TWI571887B - 用於核能發電廠內緊急爐心冷卻系統之高容量吸濾器 - Google Patents

用於核能發電廠內緊急爐心冷卻系統之高容量吸濾器 Download PDF

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TWI571887B
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查爾斯 安德生
艾德華 渥伯特
尼可拉斯 赫金斯
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Description

用於核能發電廠內緊急爐心冷卻系統之高容量吸濾器
本發明係有關一種用於吸取管(suction line)之吸濾器(suction strainer)。更特別來說，本發明係有關一種用於核能發電廠內緊急爐心冷卻系統之吸濾器。
所有核能發電廠都有在無法正常操作且在反應爐冷卻系統發生重大破損時之某種形式的緊急爐心冷卻系統(Emergency Core Cooling System；簡稱ECCS)。大部分的ECCS有兩個階段：在泵自一大型槽吸水且將水抽到反應爐冷卻系統或反應爐中之注入階段(injection phase)、以及泵在所有的水被抽到圍阻體(containment)之後自圍阻體集水池(containment sump)抽取水之再循環階段(recirculation phase)。
ECCS有一主要功能，即是在反應爐冷卻系統的冷卻劑喪失時提供補給水(makeup water)，以便冷卻反應爐。需要此種冷卻，以便排除反應爐燃料在反應爐停機之後仍有的衰變熱(decay heat)。某些核能發電廠中之ECCS可能有第二種主要功能，即是將化學劑提供給反應爐及反應爐冷卻系統，以便保證反應爐不會產生電力。
ECCS的主要組件是水供應(槽)、泵、互連管路、高壓泵、低壓泵、儲水槽、積蓄器(accumulator)、以及一旦該儲水槽空了之後被用來使水循環通過反應爐之一圍 阻體集水池。
在核反應爐中，一吸濾器被設置在圍阻體區，且其目的在於防止諸如絕緣物等的鬆散材料及殘渣在該再循環階段中被ECCS泵吸住。該等泵在核能發電廠中執行一重要且必不可少的功能。此外，該吸濾器之一目的是使諸如泵及核燃料總成等的下游組件不受受到這類殘渣的不利影響。吸濾器在其本質上具有積聚殘渣層的傾向。於使用中，當水循環通過該吸濾器時，固體殘渣積聚在該吸濾器的外表面。此種再循環持續著，直到冷停機(cold shutdown)時不再需要該ECCS為止。
結構上的考慮、流體動力負載、及空間限制都限制了核圍阻建築物中之吸濾器的尺寸及形狀。
一種現有的吸濾器設計利用以多孔金屬片製造的巢套管。將金屬片的末端接合且熔接，而形成一管。在核能發電工業中，熔接是受到嚴格管制的。因此，在任何殼核能應用中減少或取消熔接是有利的。
提供了本發明，以便解決前文所述之問題及其他問題，且本發明提供了先前此種類型的吸濾器不曾提供的優點及態樣。在後文之實施方式中將參照各附圖而完整地說明本發明之特徵及優點。
本發明之一態樣係有關一種用於核能發電廠的緊急爐心冷卻系統之高容量吸濾器。該高容量吸濾器包含一框架 、一流通充氣部(flow-through plenum)、及一濾器陣列。該流通充氣部被以機械方式安裝到該框架，且包含複數個入口及一出口。該濾器陣列也被以機械方式安裝到該框架，且包含複數個濾器群組。每一濾器群組係與該充氣部之一對應的入口流體連通。
本發明之該態樣可包括下文所述之一些單獨的或以任何合理方式組合的額外特徵中之一或多個特徵。每一濾器群組可包含複數個巢套管。每一巢套管可包含一內多孔管，且該內多孔管被配置在一對應的外多孔管內，藉此在該內與外多孔管之間產生了一間隙空間。該等巢套管可被配置成複數個行及列，且自該充氣部向外延伸，藉此每一巢套管具有一巢套管出口，而形成了每一間隙空間與該充氣部上的一入口間之一流體連通。每一濾器群組可包含一流通頂板。每一濾器群組可包含一流通底板。每一濾器群組可包含被設置在該等巢套管的一近端之複數個頂柵。每一流通頂板可包含被設置在該等巢套管的一近端之複數個頂柵。每一流通底板可包含被設置在該等巢套管的一遠端之複數個底柵。該複數個頂柵可包含一第一頂柵，該第一頂柵包含：複數個在尺寸及形狀上對應於每一外多孔管的外圓周之第一孔，其中每一外多孔管之一近端被插入一對應的第一孔內且被該對應的第一孔支承；以及複數個第二孔，該複數個第二孔被設置在該等第一孔之間且被設置在該等第一孔附近，而可讓流體流過。該複數個頂柵可包含一第二頂柵，該第二頂柵包含：定位於該第一頂柵中之該等 第一孔之複數個第一孔，每一第一孔具有比該外多孔管的該近端上之一開口小之一橫截面積，藉此該內與外管間之該間隙空間至少被該第二柵之一表面實質上密封，且藉此每一內多孔管之一近端被插入一對應的第一孔內且被該對應的第一孔支承；以及定位於該第一頂柵上的該等第二孔之複數個第二孔，該複數個第二孔被設置在該等第一孔之間且被設置在該等第一孔附近，而可讓流體流過。該複數個頂柵可包含一第三頂柵，該第三頂柵包含：定位於該第二頂柵中之該等第一孔之複數個第一孔，每一第一孔具有比該內多孔管的該近端上之一開口小之一橫截面積，藉此該內多孔管之該近端鄰接該第三頂柵之一表面，而形成該巢套管入口；以及定位於該第二頂柵上的該等第二孔之複數個第二孔，該複數個第二孔被設置在該等第一孔之間且被設置在該等第一孔附近，而可讓流體流過。該複數個底柵可包含一第一底柵，該第一底柵包含複數個在尺寸及形狀上對應於每一外多孔管的外圓周之第一孔，其中每一外多孔管之一遠端被插入一對應的第一孔內且被該對應的第一孔支承。該複數個底柵可進一步包含一第二底柵，該第二底柵包含：複數個第一孔，每一第一孔定位於一內多孔管與一外多孔管間之一對應的間隙空間；複數個第二孔，每一第二孔定位於一對應的內多孔管的一遠端上之一開口，而形成定位於該充氣部的一入口之該巢套管出口；在每一第二孔附近且實質上密封該對應的內多孔管的該遠端上之該開口之一中央編織材料；以及複數個機械扣件，每一 扣件通過一對應的第二孔，且接合該對應的內多孔管之該遠端，而將該對應的內多孔管保持在該巢套管中之一所需位置。該第一頂柵及該第三頂柵可將該第二頂柵夾在其間，藉此該第一頂柵及該第三頂柵之表面接合該第二頂柵之相對表面。該第一頂柵、該第二頂柵、及該第三頂柵可被以機械方式附接到該框架。該第一底柵及該充氣部之一表面可將該第二底柵夾在其間，藉此該第一底柵及該充氣部之表面接合該第二底柵之相對表面。該第一底柵及該第二底柵可被以機械方式附接到該框架。一繫桿可將每一頂板以機械方式接合到一對應的底板，且該複數個巢套管可使每一頂板與對應的底板隔離。被一機械扣件接合到每一頂板且被一機械扣件接合到相對端的對應的底板之一對橫構框架可將該頂板以機械方式接合到一對應的底板。一機械扣件可將每一濾器群組附接到該流通充氣部。一繫桿可將每一頂板以機械方式接合到一對應的底板，且該複數個巢套管可使每一頂板與對應的底板隔離。當汙染流體自該等外多孔管之外表面傳遞到內表面且自該等內多孔管之內表面傳遞到外表面時，該等內多孔管與該等外多孔管間之該等間隙空間可被調整接受一被過濾的流體流量。該等底板可被調整被用來作為出口，而將一被過濾的流體供給到該流通充氣部上的該等入口。該等巢套管可被定向在相對於一圍阻體區中之流體的一上表面成0度與90度之間。該等巢套管可被定向在實質上垂直於一圍阻體區中之流體的一上表面。該等巢套管可被定向在實質上水平於一圍阻體 區中之流體的一上表面。
本發明之另一態樣係有關一種用於核能發電廠的緊急爐心冷卻系統之高容量吸濾器。該高容量吸濾器包含一框架、一流通充氣部、及一濾器陣列。該流通充氣部被安裝到該框架，且包含複數個入口及一出口。該濾器陣列也被安裝到該框架，且包含複數個濾器群組。每一濾器群組器具有複數個巢套管。每一巢套管包含自一金屬片形成之圓柱形內多孔管，該金屬片具有沿著相對邊部分形成之以機械方式形成的互補接縫構件，其中互鎖該等以機械方式形成的互補接縫構件，以便形成一機械接縫，而形成該圓柱形內多孔管。該圓柱形內多孔管被配置在一對應的圓柱形外多孔管內，藉此在該內與外多孔管之間產生了一間隙空間。也自一金屬片形成該圓柱形外多孔管，該金屬片具有沿著相對邊部分形成之以機械方式形成的互補接縫構件，其中互鎖該等以機械方式形成的互補接縫構件，以便形成一機械接縫，而形成該圓柱形外多孔管。
該態樣可包括下文所述之一些單獨的或以任何合理方式組合的特徵中之一或多個特徵。該圓柱形內多孔管之該機械接縫可形成繞著該圓柱形內多孔管的縱向長度捲繞之一螺旋形結構。該圓柱形外多孔管之該機械接縫可形成繞著該圓柱形外多孔管的縱向長度捲繞之一螺旋形結構。該等巢套管被配置成複數個行及列，且自該充氣部向外延伸，藉此每一巢套管具有一巢套管出口，而形成了每一間隙空間與該充氣部上的一入口間之一流體連通。該高容量吸 濾器可進一步包含：一流通頂板，該流通頂板包含複數個頂柵；以及一流通底板，該流通底板包含以相對於該等巢套管而與該複數個頂柵為相對之方式設置之複數個底柵。該複數個頂柵可包含一第一頂柵，該第一頂柵包含：複數個在尺寸及形狀上對應於每一圓柱形外多孔管的外圓周之第一孔，其中每一圓柱形外多孔管之一近端被插入一對應的第一孔內且被該對應的第一孔支承；以及複數個第二孔，該複數個第二孔被設置在該等第一孔之間且被設置在該等第一孔附近，而可讓流體流過。該複數個頂柵可包含一第二頂柵，該第二頂柵包含：定位於該第一頂柵中之該等第一孔之複數個第一孔，每一第一孔具有比該圓柱形外多孔管的該近端上之一開口小之一橫截面積，藉此該內與外管間之該間隙空間至少被該第二柵之一表面實質上密封，且藉此每一圓柱形內多孔管之一近端被插入一對應的第一孔內且被該對應的第一孔支承；以及定位於該第一頂柵上的該等第二孔之複數個第二孔，該複數個第二孔被設置在該等第一孔之間且被設置在該等第一孔附近，而可讓流體流過。該複數個頂柵可包含一第三頂柵，該第三頂柵包含：定位於該第二頂柵中之該等第一孔之複數個第一孔，每一第一孔具有比該圓柱形內多孔管的該近端上之一開口小之一橫截面積，藉此該圓柱形內多孔管之該近端鄰接該第三頂柵之一表面，而形成該巢套管入口；以及定位於該第二頂柵上的該等第二孔之複數個第二孔，該複數個第二孔被設置在該等第一孔之間且被設置在該等第一孔附近，而 可讓流體流過。該第一頂柵及該第三頂柵可將該第二頂柵夾在其間，藉此該第一頂柵及該第三頂柵之表面接合該第二頂柵之相對表面。該第一頂柵、該第二頂柵、及該第三頂柵可被以機械方式附接到該框架。該複數個底柵可包含第一底柵，該第一底柵包含複數個在尺寸及形狀上對應於每一圓柱形外多孔管的外圓周之第一孔，其中每一圓柱形外多孔管之一遠端被插入一對應的第一孔內且被該對應的第一孔支承。該複數個底柵可包含一第二底柵，該第二底柵包含：複數個第一孔，每一第一孔定位於一圓柱形內多孔管與一圓柱形外多孔管間之一對應的間隙空間；複數個第二孔，每一第二孔定位於一對應的圓柱形內多孔管的一遠端上之一開口，而形成定位於該充氣部的一入口之該巢套管出口；在每一第二孔附近且實質上密封該對應的圓柱形內多孔管的該遠端上之該開口之一中央編織材料；以及複數個機械扣件，每一扣件通過一對應的第二孔，且接合該對應的圓柱形內多孔管之該遠端，而將該對應的圓柱形內多孔管保持在該巢套管中之一所需位置。該第一底柵及該充氣部之一表面可將該第二底柵夾在其間，藉此該第一底柵及該充氣部之表面接合該第二底柵之相對表面。該第一底柵及該第二底柵可被以機械方式附接到該框架。
本發明之另一態樣係有關一種用於核能發電廠的緊急爐心冷卻系統之高容量吸濾器。該吸濾器包含：一流通充氣部，該流通充氣部包含一入口及一出口；以及一濾器陣列。該濾器陣列包含複數個巢套管，每一巢套管包含一內 多孔管，該內多孔管被配置在一對應的外多孔管內，藉此在該內與外多孔管之間產生了一間隙空間，該內及外管包含一徑向延伸之槽，該槽鄰接該內及外管的一徑向延伸之區段，其中該徑向延伸之槽及該徑向延伸之區段沿著相對於該內及外管的一中心軸之一相同的徑向方向而延伸。
本發明之另一態樣係有關一種用於核能發電廠的緊急爐心冷卻系統之高容量吸濾器。該吸濾器包含：一流通充氣部，該流通充氣部包含一入口及一出口；以及一濾器陣列。該濾器陣列包含複數個巢套管，每一巢套管包含一內多孔管，該內多孔管被配置在一對應的外多孔管內，藉此在該內與外多孔管之間產生了一間隙空間，該內及外管包含延伸了每一管的長度之一以機械方式形成的螺旋形接縫。
本發明之另一態樣係有關一種用於核能發電廠的緊急爐心冷卻系統之高容量吸濾器。該吸濾器包含：一流通充氣部，該流通充氣部包含一入口及一出口；以及一濾器陣列。該濾器陣列包含複數個巢套管。每一巢套管包含一內多孔管，該內多孔管被配置在一對應的外多孔管內，藉此在該內與外多孔管之間產生了一間隙空間。該內及外管包含複數個徑向延伸之槽，該複數個徑向延伸之槽鄰接該內及外管的對應的複數個徑向延伸之區段。該複數個徑向延伸之槽形成：一第一螺旋形型樣，該第一螺旋形型樣具有與該內及外管的一表面有關之一第一方位；以及一第二螺旋形型樣，該第二螺旋形型樣具有與該內及外管的該表面 有關之該第一方位相反之一第二方位。
本發明之另一態樣係有關一種用於核能發電廠的緊急爐心冷卻系統之高容量吸濾器。該吸濾器包含：一流通充氣部，該流通充氣部包含一入口及一出口；以及一濾器陣列。該濾器陣列包含複數個巢套管。每一巢套管包含一內多孔管，該內多孔管被配置在一對應的外多孔管內，藉此在該內與外多孔管之間產生了一間隙空間。該內及外管包含一徑向延伸之槽，該徑向延伸之槽鄰接該內及外管的一徑向延伸之區段，其中該徑向延伸之槽及該徑向延伸之區段沿著相對於該內及外管的一中心軸之一相同的徑向方向而延伸。
本發明之前述四個態樣可包括下文所述之一些單獨的或以任何合理方式組合的特徵中之一或多個特徵。該等巢套管可被配置成複數個行及列，且自該充氣部向外延伸，藉此每一巢套管具有一巢套管出口，而形成了每一間隙空間與該充氣部上的一入口間之一流體連通，其中該濾器陣列形成了一濾器群組，且該高容量吸濾器包含複數個濾器群組。
每一濾器群組可包含一流通頂板。每一濾器群組可包含一流通底板。每一濾器群組可包含被設置在該等巢套管的一近端之複數個頂柵。每一流通頂板可包含被設置在該等巢套管的一近端之複數個頂柵。每一流通底板可包含被設置在該等巢套管的一遠端之複數個底柵。該複數個頂柵可包含一第一頂柵，該第一頂柵包含：複數個在尺寸及形 狀上對應於每一外多孔管的外圓周之第一孔，其中每一外多孔管之一近端被插入一對應的第一孔內且被該對應的第一孔支承；以及複數個第二孔，該複數個第二孔被設置在該等第一孔之間且被設置在該等第一孔附近，而可讓流體流過。該複數個頂柵可包含一第二頂柵，該第二頂柵包含：定位於該第一頂柵中之該等第一孔之複數個第一孔，每一第一孔具有比該外多孔管的該近端上之一開口小之一橫截面積，藉此該內與外管間之該間隙空間至少被該第二柵之一表面實質上密封，且藉此每一內多孔管之一近端被插入一對應的第一孔內且被該對應的第一孔支承；以及定位於該第一頂柵上的該等第二孔之複數個第二孔，該複數個第二孔被設置在該等第一孔之間且被設置在該等第一孔附近，而可讓流體流過。該複數個頂柵可包含一第三頂柵，該第三頂柵包含：定位於該第二頂柵中之該等第一孔之複數個第一孔，每一第一孔具有比該內多孔管的該近端上之一開口小之一橫截面積，藉此該內多孔管之該近端鄰接該第三頂柵之一表面，而形成該巢套管入口；以及定位於該第二頂柵上的該等第二孔之複數個第二孔，該複數個第二孔被設置在該等第一孔之間且被設置在該等第一孔附近，而可讓流體流過。該複數個底柵可包含一第一底柵，該第一底柵包含複數個在尺寸及形狀上對應於每一外多孔管的外圓周之第一孔，其中每一外多孔管之一遠端被插入一對應的第一孔內且被該對應的第一孔支承。該複數個底柵可包含一第二底柵，該第二底柵包含：複數個第一孔，每一 第一孔定位於一內多孔管與一外多孔管間之一對應的間隙空間；複數個第二孔，每一第二孔定位於一對應的內多孔管的一遠端上之一開口，而形成定位於該充氣部的一入口之該巢套管出口；在每一第二孔附近且實質上密封該對應的內多孔管的該遠端上之該開口之一中央編織材料；以及複數個機械扣件，每一扣件通過一對應的第二孔，且接合該對應的內多孔管之該遠端，而將該對應的內多孔管保持在該巢套管中之一所需位置。該第一頂柵及該第三頂柵可將該第二頂柵夾在其間，藉此該第一頂柵及該第三頂柵之表面接合該第二頂柵之相對表面。該第一頂柵、該第二頂柵、及該第三頂柵可被以機械方式附接到該框架。該第一底柵及該充氣部之一表面可將該第二底柵夾在其間，藉此該第一底柵及該充氣部之表面接合該第二底柵之相對表面。該第一底柵及該第二底柵可被以機械方式附接到該框架。一繫桿可將每一頂板以機械方式接合到一對應的底板，且該複數個巢套管可使每一頂板與對應的底板隔離。被一機械扣件接合到每一頂板且被一機械扣件接合到相對端的對應的底板之一對橫構框架可將該頂板以機械方式接合到一對應的底板。一機械扣件可將每一濾器群組附接到該流通充氣部。一繫桿可將每一頂板以機械方式接合到一對應的底板，且該複數個巢套管可使每一頂板與對應的底板隔離。當汙染流體自該等外多孔管之外表面傳遞到內表面且自該等內多孔管之內表面傳遞到外表面時，該等內多孔管與該等外多孔管間之該等間隙空間可被調整接受一被過濾 的流體流量。該等底板可被調整被用來作為出口，而將一被過濾的流體供給到該流通充氣部上的該等入口。
本發明之另一態樣係有關一種如前文所示及所述的用於核能發電廠的緊急爐心冷卻系統之高容量吸濾器。
本發明之另一態樣係有關一種如前文所示及所述的用於核能發電廠的緊急爐心冷卻系統的高容量吸濾器之濾器陣列。
本發明之另一態樣係有關一種如前文所示及所述的用於核能發電廠的緊急爐心冷卻系統的高容量吸濾器之濾器群組。
雖然本發明易於作出許多不同形式的實施例，但是係在下列理解下以各圖式示出本發明且以本發明之較佳實施例詳細地說明本發明：本發明之揭示將不被視為本發明的原理之範例，且本發明之揭示的用意並非將本發明之寬廣態樣限制在所示之實施例。
現在將說明本發明之一實施例，且至少其中：參考號碼1是一樣板；參考號碼2是一底柵；參考號碼3是一底柵；參考號碼4是第二底柵中用來容納一扣件及一定心裝置之一孔；參考號碼5是一外多孔管； 參考號碼6是一內多孔管；參考號碼7是一第一頂柵；參考號碼8是一第二頂柵；參考號碼9是一第三頂柵；以及參考號碼10是一框架之一強化橫構框架。
請參閱該等圖式，用於核能發電廠的緊急爐心冷卻系統(ECCS)之一高容量吸濾器100包含一框架104、一流通充氣部108、及一濾器陣列112。為了增加特定立方體容積之濾器表面積，濾器管5、6是具有交替的"髒汙"水及"清潔"水流路的一個在另一個內之巢套管。可配合壓水反應爐(pressurized water reactor)、沸水反應爐(boiling water reactor)、概括而言包含ECCS之任何核能發電廠系統而使用本發明之吸濾器。本發明也將熔接的使用最少化(若不能完全免除時)，而替代地使用機械扣件。因此，可相當經濟地製造本發明，且非常容易裝配本發明。
流通充氣部108被以機械方式安裝到該框架，且包含被設置在一樣板1上的複數個入口116、以及一出口120。充氣部108通常是一封閉式外殼。
濾器陣列112也被以機械方式安裝到框架104，且包含複數個濾器群組124，每一濾器群組124係充氣部108上的一入口116流體連通。一機械扣件將該等濾器群組124連接到流通充氣部108。
每一濾器群組124包含複數個巢套管128。每一巢套 管128包含一內多孔管6，且該內多孔管6被配置在一對應的外多孔管5內，藉此在該內與外多孔管6、5之間產生了一間隙空間132。該等巢套管128被配置成複數個行及列，且自充氣部108向外延伸，藉此每一巢套管128具有一出口，而形成了每一間隙空間132與充氣部108上的一入口116間之一流體連通。
每一濾器群組124也具有一流通頂板136。每一頂板136具有在該等巢套管128的一近端之複數個頂柵7、8、9。
一第一頂柵7具有複數個在尺寸及形狀上對應於每一外多孔管5的外圓周之第一孔140，其中每一外多孔管之一近端被插入一對應的第一孔140內且被該對應的第一孔140支承。一或多個第二孔144被設置在該等第一孔140之間且被設置在該等第一孔140附近，而可讓流體流過。
一第二頂柵8具有定位於該第一頂柵7中之該等第一孔140之複數個第一孔148。每一此種第一孔148具有比該外多孔管5的該近端上之一開口小之一橫截面積，藉此該內與外管6、5間之該間隙空間132至少被該第二柵8之一表面實質上密封，且藉此每一內多孔管6之一近端被插入一對應的第一孔148內且被該對應的第一孔148支承。使一或多個第二孔152定位於該第一頂柵7上的該等第二孔144，且使該一或多個第二孔152設置在該等第一孔148之間且設置在該等第一孔148附近，而可讓流體流過。
一第三頂柵9具有定位於該第二頂柵8中之該等第一孔148之複數個第一孔156。每一第一孔156具有比該內多孔管6的該近端上之一開口小之一橫截面積，藉此該內多孔管6之該近端鄰接該第三頂柵9之一表面，而形成該巢套管入口。使一或多個第二孔160定位於該第二頂柵8上之該等第二孔152，且使該一或多個第二孔160設置在該等第一孔156之間且被設置在該等第一孔156附近，而可讓流體流過。
該第一頂柵7及該第三頂柵9將該第二頂柵8夾在其間。該第一頂柵7及該第三頂柵9之表面接合該第二頂柵8之相對表面。該第一頂柵7、該第二頂柵8、及該第三頂柵9可被以機械方式附接到該框架104。
每一濾器群組124也具有一流通底板164。每一底板164具有在該等巢套管128的一遠端上之複數個底柵2、3。該等底板164被調整被用來作為出口，而將一被過濾的流體供給到該流通充氣部108上的該等入口116。
一第一底柵3具有複數個在尺寸及形狀上對應於每一外多孔管5的外圓周之第一孔168，其中每一外多孔管5之一遠端被插入一對應的第一孔168內且被該對應的第一孔168支承。
一第二底柵2具有複數個第一孔172。每一第一孔172被定位於一內多孔管6與一外多孔管5間之一對應的間隙空間132。該第二底柵2也具有複數個第二孔176。每一第二孔176被定位於一對應的內多孔管6的一遠端上 之一開口，藉此形成定位於該充氣部108的一入口之該巢套管128出口。在每一第二孔176附近之一中央編織材料180實質上密封了該對應的內多孔管6的該遠端上之該開口。一機械扣件180通過每一第二孔176，且接合該對應的內多孔管6之該遠端，而將該對應的內多孔管6保持在該巢套管124中之一所需位置。一墊圈或其他實質上圓環形之構件通常被連接到該機械扣件，且被設置在該內多孔管6內，以便將該內多孔管6定心。
該第一底柵3及該充氣部108之一表面將該第二底柵2夾在其間，藉此該第一底柵3及該充氣部108之表面接合該第二底柵2之相對表面。該第一底柵3及該第二底柵2可被以機械方式附接到該框架104。
因此，當汙染流體自該等外多孔管5之外表面傳遞到內表面且自該等內多孔管6之內表面傳遞到外表面時，該等內多孔管6與該等外多孔管5間之該等間隙空間132被調整接受被過濾的流體流量。
一繫桿將每一頂板136以機械方式接合到一對應的底板164。該複數個巢套管128可使每一頂板136與對應的底板164隔離。被一機械扣件接合到每一頂板136且被一機械扣件接合到相對端的對應的底板164之一對橫構框架10進一步將該頂板136以機械方式接合到一對應的底板164。
該樣板1形成該充氣部108上之該複數個入口。因此，該樣板1具有複數個開口。使每一開口定位於一濾器群 組，以便將該等入口提供給該充氣部。該樣板被以機械方式附接到該充氣部108，且被附接到該等濾器群組124及該框架104。
如第24-26圖所示，通常以在一連續製程中被軋輥、穿孔、及切割之一不鏽鋼184條製造該等管。以機械接縫186將該等多孔條之相對邊接合及結合。扭轉或轉動該條之一終端，使具有螺旋形接縫而一邊容納相對邊的一部分之一管形成一接受器，而形成該機械接縫，藉此使該等相對邊接合。
以一種溝槽方式形成該等穿孔188。在金屬片184的一表面上形成一些縱向凹部，而形成被不鏽鋼184的一區段194隔離之一些開槽相對平行開口192。我們應可了解：該區段194相對於該等管5、6之外表面是凹入的。自該等管5、6之內表面檢視時，該等區段194將呈現為突出或延伸部。下文中將更詳細地說明此種情形。自將於下文中配合迄今述及的該結構所作的說明將可了解，具有機械接縫的該等管之結構適合於重複以及長度上及管直徑上之改變。
扭轉該金屬片184，以便形成一螺旋形方位，且將相對邊接合，而形成一管。該等相對邊具有以機械方式形成的互補接縫構件，且互鎖該等以機械方式形成的互補接縫構件，而形成該機械接縫186。所產生了該機械接縫186形成了繞著該等管的長度捲繞之一螺旋形結構。除了別的之外，機械接縫186不需要熔接該管即可實現結構完整性 ，這是對先前設計的一種改良。
例如，如第13-18圖所示，該等開口192在完成的巢套管中產生了一種雙螺旋形型樣。該等開口之第一螺旋形型樣平行於該接縫186。該等開口之第二螺旋形型樣沿著一相反方向而實質上橫越延伸到該接縫186。在一實施例中，該第一螺旋形型樣是一右旋螺旋形，且該第二螺旋形型樣是一左旋螺旋形。我們應可了解：可在不脫離本發明之精神下，使該等型樣300、302相反。
該第一螺旋形型樣之螺距通常遠小於該第二螺旋形型樣之螺距。在一實施例中，該第二螺旋形型樣之螺距比該第一螺旋形型樣之螺距大6倍。在另一實施例中，該第二螺旋形型樣之螺距比該第一螺旋形型樣之螺距大7倍。在一實施例中，該等巢套管之外多孔管5具有螺距比第一螺旋形型樣的螺距大6倍的一螺距之一第二螺旋形型樣，且該等巢套管之內多孔管6具有螺距比第一螺旋形型樣的螺距大7倍的一螺距之一第二螺旋形型樣。該第二螺旋形型樣與該第一螺旋形型樣的各別螺距之比率可大於3，可在大約3至大約10之間，可在大約4至大約8之間，可在大約6至大約8之間，或者可以是任何範圍或範圍之組合。
對先前技術巢套管的一改良被認為是進入該等管5、6的流體之流向角(flow angle)。在第27-29圖所示之一先前技術組態中，以具有相對邊部分之一金屬片形成管200，該等相對邊部分被熔接，而形成一縱向被熔接之接 縫204，藉此形成一管。以圓形孔208沖壓或沖孔該金屬片，而形成一多孔管200。如第29圖所示，該組態中之流體流動進入角210通常大約為90度。被認為在每一孔之刀口上建立了所不希望的亂流。
如第30圖所示，一流體流量214在並非該等先前技術管中經歷的90度之小於90度的一角度下進入該等巢套管之間隙空間132。藉此導致該等開口的刀口上之亂流的減少或消除。
如第30圖所示，流體流量214自圍繞外管5的一外部空間經由外管5之負的、凹陷的、或凹入的部分194而進入到該管5的內部空間內之間隙空間132。因為開口192是開槽的，所以與先前技術普遍採用的開口是平行於該管的圓柱形外表面之沖壓孔相比時，相對於凹入部分194為大於0度(且通常是垂直於該管5的圓柱形表面)的斜角絕緣織品(在結構上可能是長且薄的)較不可能進入該間隙空間132，且/或較不可能阻塞或堵塞該等開口192上之流體流量。因此，如第30圖所示，開槽的開口192可具有對凹入部分194是徑向向外且對該外多孔管5的徑向最外表面是徑向向內之間隙空間132的一入口。
如第30圖所示，流體流量214自內管6的一間隙空間經由內管6之正的、延伸的、或突出的區段194而進入到該間隙空間132。與外管5上的該等開口192類似，內管6上的該等開口192是開槽的，其角度相對於該等槽間之該等區段194為大於0度，且通常垂直於該管6之圓柱 形內表面。因此，如第30圖所示，開槽的開口192可具有對該區段194是徑向向外且自該管6的一圓柱形表面徑向向內延伸到該管6的內部空間之間隙空間132的一入口。
該等管5、6上的前文所述之該等開口192之方位可以是相反的。此處，外管5具有自該管5的圓柱形表面徑向向外延伸之開槽的開口，且該等區段194在該圓柱形表面上徑向向外突出。內管6具有徑向向外延伸之開槽的開口，其特徵在於區段194也自該圓柱形表面徑向向外突出。請參閱第31圖。
在替代實施例中，可混合該等方位，使一管有徑向向外突出的區段194，且使另一管有徑向向內突出的區段194。請參閱第32圖。
在又一替代實施例中，可在每一管5、6上混合該等突出區段194之該等方位。在該實施例中，單一管可呈現徑向向內及向外的突出區段194。
具有徑向延伸的開槽的開口之該等巢套管5、6至少提供了對先前設計之下列改良。減少了旁通量。旁通量是通過該巢套管介質且越出吸濾器的(亦即，未被過濾的)材料量。此外，減少了高差損失(head loss)。在本例子中，高差損失是跨越濾器介質的壓力降(pressure drop)。
在第34圖所示之另一實施例中，根據本發明的高容量吸濾器100配備了如同先前例子之巢套管5、6，但是 不同之處在於：該等巢套管5、6具有類似於第27-29圖所示的該等先前技術的管200之傳統的穿孔。
我們應可了解：可使該等巢套管5、6具有如第20-23及36圖所示之相對於一圍阻體區內的流體的上表面為實質上水平至水平的方位，或者具有如第33及35圖所示之實質上垂直至垂直的方位。在替代實施例中，可使該等巢套管5、6之方位被定在相對於該圍阻體區內的流體的上表面尤其為0度與90度間之任何一或多個角度。當使該等巢套管5、6之方位被定在相對於該圍阻體區內的流體的上表面為0度時，該等管為實質上平行於該流體之上表面，亦即，具有實質上水平的方位。當使該等巢套管5、6之方位被定在相對於該圍阻體區內的流體的上表面為90度時，該等管為實質上垂直於該流體之上表面，亦即，具有實質上垂直的方位。
影響該等巢套管5、6的方位之因素可以是該總成的必要長度、及/或圍阻體區內容納吸濾器100之可用空間。
本發明述及的該等吸濾器亦可配備巢套管之外的單管。請參閱第37圖。
術語"第一"、"第二"、"上"、"下"、"頂"、及"底"等的術語被使用時，只是用於相對於其他元件之解說目的，其用意並非以任何方式限制該等實施例。在本說明書的用法中，術語"複數個"之用意在於指示任何大於一且直到無限大(視需要為連接的或分離的)之數目。在本說明書的用法中，術語"被接合的"("joined")、"被附接的"( "attached")、及/或"被連接的"("connected")之用意在於組合或集合兩個元件而形成一單元，而且除非使用術語"直接地"及/或在圖式的支持下另行指定，否則可在該等被接合的或被連接的元件之間提供任何數目的元件、裝置、或扣件等的實體。螺旋形的螺距是以平行於該螺旋形的軸之方式量測的一完整的螺旋圈(helix turn)之寬度。如果離開觀測者的移動是順時針方向的，則該螺旋形是右旋的。大部分的硬體螺紋(螺紋是一種被用來執行轉動及線性移動與力間之轉換的螺旋形結構)是右旋的螺旋形。如果該移動是沿著逆時針方向，則一左旋螺旋形被觀測到。術語"實質上"("substantially")被用來該等巢套管之角度為包含±10度。
雖然已示出且說明了該等特定實施例，但是可在不顯著脫離本發明之精神下，想到許多修改，且保護範圍只受限於伴隨的申請專利範圍之範圍。
100‧‧‧高容量吸濾器
104‧‧‧框架
108‧‧‧流通充氣部
112‧‧‧濾器陣列
5‧‧‧外多孔管
6‧‧‧內多孔管
1‧‧‧樣板
116‧‧‧入口
120‧‧‧出口
124‧‧‧濾器群組
128‧‧‧巢套管
132‧‧‧間隙空間
136‧‧‧頂板
7‧‧‧第一頂柵
140,148,156,168,172‧‧‧第一孔
144,152,160,176‧‧‧第二孔
8‧‧‧第二頂柵
9‧‧‧第三頂柵
164‧‧‧底板
3‧‧‧第一底柵
2‧‧‧第二底柵
10‧‧‧橫構框架
184‧‧‧不鏽鋼
186‧‧‧機械接縫
188‧‧‧穿孔
192‧‧‧開口
194‧‧‧區段
300,302‧‧‧型樣
214‧‧‧流體流量
為了理解本發明，前文中已參照各附圖而以舉例方式說明了本發明，在該等附圖中：第1圖是本發明的一吸濾器之一等角視圖；第2圖是第1圖所示吸濾器之一部分爆炸圖；第3圖是第2圖所示吸濾器之一上視圖；第4圖是一吸濾器充氣部之一上視圖；第5圖是一第一底柵之一後等角視圖； 第6圖是第5圖所示第一底柵之一平視圖；第7圖是一第三頂柵之一等角視圖；第8圖是第7圖所示第三頂柵之一平視圖；第9圖是本發明的一吸濾器之一爆炸圖；第10圖是一樣板之一平視圖；第11圖是本發明的一吸濾器之一側視圖；第12圖是本發明的一吸濾器的一實施例之一透視圖；第13圖是第12圖所示吸濾器之一透視圖；第14圖是第12圖所示吸濾器之一透視圖；第15圖是第12圖所示吸濾器之一透視圖；第16圖是設有本發明的一吸濾器的一濾器群組之一透視圖；第17圖是第16圖所示濾器群組之一透視圖；第18圖是第16圖所示濾器群組之一透視圖；第19圖是第16圖所示濾器群組之一透視圖；第20圖是實驗浸入水中測試使用時的第12圖所示吸濾器之一透視圖；第21圖是當殘渣開始積聚在吸濾器的濾器群組的巢套管時的實驗測試使用中之第12圖所示吸濾器之一透視圖；第22圖是當殘渣繼續積聚在吸濾器的濾器群組的巢套管時的實驗測試使用中之第12圖所示吸濾器之一透視圖；第23圖是實驗測試使用中之第12圖所示吸濾器之一 透視圖，圖中主要示出一群組的一頂板、以及具有積聚在巢套管的內管的內壁上的殘渣之巢套管之入口；第24圖是被用來形成本發明中使用的一管的一多孔片之一部分平視圖；第25圖是第24圖所示的該片之一部分橫斷面圖；第26圖是自一多孔片形成而被用於本發明的一管之一部分橫截面圖；第27圖是被用於一先前技術的吸濾器的一先前技術的管之一透視圖；第28圖是被用於一先前技術的吸濾器的一先前技術的管之一透視圖；第29圖是一先前技術的管之一示意圖，圖中示出進入一間隙區之一流向角；第30圖是本發明的一巢套管配置之一示意圖，圖中示出進入一間隙區之一流向角；第31圖是本發明的一替代巢套管配置之一示意圖，圖中示出進入一間隙區之一流向角；第32圖是本發明的一替代巢套管配置之一示意圖，圖中示出進入一間隙區之一流向角；第33圖是實驗浸入水中測試使用時的第12圖所示吸濾器之一透視圖，其中該吸濾器之方位使該巢套管配置相對於實驗圍阻體結構中之水的上表面是垂直的；第34圖示出本發明的吸濾器之一替代實施例，其特徵為巢套管具有先前技術的孔配置； 第35圖是實驗浸入水中測試使用時的第34圖所示吸濾器之一透視圖，其中該吸濾器被定向在使該巢套管配置實質上垂直於實驗圍阻體結構中之水的上表面；第36圖是實驗浸入水中測試使用時的第34圖所示吸濾器之一透視圖，其中該吸濾器被定向在使該巢套管配置實質上平行於實驗圍阻體結構中之水的上表面；以及第37圖是未設有巢套管的根據本發明的一吸濾器之一透視圖。
100‧‧‧高容量吸濾器
104‧‧‧框架
108‧‧‧流通充氣部
112‧‧‧濾器陣列
124‧‧‧濾器群組
128‧‧‧巢套管
136‧‧‧頂板
164‧‧‧底板

Claims (16)

  1. 一種用於核能發電廠內緊急爐心冷卻系統之高容量吸濾器，包含：一框架；一流通充氣部，被以機械方式安裝到該框架，且包含複數個入口及一出口；以及一濾器陣列，也被以機械方式安裝到該框架，該濾器陣列包含複數個濾器群組，每一濾器群組係與該充氣部上之一對應的入口流體連通，每一濾器群組包含：複數個巢套管，每一巢套管包含一內多孔管，該內多孔管被配置在一對應的外多孔管內，藉此在該內與外多孔管之間產生了一間隙空間；一流通頂板，包含被設置在該等巢套管的一近端之複數個頂柵；一流通底板，其中一繫桿將每一頂板以機械方式接合到一對應的底板，且該複數個巢套管使每一頂板與對應的底板隔離；其中該複數個頂柵包含：一第一頂柵，該第一頂柵包含：在尺寸及形狀上對應於每一外多孔管的外圓周之複數個第一孔，其中每一外多孔管之一近端被插入一對應的第一孔內且被該對應的第一孔支承；以及複數個第二孔，該複數個第二孔被設置在該等第一孔之間且被設置在該等第一孔附近，以讓流體流過；以及 一第二頂柵，該第二頂柵包含：定位於該第一頂柵中之該等第一孔之複數個第一孔，每一第一孔具有比該外多孔管的該近端上之一開口小之一橫截面積，藉此該內與外管間之該間隙空間至少被該第二柵之一表面實質上密封，且藉此每一內多孔管之一近端被插入一對應的第一孔內且被該對應的第一孔支承；以及定位於該第一頂柵上的該等第二孔之複數個第二孔，該複數個第二孔被設置在該等第一孔之間且被設置在該等第一孔附近以讓流體流過。
  2. 如申請專利範圍第1項之高容量吸濾器，其中該等巢套管被配置成複數個行及列，且自該充氣部向外延伸，藉此每一巢套管具有一巢套管出口，而形成了每一間隙空間與該充氣部上的一入口間之一流體連通。
  3. 如申請專利範圍第2項之高容量吸濾器，其中該複數個頂柵包含：一第三頂柵，該第三頂柵包含：定位於該第二頂柵中之該等第一孔之複數個第一孔，每一第一孔具有比該內多孔管的該近端上之一開口小之一橫截面積，藉此該內多孔管之該近端鄰接該第三頂柵之一表面，而形成該巢套管入口；以及定位於該第二頂柵上的該等第二孔之複數個第二孔，該複數個第二孔被設置在該等第一孔之間且被設置在該等第一孔附近以讓流體流過。
  4. 如申請專利範圍第3項之高容量吸濾器，其中該複數個底柵包含：一第一底柵，該第一底柵包含在尺寸及形狀上對應於 每一外多孔管的外圓周之複數個第一孔，其中每一外多孔管之一遠端被插入一對應的第一孔內且被該對應的第一孔支承。
  5. 如申請專利範圍第4項之高容量吸濾器，其中該複數個底柵包含：一第二底柵，該第二底柵包含：複數個第一孔，每一第一孔定位於一內多孔管與一外多孔管間之一對應的間隙空間；複數個第二孔，每一第二孔定位於一對應的內多孔管的一遠端上之一開口，而形成定位於該充氣部的一入口之該巢套管出口；在每一第二孔附近且實質上密封該對應的內多孔管的該遠端上之該開口之一中央編織材料；以及複數個機械扣件，每一扣件通過一對應的第二孔，且接合該對應的內多孔管之該遠端，而將該對應的內多孔管保持在該巢套管中之一所需位置。
  6. 如申請專利範圍第5項之高容量吸濾器，其中該第一頂柵及該第三頂柵將該第二頂柵夾在其間，藉此該第一頂柵及該第三頂柵之表面接合該第二頂柵之相對表面。
  7. 如申請專利範圍第6項之高容量吸濾器，其中該第一頂柵、該第二頂柵、及該第三頂柵被以機械方式附接到該框架。
  8. 如申請專利範圍第7項之高容量吸濾器，其中該第一底柵及該充氣部之一表面將該第二底柵夾在其間，藉此該第一底柵及該充氣部之表面接合該第二底柵之相對表面。
  9. 如申請專利範圍第8項之高容量吸濾器，其中該第一底柵及該第二底柵被以機械方式附接到該框架。
  10. 如申請專利範圍第9項之高容量吸濾器，其中被一機械扣件接合到每一頂板且被一機械扣件接合到相對端的對應的底板之一對橫構框架將該頂板以機械方式接合到一對應的底板。
  11. 如申請專利範圍第10項之高容量吸濾器，其中一機械扣件將每一濾器群組附接到該流通充氣部。
  12. 如申請專利範圍第5項之高容量吸濾器，其中當汙染流體自該等外多孔管之外表面傳遞到內表面且自該等內多孔管之內表面傳遞到外表面時，該等內多孔管與該等外多孔管間之該等間隙空間被調整接受一被過濾的流體流量。
  13. 如申請專利範圍第12項之高容量吸濾器，其中該等底板被調整作為出口，而將一被過濾的流體供給到該流通充氣部上的該等入口。
  14. 如申請專利範圍第1項之高容量吸濾器，其中該等巢套管被定向在相對於一圍阻體區中之流體的一上表面成0度與90度之間。
  15. 如申請專利範圍第1項之高容量吸濾器，其中該等巢套管被定向在實質上垂直相對於一圍阻體區中之流體的一上表面。
  16. 如申請專利範圍第1項之高容量吸濾器，其中該等巢套管被定向在實質上水平相對於一圍阻體區中之流體的 一上表面。
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