核级空气蓄积、指示和排出装置制造方法
【专利摘要】一种用于蓄积、隔离、指示和排出液体系统管道中蓄积的气体的装置，该装置包括主管道接头，主管道接头固定在钻有孔的系统管道上。附接到管道接头上的竖管容纳有磁性浮标。位于管道外部的磁性浮标水平指示器指示磁性浮标的水平。在磁性浮标上方附接在竖管上的阀门能够控制竖管和管道系统中的气体的排放。来自系统管道的气体蓄积在竖管中，从系统管道的主液体流路中被移除。在竖管中，随着液体/气体界面下降，浮标下降到预定水平；在该水平下，用户将来自管道系统的气体排出，使得磁性浮标上升，从而再次指示管道系统中的气体处于可接受水平。
【专利说明】，工业上就意识到了以下问题:在各种涉及'处。这些系统被设计成防止多种假定事故变体系统中可能导致这些系统发生故障；这
已经在遵循联邦法律所要求的这些液体系丨则的位置处，适当地设计、操作并测试了控
I'害空气的常用方法是:在不存在液体排气统中现有的排气孔来定期地排气检测可疑。这些方法不能令人满意，因为即使当无需外，由于爪装备以及有关的连接材料的温因此，爪探针必须在每次要执行爪检测的地暴露于福射中。
丨勺气体蓄积，指示气体蓄积的程度以及排出:用的材料和实际构造不满足民用核工业的的压力边界的装置。[0014]图5是根据本发明的另一可选实施例的空气蓄积、隔离、指示和排出系统的示意图，在该系统中，压力室与收集室相邻；
[0015]图6是根据本发明的另一可选实施例的空气蓄积、隔离、指示和排出系统的示意正视图，在该系统中，压力室位于收集室内部;
[0016]图7是根据本发明的可选实施例的图6中的空气蓄积、隔离、指示和排出系统的侧视图；
[0017]图8是根据本发明的可选实施例的图6中的压力室的侧视图；
[0018]图9是根据本发明的可选实施例的沿着图8中的线9-9截取的图8中的压力室的仰视图；
[0019]图10是根据本发明的可选实施例的沿着图8中的线10-10截取的图8中的压力室的俯视图；以及
[0020]图11是根据本发明的可选实施例的沿着图8中的线11-11截取的图8中的压力室的剖视图。
【具体实施方式】
[0021]本发明涉及一种用在管道系统中的气体蓄积、隔离、指示和排出装置，总体上以附图标记10表示。系统管道12在图1中以阴影线示出，尽管系统管道12不是本发明的一部分，但装置10要用在系统管道12上。
[0022]为了简明的目的，将使用词语“气体”来表示一种或多种气体。
[0023]下面，参考图1，装置10包括:管道接头16，其将装置10固定到系统管道12上；竖管18，其可以附接到管道接头16上；磁性浮标22，其可以在竖直取向的竖管18中自由移动；以及相应的指示器30，其位于竖管18外部，当竖管18中的液体的水平(液位)变化时，指示器30与竖管18内部的磁性浮标22 —起竖直地移动，并利用指示器30在刻度盘34上所处的位置来相应地指示液体的水平。刻度盘34标有一系列数字。这样，指示器30可以利用其在刻度盘34上的位置与上述一系列数字之间的对应关系，指示竖管18中的液体的水平。排气阀32设置在竖管18上方，以排出蓄积在系统管道12中的气体。
[0024]为了将本装置连接到液体系统管道上，在系统管道的最高局部高部(容易蓄积气体的位置)，在系统管道12中钻取孔14。所述最高局部高部是管道的长度上的管道任一侧均位于更低高度处的任意点。可能存在多个局部最高的局部高部，气体可能蓄积在这些高部，本装置可以安装在每个局部最高点。
[0025]管道接头16在孔14上方牢固地固定在系统管道12上。管道接头16包括多个部件，以将系统管道12连接到竖管18。具体地说，管道接头包括直接焊接到系统管道12且在孔14上方的加强管接头(soc-o-let) 40。加强管接头40允许系统管道12连接到短管42，从而使系统管道12的内部经由孔14与装置10流体连通。短管42终止于下部凸缘46，竖管18的下端终止于上部凸缘48，上部凸缘48与下部凸缘46相对应。
[0026]如图2最佳地示出的浮标保持隔板54位于下部凸缘46与上部凸缘48之间，且位于下部垫圈56与上部垫圈58之间。使用多个双头螺栓60和螺母62或者其它紧固件(其允许解除，而且提供足够的已知的保持力)将下部凸缘46和上部凸缘48与浮标保持隔板54、下部垫圈56及上部垫圈58固定在一起，以便为操作设备的人提供安全系数并确保本装置不易发生故障。这些部件是管道接头16的一部分，使得系统管道12与竖管18可靠地、安全地连通。
[0027]图2所示的浮标保持隔板54呈盘状，其具有一个中心流孔64、四个较小的流孔66以及环形槽68。浮标保持隔板54的正反两面是相同的。孔64、66允许液体和气体在系统管道12与装置10之间穿过。下部垫圈56和上部垫圈58由可稍微压缩的材料制成，该材料为要承受的预期的内部压力提供适当的密封性；下部垫圈56和上部垫圈58可以由例如石墨和不锈钢组合等材料制成。槽68可以以任意样式(例如同心环或单根螺旋线)切入浮标保持隔板54中，并意图在垫圈56、58按压在保持隔板54的上表面和下表面上时提供更好的密封性。
[0028]竖管18容纳磁性浮标22以及来自系统管道12的液体和气体。磁性浮标22的直径比竖管18的内径小，因而当气体进入竖管18中时，气体在磁性浮标22周围穿过，并允许磁性浮标22在竖管18中下沉。因此，磁性浮标22容易在竖管18中在磁性浮标22的行程内移动。如果竖管18中存在气体，则打开排气阀32，以使气体排出，从而使得竖管18中的液体水平上升；随着液体水平上升，磁性浮标22也上升。磁性浮标22从位于其行程下端的浮标保持隔板54上升至位于其行程上端的上部浮标挡块70，如图3所示。上部浮标挡块70具有四个流孔78，流孔78允许液体和气体在磁性浮标22周围流动。当磁性浮标22位于竖管18的底部时，磁性浮标22的底部被中心流孔64托住，剩下流孔66，以使液体和气体在磁性浮标22周围穿过。
[0029]使用上部管箍26和下部管箍24将刻度盘34固定在竖管18外部。
[0030]上部浮标挡块70可以具有间隔边缘，间隔边缘的上表面上具有沉孔88，如图3所示，以便为管帽72提供支座，从而当磁性浮标22在竖管18中处于最高位置时，流经流孔78的液体流或气体流不被管帽72阻挡。竖管18终止于管帽72，管帽72经由半接头(halfcoupling) 73和长度较短的出口管74与排气阀32连通。管帽72中形成有穿孔，从而使竖管18中的气体能够经由上部浮标挡块70中的流孔78和管帽72排出。从排气阀32排出的气体经由管间转换接头80流入管76中。
[0031]这样，管76经由排气阀32、出口管74、管帽72和上部浮标挡块70与竖管18的内部连通，因而能够通过打开排气阀32使进入竖管18中的气体经由管76从竖管18排出。排气阀32经由管间转换接头80牢固地连接(优选的是焊接)到管76上。
[0032]管76终止于包括快拆主体82的快拆接头，快拆主体82具有快拆杆84，快拆杆84具有管塞86，管塞86利用绳夹90和绳线92固定到快拆主体82上。
[0033]当系统管道12被液体填充时，液体流经孔14并经由管道接头16流入竖管18中。如果竖管18充满了液体，则磁性浮标22将上升到竖管18中的上限位置，直到磁性浮标22抵靠在上部浮标挡块70的下侧。磁性浮标22将利用指示器30在刻度盘34上所处的位置来指示竖管18中的气体的量。如果气体进入系统管道12中，系统管道12中的气体将经由孔14上升，并经由管道接头16进入竖管18中以及磁性浮标22周围，从而置换掉竖管18中的液体。由于竖管18中的气体越来越多,液体越来越少,所以竖管18中的液体和气体之间的界面将会下降。因此，磁性浮标22将会下降，并再次利用指示器30相对于刻度盘34的相对位置来表明系统管道中存在空气。操作者可能注意到，刻度盘34上的指示器30下降；如果下降充分，即处于或低于预定水平，则可以经由阀门32和管76为竖管18排气。随着有害气体经由阀门32排出，磁性浮标22再次上升到最高位置，这由指示器30相对于刻度盘34的位置表示，也就是说，竖管18中不再含有气体。
[0034]本发明还可以或者可选地具有如下特征中的一个或多个特征:(I)远程电子水平指示器(未示出)，其能够进行远程水平指示；(2)自动控制排气阀，其基于所指示的竖管中的水平来排出有害气体。
[0035]图4是本发明的可选实施例的正视图，除了安装在外部的高水平开关98和低水平开关100之外，该可选实施例与图1所示的实例类似；高水平开关98和低水平开关100分别与操作排气阀32’的电子控制开关102电连接。分别利用夹子24’和26’来固定高水平开关98和低水平开关100 (以及具有浮标水平指示器30的刻度盘34)。图4所示的所有其它部件与图1中的相同，并且使用相同的附图标记来表示。排气阀32’自动地向气体收集器(未不出)排气。
[0036]图5和图6示出本核级气阱的可选实施例。在这两个实施例中，设置有压力室和收集室。
[0037]在这两个实施例中的第一个实施例中，参见图5，压力室212和收集室210并排地布置，二者都位于系统的高点，以便系统中的空气上升到压力室212和收集室210中。可以利用电子螺线管控制器216操作阀门220，以使来自压力室212和收集室210的空气朝设备操作者的方向经由精密排气孔218排出。除了压力室212可以是非焊接设计(优选的是具有利用钻孔机或细长立铣刀形成的多个孔和槽的锻件)之外，收集室210的方案与上述装置10类似。然而，如上所述，浮标224可以是磁性浮标，浮标传感器214是磁阻式换能器(magno-restrictive transducer)。
[0038]压力室212的两端都具有一对凸缘234，每对凸缘234将浮标保持隔板228夹持在垫圈232之间。电子螺线管控制器216和浮标传感器214连接到设备计算机240，设备计算机240启动显示器226，显示器226示出系统的状态。利用光或其它信号来确认:电源，空气少或空气多，系统是自动控制还是手动控制，系统打开还是关闭，以及本地还是远程。可选地，浮标传感器214可以是手动传感器，且具有:刻度盘，其上标有一系列数字；以及指示器，其指示与这些数字中的一个数字相对应的液体的水平，与图4所示的类似。
[0039]在图5的实施例中，装置的目的是能够收集显著地更多的空气，而不对设备抗震分析造成过度影响。收集室210可以安装在墙壁上。收集室210和压力室212利用标准级管道(code-class piping)或柔性软管并经由三通连接器222彼此相连并连接到系统管道的局部高点，从而能够利用隔离的系统蓄积、隔离、测量和排出空气，因而该系统被隔离成具有自身的抗震特性。
[0040]图5的可选系统的变型例如图6和图7所示，图6和图7是收集室250的正视图和侧视图，浮标引导件252安装在收集室250内侧。托架254附接至相对的墙壁256，以支承水平板258，水平部258使用一对角板260附接在收集室250的侧面，各角板260分别将相应的水平板258连接到收集室250上，以增加刚度。
[0041]来自线路266的空气进入收集室250中并经由阀门268排出，电子螺线管控制器270利用精密排气隔板272来控制阀门268。进入收集室250中的液体也会经由孔286和288或其它开口(这些开口确保收集室250与浮标引导件252之间完全流体连通)进入浮标引导件252中。浮标引导件252对外是封闭的，优选地利用旋入浮标引导件252的端部中的无孔凸缘286将浮标引导件252封闭，浮标引导件252能够拆下以便检测或更换浮标。
[0042]图8至图11示出竖管的细节。竖管290是具有基部292的锻件，基部292优选地呈环形并包括形成于其中的四个螺栓孔294和中心轴向孔296，如图9最佳地示出。中心孔294在298处沿径向向外成台阶式。类似地，顶部也是这样(如图10最佳地示出)。如沿着图8中的线11-11截取的图11所示，在竖管290的顶部紧下方，竖管290的顶部形成有十字形槽300，中心孔294沿径向向内成台阶式，从而在出口 304处从竖管390沿径向向外成台阶式之前形成瓶颈302。
[0043]当低水平传感器100检测到液体/气体界面下降到低水平以下时，传感器100向电子控制开关102发送信号，使电子控制开关102打开排气阀32’，以使蓄积的气体排出。因此，磁性浮标22随着液体气体界面的上升而上升，直到到达高水平传感器98。传感器98向电子控制器102发送信号来关闭排气阀32’，从而停止排出气体。
[0044]本发明具有多个优点。首先，本发明提供一种综合的方法来解决与涉及安全性的(尤其是在要求严格的核工业中)管道系统中的有害气体蓄积有关的问题。本发明提供一种监控所蓄积的气体量的方法，从而提高了生产率，避免了不必要的排气，便于及时地排气，并且在核工业中减少了人身辐射暴露。本发明还能够监控管道系统中的可能处于恶劣环境(例如高温)的部位所蓄积的气体的量。另外，本发明能够为管道系统“充满”提供恒定的证明，从而为核能许可人提供了如下能力:证明精确地符合规定要求，并实现通常的质量保证目的。本发明能够跟踪空气-气体随着时间蓄积的水平。最后，随着装置中蓄积了空气-气体，在特定的系统需要排气之前，本发明能够预先选择空气-气体蓄积的可接受的隔离水平。
[0045]本发明的特点在于它不同于其它已知的处理或方法。更具体地说，本发明的特点在于:(1)在本该被液体填充的系统中，提供气体蓄积的恒定指示，这对精确地符合上述核能工业中的管道系统“充满”的要求而言是特别重要的；(2)持续地去除和隔离来自系统管道的液体流路的空气-气体；(3)允许定制结构尺寸，以确保适当的小型化，从而能够限定允许的水平来满足核规定要求；(4)利用被许可人的内部安全性处理和规程，本发明能够构造并应用到特定的核法规和标准上；(5)本发明设计成确保用于在排气处理期间将截留的全部气体排出所需的适当的排气流量；(6)允许用户方便地将排气装置快速连接到设备上和将排气装置从装备上拆下；并且(7)受政府管理者的欢迎，因为本发明允许无源监控(没有电流或电线)，所以故障模式较少。
[0046]示例性实施例中的装置10从管道接头16的底部到管塞86的顶部可以高约30英寸。磁性浮标22可以长约6英寸。短管42和竖管18的内径可以是大约2英寸。阀门出口管74可以长约I英寸，内径约0.6英寸。管76可以长约2英寸，内径约0.4英寸。
[0047]尽管以上参考具体的实施例对本发明进行了描述，但应该理解的是，本发明不限于所公开的这些实施例。本领域的技术人员将会想到本发明的许多变型和其它实施例，本说明书和权利要求书意图涵盖这些变型和其它实施例。实际上期望的是，本领域的技术人员基于本说明书的内容和附图而理解的权利要求书及其合法的等同内容的适当解释和构造来确定本发明的范围。
【权利要求】
1.一种用于系统管道的装置，所述系统管道中形成有孔，所述装置包括: (a)管道接头，其附接在形成有所述孔的所述系统管道上，所述管道接头位于所述系统管道的所述孔的上方并且与所述系统管道流体连通； (b)竖管，其附接在所述管道接头及所述系统管道上并与所述管道接头及所述系统管道流体连通； (C)磁性浮标，其设置在所述竖管中，所述磁性浮标能在所述竖管中自由移动，从而当来自所述系统管道的液体或气体经由所述孔流入所述管道接头和所述竖管中时，所述磁性浮标随着所述液体的水平竖直地浮起； (d)排气阀，其附接在所述竖管上并与 所述竖管流体连通，以将随着所述液体进入所述竖管的气体排出；以及 (e)指示器，其位于所述竖管外部，并响应所述磁性浮标在所述竖管中沿竖直方向的运动来指示所述竖管中的所述液体的水平。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括: 刻度盘，其固定在所述竖管上，并且所述刻度盘上具有一系列数字，所述指示器位于所述刻度盘附近，以使所述指示器与所述刻度盘上的所述一系列数字相对应。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括: 快拆接头，其附接在所述排气阀上，以便于接收排出的气体。
4.根据权利要求1所述的装置，其中， 所述管道接头具有凸缘，所述竖管具有凸缘，并且所述装置还包括: (a)浮标保持隔板，其位于所述管道接头的所述凸缘与所述竖管的所述凸缘之间； (b)下部垫圈； (C)上部垫圈；以及 (d)固定装置，其将所述管道接头的所述凸缘及所述竖管的所述凸缘固定在一起，使得所述浮标保持隔板及所述下部垫圈、所述上部垫圈位于所述管道接头的所述凸缘及所述竖管的所述凸缘之间。
5.根据权利要求4所述的装置，其中， 所述浮标保持隔板的相反的两表面上形成有槽，从而当所述管道接头的所述凸缘和所述竖管的所述凸缘被所述固定装置固定在一起时，所述下部垫圈和所述上部垫圈被压入所述槽中，以密封所述浮标保持隔板。
6.根据权利要求4所述的装置，其中， 所述浮标保持隔板具有中心孔和多个旁侧流孔，以便所述液体流过所述浮标保持隔板，所述中心孔比所述磁性浮标小，以便所述浮标保持隔板阻挡所述磁性浮标但不阻挡所述液体。
7.根据权利要求1所述的装置，还包括: (a)管帽，其位于所述竖管与所述排气阀之间并设置在所述竖管上；以及 (b)上部浮标挡块，其位于所述竖管中、所述管帽下方，所述上部浮标挡块中形成有多个流孔，以允许液体经由所述管帽从所述竖管流到所述排气阀。
8.根据权利要求7所述的装置，其中， 所述上部浮体挡块具有边缘和沉孔，以保持所述流孔离开所述管帽。
9.根据权利要求1所述的装置，还包括: 用于远程操作所述排气阀的装置。
10.根据权利要求1所述的装置，还包括: 刻度盘，其远离所述竖管，并且 其中，所述指示器由所述刻度盘支撑。
11.一种用于系统管道的装置，所述系统管道中形成有孔，所述装置包括: (a)竖管，其附接在形成有所述孔的所述系统管道上并与所述系统管道流体连通，以便来自所述系统管道的液体或气体流经由所述孔流入所述竖管； (b)磁性浮标，其设置在所述竖管中，当来自所述系统管道的所述液体流入所述竖管中时，所述磁性浮标能在液体中浮动且随着所述竖管中的液体的水平在所述竖管中沿竖直方向自由移动； (C)排气阀，其附接在所述竖管上并与所述竖管流体连通，以将气体从所述竖管排出；以及 (d)指示器，其位于所述竖管外部，并响应所述磁性浮标在所述竖管中的运动来指示所述竖管中的所述液体的水平。
12.根据权利要求11所述的装置，还包括: 刻度盘，其位于所述竖管外部，并且所述刻度盘上设有一系列数字，所述指示器由所述刻度盘支撑以位于所述刻度盘上的所述一系列数字附近。
13.根据权利要求11所述的装置，还包括: 快拆接头，其附接在所述排气阀上，以便于从所述竖管接收排出的气体。
14.根据权利要求11所述的装置，还包括: 浮标保持隔板和上部浮标挡块，用于限制所述磁性浮标在所述竖管中的行程，所述浮标保持隔板和所述上部浮标挡块中都形成有多个流孔，以允许液体从所述流孔流过。
15.根据权利要求11所述的装置，还包括: 用于远程操作所述排气阀的装置。
16.一种用于系统管道的装置，所述系统管道中形成有孔，所述装置包括: (a)管道接头，其附接在形成有所述孔的所述系统管道上并与所述系统管道流体连通，所述管道接头在所述孔的上方附接在所述系统管道上，所述管道接头具有凸缘； (b)竖管，其具有凸缘； (c)磁性浮标，其设置在所述竖管中、所述竖管的所述凸缘上方，所述磁性浮标能在液体中浮动，并且当来自所述系统管道的所述液体或气体流经由所述孔和所述管道接头流入所述竖管中时，所述磁性浮标随着所述液体的水平在所述竖管中沿竖直方向移动； (d)浮标保持隔板，其位于所述管道接头的所述凸缘与所述竖管的所述凸缘之间，所述浮标保持隔板中形成有多个流孔，液体通过所述流孔流过，来自所述系统管道的液体经由所述孔并经由所述管道接头流入所述竖管中； (e)垫圈，其定位在所述浮标保持隔板上方和下方； (f)可解除部件，其用于将所述管道接头的所述凸缘和所述竖管的所述凸缘固定在一起，使得所述垫圈及所述浮标保持隔板位于所述管道接头的所述凸缘和所述竖管的所述凸缘之间；(g)上部浮标挡块，其设置在所述竖管中、且在所述磁性浮标上方，所述上部浮标挡块限制所述磁性浮标的上浮，所述浮标保持隔板限制所述磁性浮标的下浮，所述上部浮标挡块中形成有流孔； (h)排气阀，其附接在所述上部浮标挡块上方的所述竖管上并且与所述竖管流体连通，以便当来自所述系统管道的气体经由所述孔进入所述管道接头和所述竖管中时，将所述气体从所述竖管中排出； (i)指示器，其位于所述竖管外部，并响应所述磁性浮标在所述竖管中的运动来指示所述竖管中的所述液体的水平；以及 (j)数字刻度盘，其设置在所述竖管上并支撑所述指示器，以便以数字来指示所述竖管中的所述液体。
17.根据权利要求16所述的装置，还包括: 低水平传感器； 高水平传感器；以及 电子控制开关，其与所述低水平开关及所述高水平开关操作地连接，并且所述低水平传感器及所述高水平传感器与所述电子控制开关电连接， 其中，所述排气阀是电子阀门并且响应所述电子控制开关，从而当所述低水平传感器检测到所述竖管中的所述液体的水平下降到预定低水平以下时，所述电子控制开关打开所述排气阀，并且，当所述高水平传感器检测到所述竖管中的所述液体的水平上升到预定高水平以上时，所述电子控制开关关闭所述排气阀。
【文档编号】F16K37/00GK104040237SQ201280067119
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2012年11月16日 优先权日:2011年11月16日
【发明者】威利·特纳·小伍德 申请人:纽可普公司