(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクの中味の液体を攪拌するための装置において、底部液体入口端部（３）と液体と気体の混合物を吐出するための頂端（４）とにおいて開放したチューブ（２）と、これらの端部の中間の高さにおいて空気を注入するためのタップ（５）とからなる少なくとも１つの気泡上昇装置を具備し、該チューブ（２）がまた該頂端と空気注入タップとの中間の高さにおいて付加的な開口（７）を有し、該付加開口を通して液体がチューブの中へ吸入されたり、あるいはそこから吐出されることができることを特徴とするタンクの中味の攪拌装置。
【請求項２】
前記チューブが、前記連結管開口より少し下方で終わっている底部と、該底部よりも大きな直径（Ｄ２）を有する頂部とを有している、請求の範囲第１項に記載されたタンクの中味の攪拌装置。
【請求項３】
前記チューブの部分が直径の突然変化する部分において連結されている、請求の範囲第２項に記載されたタンクの中味の攪拌装置。
【請求項４】
前記チューブの部分が直径が徐々に変化する部分において連結されている、請求の範囲第２項に記載されたタンクの中味の攪拌装置。
【請求項５】
連結管（８）が前記付加開口（７）において前記チューブ（２）に連結され、該連結管が前記頂端（４）より下において開放している、請求の範囲第１項に記載されたタンクの中味の攪拌装置。
【請求項６】
少なくとも１つの第２の付加的な開口（１７）が、前記チューブ（２）頂端（４）と前記空気注入タップ（５）との中間の高さ位置に設けられ、該中間開口（７，１７）が異なった高さのところに位置している、請求の範囲第１項に記載されたタンクの中味の攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
本発明はタンクの中味を攪拌するための装置に関するものである。
これはこの目的のために既に採用されている装置を用いており、また特に、原子力産業界においても普通に用いられており、これは気泡上昇と呼ばれており、両端において開放した全体的に垂直なチューブからなっており、またその中間高さのところにおいて空気入口タップを有している。底端は常時タンク内の液体の中に浸漬されており、液体の入口開口になっており、他方、頂端は状況に応じて液体から出現しているかあるいは液体に浸漬されており、空気と液体の混合物を吐出するための開口になっており、この理由は、前記タップを通ってチューブ内へ導入された空気が上昇すると、頂端を通って出ていくまでチューブ内に存在する液体を同伴し、吐出された液体がタンクから底端の開口を通って入ってくる液体と置き換えられるからである。前記気泡上昇は動的な機械部品を必要とせず、従って腐食性の液体の中でさえも用いることができ、それらはタンク内の液体を攪拌、均質化するために非常に効果的であり、特にタンクの底部に蓄積されたあらゆる沈積物を浮遊状態に戻すために効果がある。
気泡上昇の効率は、同伴される液体の流量の供給された空気の流量によって割算することによって得られた値として定義することができる。この値は非常に変化し易く、浸漬度、即ち、タンク内の液体のレベルと空気タップとの間の高さと、該空気タップと気泡上昇の頂部との間の高さ（不変値）との比率に大きく依存することがわかっており、前者の高さは空気タップと液体の自由表面との間のレベル差に対応する。もし液体が気泡上昇の頂部と同じレベルにあると、該気泡上昇は完全に浸漬しており、浸漬度は１００％であり、この値は液が体タンク内で降下するにつれて減少する。前記効率は浸漬度とともに急速に低下し、該浸漬度が約１／３に等しくなると零になり、最早液体が気泡上昇の頂部開口から出てこないことを意味していることがわかる。従って、気泡上昇は液体のレベルの低いタンクに関しては操作不能になることを認めなければならない。タンク内のレベルが可変的である場合には、幾つかの異なった高さの気泡上昇が配置され、状況に応じて分離的に使用され、最高の効率を有しているようなものを選んだり、あるいは最も完全な均質化が得られる深さにおいて開放するものを選んだりすることになる。しかしながら、設置上の問題が複雑になることは正しい解釈である。
本発明の目的は、効率が良くて、かつ液体レベルの低いタンクにおいても補助的に操作が可能な改良された気泡上昇を提供することにある。これは幾つかの通常の気泡上昇に取って代わることができる。
本発明による気泡上昇は底部液体入口端部と液体と気体の混合物を吐出するための頂端とにおいて開放したチューブと、これらの端部の中間の高さにおいて空気を注入するためのタップとからなっており、また、該チューブがまた該頂端と空気注入タップとの中間の高さにおいて付加的な開口を有している点で区別される。この新しい開口はある種の状況の下では液体の付加的な流れを吸入し、あるいは該混合物を吐出することができる。１本のチューブがこの開口に連結される。
本発明について例示的に、かつ非限定的に示された以下の図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は本発明による気泡上昇を示す。
図２ａから図２ｄは区別することのできる幾つかの操作方法を示す。
図３は他の気泡上昇を示す。
図１の気泡上昇装置はタンク１の中に収容されているところが示されており、これは底端３および頂端４において開放した主チューブ２を有し、通常は、上昇気体とそれに同伴される液体との混合物を、水平方向あるいは下方向へさえも吐出するために、かぎ型状に曲がっている。前記底端３より少し上方において、空気タップ５に相当する中間開口か形成されており、該中間開口に対しては前記混合気体を供給する圧縮空気配管６が連結されている。
本発明の本質的な要素は、主チューブ２において前記タップ５と頂端４との間に位置する付加的な開口７であり、該開口に対してはそこから水平方向あるいは下方向へ延在し、かつ頂端４より下でタンク１の中へ開放している連結管８を連結させることができる。
前記連結管８自身がタンクからの液体吸入と混合物の吐出の両方に等しく適応できることがわかるであろう。前記気泡上昇の第１のある種の幾何学的特性を記述し、それらの利点を説明するのがよい。主チューブは頂部に向かって拡大されており、底端３における直径Ｄ１から頂端４における直径Ｄ２へとより大きくなるように変化している。直径が変化する位置は連結管開口７より少し下方であって、しかも突然変化しているが、正しい操作は主チューブ２の少しの高さ部分に亘って直径を徐々に変化させていくことによって得られるであろう。このような構造は連結管８を通して液体を吸入する場合に有益である。その理由は、一定の内径を有した滑らかな主チューブにおいては均質な流れが発生し、連結管開口７を通る大量の付加的な流れを得ることができないが、ここで記述したような主チューブ２は乱流を発生させ、連結管８を通る液体の吸入を促進させることがわかっていたからである。直径がＤ１からＤ２へ変化する部分、即ち、乱流の発生する部分と連結管開口７との間の高さの差ｄはできるだけ小さく、多分数ｃｍになっていなければならず、もしそれが大き過ぎると、吸入効果は減少するかあるいはなくなってしまうであろう。
さらに、底端３と空気タップ開口５との間の高さの差ｂの値を最適化して減少させて行った付加的な試験によって、気泡上昇の特性を低下させるような底端３へ向かう空気の下方方向への散逸の危険性を防止するために、従来技術による装置において推奨されていた、１５ｃｍないし２５ｃｍという経験値を大きく減少させることができるということが実証された。
空気の散逸を起こすことなく主チューブ２における高さの差ｂを約５ｃｍにし、しかはタップ５を通る注入率を３倍以下にまで増加させることができる。高さの差ｂを減少させることができるということは、それによって気泡上昇の浸漬度合を増加させ、その他のものは同じにしておくことができ、従って、液体レベルが低い場合のタンク内操作範囲、即ち操作停止に対応する浸漬度を１／３のままにすることができるので、有利である。空気タップ５が高い位置にあっても操作機能は確保できるが、この位置が下がると気泡上昇の効率が増加する。
連結管８の直径Ｄ３と、その傾斜角と長さとは経験的に画定される。該直径Ｄ３は前記直径Ｄ２よりも小さく、その長さは主チューブ２の（直径Ｄ１の）底部の長さより短くなっていなければならない。
図２ａは、タンクの底部がほぼ空になっているが、その中味の均質化は全て同一にするようにしている状態を示している。空気が必要な割合で供給され、連結管開口７が連結管８を通して液体を吐出する前に、主チューブ２の底部に存在する液体を同伴し、気泡上昇の底部部分のみに関係する気泡上昇の“第１段階”機能が得られ、“第２段階”機能に関係する連結管開口７と頂端４との間に存在する残りの部分は、この操作モードにおいては浸漬度が小さ過ぎるので、全く空の状態になっていた空気のリークもない。
もしタンクが充満されて、図２ｂにおける状態に到達して、液体レベルが連結管開口７を越えても、この機能は以前とほとんど変化せず、混合物が液体の中へ直接吐出されること以外は、全ての空気と液体の混合物は連結管８内を通過する。
もしタンク１がさらに充満されて、図２ｃにおける状態に到達すると、第２の吐出段階が多分活性状態になる。注入される空気の流れが比較的少ないと、吸入された液体は全て、前と同様に、連結管８を通ってタンク内へ送られる。しかしながら、空気流が増えると、注入される液体の流れも増加し、急激に比率を増した増加部分が第２段階を通過し、普通の気泡上昇と同様に頂端４から出ていく。これら２つの段階の間で混合物を分割することによって、幾つかの高さ部分において攪拌されることによって液体は均質化することができる。
もしタンク内の液体レベルがさらに上昇して、図２ｄの状態に到達すると、気泡上昇の機能は再び変化し、連結管８における液体の循環方向が逆転し、付加的な液体の流れを伴う吸入チューブになる。２つの高さ部分において液体を吸入することによって、タンクの中味は高度に攪拌され、同時に主チューブ２内に同伴される液体の流れも増加する。連結管開口７も吸入操作を可能にすることによって気泡上昇の機能を最適化し、理想的な空気流に関して、普通の気泡上昇におけるよりも多量の液体流を吐出することができる。
図３は中間オリフィスの概念が２つ以上の吐出段階を備えた気泡上昇にまで拡げることができることを示しており、ここで示された気泡上昇は第１のオリフィス（以前の実施例においては番号７で示していた）の上方に第２のオリフィス１７を有しており、それに対して第２の連結管１８が連結されている。これは前と同様にタンク１の方へ向かって下方へ傾斜し、その直径Ｄ５は第１の連結管８の直径Ｄ３と同じか、あるいは少しそれより大きい。従って主チューブ２は直径Ｄ１、Ｄ２、Ｄ４の３つの部分からなり、それらは７と１７に連結され、直径も前と同様に突然変化、あるいは徐々に変化している。空気と液体の混合物は、浸漬度合および空気流に応じて、気泡上昇７、１７から、あるいは主チューブ２の頂端４を通って、あるいは同時にこれらの点の幾つかから吐出される。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３】
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