DE2939749C2 - Vorrichtung zum Messen der Konzentration von Verunreinigungen in Flüssigmetallen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der Konzentration von Verunreinigungen in Flüssigmetallen gemäß Oberbegriff azs Patt- .tanspruchs. Eine solche Vorrichtung ist aus der US-PS 33 40 725 bekannt.

Bei dieser bekannten Vorrichtung i»t eine in die Drosselöffnung hineinragende Nadel vorgesehen, die elektromagnetisch zurückgezogen werden kann, um so von Zeit zu Zeit durch eine Art Spülvorgang die sich im Bereich der Drosselöffnung ablagernden Verunreinigungen zu entfernen. Ein Nachteil dabei ist, daß diese ein bewegliches Teil aufweisende Einrichtung selbst störungsanfällig ist und daß der Spülvorgang nicht selbsttätig abläuft. Ein weiterer Nachteil der bekannten Vorrichtung ist, daß im Falle einer Wartung oder Reparatur die Vorrichtung von der Hauptleitung abgetrennt, somit das Stahl-Anschlußrohr durchschnitten werden muß.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die bekannte Vorrichtung in der Weise zu verbessern, daß sie ohne Abtrennung von der Hauptleitung gewartet und repariert werden kann, daß eine selbsttätige Reinigung erfolgt und daß trotzdem der konstruktive Aufbau einfach und kompakt ist. Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs.

Die gemäß der Erfindung vorhandene Bypass-Öffnung dient dabei nicht zum Einstellen der Strömungsmenge — diese Einstellung erfolgt mittels der Pumpe —, sondern dazu, daß bereits geringe Ablagerungen an der Drosselöffnung zu einer starken Vergrößerung der Strömungsmenge durch die Drosselöffnung hindurchführen, also ein selbsttätiger Spüleffekt erfolgt. Dadurch, daß der magnetisch arbeitende Strömungsmesser leicht lösbar am Außenrohr befestigt ist, kann nicht nur ein sehr einfacher und kompakter Aufbau der Vorrichtung erreicht werden, sondern es können auch alle störungsanfälligen Bauteile ausgetauscht werden, ohne die Vorrichtung von der Hauptleitung abzutrennen.

Auf der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach der Erfindung,

F ig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 11-Il von F i g. 1 und

Fig.3 einen Querschnitt nach der Linie HI-III von Fig. I.

Die Vorrichtung weist ein Außenrohr 29 und ein Innenrohr 13 auf, wobei jeweils das eine Ende der beiden Rohre mit der Rohrwandung einer Hauptleitung 27 und damit mit dieser verbunden ist, wobei die Hauptleitung 27 beispielsweise Bastandteil eines Reaktors vom Typ Schneller Brüter oder einer Natrium-Testanlage ist

Von dem durch die Leitung 27 fließenden flüssigen Metall, etwa flüssigem Natrium, wird eine Teilmenge durch den Durchlaß 26 hindurch in den Raum zwischen äußerem und innerem Rohr 29 bzw. 13 abgezweigt und zwar durch die Wirkung einer elektromagnetischen Pumpe 28, die am Außenrohr 29 angebrach* ist und zwar nahe benachbart der Hauptleitung 27. Das flüssige Metall strömt dann gegen eine Endwand 31 des Außenrohres 29 und ändert dann seine Strömungsrichtung in Richtung auf eine öffnung 14, die in der Endwand 32 des Innenrohres 13 vorgesehen ist und eine Drossel-Bohrung 14 darstellt Das Innenrohr 13 weist nahe benach-

bart der Hauptleitung 7 noch eine zweite öffnung 33 auf, die einen Bypass darstellt und dazu dient, die durch die Drossel-Öffnung 14 hindurehfließende Strömungsmenge an flüssigem Metall bei einer Verkleinerung der Drosselöffnung durch abgesetzte Verunreinigungen zu vergrößern und damit einen Spüleffekt zu bewirken.

Eine Vielzahl von Wärmeabstrahlungskörpern 20 mit Kühler 16 ist an der Umfangsfläche des Außenrohres 29 vorgesehen, und ein Rohr 21 umgibt die Körper 20. Ein motorgetriebenes Gebläse 15 ist in dem von der Hauptleitung 27 entfernten Endbereich des Rohres 21 angebracht und bläst Kühlluft gegen den Kühler 16, um so das flüssige Metall abzukühlen. F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch den Aufbau des Kühlers 16. An einer zum Messen der Temperatur des durch f!ie Bohrung 14 hindurchgehenden flüssigen Metalls geeigneten Stelle ist ein Thermometer 17 angebracht

Ein im ganzen mit 18 bezeichneter Strömungsmesser ist nahe benachbart der Bypass-Öffnung 33 angeordnet; sein Querschnitt ist in Fig.2 dargestellt. Der Strömungsmesser 18 weist einen Permanentmagneten 22 auf, der am Außenrohr 29 angebracht ist und ein Magnetfeld erzeugt. Ein Magnetfeld-Abschirmkörper 19, beispielsweise aus weichem Stahl, ist an der Innenfläche des Rohres 13 befestigt, und schirmt somit das Innenrohr gegen das Magnetfeld ab. In dem durch das Außenrohr 29 hindurchfließenden Metall wird durch das Magnetfeld eine elektromotorische Kraft hervorgerufen, die dann als Signal für die Strömungsmenge herangezogen wird. Weil der Strömungsmesser 18 infolge der Ver-Wendung des Abschirmkörpers sehr kompakt gebaut werden kann, ist es nicht notwendig, um das Rohr herum einen solchen, zusätzlichen Raum beanspruchenden Strömungsmesser anzubringen. Darüber hinaus ist es bei dem Strömungsmesser 18 nicht erforderlich, zusätzliehe Elemente vorzusehen, es ist also weder ein Vorheizaggregat noch ein Thermometer erforderlich.

Im Kühler 16 sind gemäß Fig.3 die zylindrischen Wärmeabstrahlungskörper 20 am Außenrohr 29 befestigt, und zwar mittels nicht gezeichneter Hilfskörper, etwa Röhren oder Drähte, wobei dann die latente Wärme des flüssigen Metalls durch die Wandung des Rohres 29 hindurchdringt und mit der Kühlluft in Berührung kommt, die durch die Zwischenräume dringt, die zwi-

sehen der Leitung 29 und dem Rohr 21 bestehen, womit eine intensive Kühlung des flüssigen Metalls erfolgt Die Körper 20 können in der erwähnten Weise wesentlich einfacher entfernt und ausgewechselt werden als diejenigen, die — gemäß dem Stand der Technik — angeschweißt sind. Weil die Körper 20 leicht wieder entfernt werden können, sind auch die Pumpe 28 und der Magnet 22 des Strömungsmessers 18 leicht abnehmbar, was bei einer Inspektion der Anlage oder einem Austausch sehr vorteilhaft ist In den Körpern 20 sind mehrere Rohre 30 (in F i g. 3 sind vier Körper dargestellt) untergebracht, welche zum Heizen bzw. Vorheizen dienen.

Durch den Strömungsmesser 18 werden Signale erzeugt welche die Strömungsmenge des flüssigen Metalls repräsentieren und eine Größe entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit aufweisen. Diese Signale werden auf einen Regler 23 gegeben, weicher das Gebläse 15 antreibt Dem Regler 23 wird auch vom Thermometer 17 ein Signal zugeführt, wobei dieses Signal die Temperatur des flüssigen Metalls an der Drosselöffnung 14 repräsentiert Die Temperatur des flüssigen Metalls an der Drossel-Bohrung 14 schwankt um den Temperaturwert, bei welchem die Verunreinigungen im flüssigen Metall zu einer Sättigung der Lösung führen. Wenn somit das Verhältnis zwischen der Konzentration der Verunreinigungen in einem vorgegebenen flüssigen Metall und den Temperaturen, bei welchen die Verunreinigungen bei diesen Konzentrationen zu einer Sättigung führen, experimentell bestimmt worden ist, dann kann die Konzentration der Verunreinigungen des Flüssigmetalls an der Drossel-Bohrung automatisch dadurch erhalten werden, daß die Temperatur an der Drosselöffnung mit dem erwähnten, vorab festgestellten Verhältnis verglichen wird. Die so erhaltene Konzentration wird durch ein Aufzeichnungsgerät 25 aufgezeichnet, das mit dem Regler 23 verbunden ist

Mit άετ Erfindung wird also eine kompakte Vorrichtung geschaffen, die ein sehr geringes Gewicht aufweist Darüber hinaus ist diese Vorrichtung nur an einer Stelle der Hauptleitung an dieser angeschlossen, so daß die Installatior.öarbeiten wesentlich vermindert sind. Weiterhin sind die wesentlichen Bestandteile der Vorrichtung, nämlich die elektromagnetische Pumpe, der Strömungsmesser, der Kühler usw-. leicht entfernbar, so daß die Vorrichtung auf einfache Weise überprüft und gewartet werden kann. Schließlich ist es möglich, die Vorrichtung mit einer vergleichsweise geringen Menge an Flüssigmetall zu betreiben, was die zum Kühlen bzw. Erhitzen des Flüssigmetalls und der Bauelemente erforderliche Energie wesentlich vermindert. Es ist somit eine schnelle Messung der Konzentration der Verunreinigungen in dem flüssigen Metall an der Drossel-Öffnung möglich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Messen der Konzentration von Verunreinigungen in FlüssigmetaUen mit einem Innen- und einem dazu konzentrischen Außenrohr, deren eine Enden mit einer Flüssigmetall-Hauptleitung verbunden sind, während das andere Ende des Außenrohrs verschlossen und das andere Ende des Innenrohrs mit einer Drosselöffnung versehen sind, mit einer das Flüssigmetall aus der Hauptleitung durch das Außenrohr, die Drosselöffnung und das Innenrohr zurück in die Hauptleitung fördernden Pumpe, mit einem Strömungsmesser stromaufwärts der Drosselöffnung und einem Thermometer an der Drosselöffnung sowie einem Kühler aus einem das Außenrohr konzentrisch umgebenden Kühlrohr und einem Gebläse, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsmesser (18) einen am Außenrohr (29) angebrachten leicht abnehmbaren Magneten (22) und ein am Innenrohr (13) angeordnetes Magnetschild (19), welches das Innere des Innenrohrs (13) gegenüber dem Magnetfeld abschirmt, aufweist und daß stromaufwärts des Strömungsmessers (18) am Innenrohr (13) eine Bypass-Öffnung (33) vorgesehen ist