JP6676221B2 - フィルム形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、原子力産業、特に高活性溶液を蒸発させるように設計された放射化学的製造用の蒸発装置、特に加熱室（蒸発器）において薄膜を作る装置に関し、化学、石油化学およびその他の産業にも使用できる。

液体を分配するための装置が知られている（特許文献１）。垂直円筒面間の環状空間内に配置され且つ管板内の上端で固定された垂直中空シリンダーを含む。垂直シリンダーの上部には、液体の吸い込みと排出のための環状ポケットが装備されている。同じ高さで全周に垂直シリンダーと環状ポケットは液体を排出するための同じ直径の一連の穴を有する。

既知の装置の作動中、処理された流体は、垂直シリンダーの外面および内面に沿って薄膜の形でポケットおよび穴の列を通って管板を通って流れる。フィルムを流下させながらシリンダーを加熱することは、パイプおよび本体からの熱放射によって行われ、冷却剤によって順番に加熱される。

既知の装置の欠点は、低沸点液体、特にフッ化水素にしか適用できないことである。この液体について決定された、流動する薄膜を形成する、シリンダーおよびポケットの穴の量および直径は、より高い密度および粘度を有する他の液体には適用できないかもしれない。

さらに、それらの穴の下のポケット内に停滞領域が存在すると、放射性溶液が蒸発すると失活するのが困難になる。

公知のフィルム装置の管状ノズルのフィルム形成装置（特許文献２）は、熱交換器の上部管板と下部管板との間に位置する管の上部に設置され、管の長さに沿ってその流れ面積が下方に向かって増大するライナー管の包囲端部の形態で作られる。フィルム形成装置のライナーの入り口には、それと同軸にかつ管板とライナーの上部に対して隙間をおいて、ライナーの上部を覆うキャップが設置されている。側面のキャップの上部には穴がある。ライナーの頂部には、少なくとも２つの環状凹部が作られている。

既知のフィルム形成装置は次のように作用する。

管板とキャップの端部との間の間隙を通って管板から処理された流体は、ライナーの入口に入る。それから、流体の流れは周辺の環状空洞に連続的に入り、そこでは流れの脈動が平滑化され、流体の一様な再分布が円周の周りに生じ、次に残りの空洞に入る。ここで、均一で安定した液体の膜がパイプへの入口に形成される。

ロシア特許第2182029号（ＩＰＣ７ B01D 1/22） ロシア特許第2510287号（ＩＰＣ７ B01D 3/28、B01D1/22）

プロトタイプとして本出願人により採用された既知のフィルム形成装置がある。公知のフィルム形成装置では、フィルムの厚さはフィルム形成装置に入る液体の量に依存し、それは管板上の液体層とライナーの上端との高さの差に依存する。

公知のフィルム形成装置において安定した流動フィルムを得るためには、管板上に一定レベルの液体を維持することが必要である。管板上の液面が変化し、蒸発される液体の密度と粘度が変化すると、流動するフィルムの厚さが変化し、液体のジェット流出または薄膜の破裂と蒸発面の減少を招くことがある。

加えて、熱交換管に取り付けられたライナーは管板の上に突き出ており、これは管板からの液体の完全な排水を可能にせず、そして放射性溶液の蒸発後の蒸発器の不活性化を困難にする。

提案された装置が向けられている問題は、高活性溶液の蒸発におけるその使用の可能性である。

本発明は、上記のような問題を解決することを目的としている。

上記の課題を解決するために、蓋を用いる蒸発器のハウジング内の管板の間に配置されたライナーおよびキャップを熱交換管の上部に設置することを含む周知のフィルム形成器において、ライナーはベローズ組立体のスピンドルに取り付けられており、ベローズ組立体は、蒸発器の蓋に取り付けられ、遠隔制御が可能になっている。

ライナーには、蒸発する材料によって濡れないような耐放射線性材料で作られた先端部が設けられている。先端部は２つの対になる円錐で作られている。上方の逆円錐形部と下方の真っすぐな円錐形部である。下方の円錐形部は、熱交換管の内面上に円錐形の先端部を中心合わせする突起を備えた円筒形のベルトを備える。ライナーの上に可動キャップが取り付けられ、その下端には周囲に沿って溝がある。ライナーをその軸に沿って実施する特定の場合には、管板上の蒸発される液体のレベルより上の管板上の空間と連通する穴がある。

他の特定の実施形態では、ベローズ組立体のスピンドルに接続されているライナーには、先端部とキャップを備えた隣接するライナーと接続されるためのリブが設けられている。

他の特定の実施例では、蒸発器の蓋に取り付けられたベローズ組立体の遠隔制御が、マニピュレータまたはロッドを用いて駆動装置とベローズ組立体を接続することで実行されるとしても良い。

遠隔操作することができるように蒸発器の蓋に設置されたベローズ組立体のスピンドルにライナーを取り付けること、およびライナーに耐放射線性材料で作られた先端部が設けられることによって、提案された装置を高活性溶液の蒸発に使用できる。

蒸発される液体によって濡れない材料で作られた先端部をライナーが有することは、先端部と熱交換管との間の間隙を通過する液体が熱交換管を通って流れることを可能にする。

先端部が上部の逆円錐形部を有することにより、ライナーの垂直方向の動きが先端部の逆円錐形部と熱交換管の上端との間のギャップ（隙間）を変化させることで、ギャップを流れる液体の量を遠隔制御できる。したがって、熱交換管を通って流れる異なる密度および粘度を有する液体フィルムの厚さを遠隔制御することができる。

下方の円錐形部が先端部にあることで、その上に落ちる液体を熱交換管に向け直すことができ、処理された液体によって濡れない材料でできているので、この向きの変更と熱交換管上の安定したフィルムの形成が促進される。

円錐形の先端部を熱交換管の内面上に中心合わせする突起を有する円筒形ベルトを下方の円錐形部に設けることにより、先端部の戻りコーンと熱交換管の端部との間および先端部の円筒形ベルトと熱交換管との間の両方に均一なギャップを得ることができる。これにより、均一で安定なフィルムが形成され、円筒形ベルトと熱交換管との間の間隙を離れた後、熱交換管を通って流れる。

ライナー上に可動キャップが取り付けられ、その下端に溝があることにより、ライナーがフィルム厚さ制御の範囲内で垂直方向に移動するときに、可動キャップの下端が管板内に静止することを可能にする。可動キャップの周囲に形成された溝は、可動キャップの溝を通過した後に蒸発される液体の脈動を滑らかにし、先端部と熱交換管との間のギャップの周囲に沿って確実に流れるようにする。同時に、制御範囲を超えてライナーをさらに垂直方向に移動させると、可動キャップの下端部を管板の上方に持ち上げることができ、それによって管板および提案された装置の作動停止が容易になる。

その上の蒸発した液体のレベルより上の管板上の空間と連通するライナー軸に沿った開口は、液体の蒸発中に形成された熱交換管からの二次蒸気を蒸発器から除去することを可能にする。

ベローズ組立体のスピンドルに接続されたライナーに、隣接する熱交換管の上部に設置されたライナーおよびキャップに接続されるリブを設けることで、いくつかの熱交換管でフィルム厚を制御することを可能にする。蒸発器の蓋に取り付けられたベローズ組立体は、マニピュレータによって、またはロッドを介してベローズ組立体に接続された駆動装置から遠隔制御されることにより、高活性溶液の蒸発に提案されたデバイスを適用することができる。

上記の構成により、熱交換管を通って流れる液体の膜厚の遠隔制御が可能になる。

本発明は、図１、図２および図３の図面に示されている。

剥ぎ取られた溶液と二次蒸気との合流口が区画内にある提案されたフィルム形成装置を示す。 １つのストリッピングされた溶液と二次蒸気が別々に排出される区画内にある提案されたフィルム形成装置を示す。 いくつかの熱交換管を通って流れる液体のフィルムの厚さを調節する提案されたフィルム形成装置を示す。

提案されているフィルム形成装置（図１参照）は、ベローズ弁に使用され、ロッド３によって駆動装置４に接続された、蒸発器カバー１内に気密に取り付けられたベローズ組立体２を含む。

ベローズユニット２のスピンドル５には、管板８に取り付けられた熱交換管７の上部に取り付けられたライナー６が取り付けられている。ライナー６には、蒸発される液体によって濡れない材料で作られた先端部９が設けられている。高活性溶液を蒸発させるとき、先端部９は耐放射線性材料で作られる。先端部９は、２つの共役円錐形、すなわち上部逆円錐形部１０および下部直線円錐形部１１の形態で作られている。

下部コーン１１には、先端部９を熱交換管７の内面に中心合わせする突出部１３を設けた円筒形ベルト１２が設けられている。ライナー６には可動キャップ１４が取り付けられており、その下端には周方向に沿って溝１５が作られている。

ライナー６（図２参照）には、管板８上の蒸発される液体のレベルより上に位置する半径方向の穴１７に接続された穴１６を作ることができる。

ベローズ組立体２のスピンドル５に取り付けられたライナー６は、リブ１８によって、先端部９を備えた隣接するライナー６と接続することができる（図３参照）。調節可能な間隙１９が先端部９の逆円錐体１０と熱交換管７の端部との間に形成されている。

提案された装置を分離器（図示せず）と共に使用される蒸発器（遠隔加熱室）で使用するとき、二次蒸気と除去された溶液は一緒に分離器に入る。この場合、ライナー６の孔１６、１７は実施されない。

提案装置は以下のように動作する。

蒸発される液体は管板８に供給され、その上に一定の高さの層を形成し、その液圧はキャップ１４の周囲に沿って位置するスロット１５を通ってキャップ１４とライナー６の先端部９との間の環状ギャップに液体の流れを提供する。

これにより、キャップ１４と先端部９の逆円錐部１０との間の環状ギャップの全領域に亘って流体の均一な分布が保証される。次いで、液体は、熱交換管７の上端と先端部９の逆円錐部１０との間の調節可能な間隙１９に入る。マニピュレータ（図示せず）または駆動装置４によって行われるベローズ組立体２のスピンドル５の移動は、調整可能な間隙１９の流路面積を変え、熱交換管７を通って流れる液膜の形成に必要な間隙１９を流れる流体の流速を確立する。

液体の一部がリターンコーン１０を流れ落ちると、それは下方のストレートコーン１１によって熱交換チューブ７に向け直される。次に、液体フィルムは熱交換管７とストレートコーン１１の円筒形ベルト１２との間のギャップに沿って流れる。

突起部１３と熱交換管７との接触箇所における流動フィルムは、それらの周囲で曲がり、先端部９の材料の非湿潤性のために突起部１３の下で閉じる。熱交換管７に沿ってフィルムの形で流れ落ちる液体から、その集中的な蒸発が起こる。熱交換管７の中央部から孔１６および１７を通って生じる二次蒸気は、管板８上の液面より上のカバー１の下の空間に上昇し、蒸発器から除去される。１つのストリッピングされた溶液と分離器の二次蒸気との分離のための適用の場合には、その溶液と蒸発器から得られた二次蒸気とがそれに一緒に出される。真空下の分離器では、加熱されたストリッピングされた溶液から二次蒸気がさらに放出される。

本発明は、原子力産業、特に高活性溶液を蒸発させるように設計された放射化学的製造用の蒸発装置、特に加熱室（蒸発器）において薄膜を作る装置に適用できる。

１・・・蒸発器カバー
２・・・ベローズ組立体
３・・・ロッド
４・・・駆動装置
５・・・スピンドル
６・・・ライナー
７・・・熱交換管
８・・・管板
９・・・先端部
１０・・上部逆円錐形部
１１・・下部直線円錐形部
１２・・円筒形ベルト
１３・・突出部
１４・・可動キャップ
１５・・溝
１６、１７・・孔
１８・・リブ
１９・・調整可能な間隙

Claims (4)

1. 蓋を有する蒸発器のハウジング内の管板の間に配置された熱交換管の上部に取り付けられたライナーとキャップを含み、
   ライナーは、蒸発器の蓋に取り付けられたベローズ組立体のスピンドルに取り付けられ、遠隔制御される可能性があり、蒸発される液体によって濡れない耐放射線性材料で作られた先端部を備え、
   先端部は、２つの対になった円錐で作られており、上方の逆円錐形部と下方の真っすぐな円錐形部を含み、下方の円錐形部は、熱交換管の内面に沿って円錐形の先端部を中心合わせする突起を備えた円筒形のベルトを備え、
   ライナーには、可動キャップが取り付けられ、可動キャップの下端にはその全周に沿って溝が設けられていることを特徴する蒸発器のフィルム形成装置。
2. 前記ライナーには、その軸に沿って、管板上の蒸発される液体のレベルより上の管板上の空間と連通する穴が開けられることを特徴とする請求項１に記載のフィルム形成装置。
3. ベローズ組立体のスピンドルに取り付けられたライナーが、熱交換管内に設置され円錐状の先端部とキャップを備えた隣接するライナーとリブによって接続されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルム形成置。
4. 蒸発器の蓋に取り付けられたベローズ組立体の遠隔制御が、マニピュレータまたはロッドを用いた駆動装置とのベローズ組立体の接続によって行われ得ることを特徴とする請求項１に記載のフィルム形成装置。

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