RU2639721C1 - Device for introducing gas into heavy liquid metal - Google Patents

Device for introducing gas into heavy liquid metal Download PDF

Info

Publication number
RU2639721C1
RU2639721C1 RU2016152328A RU2016152328A RU2639721C1 RU 2639721 C1 RU2639721 C1 RU 2639721C1 RU 2016152328 A RU2016152328 A RU 2016152328A RU 2016152328 A RU2016152328 A RU 2016152328A RU 2639721 C1 RU2639721 C1 RU 2639721C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
liquid metal
heavy liquid
shaft
lower rotating
casing
Prior art date
Application number
RU2016152328A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Радомир Шамильевич Асхадуллин
Валерий Алексеевич Гулевский
Владимир Владимирович Ульянов
Сергей Евгеньевич Харчук
Артем Сергеевич Фомин
Original Assignee
Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И.Лейпунского"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И.Лейпунского" filed Critical Акционерное общество "Государственный научный центр Российской Федерации-Физико-энергетический институт имени А.И.Лейпунского"
Priority to RU2016152328A priority Critical patent/RU2639721C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2639721C1 publication Critical patent/RU2639721C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21D—NUCLEAR POWER PLANT
    • G21D1/00—Details of nuclear power plant
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: machine engineering.SUBSTANCE: device consists of an electric motor (12), a magnetic clutch (6), a shaft (1), intake and working parts of the device, a body (5) with holes (9), lower rotating (2) and upper fixed (7) disk, a casing (4), a flow agitator (10) of heavy liquid metal, a shaft bearing unit (8) with at least one channel (3). The electric motor (12) is mounted above the level of heavy liquid metal, fixed on a flange (11) and connected to the shaft (1) by means of magnetic clutch (6). The intake and working parts of the device are arranged, respectively, above and below the level of heavy liquid metal. The part of the body (5) corresponding to the intake part of the device has holes (9). The working part of the device consists of a lower rotating disk (2) fixed on the shaft (1) and a fixed disk (7) arranged on the body (5). The upper fixed disk (7) and the lower rotating disk (2) are mounted with a gap inside the casing (4). The heavy liquid metal flow agitator (10) is arranged with a gap inside the casing (4) and is fixed on the lower part of the shaft (1). The bearing unit (8) has at least one channel (3).EFFECT: increased recovery volume of heavy liquid metal.3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к системе поддержания качества тяжелого жидкого металла в прямоконтактных жидкометаллических аппаратах и других устройствах, работающих с жидкометаллической средой.The invention relates to a system for maintaining the quality of a heavy liquid metal in direct contact liquid metal devices and other devices operating with a liquid metal medium.

Известна ядерная энергетическая установка, снабженная устройством ввода газовой смеси, расположенным под свободным уровнем теплоносителя в тракте теплоносителя, в районе входа в активную зону, в парогенераторы и в средства циркуляции. На выходе устройства установлены одна или несколько труб с сопловыми насадками, подключенных к линии напора газового компрессора, линия всаса которого соединена с газовой полостью реактора, и к газовым баллонам с восстановительной смесью (Патент РФ №2192052, заявка от 12.02.2001 г.).Known nuclear power plant, equipped with a device for introducing a gas mixture located under a free level of coolant in the coolant path, in the area of entry into the active zone, in steam generators and in circulation means. One or several pipes with nozzle nozzles connected to the pressure line of the gas compressor, the suction line of which is connected to the gas cavity of the reactor, and to gas cylinders with the reducing mixture are installed at the device’s output (RF Patent No. 2192052, application dated February 12, 2001).

Недостатком этого решения является сложность доставки газовой смеси ко всем поверхностям контура из-за малой скорости ее вытекания из сопловых насадок.The disadvantage of this solution is the difficulty in delivering the gas mixture to all surfaces of the circuit due to the low rate of its leakage from nozzle nozzles.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому техническому решению является ядерная энергетическая установка, содержащая устройство для ввода защитного газа в установку, представляющее собой диспергатор, рабочая часть которого выполнена в виде нижнего подвижного, укрепленного на полом валу, и верхнего неподвижного, расположенного на заборной части устройства, дисков, установленных с зазором, при этом подвижный диск выполнен полым и снабжен осевыми отверстиями, сообщающимися с зазором между дисками и полостью нижнего диска (Патент РФ №2566661, заявка от 11.06.2014 г.).Closest to the technical nature of the claimed technical solution is a nuclear power plant containing a device for introducing protective gas into the installation, which is a dispersant, the working part of which is made in the form of a lower movable, mounted on a hollow shaft, and an upper stationary, located on the intake part of the device disks installed with a gap, while the movable disk is hollow and provided with axial holes communicating with the gap between the disks and the cavity of the lower disk (P RF patent No. 2566661, application dated June 11, 2014).

Недостатком известного решения является формирование смеси тяжелого жидкого металла с газом с требуемой дисперсностью газовых пузырей в относительно небольшом объеме жидкого металла, что недостаточно для эффективного восстановления примесей на основе оксида свинца во всем объеме жидкого металла в условиях отсутствия циркуляции.A disadvantage of the known solution is the formation of a mixture of a heavy liquid metal with gas with the required dispersion of gas bubbles in a relatively small volume of liquid metal, which is insufficient for the effective recovery of impurities based on lead oxide in the entire volume of liquid metal in the absence of circulation.

Задача изобретения состоит в исключении указанного недостатка, а именно в обеспечении взаимодействия подаваемого газа со всем объемом тяжелого жидкого металла.The objective of the invention is to eliminate this drawback, namely, to ensure the interaction of the supplied gas with the entire volume of heavy liquid metal.

Технический результат - обеспечение восстановления относительно большого объема тяжелого жидкого металла.The technical result is the provision of recovery of a relatively large volume of heavy liquid metal.

Для исключения указанного недостатка устройство ввода газа в тяжелый жидкий металл, состоящее из электродвигателя, установленного над уровнем тяжелого жидкого металла, вала, магнитной муфты, соединяющей электродвигатель с валом, заборной и рабочей частей устройства, расположенных соответственно над и под уровнем тяжелого жидкого металла, корпуса с отверстиями, нижнего вращающегося диска, укрепленного на валу, и верхнего неподвижного диска, расположенного на корпусе, причем нижний вращающийся и верхний неподвижный диски установлены с зазором относительно друг друга, предлагается дополнительно снабдить:To eliminate this drawback, a device for introducing gas into a heavy liquid metal, consisting of an electric motor mounted above the level of heavy liquid metal, a shaft, a magnetic coupling connecting the electric motor to the shaft, intake and working parts of the device located respectively above and below the level of heavy liquid metal, the housing with holes, the lower rotating disk mounted on the shaft, and the upper fixed disk located on the housing, and the lower rotating and upper fixed disks are installed with Azores relative to each other is proposed to further implement:

- кожухом, внутри которого с зазором установлены верхний неподвижный и нижний вращающийся диски;- a casing, inside which with a gap mounted upper stationary and lower rotating discs;

- побудителем расхода тяжелого жидкого металла, расположенным с зазором внутри кожуха;- an inducer of the flow of heavy liquid metal, located with a gap inside the casing;

- укрепленным на нижней части вала, опорным узлом с, по меньшей мере, одним каналом, соединяющим между собой заборную и рабочую части устройства.- mounted on the lower part of the shaft, the support node with at least one channel connecting the intake and working parts of the device.

В частных случаях исполнения устройства ввода газа в тяжелый жидкий металл предлагается:In special cases, the execution of the device for introducing gas into a heavy liquid metal is proposed:

- побудитель расхода тяжелого жидкого металла выполнить в виде шнека;- the inducer of the flow of heavy liquid metal to perform in the form of a screw;

- опорный узел выполнить в виде подшипника скольжения с каналами.- the support unit is made in the form of a sliding bearing with channels.

Сущность изобретения поясняется на фигуре, на которой представлено продольное осевое сечение одного из вариантов исполнения устройства ввода газа в тяжелый жидкий металл.The invention is illustrated in the figure, which shows a longitudinal axial section of one embodiment of a device for introducing gas into a heavy liquid metal.

На фигуре приняты следующие позиционные обозначения: 1 - вал; 2 - вращающийся диск; 3 - канал; 4 - кожух; 5 - корпус; 6 - магнитная муфта; 7 - неподвижный диск; 8 - опорный узел вала; 9 - отверстие забора газа; 10 - побудитель расхода тяжелого жидкого металла; 11 - фланец; 12 - электродвигатель.The following reference designations are adopted in the figure: 1 - shaft; 2 - a rotating disk; 3 - channel; 4 - a casing; 5 - case; 6 - magnetic clutch; 7 - fixed disk; 8 - supporting shaft assembly; 9 - gas intake hole; 10 - stimulator of the flow of heavy liquid metal; 11 - a flange; 12 - electric motor.

Устройство ввода газа в тяжелый жидкий металл состоит из электродвигателя 12, магнитной муфты 6, вала 1, заборной и рабочей частей устройства, корпуса 5 с отверстиями 9, нижнего вращающегося 2 и верхнего неподвижного 7 диска, кожуха 4, побудителя расхода тяжелого жидкого металла 10, опорного узла вала 8 с, по меньшей мере, одним каналом 3.A device for introducing gas into a heavy liquid metal consists of an electric motor 12, a magnetic coupling 6, a shaft 1, an intake and a working part of the device, a housing 5 with holes 9, a lower rotating 2 and an upper stationary disk 7, a casing 4, an inducer of heavy liquid metal 10 consumption, the supporting node of the shaft 8 with at least one channel 3.

Электродвигатель 12 установлен над уровнем тяжелого жидкого металла, закреплен на фланце 11 и соединен с валом 1 посредством магнитной муфты 6.The electric motor 12 is mounted above the level of the heavy liquid metal, mounted on the flange 11 and connected to the shaft 1 by means of a magnetic coupling 6.

Заборная и рабочая части устройства расположены соответственно над и под уровнем тяжелого жидкого металла.The intake and working parts of the device are located respectively above and below the level of heavy liquid metal.

Часть корпуса 5, соответствующая заборной части устройства, имеет отверстия 9.The body part 5 corresponding to the intake part of the device has openings 9.

Рабочая часть устройства состоит из укрепленного на валу 1 нижнего вращающегося диска 2 и расположенного на корпусе 5 неподвижного диска 7.The working part of the device consists of a lower rotating disk 2 mounted on the shaft 1 and a fixed disk 7 located on the housing 5.

Внутри кожуха 4 с зазором установлены верхний неподвижный 7 и нижний вращающийся 2 диски.Inside the casing 4 with a gap installed upper fixed 7 and lower rotating 2 discs.

Побудитель расхода тяжелого жидкого металла 10 расположен с зазором внутри кожуха 4 и укреплен на нижней части вала 1.The flow driver of heavy liquid metal 10 is located with a gap inside the casing 4 and is mounted on the lower part of the shaft 1.

Опорный узел 8 имеет, по меньшей мере, один канал 3.The reference node 8 has at least one channel 3.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Электродвигатель 12 посредством магнитной муфты 6 вращает вал 1 с закрепленным на нем диском 2. При этом в зазоре, образуемом вращающимся 2 и неподвижным 7 дисками, образуется зона пониженного давления, благодаря которому происходит подача газа через отверстия 9 заборной части устройства, корпус 5 и канал 3 опорного узла 8 в рабочую часть устройства. За счет вращения диска 2 происходит дробление пузырьков вводимого газа. Побудитель расхода тяжелого жидкого металла 10 создает внутри кожуха 4 вертикально направленный поток жидкого металла, создавая дополнительную эжекцию газа в зоне подачи его в рабочую часть устройства. За счет этого увеличивается объем подачи газа и формируется стабильный поток смеси тяжелого жидкого металла и мелкодисперсного газа на выходе из устройства. Этот поток способен распространять мелкодисперсные газовые пузыри и интенсифицировать физико-химические процессы восстановления тяжелого жидкого металла в относительно большом объеме. Восстановление происходит за счет взаимодействия растворенного и связанного свинцом кислорода с подаваемым водородсодержащим газом по реакции: PbO+H2→H2O+Pb.The electric motor 12 by means of a magnetic coupling 6 rotates the shaft 1 with the disk 2 fixed on it. At the same time, a reduced pressure zone is formed in the gap formed by the rotating 2 and fixed 7 disks, due to which gas is supplied through the holes 9 of the intake part of the device, the housing 5 and the channel 3 reference node 8 in the working part of the device. Due to the rotation of the disk 2, the bubbles of the introduced gas are crushed. The flow driver of the heavy liquid metal 10 creates a vertically directed stream of liquid metal inside the casing 4, creating additional ejection of gas in the zone of its supply to the working part of the device. Due to this, the gas supply volume increases and a stable flow of a mixture of heavy liquid metal and finely dispersed gas at the outlet of the device is formed. This stream is able to propagate fine gas bubbles and intensify the physicochemical processes of recovery of a heavy liquid metal in a relatively large volume. The reduction occurs due to the interaction of dissolved and bound oxygen by lead with a hydrogen-containing gas supplied by the reaction: PbO + H 2 → H 2 O + Pb.

Конкретный вариант исполнения устройства ввода газа в тяжелый жидкий металл содержит электродвигатель АИР-100L2 мощностью 5,5 кВт и магнитную муфту ММ 01-010.A specific embodiment of a device for introducing gas into a heavy liquid metal comprises an AIR-100L2 electric motor with a power of 5.5 kW and a magnetic coupling MM 01-010.

Габаритные размеры составных частей:Overall dimensions of components:

- диаметр вала - 28 мм;- shaft diameter - 28 mm;

- внутренний диаметр кожуха - 100 мм;- inner diameter of the casing - 100 mm;

- диаметр нижнего вращающегося диска - 80 мм, толщина 10 - мм;- diameter of the lower rotating disk - 80 mm, thickness 10 - mm;

- диаметр верхнего неподвижного диска - 80 мм;- diameter of the upper fixed disk - 80 mm;

- диски установлены с зазором 1,5 мм относительно друг друга;- discs are installed with a gap of 1.5 mm relative to each other;

- зазор между кожухом и дисками - 10 мм;- the gap between the casing and the discs is 10 mm;

- шнек, выполняющий роль побудителя расхода тяжелого жидкого металла, имеет 2 витка с шагом 70 мм и диаметром 94 мм;- the auger, which acts as an incentive for the consumption of heavy liquid metal, has 2 turns with a pitch of 70 mm and a diameter of 94 mm;

- зазор между шнеком и кожухом - 3 мм;- the gap between the screw and the casing - 3 mm;

- каналы в количестве четырех шт. выполнены в виде проточек на внешней обойме подшипника скольжения шириной 3 мм и глубиной 3 мм.- channels in the amount of four pcs. made in the form of grooves on the outer sleeve of a sliding bearing 3 mm wide and 3 mm deep.

Условия проведения испытаний устройства ввода газа в тяжелый жидкий металл: скорость вращения электродвигателя - 2750 об/мин; тяжелый жидкий металл - эвтектический сплав 44,5% Pb - 55,5% Bi; температура тяжелого жидкого металла - 430°C; объемный расход газа, подаваемого под уровень тяжелого жидкого металла - 1,5 м3/ч.Test conditions for a device for introducing gas into a heavy liquid metal: electric motor rotation speed - 2750 rpm; heavy liquid metal - eutectic alloy 44.5% Pb - 55.5% Bi; temperature of heavy liquid metal - 430 ° C; the volumetric flow rate of gas supplied under the level of a heavy liquid metal is 1.5 m 3 / h.

Преимущества по сравнению с прототипом при прочих равных условиях испытаний: объем восстановленного тяжелого жидкого металла увеличился в 12 раз, а объемный расход газа, подаваемого под уровень тяжелого жидкого металла, увеличился в 5 раз.Advantages compared to the prototype, ceteris paribus: the volume of the recovered heavy liquid metal increased by 12 times, and the volumetric flow rate of gas supplied under the level of heavy liquid metal increased by 5 times.

Claims (3)

1. Устройство ввода газа в тяжелый жидкий металл, состоящее из электродвигателя, установленного над уровнем тяжелого жидкого металла, вала, магнитной муфты, соединяющей электродвигатель с валом, заборной и рабочей частей устройства, расположенных соответственно над и под уровнем тяжелого жидкого металла, корпуса с отверстиями, нижнего вращающегося диска, укрепленного на валу, и верхнего неподвижного диска, расположенного на корпусе, причем нижний вращающийся и верхний неподвижный диски установлены с зазором относительно друг друга, отличающееся тем, что устройство дополнительно снабжено кожухом, внутри которого с зазором установлены верхний неподвижный и нижний вращающийся диски, побудителем расхода тяжелого жидкого металла, расположенным с зазором внутри кожуха и укрепленным на нижнем вращающемся диске, опорным узлом с, по меньшей мере, одним каналом, соединяющим между собой заборную и рабочую части устройства.1. A device for introducing gas into a heavy liquid metal, consisting of an electric motor mounted above the level of the heavy liquid metal, a shaft, a magnetic coupling connecting the electric motor to the shaft, the intake and working parts of the device located respectively above and below the level of the heavy liquid metal, the housing with holes , a lower rotating disk mounted on the shaft, and an upper fixed disk located on the housing, the lower rotating and upper fixed disks are installed with a gap relative to each other, ex characterized in that the device is additionally equipped with a casing, inside which the upper fixed and lower rotating disks are mounted with a gap, an incentive device for heavy liquid metal, located with a gap inside the casing and mounted on the lower rotating disk, a support unit with at least one channel, connecting the intake and working parts of the device. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что побудитель расхода тяжелого жидкого металла выполнен в виде шнека.2. The device according to p. 1, characterized in that the inducer of the flow of heavy liquid metal is made in the form of a screw. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что опорный узел выполнен в виде подшипника скольжения.3. The device according to claim 1, characterized in that the support node is made in the form of a sliding bearing.
RU2016152328A 2016-12-29 2016-12-29 Device for introducing gas into heavy liquid metal RU2639721C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152328A RU2639721C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Device for introducing gas into heavy liquid metal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016152328A RU2639721C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Device for introducing gas into heavy liquid metal

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2639721C1 true RU2639721C1 (en) 2017-12-22

Family

ID=63857464

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016152328A RU2639721C1 (en) 2016-12-29 2016-12-29 Device for introducing gas into heavy liquid metal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2639721C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2192052C1 (en) * 2001-02-12 2002-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образования "Нижегородский государственный технический университет" Nuclear power plant
WO2015159273A1 (en) * 2014-04-18 2015-10-22 Agenzia Nazionale Per Le Nuove Tecnologie, L'energia E Lo Sviluppo Economico Sostenibile (Enea) Passive system for evacuating the residual heat from a nuclear reactor
RU2566661C1 (en) * 2014-06-11 2015-10-27 Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" Nuclear power plant and device for injection of protective gas into plant
WO2016076756A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-19 Открытое акционерное общество "АКМЭ - инжиниринг" Method and system for controlling the introduction of gas into a coolant, and nuclear reactor installation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2192052C1 (en) * 2001-02-12 2002-10-27 Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образования "Нижегородский государственный технический университет" Nuclear power plant
WO2015159273A1 (en) * 2014-04-18 2015-10-22 Agenzia Nazionale Per Le Nuove Tecnologie, L'energia E Lo Sviluppo Economico Sostenibile (Enea) Passive system for evacuating the residual heat from a nuclear reactor
RU2566661C1 (en) * 2014-06-11 2015-10-27 Открытое Акционерное Общество "Акмэ-Инжиниринг" Nuclear power plant and device for injection of protective gas into plant
WO2016076756A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-19 Открытое акционерное общество "АКМЭ - инжиниринг" Method and system for controlling the introduction of gas into a coolant, and nuclear reactor installation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101810430B1 (en) Shaft Extension Cooling type Air Compressor and Fuel Stack Vehicle thereof
EP2167707B1 (en) Device and method for production of hydrogen
US9320125B2 (en) Plasma device
JP2007109659A (en) X-ray device
WO2019184580A1 (en) Liquid cooling drive motor for vehicles
RU2639721C1 (en) Device for introducing gas into heavy liquid metal
US3462308A (en) Method and means for flowing a gas in a fuel cell system
KR20110115186A (en) De-mineralizer for fuel cell
RU2438769C1 (en) Rotor-type hydrodynamic cavitator for fluids processing (versions)
CN102643680A (en) Nozzle of dry powder gasification furnace
JP7333536B2 (en) Blower
CN203230620U (en) Friction proofing device of centrifugal electric pump
CN109821434B (en) Microbubble generating device under low-speed state
KR102402423B1 (en) Nuclear power plant and device for feeding a cover gas into the plant
CN114551930B (en) Variable flow gas mixing injection device, fuel cell system and method
KR20090062350A (en) Air supplying apparatus including water-device for fuel cell
KR20160033514A (en) Screw rotor for screw-type vacuum pump
CN103962022A (en) Fluid mixing device with low pressure loss
CN100408893C (en) Mechanical sealing apparatus for enamel reaction still
CN203257721U (en) Main water-feeding pump
RU60399U1 (en) DEVICE FOR PHYSICAL AND CHEMICAL TREATMENT OF LIQUID MEDIA
RU62605U1 (en) PLANT FOR WATER DECOMPOSITION BY ELECTROLYZIS
CN218030799U (en) Vertical condensed water pump bearing oil supply device
CN113210772B (en) Flow equalizing device and method for gap flow field in metal revolving body micro electrolytic machining
KR101372956B1 (en) Plasma gasifier for syn-gas generation, and method for operating the same