液气分离结构及其构成的水位探测器用导向结构

摘要

本发明公布了液气分离结构及其构成的水位探测器用导向结构，包括连接头，在连接头上连接有分流体，连接头与分流体上设置有盲孔，分流体的底部为盲孔的封闭端，在分流体侧壁上设置有多个斜孔，所述斜孔的两端分别位于分流体的内表面和外表面，其中斜孔外表面端口的水平高度大于内表面端口的水平高度。本发明斜孔形成了堆芯出口至支承柱柱体内冷却剂流动通道，又避免了堆芯出口冷却剂给水位探测器所带来的冲击；从堆芯出口流出带有气泡的冷却剂，冷却剂可沿分流体侧面向上流动，依次经过分流体侧面斜下向的斜孔、盲孔流入支承柱本体内部，从而浸没水位探测器；而气泡则无法通过斜下向的斜孔进入支承柱内，从而实现堆芯出口的冷却剂的液气分离。

权利要求

1.核反应堆堆芯测量系统的液气分离结构，包括连接头（19），其特征在于：在连接头（19）上连接有分流体（20），连接头（19）与分流体（20）上设置有盲孔（21），分流体（20）的底部为盲孔（21）的封闭端，在分流体（20）侧壁上设置有多个斜孔（22），所述斜孔（22）的两端分别位于分流体（20）的内表面和外表面，其中斜孔（22）外表面端口的水平高度大于内表面端口的水平高度。

2.根据权利要求1所述的核反应堆堆芯测量系统的液气分离结构，其特征在于：所述斜孔（22）的轴线与水平面构成向下的夹角α，且0°<α。

3.根据权利要求1或2所述的核反应堆堆芯测量系统的液气分离结构，其特征在于：

所述斜孔（22）均匀地交错分布。

4.水位探测器用导向结构，包括安装在压力容器顶盖（1）上的压力容器贯穿管座（2），还包括安装在压力容器贯穿管座（2）与格架板（5）之间的导向柱（6）、以及安装在上支承板（3）与上堆芯板（4）之间的支承柱（7），其特征在于：在支承柱（7）底部安装有支承柱底座（8），在支承柱底座（8）中安装有液气分离结构，液气分离结构包括连接头（19），在连接头（19）上连接有分流体（20），连接头（19）与分流体（20）上设置有盲孔（21），分流体（20）的底部为盲孔（21）的封闭端，在分流体（20）侧壁上设置有多个斜孔（22），所述斜孔（22）的两端分别位于分流体（20）的内表面和外表面，其中斜孔（22）外表面端口的水平高度大于内表面端口的水平高度。

5.根据权利要求4所述的水位探测器用导向结构，其特征在于：所述导向柱（6）内部为探测器通道，导向柱（6）上端伸入压力容器贯穿管座（2）内，导向柱（6）下端通过导向柱法兰（10）固定在格架板（5）上。

6.根据权利要求5所述的水位探测器用导向结构，其特征在于：在所述导向柱（6）内部探测器通道的上部内径突然减小形成支承台阶（9）。

7.根据权利要求4所述的水位探测器用导向结构，其特征在于：所述支承柱（7）包括支承柱本体（16），支承柱本体（16）上端通过螺母（12）固定在上支承板（3）上，支承柱本体（16）的上端内径大于导向柱（6）的下端内径。

8.根据权利要求7所述的水位探测器用导向结构，其特征在于：所述支承柱本体（16）为两段结构，其两段支承柱本体（16）通过限位块（15）连接。

9.根据权利要求8所述的水位探测器用导向结构，其特征在于：所述限位块（15）包括圆筒状外筒，在外筒内设置有两个对称的斜向槽，两个斜向槽之间的距离从上向下逐渐减小，并在底部构成圆柱状空腔。

说明书

液气分离结构及其构成的水位探测器用导向结构

技术领域

[0001] 本发明涉及用于核反应堆内探测器的液气分离结构和导向的机械结构，具体是一种液气分离结构及其构成的水位探测器用导向结构。

背景技术

[0002] 由于核反应堆堆芯测量系统需要在事故或事故后工况下对反应堆压力容器水位关键点进行持续监测，则需要将水位探测器通过适当的结构引入反应堆内，并利用水和水蒸气之间的传热能力存在显著差异这一原理实现对水位进行测量的功能。

[0003] 现核电用压水型分散布置的反应堆，大多采用将探测器组件集束式整体引出的导向结构，该导向结构要求探测器组件具备一定的弯曲能力，即具备一定的弯曲半径和转弯角度，同时要求反应堆结构上封头腔具备一定的轴向高度。此外，由于水位探测器末端所在位置处于堆芯出口，而从堆芯出口流出的冷却剂可能会带有气泡，若直接流向水位探测器，不进行液气分离，这将会影响水位探测器测量的准确性，并对水位探测器形成冲击，从而影响水位探测器的使用寿命。

[0004] 所以对于上封头腔轴向高度受限，无法布置集束式探测器组件的反应堆结构，水位探测器引入的导向、保护均没有达到要求，而且液气混合使得冷却剂对水位探测器造成冲击。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供应用于一种液气分离结构、及其构成的水位探测器用导向结构，解决目前的集束式探测器组件不能适用于现有压力容器的问题，设计出新的导向结构，用于引入堆内的单根探测器的导向、保护与支承。

[0006] 本发明的目的通过下述技术方案实现：

[0007] 液气分离结构，包括连接头，在连接头上连接有分流体，连接头与分流体上设置有盲孔，分流体的底部为盲孔的封闭端，在分流体侧壁上设置有多个斜孔，所述斜孔的两端分别位于分流体的内表面和外表面，其中斜孔外表面端口的水平高度大于内表面端口的水平高度。本发明的液气分离结构是用于核反应堆内的水位探测器导向结构底部的部件，为了与导向结构相连接，必须具有连接头，连接头与所连接的管道结构相匹配，在连接头的下方连接有分流体，使用状态时，连接头位于上方而分流体位于下方，连接头的内部为空腔结构，该空腔与所连接的管道内部连通，连接头的该空腔在分流体内从上往下延伸形成盲孔，即分流体的底部封闭，侧壁与底部形成上部开口的容器，在分流体的侧壁上设置有多个斜孔，在使用状态时，连接头与分流体通常是同轴连接的，其轴线通常处于竖直方向，此时，斜孔从分流体的外侧向其轴线倾斜，即：斜孔在分流体的内壁和外壁均有开口，且外壁的开口水平位置高于其内壁开口的水平位置，如此，在使用时，液气分离结构与安装导向组件侧壁构成导流结构，斜孔形成了堆芯出口至支承柱柱体内冷却剂流动通道，又避免了堆芯出口冷却剂给水位探测器所带来的冲击；从堆芯出口流出带有气泡的冷却剂，冷却剂可沿分流体侧面向上流动，依次经过分流体侧面斜下向的斜孔、盲孔流入支承柱本体内部，从而浸没水位探测器；而气泡则无法通过斜下向的斜孔进入支承柱内，从而实现堆芯出口的冷却剂的液气分离。

[0008] 所述斜孔的轴线与水平面构成向下的夹角α，且0°<α。

[0009] 所述斜孔均匀地交错分布，便于液体均匀进入分流体内，在满足结构强度要求前提下，开孔总面积越大越好。

[0010] 水位探测器用导向结构，包括安装在压力容器顶盖上的压力容器贯穿管座，还包括安装在压力容器贯穿管座与格架板之间的导向柱、以及安装在上支承板与上堆芯板之间的支承柱，在支承柱底部安装有支承柱底座，在支承柱底座中安装有上述的液气分离结构。本发明的导向结构主要由两部分构成：导向部分和支承部分，其中导向部份包括导向柱，导向柱的上端伸入到压力容器贯穿管座内固定，而压力容器贯穿管座固定在压力容器顶盖上，导向柱的下端固定在格架板上；支承部分的主要部件是支承柱，支承柱的上端固定在上支承板上，其下端固定在上堆芯板上，支承柱位于导向柱的正下方，支承柱安装在上堆芯板的流水孔上，由导向柱和支承柱构成的整体为探测器提供导向、保护和支承，并能在压力容器顶盖开盖后，为探测器提供临时的存放，以及实现探测器、导向柱和安装在格架板上的设备的整体吊装，同时也减少了拔出和插入探测器的重复操作，降低了操作人员所受剂量，从而避免了多次插拔对探测器的磨损，节省了操作时间，提高了经济性。

[0011] 所述导向柱内部为探测器通道，导向柱上端伸入压力容器贯穿管座内，导向柱下端通过导向柱法兰固定在格架板上。进一步讲，导向柱在整体上呈筒状结构，其内部空腔形成探测器通道，探测器进入导向柱后，在导向柱的限制下，只能在竖直方向移动，避免受到横向的外力，很好地保护了探测器，其底部采用法兰固定的方式，有利于与格架板的配合。

[0012] 在所述导向柱内部探测器通道的上部内径突然减小形成支承台阶。具体地讲，为了使得导向柱对探测器起到支承作用，采用在导向柱内设置支承台阶的形式，支承台阶由导向柱的内壁沿径向内凸形成，支承台阶的内径小于探测器通道的上部内径，如此，在吊装的时候，支承台阶对探测器起到支承作用，支承台阶的两端的内径与导向柱的内径可以连续渐变，也可以突然切换。

[0013] 所述支承柱包括支承柱本体，支承柱本体上端通过螺母固定在上支承板上，支承柱本体的上端内径大于导向柱的下端内径。进一步讲，支承柱的主体是支承柱本体，支承柱本体的上端穿过上支承板，并通过螺母锁紧，位于上支承板下方的支承柱上有直径增大的限位部分，限制支承柱与上支承板之间的最小间距，支承柱的下部通过支承柱底座固定在上堆芯板上，支承柱底座通过螺栓固定，支承柱底座的侧面有开通缺口，使得支承柱内的探测器通道与支承柱外部连通，便于流水的导向和检测。

[0014] 所述支承柱本体为两段结构，其两段支承柱本体通过限位块连接。进一步讲，作为本发明的进一步改进，为了更好地对探测器进行导向，采用两段式结构的支承柱本体，在两段支承柱本体之间焊接有限位块，通过限位块的设置，可以在支承柱内对探测器进行限位，使得探测器的探头不触碰支承柱的管壁，保证探测结果的准确性。

[0015] 所述限位块包括圆筒状外筒，在外筒内设置有两个对称的斜向槽，两个斜向槽之间的距离从上向下逐渐减小，并在底部构成圆柱状空腔。具体地讲，作为优选的限位块，其主体采用筒状结构，便于和支承柱本体连接，其内部的空腔直径与支承柱本体的内径相同，在外筒内设置有两个斜向槽，两个斜向槽对称分布，两个斜向槽的斜面为圆锥体的一部分切面，两个斜向槽的底部围合形成圆形，但是圆形的边不完整，两个斜向槽的底部可以延伸一端距离，形成不完整的圆筒状通孔，如此，当探测器的探头从上往下伸插入时，两个斜向槽间的距离逐渐变小，可以纠正探测器的位置，起到导向的作用。

[0016] 本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

[0017] 1本发明一种液气分离结构，液气分离结构与安装导向组件侧壁构成导流结构，斜孔形成了堆芯出口至支承柱柱体内冷却剂流动通道，又避免了堆芯出口冷却剂给水位探测器所带来的冲击；从堆芯出口流出带有气泡的冷却剂，冷却剂可沿分流体侧面向上流动，依次经过分流体侧面斜下向的斜孔、盲孔流入支承柱本体内部，从而浸没水位探测器；而气泡则无法通过斜下向的斜孔进入支承柱内，从而实现堆芯出口的冷却剂的液气分离；

[0018] 2本发明水位探测器用导向结构，支承部分的主要部件是支承柱，支承柱的上端固定在上支承板上，其下端固定在上堆芯板上，支承柱位于导向柱的正下方，支承柱安装在上堆芯板的流水孔上，由导向柱和支承柱构成的整体为探测器提供导向、保护和支承，并能在压力容器顶盖开盖后，为探测器提供临时的存放，以及实现探测器、导向柱和安装在格架板上的设备的整体吊装，同时也减少了拔出和插入探测器的重复操作，降低了操作人员所受剂量，从而避免了多次插拔对探测器的磨损，节省了操作时间，提高了经济性；

[0019] 3本发明水位探测器用导向结构，采用筒状结构，便于和支承柱本体连接，其内部的空腔直径与支承柱本体的内径相同，在外筒内设置有两个斜向槽，两个斜向槽对称分布，两个斜向槽的斜面为圆锥体的一部分切面，两个斜向槽的底部围合形成圆形，但是圆形的边不完整，两个斜向槽的底部可以延伸一端距离，形成不完整的圆筒状通孔，如此，当探测器的探头从上往下伸插入时，两个斜向槽间的距离逐渐变小，可以纠正探测器的位置，起到导向的作用。

附图说明

[0020] 图1为本发明的液气分离结构的示意图；

[0021] 图2为本发明的液气分离结构的使用状态示意图；

[0022] 图3为本发明水位探测器用导向结构的整体安装示意图；

[0023] 图4为本发明的导向柱结构示意图；

[0024] 图5为图4的俯视图；

[0025] 图6为本发明支承柱的安装示意图；

[0026] 图7为本发明的限位块示意图；

[0027] 图8为图7中限位块的俯视图；

[0028] 图9为本发明的支承柱底部安装位置示意图；

[0029] 图10为本发明液气分离结构安装后的立体图。

[0030] 附图中标记及相应的零部件名称：

[0031] 1—压力容器顶盖，2—压力容器贯穿管座，3—上支承板，4—上堆芯板，5—格架板，6—导向柱，7—支承柱，8—支承柱底座，9—支承台阶，10—导向柱法兰，11—水位探测器，12—螺栓，13—锁紧帽，14—螺母，15—限位块，16—支承柱本体，17—流水孔，19—连接头，20—分流体，21—盲孔，22—斜孔。

具体实施方式

[0032] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。实施例

[0033] 如图1至2所示，本发明一种液气分离结构，包括连接头19，连接头19与所连接的管道结构相匹配，在连接头19的下方连接有分流体20，使用状态时，连接头19位于上方而分流体20位于下方，连接头19的内部为空腔结构，该空腔与所连接的管道内部连通，连接头19的该空腔在分流体20内从上往下延伸形成盲孔21，即分流体20的底部封闭，其侧壁与底部形成上部开口的容器，在分流体20的侧壁上设置有多个斜孔21，斜孔21在分流体20的内壁和外壁均有开口，且外壁的开口水平位置高于其内壁开口的水平位置；使用时，支承柱底座8安装在上堆芯板4的流水孔7上，而连接体固定连接在支承柱底座8的下端开口上。

[0034] 如图3至10所示，本发明的水位探测器用导向结构包括导向柱6和支承柱7，其中，导向柱6的上端延伸至压力容器贯穿管座2内，压力容器贯穿管座2固定在压力容器顶盖1上，导向柱6的底部通过导向柱法兰10固定在格架板5上，导向柱法兰10通过螺栓12和锁紧帽13的配合固定，导向柱6内设置支承台阶9的形式，支承台阶9由导向柱6的内壁沿径向内凸形成，支承台阶9的内径小于探测器通道的上部内径；支承柱7包括支承柱本体16，支承柱本体16为两段式结构，分为上部和下部，上部的支承柱本体16通过螺母14固定在上支承板3上，下部支承柱本体16的下端通过支承柱底座8固定在上堆芯板4上，支承柱本体16的上端内径大于导向柱6的下端内径，两段支承柱本体16通过限位块15连接，限位块15整体上呈筒状结构，便于和支承柱本体16连接，其内部的空腔直径与支承柱本体
16的内径相同，在外筒内设置有两个斜向槽，两个斜向槽对称分布，两个斜向槽的斜面为圆锥体的一部分切面，两个斜向槽的底部围合形成圆形，但是圆形的边不完整，两个斜向槽的底部可以延伸一端距离，形成不完整的圆筒状通；支承柱底座8通过螺栓固定连接在上堆芯板4的流水孔17区域，在支承柱底座8的开口上安装有上述的液气分离结构。

[0035] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。