CN103578586B - 双层玻璃t型管实验段连接装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双层玻璃T型管实验段连接装置，包括双层玻璃T型管；双层玻璃T型管包括水平管和与水平管相通的竖直支管；在双层玻璃T型管的水平管两端以及竖直支管出口处均设有玻璃翻边；所有玻璃翻边均与对接的不锈钢管件的不锈钢法兰连接；不锈钢法兰与对接的玻璃翻边之间依次设有聚四氟乙烯垫片、第二铝法兰和橡胶垫片，玻璃翻边的内侧安装有第一铝法兰；不锈钢法兰、第二铝法兰和第一铝法兰上对应位置均设有安装孔，不锈钢法兰、第二铝法兰和第一铝法兰通过螺栓穿过对应的安装孔紧固连接。本发明结构简单，加工和安装方便，可以实现T型管内水蒸气-水夹带实验，提高了实验测量发生夹带时水平管内水位测量的精度。
Description
技术领域
本发明属于实验装置技术领域，具体涉及一种用于模拟核电站ADS-4汽水夹带现象的双层玻璃T型管实验段连接装置。
背景技术
第三代核电厂AP1000中，增加了自动卸压系统(Automatic Depressurization System,ADS)，ADS由四级降压阀门组成，其中第四级降压管线分别与反应堆两个环路的热管段相连。发生小破口事故后，当堆芯补水箱水位达到20％时，ADS-4阀门打开，对系统进行卸压，压力降至IRWST开始注入的压力水平。此时，热管段中液位可能会低于支管出口高度，汽液两相会出现同向流动。当汽相速度较大时，蒸汽会将液体从T型管的支管带出，使反应堆一回路系统的冷却剂量持续减少。当被汽相夹带走的液体较多时，有可能会出现堆芯冷却剂不足，造成堆芯烧毁等事故。因此，进行T型管内的液相夹带实验研究具有重要意义，而进行该实验研究的一个关键就是T型管实验段的设计。
影响ADS-4汽-水夹带的主要参数包括T型管水平管内的水位、流型、系统压力，水平管入口与出口的压差，水平管入口与支管出口之间的压差，水平管出口与支管出口之间压差，以及水平管入口、出口和支管出口的蒸汽和水的质量流量。这些主要参数的测点位置选择对实验结果的精确度影响较大。在进行液相夹带实验研究时，还需满足可视化要求，方便对实验现象进行观测和记录。
例如，中国专利申请号CN2828527Y公开了一种T型管件，它主要包括支撑管、连接管、预焊连接件；连接管的第一端设有与支撑管的外壁形状相对应的端面，连接管通过其端面与支撑管呈T形相接，连接管的第一端的管壁上设有通入管腔的透孔；预焊连接件的第一端端面与支撑管的管外壁焊接相固定，预焊连接间由第二端整体内套在连接管第一端的管壁内，并通过连接管的第一端管壁上的透孔与连接管的内壁焊接相固定。该发明提出来的T型管可以通过连接管将预焊连接件与支撑管之间的焊缝完全遮盖，采用该发明后，无需对焊缝进行打磨，从而减少打磨工序。但是，该发明结构复杂，加工难度较大，而且该发明只适用于金属管之间的连接，无法应用到玻璃等透明管件之间连接，因此，该发明无法满足实验的可视化要求。
又如，美国俄勒冈州立大学的空气-水实验台架ATLATS中的T型管段，整段实验段采用了一种透明PVC材料，满足了实验的可视化要求。该实验中在透明实验段与不锈钢压力容器连接的法兰处安装测量水位或空泡份额的探针；加工实验段时，在T型管实验段的支管前后留出测压口进行压力和压差测量。但是，受到材料性能限制，该实验段只能用于室温或略高于室温的夹带实验，而在核电厂中发生ADS-4夹带时，水的温度远远高于室温；该设计中使用的是单层PVC材料，当T型管内流体温度高于室温时，会对环境散热，这也是该设计无法用于模拟真实的ADS-4汽-水夹带现象；而且，该设计中整段实验段采用PVC材料，T型管内的水位只能在离支管较远的地方进行测量，由于发生ADS-4夹带时，水位沿着实验段的变化是比较剧烈的。因此，采用该设计进行实验时，不能满足实验段水位的准确测量要求，而且，该设计不能进行汽-水在高温下的夹带实验。
又如日本原子能研究所在进行两相流动在层状流下从破口处的排放流量时，采用如下设计进行研究：采用方形水平管来模拟反应堆的热腿，在方形水平管上安装孔板来模拟破口。该实验段设计中，方形管上孔板面的两侧面上安装有方形平玻璃板，孔板面的对面也安装有玻璃板，这样就实现了实验的可视化要求。但是，该实验段设计采用的是方形水平管，与核电站设计所使用的圆管相差较大，得到的实验结果适用范围受到了限制。
发明内容
本发明的目的就是克服上述现有技术的缺点，提供了一种双层玻璃T型管实验段连接装置，可以满足进行高温下ADS-4汽-水夹带实验研究的实验要求，能够满足对实验现象进行观测和记录的可视化要求，并能提高实验测量精度，从而为预测压力容器内冷却剂液位提供更可靠的工具，提高核电站的安全性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
双层玻璃T型管实验段连接装置，包括双层玻璃T型管；双层玻璃T型管包括水平管和与水平管相通的竖直支管；双层玻璃T型管为双层玻璃结构，两层玻璃之间留有空隙；在双层玻璃T型管的水平管两端以及竖直支管出口处均设有玻璃翻边；玻璃翻边均与对接的不锈钢管件的不锈钢法兰连接；不锈钢法兰与对接的玻璃翻边之间设有第二铝法兰，玻璃翻边的内侧安装有第一铝法兰；不锈钢法兰、第二铝法兰和第一铝法兰上对应位置均设有安装孔，不锈钢法兰、第二铝法兰和第一铝法兰通过螺栓穿过对应的安装孔紧固连接；第一铝法兰的一面带有凹槽，玻璃翻边位于第一铝法兰的凹槽内。
本发明进一步的改进在于：第一铝法兰由两半组成，安装时将两半卡在双层玻璃T型管的玻璃翻边上并拼接成一体；且玻璃翻边与第一铝法兰的凹槽底部之间垫一层橡胶垫片；设置于凹槽中的橡胶垫片的厚度与玻璃翻边的厚度等于凹槽的厚度。
本发明进一步的改进在于：第一铝法兰的两半对接处设有相配合定位结构。
本发明进一步的改进在于：水平管两端的第二铝法兰与对接的不锈钢法兰之间设有聚四氟乙烯垫片；聚四氟乙烯垫片在铅垂位置上对称开有一对径向通孔，所述通孔中安装有用于测量双层玻璃T型管内水位的双平行电导探针；所述双平行电导探针铅垂方向安装且与通孔之间的间隙通过密封胶密封。
本发明进一步的改进在于：第二铝法兰与第一铝法兰之间垫有橡胶垫片。
本发明进一步的改进在于：竖直支管的玻璃翻遍旁侧的第二铝法兰与对接的不锈钢法兰之间设有橡胶垫片。
本发明进一步的改进在于：水平管和竖直支管均为圆管，且水平管的直径大于竖直支管的直径。
相对于现有技术，本发明具有以下优点和有益效果：
1、双层玻璃T型管采用双层玻璃结构，玻璃之间留有缝隙，可以减少T型管内流体向环境的散热量，在满足可视化的实验要求的基础上，又满足了进行水蒸气-水夹带实验的要求；
2、本发明采用短的T型管设计，玻璃T型管与不锈钢管件通过法兰连接，在T型管水平段上下游的法兰连接处加装厚聚四氟乙烯垫片后，用于水平段内水位测量，将水平段上下游测量得到的水位进行线性插值得到发生夹带时水平段内的水位，提高了水位测量的精度；
3、玻璃T型管长度较小，不需要在T型管上开测温测压孔，而采用在不锈钢管上开孔，降低了实验段损坏的可能性，同时也大大降低了加工难度；
4、T型管长度减小，流动压降较小，可以将T型管水平段上游的压力作为系统压力，提高了实验精度；
5、T型管内的温度可以通过测量水平段上下游及支管出口的温度后求平均值；
6、T型管上留有翻边，便于安装；采用铝法兰-铝法兰-不锈钢法兰的连接方式，降低了损坏实验段的可能性。
总之，本发明结构简单，加工和安装方便，可以实现T型管内水蒸气-水夹带实验，提高了实验测量发生夹带时水平管内水位测量的精度。
附图说明
图1为本发明的双层玻璃T型管实验段连接装置主视图；
图2(a)和2(b)分别为第一铝法兰的主视图和左视图；
图3(a)和3(b)分别为第二铝法兰的主视图和左视图；
图4(a)和4(b)分别为聚四氟乙烯垫片的主视图和左视图。
其中：1为聚四氟乙烯垫片；2为第二铝法兰；3为橡胶垫片；4为第一铝法兰；5为双层玻璃T型管。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述：
请参阅图1至图4(b)所示，本发明双层玻璃T型管实验段连接装置，包括双层玻璃T型管5；双层玻璃T型管5包括水平管51和设置于水平管51中心的竖直支管52；双层玻璃T型管5为双层玻璃结构，两层玻璃之间留有空隙，以减小实验中T型管内流体向环境的散热量，在双层玻璃T型管5的水平管51两端以及竖直支管52出口处均有玻璃翻边53，用于安装时玻璃的固定。
水平管51两端的玻璃翻边以及竖直支管52出口处的玻璃翻边均与对接的不锈钢管件6连接；水平管51两端的玻璃翻边53与对接的不锈钢管件6间的连接结构相同，所对接的不锈钢管件6末端均设有不锈钢法兰61。水平管51两端的玻璃翻边53与对接的不锈钢管件6间的连接结构：不锈钢法兰与对接的玻璃翻边之间依次设有聚四氟乙烯垫片1、第二铝法兰2和橡胶垫片，玻璃翻边的内侧安装有第一铝法兰4，第一铝法兰4与玻璃翻边之间垫有橡胶垫片3，不锈钢法兰、第二铝法兰2和第一铝法兰4上对应位置均设有安装孔，通过螺栓穿过对应的安装孔便将不锈钢法兰、第二铝法兰2和第一铝法兰4进行紧固，进而实现双层玻璃T型管5与对接不锈钢管的密封和固定。竖直支管52出口处的玻璃翻边与对接的不锈钢管件6间的连接结构与水平管51两端的玻璃翻边53与对接的不锈钢管件6间的连接结构不同之处在于：竖直支管52出口处的玻璃翻边与对接的不锈钢管件6间的连接结构中不锈钢法兰与第二铝法兰2之间的聚四氟乙烯垫片1替换成橡胶垫片，此处不用开设测量水位的孔。
第一铝法兰4为带凹槽的半沟槽法兰，凹槽尺寸与玻璃翻边尺寸配合。第一铝法兰4由两半组成，安装时将两半卡在双层玻璃T型管5上并拼接成一体，玻璃翻边与第一铝法兰4的沟槽之间垫一层橡胶垫片3，使得玻璃翻边刚好与第一铝法兰4的平面平齐。第一铝法兰4的两半对接处设有相配合定位结构。
安装时，为保证不会对双层玻璃T型管5造成损伤，先通过法兰将不锈钢管与双层玻璃T型管5的水平入口连接，调整支管的垂直度，然后将双层玻璃T型管5的水平出口与相应的不锈钢管进行法兰连接，最后通过法兰将双层玻璃T型管5的支管与相应的不锈钢管进行连接。双层玻璃T型管5与铝法兰之间均垫有耐高温的橡胶垫。
第二铝法兰2一面带凸台、另一面为平面，第二铝法兰2与第一铝法兰4配合，将双层玻璃T型管5进行轴向定位。第二铝法兰2的平面一侧用于与第一铝法兰4配合，将双层玻璃T型管5与不锈钢管连接起来，凸面一侧便于加装密封垫片的时候更加容易定位。第二铝法兰2与第一铝法兰4之间垫一层橡胶垫。
聚四氟乙烯垫片1为厚垫片，聚四氟乙烯垫片上在铅垂位置上对称开有径向方向的通孔，用于安装测量双层玻璃T型管5内水位的双平行电导探针。双平行电导探针铅垂方向安装，安装后，用有机高温胶进行密封。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (7)
1.双层玻璃T型管实验段连接装置，其特征在于，包括双层玻璃T型管(5)；双层玻璃T型管(5)包括水平管(51)和与水平管(51)相通的竖直支管(52)；双层玻璃T型管(5)为双层玻璃结构，两层玻璃之间留有空隙；在双层玻璃T型管(5)的水平管(51)两端以及竖直支管(52)出口处均设有玻璃翻边；玻璃翻边均与对接的不锈钢管件的不锈钢法兰连接；不锈钢法兰与对接的玻璃翻边之间设有第二铝法兰(2)，玻璃翻边的内侧安装有第一铝法兰(4)；不锈钢法兰、第二铝法兰(2)和第一铝法兰(4)上对应位置均设有安装孔，不锈钢法兰、第二铝法兰(2)和第一铝法兰(4)通过螺栓穿过对应的安装孔紧固连接；第一铝法兰(4)的一面带有凹槽，玻璃翻边位于第一铝法兰(4)的凹槽内。
2.根据权利要求1所述的双层玻璃T型管实验段连接装置，其特征在于，第一铝法兰(4)由两半组成，安装时将两半卡在双层玻璃T型管(5)的玻璃翻边上并拼接成一体；且玻璃翻边与第一铝法兰(4)的凹槽底部之间垫一层橡胶垫片；设置于凹槽中的橡胶垫片的厚度与玻璃翻边的厚度等于凹槽的厚度。
3.根据权利要求2所述的双层玻璃T型管实验段连接装置，其特征在于，第一铝法兰(4)的两半对接处设有相配合定位结构。
4.根据权利要求1所述的双层玻璃T型管实验段连接装置，其特征在于，水平管(51)两端的第二铝法兰(2)与对接的不锈钢法兰之间设有聚四氟乙烯垫片(1)；聚四氟乙烯垫片(1)在铅垂位置上对称开有一对径向通孔，所述通孔中安装有用于测量双层玻璃T型管(5)内水位的双平行电导探针；所述双平行电导探针铅垂方向安装且与通孔之间的间隙通过密封胶密封。
5.根据权利要求1所述的双层玻璃T型管实验段连接装置，其特征在于，第二铝法兰(2)与第一铝法兰(4)之间垫有橡胶垫片。
6.根据权利要求1所述的双层玻璃T型管实验段连接装置，其特征在于，竖直支管(52)的玻璃翻遍旁侧的第二铝法兰(2)与对接的不锈钢法兰之间设有橡胶垫片。
7.根据权利要求1所述的双层玻璃T型管实验段连接装置，其特征在于，水平管(51)和竖直支管(52)均为圆管，且水平管(51)的直径大于竖直支管(52)的直径。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151028 |