CN111707703A

CN111707703A - 一种能够快速解阻的阻塞计及应用该阻塞计的结构

Info

Publication number: CN111707703A
Application number: CN202010361479.7A
Authority: CN
Inventors: 王泽鸣; 柴宝华; 冯波; 龙俞伊; 薛松龄; 韩冶; 卫光仁; 毕可明; 张亚坤
Original assignee: China Institute of Atomic of Energy
Current assignee: China Institute of Atomic of Energy
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2020-09-25

Abstract

本发明涉及一种能够快速解阻的阻塞计及应用该阻塞计的结构，阻塞计包括阻塞计本体、风冷结构和热偶阱；阻塞计本体内部设置有孔板；风冷结构设置于阻塞计本体外以对阻塞计本体内的流体降温；热偶阱能够沿轴向运动以改变孔板处的流量。结构包括过滤器、恒压溢流器、阻塞计、压差传感器和流量计；阻塞计的进液口和出液口分别通过管路连接到主回路上；进液管路上设置有过滤器，出液管路上设置有流量计，进液管路和出液管路之间连接有恒压溢流器和压差传感器。本发明的有益效果如下：通过热偶阱能够沿轴向运动以改变孔板处的流量，通过增加热流体流量最大化地减少加热设备数量，工作稳定可靠；达到了加快解阻速度，提高测量频率，实现连续测量的目的。

Description

一种能够快速解阻的阻塞计及应用该阻塞计的结构

技术领域

本发明属于化工领域，具体涉及一种能够快速解阻的阻塞计及应用该阻塞计的结构。

背景技术

随着换热设备性能需求的提升，液态金属冷却剂成为一种前沿的发展方向，逐步在核领域得以应用。其中钠和钠钾合金是目前技术成熟度较高的液态金属冷却剂。这些碱金属极为活泼，很容易在运输、充装和实验操作过程中引入非金属杂质。虽然回路中有冷阱、热阱等装置能对液态金属进行有效净化，但工质的非金属杂质实时含量仍是实验操作人员需要时刻关注的一个重要参数。目前主要的杂质测量手段包括取样法、电化学法和阻塞计法。其中阻塞计不仅能实现实时在线测量，杜绝了取样过程中引入杂质的风险，而且工作稳定不需定期更换，使用寿命长。因此阻塞计成为了核领域杂质测量的主流手段。

阻塞计是根据杂质在工质中溶解度与温度的对应关系，通过阻塞温度的测量计算出相应杂质含量。随着变频风机的开启，阻塞孔位置的工质按程序设定速率降温，直至杂质在阻塞孔内结晶析出，部分堵塞阻塞孔，导致阻塞孔内流量下降。流量明显下降时的温度对应的杂质溶解度就是此时工质中的杂质含量。表1给出了几种液态金属中非金属杂质溶解度与温度的计算公式。

表1不同工质杂质溶解度

阻塞计的每个测量周期可分为两个过程：降温阻塞过程和升温解阻过程。在降温阻塞过程中，阻塞孔处(即阻塞温度测温点位置，也是整个阻塞计装置的冷点)工质根据程序设定的降温速率降温。结构上的优化并不会缩短该过程花费的时间，而且在初次测量之后，每一个测量周期内的阻塞过程都比较短。升温解阻期间风机关闭，管路上敷设的加热设备开启，靠工质的热量融化并带走析出的杂质结晶。但是常规阻塞计的阻塞孔截面积和工质流量都很小，使得解阻时需要的时间较长。

目前我国的阻塞计为固定孔板式，解阻时对工质加热，让高温工质溶解、冲刷并带走析出的杂质结晶。高温回路大多是靠管路上的铠装加热丝进行加热，而加热丝工作不稳定易被外力损坏，且寿命有限。另一方面，由于回路外包覆石棉保温层，并在最外侧用不锈钢铁皮包裹固定，一旦加热丝损坏，更换异常麻烦。因此需要设计发明一种工作稳定、解阻高效的可快速解阻的阻塞计以提高测量频率。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种能够快速解阻的阻塞计及应用该阻塞计的结构，本技术方案能够能实现液态金属工质杂质含量的在线测量，测量速度快，工作稳定。

本发明的技术方案如下：

一种能够快速解阻的阻塞计，包括阻塞计本体、风冷结构和热偶阱；所述阻塞计本体内部设置有孔板；所述风冷结构设置于所述阻塞计本体外以对阻塞计本体内的流体降温；所述热偶阱能够沿轴向运动以改变孔板处的流量。

进一步地，上述的阻塞计，所述孔板上设置有中心孔，热偶阱端部设置有与该中心孔配合的定位针；所述热偶阱沿轴向运动时能够根据需要调整中心孔开关，以改变通过中心孔的流量。

进一步地，上述的阻塞计，所述热偶阱的轴向运动由电磁阀驱动。

进一步地，上述的阻塞计，所述热偶阱通过波纹管焊接在所述阻塞计本体上。

进一步地，上述的阻塞计，所述风冷结构包括外壳、支撑件和翅片；所述外壳套在所述阻塞计本体外，与所述阻塞计本体外壁形成风冷通道，通过支撑件固定；所述阻塞计本体外壁设置有翅片；所述外壳上设置有进风口和出风口。

进一步地，上述的阻塞计，所述风冷通道内的气流方向与所述阻塞计内部的流体的流向相逆。

相应地，本发明还提供了一种应用上述阻塞计的结构，包括过滤器、恒压溢流器、阻塞计、压差传感器和流量计；所述阻塞计的进液口和出液口分别通过管路系统连接到主回路上；进液管路上设置有过滤器，出液管路上设置有流量计，进液管路和出液管路之间连接有恒压溢流器和压差传感器。

进一步地，上述的结构，所述恒压溢流器内部设置有溢流部件，所述溢流部件包括浮子、锥形件和锥形筒壁；所述锥形件能够堵住所述锥形筒壁，并在流体压力超过阈值时被流体顶起以便流体通过锥形筒壁；所述浮子和锥形件连接以调节该阈值。

进一步地，上述的结构，所述过滤器内部设置有带孔丝网。

进一步地，上述的结构所述管路系统上设置有回热结构；所述进液管路穿过所述回热结构以便进液管路内的流体与回热结构中的流体换热。

本发明的有益效果如下：

本发明通过热偶阱能够沿轴向运动以改变孔板处的流量，通过增加热流体流量的方式最大化地减少加热设备数量，工作稳定可靠；同时，达到了加快解阻速度，提高测量频率，实现连续测量的目的。

附图说明

图1为本发明的阻塞计的结构示意图。

图2为本发明中平时工作时阻塞孔板和波纹管密封组件的结构示意图。

图3为本发明中解阻时阻塞孔板和波纹管密封组件的结构示意图。

图4为本发明中阻塞孔板的结构示意图。

图5为本发明的应用该阻塞计的结构的示意图。

图6为本发明中过滤器的结构示意图。

图7为本发明中恒压溢流器的结构示意图。

图8为本发明中回热结构的示意图。

上述附图中，1、过滤器；2、恒压溢流器；3、流量计；4、回热结构；5、压差传感器；6、变频风机；7、风冷结构；8、阻塞计本体；9、电磁阀；10、管路系统；11、50目丝网；21、浮子；22、锥形筒壁；71、外壳；72、支撑件；81、翅片；82、孔板；83、波纹管密封组件；84、热偶阱。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供了一种能够快速解阻的阻塞计，包括阻塞计本体8、风冷结构7和热偶阱84；所述阻塞计本体8内部设置有孔板82；所述风冷结构7设置于所述阻塞计本体8外以对阻塞计本体8内的流体降温；所述热偶阱84能够沿轴向运动以改变孔板82处的流量。

所述孔板82上设置有中心孔(如图4所示)，热偶阱84端部设置有与该中心孔配合的定位针(如图2和图3所示)；所述热偶阱84沿轴向运动时能够根据需要调整中心孔开关，改变通过中心孔的流量。本实施例中，所述热偶阱84的轴向运动由电磁阀9驱动。所述热偶阱84通过波纹管密封组件83焊接在所述阻塞计本体8上。

图1中，所述风冷结构包括外壳71、支撑件72和翅片81；所述外壳71套在所述阻塞计本体8外，与所述阻塞计本体8外壁形成风冷通道，通过支撑件72固定；所述阻塞计本体8外壁设置有翅片81；所述外壳71上设置有进风口和出风口。所述风冷通道内的气流方向与所述阻塞计内部的流体的流向相逆。

测量开始时，随着变频风机6的启动，阻塞计内工质根据程序设定的速率降温，直至阻塞孔处温度降到足以使工质中杂质结晶析出，导致阻塞孔整体或部分堵塞，流量下降。若阻塞计本体8的流量连续下降到原有值的80％，并仍有下降趋势，则可认为已经发生了阻塞。此时根据热偶阱84内热电偶测得的工质温度与杂质的温度-溶解度关系式可以计算得到此时回路中的杂质含量。随后停止降温，关闭风机，进入解阻过程。阻塞过程中，密封结构位置如图2，热偶阱84端部的定位针堵住阻塞孔板82上的中心孔。

阻塞计的解阻过程与常规结构阻塞计也有不同。解阻时电磁阀9启动，克服弹簧压力将热偶阱84吸起，热偶阱84端部的定位针从图2所示的位置抽出，至图3所示位置，从而使工质通过中心孔以增加工质流量。由于阻塞孔板82处流道面积的增加，流入阻塞计本体8的热工质流量增大，在不考虑管路上的热量损失的情况下，该部分温度迅速上升至主回路温度，带走析出的杂质结晶，10分钟之内即可完成全部解阻过程。随后电磁阀9关闭，热偶阱84重新回到图2所示位置，堵住中心孔，开始下一次测量。

如图5所示，本发明还提供了一种应用上述阻塞计的结构，包括过滤器1、恒压溢流器2、阻塞计、压差传感器5和流量计3；所述阻塞计的进液口和出液口分别通过管路系统10(包括进液管路和出液管路)连接到主回路上；进液管路上设置有过滤器1，出液管路上设置有流量计3，进液管路和出液管路之间连接有恒压溢流器2和压差传感器5。

主回路的工质经过过滤器1初步净化后流入恒压溢流器2。恒压溢流器2可以使保证回热器和阻塞计本体8进出口压力稳定，从而消除主回路操作引起流量计3测量值变化的可能性，并将多余工质直接回排到主回路中。整个阻塞计装置内无阀门，工质受主回路泵的驱动，保持流动状态。其中电磁流量计3用于检测流经阻塞孔位置工质的流量变化，不需标定。

如图7所示，所述恒压溢流器2内部设置有溢流部件，所述溢流部件包括浮子21、锥形件和锥形筒壁；所述锥形件能够堵住所述锥形筒壁22，并在流体压力超过阈值时被流体顶起以便流体通过锥形筒壁22；所述浮子21和锥形件连接以调节该阈值。如图6所示，所述过滤器1内部设置有带孔丝网，该带孔丝网为50目丝网11。

如图8所示，所述管路系统10的出液管路上设置有回热结构4；所述进液管路穿过所述回热结构4以便进液管路内的流体与回热结构4中的流体换热。本实施例中，回热结构4套在进液管路上，两端分别连在出液管路上。

本发明通过热偶阱能够沿轴向运动以改变孔板82处的流量，通过增加热流体流量的方式最大化地减少加热设备数量，工作稳定可靠；同时，加快了解阻速度，提高测量频率，实现连续测量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种能够快速解阻的阻塞计，其特征在于，包括阻塞计本体、风冷结构和热偶阱；所述阻塞计本体内部设置有孔板；所述风冷结构设置于所述阻塞计本体外以对阻塞计本体内的流体降温；所述热偶阱能够沿轴向运动以改变孔板处的流量。

2.如权利要求1所述的阻塞计，其特征在于，所述孔板上设置有中心孔，热偶阱端部设置有与该中心孔配合的定位针；所述热偶阱沿轴向运动时能够根据需要调整中心孔开关，改变通过中心孔的流量。

3.如权利要求2所述的阻塞计，其特征在于，所述热偶阱的轴向运动由电磁阀驱动。

4.如权利要求3所述的阻塞计，其特征在于，所述热偶阱通过波纹管焊接在所述阻塞计本体上。

5.如权利要求1-4任一所述的阻塞计，其特征在于，所述风冷结构包括外壳、支撑件和翅片；所述外壳套在所述阻塞计本体外，与所述阻塞计本体外壁形成风冷通道，通过支撑件固定；所述阻塞计本体外壁设置有翅片；所述外壳上设置有进风口和出风口。

6.如权利要求5所述的阻塞计，其特征在于，所述风冷通道内的气流方向与所述阻塞计内部的流体的流向相逆。

7.一种应用如权利要求1-6任一所述的阻塞计的结构，其特征在于，包括过滤器、恒压溢流器、阻塞计、压差传感器和流量计；所述阻塞计的进液口和出液口分别通过管路系统连接到主回路上；进液管路上设置有过滤器，出液管路上设置有流量计，进液管路和出液管路之间连接有恒压溢流器和压差传感器。

8.如权利要求7所述的结构，其特征在于，所述恒压溢流器内部设置有溢流部件，所述溢流部件包括浮子、锥形件和锥形筒壁；所述锥形件能够堵住所述锥形筒壁，并在流体压力超过阈值时被流体顶起以便流体通过锥形筒壁；所述浮子和锥形件连接以调节该阈值。

9.如权利要求7所述的结构，其特征在于，所述过滤器内部设置有带孔丝网。

10.如权利要求7-9任一所述的结构，其特征在于，所述管路系统设置有回热结构；所述进液管路穿过所述回热结构以便进液管路内的流体与回热结构中的流体换热。