專利名稱：用于減慢和碎裂在管道中向前傾流的液體柱的方向和裝置的制作方法
背景技術(shù)：
在使用壓水反應(yīng)堆的核電站中，水受到壓力在反應(yīng)堆和鍋爐之間循環(huán)。在該導(dǎo)管系統(tǒng)中，包括用作膨脹容器且具有吸收導(dǎo)管系統(tǒng)中壓力可能存在的變化的用途的壓力保持罐。多個減壓閥和排氣閥通過特定導(dǎo)管被連接到所述壓力保持罐上，所述閥具有被打開以便在所述罐中的壓力無意中增大超過預(yù)定最大允許值的情況下從壓力保持罐中排出蒸汽的用途。緊鄰每個這種閥的上游存在水封，所述水封具有防止氫氣到達(dá)且通過閥(與空氣中的氧氣一起，氫氣可形成爆炸氣體)的用途。水封包括約5-20升的水，所述水位于緊接著閥上游的U形管路部分中。通過次級導(dǎo)管系統(tǒng)，所述閥與名稱為排氣罐的罐相連通。
在壓力保持罐中的壓力增大達(dá)到超過最大允許值的所不希望情況下，一個或多個閥被觸發(fā)以使得它們被打開以便將加壓蒸汽排至排氣罐。在這種情況下，水封中存在的水將被排放蒸汽掠過，且與所述蒸汽一起作為水和蒸汽的柱狀混合物在次級導(dǎo)管系統(tǒng)中向前傾流。為此原因，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將名稱“水柱”(plug of water)用于相對緊密地保持在一起的處于運動中的水體積。單個閥在很高的壓力下被觸發(fā)。因此在實踐中，閥通常在約160-170巴條件下打開。這意味著被掠過的和向前傾流的水柱獲得了極大的動能，這意味著所述水柱可在與所述水柱連接的導(dǎo)管系統(tǒng)上施加非常大的力，所述水柱例如在彎管或類似部件中改變流動方向或減慢。換句話說，這種水柱對于次級導(dǎo)管系統(tǒng)可具有非常有害的影響作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在通過提供一種裝置克服上面提到的問題，所述裝置可在管道中向前傾流的水或液體柱加速至高速之前減慢和碎裂所述柱。因此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種裝置，所述裝置可被緊接著安裝在次級導(dǎo)管系統(tǒng)中的減壓閥或排氣閥后面，或在任何情況下被安裝在所述次級導(dǎo)管系統(tǒng)中包括的要受到保護(hù)的部件的上游，以便能夠破壞可能泄放的水柱的力、使水柱碎裂并平穩(wěn)地減慢，以使得所述水柱在到達(dá)任何彎曲部、T形部件或類似部件之前已被消滅，且可在其上施加有害的巨大沖力。另一目的是提供結(jié)構(gòu)簡單但同時可靠的工作裝置，所述工作裝置可以平滑的方式被連接到現(xiàn)有導(dǎo)管系統(tǒng)上。
根據(jù)本發(fā)明，通過獨立權(quán)利要求1中限定的裝置達(dá)到上面提到的目的。此外，在從屬權(quán)利要求2-10中限定了根據(jù)本發(fā)明的裝置的優(yōu)選實施例。
在另一方面中，本發(fā)明還涉及一種減慢和碎裂向前傾流的液體柱的方法。從權(quán)利要求11中易于理解本方法的特征。
本發(fā)明基于將容器連接到導(dǎo)管或管道上的想法，其中水柱可在所述導(dǎo)管或管道中向前傾流，在所述容器內(nèi)部中布置了內(nèi)管，所述內(nèi)管使內(nèi)部中空空間與外部橫截面形式為環(huán)形的中空空間分開，以及基于在所述容器中布置適當(dāng)?shù)腻F形漸細(xì)分配本體的想法，所述本體被進(jìn)入容器的水柱撞擊，以使得所述柱被分開或裂開且向側(cè)面分配，且基于容器中包括的底部被形成具有凹形彎曲的導(dǎo)向表面的想法，通過所述導(dǎo)向表面，碎裂的水平滑地轉(zhuǎn)向且從一個中空空間轉(zhuǎn)向至另一個中空空間，以使得處于最終階段的水可在朝向進(jìn)入液體柱的反向流中流動。有利地，在內(nèi)管中形成了一組或多組孔，所述孔使得兩個中空空間之間能夠徑向連通。以這種方式，在反向流中移動的蒸汽和/或碎裂的水可返回進(jìn)入所述進(jìn)入水柱內(nèi)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的裝置的局部切割透視圖，所述裝置的主要部件包括外部容器；圖2是所述容器及其內(nèi)部的垂直剖面圖；圖3是沿圖2所示A-A的橫截面圖；圖4是沿圖2所示B-B的橫截面圖；圖5是容器中包括的底部的剖視圖；圖6是示出了裝置細(xì)部的放大剖視圖；圖7是對應(yīng)于圖2且示出本發(fā)明的另一可選實施例的剖視圖；圖8是示出了另一可選實施例的剖視圖；圖9是容器的另一可選底部的剖視圖；和圖10是從根據(jù)圖9的底部上方觀察的平面圖。
具體實施例方式
在圖1中，附圖標(biāo)記1通常表示窄長的容器，所述容器在其一端一在本實例中為上端處—具有用于接收水柱的入口2，且在其相對端具有堅固的緊固耳部3，通過所述緊固耳部容器可在安裝狀態(tài)被保持處于適當(dāng)位置。在本實例中，容器1包括圓柱形管4、與入口2間隔一定距離的端壁或底部5以及封閉壁部6，所述封閉壁部在管4和入口2之間延伸。在實踐中，容器被適當(dāng)?shù)亍M管不一定如此—安裝處于如圖所示的垂直狀態(tài)，這意味著端壁5形成了底部。容器具有比要被接收在所述容器中的最多為約20升體積的水柱大得多的體積。因而在實際實施例中，管4具有約1.5m的長度和約0.3m的直徑，即約0.1立方米的體積。
在管4內(nèi)部布置了內(nèi)管7，所述內(nèi)管具有比管4更小的直徑。所述管7限定出與具有環(huán)形橫截面形狀的外部中空空間9隔開的內(nèi)部中央中空空間。在圖1和圖2所示的實施例中，應(yīng)選擇管7的直徑，以使得內(nèi)部中空空間8的橫截面積小于環(huán)形中空空間9的橫截面積。在實踐中，因此外部中空空間9可具有分別比內(nèi)部中空空間8的橫截面積和體積大2-3倍的橫截面積和體積。在其下端10處，管7通向底部5。
在圖1和圖2所示的實施例中，入口2構(gòu)成了管7的一部分，即在壁部6上面突出的所述管的圓柱形上部。具有封閉外管4上部用途的所述壁部6具有錐形形狀，即環(huán)形錐形金屬薄板，所述壁部的窄端通過第一焊縫11被連接至內(nèi)管的外部，且其寬端通過第二焊縫12被連接至外管4的上邊緣。
內(nèi)管7形成入口2的部分可通過適當(dāng)方式(未示出)被連接到在前序部分中提到的次級導(dǎo)管系統(tǒng)上。有利地，內(nèi)管7被安裝在導(dǎo)管系統(tǒng)中包括的管(未示出)的軸向延伸部中。在入口2的上游布置了優(yōu)選傾斜的支管，通過所述支管，蒸汽可在例如如箭頭A所示向前傾流的水柱可被軸向引導(dǎo)進(jìn)入管7內(nèi)的同時轉(zhuǎn)向。
在水柱的軸向軌跡中布置有使水裂開或使水分開的分配本體13，所述分配本體在根據(jù)圖1和圖2的實例中被包括在底部5中。更精確地，分配本體13包括具有包絡(luò)表面14的錐形本體，所述包絡(luò)表面從上部或前部尖端15沿向下朝向圓形中斷線的方向發(fā)散，在所述中斷線處所述包絡(luò)表面轉(zhuǎn)變成凹形彎曲的導(dǎo)向表面16。旋轉(zhuǎn)對稱以使得其圍繞錐形本體13連續(xù)延伸的所述導(dǎo)向表面包括具有不同彎曲半徑R1、R2的兩個不同部分表面。因此，位于最接近錐形本體13的位置處的彎曲部分表面具有彎曲半徑R1，所述彎曲半徑R1大于處于垂直位置的部分表面的半徑R2。最后提到的部分表面通過光滑圓形過渡表面進(jìn)一步轉(zhuǎn)變成圓柱形邊界17的光滑內(nèi)部，所述圓柱形邊界從底部的剩余部分突出出來。在其上邊緣處，所述邊界17通過焊縫18被連接到外管4的下邊緣上。在底部中還存在排放孔19，排放管路(未示出)可被連接到所述排放孔上。
在其上端，內(nèi)管7通過錐形部6和焊縫11、12被穩(wěn)固地連接到外管的上部上。為了同時將內(nèi)管的下端穩(wěn)固地保持處于適當(dāng)位置，布置了例如以板片形式存在的多個徑向支柱21，所述徑向支柱可通過焊縫被分別固定貼靠在外管的內(nèi)部和內(nèi)管的包絡(luò)表面上。
在其上端區(qū)域中，內(nèi)管7被形成具有多個貫通孔22。在實踐中，所述孔22可沿管周壁等距離間隔進(jìn)行布置且具有細(xì)長的基本形狀。如圖6所示，孔邊緣的上端表面和下端表面23可有利地被斜切，更具體而言以使得孔邊緣的上端表面沿與管壁內(nèi)部成鈍角且下端表面沿與管壁內(nèi)部成銳角延伸的方式被斜切。在本實例中，孔的數(shù)量達(dá)到12個。如圖2清楚地示出的，內(nèi)管7的下端部分形成具有錐形斜切表面24。從圖2中進(jìn)一步看到，錐形本體13的尖端15大體與內(nèi)管7的下部開口10位于同一水平上。
兩個管4、7和錐形部6可有利地由約10mm厚的金屬薄板，例如耐酸金屬薄板制成，而底部5例如通過車床機(jī)加工由堅固的金屬工件形成。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的功能當(dāng)泄放的水柱通過入口2被接收時，其將沿箭頭A的方向軸向移動且首先撞擊錐形分配本體13，所述分配本體使所述水柱裂開且使其碎裂，以使得水沿從分配本體向側(cè)面的所有方向被分配。在此之后，水通過導(dǎo)向表面16沿箭頭B方向被引導(dǎo)向外朝向底部5的邊界17平穩(wěn)地圓形流動，流動方向發(fā)生反轉(zhuǎn)。在反轉(zhuǎn)之后，水在外部中空空間9中沿箭頭C的方向向上流動。所進(jìn)行的試驗已示出了根據(jù)主要壓力可產(chǎn)生不同的情況。在高壓力下，通過入2傾流的水通過內(nèi)管7的上部中的孔22被部分地引導(dǎo)出來，且與被導(dǎo)向表面16偏轉(zhuǎn)的主要水流匯合，并在中空空間9中向上移動。相當(dāng)快地，由于水柱的動能被轉(zhuǎn)化為熱能的事實，水柱不再存在，水被聚集在容器的底錐形部中。當(dāng)水已經(jīng)平靜下來時，水通過總是通向附屬排出管路的小孔19被自動排出。還可發(fā)生的是，當(dāng)水透入外部中空空間的下部時，外部中空空間9中存在的空氣和/或蒸汽將被向上壓并通過外部中空空間，其中空氣/蒸汽混合物可沿向內(nèi)方向通過孔22并與至少部分的處于與其相反的反向流中的傾流水柱匯合。由于已經(jīng)與其結(jié)合，因此傾流的水產(chǎn)生一定的減速。
上面提到的試驗已經(jīng)表明水柱以受控方式分散且減慢，而不產(chǎn)生除適中的力之外的任何情況。因此，在實踐中，所測的力結(jié)果總計僅為理論力的1/3或1/4，所述理論力可大致通過動量守恒定律在改變方向180°的條件下計算出。
本發(fā)明的另一可選實施例在圖7中，示出了與根據(jù)圖1和圖2的實施例不同的另一可選實施例，不同之處僅在于在內(nèi)管7中形成了一組附加的孔22a。在該實例中，所述孔組22a約位于上部孔組22和內(nèi)管7的下端10之間約一半的位置處。在孔組22a的外側(cè)，布置了具有錐形導(dǎo)向凸緣26的套環(huán)25，所述錐形導(dǎo)向凸緣具有沿向內(nèi)朝向孔的方向引導(dǎo)上壓流體(空氣和/或水)的作用，從而附加地貢獻(xiàn)于傾流水柱的減速或阻滯。通過孔22a，空氣以及水可因此在比流體通過上部孔組22返回更早的階段與處于反向流中的水柱匯合。
圖8示出了另一種減慢和碎裂到達(dá)水柱的方法。在這種情況下，錐形分配本體13a被布置在內(nèi)管7的上部用以當(dāng)水柱已經(jīng)通過入口2時碎裂所述水柱。在此之后，碎裂的水以軸向流動的方式沿箭頭A的方向被向下引導(dǎo)通過外部中空空間9。通過導(dǎo)向表面16和錐形本體13，水流被改變方向，例如箭頭B所示，且隨后水沿箭頭C的方向向上返回并通過內(nèi)部中空空間8。在這種情況下，兩個中空空間之間的流體循環(huán)還可通過內(nèi)管7中的至少一組上部孔22而發(fā)生。
在其下端處，在本實例中內(nèi)管7被形成具有錐形挑出凸緣27，通過所述凸緣，進(jìn)入的水沿外管的內(nèi)部方向被徑向向外引導(dǎo)。通過這種方式，優(yōu)化了將被壓靠在外管的內(nèi)表面及其延伸部中的導(dǎo)向表面16上的水的趨勢。由于錐形本體13被包括在底部中，這保證了(與錐形凸緣27相結(jié)合)發(fā)生改變方向和反轉(zhuǎn)的水流被置于中心的情況，以使得水以可靠的方式向上返回并通過內(nèi)部中空空間8。
在圖8中，為簡便起見，內(nèi)管7被示出具有與根據(jù)圖1、圖2和圖7的實施例相同的直徑。然而，在實踐中，在根據(jù)圖8的實施例中的內(nèi)管7應(yīng)具有成比例的更大的直徑，以使得捕獲且減慢轉(zhuǎn)向水的中空空間即內(nèi)部中空空間8獲得比水在反轉(zhuǎn)之前所通過的中空空間即外部中空空間9更大的體積。在本實例中，接收中空空間即內(nèi)部中空空間8，還應(yīng)具有比水進(jìn)入且通過的中空空間至少大2至3倍的體積。
在圖9和圖10中，示出了底部5的另一可選實施例，所述底部被形成具有處于中心的向上的前尖本體13，所述本體仍具有漸細(xì)形狀，但在本實例中不是真正的錐形。因此，根據(jù)圖9、圖10的本體13被形成具有多個(在實例中為8個)凹形彎曲的凹槽28，所述凹槽沿底部的周壁方向發(fā)散且轉(zhuǎn)變成凹形彎曲的扇形部分表面，所述部分表面一起形成了導(dǎo)向表面16。圖9和圖10所示的底部可被用于根據(jù)圖1、圖2和圖7的實施例中以及用于根據(jù)圖8的實施例中。
本發(fā)明可行的變型本發(fā)明并不僅限于上述和圖中所示的實施例。盡管內(nèi)管以及外管具有圓柱形狀，但由此為所述部件提供另一種形狀是可行的。例如，可能形成略微呈錐形的內(nèi)管，更具體而言，以使得所述內(nèi)管以適中角度朝向下部開口端發(fā)散的方式形成所述內(nèi)管。通過這種方式，根據(jù)圖8的實施例中的特定凸緣27將可能被省略。此外，在根據(jù)圖8所示的實施例中，將錐形或另一種方式的漸細(xì)的本體設(shè)置在內(nèi)管中的一組孔下面的區(qū)域中是可行的，更具體而言，使得本體的尖端面朝下，目的是將向上流動的水沿向外朝向孔的方向引導(dǎo)出來。此外，以使轉(zhuǎn)向的水破裂以及使其進(jìn)一步碎裂成更小的構(gòu)成部分為目的，在底部的彎曲導(dǎo)向表面和外管的內(nèi)部之間的過渡區(qū)域中形成多個間隔一定距離的小凸部是可行的。根據(jù)本發(fā)明的裝置當(dāng)然還可被用于其它液體而不僅是水。
權(quán)利要求
1.用于減慢和碎裂在管道中向前傾流的液體柱的裝置，其特征在于，所述裝置包括具有底部(5)和相對的入口(2)的容器(1)，所述入口可連接到所述管道上且通過所述入口所述液體柱可被引導(dǎo)進(jìn)入所述容器中的中心軸向軌跡內(nèi)；在所述容器內(nèi)部布置了通向所述底部(5)的內(nèi)管(7)，所述管使內(nèi)部中空空間(8)與外部橫截面形式為環(huán)形的中空空間(9)分開；在所述進(jìn)入液體柱的軌跡中，布置了分配本體(13、13a)，目的是裂開和碎裂所述液體柱以及沿從中心向外的方向發(fā)出所述液體的碎裂構(gòu)成部分；和所述底部(5)包括凹形彎曲的導(dǎo)向表面(16)，目的是使所述液體從一個所述中空空間轉(zhuǎn)向至另一個中空空間以使得所述液體的運動方向以這種方式發(fā)生反轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述分配本體(13)被布置在鄰近所述容器的所述底部(5)的位置處，且所述內(nèi)管(7)和所述入口(2)被一個接一個地對齊布置，所述內(nèi)管(7)被布置以引導(dǎo)所述進(jìn)入液體柱通過所述內(nèi)部中空空間(8)到達(dá)所述分配本體(13)，且所述彎曲的導(dǎo)向表面(16)被布置以使所述碎裂液體向外偏轉(zhuǎn)進(jìn)入所述外部中空空間(9)中，以使得在所述外部中空空間中迫使所述液體沿與所述進(jìn)入液體柱的運動方向相反的相對方向移動。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述外部中空空間(9)在其與所述底部(5)間隔一定距離的端部處，由在所述容器和所述內(nèi)管之間延伸的端壁(6)封閉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述分配本體(13a)被布置在所述內(nèi)管(7)位于上游的一端處用以在緊接所述到達(dá)液體柱通過所述入口(2)之后使其裂開和碎裂，并引導(dǎo)所述碎裂液體通過所述外部中空空間(9)到達(dá)所述底部(5)，在所述底部處其彎曲的導(dǎo)向表面(16)使所述液體轉(zhuǎn)向并進(jìn)入所述內(nèi)管內(nèi)部的反向流內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)管(7)包括至少一個導(dǎo)向凸緣(27)，目的是引導(dǎo)通過所述外部中空空間(9)的所述液體徑向向外朝向所述容器內(nèi)部。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述容器(1)包括旋轉(zhuǎn)對稱的外管(4)，所述外管(4)與同樣旋轉(zhuǎn)對稱的內(nèi)管(7)同心。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述分配本體(13、13a)具有沿與所述進(jìn)入液體柱的流動方向相反的方向漸細(xì)的形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述分配本體(13、13a)具有從尖端延伸出來的錐形包絡(luò)表面(14)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述內(nèi)管包括一組孔(22、22a)，通過所述孔，流體可從一個所述中空空間被引導(dǎo)回另一個中空空間。
10.根據(jù)權(quán)利要求3和9所述的裝置，其特征在于，除位于所述容器和所述內(nèi)管之間的所述封閉端壁(6)附近的第一組孔(22)之外，所述內(nèi)管(7)包括位于更接近所述內(nèi)管的所述開口端(10)的位置處的至少一組第二孔組(22a)，所述孔組與套環(huán)(25)協(xié)同作用，所述套環(huán)旨在引導(dǎo)軸向流動的空氣和/或液體向內(nèi)朝向所述孔(22a)。
11.減慢和碎裂在管道中向前傾流的液體柱的方法，其特征在于，通過入口(2)的所述液體柱被引導(dǎo)進(jìn)入容器(1)中的中心軸向軌跡內(nèi)，所述容器由底部(5)封閉，在所述容器內(nèi)部布置了通向所述底部的內(nèi)管(7)，所述管限定出內(nèi)部中空空間(8)與外部橫截面形式為環(huán)形的中空空間(9)的邊界，且所述液體柱被引導(dǎo)撞擊沿反向流方向漸細(xì)的分配本體(13、13a)，目的是使所述液體柱被所述分配本體裂開和碎裂，且使所述碎裂的液體沿凹形彎曲的導(dǎo)向表面(16)流動，以使得液體從一個所述中空空間轉(zhuǎn)向至另一個中空空間，且由此使所述液體的運動方向發(fā)生反轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明的第一方面涉及一種用于減慢和碎裂在管道中向前傾流的液體柱的裝置。所述裝置包括具有底部(5)和相對的入口(2)的容器(1)，所述入口可連接到所述管道上且通過所述入口所述液體柱可被引導(dǎo)進(jìn)入所述容器中的中心軸向軌跡(A)內(nèi)。在所述容器內(nèi)部布置了通向所述底部的內(nèi)管(7)，所述管使內(nèi)部中空空間(8)與外部橫截面形式為環(huán)形的中空空間(9)分開。在所述進(jìn)入液體柱的軌跡中，布置了分配本體(13)，目的是裂開和碎裂所述液體柱以及沿從中心向外的方向發(fā)出所述液體的碎裂構(gòu)成部分。所述底部(5)包括凹形彎曲的導(dǎo)向表面(16)，目的是使所述液體從一個所述中空空間轉(zhuǎn)向至另一個中空空間以使得所述液體的運動方向以這種方式發(fā)生反轉(zhuǎn)。本發(fā)明的第二方面還涉及一種減慢和碎裂在管道中向前傾流的液體柱的方法。
文檔編號F16L55/04GK1761834SQ200480007303
公開日2006年4月19日 申請日期2004年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月17日
發(fā)明者M·亨里克松, A·拜斯特倫 申請人:瓦滕法公司