對這些問題提出的，同時最大化了從水中過濾的碎屑的數量。
文檔編號G21D1/02GKCN101102827SQ200580046727
公開日2008年1月9日 申請日期2005年11月14日
發明者戴維·B·羅茲, 詹姆斯·E·A·麥格雷戈 申請人:加拿大原子能有限公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan