專利名稱:一種鉛及鉛基合金凈化用冷阱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種液態(tài)重金屬及合金凈化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域：
，具體設(shè)計(jì)一種鉛及鉛合金在線凈化用冷阱。
背景技術(shù)：
鉛及鉛基合金因其熔點(diǎn)低、沸點(diǎn)高、中子學(xué)性能優(yōu)異、化學(xué)惰性和導(dǎo)熱率好成為液態(tài)重金屬反應(yīng)堆散裂靶材和冷卻劑的首選，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)開展廣泛研究。在液態(tài)重金屬反應(yīng)堆中，面臨的一個(gè)重要的問題是鉛及鉛基合金對結(jié)構(gòu)材料的腐蝕所產(chǎn)生的雜質(zhì)，以及檢修，裝卸料和原料中引入的雜質(zhì)等，這些雜質(zhì)容易堵塞換熱器流道和回路管道，降低傳熱效率等。
為保證回路和反應(yīng)堆的安全運(yùn)行，必須對冷卻劑進(jìn)行冷卻、過濾、凈化，這種冷卻過濾凈化設(shè)備稱為冷阱。冷阱所采用的技術(shù)原理為通過降低液態(tài)重金屬或合金的溫度，使溶解在其中的金屬雜質(zhì)元素析出，經(jīng)過濾芯過濾使鉛及鉛基合金的純度達(dá)到使用要求，例如，中國專利200710198421.X提供了 一種放射性鈉在線凈化用的冷阱，它包括外筒體，夕卜筒體內(nèi)部設(shè)置金屬絲網(wǎng)，上部設(shè)置鈉進(jìn)口和鈉出口，其內(nèi)部設(shè)置中心回流管，中心回流管通過內(nèi)省熱器盤管與鈉出口相通。這種結(jié)構(gòu)的鈉冷阱充分利用了鈉進(jìn)出口的溫差進(jìn)行熱交換，可以在不停堆的情況下，對高溫液態(tài)鈉實(shí)現(xiàn)冷卻-析出-過濾-加熱等過程。但上述文獻(xiàn)公開的鈉冷阱目的是為了除去輕金屬鈉中的雜質(zhì)，因?yàn)殁c中雜質(zhì)一般都比鈉重，不適宜用于液態(tài)重金屬及其合金的凈化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鉛及鉛基合金凈化用冷阱，提高了換熱效率，并不受冷阱本體空間限制，可擴(kuò)大尺寸，有效的防止了雜質(zhì)堵塞省熱器管道；同時(shí)可在此冷阱中開展各種凈化實(shí)驗(yàn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案:一種鉛及鉛基合金凈化用冷阱，包括:筒體3和省熱器13，筒體3內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流隔板9和濾芯6 ;筒體3上部采用密封法蘭2，法蘭2上設(shè)置氣路1，筒體3下部設(shè)置鉛及鉛基合金的進(jìn)口 12和出口 10，進(jìn)口 12外接省熱器13，筒體3底部設(shè)置導(dǎo)流孔板8，導(dǎo)流孔板8位于鉛及鉛基合金的進(jìn)口 12和冷卻盤管7之間，導(dǎo)流孔板8與筒體3和導(dǎo)流隔板9連接，導(dǎo)流隔板8內(nèi)部放置濾芯6，濾芯6通過固定螺栓4與導(dǎo)流隔板9連接，濾芯6可更換；導(dǎo)流隔板9和筒體3中間為冷卻盤管7。
所述濾芯6由多個(gè)楔形網(wǎng)5組成。
所述楔形網(wǎng)5是不銹鋼網(wǎng)。
所述導(dǎo)流孔板8上開孔19，可使鉛及鉛基合金從底部均勻向上流出，增大換熱效率。
所述法蘭2開孔設(shè)置熱電偶18，熱電偶位于導(dǎo)流隔板9和冷卻盤管7之間，用于測試?yán)鋮s目標(biāo)溫度，以通過控制油的流量來控制冷卻速度，防止過冷和達(dá)不到目標(biāo)溫度。[0010]所述外省熱器13為同心管換熱器，管內(nèi)為熱的鉛及鉛基合金，殼層為冷的鉛及鉛
基合金。
所述冷卻盤管7是不銹鋼管；所述冷卻盤管7的兩端分別與有機(jī)冷卻劑進(jìn)口 17、有機(jī)冷卻劑出口 16相通。所述冷卻盤管7內(nèi)以殼牌S2導(dǎo)熱油為冷卻劑。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
(I)本發(fā)明采用下進(jìn)下出的方式，并將省熱器置于冷阱外，提高了換熱效率，并不受冷阱本體空間限制，可擴(kuò)大尺寸，有效的防止了雜質(zhì)堵塞省熱器管道。
(2)本發(fā)明的冷阱上部使用法蘭連接，一體化的濾芯通過固定螺栓與導(dǎo)流隔板連接，濾芯可更換，可在本發(fā)明裝置上開展不同結(jié)構(gòu)的濾芯實(shí)驗(yàn)，為獲取冷阱最優(yōu)參數(shù)提供了便利，濾芯使用楔形網(wǎng)，可通過反沖洗方式清洗，提高了濾芯的使用壽命，適用于鉛及鉛基合金的在線凈化，同時(shí)可在此冷阱中開展各種凈化實(shí)驗(yàn)。
(3)本發(fā)明的入口上部和冷卻盤管之間設(shè)計(jì)導(dǎo)流孔板，促使液態(tài)金屬盡可能均勻向上流出，增大了換熱效率。
(4)本發(fā)明的冷阱針對鉛及鉛基合金中雜質(zhì)上浮的特點(diǎn)，出口設(shè)計(jì)在底部，冷阱上部預(yù)留一定空間，使雜質(zhì)可漂浮于頂部預(yù)留空間，增大了冷阱本身的雜質(zhì)飽和容積，并提高了濾芯的使用壽命。


圖1是本發(fā)明提供的鉛及鉛基合金凈化用冷阱結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明提供的鉛及鉛基合金凈化用冷阱導(dǎo)流孔板和濾芯截面示意圖。
圖中:氣路I ;法蘭2 ;筒體3 ;螺栓4 ;濾網(wǎng)5 ;濾芯6 ;冷卻盤管7 ;導(dǎo)流孔板8 ;導(dǎo)流隔板9 ;鉛及鉛基合金的出口 10 ;省熱器凈化金屬入口 11 ;鉛及鉛基合金的入口 12 ;省熱器13 ;省熱器金屬入口 14 ;省熱器凈化金屬出口 15 ;冷卻劑出口 16 ;冷卻劑入口 17 ;熱電偶18 ;導(dǎo)流孔19。
具體實(shí)施方式
如圖1-2所示，本發(fā)明一種鉛及鉛基合金凈化用冷阱，包括筒體3和省熱器13，筒體3內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流隔板9和濾芯6，筒體3上部采用密封法蘭2，法蘭2上設(shè)置氣路1，筒體3下部設(shè)置鉛及鉛基合金的入口 12和出口 10，進(jìn)口 12外接省熱器13，筒體3底部設(shè)置導(dǎo)流孔板8，導(dǎo)流孔板8與筒體3和導(dǎo)流隔板9連接，濾芯6通過固定螺栓4與導(dǎo)流隔板9連接，導(dǎo)流隔板9和筒體3中間為冷卻盤管7。筒體3的鉛及鉛基合金的入口 12與外省熱器13連接，外省熱器12為同心管換熱器，管內(nèi)為熱的鉛及鉛基合金，殼層為冷的鉛及鉛基合金。導(dǎo)流隔板9內(nèi)部放置濾芯6，濾芯6通過固定螺栓4與導(dǎo)流隔板9連接，濾芯6可更換。濾芯6可以由多個(gè)楔形網(wǎng)5組成。濾芯6結(jié)構(gòu)可以更改，楔形網(wǎng)5是不銹鋼絲網(wǎng)。在筒體3和導(dǎo)流隔板9之間放置冷卻盤管7，冷卻盤管7是不銹鋼管，冷卻盤管7的兩端分別與有機(jī)冷卻劑進(jìn)口 17、有機(jī)冷卻劑出口 16相通；冷卻盤管7內(nèi)以殼牌S2導(dǎo)熱油為冷卻劑。法蘭2開孔設(shè)置熱電偶18，熱電偶位于導(dǎo)流隔板9和冷卻盤管7之間，用于測試?yán)鋮s目標(biāo)溫度，以通過控制油的流量來控制冷卻速度，防止過冷和達(dá)不到目標(biāo)溫度。導(dǎo)流孔板8上均勻的開孔19可使鉛及鉛基合金從底部均勻向上流出，增大換熱效率。[0021]本發(fā)明的工作過程如下:鉛及鉛基合金由主回路經(jīng)進(jìn)口 14通過省熱器至入口 12，溫度從250度降溫至200°C，進(jìn)入筒體3，經(jīng)導(dǎo)流孔板8，從四周均勻涌出，經(jīng)筒體3和導(dǎo)流隔板9之間的冷卻盤管7，為安全考慮，冷卻盤管7中使用有機(jī)冷卻劑，將鉛及鉛基合金從200°C冷卻至150°C，冷卻盤管上端設(shè)置熱電偶18，實(shí)時(shí)監(jiān)測冷卻的目標(biāo)溫度，根據(jù)其監(jiān)測結(jié)果調(diào)節(jié)油的流量，以達(dá)到目標(biāo)溫度。雜質(zhì)在冷卻過程中析出，鉛及鉛基合金隨后進(jìn)入濾芯6，濾芯6是通過螺栓4固定在導(dǎo)流隔板9上，鉛及鉛基合金經(jīng)過濾芯6過濾從底部出口 10排出，然后進(jìn)入省熱器13殼層，經(jīng)過與省熱器金屬入口 14進(jìn)入的熱的鉛及鉛基合金換熱，溫度從150°C上升至200°C，然后流入主回路。運(yùn)行一段時(shí)間后，停止從主回路引入鉛及鉛基合金，通過重力從出口 10排空，必要時(shí)可通過氣路I通入氣體壓出，冷卻后打開上部法蘭2，更換濾6，對捕獲的雜質(zhì)進(jìn)行分析檢測。
本發(fā)明說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種鉛及鉛基合金凈化用冷阱，其特征在于包括:筒體(3)和省熱器(13)，筒體(3)內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流隔板(9)和濾芯(6);筒體(3)上部采用密封法蘭(2)，法蘭(2)上設(shè)置氣路(1)，筒體(3)下部設(shè)置鉛及鉛基合金的進(jìn)口(12)和出口(10)，進(jìn)口(12)外接省熱器(13)，筒體(3)底部設(shè)置導(dǎo)流孔板(8)，導(dǎo)流孔板(8)位于鉛及鉛基合金的進(jìn)口(12)和冷卻盤管(7)之間，導(dǎo)流孔板(8)與筒體(3)和導(dǎo)流隔板(9)連接，導(dǎo)流隔板(8)內(nèi)部放置濾芯(6)，濾芯(6)通過固定螺栓(4)與導(dǎo)流隔板(9)連接，濾芯(6)可更換；導(dǎo)流隔板(9)和筒體(3)中間為冷卻盤管(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的鉛及鉛基合金凈化用冷阱，其特征在于:所述濾芯(6)由多個(gè)楔形網(wǎng)(5)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的鉛及鉛基合金凈化用冷阱，其特征在于:所述楔形網(wǎng)(5)是不銹鋼網(wǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的鉛及鉛基合金凈化用冷阱，其特征在于:所述導(dǎo)流孔板(8)上開孔(19)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的鉛及鉛基合金凈化用冷阱，其特征在于:所述冷卻盤管(7)是不銹鋼管。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的鉛及鉛基合金凈化用冷阱，其特征在于:所述法蘭(2)開孔設(shè)置熱電偶(18)，熱電偶位于導(dǎo)流隔板(9)和冷卻盤管(7)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的鉛及鉛基合金凈化用冷阱，其特征在于:所述外省熱器(13)為同心管換熱器，管內(nèi)為熱的鉛及鉛基合金，殼層為冷的鉛及鉛基合金。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的鉛及鉛基合金凈化用冷阱，其特征在于:所述冷卻盤管(7)的兩端分別與有機(jī)冷卻劑進(jìn)口(17)、有機(jī)冷卻劑出口(16)相通。
專利摘要
本發(fā)明公開了一種適用于鉛及鉛基合金凈化用冷阱，它包括筒體和省熱器，筒體內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流隔板和濾芯，其特征在于在筒體的下部設(shè)置鉛及鉛基合金進(jìn)口和出口，上部采用密封法蘭，其底部設(shè)置導(dǎo)流孔板，導(dǎo)流孔板與筒體和導(dǎo)流隔板連接，濾芯通過固定螺栓與導(dǎo)流隔板連接。本發(fā)明所提供的技術(shù)方案充分利用鉛及鉛基合金中雜質(zhì)上浮的特點(diǎn)，采用下進(jìn)下出的方式，并將省熱器置于冷阱外，提高了換熱效率，并不受冷阱本體空間限制，可擴(kuò)大尺寸，有效的防止了雜質(zhì)堵塞省熱器管道。上部采用法蘭密封，濾芯使用螺栓固定在導(dǎo)流擋板上，適用于鉛及鉛基合金的在線凈化，同時(shí)可開展凈化實(shí)驗(yàn)。
文檔編號G21C19/313GKCN103093842SQ201310011089
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月13日
發(fā)明者徐敬堯, 王龍, 劉少軍, 高勝, 黃群英 申請人:中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan