TWI488194B - 具有增強捲吸流之噴射泵總成 - Google Patents

Description

具有增強捲吸流之噴射泵總成

本揭示內容係關於一種應用於核子反應器的噴射泵。

圖1係一沸水反應器的一反應器壓力容器中的一習知噴射泵的一剖視圖。參考圖1，一原動流體(該反應器壓力容器外部的冷卻液)的一驅動流102流入該上升管104且向上流入該進口彎管106。當該驅動流102通過噴嘴108向下排出時，吸入流體(該反應器壓力容器內部的冷卻液)的一捲吸流110被抽入混合器114的該喉部112且與該驅動流102相互混合。該混合流體繼續向下流動至擴散器116，其中該混合流體的該動能被轉化為壓力。

根據本發明的一實例實施例之一種噴射泵總成包括一進口體，其具有一接收端，一中段，及一排放端，該進口體經組態以接收以一第一速度通過接收端的一原動流體的一驅動流且促進該原動流體流通過該中段至該排放端。該噴射泵總成額外地包括配置在該進口體的該排放端附近的一喉部結構，以提供該排放端與該喉部結構之間的一捲吸入口。該喉部結構經組態以接收來自該進口體的該原動流體及該進口體外部的吸入流體的第一及第二捲吸流。該噴射泵總成也包括從該中段的一表面延伸至該進口體的該排放端的一表面的至少一通道。該通道界定用於該吸入流體的該第二捲吸流的一捲吸通路，使得當該第二捲吸流通過該進口體時，將該第二捲吸流與該驅動流隔離。該噴射泵總成進一步包括佈置在該進口體的該排放端的至少一噴嘴且經組態以一第二速度排放來自該進口體該原動流體至該喉部結構，該第二速度大於該第一速度以在喉部結構內產生一壓降。該壓降促進吸入流體的該第一捲吸流進入該捲吸入口且促進吸入流體的該第二捲吸流通過至少一通道。

根據本發明的一實施例之一種增加一噴射泵總成中之流體捲吸的方法包括提供一進口體，其具有一接收端，一中段，一排放端，佈置在該排放端的至少一噴嘴，及從該中段的一表面延伸至該進口體的該排放端的一表面的至少一通道。該方法額外地包括在一喉部結構附近配置該進口體以便在該進口體的該排放端與該喉部結構之間設置一捲吸入口。該方法也包括以一第一速度供應一原動流體的一驅動流至該接收端且通過該中段到達該進口體的該排放端。該方法進一步包括以一第二速度通過至少一噴嘴自該進口體排放該原動流體，該第二速度高於該第一速度以在該喉部結構中產生一壓降。該壓降促進吸入流體的一第一捲吸流進入該捲吸入口且促進吸入流體的一第二捲吸流通過該至少一通道。該至少一通道被設置為當該第二捲吸流通過該進口體時，將該第二捲吸流與該驅動流隔離。

經由閱讀該實施例及隨附的圖式，本文中不受限制的實施例的各種特點及優點將更加顯而易見。該等隨附圖式僅用於說明性的目的且不應解釋為限制申請專利範圍的範疇。該等隨附圖式不應被視作按比例繪製除非有明確地說明。為清楚起見，該等圖式的多種尺寸可能被放大。

應瞭解當一元件或層被稱為「在上面」，「被連接至」，「被耦合至」，或「覆蓋」另一元件或層時，可能直接在上面，被連接至，被耦合至，或覆蓋另一元件或層或可能存在中間元件或層。相反地，當一元件被稱為係「直接在上面」，「直接連接至」，或「直接耦合至」另一元件或層時，則不存在中間元件或層。整個說明書中，相似數字指相似元件。本文使用的術語「及/或」包括該一或多個相關列出項的任一項或所有組合。

應瞭解雖然本文可能使用術語第一、第二、第三等等用於描述各種元件，組件，區域，層及/或區段，這些元件，組件，區域，層及/或區段不應受限於這些術語。這些術語僅用於區分一元件，組件，區域，層或區段與另一區域，層，或區段。因此，以下討論的一第一元件，組件，區域，層，或區段可以稱為一第二元件，組件，區域，層，或區段而不脫離實施例的教示。

為簡化說明以描述如該等圖式所繪示之一元件或特徵與另一元件或特徵間的關係，本文可使用空間相關術語(例如，「之下」，「下面」，「下方」，「之上」，「上方」及)。應瞭解該等空間相關術語旨在包含除該等圖式所示的方位之外，使用或操作中的裝置的不同方位。例如，如果翻轉該等圖所示裝置，被描述為在其他元件或特徵「之下」或「之上」的元件將被定向在該其他元件或特徵「之上」。因此，該術語「之下」可能包含之上與之下兩者之方位。該裝置可能以別種方式定向(旋轉90度或其他方位)且應相應地說明本文使用的該空間相對性描述符。

本文使用術語學的目的係僅描述各種實施例且不希望限制實例實施例中。除非本文明確指出，否則本文使用的單數形式「一」、「一個」、「該」旨在同時包括複數形式。應進一步瞭解該等術語「包括」及/或「包含」在本文中使用時，表示存在經陳述之特徵，整數，步驟，操作，元件，及/或組件，但不排除一或多個其他特徵，整數，步驟，操作，元件，組件，及/或組群之存在或新增。

本文描述的實施例參考係實例實施例之理想化實施例(及中間結構)的示意圖的截面視圖。因此，可預期由於例如製造技術及/或公差產生之該等圖示之形狀的變動。因此，實例實施例不應解釋為受限於本文圖示的區域之形式，而是包括由例如製造產生的形狀偏差，例如，以矩形圖示之一植入區域通常具有圓形或曲線的特徵及/或其邊緣處的植入濃度之梯度而不是從植入至非植入區域的一二元改變。同樣地，由植入形成的一埋入區域可能導致該埋入區域與通過其發生該植入的表面之間的區域中的一些植入。因此圖式中繪示之該區域本質上係示意性的且其形狀非旨在顯示一裝置的一區域的該實際形狀且非旨在限制實例實施例的範疇。

除非另有定義，本文使用的所有術語(包括技術的及科學的術語)具有對於實例實施例所屬技術之一般技術者所習知理解之相同的意義。應進一步瞭解術語，包含常用字典所定義的術語，應解釋為具有與該相關技術背景中的意義一致的一意義且不應被理想化或過度拘泥於形式之解釋，除非本文明確說明如此定義。

圖2A係根據本發明的一實例實施例的一噴射泵總成的一第一側視圖。圖2B係根據本發明的一實例實施例的一噴射泵總成的一第二側視圖。圖2C係根據本發明的一實例實施例的一噴射泵總成的一透視圖。圖3係根據本發明的一實例實施例的一進口體的一排放端的一仰視圖。圖4係根據本發明的一實施例的一噴射泵總成操作期間，該驅動流，第一捲吸流，及第二捲吸流的一繪示。

參考圖2A至圖4，該噴射泵總成200包括具有一接收端204的一進口體202，一中段206，及一排放端208。該進口體202經組態以接收來自一上升管404的一原動流體的一驅動流402。該驅動流402係以一第一速度通過該進口體202的該接收端204被接收且移動通過該中段206至該排放端208。如圖所示，該進口體202可以係彎管形狀，然而也可以使用其他適合的形狀。

配置在該進口體202的該排放端208附近的一喉部結構214提供該排放端208與該喉部結構214之間的一捲吸入口。例如，可以配置該喉部結構214在該進口體202下面使其對準該排放端208。該捲吸入口容納吸入流體的一第一捲吸流406進入至該喉部結構214。

該噴射泵總成200可視需要包括一喉部連接器，其經組態以促進該進口體202與該喉部結構214之間的一連接。該喉部連接器可能具有一上部，其經組態以支撐該進口體202的該排放端208以便提供該捲吸入口；且具有一下部，其經組態以安裝在該喉部結構214的一邊緣。該喉部連接器可以係一分開元件或可以一體成型作為該進口體202之部分。

一通道210從該中段206的一表面延伸至該進口體202的該排放端208的一表面。該通道210界定該吸入流體的一第二捲吸流408的一捲吸通路。由該通道210界定的該通路有別於該等噴嘴212的該等開口。結果係，當該第二捲吸流通過該進口體202時，將該第二捲吸流408與該驅動流402隔離。該通道210可以係圓柱形，但是也可以係其他合適的形狀。另外，雖然該通道210顯示係垂直延伸，但是應瞭解該通道210也可以依任一角度延伸。此外，雖然在圖示中，每一進口體202僅顯示一通道210，但是應瞭解為增加該捲吸流區域，每一進口體202可以具有複數個通道210。

複數個噴嘴212被佈置在該進口體202的該排放端208且經組態以一第二速度排放來自該進口體202的該原動流體進入至該喉部結構214。該被排放的驅動流402的該第二速度高於該進入驅動流402的該第一速度，因此在該喉部結構214中產生一壓降。該壓降將吸入流體的該第一捲吸流406抽取進入至該捲吸入口且吸入流體的該第二捲吸流408通過該通道210。雖然在圖示中顯示了複數個噴嘴212，但是應瞭解根據情況，可以使用一個噴嘴或複數個噴嘴(例如，五個)。

參考圖3，該通道210延伸至被複數個噴嘴212包圍的該排放端208的一表面。應瞭解當採用複數個通道時，該等通道可以以將將會促進捲吸流增加的方式配置在該複數個噴嘴中。

該喉部結構214經組態為接收自該等噴嘴212排放的該原動流體的該驅動流402，被抽取通過該捲吸入口的吸入流體的該第一捲吸流406，及被抽取通過該通道210的吸入流體的該第二捲吸流408。被排放的驅動流402，第一捲吸流406，及第二捲吸流408在該噴射泵總成200的該混合器216中形成一混合流410。該混合流410繼續流至該擴散器218，其中該混合流410的該動能被轉換為壓力。由於該通道210，增加了該反應器中的該芯流，從而改良效率。

圖5係增加根據本發明的一實例實施例的一噴射泵總成內的流體捲吸的一種方法的一流程圖。參考圖5之步驟S502，該方法包括設置一進口體202，其具有從該進口體202的該中段206的一外表面延伸至該進口體202的該排放端208的一外表面的一通道210。

參考圖5之步驟S504，該方法額外地包括在一喉部結構214附近配置該進口體202以便在該進口體202的該排放端208與該喉部結構214之間設置一捲吸入口。該喉部結構214可以配置在該進口體202下面以便對準該排放端208。

參考圖5之步驟S506，該方法亦包括以一第一速度供應一原動流體的一驅動流402至該進口體202的該接收端204使得該驅動流402行經該中段206到達該進口體202的該排放端208。該驅動流402可以沿著一曲線路徑通過該進口體202。

參考圖2之步驟S208，該方法進一步包括以一第二速度通過至少一噴嘴212排放來自該進口體202的該原動流體。該被排放的驅動流402的該第二速度高於進入驅動流402的該第一速度，從而在該喉部結構214中產生一壓降。由於該壓降，吸入流體的一第一捲吸流406被抽取進入該捲吸入口且吸入流體的一第二捲吸流408被抽取進入該通道210。由該通道210界定的該通道不同於該等噴嘴212的該等開口。結果係，當該第二捲吸流408通過該進口體202時，該第二捲吸流408與該驅動流402隔離。

該第二捲吸流408可能通過該進口體202的該中段206的一上表面進入該進口體202。該第二捲吸流408也可以沿著一筆直的路徑行進通過該進口體202。除該路徑係筆直的以外，其也可以係垂直的。該第二捲吸流408可通過該排放端208的一中心離開該進口體202。然而，應瞭解其他變化也係可能的。例如，通過該進口體202的該第二捲吸流408的該路徑可能係彎曲的。

一或多個噴嘴212可以被佈置在該進口體202的該排放端208處。當採用複數個噴嘴212時，可配置該通道210使得該第二捲吸流408在由該複數個噴嘴212包圍的該排放端208的一表面處離開該進口體202。例如，該驅動流402可自該進口體202通過五個噴嘴212排放，且該第二捲吸流408可在由該五個噴嘴212包圍的該排放端208的一表面處離開該進口體202。

雖然本文揭示了許多實例實施例，但是應瞭解其他變化也係可能的。此等變化不應視作背離本發明的精神與範疇，且熟悉此項技術者可能瞭解的所有這些修改將包括在下列申請專利範圍的範疇中。

102．．．驅動流

104．．．上升管

106．．．進口彎管

108．．．噴嘴

110．．．捲吸流

112．．．喉部

114．．．混合器

116．．．擴散器

200．．．噴射泵總成

202．．．進口體

204．．．接收端

206．．．中段

208．．．排放端

210．．．通道

212．．．噴嘴

214．．．喉部結構

216．．．混合器

218．．．擴散器

402．．．驅動流

404．．．上升管

406．．．第一捲吸流

408．．．第二捲吸流

410．．．混合流

S502-S508．．．方法步驟

圖1係一沸水反應器的一反應器壓力容器中的一習知噴射泵的一剖視圖。

圖2A係根據本發明的一實施例的一噴射泵總成的一第一側視圖。

圖2B係根據本發明的一實施例的一噴射泵總成的一第二側視圖。

圖2C係根據本發明的一實施例的一噴射泵總成的一透視圖。

圖3係根據本發明的一實施例的一進口體的一排放端的一仰視圖。

圖4係根據本發明的一實施例的一噴射泵總成操作期間，該驅動流，第一捲吸流，及第二捲吸流的一圖示。

圖5係增加根據本發明的一實施例的一噴射泵總成中的流體捲吸的一方法的一流程圖。

200．．．噴射泵總成

202．．．進口體

204．．．接收埠

206．．．中段

208．．．排放埠

210．．．通道

212．．．噴嘴

214．．．喉部結構

216．．．混合器

218．．．擴散器

Claims (13)

1. 一種噴射泵總成，其包括：具有一接收端的一進口體，一中段，及一排放端，該進口體經組態以接收以一第一速度通過該接收端的一原動流體的一驅動流且促進該原動流體通過該中段至該排放端之運動；配置在該進口體的該排放端附近的一喉部結構，以便在該排放端與該喉部結構之間設置一捲吸入口，該喉部結構經組態以接收來自該進口體的該原動流體及該進口體外部的吸入流體的第一及第二捲吸流；至少一通道，其自該中段的一彎曲上表面延伸至該進口體的該排放端的一底表面，該至少一通道界定用於該吸入流體的該第二捲吸流的一捲吸通路，其使得當該第二捲吸流通過該進口體時，該第二捲吸流與該驅動流隔離；至少一噴嘴，其佈置在該進口體的該排放端上且經組態以將來自該進口體之該原動流體以一第二速度排放進入至該喉部結構，該第二速度高於該第一速度以便在該喉部結構中產生一壓降，該壓降促進吸入流體的該第一捲吸流進入至該捲吸入口且促進吸入流體的該第二捲吸流通過該至少一通道。
2. 如請求項1之噴射泵總成，其中該進口體係彎管形狀。
3. 如請求項1之噴射泵總成，其中該喉部結構係配置在該進口體下面以與該排放端對準。
4. 如請求項1之噴射泵總成，其中該至少一通道與該喉部結構的一中心對準。
5. 如請求項1之噴射泵總成，其中該至少一噴嘴包括佈置在該進口體的該排放端的複數個噴嘴。
6. 如請求項5之噴射泵總成，其中該複數個噴嘴包括佈置在該進口體的該排放端的五個噴嘴。
7. 如請求項5之噴射泵總成，其中該至少一通道包括延伸至該排放端的一表面的一中心的一單一通道。
8. 如請求項5之噴射泵總成，其中該至少一通道延伸至由該複數個噴嘴包圍的該排放端的一表面。
9. 如請求項1之噴射泵總成，其中該至少一通道係圓柱形。
10. 如請求項1之噴射泵總成，其中該至少一通道從該中段的該表面垂直延伸至該進口體的該排放端的該表面。
11. 如請求項1之噴射泵總成，其中該至少一通道的一直徑大於該至少一噴嘴的一直徑。
12. 如請求項1之噴射泵總成，其進一步包括：一喉部連接器，其經組態以促進該進口體與該喉部結構之間的連接，該喉部連接器具有一上部，其經組態以支撐該進口體的該排放端以便提供該捲吸入口；且具有一下部，其經組態以安裝在該喉部結構的一邊緣上。
13. 如請求項12的噴射泵總成，其中該喉部連接器一體成型作為該進口體之部分。