CN1049517C - 装有防散脱支承装置的u型管热交换器 - Google Patents

Abstract

一个诸如该电站所用的蒸汽发生器的热交换器，其中构成平行管层的管束中的U型管用防振杆(36a、36b′、36c′)在其中间的、向内弯曲的部分(14c)上固定，上述防振杆放在每一对相邻管层之间，它们在管束之外用连接细棒(38a、38b、38c)互相连接。为了防止由防振杆的连接细棒组成的组件散脱，至少要把一部分防振杆(36a、36b′、36c′)放入在一个细长构件(40)上开出的槽中，这个细长构件固定在最靠近管子向内弯曲部分的间隔板(34a)上。

Description

装有防散脱支承装置的U型管热交换器

本发明涉及一种具有U型管束或管组的热交换器，其U型管中间的、向内弯曲的部分用一种新型的防散脱支承装置来固定。

本发明尤其适用于核电站中所用的蒸汽发生器，蒸汽发生器在压水堆的一回路和二回路之间传输热量。

在这种蒸汽发生器中，一回路的水(以下称“一次水”)在反应堆堆芯中加热之后，流入倒置的U型管束把它的热量传给二回路水(以下称“二次水”)，使之转化为蒸汽。

更准确地说，成束的倒置的U型管布置成平行的管层，它们的直线管段横穿水平的间隔板，从而保证管束在其大部分高度上的相对位置。

在管束的上部，也就是管子中间的、向内弯曲的部分，管子之间的相对位置是靠防震杆来保持的。更确切地说，在每两个相邻的管层之间通常都至少放有一根其张开程度或大或小的V形杆，用以防止由于管内和管外水的循环流动可能引起的、在上述管束上部的管子的振动，所有防振杆在管束的上方用焊在杆端的连接细棒互相连接起来。

US-A-3,007,679更为详细地表明，在支承管束上部的装置中，通常用固定在连接细棒上的防散脱箍防止由连接细棒和防振杆所构成的组件的散脱，防散脱箍环绕在位于管束外的一些管子上。

在这种结构中，防散脱箍承受不利的工作条件，因为它们要把管束中的若干根管子连接起来，当这些管子膨胀不相等时就会产生应力，特别是在蒸汽发生器的工作寿命期内若有一根或多根管子被堵塞或封死时，情况更为不利。

本发明特别涉及一种热交换器，它以常规方式用靠连接细棒相互连接起来的防振杆将管束的管子固定在管束的上部，但取消了常规所用的防散脱箍，代之以不同型式的防散脱装置，它没有上述箍的不利工作条件，而且在热交换器制造中易于装配。

根据本发明，其效果是这样取得的。热交换器包含有一个分层排列的U型管的管束，每一根管子有两个直线管段，和一个中间的向内弯曲管段，被管子的直线段横穿过的间隔板，在管子中间的向内弯曲的部分，每两个相邻的管层之间至少放有一根防振杆，用于防振杆的连接细棒以及用于防振杆和连接细棒构成的组件的防散脱装置，其特征在于，上述防散脱装置包含有一个固定在间隔板上靠近管子中间的、向内弯曲的部分，在所论的向内弯曲部分之内并与所论的管层相垂直的细长构件，这个细长构件在相邻的每一对管层之间至少有一个可容纳一个防振杆的槽。

把防振杆固定在支承在最靠近管子向内弯曲部分的间隔板上的细长构件上开出的槽中，其结果是不再像过去的工艺那样需要防散脱箍而能够防止防振杆和连接细棒构成的组件的散脱。于是，在膨胀不同的情况下管子之间也不再有产生应力的任何危险。此外，根据本发明提出的布置方式，每一层的所有管子，也即从弯曲半径最小到最大的管子都受到防振杆的支承，而在现有技术中却不总是如此的。

如果在相邻的每一对管层之间放了至少两根防振杆，在细长构件中开出的槽组成容纳布置在两个相邻层间的防振杆的槽群，这些槽群每隔n层有规律地分布(n是一个至少等于2的整数，例如等于8)，而那些单个的槽则容纳其余管层的最靠近细长构件的防振杆。

根据本发明的优选实施例，细长构件上的槽在这个构件向管子的向内弯曲的部分的一边上用引入沟开口，藉此可引入防振杆。如果那些槽是一个槽群，同一群的所有的槽就用同一个引入沟在上述的边开口。

为了使热交换器容易安装，根据例如FR-A-2,603,364中描述的方法，相对于引入所说的沟中的那些槽的位置引入沟在向着管束的外侧的径向上错位。

最好是这个细长构件上有一个直线的连接轨，它固定在最靠近管子向内弯曲部分的间距板上并和此板垂直。根据制作连接轨及间距板的材料特性，所论的轨可以直接焊接在所论的板上，也可以先焊在至少一块底板上，该底板用诸如螺丝之类的固定方法固定到间隔板上。

下文将参照附图，针对非限定性的实施例对本发明作更详尽的描述，这些附图表示：

图1为本发明的蒸汽发生器以局部的垂直断面示意地表示的侧视图；

图2为垂直于图1的垂直平面上的断面图，表示管束的上部。

图3为沿图1平面上的一个断面表示管束的上部的放大图。

图4为按照本发明，着重表明防振杆在固定在上间隔板上的细长构件上的安装的透视图。

图5为沿图2同一垂直平面上的剖视图，放大地表示防振杆与细长构件的连接方式，后者固定在蒸汽发生器的上间隔板上。

图1非常概略地表示一个采用本发明结构的核电站用蒸汽发生器。不过，应该指出，这一应用仅仅是本发明应用的一个例子，本发明可以应用于以管束形式或成组形式布置的任何U型管热交换器，不论在管内和绕管子流动的是一次或二次流体，也不论管子的排列方向，管束的主轴线可以如所实施例那样是垂直方向，也可以是水平的甚至倾斜的方向。

如已知形式，图1的蒸汽发生器有一个具有垂直轴线的圆柱形的外壳10，它的内部容积被一个称作管板的紧靠着外壳10凸形底的水平板12分为两部分。管板12上打了许多孔，倒置的U型管14的组件的下端就固定在这些孔中，这些管子在外壳10的管板12以上的那部分内排列成管束的形式。

更具体地说，管束中每一根管子14的两端被固定在管板12上，使得每根管子的两端在管板12的下面开通，分别进入一次水的入口腔室16和一次水出口腔室18，两者用一个垂直隔板20相互隔开。一次水的入口管22和一次水出口管24则分别通入入口腔16和出口腔室18。

二次水由一根位于高于管束14的顶平面处的二次水进口管26引入外壳10，进口管26用一个环形集管28接到蒸汽发生器的内部，并用许多倒置的J形管29开通至蒸汽发生器的整个周边。

被引入到蒸汽发生器外壳10中的二次水靠重力落入在上述的外壳10和内套30之间形成的环形空间内，内套在管束14的整个高度上都将其包围，内套的下端位于邻近管板12处。随后二次水在内套30的内部上升，在管子14的周围流过并吸收由一次水带来的一部分热量同时使其在内套30的上部转变生成蒸汽。

依然如已知的方式，如此生成的蒸汽被接纳在内套30的上部并通过水-蒸汽的分离装置使蒸汽干燥，这些是内行人所熟知故未在图1中示出。干燥的蒸汽随后经轴向引入外套10圆拱的二次蒸汽出口管32流出蒸汽发生器。

赖以在一次水和二次水之间进行热交换的管束中的每一根倒置的U型管14有二段很长的、直线的、垂直部分14a、14b，还有位于管束上部的一个中间的、向内弯曲的、半圆状部分14c。

如图1中非常概略地表示的那样，管14的直线段14a、14b由间隔板34组件所支承，这些间隔板在沿管束管子的直线段14a、14b的整个高度上水平地互相等距地布置。这些板上有许多被管14穿过的孔，这些板还保证了二次水绕上述管子的有控制的循环流动。上面的那块间隔板34稍稍低于管14向内弯曲部分14c的所有中心点构成的与图1和3的平面垂直的水平轴线。

如图2更清楚地表明的那样，应注意观察，管14排列成层，即它们布置在与图1和3的平面相平行的垂直平面内，并与图2的平面垂直。愈靠近蒸汽发生器的垂直轴，每一层的管子数逐渐增加，每层的管子都有中间的、向内弯曲段14c，其弯曲半径如图1和3所示，径向地向着管束的内部逐个减小。

为了支承间隔板34没有顾及到的管子14的向内弯曲段14c，已知的方法是使用放置在每对相邻管层之间的防振杆。更具体地说，在图3至图5所示的实施例中。在每一对相邻的管层14之间有三根防振竿36a、36b、36c(或36a、36b′、36c′)，三根杆均呈V形并带一个圆的顶，而且相对于管束14的对称平面对称地布置，这个对称平面穿过蒸汽发生器的垂直轴并与图1和3垂直。

放在每对相邻管层之间的三根防振杆36a、36b、36c(或36a、36b′、36c′)之间的主要差别在于它们的顶角和位置。最靠近上间隔板34a的防振杆36a的顶角为钝角，中间的防振杆36b(或36b′)的顶角接近90°，而离上间隔板34a最远的防振杆36c(或36c′)的顶角为锐角。

根据已知的程序，用焊接在伸到管束外面的杆36a端部上的连接细棒38a在管束14的最外层管之外把防振杆互相连接起来。同样地，连接细棒38b和38c也分别焊在伸出管束14的最外面的管子之外的防振杆36b、36b′和36c、36c′的端部上，以便把所有的防振杆36b、36b′和防振杆36c、36c′相互连接起来。

本发明特别涉及到一个新型的防散脱装置，它和由防振杆36a、36b、36b′、36c、36c′以及连接细棒38a、38b、38c构成的组件结合起来，目的是防止在由于水在管内的流动产生的振动影响下，上述组件局部地从管层14之间脱出。

如图3至5专门表示的那样，所论的防散脱装置有一根固定在上间隔板34a上的细长构件40，它在管束的管子14的向内弯曲部分14c之内，与这些管子形成的管层相垂直，亦即它的方向与图1和3的平面垂直并通过蒸汽发生器的垂直轴线，而且管子的向内弯曲部分14c的中心也都落在这个构件上。

这个细长构件40主要包括一根直线的连接轨42。在图5所示的实施例中，连接轨42焊接在有规律地分布的底板44上，这些底板本身则用诸如螺丝或螺栓46这类固定装置固定到上间隔板34a上。

应该指出，在一个没有示出的实施例中，上述多个底板44也可用伸展在连接轨42全长上的单个底板来代替。

在另一个没有示出的实施例中，连接轨42还可以直接焊接在上间隔板34a上，只要构成这两个零件的材料许可。

如同由图4和5更具体地表示的那样，连接轨42在其全长上带有槽，防振杆36a、36b′、和36c′的中央部分就放在这些槽内。

这样，在一定的相邻管层之间，连接杆42上有三个一组的槽48a、48b、48c，而其它的相邻管层之间只有一个单槽50，更准确地说，在所提出的实施例中，每8个管层就有规律地布置三个槽48a、48b和48c的槽组，而对于其余管层，连接轨42上只有单槽50。

每一个三个槽48a、48b、48c的槽组都放在包含三个防振杆36a、36b′36c′的杆组的平面内，这三个槽在连接轨42的向着管子的向内弯曲部份14c的一条棱42a上，用一个共同的引入沟52开通起来。

此外，每个单槽50也和三个防振杆36a、36b、36c的杆组放在同一平面内，不过它只接纳最靠近管束轴线的防振杆36a的中央部分。这些单槽50与48a、48b、48c槽组中最靠近轨42的棱42a的那个槽48c成一直线。

防振杆36a也利用引入沟54引导到槽50内，引入沟在连接轨42的棱42a上。

引入沟52和54的方位与包含防振杆组36a、36b′、36c′以及36a、36b、36c的那些平面平行，并且相对于这些平面向着管束的外侧径向错开。

这样，在最靠近管束轴线的相邻管层14已经安放到位后，可把防振杆36a、36b′和36c′通过引入沟52依次导入并放入相应的槽48a、48b和48c内。当下一个管层也被逐个安装到装置上时，防振杆36a、36b′和36c′就自动地被夹住。

每一个36a、36b、36c杆组中的防振杆36a，也是以类似的方式在最靠近管束轴线的相邻管层已经安放到位之后，通过导入沟54导入槽50中。在下一个管层已经放到位之后，这个防振杆36a即被固定。

应该说明，那些最靠近管束轴线的防振杆36a，在其嵌入槽48a时和嵌入槽50时几乎是一样的。与此相反，嵌入槽48b和48c的防振杆36b′和36c′比起那些不嵌入槽内的对应的防振杆36b和36c来，前者的顶角较小。为了区别这两种防振杆，在图3至5中，不嵌入槽内的杆用36b、36c来标记，而嵌入槽48b、48c的则用36b′和36c′来标记。

按照FR-A-2,603,364，本发明的蒸汽发生器管组件14可以很方便地产生。

由上文并参照图3至5所描述的结构，由防振杆36a、36b、36c、36b′及36c′以及连接细棒38a、38b、38c的组件以一种不可能散脱的方式附装在上间隔板34a上，不再需要使用防散脱箍，这些箍会在被它环绕的管子膨胀不相同时产生应力，特别是当有一根和多根管子被堵塞时。

这种结构还使得防振杆36a、36b、36c、36b′和36c′有可能支承每一层的所有管子14，也就是从向内弯曲部分14c的弯曲半径最小的直至最大的所有管子。

此外，本发明的防散脱装置使得在安装管束的不同管层14时能很容易安装防振杆。这样，蒸汽发生器的装配程序基本上保持不变。

显然，本发明并不局限于前文以举例方式所描述的实施例，而包括它所有的变型。如已表达的那样，本发明适用于具有U型管束的任何热交换器，不论管束的排列方向如何，也不论作何种用途。此外，不论在相邻的管层之间放多少个防振杆均可应用本发明，而且这些杆可以是全都固定，也可以只固定其中的某一些杆，如所述实施例那样。在后一种情况下，在那些单个槽之间，每隔n个管层必需分布能容纳所有的相应防振杆的槽组，从而把组件固定到位。n可以是等于或大于2的一个随意值。

Claims (8)

1.核电站中蒸汽发生器的热交换器，它包括一个分层排列的U型管束，每一根管子都有两个直线段以及一个中间的、向内弯曲段，被管子的直线段穿过的间隔板，置于每一对邻管层之间在管子的中间的向内弯曲部分处的至少一根防振杆，用于防振杆的连接细棒，以及用于由防振杆和连接细棒组成的组件的防散脱装置，

其特征在于，上述防散脱装置包括一个固定在最靠近管子的中间的、向内弯曲段的间隔板上的细长构件，它在上述向内弯曲部分之内并垂直于管层，上述细长构件在每一对相邻管层之间至少有一个用于接纳一个防振杆的槽。

2.根据权利要求1的热交换器，其特征在于，每一对相邻管层之间至少布置有两个防振杆，在细长构件上开的槽包括有容纳放在两个相邻层之间所有防振杆的槽组，上述槽组是每隔n层有规律地分布的，还有容纳其余管层中最靠近细长构件的那个防振杆的单个槽。

3.根据权利要求2的热交换器，其特征在于，细长构件上开的槽在上述细长构件的棱上，向着管子的向内弯曲部分通过导入沟开通。

4.根据权利要求3的热交换器，其特征在于，同一槽组中的各个槽共用一个导入沟开通至上述棱上。

5.根据权利要求3的热交换器，其特征在于，导入沟相对于开通上述导入沟内的槽向着管束的外侧径向错开。

6.根据权利要求1的热交换器，其特征在于，上述细长构件包括一个直线的连接轨，它固定在最靠近管子向内弯曲部分的间隔板上并与此板相垂直。

7.根据权利要求6的热交换器，其特征在于，上述连接轨焊接在至少一个底板上，该底板用固定装置固定到上述间隔板上。

8.根据权利要求6的热交换器，其特征在于，上述连接轨直接焊接在上述间隔板上。

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