УСТРОЙСТВО ВЫПУСКА ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ
DEVICE FOR ISSUING THE HEAVY PRESSURE FLUID

[Область техники]
Настоящее изобретение относится к устройству выпуска текучей среды высокого давления.
Данная патентная заявка притязает на приоритет патентной заявки Японии № 2014-85419, поданной 17 апреля 2014 г., содержание которой включено в данное описание в виде ссылки.
[Уровень техники]
Устройства выпуска текучей среды высокого давления используются, например, для процессов дезактивации/демонтажа электроэнергетического оборудования ядерных реакторов и т.д. Устройства выпуска текучей среды высокого давления могут испускать на объекты струи текучих среды высокого давления для чистки, резки, дробления бетона (удаление поверхностного загрязненного слоя) и выполнения других операций на трубах, металлических конструкциях, резервуарах и т.д. Патентный документ 1 раскрывает устройство струйной обработки в ядерном реакторе, которое выполняет дробеструйную обработку, обработку водяной струей и т.д. поверхностных структур внутри ядерного реактора, в качестве одного из таких устройств выпуска текучей среды высокого давления.
[Библиографический перечень]
[Патентный документ]
Патентный документ 1
[]
Публикация не прошедшей экспертизу патентной заявки Японии № 2000-298189
Сущность изобретения
[]
[Техническая проблема]
В энергетическом оборудовании, например, ядерных реакторов существует множество конструктивных элементов. По этой причине трубы, выполненные с возможностью перемещения текучих сред высокого давления, для подачи текучих сред высокого давления на объекты необходимо прокладывать, избегая этого множества конструктивных элементов. В результате трубы становятся более длинными, а падение давления по мере перемещении текучих сред высокого давления увеличивается, так что испускание этих текучих сред на объекты под высоким давлением может сделаться невозможным.
В этом случае, поскольку рассматривается использование труб с большой площадью проходного сечения, диаметры труб, имеющих большие площади проходного сечения, являются большими, а потому их прокладка выполняется не так-то просто. По этой причине требуется использование, например, изогнутых труб, трубочных колен и т.д., и, таким образом, прокладка труб занимает длительное время. Кроме того, когда положение выпуска среды высокого давления изменяется, перемещение труб при такой их укладке становится затруднительным. Таким образом, степень свободы может быть ограничена.
Настоящее изобретение было сделано, исходя из вышеописанных проблем, и задачей настоящего изобретения является - обеспечить устройство выпуска среды высокого давления, способное производить легкую прокладку трубы при исключении падения давления сред высокого давления.
[Решение проблемы]
Для того чтобы решить вышеупомянутую проблему, в соответствии с первым объектом настоящего изобретения обеспечено устройство выпуска текучей среды высокого давления, в котором проходит труба, к которой присоединена форсунка, и из этой форсунки выпускается перенесенная по этой трубе текучая среда высокого давления, при этом труба образована чередующимся соединением между собой первых труб и вторых труб, имеющих бóльшую площадь проходного сечения, чем первые трубы.
В соответствии со вторым объектом настоящего изобретения в первом объекте первые трубы сформированы в виде растягивающейся спирали.
В соответствии с третьим объектом настоящего изобретения в первом или во втором объекте по меньшей мере одна из вторых труб подсоединена к одной из первых труб, сформированных в виде спирали, в касательном направлении первых труб.
В соответствии с четвертым объектом настоящего изобретения в первом по третий объектах вторые трубы длиннее, чем первые трубы.
В соответствии с пятым объектом настоящего изобретения в первом по четвертый объектах первые трубы и вторые трубы изготовлены из нержавеющей стали.
В соответствии с шестым объектом настоящего изобретения в первом по пятый объектах текучая среда высокого давления представляет собой жидкий азот.
В соответствии с настоящим изобретением труба, к которой присоединена форсунка, чтобы испускать текучую среду высокого давления, выполненная с возможностью переноса текучей среды высокого давления, образована чередующимся соединением между собой первых труб и вторых труб, имеющих бóльшую площадь проходного сечения, чем первые трубы. Падение давления во время переноса текучей среды высокого давления подавлено посредством увеличения площади проходного сечения, используя вторые трубы, и, таким образом, труба может быть проходит дальше. Кроме того, первые трубы, имеющие меньшие площади проходного сечения, чем вторые трубы, получили возможность быть свободно изогнутыми в требуемых точках трубы, так что степень свободы прокладки всей трубы может быть увеличена.
Поэтому в соответствии с настоящим изобретением получено устройство выпуска текучей среды высокого давления, допускающее легкую прокладку при подавлении падения давления текучей среды высокого давления.
Краткое описание чертежей
[]
Фиг. 1 представляет собой вид, показывающий общую схему устройство выпуска среды высокого давления в варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2 представляет собой конфигурационную схему трубы в варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 представляет собой конфигурационную схему поперечного сечения трубочного переходника в варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 представляет собой график, показывающий соотношение между длиной трубы и падением давления в варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5А представляет собой вид в перспективе трубы в другом варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5В представляет собой вид в перспективе трубы в другом варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6А представляет собой вид сбоку трубы в еще одном варианте осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 6В представляет собой вид сбоку трубы в еще одном варианте осуществления настоящего изобретения.
Описание вариантов осуществления
[]
Далее со ссылками на сопроводительные чертежи будут описаны варианты осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 1 представляет собой вид, показывающий общую схему устройства 1 выпуска текучей среды высокого давления в варианте осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 1, в устройстве 1 выпуска текучей среды высокого давления проходит труба 31, к которой подсоединена форсунка 40, и поданная по трубе 31 текучая среда высокого давления выпускается через эту форсунка 40. Более конкретно, в данном варианте осуществления устройство 1 выпуска текучей среды высокого давления выполняет дробление стены Х объекта дезактивации ядерного электроэнергетического оборудования (удаление слоя загрязненной поверхности), и т.д.
Устройство 1 выпуска текучей среды высокого давления включает в себя резервуар-хранилище 10, устройство 20 наддува, охладительное устройство 30, форсунку 40 и устройство 50 вакуумного присасывания.
Резервуар-хранилище 10 хранит испускаемую текучую среду отдельно от форсунки 40. В данном варианте осуществления текучей средой является криогенный жидкий азот. Жидкий азот может снизить стоимость обработки без вторичного загрязнения, потому что при комнатной температуре он испаряется и при использовании в виде "водяной" струи не порождает загрязненную "воду". Резервуар-хранилище 10 через трубу 11 подсоединен к устройству 20 наддува.
Устройство 20 наддува повышает давление текучей среды, переносимой через трубу 11 от резервуара-хранилища 10. В данном варианте осуществления устройство 20 наддува, например, создает текучую среду высокого давления под давлением в несколько сотен МПа (мегапаскалей). В качестве устройства 20 наддува, например, может быть использован поршневой компрессор. В соответствии с видом испускаемой текучей среды высокого давления может быть принят другой тип устройства 20 наддува и, в частности, может быть использован турбокомпрессор. Устройство 20 наддува подсоединено к охладительному устройству 30 через трубу 21.
Охладительное устройство 30 охлаждает текучую среду, переносимую через трубу 21 от устройства 20 наддува. Это охладительное устройство 30 включает в себя теплообменник, выполненный с возможностью понижения температуры текучей среды высокого давления, температура которой под воздействием устройства 20 наддува повысилась. В данном варианте осуществления охладительное устройство 30 подсоединено к панели 30а управления, которое управляет подаваемым количеством и т.д. охладителя, осуществляющего теплообмен с текучей среды высокого давления, так чтобы температура текучей среды высокого давления могла быть понижена до установленной температуры. Охладительное устройство 30 через трубу 31 подсоединено к форсунке 40.
Форсунка 40 испускает текучую среду высокого давления, переносимую через трубу 31 от охладительного устройства 30, в направлении стены Х объекта дезактивации. Форсунка 40 окружена колпаком 41 форсунки. Этот колпак 41 форсунки выполнен по существу в форме короба, который открыт в направлении выпуска текучей среды высокого давления и образует пространство, окружающее зону выпуска текучей среды высокого давления, приводя открытую сторону в контакт со стеной Х объекта дезактивации. К колпаку 41 форсунки подсоединена труба 51.
Устройство 50 вакуумного отсоса через трубу 51 высасывает текучую среду изнутри колпака 41 форсунки. Это устройство 50 вакуумного отсоса выполнено с возможностью высасывания текучей среды высокого давления, испущенной в направлении стены Х объекта дезактивации и слоя загрязненной поверхности стены Х объекта дезактивации, удаляемого текучей средой высокого давления. Твердые вещества, содержащиеся в текучей среде, высосанной посредством устройства 50 вакуумного отсоса (поверхностного слоя стены Х объекта дезактивации и т.д.), перемещаются через трубу 52 и задерживаются посредством фильтра 53. Прошедшая через фильтр 53 текучая среда (газ) переносится через трубу 54 и посредством вентилятора 55 выпускается наружу. Заметим, что в данном варианте осуществления испускаемым газом является азот, который на окружающую среду не воздействует.
Далее будет описана конструкция трубы, выполненной с возможностью соединения охладительного устройства 30 с форсункой 40.
Как показано на фиг. 1, в данном варианте осуществления охладительное устройство 30 во время работы служит в качестве не загрязненной зоны, в то время как стена Х объекта дезактивации находится в комнате объекта дезактивации, служащей в качестве загрязненной зоны. Поскольку в загрязненной зоне электроэнергетического оборудования ядерного реактора находится множество конструктивных элементов (не показаны), то, например, трубу 31 требуется проложить в обход этого множества конструктивных элементов.
Фиг. 2 представляет собой конфигурационную схему трубы 31 в варианте осуществления настоящего изобретения.
Как показано на фиг. 2, труба 31 образована посредством чередующегося соединения первых труб 31а и вторых труб 31b, имеющих бóльшую площадь проходного сечения, чем первая труба 31а. Первые трубы 31а и вторые трубы 31b изготовлены из нержавеющей стали и способны переносить жидкий азот, служащий в качестве криогенной текучей среды высокого давления, а их площади проходного сечения увеличены в соответствии с диаметрами.
Каждая из первых труб 31а имеет первый диаметр D1. Каждая из вторых труб 31b имеет второй диаметр D2, бóльший, чем первый диаметр D1. Первый диаметр D1 первой трубы 31а в настоящем варианте осуществления установлен, например, в ¼ дюйма (6,35 мм). А второй диаметр D2 второй трубы 31b в настоящем варианте осуществления установлен, например, в ⅜ дюйма (9,53 мм). Первая труба 31а и вторая труба 31b, имеющие разные диаметры, соединены посредством трубочного соединительного переходника 32. Этот трубочный переходник 32 также выполнен из нержавеющей стали.
Фиг. 3 представляет собой конфигурационную схему поперечного сечения трубочного переходника в варианте осуществления настоящего изобретения.
Трубочный переходник 32 включает в себя основной корпус 33 соединительного переходника, выполненный с возможностью упора в первую трубу 31а и во вторую трубу 31b. Основной корпус 33 соединительного переходника включает в себя первый проходной канал 34а, имеющий ту же самую площадь проходного сечения, что и первая труба 31а, второй проходной канал 34b, имеющий ту же самую площадь проходного сечения, что и вторая труба 31b, и сужающийся проходной канал 34с, выполненный с возможностью плавного соединения первого проходного канала 34а со вторым проходным каналом 34b. Первая труба 31а зачеканена передней обжимной муфтой 36а и задней обжимной муфтой 37а, встроенными между основным корпусом 33 соединительного переходника и гайкой 35а, и прикрепленными к трубочному переходнику 32. Кроме того, вторая труба 31b зачеканена передней обжимной муфтой 36b и задней обжимной муфтой 37b, встроенными между основным корпусом 33 соединительного переходника и гайкой 35b и прикрепленными к трубочному переходнику 32.
Как показано на фиг. 2, длина второй трубы 31b установлена на более длинную величину, чем длина первой трубы 31а. Первая труба 31а имеет длину L1. Длина L1 первой трубы 31а в этом варианте осуществления установлена, например, на 5 м (метров). Кроме того, вторая труба 31а имеет длину L2. Длина L2 второй трубы 31b в этом варианте осуществления установлена, например, на 20 м (метров). Когда труба 31 проходит на 100 м или более, могут быть поочередно соединены между собой по меньшей мере четыре первые трубы 31а и по меньшей мере четыре вторые трубы 31а.
Фиг. 4 представляет собой график, показывающий соотношение между длиной трубы и падением давления в варианте осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 4 вертикальная ось представляет давление, а горизонтальная ось представляет длину. Кроме того, на фиг. 4 сплошная линия показывает величину падения давления, когда полный диаметр трубы 31 установлен в ¼ дюйма (6,35 мм), а пунктирная линия показывает величину падения давления, когда полный диаметр трубы 31 установлен в ⅜ дюйма (9,53 мм).
Как показано на фиг. 4, можно видеть, что когда полный диаметр трубы 31 установлен в ¼ дюйма, давление, полученное наддувом до 350 МПа, в точке 80 м равно нулю. С другой стороны, можно видеть, что, когда полный диаметр трубы 31 установлен в ⅜ дюйма (9,53 мм), достигнутое наддувом давление сохраняется на высоком уровне даже в точке 100 м. Из вышеописанного следует, что для трубы 31 установка второй трубы 31b на большую длину, чем длина первой трубы 31а, является эффективным с точки зрения подавления падения давления.
Вновь обратимся к фиг. 2 - первая труба 31а выполнена в форме растягивающейся спирали. С другой стороны, вторая труба 31b выполнена в прямолинейной форме. Более конкретно, - первая труба 31а выполнена в форме растягивающейся спирали в продольном направлении второй трубы 31b. На фиг. 2 первая труба 31а выполнена намоткой в форме нескольких катушечных витков в продольном направлении второй трубы 31b. Кроме того, первая труба 31а может быть еще и изогнута в продольном направлении второй трубы 31b.
В устройстве 1 выпуска текучей среды высокого давления с вышеописанной конфигурацией труба 31, к которой подсоединена форсунка 40 для выпуска текучей среды высокого давления, образована чередующимся соединением первых труб 31а и вторых труб 31b. Когда подсоединены вторые трубы 31b, и площадь проходного сечения увеличена, то, как это следует из тенденции, показанной на фиг. 4, падение давления при перемещении текучей среды высокого давления является подавленным по сравнению, например, с тем, когда полный диаметр трубы 31а в установлен в ¼ дюйма (6,35 мм). По этой причине, в качестве примера, в варианте осуществления по фиг. 1 труба 31а может быть проходит от рабочей комнаты до стены Х объекта дезактивации, которая находится от этой рабочей комнаты на расстоянии 100 м или более, притом что падение давления текучей среды высокого давления подавлено.
Первые трубы 31а, имеющие меньшие площади проходного сечения, чем вторые трубы 31b, подсоединены попеременно между собой, и в нужных точках трубы 31 могут быть свободно согнуты, так что степень свободы прокладки всей трубы 31 может быть повышена. Поэтому в данном варианте осуществления, даже если в загрязненной области необходимы множественные изгибы, труба 31 может быть проходит легко.
Кроме того, в этом варианте осуществления, поскольку первая труба 31а выполнена в форме растягивающейся спирали, эта первая труба 31а может быть удлинена в соответствии с пошаговыми различиями в загрязненной области и формами конструктивных элементов. Более того, поскольку положение изгиба трубы 31 может быть легко изменено, трубу 31 можно проложить более просто. Поэтому в этом варианте осуществления труба 31 уложена легко, время прокладки сокращено, а положение уложенной трубы 31 может быть легко изменено.
Кроме того, как очевидно из тенденции, показанной на фиг. 4, в этом варианте осуществления, поскольку вторая труба 31b является более длинной, чем первая труба 31а, падение давления текучей среды высокого давления может быть эффективно подавлено по сравнению с противоположным случаем, в котором более длинной является первая труба 31а.
Фиг. 5А и 5В представляют собой виды в перспективе трубы 31 в другом варианте осуществления настоящего изобретения. Фиг. 5А показывает вариант, в котором первая труба 31а является укороченной, а фиг. 5В показывает вариант, в котором первая труба 31а является удлиненной. Остальная конфигурация устройства 1 выпуска текучей среды высокого давления является такой же самой, что и в варианте осуществления, показанном на фиг. 2.
Как показано на фиг. 5А и 5В, первая труба 31а выполнена в форме спирали в направлении, отличном от продольного направления вторых труб 31b (направление, указанное на фиг. 5А стрелкой, затемненной точками, далее по тексту называется "направление удлинения и сжатия"), и имеет удлиняемую конструкцию в диапазоне ширины от Н1 до Н2 в направлении удлинения и сжатия. На фиг. 5А и 5В первая труба 31а выполнена посредством изгиба трубы в несколько витков в форме спирали в направлении удлинения и сжатия.
Кроме того, как показано на фиг. 5А и 5В, по меньшей мере одна из вторых труб 31b может быть подсоединена к первой трубе 31а в касательном направлении Т к этой первой трубе 31а, выполненной в форме спирали.
И еще в показанных на фиг. 5А и 5В вариантах осуществления первая труба 31а, имеющая меньшую площадь проходного сечения, чем вторая труба 31b, может быть свободно изогнута, притом, что падение давления текучей среды высокого давления эффективно подавлено, как в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, так что степень свободы прокладки всей трубы 31 может быть увеличена. Кроме того, как показано на фиг. 5А и 5В, по меньшей мере одна из вторых труб 31b подсоединена к первой трубе 31а в требуемой точке, в соответствии с "шаговой" разницей в касательном направлении первой трубы 31а, выполненной в форме спирали, так что при этом текучая среда высокого давления может переноситься без уменьшения своей гидродинамической силы. По этой причине падение давления текучей среды высокого давления может быть эффективно подавлено по сравнению, например, со способом подсоединения, показанном на фиг. 2. Другими словами, в показанном на фиг. 2 способе подсоединения начальный участок спирали первой трубы 31а изогнут по существу под прямым углом, то есть под большим углом в продольном направлении относительно второй трубы 31b. С другой стороны, в способе подсоединения, показанном на фиг. 5А и 5В, начальные участки спирали первой трубы 31а изогнуты плавно в касательном направлении Т спирали в продольном направлении относительно второй трубы 31b. В результате менее вероятно, что в способе соединения по фиг. 5А и 5В гидродинамической сила текучей среды высокого давления, вытекающей из второй трубы 31b, на начальном участке спирали будет понижена по сравнению со способом подсоединения, показанном на фиг. 2, и, таким образом, падение давления текучей среды высокого давления на этом участке эффективно подавлено.
В примерах, показанных на фиг. 5А и 5В, хотя направление удлинения и сжатия первой трубы 31а является по существу перпендикулярным продольному направлению второй трубы 31b, это направление удлинения и сжатия может быть установлено произвольно в соответствии с условиями монтажа и т.д. устройства 1 выпуска текучей среды высокого давления. Кроме того, первая труба 31а также может быть изогнута в вышеописанном направлении удлинения и сжатия.
Фиг. 6А показывает случай, в котором вторые трубы 31b, которые являются по существу перпендикулярными одна другой, соединены посредством первой трубы 31а, которой придана форма одного витка спирали. Даже в этом случае одна из вторых труб 31b подсоединена к другой из вторых труб 31b в касательном направлении Т к первой трубе 31а.
Кроме того, фиг. 6В показывает случай, в котором в качестве трубы 31а на фиг. 5А и 5В используется труба, которой придана форма одного витка спирали, а не труба, выполненная изгибом трубы в несколько витков спирали в направлении удлинения и сжатия.
В вариантах осуществления, показанных на фиг. 6А и 6В, относительные положения (угол) двух вторых труб 31b, соединенных посредством первой трубы 31а, которая следует в направлении вдоль поверхности чертежа и в направлении, перпендикулярном поверхности чертежа, изменены таким образом, чтобы трубу 31 можно было изогнуть.
И еще в показанных на фиг. 6А и 6В вариантах осуществления первая труба 31а, имеющая меньшую площадь проходного сечения, чем вторая труба 31b, может быть свободно изогнута, притом, что падение давления текучей среды высокого давления эффективно подавлено, как в варианте осуществления, показанном на фиг. 2, так что степень свободы прокладки всей трубы 31 может быть увеличена. Кроме того, по меньшей мере одна из вторых труб 31b подсоединена к первой трубе 31а в касательном направлении Т к первой трубе 31а, выполненной в форме спирали, как в вариантах осуществления по фиг. 5А и 5В, так что при этом текучая среда высокого давления может переноситься без уменьшения своей гидродинамической силы.
Как описано выше, в соответствии с вышеописанными вариантами осуществления устройство 1 выпуска текучей среды высокого давления, в котором труба 31, может быть, легко проходит, притом что падение давления текучей среды высокого давления подавлено, получено принятием такой конфигурации устройства 1 выпуска текучей среды высокого давления, в которой проходит труба 31, к которой подсоединена форсунка 40, а перемещаемая по трубе 31 текучая среда высокого давления выпускается через эту форсунку 40, и в которой труба 31 образована посредством чередующегося соединения между собой первых труб 31а и вторых труб 31b, имеющих бóльшую площадь проходного сечения, чем первые трубы 31а.
Хотя выше со ссылками на чертежи были описаны предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления. Разнообразные формы или комбинации составляющих элементов являются лишь примерами и могут быть изменены в различных видах, зависящих от конструктивных требований, не отклоняясь от сущности настоящего изобретения.
Хотя в вышеописанных вариантах осуществления были описаны конструкции, в которых первая труба 31а образована в форме спирали, настоящее изобретение не ограничено такими конструкциями и, например, может быть обеспечена прямолинейная конструкция трубы, в которой первая труба 31а, как и вторая труба 31b, выполнена в прямолинейном виде. И даже в этом случае, поскольку первая труба 31а является относительно более тонкой и деформирована более легко, чем вторая труба 31b, достижим тот же эффект, что и в вышеописанных вариантах осуществления.
Кроме того, хотя, например, в вышеописанных вариантах осуществления были описаны случаи, в которых текучей средой высокого давления является жидкий азот, настоящее изобретение не ограничено такими конструкциями, и текучей средой высокого давления могут быть другие текучие среды, например вода или нефть, другие криогенные жидкости, газ и т.д.
Кроме того, хотя, например, в вышеописанных вариантах осуществления текучая среда высокого давления используется для дезактивации/демонтажа электроэнергетического оборудования ядерных реакторов, настоящее изобретение не ограничено такими конструкциями и настоящее изобретение может быть использовано также, например, для удаления окраски мостов, удаления наростов в теплообменниках и т.д.
Промышленная применимость
[]
Получено устройство выпуска текучей среды высокого давления, допускающее легкую прокладку труб, в то время как падение давления текучей среды высокого давления при этом подавлено.
[Перечень ссылочных позиций]
1 - устройство выпуска текучей среды высокого давления
31 - труба
31а - первая труба
31b - вторая труба
40 - форсунка
Т - касательное направление