SE513588C2

SE513588C2 - Apparatus for separating solid objects from a flowing fluid

Info

Publication number: SE513588C2
Application number: SE9900690A
Authority: SE
Inventors: Mats Henriksson
Original assignee: Vattenfall Ab
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-10-09
Also published as: SE9900690L; SE9900690D0; AU3339100A; WO2000050802A1

Abstract

A device for the separation of solid objects (scrap) from a fluid flowing in a tube conduit (2) comprises a housing (3) mounted between separate input and output parts (2', 2") of the tube conduit, within which housing the objects may be separated and accumulated. The two tube parts (2', 2") are interconnected via at least one screw-shaped canal (10) that is formed within the housing. The tube conduit forms an outer delimiting wall (2) against which the fluid and said objects are pressed by influence of the centrifugal force during their passage through the canal. In said delimiting wall (2) are one or several openings (17) through which the objects may be flung out from the canal loop and be collected in the housing (3).

Description

i dum »i M uxw »ihiH W U 20 25 30 35 513 588 2 måste ges en komplicerad form. Den komplicerade formen medför att utprovning och tillverkning blir tidskrävande och kostsam. i dum »I M uxw» ihiH W U 20 25 30 35 513 588 2 must be given a complicated form. The complicated shape entails that testing and manufacturing will be time consuming and costly.

Upnfinningens svften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovan- nämnda olägenheter och skapa en förbättrad skrotfälla eller av- skiljningsanordning. Ett grundläggande syfte med uppfinningen är därför att skapa en tillverkningstekniskt jämförelsevis en- kel avskiljaranordning, som icke blott låter sig tillverkas pà ett kostnadseffektivt sätt, utan även förmår avskilja och kvar- hålla skrotobjekten i ett flöde pà ett tillförlitligt sätt. En annat syfte är att skapa en avskiljaranordning som då den pas- seras av ett huvudvattenflöde i exempelvis en matarvattenled- ning ej ger upphov till flödesstörningar såsom virvelbindning, turbulens och liknande, vilka i sin tur skulle kunna ge upphov till skadliga vibrationer i ledningssystemet nedströms avskil- jaranordningen. Ytterligare syften med uppfinningen är att skapa en avskiljaranordning som låter sig monteras i befintliga ledningsrör, varjämte anordningen ej skall ge upphov till nämn- värt tryckfall i ett fluidflöde då detta passerar avskiljar- anordningen.The invention and features of the invention The present invention aims at eliminating the above mentioned inconveniences and create an improved scrap trap or separation device. A basic object of the invention is therefore to create a manufacturing technically comparable kel separator device, which can not only be manufactured on cost-effectively, but also able to separate and retain keep scrap objects in a flow in a reliable manner. One another purpose is to create a separator device which then of a main water flow in, for example, a feed water line does not give rise to flow disturbances such as vortex bonding, turbulence and the like, which in turn could give rise to to harmful vibrations in the downstream control system jaranordningen. A further object of the invention is to create a separator device that can be mounted in existing ones pipeline, and the device shall not give rise to the pressure drop in a fluid flow as it passes the separator the device.

Enligt uppfinningen näs åtminstone det grundläggande syftet medelst de särdrag som är angivna i patentkravets 1 kän- netecknande del. Fördelaktiga utföranden av den uppfinnings- enliga anordningen är vidare definierade i de osjälvständiga kraven.According to the invention, at least the basics are achieved the purpose by means of the features set out in claim 1 of net drawing part. Advantageous embodiments of the invention according to the device are further defined in the dependent the requirements.

Kortfattad vtterliqare belvsning av teknikens ståndpunkt Centrifugalavskiljaranordningar för allmänna industri- ändamål är tidigare kända genom exempelvis US 1931193, US 2425110, US 2512253, US 2616563, US 2986278, US 4834887, EP 0005494, EP 0162441, EP 0267285 och FR 2630658. Ingen av dessa avskiljaranordningar grundar sig emellertid på användning av skruvformiga kanaler av det slag som karaktäriserar före- liggande uppfinning enligt efterföljande patentkrav. Av detta skäl lämpar sig de tidigare kända anordningarna icke för av- skiljning av skrot ur matarvattnet till kärnreaktorer. än *wii 513 583 3 Kort beskrivning av bifogad ritning På ritningen är: Fig 1 en längdsektion genom en avskiljaranordnin finningen, och 5 g enligt upp- Fig 2 en tvärsektion A-A i fig 1.Brief description of the state of the art Centrifugal separators for general industrial purposes are previously known by, for example, US 1931193, US 2425110, US 2512253, US 2616563, US 2986278, US 4834887, EP 0005494, EP 0162441, EP 0267285 and FR 2630658. None of however, these separator devices are based on use of helical channels of the type which characterize the the present invention according to the appended claims. Of this For this reason, the prior art devices are not suitable for separation of scrap from the feed water to nuclear reactors. than * wii 513 583 3 Short description of the attached drawing In the drawing are: Fig. 1 is a longitudinal section through a separator device the finding, and 5 g according to Fig. 2 shows a cross section A-A in Fig. 1.

Detalierad beskrivning av ett föredraget utförande av uppfinningen 10 På ritningen betecknar 1 generellt en avskiljaranordning som är monterad i anslutning till en rörlednin en fluid kan befordras. g 2 genom vilken I praktiken är-avskiljaranordningen i första hand avsedd att användas i lednin vatten, gar för transport av i synnerhet matarvatten i kärnkraftverk. Avskiljar- anordningen är placerad mellan första och andra delar 2' 15 rörledningen 2. rördelen 2' 2" av pà en uppströmssida av anordningen och rördelen 2" på en nedströmssida.Detailed description of a preferred embodiment of the invention 10 In the drawing, 1 generally denotes a separator device which is mounted adjacent to a pipeline a fluid can be transported. g 2 by which In practice, the separator device is in primarily intended for use in the line water, for the transport of in particular feed water in nuclear power plants. Separator the device is placed between first and second parts 2 ' 15 pipeline 2. pipe part 2 ' 2 "av on an upstream side of the device and the pipe part 2 " on a downstream side.

Såsom framgår av pilarna på ritningen finns Avskiljaranordningen inbegri betecknat hus, 20 per ett i sin helhet med 3 vilket i exemplet är sammansatt av en rörformig, närmare bestämt cylindrisk yttervägg 4 och två motsatta gavel- väggar 5, 5'.As can be seen from the arrows in the drawing The separator device includes designated house, 20 per one in its entirety by 3 which in the example is composed of a tubular, more specifically, cylindrical outer wall 4 and two opposite gable ends. walls 5, 5 '.

Till en ände av huset 3, nämligen den undre änden, är anslutet ett utlopp 6 för evakuering av uppsamlat skrot, tex i samband med revision av ett kärnkraftverk. Utloppet 6 kan vara 25 förbundet med två avstängningsventiler (ej visade) med vilkas hjälp uppsamlade skrotobjekt kan bortföras ur huset under kon- trollerade former. Det skall noteras att utloppet 6 är lok liserat vid husets 3 lägsta punkt. 30 De båda rördelarna 2' a.. skruvformig kanalslinga som ä huset 3. , 2" är inbördes förbundna via en r helt eller delvis inbyggd i I exemplet på ritningen inbe kanaler 10. griper kanalslingan fyra Mellan rörledningen 2 och husets 3 cylindervägg 4 av- gränsas en ringformig spalt 16, vilken tjänar såsom ett sam- 35 lingsutrymme för de skrotobjekt som skall avskiljas ur vatten- eller fluidflödet. Rörledningen 2 tjänar såsom en yttre be- gränsningsvägg i vilken är urtagna öppningar 17.To one end of the housing 3, namely the lower end, is connected an outlet 6 for evacuation of collected scrap, e.g. in in connection with the audit of a nuclear power plant. The outlet 6 can be Connected to two shut-off valves (not shown) with which help collected scrap objects can be removed from the house below cone- enchanted forms. It should be noted that the outlet 6 is a locomotive located at the lowest point of the house. 30 The two pipe parts 2 ' a .. helical channel loop as ä the house 3. , 2 "are interconnected via a is wholly or partly built into In the example of the drawing inbe channels 10. grips the channel loop four Between the pipeline 2 and the cylinder wall 4 of the housing 3 an annular gap 16 is defined, which serves as a joint Space for the scrap objects to be separated from the or the fluid flow. The pipeline 2 serves as an external boundary wall in which openings are recessed 17.

Inuti rörledningen 2 är monterad en central, avlång kärndel 26 som är cylinderformad och har en diamete r som är 10 15 20 25 30 513 588 4 mindre än rörledningens 2 invändiga diameter. På så sätt utbil- das mellan kärndelen 26 och röret 2 en ringformig spalt 27.Inside the pipeline 2 is mounted a central, oblong core part 26 which is cylindrical and has a diameter r which is 10 15 20 25 30 513 588 4 smaller than the inside diameter of the pipeline 2. In this way an annular gap 27 is formed between the core part 26 and the tube 2.

Vid sina båda motsatta ändar uppvisar kärndelen 26 änd- kroppar 28, 28' som var och en är tillverkad utifrån ett initi- alt cylinderformat ämne i vilket urtages fyra tangentiellt åt- skilda spàr 29 med tvärsnittsvis svagt rundad form och med skruvformig utsträckning. Varje dylikt spår 29 har sin största tvärsnittsarea i anslutning till en korsformig ändyta 30, som sträcker sig vinkelrätt mot rörets 2 axiella utsträckning. Från denna yttre ände uppvisar det enskilda spåret ett successivt minskande djup fram till ett område där spåret övergår i en enskild kanal 10. I sagda område har spåren ett djup som över- ensstämmer med ringspaltens 27 bredd eller djup. Diametern hos den enskilda ändkroppen överensstämmer med rörets 2 invändiga diameter. Detta innebär att ändkroppen avskär rörets 2 tvär- snitt. I det område där det enskilda spåret 29 har sitt minsta djup övergår detsamma i en skruvformig kanal 10 som fortsätt- ningsvis avgränsas av en i ringspalten 27 anordnad, skruvformig skiljevägg 31. Varje skiljevägg kan sträcka sig ett eller flera varv utmed den centrala kärndelen 26. I rörets 2 vägg är öpp- ningarna 17 urtagna. Dessa placeras åtskilda, företrädesvis ekvidistant åtskilda längs varje enskild kanal 10.At their two opposite ends, the core portion 26 has end ends bodies 28, 28 ', each of which is manufactured on the basis of an all cylindrical blank in which four tangentially separate grooves 29 with cross-section slightly rounded shape and with helical extent. Each such track 29 has its largest cross-sectional area adjacent to a cruciform end face 30, which extends perpendicular to the axial extent of the tube 2. From this outer end has the individual track a successive one decreasing depth up to an area where the track merges into a individual channel 10. In said area the grooves have a depth which corresponds to the width or depth of the ring gap 27. The diameter of the individual end body corresponds to the interior of the tube 2 diameter. This means that the end body cuts off the transverse cut. In the area where the individual track 29 has its smallest depth, the same passes into a helical channel 10 which continues is delimited by a helical arrangement arranged in the annular gap 27 partition 31. Each partition can extend one or more turns along the central core part 26. In the wall of the tube 2, the 17 selected. These are placed separately, preferably equidistant separated along each individual channel 10.

I den enskilda kanalen 10 är vidare anordnad en eller flera styrlister 32. Närmare bestämt är i exemplet anordnade två dylika styrlister 32, som är placerade på den mantelyta på kärndelen 26 som är fjärmad från kanalens yttre begränsnings- vägg, dvs röret 2. Styrlisternas 32 höjd är mindre än kanalens 10 djup.In the individual channel 10 a or several guide strips 32. More specifically, are arranged in the example two such guide strips 32, which are placed on the mantle surface on the core portion 26 which is spaced from the outer boundary of the channel wall, ie the pipe 2. The height of the guide strips 32 is less than that of the duct 10 deep.

Den unpfinninqsenliga anordninqens funktion Antagandes att rörledningen 2 utgörs av en matarvatten- ledning kommer vatten från den inkommande rördelen 2' att strömma in med stor hastighet (10 m/s) i de olika kanalerna 10 via spåren 29 i ändkroppen 28. När vattnet passerar genom den enskilda, skruvformiga kanalen 10 underkastas detsamma verkan av centrifugalkraften. Detta innebär att vattnet jämte eventu- ella, medföljande skrotobjekt anpressas mot insidan av den yttre begränsningsvägg som utgörs av väggen 2. I och för sig är ringspalten 16 under drift städse fylld med vatten, vilket A- 10 Ü 20 25 515 588 5 innebär att vattenströmningen mellan kanalerna 10 och ring- spalten 16 via öppningarna 17 blir måttlig. De skrotobjekt som vanligen har betydligt större densitet än vatten och som av centrifugalkraften anpressas mot begränsningsväggen 2, kommer dock att kastas ut genom öppningarna 17 och uppfångas i ring- spalten 16. Genom att huset 3 är vertikalt och har en lägsta punkt vid evakueringsutloppet 6 kommer de uppfångade skrot- objekten att ansamlas i området av utloppet. Det vatten som befriats från skrotobjekt passerar ut i den utgående rördelen 2" via spåren 29 i ändkroppen 28', som omvandlar vattenflödet till ett konventionellt, axiellt flöde i rördelen 2". Betraktatl i strömningsriktningen har dessa spår 29 successivt ökande djup i riktning mot ändkroppens 28' fria ände. I detta sammanhang skall påpekas att summan av de fyra kanalernas 10 enskilda tvärsnittsareor svarar mot den enskilda rördelens 2', 2" tvär- snittsarea.Function of the inventive device Assuming that the pipeline 2 consists of a feed water water from the incoming pipe part 2 'will flow in at high speed (10 m / s) in the various channels 10 via the grooves 29 in the end body 28. As the water passes through it individual helical channel 10 is subjected to the same effect of centrifugal force. This means that the water and any otherwise, the accompanying scrap object is pressed against the inside of it outer boundary wall consisting of wall 2. In itself is during operation, the gap 16 is always filled with water, which A- 10 Ü 20 25 515 588 5 means that the water flow between the channels 10 and the ring the gap 16 via the openings 17 becomes moderate. The scrap objects that usually has significantly greater density than water and as of the centrifugal force is pressed against the boundary wall 2, will however, to be ejected through the openings 17 and caught in the ring column 16. Because the housing 3 is vertical and has a lowest point at the evacuation outlet 6, the captured scrap objects to accumulate in the area of the outlet. The water that freed from scrap objects passing out into the outgoing pipe section 2 "via the grooves 29 in the end body 28 ', which converts the water flow to a conventional, axial flow in the pipe section 2 " in the flow direction, these grooves 29 have gradually increasing depths in the direction of the free end of the end body 28 '. In this context it should be noted that the sum of the four channels 10 individual cross-sectional areas correspond to the 2 ', 2 "cross-section of the individual pipe part cut area.

En fördel med den uppfinningsenliga avskiljaranordningen är att densamma làter sig tillverkas pä ett rationellt sätt trots jämförelsevis komplicerade strömningsbanor. En annan för- del är att anordningen säkerställer en effektiv och tillförlit- lig avskiljning av skrotobjekt ur vattnet eller fluiden, var- jämte de uppfångade skrotobjekten kvarhàlls på ett säkert sätt i uppsamlingsutrymmet.An advantage of the separator device according to the invention is that it can be manufactured in a rational way despite comparatively complicated flow paths. Another part is that the device ensures an efficient and reliable separation of scrap objects from the water or fluid, in addition to the captured scrap objects are securely retained in the collection space.

Claims

N U 20 25 30 35 513 588 Patent claims

Device for separating solid objects from a fluid flowing in a pipeline (2), comprising a housing (3 ') mounted between separated, incoming and outgoing pipe parts (2', 2 ") inside which the objects can be separated and accumulated, characterized in that the two pipe parts (2 ', 2 ") are interconnected via an at least partially helical channel (10), which is located inside the housing (3) and has an outer limiting wall in shape of said pipeline (2) against which the fluid and solid objects present are pressed by centrifugal force action during their passage through the channel and in which there are one or more openings (17) through which the objects can be thrown out of the channel and collected in the housing, that the channel ( 10) extends between two end bodies (28, 28 '), which are separated by a cylindrical core part (26) with a diameter which is smaller than both the diameter of the pipeline and the end bodies, the core part (26) and the pipeline (26) 2) delimits an annular gap (27 ), and that in a portion of each end body (28, 28 ') facing away from the core part, at least one helical running groove (29) serving as a channel inlet and outlet is formed, which transitions into a channel-forming space (10) delimited by at least one helical partition (31) arranged in the annular gap (27).

Device according to Claim 1, characterized in that one or more guide strips (32) remote from the pipeline (2) are arranged in the duct (10), the height of which is less than the depth of the duct.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the individual end body (28, 28 ') has a cylindrical basic shape, the individual groove (29) having a depth therein which gradually decreases from an outer end towards an inner end adjacent the channel (10).