CN101102827A - 带翼片的滤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于去除吸入管道系统中的水的碎屑的过滤器。其具有特别在核电站中使用的应用，在冷却剂损失事故之后，必须将冷却水从反应器冷却系统抽回到该反应器中。该水包括不同类型的在将水送回到反应器冷却系统之前必须从水中去除的碎屑。具有对允许穿过该滤器的压降以及用于安装该装置的空间的限制。本发明的带有翼片的滤器是针对这些问题提出的，同时最大化了从水中过滤的碎屑的数量。

Description

带翼片的滤器

技术领域

本发明涉及用于从抽入管道系统的水中去除碎屑的过滤器领域。更具体地，本发明涉及在核电站中使用的过滤器领域。

背景技术

核电站具有不同的安全系统以保证反应堆中的核燃料在所有可信的事故情况下都保持冷却。这种情况之一是“冷却剂损失的事故”，其中假设外部管破裂，这使得大量的水从反应器冷却系统中逃逸。该水会从相邻的管或其它反应器结构中移去固体碎屑。该水与一些移去的碎屑一起流到该反应器的最低部，构成贮槽。装配有安全系统的核电站会将水从该贮槽抽回到不同的反应器冷却系统中。该泵的吸入口上的滤器保证阻止任何足够堵塞这些系统中的装置的碎屑进入。取决于碎屑的类型，在该滤器上沉积的第一层会形成比下面的滤网更精细的过滤器，并且捕捉许多更小的微粒。

滤器必须具有足够的滤网面积，该滤器上的碎屑层不太厚以致不会对流动造成不能接受的高限制。滤器还必须尽可能的小以便适于可利用的空间。因此，紧密性即在最小的体积内容纳最多的滤网面积非常重要。

在许多核电站中传统的滤器是安装在泵吸入口上的最简单箱形装置。较新的、更先进的滤器经常具有不规则的表面以增加表面面积。

该背景技术的信息的目的是将申请人认为的已知信息构成与本发明的可能关联。不必确定为许可范围，也不应当解释为许可范围，任何前述信息都构成相对于本发明的现有技术。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种过滤流体碎屑的滤器，包括限定封闭流动路径的伸长的集流箱，具有与吸入源流体连通的出口和多个沿所述流动路径的长度设置的入口孔，所述流动路径在流体流动方向上显示出压降；设置在每个所述入口孔中的用于过滤进入所述流动路径的流体的碎屑的滤器元件；以及用于通过位于沿所述流动路径的不同位置的滤器元件保持大致均匀的流体流动的流动控制装置。

根据本发明的另一个方面，该流动控制装置包括在入口孔和位于离所述吸入源较近位置的流动路径之间产生压降的孔，所述压降大于入口孔和位于离所述吸入源较远位置的所述流动路径之间的压降。该孔可以是用于在大致与其平行的方向上加速进入所述流动路径的流体的喷嘴的形式，并且可以在设置在所述集流箱中的挡板中形成，该挡板限定包围多个孔的收集通道。

根据本发明的又一个方面，该集流箱具有大致平面的侧壁，该入口孔是一系列大致平行的槽，该槽在与所述流动路径横向的方向上在该侧壁中形成。该滤器元件可以是从该平面的侧壁中的孔向外突出的平面翼片的形式。

根据本发明的有一个方面，提供一种过滤流体碎屑的滤器，包括限定封闭的体积并且具有与吸入源流体连通的出口的集流箱，所述集流箱具有多个在其中形成入口孔槽，从每个孔槽向外突出的用于过滤所述流体的碎屑的类似翼片的滤器元件，每个滤器元件包括周边框和一个以相对间隔的关系固定的可渗透流体的滤网，以及至少一个其间的流体通道，该流体通道通过所述框的边际侧边和所述孔槽与所述封闭的体积流体连通。该可渗透流体的滤网可以是穿孔的金属板或网的形式。可以将波纹金属隔片设置在该可渗透流体的滤网之间用于以间隔的关系保持所述可渗透流体的滤网，并且可以在所述波纹金属隔片和所述可渗透流体的滤网之间限定多个流体通道。该周边框对所述一个边际侧边之外的流体是不能渗透的。

根据本发明的又一个方面，每个可渗透流体的滤网由具有多个平行的峰和谷的波纹金属网形成，通过在交替的峰处接触保持所述滤网相对间隔，并在其间限定多个所述流动通道。

附图说明

附图1是根据本发明的实施方式的连接到泵吸入口的滤器模块的等比例视图。

附图2是附图1中所示的滤器模块的分解图；

附图3是根据本发明的实施方式的直接安装到贮槽上的滤器模块的剖视等比例视图；

附图4是根据本发明的实施方式的平面翼片的一部分的剖视等比例视图；

附图5是根据本发明的实施方式的波纹面翼片的一部分的剖视等比例视图；

附图6是根据本发明的实施方式的波纹面翼片的分解图；

附图7是根据本发明的实施方式的流动均衡装置的等比例剖视图；以及

附图8描述了根据本发明的实施方式的波纹面翼片。

具体实施方式

参照附图1和2，本发明的滤器模块包括限定内部流体流动路径的伸长的集流箱3，该内部流体流动路径通过泵的吸入管2与抽吸源流体连通，可以通过一个或多个接头1将该泵吸入管2定位在地面或墙壁中。集流箱3具有大致是平面的侧壁，该侧壁带有多个入口孔9，该入口孔9具有沿该集流箱的长度设置的一系列大致平行伸长的槽的形式，以容纳翼片4。将该入口孔定向为在相对于集流箱3内的流体流动路径横向的方向上。空心平面翼片4形式的滤器元件可安装在集流箱3的侧面(如附图1所示)，顶部或底部，并且从入口孔9向外突出。翼片4具有均匀或可变的间距，并且通过安装框5和支柱6定位。在优选的实施方式中，翼片可以使用销10和螺栓11容易地拆卸，但是也可以将其永久地连接到集流箱3。

水通过翼片4表面上的可渗透流体的滤网7进入该滤器，并在该滤网上留下了碎屑。然后水通过翼片4的空心型芯8中的流体流动通道向着该集流箱3流动。集流箱3的不同部分特别是翼片槽9之间的部分可以使用可渗透流体的材料制成，以增加过滤面积。集流箱3可以具有一个或多个挡板12以为抵抗高吸入压力的侧面提供结构支撑。挡板12具有大的孔13，以便保证在集流箱3的流体流动通道中的流速在该挡板之上和之下是相同的。

每个集流箱3的端部都具有允许将邻接的模块连接在一起的凸缘14。可以将模块连接在一起，或者将其通过模块之间的密封独立地安装。可以在该模块下提供安装框架5。安装框架5具有可以调整高度的底座15，该底座允许将该装置安装在非水平的地面上。

附图3表示本发明的可选实施方式。该实施方式可用于具有带盖46的预先存在的贮槽45(其可以是预先存在或者特别安装的，以支撑该滤器模块)，以及该贮槽45内部的泵吸入口47的情况。滤器模块48包括通过适当的支柱安装在框50内的翼片49。为简单起见，在附图3中仅表示一个模块。如果需要，可以将多个滤器模块48以相同的方式安装在贮槽45上。

相对于附图1和2中所示的实施方式，流动以如上所述相同的方式进入翼片49，然后直接流入贮槽51，然后进入泵吸入口52。可以改进泵吸入口52以减少入口损失。这种设置不需要分离的收集集流箱，这是因为贮槽51本身就执行这种功能。可以使用配件之间的紧公差，或者在该翼片的边缘上使用丝网衬垫或者任何其它适当类型的密封如附图5中所示的零件来阻止该贮槽盖46和模块框50之间的不希望有的旁路流动。该模块框50或贮槽盖46的适当部分可以由穿孔的金属板制成以增加过滤面积。为了利用贮槽51的一些体积，可以使该滤器模块部分地或者全部地凹入该地面高度之下的贮槽。在这种情况下，该模块的框50将从该地面高度向下延伸到该模块的底部，以便阻止流体绕过该滤器的过滤元件。

可以通过保证该滤器上的水具有足够的高度来阻止空气的吸入。在可选的情况下，可以在该翼片上增加水平盖(未示出)。在没有吸入空气或者造成空心型芯涡流的情况下，该盖允许该翼片更接近于该水表面。

使用如附图1、2和3中所示的不同类型的支柱，以保证该滤器具有足够的刚性抵抗预测的地震和压力负载。此外，还可以在翼片之间放置如附图2中附图标记6表示的外部支柱。

对于所有的应用来说，希望优化对该滤器需要处理的碎屑的类型和数量的设计。需要考虑的两个基本因素是：所需的过滤面积，以及必须在该滤器内容纳的碎屑的潜在体积。根据所需的过滤面积确定翼片的数量，然后改变翼片间隔，以保证翼片之间具有足够的空间来容纳该潜在的碎屑体积。有利地制造该滤器模块的尺寸，以便其容易管理，并且可以在没有干扰周围装置的情况下进入位置。此外，完整的滤器组件可以包含所需的滤器模块。

相对于附图4、5、6和8，下面讨论两种可以合并到本发明的装置中的翼片的类型。

平面翼片

现在参照附图4，根据本发明的一个方面，平面翼片在该翼片的每个侧面上都具有一对相对隔开的穿孔金属板的平面流体渗透滤网16。滤网16过滤进入该滤器的水中的碎屑。该两个滤网16由波纹的金属隔片17分离。隔片17提供刚度和强度，还在滤网16之间形成了到集流箱3的流动通道。滤网16的边缘由周边框18密封。滤网16之间的流动通道是开口的，以便通过框18的边际侧边与集流箱3中的封闭流动路径流体连通，该框的边际侧边适合于集流箱3的孔9。框18还显著增加了该翼片的结构强度。

如果该应用需要比使用标准穿孔金属网得到的更小的过滤孔，则可以将一层细丝网层压到该翼片的穿孔金属滤网16的表面上。

附图4中表示的翼片的优点包括制造的简化以及最小的内部体积。

波纹表面的翼片

现在参照附图5、6和8，根据本发明的另一个方面，波纹表面的翼片由两层穿孔的金属滤网19构成，将该金属滤网弄皱以增加其暴露的表面面积。从进入该滤器的水中过滤出的碎屑沉积在这些波纹表面上。

该波纹提供了多个优点。与平面滤网相比，过滤表面面积的较大增加是薄碎屑层非常显著的优点，这经常造成比多孔厚碎屑层更多的问题。该增加的面积减少了对进入该滤器的流动的限制，通过降低通过该滤网的水流速度，以及减少碎屑的厚度(这是因为其遍布在更大的面积上)。该波纹的“峰”还减少了压降，通过倾向于鼓励局部非均匀的碎屑床。即使在具有比该波纹的高度更厚的碎屑层的情况下，也可以具有显著的好处，这是因为细微粒经常通过该碎屑床移动，并且在该过滤表面集中，这在该表面造成薄的相对不渗透的层。通过由该波纹获得的更大的滤网面积减少该薄层对进入该滤器的流动的抵抗。

该设计的另一个重要特征是：可以将该波纹滤网做得足够强，以便可以依靠其作为该翼片中唯一的结构元件。而且，还可以使用相对薄的规格材料形成该滤网。这最小化了制造翼片所需的材料的数量，节约了成本，并且使得该翼片由于其减少的重量而更容易处理。

该波纹金属网滤网具有多个平行的“峰”和“谷”，并且以相对间隔的关系定位，以便在一个滤网中交替的峰与在相对滤网中交替的峰尖对尖地接触。该构造形成空心的内部通道，以便进入该滤器的流体流向该收集集流箱。这些流动通道是没有阻碍的，并且可以做得足够大以提供对流动的最小限制。最小化该设计的内部体积，因此最大化了该滤器外部的空间以收集碎屑。

如图5所示，该流体渗透滤网的周围的周边框可以包括平杆20，以密封平行于该波纹的边缘，并且为支柱6和翼片附着硬件10和11提供强的附着点21。这些边缘还可以通过穿孔的金属滤网22密封，以便进一步增加该过滤表面面积。

该流体渗透滤网的周围的周边框还可以包括穿孔的金属帽23，以便密封该波纹的端部。这种类型的端帽的优点在于：其增加了该穿孔的滤网面积，并且不会限制通向该翼片之间的空间的流动。在附图6和8所示的实施方式中，端帽40由通道形成，然后将其焊接在该翼片的端部。这种类型的端帽的优点在于：其制造简单，并且显著增加了该翼片的强度。如果需要额外的滤网面积，可以将其全部或部分穿孔。

在适合该集流箱的翼片的边缘的周边框的边际侧面适合于矩形截面，以便适合该集流箱中的矩形槽9。这可以使用穿孔金属的齿状带24完成，该边密封到具有如附图5所示的挠性金属带25的收集集流箱中。附图6和8还表示了用于该翼片集流箱端的周边框部分的帽41的更简单的设计。帽41由焊接在该波纹金属网板的端部上的通道形成。帽41具有大的开口，通过该开口，来自该波纹之间的通道的流动43与孔9和封闭在集流箱3中的流动路径连通。该端帽的侧面提供连接密封42的表面，这保证了该翼片较好地适应该集流箱。

流动均衡

希望合理的均匀流动能够阻止空心型芯涡流的形成，并且保证沉积到该滤器上的碎屑不会过于密集地填塞。如果该流动集中在一点上，则碎屑会在该点以非常密集的垫聚集，提升了足够的流动阻力，以致于流动会进入相邻的点，这造成也在那里聚集了密集床。如果没有限制，这会发展到整个滤器，这会比均匀地聚集碎屑造成更高的压力损失。

在附图7所示的本发明进一步的实施方式中，使用提升该集流箱内部的压力的流动平衡装置控制沿该集流箱的长度以不同点进入的流动。当流体沿该集流箱流动时，摩擦压降(frictional pressure drop)和加速度压降(acceleration pressure drop)造成接近于该集流箱的吸入端压力递减(即在流体流动的方向上)。这通常会为进入该翼片的流动提供更多的驱动压力，造成一些非均匀的流动(越接近该泵吸入口或吸入端越具有更多的进入翼片的流动)。为了保证进入任何翼片的水经受相同的驱动电压差，添加校准的流动平衡装置，其对离该滤器的吸入端更近的翼片提供比远端的翼片更大的限制。

根据本发明的进一步优选的实施方式，该流动平衡装置以部分可逆的方式提供流动限制。这样，首先将通过该流动加速装置加速流动所需的能量转换成在该集流箱中喷水口流的动能，该集流箱在朝向该吸入端的流动方向上突出。将该喷口的动量用于提升该集流箱中的压力，以部分补偿上游的摩擦和加速度损失的方式。这种压力的提升减少了沿该集流箱的长度的压力不平衡的量。在提供较低的总压力损失的同时可以获得大致均匀的流动。

附图7表示该实施方式的细节，其中为了清楚，仅留下一个翼片。箭头表示不同位置的流动。

流体流动25通过穿孔的滤网进入类似翼片的滤器元件32，穿过由波纹形成的内部通道，该波纹通过端帽41(见附图6和8)和槽26与集流箱35流体连通。来自邻近的翼片的流动相似地通过槽27和28进入集流箱35。集流箱35内部的相对窄的收集通道38由在该集流箱35的外壁36内部作用的垂直挡板31限定。来自该收集通道的流动通过孔33加速，该孔形成连接来自上游的翼片的流动29的喷口39。因为喷口39的速度大致平行于主要流动39的速度，所以在下游流动30的压力将升高超过垂直于该主要流动注入水的情况。而且，因为该喷口39的速度大于该主要流动29的速度，所以将动能增加到该主要流动，这使得流动30的压力升高超过如果喷口39的流速与主要流动29的速度相同的情况。此外，孔33为流动提供了平滑收缩，以便在产生该喷口39时具有最小的能量损失。

当移动到离该泵吸入口较近时，由于摩擦和加速度压力的下降，该主要集流箱35中的压力下降。因此离该泵吸入口较近的孔的差压大于较远的孔的压差。为了平衡进入该主要集流箱的流动，选择每个孔33、34的宽度，以便所有孔的上游的压力例如通过每个收集通道38、37是相等的。通过为离该泵吸入口较近的孔提供比离该泵吸入口较远的孔更小的流动面积，可以实现大致相等的压力，结果，通过位于沿该集流箱3中的流动路径的不同位置的滤器元件保持大致均匀的流体流动。

可以为每个包围多个孔的单独的收集通道提供，或者可选地，可以为每个单独的入口孔提供具有适当尺寸和形状的孔的流动控制装置(如附图7中所示)。

除非限定，所有在此使用的技术和科学术语具有与本发明所属领域的技术人员通常理解的相同的意思。

如此描述了本发明，显然，可以通过许多方式改变。不能将这种变化认为是背离本发明的精神和范围，并且所有对本领域的技术人员显而易见的变化都认为包括在本申请的范围内。

Claims (12)

1.一种过滤流体碎屑的滤器：

i)限定封闭流动路径的伸长的集流箱，其具有与吸入源流体连通的出口和多个沿所述流动路径的长度设置的入口孔，所述流动路径在流体流动的方向上显示出压降；

ii)设置在每个所述入口孔中的用于从进入所述流动路径的流体过滤碎屑的滤器元件；

iii)用于通过位于沿所述流动路径的不同位置的滤器元件保持大致均匀的流体流动的流动控制装置。

2.如权利要求1所述的滤器，其中，所述流动控制装置包括用于在入口孔和位于离所述吸入源较近位置的流动路径之间产生压降的孔，所述压降大于入口孔和位于离所述吸入源较远位置的所述流动路径之间的压降。

3.如权利要求2所述的滤器，其中，所述孔为喷嘴的形式，用于在大致与流动路径平行的方向上加速进入所述流动路径的流体。

4.如权利要求3所述的滤器，其中，所述孔形成在设置在所述集流箱中的挡板中，所述挡板限定包围多个孔的集合通道。

5.如权利要求4所述的滤器，其中，所述集流箱具有大致平面的侧壁，所述入口孔是一系列大致平行的槽，所述槽沿与所述流动路径横向的方向形成在所述侧壁中。

6.如权利要求5所述的滤器，其中，所述滤器元件为从所述平面的侧壁中的孔向外突出的翼片的形式。

7.一种过滤流体碎屑的滤器，其包括限定封闭的体积并且具有与吸入源流体连通的出口的集流箱，所述集流箱具有多个形成在其中的入口孔槽，从每个孔槽向外突出的用于过滤所述流体碎屑的类似翼片的滤器元件，每个所述滤器元件包括周边框和一对相对、隔开的固定在所述周边框的可渗透流体的滤网，以及至少一个其间的流体流动通道，所述流体流动通道通过所述框的边际侧边缘和所述孔槽与所述封闭的体积流体连通。

8.如权利要求7所述的滤器，其中，所述可渗透流体的滤网由穿孔的金属板形成。

9.如权利要求8所述的滤器，其中，还包括波纹金属隔片，其设置在所述可渗透流体的滤网之间，并且以间隔的关系保持所述可渗透流体的滤网，在所述波纹金属隔片和所述可渗透流体的滤网之间限定多个所述流动通道。

10.如权利要求9所述的滤器，其中，除了在所述一个边际侧边缘处之外，所述周边框对流体是不能渗透的。

11.如权利要求8所述的滤器，其中，每个所述可渗透的滤网由具有多个平行的峰和谷的波纹金属网形成，通过在交替的峰处接触，所述滤网保持为相对间隔的关系，并且在其间限定多个所述流动通道。

12.如权利要求11所述的滤器，其中，除了在所述一个边际侧边缘处之外，所述周边框对流体是不能渗透的。

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