CN106457318A - 高压流体喷射装置 - Google Patents
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Abstract
一种布置连接有喷嘴的管道(31)并将经由管道(31)输送的高压流体从喷嘴喷射的高压流体喷射装置，管道(31)是将第一管道(31a)和流路面积比第一管道(31a)更大的第二管道(31b)交替地连接而形成的。
Description
技术领域
本发明涉及高压流体喷射装置。
本申请基于2014年4月17日在日本申请的日本特愿2014-85419号而主张优先权，将其内容引用于此。
背景技术
高压流体喷射装置用于例如核反应堆发电设备等的去污和拆卸作业。高压流体喷射装置将高压流体喷到对象物，从而能够进行管道、金属构造物、罐等的洗净或切断、以及混凝土的清理(被污染的表面层的除去)等。在下述专利文献1中，作为这样的高压流体喷射装置之一，公开了对核反应堆内部的构造部件表面进行喷丸硬化或水射流喷丸等的核反应堆内喷丸装置。
专利文献1：日本特开2000-298189号公报。
发明内容
发明要解决的课题
可是，在核反应堆发电设备等中，在设备内存在许多构造部件。因此，为了将高压流体喷到对象物，有必要避开许多构造部件同时布置输送高压流体的管道。其结果是，管道变长，输送中的压力下降变大，有时候不能够以高压将流体喷到对象物。
在这种情况下，考虑使用流路面积大的管道，但是流路面积大的管道直径大，布置不容易。因此，例如弯曲管或弯头等的使用变得必要，管道的设置花费时间。另外，如果这样地设置，那么在变更高压流体的喷射位置时，管道的移动也变得困难，因而存在自由度不足的问题。
本发明是鉴于上述问题点而作出的，其目的在于，提供能够抑制高压流体的压力下降并容易布置管道的高压流体喷射装置。
用于解决课题的方案
为了解决上述的课题，本发明的第一方式是布置连接有喷嘴的管道并将经由该管道输送的高压流体从喷嘴喷射的高压流体喷射装置，管道是将第一管道和流路面积比第一管道更大的第二管道交替地连接而形成的。
另外，本发明的第二方式是，在上述第一方式中，第一管道以伸缩自如的线圈状形成。
另外，本发明的第三方式是，在上述第一或第二方式中，第二管道的至少一个在以线圈状形成的第一管道的切线方向上与第一管道连接。
另外，本发明的第四方式是，在上述第一至第三方式中，第二管道比第一管道更长。
另外，本发明的第五方式是，在上述第一至第四方式中，第一管道和第二管道由不锈钢钢材形成。
另外，本发明的第六方式是，在上述第一至第五方式中，高压流体是液态氮。
依据本发明，将第一管道和流路面积比第一管道更大的第二管道交替地连接而形成管道，该管道连接有喷射高压流体的喷嘴并输送该高压流体。通过使用该第二管道而增大流路面积，从而能够抑制高压流体的输送中的压力下降，将管道布置直至远处。另外，通过使用流路面积比第二管道更小的第一管道而可以在管道的重要地点实现自由的弯曲等，从而能够提高管道整体的布置的自由度。
所以，在本发明中，得到能够抑制高压流体的压力下降并容易布置管道的高压流体喷射装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式中的高压流体喷射装置的整体构成图。
图2是本发明的实施方式中的管道的构成图。
图3是本发明的实施方式中的管道接头的截面构成图。
图4是示出本发明的实施方式中的管道的长度与压力下降的关系的曲线图。
图5A是本发明的另一实施方式中的管道的立体图。
图5B是本发明的另一实施方式中的管道的立体图。
图6A是本发明的再一实施方式中的管道的侧面图。
图6B是本发明的再一实施方式中的管道的侧面图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1是本发明的实施方式中的高压流体喷射装置1的整体构成图。
如图1所示，高压流体喷射装置1布置连接有喷嘴40的管道31，将经由管道31输送的高压流体从喷嘴40喷射。具体而言，本实施方式的高压流体喷射装置1进行核能发电设备的去污对象壁X的清理(将被污染的表面层除去)等。
该高压流体喷射装置1具有储存罐10、加压装置20、冷却装置30、喷嘴40以及真空吸引装置50。
储存罐10储存从喷嘴40喷射的流体。本实施方式的流体由极低温的液态氮构成。液态氮由于在常温下汽化，且不像水射流那样产生使用导致的污染水，因而没有二次污染，能够削减处理成本。该储存罐10经由管道11而与加压装置20连接。
加压装置20对从储存罐10经由管道11输送来的流体加压。本实施方式的加压装置20生成例如数百MPa(兆帕)的高压流体。作为加压装置20，能够使用例如往复式的容积式压缩机。此外，加压装置20能够取决于喷射的高压流体的种类而采用其他方式，例如还能够使用涡轮压缩机。该加压装置20经由管道21而与冷却装置30连接。
冷却装置30将从加压装置20经由管道21输送来的高压流体冷却。冷却装置30具有使通过加压装置20升温后的高压流体降温的热交换器。本实施方式的冷却装置30与操作盘30a连接，能够控制与高压流体进行热交换的制冷剂的供给量等，使高压流体降温至设定温度。该冷却装置30经由管道31而与喷嘴40连接。
喷嘴40对去污对象壁X喷射从冷却装置30经由管道31输送来的高压流体。喷嘴40被喷嘴护罩41包围。喷嘴护罩41以沿高压流体的喷射方向开口的大致箱状形成，使其开口端相对于去污对象壁X而接触，从而形成包围高压流体的喷射区域的空间。管道51连接到该喷嘴护罩41。
真空吸引装置50经由管道51而吸引喷嘴护罩41的内部。真空吸引装置50成为吸引对去污对象壁X喷射的高压流体和通过高压流体除去的去污对象壁X的被污染的表面层的构成。被真空吸引装置50吸引的流体所含有的固体(去污对象壁X的表面层等)经由管道52输送，在过滤器53被回收。通过该过滤器53的流体(气体)经由管道54输送，并经由鼓风机55而排出。此外，在本实施方式的情况下，被排出的气体是氮气，没有对环境的影响。
接着，对连接冷却装置30与喷嘴40之间的管道31的构成进行说明。
如图1所示，本实施方式的冷却装置30位于作为非污染区域的操作室内，去污对象壁X位于作为污染区域的污染对象室内。由于在核反应堆发电设备的污染区域存在未图示的许多构造部件，因而有必要例如布置管道31，以便绕过该许多构造体。
图2是本发明的实施方式中的管道31的构成图。
如图2所示，将第一管道31a和流路面积比第一管道31a更大的第二管道31b交替地连接而形成管道31。该第一管道31a和第二管道31b由可以输送作为极低温高压流体的液态氮的不锈钢钢材形成，相应于直径的大小而流路面积变大。
第一管道31a具有第一直径D1。第二管道31b具有比第一直径D1更大的第二直径D2。本实施方式的第一管道31a中，第一直径D1设定为例如1/4英寸。另外，本实施方式的第二管道31b中，第二直径D2设定为例如3/8英寸。该直径不同的第一管道31a和第二管道31b经由管道接头32而连接。该管道接头32也由不锈钢钢材形成。
图3是本发明的实施方式中的管道接头的截面构成图。
管道接头32具有将第一管道31a和第二管道31b对接的接头主体33。接头主体33具有流路面积与第一管道31a相同的第一流路34a、流路面积与第二管道31b相同的第二流路34b、以及将第一流路34a与第二流路34b之间平滑地连接的渐缩流路34c。第一管道31a由装入接头主体33与螺母35a之间的前套环36a、后套环37a铆接而固定于管道接头32。另外，第二管道31b由装入接头主体33与螺母35b之间的前套环36b、后套环37b铆接而固定于管道接头32。
如图2所示，第二管道31b的长度设定为比第一管道31a更长。第一管道31a具有长度L1。本实施方式的第一管道31a中，长度L1设定为例如5m(米)。另外，第二管道31b具有长度L2。本实施方式的第二管道31b中，长度L2设定为例如20m。例如，在布置管道31达100m以上的情况下，将少至各四根的第一管道31a和第二管道31b分别交替地连接即可。
图4是示出本发明的实施方式中的管道的长度与压力下降的关系的曲线图。
此外，在图4中，纵轴表示压力，横轴表示长度。另外，在图4中，实线表示将管道31的直径全部设定为1/4英寸时的压力下降的状态，虚线表示将管道31的直径全部设定为3/8英寸时的压力下降的状态。
如图4所示，在将管道31的直径全部设为1/4英寸的情况下得知，在80m的地点，加压至350MPa的压力变为零。另一方面，在将管道31全部设为3/8英寸的直径的情况下得知，即使在100m的地点，加压后的压力也以较高的值残留。这样得知，在管道31中，将第二管道31b设定为比第一管道31a更长在抑制压力下降的方面是有效的。
返回图2，第一管道31a以伸缩自如的线圈状形成。另一方面，第二管道31b以直线状形成。具体而言，第一管道31a以沿着第二管道31b的长度方向伸缩自如的线圈状形成。在图2的情况下，第一管道31a是将呈现线圈状的管沿着第二管道31b的长度方向缠绕多次而形成的。另外，第一管道31a还可以相对于第二管道31b的长度方向而弯折。
在具有上述构成的高压流体喷射装置1中，如图2所示，连接有喷射高压流体的喷嘴40的管道31是将第一管道31a和流路面积比第一管道31a更大的第二管道31b交替地连接而形成的。通过连接该第二管道31b而增大流路面积，从而如从图4所示的倾向显而易见地，例如与将管道31的直径全部设为1/4英寸的情况相比，抑制了高压流体的输送中的压力下降。因此，在本实施方式中，如果以图1为例，那么例如从操作室直到100m以上之前的去污对象壁X，能够抑制高压流体的压力下降并布置管道31。
另外，通过交替地连接流路面积比第二管道31b更小的第一管道31a而可以在管道31的重要地点实现自由的弯曲，从而能够提高管道31整体的布置的自由度。所以，在本实施方式中，即使在污染区域中需要多个弯曲部，也能够容易地布置管道31。
另外，在本实施方式中，由于第一管道31a以伸缩自如的线圈状形成，因而能够相应于污染区域中的阶梯或构造部件的形状而伸缩，能够容易地变更管道31的弯曲位置，所以能够更简单地布置管道31。所以，在本实施方式中，管道31的铺设变得容易，施工时间变短，并且所铺设的管道31的位置也可以容易地变更。
另外，在本实施方式中，由于第二管道31b比第一管道31a更长，因而如从图4所示的倾向显而易见地，与第一管道31a较长的相反情况相比，能够有效地抑制高压流体的压力下降。
图5A和图5B是本发明的另一实施方式中的管道31的立体图。图5A示出第一管道31a收缩后的状态，图5B示出第一管道31a伸长后的状态。高压流体喷射装置1的其他构成与图2所示的实施方式相同。
如图5A和图5B所示，第一管道31a呈现沿着与第二管道31b的长度方向不同的方向(在图5B中由带点的箭头表示的方向。以下，称为“伸缩方向”)的线圈状，成为在沿着伸缩方向的伸缩幅度H1至H2之间可以伸缩的构成。在图5A和图5B的情况下，第一管道31a是将呈现线圈状的管沿着伸缩方向缠绕多次而形成的。
另外，如图5A和图5B所示，第二管道31b的至少一个也可在以线圈状形成的第一管道31a的切线方向T上与第一管道31a连接。
在图5A和图5B所示的实施方式中，也与图2所示的实施方式同样地，可以有效地抑制高压流体的压力下降，并在流路面积比第二管道31b更小的第一管道31a中实现自由的弯曲，从而能够提高管道31整体的布置的自由度。另外，如图5A和图5B所示，在阶梯等重要地点，通过将第二管道31b的至少一个在以线圈状形成的第一管道31a的切线方向T上与第一管道31a连接，从而能够不使高压流体的势头下降而输送高压流体。因此，例如与图2所示的连接方式相比，能够有效地抑制高压流体的压力下降。即，在图2所示的连接方式中，第一管道31a的线圈起始部分相对于第二管道31b的长度方向而以大角度大致直角地弯折。另一方面，在图5A和图5B所示的连接方式中，第一管道31a的线圈起始部分相对于第二管道31b的长度方向而沿着线圈的切线方向T平缓地弯折。其结果是，在图5A和图5B所示的连接方式中，与图2所示的连接方式相比，从第二管道31b流来的高压流体的势头难以在线圈起始部分下降，有效地抑制了该部分中的高压流体的压力下降。
此外，在图5A和图5B所示的示例中，第一管道31a的伸缩方向相对于第二管道31b的长度方向而为大致垂直，但是该伸缩方向相应于高压流体喷射装置1的设置条件等而可以任意设定。另外，第一管道31a还可以相对于上述伸缩方向而弯折。
图6A和图6B是本发明的再一实施方式中的管道31的侧面图。高压流体喷射装置1的另一构成与图2所示的实施方式相同。
图6A示出通过呈现单层线圈状的第一管道31a而将互相大致正交的第二管道31b彼此连接的情况。在该情况下，第二管道31b也在第一管道31a的切线方向T上与第二管道31b连接。
另外，图6B示出使图5A和图5B中的第一管道31a成为呈现单层线圈状的管，而不是沿着伸缩方向缠绕多次的管的情况。
在图6A和图6B所示的实施方式中，通过变更经由第一管道31a联接的两根第二管道31b的、沿着顺着附图纸面的方向和与纸面垂直的方向的相对位置(角度)，从而管道31的弯曲变为可能。
在图6A和图6B所示的实施方式中，也与图2所示的实施方式同样，可以有效地抑制高压流体的压力下降，并在流路面积比第二管道31b更小的第一管道31a中实现自由的弯曲，从而能够提高管道31整体的布置的自由度。另外，与图5A和图5B所示的实施方式同样，通过将第二管道31b的至少一个在以线圈状形成的第一管道31a的切线方向T上与第一管道31a连接，从而能够不使高压流体的势头下降而输送高压流体。
这样，依据上述的各个实施方式，作为布置连接有喷嘴40的管道31并将经由管道31输送的高压流体从喷嘴40喷射的高压流体喷射装置1，通过采用将第一管道31a和流路面积比第一管道31a更大的第二管道31b交替地连接而形成管道31的构成，从而得到能够抑制高压流体的压力下降并容易布置管道31的高压流体喷射装置1。
以上，参照附图同时对本发明的合适实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述实施方式。在上述的实施方式中示出的各构成部件的诸多形状或组合等是一个示例，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以基于设计要求等而进行各种变更。
例如，在上述实施方式中，对第一管道31a以线圈状形成的构成进行了说明，但本发明不限定于该构成，例如，第一管道31a也可以与第二管道31b同样地成为以直线状形成的直管构造。即使在该情况下，第一管道31a一方也比第二管道31b相对地更细而容易变形，因而得到与上述实施方式相同的作用效果。
另外，例如，在上述实施方式中，对高压流体为液态氮的情况进行了说明，但本发明不限定于该构成，高压流体也可以是其他的流体，例如水或油、其他的极低温液体或气体等。
另外，例如，在上述实施方式中，将高压流体喷射装置用于核反应堆发电设备的去污和拆卸，但本发明不限定于该构成，例如，还能够用于桥梁的涂饰的除去或热交换器的污垢的除去等。
产业上的可利用性
得到能够抑制高压流体的压力下降并容易布置管道的高压流体喷射装置。
符号说明
1 高压流体喷射装置
31 管道
31a 第一管道
32b 第二管道
40 喷嘴
T 切线方向。
Claims (6)
1.一种高压流体喷射装置，是布置连接有喷嘴的管道并将经由所述管道输送的高压流体从所述喷嘴喷射的高压流体喷射装置，其中，所述管道是将第一管道和流路面积比所述第一管道更大的第二管道交替地连接而形成的。
2.根据权利要求1所述的高压流体喷射装置，其特征在于，所述第一管道以伸缩自如的线圈状形成。
3.根据权利要求1或2所述的高压流体喷射装置，其特征在于，所述第二管道的至少一个在以所述线圈状形成的所述第一管道的切线方向上连接。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的高压流体喷射装置，其特征在于，所述第二管道比所述第一管道更长。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的高压流体喷射装置，其特征在于，所述第一管道和所述第二管道由不锈钢钢材形成。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的高压流体喷射装置，其特征在于，所述高压流体是液态氮。
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