專利名稱:一種可拆換式通道結構的制作方法
技術領域:
本發明涉及核工業領域,具體涉及一種可拆換式通道結構。
背景技術:
在新一代核反應堆的設計過程中,越來越重視保證反應堆壓力容器的完整性。以上設計思路是在總結全球已經發生的多起嚴重核泄漏事故的基礎上得出的。通過分析美國三里島核泄漏事故、前蘇聯切爾諾貝利核泄漏事故和日本福島核泄漏事故的發生原因和惡化過程,可以發現將堆芯熔融物滯留在壓力容器內,保證反應堆壓力容器的完整性,可以極大地緩解嚴重事故的進一步發展和惡化。
現在,已有較為完整的反應堆熔融物堆內滯留策略,影響反應堆熔融物堆內滯留策略能否成功的關鍵點即在于壓力容器下封頭外表面流動傳熱特性以及臨界熱流密度。這就需要針對下封頭進行反復實驗,在實驗過程中研究多種冷卻流道幾何結構參數對臨界熱流密度和外表面流動傳熱特性的影響。現在,進行該實驗的難點在于,缺乏一種可以拆換并改變模擬體冷卻流道結構的裝置。
發明內容
本發明的目的即在于克服現有技術中,缺乏可以拆換并改變模擬體冷卻流道結構的裝置的不足,提供一種可拆換式通道結構,從而能夠進行多種冷卻流道幾何結構參數對臨界熱流密度和外表面流動傳熱特性的影響的實驗。
本發明的目的通過以下技術方案實現:
一種可拆換式通道結構,主要包括金屬體、連接件、密封件和下部封隔結構;連接件對稱設置于金屬體的兩側;密封件通 過可拆卸連接與連接件連接,密封件整體或部分位于金屬體的下方;下部封隔結構與密封件的底部連接;連接件、密封件和下部封隔結構都沿金屬體軸線的方向延伸至金屬體的兩端;金屬體的底面、連接件、密封件和下部封隔結構共同構成兩端開口的通道。冷卻液從通道流過,對金屬體進行冷卻,從而可以進行當前通道的結構對金屬體臨界熱流密度和外表面流動傳熱特性的影響的研究。本發明將通道大體上分為兩個部分,即金屬體與連接件構成的固定部分,以及密封件與下部封隔結構構成的可變部分。通過可拆卸連接使得可變部分能夠被安裝或取下,從而可以更換不同形狀的可變部分,讓通道的結構產生改變,進而在便利和付出較少成本的情況下實現了多種冷卻流道幾何結構參數對金屬體臨界熱流密度和外表面流動傳熱特性的影響的實驗。可以看出,本發明并不對可變部分的形狀和結構加以限制,僅需要可變部分與固定部分能夠構成完整的通道即可。
作為本發明的第一種優化方案:構成所述連接件、密封件和下部封隔結構的材料的導熱系數小于構成金屬體的材料的導熱系數。在使用本發明的過程中,為了得到準確的實驗數據,發明人希望金屬體的熱量能夠盡量只由通過通道的冷卻液帶走,即是說盡量淡化連接件和可變部分對金屬體溫度的影響。在此前提下,發明人采用了與構成金屬體的材料不同的材料來構成連接件和可變部分,并且構成連接件和可變部分的材料的導熱系數小于構成金屬體的材料的導熱系數,以期減少連接件和可變部分帶走的熱量。另外,在技術上能夠接受的范圍內,發明人更傾向于選用導熱系數盡量低的材料構成連接件和可變部分。技術上能夠接受的范圍主要是指成本、連接性能和密封性能等指標,由于對材料的選擇都是在現有材料的范圍內進行的,因此本領域技術人員能夠知道材料的成本、連接性能和密封性能等指標。
作為本發明的第二種優化方案:在上述方案的基礎上,還包括密封墊,密封墊被壓緊于連接件與密封件之間,密封墊由柔性密封材料構成。該密封墊用于實現固定部分和可變部分的連接處的密封。由于連接件和可變部分在受熱后會產生形變,采用硬質密封墊有可能導致密封失效,而采用由柔性密封材料構成的密封墊,在變形發生后能夠回彈或被壓縮,從而保持了密封效果。另外,在制造可變部分時,由于加工精度無法保持或焊接變形的原因,導致可變部分的實際尺寸與設計尺寸之間產生偏差,柔性密封材料構成的密封墊能夠為該偏差提供補償,保證固定部分和可變部分能夠順利連接。
作為本發明的第三種優化方案:在上述方案的基礎上,所述金屬體、連接件、密封件和下部封隔結構為兩端上翹的弧形,金屬體、連接件、密封件和下部封隔結構的弧度相同,金屬體、連接件、密封件和下部封隔結構的曲率中心相同。由于為了模擬下封頭的工作狀態,金屬體的形狀也應和下封頭類似,因此,金屬體具備和待模擬的下封頭相同的弧度。將連接件、密封件和下部封隔結構的弧度設置成與金屬體相同,在工作過程中,連接件、密封件和下部封隔結構會隨金屬體的展平而發生形變。最終連接件、密封件和下部封隔結構的形變量會與金屬體的形變量大致相同,通道的完整性不會被破壞,從而避免了泄露的問題。
進一步的,所述下部封隔結構的底部沿徑向方向開設有多條槽。在金屬體發生展平變形時,下部封隔結構的底部也會隨著金屬體的形變而展平,此時,下部封隔結構的底部的兩端會對下部封隔結構的底部的中部產生擠壓,導致下部封隔結構的底部的中部產生凸起或凹陷,該凸起或凹陷所帶來的空隙也會導致泄漏。這種情況在金屬體的展平變形比較大時容易發生。為了避免這種情況,發明人在下部封隔結構的底部沿徑向方向開設有多條槽。下部封隔結構的底部在展平時,開設的槽為中部被擠壓的部位提供空間,從而避免了因擠壓造成的凸起或凹陷。·
進一步的,所述金屬體、連接件、密封件和下部封隔結構的弧度在
0.175racT3.14rad之間。弧度小于0.175rad,會導致本發明的整體結構過小,利用此尺寸的金屬體獲得的實驗數據對工程驗證沒有作用。弧度大于3.14rad,會導致金屬體的結構大于下封頭的機構,利用此尺寸的金屬體獲得的實驗數據不準確。
作為本發明的第四種優化方案:在上述方案的基礎上,所述通道的頂部寬度不小于金屬體的寬度。為了得到準確的實驗結果,冷卻液需要能夠與金屬體下表面的所有部位相接觸,因此,將通道頂部寬度設置成不小于金屬體的寬度,以得到準確的實驗結果。通道頂部寬度大于金屬體的寬度是可以接受的,因為在此情況下,金屬體的下表面也能被冷卻液完全覆蓋,不會影響到實驗結果的準確性。
作為本發明的第五種優化方案:在上述方案的基礎上,所述連接件的內側包括臺階面A、臺階面B和臺階面C,臺階面A與所述金屬體連接,所述密封件的外側包括臺階面D和臺階面E,臺階面D與臺階面B對應,臺階面E與臺階面C對應。作為本發明中連接件和密封件的一種優選方案,臺階面D和臺階面B之間實現密封,臺階面E和臺階面C之間實現密封,采用多臺階結構,能夠得到更突出的安裝便利性和密封可靠性。
作為本發明的第六種優化方案:在上述方案的基礎上,所述連接件和密封件通過螺栓連接。考慮到零部件受熱變形和對密封墊的壓縮,發明人優選螺栓連接來實現連接件和密封件之間的連接。螺栓連接能夠提供沿螺栓軸線方向的力,從而實現對密封墊的壓緊,在零部件受熱變形時,該軸向力也有助于接觸面的順利貼合。
綜上所述,本發明的優點和有益效果在于:
1.可以在便利和付出較少成本的情況下實現了多種冷卻流道幾何結構參數對金屬體臨界熱流密度和外表面流動傳熱特性的影響的實驗;
2.連接件、密封件和下部封隔結構的材料的導熱系數小于構成金屬體的材料的導熱系數,使得到的實驗結果更加準確; 3.柔性密封材料構成的密封墊能夠為該偏差提供補償,保證固定部分和可變部分能夠順利連接并實現密封;
4.金屬體為弧形,以模擬下封頭的工作狀態,金屬體、連接件、密封件和下部封隔結構的弧度相同,在工作過程中,連接件、密封件和下部封隔結構會隨金屬體的展平而發生形變,最終連接件、密封件和下部封隔結構的形變量會與金屬體的形變量大致相同,通道的完整性不會被破壞,從而避免了泄露的問題;
5.下部封隔結構的底部沿徑向方向開設有多條槽,避免了因擠壓造成的凸起或凹陷,進一步杜絕了泄露的問題;
6.通道的頂部寬度不小于金屬體的寬度,使金屬體的下表面也能被冷卻液完全覆蓋,提高了通過本發明得到的實驗結果的準確性;
7.采用多臺階結構,能夠得到更突出的安裝便利性和密封可靠性;
8.采用螺栓連接,實現了對密封墊的壓緊,在零部件受熱變形時,該軸向力也有助于接觸面的順利貼合。
為了更清楚地說明本發明的實施例,下面將對描述本發明實施例中所需要用到的附圖作簡單的說明。顯而易見的,下面描述中的附圖僅僅是本發明中記載的一些實施例,對于本領域的技術人員來講,在不付出創造性勞動的情況下,還可以根據下面的附圖,得到其它附圖。
圖1為本發明一種實施方式的結構示意圖;
圖2為圖1的A-A向剖視圖;
圖3為圖1中連接件的結構示意圖;
圖4為圖1中密封件的結構示意圖;
其中,附圖標記對應的零部件名稱如下:
1-金屬體,2-連接件,3-密封件,4-下部封隔結構,5-槽,6-密封墊,201-臺階面A,202-臺階面B,203-臺階面C,301-臺階面D,302_臺階面E,401_豎板,402-橫板。
具體實施方式
為了使本領域的技術人員更好地理解本發明,下面將結合本發明實施例中的附圖對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述。顯而易見的,下面所述的實施例僅僅是本發明實施例中的一部分,而不是全部。基于本發明記載的實施例,本領域技術人員在不付出創造性勞動的情況下得到的其它所有實施例,均在本發明保護的范圍內。
實施例1:
如圖2所示,一種可拆換式通道結構,主要包括金屬體1、連接件2、密封件3和下部封隔結構4 ;連接件2對稱設置于金屬體I的兩側;密封件3通過可拆卸連接與連接件2連接,密封件2整體或部分位于金屬體I的下方;下部封隔結構4與密封件3的底部連接;連接件2、密封件3和下部封隔結構4都沿金屬體I軸線的方向延伸至金屬體I的兩端;金屬體I的底面、連接件2、密封件3和下部封隔結構4共同構成兩端開口的通道。
在使用本實施例時,使冷卻液通過通道,對金屬體I進行冷卻,從而實現對金屬體臨界熱流密度和外表面流動傳熱特性的影響的研究。
本領域技術人員可以理解的是,連接件2、密封件3和下部封隔結構4的結構并不限于圖1中所示的結構,只要連接件2、密封件3和下部封隔結構4與金屬體I下表面配合能夠形成完整通道的結構都可以接受。本領域技術人員還可以理解的是,通過可拆卸連接,更換不同結構的密封件3和下部封隔結構4,才能夠實現多種冷卻流道幾何結構參數對金屬體臨界熱流密度和外表面流動傳熱特性的影響的實驗。
可拆卸連接為現有的卡接、扣接和鑲嵌連接等,本領域技術人員可以根據實際情況自由選用。
需要說明的是,金屬體 I在核工業領域內可以理解為反應堆密封容器的下封頭的整體或部分。但是,在其它適用本發明的領域中,金屬體I也可以為其它相關部件。
實施例2:
本實施例在上述實施例的基礎上,構成所述連接件2、密封件3和下部封隔結構4的材料的導熱系數小于構成金屬體I的材料的導熱系數。本實施例中,考慮到連接件2與金屬體I之間的焊接工藝性,在金屬體I由銅構成的情況下,連接件2、密封件3和下部封隔結構4優選由不銹鋼構成。銅的導熱系數遠高于不銹鋼,不銹鋼的導熱系數也偏低,因此,通過連接件2、密封件3和下部封隔結構4帶走的熱量較少。盡量讓通道中的冷卻水帶走金屬體I的熱量,才能更加精確的進行多種冷卻流道幾何結構參數對臨界熱流密度和外表面流動傳熱特性的影響的實驗。
當然,本發明并不排除其它材料的使用。
實施例3:
如圖2所示,本實施例在上述實施例的基礎上,還包括密封墊6,密封墊6被壓緊于連接件2與密封件3之間,密封墊6由柔性密封材料構成。本實施例中,密封墊6的構成材料優選為硅橡膠,其它柔性密封材料如氟橡膠、丁腈橡膠、丁基橡膠等也能用于本發明。
實施例4:
如圖1所示,本實施例在上述實施例的基礎上,所述金屬體1、連接件2、密封件3和下部封隔結構4為兩端上翹的弧形,金屬體1、連接件2、密封件3和下部封隔結構4的弧度相同,金屬體1、連接件2、密封件3和下部封隔結構4的曲率中心相同。可以理解為,本實施例所述的通道結構,在整體上具備一定弧度。
實施例5:
如圖1所示,本實施例在實施例4的基礎上,所述弧度優選為0.175racT3.14rad之間。
實施例6:
如圖1和圖2所述,本實施例在實施例4或實施例5的基礎上,下部封隔結構4的底部沿徑向方向開設有多條槽5。在本實施例中,下部封隔結構4包括與密封件3連接的豎板401,與豎板401底部連接的橫板402,槽5設置于橫板402的底部。更加優選的方案是,多個槽5從橫板402中部位置向橫板402兩端布置。
實施例7:
如圖2所示,本實施例在上述實施例的基礎上,所述通道的頂部寬度等于金屬體I的寬度。需要說明的是,通道的頂部寬度大于金屬體I的寬度同樣是可行的。
實施例8:
如圖3和圖4所示,本實施例在上述實施例的基礎上,所述連接件2的內側包括臺階面A201、臺階面B202和臺·階面C203,臺階面A201與所述金屬體I連接,所述密封件3的外側包括臺階面D301和臺階面E302,臺階面D301與臺階面B202對應,臺階面E302與臺階面C203對應。臺階面D301與臺階面B202之間實現密封,臺階面E302與臺階面C203之間實現密封。
實施例9:
如圖2所述,本實施例在上述實施例的基礎上,所述連接件2和密封件3通過螺栓連接。
實施例10:
如圖f 4所示,一種可拆換式通道結構,主要包括金屬體1、連接件2、密封件3和下部封隔結構4。
連接件2對稱設置于金屬體I的兩側;密封件3通過螺栓連接與連接件2連接,密封件2整體位于金屬體I的下方;連接件2的內側包括臺階面A201、臺階面B202和臺階面C203,臺階面A201與所述金屬體I連接,所述密封件3的外側包括臺階面D301和臺階面E302,臺階面D301與臺階面B202對應,臺階面E302與臺階面C203對應。兩個密封墊6分別被壓緊于臺階面D301與臺階面B202之間,以及臺階面E302與臺階面C203之間。
下部封隔結構4包括與密封件3連接的豎板401,與豎板401底部連接的橫板402,槽5設置于橫板402的底部。多個槽5從橫板402中部位置向橫板402兩端布置。
連接件2、密封件3和下部封隔結構4都沿金屬體I軸線的方向延伸至金屬體I的兩端;
金屬體I的底面、連接件2、密封件3和下部封隔結構4共同構成兩端開口的通道。
所述金屬體1、連接件2、密封件3和下部封隔結構4為兩端上翹的弧形,金屬體1、連接件2、密封件3和下部封隔結構4的弧度相同,金屬體1、連接件2、密封件3和下部封隔結構4的曲率中心相同。所述金屬體1、連接件2、密封件3和下部封隔結構4的弧度在
0.175rad 3.14rad 之間。
所述通道的頂部寬度等于金屬體I的寬度。
金屬體I由銅構成,連接件2、密封件3和下部封隔結構4由不銹鋼構成。[0039]本領域技術人員能夠意識到的是,可進一步有選擇的應用上文多個示例性實施例描述的許多變化和構造來形成本發明的其它可能的實施例。考慮到本領域技術人員的能力,本文未詳細提供或描述所有可能重復的內容,但以其它方式所包含的所有組合和可能實施例為本申請的 一部分。
權利要求
1.一種可拆換式通道結構,其特征在于:主要包括金屬體(1)、連接件(2)、密封件(3)和下部封隔結構(4); 連接件(2)對稱設置于金屬體(1)的兩側; 密封件(3 )通過可拆卸連接與連接件(2 )連接,密封件(2 )整體或部分位于金屬體(1)的下方; 下部封隔結構(4)與密封件(3)的底部連接; 連接件(2)、密封件(3)和下部封隔結構(4)都沿金屬體(1)軸線的方向延伸至金屬體(I)的兩端; 金屬體(I)的底面、連接件(2)、密封件(3)和下部封隔結構(4)共同構成兩端開口的通道。
2.根據權利要求
1所述的一種可拆換式通道結構,其特征在于:構成所述連接件(2)、密封件(3)和下部封隔結構(4)的材料的導熱系數小于構成金屬體(I)的材料的導熱系數。
3.根據權利要求
1所述的一種可拆換式通道結構,其特征在于:還包括密封墊(6),密封墊(6 )被壓緊于連接件(2 )與密封件(3 )之間,密封墊(6 )由柔性密封材料構成。
4.根據權利要求
廣3中任意一項所述的一種可拆換式通道結構,其特征在于:所述金屬體(1)、連接件(2)、密封件(3)和下部封隔結構(4)為兩端上翹的弧形,金屬體(I)、連接件(2)、密封件(3)和下部封隔結構(4)的弧度相同,金屬體(I)、連接件(2)、密封件(3)和下部封隔結構(4)的曲率中心相同。
5.根據權利 要求4所述的一種可拆換式通道結構,其特征在于:所述下部封隔結構(4)的底部沿徑向方向開設有多條槽(5)。
6.根據權利要求
4所述的一種可拆換式通道結構,其特征在于:所述金屬體(I)、連接件(2)、密封件(3)和下部封隔結構(4)的弧度在0.175racT3.14rad之間。
7.根據權利要求
5或6所述的一種可拆換式通道結構,其特征在于:所述通道的頂部寬度不小于金屬體(1)的寬度。
8.根據權利要求
5或6所述的一種可拆換式通道結構,其特征在于:所述連接件(2)的內側包括臺階面A (201)、臺階面B (202)和臺階面C (203),臺階面A (201)與所述金屬體(I)連接,所述密封件(3)的外側包括臺階面D (301)和臺階面E (302),臺階面D (301)與臺階面B (202)對應,臺階面E (302)與臺階面C (203)對應。
9.根據權利要求
5或6所述的一種可拆換式通道結構,其特征在于:所述連接件(2)和密封件(3)通過螺栓連接。
專利摘要
本發明公開了一種可拆換式通道結構,主要包括金屬體、連接件、密封件和下部封隔結構;連接件對稱設置于金屬體的兩側;密封件通過可拆卸連接與連接件連接,密封件整體或部分位于金屬體的下方;下部封隔結構與密封件的底部連接;連接件、密封件和下部封隔結構都沿金屬體軸線的方向延伸至金屬體的兩端;金屬體的底面、連接件、密封件和下部封隔結構共同構成兩端開口的通道。本發明的優點和有益效果在于,在便利和付出較少成本的情況下實現了多種冷卻流道幾何結構參數對金屬體臨界熱流密度和外表面流動傳熱特性的影響的實驗。
文檔編號G21C15/14GKCN103247355SQ201310144206
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月24日
發明者張震, 熊萬玉, 王雄, 卓文彬, 李朋洲, 韓群霞, 張興武 申請人:中國核動力研究設計院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan