Устройство для измерения локальной скорости жидкого металла

 

Решение относится к конструкции устройств контроля параметров высокотемпературных жидких металлов и может быть использовано, например, в исследовательских стендах со свинец - висмутовым или свинцовым теплоносителем, в реакторных установках с жидкометаллическим охлаждением, в цветной металлургии. Предложено выполнение датчика измерительного зонда устройства в виде изогнутой капиллярной трубки, открытый конец которой расположен параллельно оси потока, а другой установлен в обтекателе, внутренняя полость которого сообщена с полостью капиллярной трубки и с полостью радиальной трубы измерительного зонда, установленной вне потока жидкого металла.

Обеспечивается возможность измерения для металлов, имеющих высокие температуры плавления.

1 с.п. ф-лы, 1 илл.

Решение относится к конструкции устройств контроля параметров высокотемпературных жидких металлов и может быть использовано, например, в исследовательских стендах со свинец-висмутовым или свинцовым теплоносителем, в реакторных установках с жидкометаллическим охлаждением, в цветной металлургии.

Известно устройство для измерения направления и величины скорости потока жидкости и расплава, содержащее обтекаемое тело в виде шара, прикрепленное к одному концу изогнутой в виде рычага 90° вращающейся штанги, другой конец которой соединен с первичным преобразователем, выполненным в виде мотор-редуктора, и блок управления. Недостатком этого устройства является сильное возмущение вращающимся на штанге обтекаемым телом поля локальных скоростей потока (патент RU 2267789 кл. G01P 5/02, G01F 1/05, 2004).

Известно устройство для измерения локальной скорости жидкого металла, содержащее корпус, в котором установлен измерительный зонд с датчиком полного напора в виде трубки Пито, сообщенный с блоком регистрации давления, и механизм перемещения измерительного зонда (Г.Г.Брановер, Турбулентные магнитогидродинамические течения в трубах, Рига, 1967 г., с.134-135) - прототип.

Недостатком данного технического решения является невозможность измерения локальной скорости жидкого металла, имеющего температуру кристаллизации и плавления существенно выше температуры атмосферного воздуха, например эвтектики свинец-висмут с температурой плавления 125°С и свинца с температурой плавления 327°С, так как в конструкции данного устройства не предусмотрен обогрев заполняемых жидким металлом полостей, а также применены уплотнения, не рассчитанные на высокие температуры.

Задача, решаемая полезной моделью - расширение области применения устройства для измерения локальной скорости жидкого металла.

Технический результат - обеспечение возможности измерения локальной скорости жидких металлов, имеющих сравнительно высокие температуры плавления, например, свинец-висмутового и свинцового теплоносителей ядерных реакторов на быстрых нейтронах, в том числе и в пристенной области, что имеет существенное значение при несмачивании жидким металлом стенки, ограничивающей поток в канале.

Этот технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения локальной скорости жидкого металла, содержащем корпус, в котором установлен измерительный зонд с датчиком полного напора в виде трубки Пито, сообщенный с

блоком регистрации давления, и механизм перемещения измерительного зонда, датчик измерительного зонда выполнен в виде изогнутой капиллярной трубки, открытый конец которой расположен параллельно оси потока, а другой конец установлен в обтекателе, внутренняя полость которого сообщена с полостью капиллярной трубки и с полостью радиальной трубы измерительного зонда, установленной в направляющих, расположенных вне потока жидкого металла. Кроме того, что на участке корпуса, охватывающем радиальную трубу, установлен металлический сильфон, допускающий перемещение измерительного зонда, а блок регистрации давления выполнен в виде емкости, оборудованной электроконтактными сигнализаторами уровня жидкого металла и штуцерами газовой системы.

Возможность измерения устройством локальных скоростей жидких металлов со сравнительно высокой температурой плавления обеспечивается отказом от применения в его конструкции уплотнений из материалов с низкой температурой ползучести и плавления, таким образом устройство может эксплуатироваться при температурах до 500°С, обеспечиваемых, например, электрообогревом всех элементов устройства, содержащих жидкий металл.

На фиг. представлена схема предлагаемого устройства для измерения локальной скорости жидкого металла.

В корпусе 1 установлен перемещаемый в потоке жидкого металла 2 измерительный зонд 3, сообщенный каналом 4 с блоком 5 регистрации давления. Устройство имеет механизм 6 перемещения измерительного зонда 3. Рабочий элемент (датчик) измерительного зонда 3 выполнен в виде изогнутой капиллярной трубки 7, открытый конец которой располагается параллельно оси потока жидкого металла 2, а другой конец установлен в обтекателе 8, внутренняя полость которого сообщена с полостью капиллярной трубки 7 и с полостью радиальной трубы 9 измерительного зонда 3, установленной в направляющих 10, расположенных вне потока жидкого металла 2. Радиальная труба 9 связана с механизмом 6 перемещения зонда, а ее полость сообщена с блоком 5 регистрации давления жидкого металла. Внутренние полости корпуса 1 устройства отделены от окружающей среды сильфоном 11, герметично соединенным с корпусом 1 и с радиальной трубой 9, допуская их взаимное перемещение. Блок 5 регистрации давления выполнен в виде емкости 12 со свободным уровнем 13 жидкого металла, оборудованной электроконтактными сигнализаторами уровня 14 жидкого металла и штуцерами 15 газовой системы, и сообщенной с полостью радиальной трубы 9 посредством полностью или частично гибкого металлического гофрированного шланга 16, подключенного к нижней части емкости 12.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

Устройство устанавливается в контур жидкого металла. Все соответствующие элементы устройства разогреваются до температуры, превышающей температуру кристаллизации жидкого металла. Заполнение устройства жидким металлом производится совместно с контуром, к которому подключено устройство. При этом жидким металлом полностью заполняются внутренние полости корпуса 1, измерительного зонда 3, шланга 16, и, частично, емкости 12 блока 5 регистрации давления, в которой устанавливается свободный уровень 13 жидкого металла, фиксируемый электроконтактным сигнализатором уровня 14.

После начала циркуляции по контуру динамический напор потока жидкого металла 2 через полости капиллярной трубки 7, обтекателя 8, радиальной трубы 9 и гибкого шланга 16 поднимает уровень 13 жидкого металла в емкости 12 блока 5 регистрации давления жидкого металла. Противодавление газа, подаваемого через штуцер 15, уравновешивает давление жидкого металла при положении его уровня 13 в районе электроконтактного сигнализатора уровня 14, что контролируется по его показаниям. Полный напор потока жидкого металла 2 в открытом конце капиллярной трубки 7 определяется разностью высотных отметок открытого конца капиллярной трубки 7 и свободного уровня 13 жидкого металла и давлением газа в емкости 12 блока 5 регистрации давления жидкого металла. Величина локального полного напора жидкого металла позволяет судить о его локальной скорости.

При необходимости произвести замер локальной скорости потока жидкого металла 2 в нескольких точках поперечного сечения потока в проточной части корпуса 1 капиллярная трубка 7 в составе измерительного зонда 3 перемещается в направляющих 10 поперек потока жидкого металла 2 за счет работы механизма 6 перемещения зонда.

Возможно измерение локальной скорости потока жидкого металла 2 при произвольной ориентации устройства в пространстве, в том числе при вертикальном, горизонтальном и наклонном направлении потока жидкого металла 2, при условии сохранения вертикального положения устройства 5 регистрации давления жидкого металла.

Применение предлагаемого технического решения позволяет производить измерение локальной скорости жидкого металла, например, свинцового и свинец-висмутового теплоносителей с температурой кристаллизации, существенно превышающих температуру атмосферного воздуха, и обеспечивает измерение локальной скорости в пристенной области потока жидкого металла, не смачивающего стенки канала, ограничивающие поток жидкого металла. Это позволяет определить экспериментально

параметры потока жидкого металла и обоснованно производить инженерные расчеты оборудования и трубопроводов контуров и систем с жидкометаллическими теплоносителями на основе свинца.

1. Устройство для измерения локальной скорости жидкого металла, содержащее корпус, в котором установлен измерительный зонд с датчиком полного напора в виде трубки Пито, сообщенный с блоком регистрации давления, и механизм перемещения измерительного зонда, отличающееся тем, что датчик измерительного зонда выполнен в виде изогнутой капиллярной трубки, открытый конец которой расположен параллельно оси потока, а другой конец установлен в обтекателе, внутренняя полость которого сообщена с полостью капиллярной трубки и с полостью радиальной трубы измерительного зонда, установленной в направляющих, расположенных вне потока жидкого металла.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что на участке корпуса, охватывающем радиальную трубу, установлен металлический сильфон, допускающий перемещение измерительного зонда.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок регистрации давления выполнен в виде емкости, оборудованной электроконтактными сигнализаторами уровня жидкого металла и штуцерами газовой системы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к переносным приборам, предназначенным для измерения температуры плавления твердых жиров в диапазоне 25-60°С, и может быть использовано в пищевой промышленности, например, для определения качества шпика, применяемого в производстве колбасных изделий по температуре его плавления.

Полезная модель относится к области измерения параметров потока текучей среды, протекающей по трубопроводу

Изобретение относится к компактным микроэлектромеханичеким устройствам для измерения направления и скорости потока газа или жидкости, и может применяться, например, в системах анемометрии для определения направления и скорости ветра, а также в различных пневматических и гидравлических системах
Наверх