RU2640240C1 - Device for molten metal sampling - Google Patents
Device for molten metal sampling Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640240C1 RU2640240C1 RU2017108849A RU2017108849A RU2640240C1 RU 2640240 C1 RU2640240 C1 RU 2640240C1 RU 2017108849 A RU2017108849 A RU 2017108849A RU 2017108849 A RU2017108849 A RU 2017108849A RU 2640240 C1 RU2640240 C1 RU 2640240C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- tank
- tube
- container
- cavity
- Prior art date
Links
- 238000005070 sampling Methods 0.000 title claims description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 title abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 9
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 5
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам для взятия проб в жидком или текучем состоянии и может быть использовано в ядерных реакторах для отбора проб жидкометаллического теплоносителя.The invention relates to a device for sampling in a liquid or fluid state and can be used in nuclear reactors for sampling a liquid metal coolant.
Наиболее близким по своей технической сущности к изобретению является устройство для отбора проб в жидком или текучем состоянии, содержащее емкость для фиксации пробы с отверстием в днище, воздушную трубку с клапаном и механизм перемещения емкости, при этом емкость снабжена крышкой, соединенной с воздушной трубкой таким образом, что полость трубки сообщается с полостью емкости через крышку (погружной цилиндр точечного пробоотбора «Таргет», каталог оборудования http://millab.ru/equipments/tsilindr target/, опубл. 1996).The closest in technical essence to the invention is a device for sampling in a liquid or fluid state, containing a container for fixing the sample with a hole in the bottom, an air tube with a valve and a mechanism for moving the tank, while the tank is equipped with a lid connected to the air tube in this way that the cavity of the tube communicates with the cavity of the tank through the lid (immersion cylinder for point sampling "Target", equipment catalog http://millab.ru/equipments/tsilindr target /, publ. 1996).
В известном устройстве через отверстие днища проходит трубка с зазором относительно внутренней поверхности емкости. Трубка является трактом поступления пробы в емкость, а кольцевой зазор между ней и внутренней поверхностью емкости - объемом фиксации пробы.In the known device, a tube passes through the opening of the bottom with a gap relative to the inner surface of the container. The tube is the path to the sample, and the annular gap between it and the inner surface of the container is the sample fixation volume.
Известное устройство используют следующим образом.The known device is used as follows.
Емкость (цилиндр) погружают в жидкость на заданную глубину с помощью механизма перемещения. В данном случае механизм перемещения представляет собой катушку, на которую намотана воздушная трубка с закрытым клапаном, поэтому погружение емкости осуществляют путем разматывания воздушной трубки. По достижении заданной глубины погружения цилиндр останавливают, клапан на воздушной трубке открывают. После открытия клапана давление воздуха в трубке стремится сравняться с атмосферным, а давление жидкости в точке отбора - выше атмосферного на величину гидростатического давления в этой точке. За счет разности давлений в воздушной трубке и в точке отбора пробы жидкость начинает поступать по трубке в полость цилиндра, скапливаясь и фиксируясь в зазоре. Затем емкость извлекают, крышку отвинчивают, пробу направляют для анализа ее состава.A container (cylinder) is immersed in a liquid to a predetermined depth using a movement mechanism. In this case, the movement mechanism is a coil on which an air tube with a closed valve is wound, so immersion of the container is carried out by unwinding the air tube. Upon reaching a predetermined immersion depth, the cylinder is stopped, the valve on the air tube is opened. After opening the valve, the air pressure in the tube tends to be equal to atmospheric, and the liquid pressure at the sampling point is higher than atmospheric by the value of hydrostatic pressure at this point. Due to the pressure difference in the air tube and at the sampling point, the liquid begins to flow through the tube into the cylinder cavity, accumulating and fixing in the gap. Then the container is removed, the lid is unscrewed, the sample is sent for analysis of its composition.
Однако в случае отбора пробы жидкого металла, например жидкометаллического теплоносителя ядерного реактора, применение известного устройства вызовет ряд неудобств. Как отмечено выше, после открытия клапана давление воздуха внутри цилиндра стремится сравняться с атмосферным, а давление жидкости в точке отбора - выше атмосферного. Если цилиндр погружен под уровень жидкости на глубину, превышающую его высоту, то жидкость, заполнив цилиндр, попадает и в воздушную трубку. Если отбираемой жидкостью является расплавленный металл, то он может застыть в воздушной трубке. При застывании же металла в воздушной трубке сообщение полостей прекращается, а следовательно, последующие процедуры отбора пробы будут возможны только после прочистки воздушной трубки от застывшей в нем пробы. Кроме того, при транспортировке пробы к месту извлечения ее из цилиндра с отклонением его оси от вертикального положения часть пробы будет выливаться через трубку вниз. Такая ситуация возможна при перемещении цилиндра по наклонному каналу в корпусе реактора, который могут выполнить таким с целью исключения прямого прострельного излучения из реактора за его пределы через канал или из-за затесненности пространства на крышке реактора другим оборудованием.However, in the case of sampling a liquid metal, for example, a liquid metal coolant of a nuclear reactor, the use of the known device will cause a number of inconveniences. As noted above, after opening the valve, the air pressure inside the cylinder tends to equal atmospheric, and the fluid pressure at the sampling point is higher than atmospheric. If the cylinder is submerged under the liquid level to a depth exceeding its height, then the liquid, filling the cylinder, enters the air tube. If the liquid being sampled is molten metal, it can freeze in the air tube. When the metal solidifies in the air tube, the communication of the cavities ceases, and consequently, the subsequent sampling procedures will be possible only after cleaning the air tube from the solidified sample in it. In addition, when transporting the sample to the place of its extraction from the cylinder with its axis deviating from the vertical position, part of the sample will pour down through the tube. Such a situation is possible when moving the cylinder along an inclined channel in the reactor vessel, which can be performed in such a way as to exclude direct shot radiation from the reactor beyond its limits through the channel or due to the crowding of the space on the reactor cover with other equipment.
Таким образом, недостатками известного устройства является сложность в эксплуатации при отборе проб расплава металла, обусловленная возможностью затекания пробы в воздушную трубку с последующим ее перекрытием, что приведет к дополнительным манипуляциям по очистке трубки для последующих отборов проб, и проблемами при транспортировке пробы в наклонном положении из-за возможности вытекания пробы из цилиндра.Thus, the disadvantages of the known device is the difficulty in operation when sampling a metal melt, due to the possibility of leakage of the sample into the air tube with its subsequent closure, which will lead to additional manipulations to clean the tube for subsequent sampling, and problems when transporting the sample in an inclined position from -for the possibility of leakage of the sample from the cylinder.
Технической проблемой настоящего изобретения является отбор проб расплавленного металла, в том числе, жидкометаллического теплоносителя ядерного реактора.The technical problem of the present invention is the sampling of molten metal, including liquid metal coolant of a nuclear reactor.
Техническим результатом изобретения является исключение закупорки полости трубки застывающим металлом и возможности вытекания пробы в процессе транспортировки.The technical result of the invention is the exclusion of clogging of the cavity of the tube with a hardening metal and the possibility of leakage of the sample during transportation.
Технический результат достигается тем, в устройстве для отбора проб в жидком или текучем состоянии, содержащем емкость для фиксации пробы с крышкой и отверстием в днище, воздушную трубку с устройством контроля давления, полость которой сообщена с полостью емкости через крышку, и механизм перемещения емкости, внутри емкости размещен запирающий элемент для перекрытия проходного сечения воздушной трубки с возможностью его перемещения по высоте емкости вместе с уровнем жидкости за счет того, что запирающий элемент выполнен из материала, плотность которого меньше плотности отбираемой жидкости, а отверстие в днище емкости выполнено диаметром, меньшим диаметра капли отбираемой жидкости. Кроме того, запирающий элемент может быть профилирован по форме крышки.The technical result is achieved by that in a device for sampling in a liquid or fluid state, containing a container for fixing the sample with a cap and a hole in the bottom, an air tube with a pressure control device, the cavity of which is in communication with the cavity of the container through the cover, and a mechanism for moving the container inside the container has a locking element for blocking the passage of the air tube with the possibility of its movement along the height of the container along with the liquid level due to the fact that the locking element is made of material the ratio of which is less than the density of the selected fluid, and the hole in the bottom of the tank is made with a diameter smaller than the diameter of the droplet of the selected fluid. In addition, the locking element may be profiled in the shape of the lid.
Совокупность заявленных признаков позволит предотвратить попадание пробы в полость воздушной трубки и использовать устройство для отбора жидкого металла без дополнительных затрат на прочистку трубки, так как запирающий элемент исключит сообщение полостей трубки и емкости по достижении требуемого уровня пробы, а отверстие в емкости диаметром, меньшим диаметра отрыва капли отбираемой жидкости при заданном перепаде давления, обеспечит невытекание пробы из емкости за счет действия сил поверхностного натяжения и постоянство уровня пробы при транспортировке емкости, а значит и плотный контакт элемента с воздушной трубкой с целью перекрытия ее проходного сечения.The combination of the claimed features will prevent the ingress of the sample into the cavity of the air tube and use the device for sampling liquid metal without additional costs for cleaning the tube, since the locking element will exclude the message of the cavity of the tube and capacity upon reaching the desired level of the sample, and the hole in the container with a diameter smaller than the separation diameter drops of the selected fluid at a given pressure drop will ensure that the sample does not leak out of the tank due to the action of surface tension forces and the constancy of the level of samples s during transportation of the container, and hence the tight contact of the element with the air tube in order to overlap its passage section.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлено устройство для отбора проб (продольный разрез).The invention is illustrated in the drawing, where in FIG. 1 shows a device for sampling (longitudinal section).
Устройство содержит емкость для фиксации пробы 1, воздушную трубку 2, полость которой сообщена с полостью емкости 1, и механизм перемещения 3 емкости 1.The device contains a container for fixing the
Емкость 1 выполнена, например, в виде полого цилиндра, один конец которого снабжен крышкой 4, а второй - днищем с отверстием, диаметр которого меньше диаметра отрыва капли отбираемой жидкости. Сообщение полости трубки 2 с полостью емкости 1 осуществлено через крышку 4. Внутри цилиндра 1 размещен запирающий элемент 5 с возможностью перемещения по высоте за счет изменения уровня пробы, материал которого имеет плотность меньше плотности отбираемой жидкости. Запирающий элемент 5 герметизирует емкость 1 по уплотняющей поверхности крышки 4. Например, шарик и конусная крышка.The
Механизм перемещения 3 емкости 1 представляет собой катушку, на которую намотана трубка 2. На конце трубка 2 снабжена механизмом контроля давления, функцию которого в данном случае выполняет клапан 6. В другом варианте исполнения устройства отбора пробы механизм контроля давления может быть выполнен в виде вакуум-насоса.The
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Емкость 1 путем вращения механизма перемещения 3 - катушки - и разматывания трубки 2 погружают в жидкометаллический теплоноситель.
Для отбора и удержания пробы после погружения емкости 1 нижним концом в расплав внутри трубки 2 создают и поддерживают давление, отвечающее условию:To take and hold the sample after immersion of the
Для предотвращения затекания пробы из емкости 1 в трубку 2 должно выполняться условие:To prevent leakage of the sample from the
гдеWhere
p1 - давление в точке отбора пробы, Па;p 1 - pressure at the point of sampling, Pa;
σ - коэффициент поверхностного натяжения расплава, Н/м;σ is the surface tension coefficient of the melt, N / m;
d0 - диаметр отверстия в дне емкости, м;d 0 is the diameter of the hole in the bottom of the tank, m;
dгер - гидравлический диаметр щели, остающейся между крышкой и герметизирующим элементом после уплотнения, м;d ger is the hydraulic diameter of the gap remaining between the cover and the sealing element after sealing, m;
ρ - плотность расплава, кг/м3;ρ is the density of the melt, kg / m 3 ;
h - высота заполняемой расплавом части емкости, м;h - the height of the filled part of the vessel, m;
g - ускорение свободного падения, м/с2.g - acceleration of gravity, m / s 2 .
Таким образом, после погружения емкости 1 под уровень теплоносителя выполняют снижение давления в трубке 2 до требуемой величины, и через отверстие в днище емкости 1 в ее полость начинает поступать расплав за счет возникшего перепада давления. С увеличением уровня пробы в емкости 1 поднимается запирающий элемент 5, который, в итоге, упирается в крышку 4 и перекрывает сообщение полости трубки 2 с полостью емкости 1. Металл прекращает поступать внутрь емкости 1, после чего ее извлекают из реактора. Запирающий элемент 5 может иметь выступающую над уровнем пробы часть, которая профилирована по форме крышки 4, что упрощает достижение контакта элемента 5 с уплотняющей поверхностью крышки 4.Thus, after immersing the
При транспортировке пробы для поддержания плотного контакта элемента перекрытия 5 с трубкой 2 необходимо обеспечить постоянство уровня пробы внутри цилиндра. В противном случае, при снижении уровня пробы, элемент 5 также будет опускаться, и расплавленный металл пробы может проникнуть в трубку 2 при отклонении емкости от вертикали и/или при резком изменении перепада давления р 1 - р 2. Отверстие в днище емкости 1, диаметр которого меньше диаметра капли отбираемой жидкости, позволяет удерживать отобранную пробу внутри емкости 1 при транспортировке благодаря силе поверхностного натяжения расплава из известного из уровня техники условия отрыва капли, поддерживая, тем самым, постоянство уровня пробы и плотного контакта элемента 5 с концевым отверстием трубки 2.When transporting the sample to maintain tight contact of the
После извлечения емкости 1 из реактора и охлаждения пробы до ее застывания крышку 4 емкости 1 отворачивают, а емкость 1 с пробой перемещают в лабораторию, где пробу извлекают и проводят анализ.After removing the
В частном случае отбора пробы свинца емкость 1 и элемент 5 изготавливают из сталей, так как на них образуется пассивирующее оксидное покрытие. Отбираемый расплав имеет низкую адгезию к поверхностям емкости для фиксации пробы 1 и запирающего элемента 5, поэтому после извлечения пробы на стенках емкости 1 и на поверхности элемента 5 не остается значительного количества застывшего расплава. Остатки пробы могут быть отмыты с их поверхностей специальными химическими препаратами и данные элементы устройства могут использоваться повторно.In the particular case of lead sampling, the
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108849A RU2640240C1 (en) | 2017-03-16 | 2017-03-16 | Device for molten metal sampling |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108849A RU2640240C1 (en) | 2017-03-16 | 2017-03-16 | Device for molten metal sampling |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2640240C1 true RU2640240C1 (en) | 2017-12-27 |
Family
ID=63857429
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017108849A RU2640240C1 (en) | 2017-03-16 | 2017-03-16 | Device for molten metal sampling |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2640240C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU912052A3 (en) * | 1970-11-20 | 1982-03-07 | Шлюмбергер Оверсиз С.А. (Фирма) | Device for sampling polyphase liquid |
JPS61175543A (en) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Chuo Kaihatsu Kk | Soil specimen sampler |
RU2114410C1 (en) * | 1993-01-26 | 1998-06-27 | Компани Женераль де Матьер Нюклеэр | Sampler and method of sample taking of samples of material |
UA32450C2 (en) * | 1994-10-18 | 2000-12-15 | Сі.Ейч. Енд Ай. Текнолоджіз, Інк. | Appliance for liquid sampling |
RU2002103834A (en) * | 2002-02-11 | 2003-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образовани Нижегородский государственный технический университет | Device for sampling molten metal |
-
2017
- 2017-03-16 RU RU2017108849A patent/RU2640240C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU912052A3 (en) * | 1970-11-20 | 1982-03-07 | Шлюмбергер Оверсиз С.А. (Фирма) | Device for sampling polyphase liquid |
JPS61175543A (en) * | 1985-01-31 | 1986-08-07 | Chuo Kaihatsu Kk | Soil specimen sampler |
RU2114410C1 (en) * | 1993-01-26 | 1998-06-27 | Компани Женераль де Матьер Нюклеэр | Sampler and method of sample taking of samples of material |
UA32450C2 (en) * | 1994-10-18 | 2000-12-15 | Сі.Ейч. Енд Ай. Текнолоджіз, Інк. | Appliance for liquid sampling |
RU2002103834A (en) * | 2002-02-11 | 2003-08-10 | Государственное образовательное учреждение высшего и послевузовского образовани Нижегородский государственный технический университет | Device for sampling molten metal |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2008091065A (en) | Lithium secondary battery pouring method and pouring device | |
US9410425B2 (en) | Method of collecting sample using multi-packer and apparatus thereof | |
RU2446388C1 (en) | Probe for collecting water samples from bottom sediments | |
RU2640240C1 (en) | Device for molten metal sampling | |
DE2316757A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR PREVENTING SLAG ON WHEN EMPTYING A VESSEL CONTAINING STEEL AND SLAG | |
US20080179550A1 (en) | Long term storage container and manufacturing method | |
US5663511A (en) | Method and device for taking samples of liquids with different viscosities from a drum or other container | |
EP1183513B1 (en) | Device for taking slag samples | |
DE2536644A1 (en) | Separator to remove inflammable liquids from water - having vessel with conical top and vertical dip pipe for water overflow | |
US1511591A (en) | Liquid-sampling apparatus | |
RU2591165C1 (en) | Device for sampling liquid metal heat carrier of nuclear reactor, in which there is channel for sampling | |
JP6245745B2 (en) | Caisson filling method | |
GB2547748A (en) | Device and method for taking samples of radiologically contaminated materials, such as resins or sludges | |
US20050236066A1 (en) | Spill proof funnel | |
Pan et al. | Regime map and triple point in selective withdrawal | |
CN107106935B (en) | For excluding the skimming device of subsurface fluid | |
US2893595A (en) | Metering system | |
JP2008238045A (en) | Bubble removing apparatus | |
CN116413079A (en) | Method for automatically sampling liquid storage tank | |
US3377868A (en) | Sampler-dispenser for fluids | |
US889988A (en) | Filtering apparatus. | |
US1752667A (en) | Valve | |
JPH0421159B2 (en) | ||
RU2350912C1 (en) | Batcher of reagent in well | |
CN221056146U (en) | Liquid sampler of coking chemical industry specialty |