一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置的制作方法

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1.本实用新型涉及后处理设备领域，尤其涉及一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置。

背景技术：

2.乏燃料组件经首端剪切、溶解、调料后得到1af料液，贮存于有负压的1af计量槽中，用于1af料液的精密计量，为保证料液计量结果精密性，即计量时所得的体积-液位尽可能拟合为线性关系，利用线性关系可将液位测量等效体积测量(误差控制在0.2％以内)，这就要求料液密度尽可能均匀，计量槽内壁残留不可测体积尽可能小。因1af料液具有高放、高酸、自释热、有不溶固体颗粒等特性，长时间贮存于计量槽内，料液局部会产生大量的热，致使料液温度不均，影响料液密度均匀性。同时，贮存过程中产生固液分离也会导致料液密度分层不均，以及料液在计量槽内壁形成结晶或板结等现象使实际料液体积存在误差，这将严重影响1af料液计量精密性。为避免以上现象发生，需对1af料液进行充分搅拌使其均匀混合。
3.目前，我国后处理厂接收和剪切的乏燃料组件日益增多，产生的1af料液也会大幅度增加，故需更换大型计量槽(容积高达23m3)，这对料液均匀搅拌增加了一定难度。对于放射性料液通常采用免维修的气动搅拌装置，然而，单一气动搅拌装置很难实现大型计量槽内放射性料液的均匀混合，从而影响1af料液计量精密性，因此需设计一种用于实现大型计量槽精密计量的组合搅拌装置。

技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是：提供一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置，该组合搅拌装置通入压缩空气后，在装置内形成有压液体，经扩散段喷出实现计量槽内1af料液无死区且均匀混合，实现料液温度均匀、密度均匀，也防止料液在计量槽内壁结晶或板结，计量时液位测量准确等效为体积测量，保证1af料液计量结果精密性。
5.本实用新型提供了一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置，包括设置于计量槽筒体内的气镇器、升液器和反向流动转向泵；所述计量槽筒体下部焊接有椭圆封头；
6.所述气镇器的喷嘴布置于计量槽筒体和椭圆封头交汇处，且气镇器的椭圆封头需浸没料液；
7.所述升液器安装于计量槽筒体中轴线处，鼓泡管伸入至计量槽椭圆封头处；
8.所述反向流动转向泵的进料口位于椭圆封头处。
9.优选地，包括6套气镇器，1套升液器和2套反向流动转向泵。
10.优选地，所述气镇器的主体为筒体，筒体上部焊接有椭圆封头，气镇器顶部设有供气管和排气管，筒体下部焊接有锥底，锥底端部连接喷嘴。
11.所述喷嘴与气镇器中心线呈夹角设置。
12.优选地，所述升液器由供气管、鼓泡管和各段升液管组成，
13.供气管末端焊接于鼓泡管上，并固定于各段升液管上；
14.各段升液管通过连接板连接；
15.鼓泡管侧边设置有气孔；
16.鼓泡管的侧边与最下端的升液管连通，顶部所述升液管上设置有溶液出口。
17.优选地，所述反向流动转向泵包括：rfd泵体，渐缩的驱动喷嘴，渐扩的扩散器，填充罐，进气管和出料管；
18.驱动喷嘴与扩散器同轴布置，并与进料管呈“丁”字状焊接于rfd泵体上，驱动喷嘴另一端安装有填充罐，所述填充罐上连接进气管；驱动喷嘴和扩散器之间具有引流间隙；
19.所述扩散器的另一端连接有出料管。
20.优选地，4套所述气镇器的喷嘴正对于计量槽筒体和计量槽椭圆封头交汇处，且气镇器的椭圆封头需浸没料液；另外2套气镇器布置于筒体中部的中轴线附近。
21.优选地，一套所述反向流动转向泵的进料口朝下安装于集液杯处，出料管布置于计量槽筒体中部；另一套反向流动转向泵的进料口朝上安装于椭圆封头附近，出料管布置于计量槽筒体高部，实现椭圆封头和筒体底部的料液转运及对高层料液冲击搅拌；
22.所述集液杯与椭圆封头连接。
23.与现有技术相比，本实用新型的一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置，包括气镇器、升液器和反向流动转向泵。通过多种搅拌装置的联合作用，实现大型放射性计量槽无死区且均匀搅拌。脉冲搅拌5h，三处1af料液温度和密度均接近模拟料液初始温度和密度。持续搅拌1个月后，料液在计量槽内壁无结晶或板结。经流体力学仿真模拟分析和实验验证，得到料液体积-液位线性曲线，计量槽的测量误差为0.19％。
附图说明
24.图1表示一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置的结构示意图；
25.图2表示气镇器结构示意图；
26.图3表示升液器结构示意图；
27.图4表示反向流动转向泵结构示意图；
28.图5表示管线布置图；
29.1-椭圆封头；2-供气管；3-排气管；4-筒体；5-锥底；6-内螺纹接头；7-喷嘴；8-供气管；9-连接板；10-升液管；11-鼓泡管，12-进气管；13-填充罐；14-驱动喷嘴；15-进料管；16-rfd泵体；17-扩散器；18-出料管，19-计量槽筒体；20-气镇器；21-升液器；22-反向流动转向泵；23-平顶封头；24-计量槽椭圆封头；25-集液杯；20-1～20-6：气镇器供气管；21-1：升液器供气管；22-1～22-2：rfd泵供气管。
具体实施方式
30.为了进一步理解本实用新型，下面结合实施例对本实用新型的实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本实用新型的特征和优点，而不是对本实用新型的限制。
31.本实用新型的实施例公开了一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置，如图1所示，包括设置于计量槽筒体19内的气镇器20、升液器21和反向流动转向泵22；所述计量
槽筒体19下部焊接有计量槽椭圆封头24；
32.如图2所示，所述气镇器20的喷嘴正对计量槽筒体19和计量槽椭圆封头24交汇处，且气镇器的椭圆封头1需浸没料液；
33.所述气镇器20的主体为筒体4，筒体4上部焊接有椭圆封头1，气镇器顶部设有供气管2和排气管3，筒体4下部焊接有锥底5，锥底5端部连接喷嘴7；
34.所述喷嘴7与气镇器20中心线呈夹角设置。
35.气镇器规格根据计量槽内径和其内料液最高液位，以及气镇器在计量槽内的布置等参数决定，喷嘴依据文丘里管原理设计。其中，除喷嘴外，其他部件均采用焊接的方式连接，锥底端部设置有内螺纹管接头，喷嘴采用螺纹连接的方式与内螺纹管接头连接。
36.气镇器工作原理为：压缩空气通入供气管，其内形成有压液体，经喷嘴喷出，横扫计量槽内的料液，实现水平方向的料液搅拌。
37.如图3所示，所述升液器21安装于计量槽筒体19中轴线处，鼓泡管11伸入至计量槽椭圆封头24处；
38.升液器21由供气管8、鼓泡管11和各段升液管10组成，升液器规格主要由计量槽内料液最高液位决定。
39.供气管8末端焊接于鼓泡管11上，并固定于各段升液管10上；
40.各段升液管10通过连接板9连接；
41.鼓泡管11侧边设置有气孔；
42.鼓泡管11的侧边与最下端的升液管10连通，顶部所述升液管上设置有溶液出口。
43.升液器工作原理为：压缩空气从供气管通入，经鼓泡管侧边的小气孔喷出，形成气液混合物，由于其密度小于液相主体密度，在升液管内上升至最高段的升液管上端扩散开来，实现垂直方向的料液循环搅拌。
44.如图4所示，所述反向流动转向泵22包括：rfd泵体16，渐缩的驱动喷嘴14，渐扩的扩散器17，填充罐13，进气管12和出料管18；
45.驱动喷嘴14与扩散器17同轴布置，并与进料管18呈“丁”字状焊接于rfd泵体16上，驱动喷嘴14另一端安装有填充罐13，所述填充罐13上连接进气管12；驱动喷嘴14和扩散器17之间具有引流间隙；
46.所述扩散器17的另一端连接有出料管18。
47.所述反向流动转向泵规格由计量槽内径及料液高度等参数决定。其中，rfd泵体依据文丘里管原理设计而成，其由一个渐缩的驱动喷嘴和一个渐扩的扩散器组成，两者之间有一定的空间分割，分割空间称为引流间隙。所述反向流动转向泵主要用于将低处料液转运至高处，同时，高处喷出的有压料液对高层料液形成有效冲扫，防止料液沉淀。
48.为避免因1af大型计量槽料液温度不均，密度分层，及料液在计量槽内壁结晶或板结对实际料液体积造成误差，影响大型计量槽计量精密性，需对计量槽放射性料液进行无死区且均匀搅拌。现将1af计量槽料液从底至高分为三层，即底层料液(计量槽集液杯、椭圆封头、筒体底部料液)、中层料液(筒体中部料液)、高层料液(筒体高部料液)。在不同层、不同环安装搅拌装置，实现料液分层、分环、分流搅拌，使得料液散热、密度均匀，以及防止料液在计量槽内壁结晶或板结，保证1af料液计量精密性。同时，根据气镇器、升液器、反向流动转向泵等搅拌装置功能及工作原理，一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置具体
实施方案如下：
49.一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置主要由6套气镇器、1套升液器和2套反向流动转向泵组成，如图1所示。对于气镇器安装与布局，其中4套气镇器布置于计量槽筒体和椭圆封头交汇处，且气镇器的椭圆封头需浸没料液，实现该区域料液冲扫搅拌，防止交汇处出现结晶或板结等现象；另外2套气镇器布置于筒体中部的中轴线附近，实现该区域中层料液搅拌。对于升液器安装与布局，其安装于计量槽筒体中轴线处，鼓泡管伸入至计量槽椭圆封头处，最高段升液管需浸没料液，实现计量槽垂直方向的料液混合。对于反向流动转向泵安装与布局，其中1套反向流动转向泵的入口朝下安装于集液杯处，出料管布置于计量槽筒体中部，用于将集液杯处料液输送并对中层料液搅拌，防止集液杯内壁结晶或板结，同时保证中层料液散热和密度均匀；另一套反向流动转向泵的入口朝上安装于椭圆封头附近，出料管布置于计量槽筒体高部，实现椭圆封头和筒体底部的料液转运及对高层料液冲击搅拌。
50.因此，一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置分层、分环布置6套气镇器、1套升液器和2套反向流动转向泵，其组合搅拌，使得1af料液呈悬浮状态，减少沉淀物沉积，实现大型计量槽无死区且均匀混合，确保1af料液有效降温，料液密度均匀，防止料液在计量槽内壁结晶或板结，保证1af料液计量精密性。
51.一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置不仅在1af料液精密计量领域应用具有良好效果，在其他后处理工艺及放射性场所工艺搅拌中均可应用，如高放浓缩液贮槽搅拌。
52.一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置安装和调试过程主要包括：首先，按照图1所示的组合搅拌装置结构图和图5所示的管线布置图及技术方案，将气镇器、升液器、反向流动转向泵及其他功能管线布置于计量槽相应位置，并在计量槽平顶封头及计量槽筒体对以上组件进行固定支撑，待试验成功后，采用焊接方式将各管线焊接至平顶封头；然后，将模拟料液(zncl2溶液)从进料管注入计量槽内，料液最大高度约4000mm；接着，将该组合搅拌装置的执行机构(即压缩空气机)分别与该组合搅拌装置供气管连接，开启执行机构，通入一定压强的压缩空气，利用所产生的压空对料液进行脉冲搅拌，搅拌一定时间后，关闭执行机构；最后，在不同高度的取样管对三处液位的料液采取多次取样方式，测量料液密度并求取均值，及采用温度计对不同层料液温度测量，对比试验前后记录的密度、温度等参数表征料液搅拌效果，判断料液计量精密性。
53.结果表明：一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置采用0.6mpa压空搅拌约5h后，低层、中层、高层料液的密度均接近zncl2溶液密度1.5g/cm3，温度也均在25℃。
54.通过该组合搅拌装置对料液的搅拌作用使得三处料液温度小幅度降低，且密度相差不大，可初步确定组合搅拌装置对大型计量槽精密计量作用是明显的。待组合搅拌装置运行1个月后，料液排空，观察集液杯、筒体、椭圆封头、筒体与椭圆封头交汇处等部位光滑、洁净程度，观察发现计量槽内壁未产生料液结晶或板结现象。同时，经多次进料、搅拌、倒料试验测量料液体积和液位，得到体积-液位呈线性关系，通过拟合曲线分析出计量槽的测量误差为0.19％，说明料液长期贮存未对计量槽内实际料液体积产生影响，进一步表明一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置不仅实现料液无死区且均匀搅拌的功能而且可实现料液计量的精密性。
55.用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置的实用新型设计及实验验证对提升大型计量槽搅拌效率和1af料液精密计量具有关键作用，同时，组合搅拌装置也可应用于后处理其他工艺中，如高放浓缩液贮槽搅拌，实现高放废液无死区且均匀混合。该组合搅拌装置的设计也为我国后处理厂大型放射性计量槽搅拌技术和精密计量技术提供了一种可行性方案，对我国后处理大规模生产提供技术保障。
56.以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
57.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：

1.一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置，其特征在于，包括设置于计量槽筒体内的气镇器、升液器和反向流动转向泵；所述计量槽筒体下部焊接有计量槽椭圆封头；所述气镇器的喷嘴布置于计量槽筒体和椭圆封头交汇处，且气镇器的椭圆封头需浸没料液；所述升液器安装于计量槽筒体中轴线处，鼓泡管伸入至计量槽椭圆封头处；所述反向流动转向泵的进料口位于椭圆封头处。2.根据权利要求1所述的用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置，其特征在于，包括6套气镇器，1套升液器和2套反向流动转向泵。3.根据权利要求2所述的用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置，其特征在于，所述气镇器的主体为筒体，筒体上部焊接有椭圆封头，气镇器顶部设有供气管和排气管，筒体下部焊接有锥底，锥底端部连接喷嘴。4.根据权利要求3所述的用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置，其特征在于，所述喷嘴与气镇器中心线呈夹角设置。5.根据权利要求1所述的用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置，其特征在于，所述升液器由供气管、鼓泡管和各段升液管组成，供气管末端焊接于鼓泡管上，并固定于各段升液管上；各段升液管通过连接板连接；鼓泡管侧边设置有气孔；鼓泡管的侧边与最下端的升液管连通，顶部所述升液管上设置有溶液出口。6.根据权利要求1所述的用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置，其特征在于，所述反向流动转向泵包括：rfd泵体，渐缩的驱动喷嘴，渐扩的扩散器，填充罐，进气管和出料管；驱动喷嘴与扩散器同轴布置，并与进料管呈“丁”字状焊接于rfd泵体上，驱动喷嘴另一端安装有填充罐，所述填充罐上连接进气管；驱动喷嘴和扩散器之间具有引流间隙；所述扩散器的另一端连接有出料管。7.根据权利要求3所述的用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置，其特征在于，4套所述气镇器的喷嘴正对于计量槽筒体和计量槽椭圆封头交汇处，且气镇器的椭圆封头需浸没料液；另外2套气镇器布置于筒体中部的中轴线附近。8.根据权利要求1所述的用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置，其特征在于，一套所述反向流动转向泵的进料口朝下安装于集液杯处，出料管布置于计量槽筒体中部；另一套反向流动转向泵的进料口朝上安装于计量槽椭圆封头附近，出料管布置于计量槽筒体高部，实现椭圆封头和筒体底部的料液转运及对高层料液冲击搅拌；所述集液杯与椭圆封头连接。

技术总结

本实用新型涉及后处理设备领域，尤其涉及一种用于大型计量槽精密计量的组合搅拌装置。所述装置包括设置于计量槽筒体内的气镇器、升液器和反向流动转向泵；所述计量槽筒体下部焊接有椭圆封头；所述气镇器的喷嘴布置于计量槽筒体和椭圆封头交汇处，且气镇器的椭圆封头需浸没料液；所述升液器安装于计量槽筒体中轴线处，鼓泡管伸入至计量槽椭圆封头处；所述反向流动转向泵的进料口位于椭圆封头处。本实用新型保证了料液温度均匀、密度均匀，防止料液在计量槽内壁结晶或板结，计量时液位测量准确等效为体积测量，保证了1AF料液计量结果精密性。保证了1AF料液计量结果精密性。保证了1AF料液计量结果精密性。