一种核电站水处理用全金属滤芯的制作方法

1.本实用新型涉及全金属滤芯的制造技术领域，特别涉及一种核电站水处理用全金属滤芯。


背景技术：

2.为了保持核电站水回路系统中水质的纯净度，需要使用不同规格和精度的过滤器来层层过滤，从而防止水中的腐蚀产物和悬浮的固体颗粒物对回路系统产生危害，保证核电站的正常运行。核电站应用的过滤器滤芯一方面要对滤芯结构的安全和稳定性加以保证，另一方面还要对过滤精度有较高的要求。目前，国内核电站所用水处理滤芯大部分采用的核级玻璃纤维，主要依赖进口，存在价格昂贵、供货周期长、售后服务也令人不满意等问题。替代产品又因其结构安全性和稳定性不能够满足要求，故未能在核电领域得到真正的运用，部分国产滤芯虽然有所应用试验，但达不到替换玻纤滤芯的标准。
3.核级玻璃纤维的主要成分是二氧化硅(sio2)，辅助成分有al2o3、cao、mgo、na2o+k2o等。但由于玻璃纤维直径在1μm以下，其表面积非常大，会造成表面非断裂硅氧键和断裂的硅氧键(悬键)十分巨大，表现为极易吸附水分子，且在酸性介质中非常容易析出sio2。而压水堆核电站核岛工艺系统中sio2析出物极容易沉结在燃料包壳上，加重对系统中锆合金材料的腐蚀。中国专利cn103084005b公开了一种核级水过滤器滤芯所用滤芯主体的改性方法，该滤芯主体sio2的析出量最低仍有40ppm，远达不到行业标准小于0.8ppm的要求。因此，玻璃纤维滤芯主体长期浸泡在含硼介质的核电工况中有严重的sio2析出问题，极容易沉积在燃料包壳上，加重对系统中金属管件及核心锆合金材料的腐蚀，产生安全隐患。sio2析出问题一直是核电站所用水过滤器滤芯研究的关键难点。
4.而金属滤芯目前在煤化工、石油化工、生物医药、航空航天、冶金、环保等领域已得到了广泛应用，但是目前高精度的金属滤芯尚无在核电水滤芯领域有规模化应用的产品及技术。
5.鉴于上述原因，需要一种核电站水处理用全金属滤芯。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种核电站水处理用全金属滤芯，该全金属滤芯成分单一、结构稳定且无sio2析出，完全满足核电站水处理过滤器过滤后的水质要求。该全金属滤芯与在线自动反冲洗过滤器配套使用的情况下，可极大地延长滤芯的使用周期，减少滤芯更换频次，为在核电领域经放射性后的产品后处理节约出极大的成本，产生明显的经济和社会效益。
7.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
8.一种核电站水处理用全金属滤芯，包括滤芯主体、上端连接头和下端封盖，其中，所述滤芯主体的内部中空，所述滤芯主体的一端与所述上端连接头的一端连接，所述滤芯主体的另一端与所述下端封盖的一端连接；所述核电站的水回路系统中的水能够穿过所述
滤芯主体的外侧壁进入所述滤芯主体内，进入所述滤芯主体内的水由所述滤芯上端连接头流出，所述滤芯主体能够对所述水进行过滤。
9.进一步地，在上述的核电站水处理用全金属滤芯中，还包括上连接环和下连接环，所述上端连接头的一端的外周具有第一凹槽，所述滤芯主体的一端的外周具有第二凹槽，所述上连接环覆盖在所述第一凹槽和所述第二凹槽处并将所述上端连接头和所述滤芯主体的一端连接；所述滤芯主体的另一端的外周具有第三凹槽，所述下端封盖的一端的外周具有第四凹槽，所述下连接环覆盖在所述第三凹槽和所述第四凹槽处并将所述下端封盖和所述滤芯主体的另一端连接。
10.进一步地，在上述的核电站水处理用全金属滤芯中，还包括内管，所述内管的内部中空，所述滤芯主体覆盖在所述内管的外周，所述滤芯主体、所述上连接环、所述下连接环和所述内管通过焊接连接并形成整体；所述上端连接头、所述下端封盖与所述滤芯主体、所述上连接环、所述下连接环和所述内管所形成的整体通过组焊连接。
11.进一步地，在上述的核电站水处理用全金属滤芯中，所述内管用于对所述滤芯主体进行支撑，所述内管的材质为不锈钢，所述内管的管壁厚度为1～2mm，所述内管上设置有若干孔，所述内管的开孔率为30～50％。
12.进一步地，在上述的核电站水处理用全金属滤芯中，所述滤芯主体包括金属纤维毡。
13.进一步地，在上述的核电站水处理用全金属滤芯中，所述滤芯主体还包括金属丝网护网，所述金属纤维毡的内外两侧面分别设置有所述金属丝网护网，所述金属丝网护网紧贴在所述金属纤维毡的内外两侧面上，所述金属丝网护网用于对所述金属纤维毡提供保护，所述金属丝网护网的材质为不锈钢。
14.进一步地，在上述的核电站水处理用全金属滤芯中，所述滤芯主体的整体呈圆筒状，所述滤芯主体呈褶叠状形成所述圆筒的筒壁。
15.进一步地，在上述的核电站水处理用全金属滤芯中，所述金属纤维毡的材质为不锈钢。
16.进一步地，在上述的核电站水处理用全金属滤芯中，所述金属丝网护网采用20-100目丝网；所述全金属滤芯能够实现0.1μm～100μm的过滤精度。
17.进一步地，在上述的核电站水处理用全金属滤芯中，所述上端连接头、所述下端封盖、所述上连接环和所述下连接环的材质均为不锈钢。
18.分析可知，本实用新型公开一种核电站水处理用全金属滤芯，针对目前价格昂贵、更换频率快、供货周期长、售后服务也令人不满意的玻璃纤维滤芯，全金属滤芯价格适中，结构可靠，不容易破损，化学相容性与环境适应性好，可配合在线自动反冲洗过滤器实现反冲洗再循环使用，极大地降低核电站水处理过滤芯的更换频次，具备长周期应用效果，有效降低使用成本，并节省放射性滤芯的善后处理成本，而且国内生产即可保证较短的供货周期还能提供有效便捷的售后服务，可有效提供巨大的经济和社会效益。
附图说明
19.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
其中：
20.图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
21.图2为本实用新型一实施例的滤芯主体的微观形貌示意图。
22.图3为图1中a-a向的剖视结构示意图。
23.图4为图3的i处局部放大结构示意图。
24.附图标记说明：1上端连接头；2上连接环；3滤芯主体；4内管；5下连接环；6下端封盖；7金属丝网护网。
具体实施方式
25.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
26.在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
27.所附附图中示出了本实用新型的一个或多个示例。详细描述使用了数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和描述中的相似或类似标记的已经用于指代本实用新型的相似或类似的部分。如本文所用的那样，用语“第一”、“第二”和“第三”等可互换地使用，以将一个构件与另一个区分开，且不旨在表示单独构件的位置或重要性。
28.如图1至图4所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种核电站水处理用全金属滤芯，如图1所示，该全金属滤芯包括滤芯主体3、上端连接头1 和下端封盖6，其中，滤芯主体3的内部中空，滤芯主体3的一端与上端连接头1的一端连接，滤芯主体3的另一端与下端封盖6的一端连接；上端连接头1的另一端的外周具有外螺纹，上端连接头1的另一端用于与核电站水回路系统的过滤器连接，核电站的水回路系统中的水能够由滤芯主体3的外侧壁进入滤芯主体3内，进入滤芯主体3内的水经上端连接头1流出，滤芯主体3能够对水进行过滤。滤芯主体3为全金属结构，能够直接实现过滤效果，在对滤芯主体3的生产过程不使用其它有机、无机或者非金属添加剂，使滤芯主体3材料的组成单一、结构稳定安全，能够从根本上完全消除sio2析出问题，进而防止水中的腐蚀产物和悬浮的固体颗粒物对回路系统产生危害，保证核电站的正常运行，极好地解决了目前玻璃纤维滤材在核电站水处理系统实际应用过程出现的棘手问题。
29.进一步地，该全金属滤芯还包括上连接环2和下连接环5，上端连接头1 的一端的外周具有第一凹槽，滤芯主体3经过两端收口处理后，使滤芯主体 3的一端的外周具有第二凹槽、滤芯主体3的另一端的外周具有第三凹槽，上连接环2覆盖在第一凹槽和第二凹槽处
并将上端连接头1和滤芯主体3的一端连接；下端封盖6的一端的外周具有第四凹槽，下连接环5覆盖在第三凹槽和第四凹槽处并将下端封盖6和滤芯主体3的另一端连接，如此设置方便将滤芯主体3分别和上连接环2以及下连接环5进行连接。
30.进一步地，还包括内管4，内管4的内部中空，滤芯主体3覆盖在内管4 的外周，内管4能够对滤芯主体3整体强度起到支撑作用。滤芯主体3、上连接环2、下连接环5和内管4通过焊接连接并形成整体，上端连接头1和下端封盖6与滤芯主体3、上连接环2、下连接环5和内管4所形成的整体通过组焊连接，从而实现全金属滤芯的整体化密封处理。
31.进一步地，内管4用于对滤芯主体3进行支撑，内管4的材质为316l 不锈钢，内管4的管壁厚度为1mm～2mm(比如1mm、1.1mm、1.2mm、 1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm)。内管4上设置有若干孔，内管4的开孔率为30％～50％(30％、35％、40％、 45％、50％)。
32.进一步地，滤芯主体3包括金属纤维毡和金属丝网护网7。
33.进一步地，如图4所示，金属纤维毡的内外两侧面分别设置有金属丝网护网7，金属丝网护网7紧贴在金属纤维毡的内外两侧面上，金属丝网护网7 用于对金属纤维毡提供保护，金属丝网护网7的材质为不锈钢。
34.进一步地，如图3，滤芯主体3的整体为圆筒状，滤芯主体3呈褶叠状并形成圆筒的筒壁。滤芯主体3采用折叠的方式增加滤芯主体3的表面积，提高了过滤效果。即金属纤维毡的内外分别加一层金属丝网护网7折叠制成滤芯主体3，通过滤材(滤芯主体3)的折叠可极大的增加过滤面积。。
35.进一步地，滤芯主体3的材质为核电厂相关设备及管道广泛应用的不锈钢。
36.进一步地，滤芯主体3的平均孔径由滤芯所要达到的过滤精度确定，金属丝网护网7采用20-100目(比如20目、30目、40目、50目、60目、70 目、80目、90目、100目)丝网。该全金属滤芯无添加粘结剂，采用高温烧结熔合及焊接工艺可使滤芯主体3形成特定精度的孔径，存在明显的屈服
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断裂现象，延伸率在6％-8％之间，强度远高于玻璃纤维，进而能够使该全金属滤芯实现0.1μm～100μm(通过选取不同孔径的滤材来实现不同的过滤精度)等不同过滤精度的过滤效果。
37.进一步地，上端连接头1、下端封盖6、上连接环2和下连接环5的材质均为不锈钢。
38.该全金属滤芯的上端连接头1、下端封盖6、上连接环2和下连接环5 均可采用同种金属(不锈钢)加工件，滤芯主体3、金属丝网护网7和内管4 均采用核电厂相关设备及管道广泛应用的不锈钢制成，使全金属滤芯的滤材成分单一且所有加工零配件均为金属材质，所有加工零配件可通过烧结、焊接等制备工艺进行组装密封化。另外，全金属滤芯价格适中，结构可靠，不容易破损，更换频次较低，化学相容性与环境适应性好，还可配套在线自动反冲洗过滤器使用，进行反冲洗再循环使用，极大地延长滤芯的使用周期，减少滤芯更换频次，可为在核电领域经放射性后的产品后处理节约出极大的成本，产生明显的经济和社会效益
39.本实用新型的实施例中，全金属滤芯因滤材化学成分单一、滤芯整体均采用金属件，烧结焊接加工过程均无杂质粘结剂，故可从材料源头上杜绝滤芯长期浸泡在核电工况含硼介质中sio2析出问题。很好地解决现有核电站水处理过滤器滤芯价格昂贵、更换频率快、供货周期长且在使用过程中发生滤材中sio2析出的技术问题，满足核电站水处理过滤
器过滤后的水质要求。
40.从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
41.1、化学成分上看，针对玻璃纤维滤材长期浸泡在核电工况含硼介质中sio2的析出问题，本实用新型的全金属滤芯因滤材化学成分单一、滤芯整体均采用金属件，烧结焊接加工过程均无杂质粘结剂，故可从材料源头上杜绝滤芯长期浸泡在核电工况含硼介质中sio2析出问题。
42.2、力学性能上看，全金属滤芯无添加粘结剂，结构稳定，采用高温烧结熔合及焊接工艺可形成特定精度的孔径，存在明显的屈服-断裂现象，延伸率在6％-8％之间，强度远高于玻璃纤维，其设计和制作可完美解决玻璃纤维滤芯在使用过程中sio2析出的棘手问题。
43.3、使用性能上看，针对目前价格昂贵、更换频率快、供货周期长、售后服务也令人不满意的玻璃纤维滤芯，全金属滤芯价格适中，结构可靠，不容易破损，更换频次较低，化学相容性与环境适应性好，可配套在线自动反冲洗过滤器使用，实现反冲洗再循环使用，极大地降低核电站水处理过滤芯的更换频次，具备长周期应用效果，有效降低使用成本，并节省放射性滤芯的善后处理成本，而且国内生产既可保证较短的供货周期还能提供有效便捷的售后服务，可有效提供巨大的经济和社会效益。
44.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。