CN109036596B - 用于反应堆容器及柔性长管的分层组合支承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于反应堆容器及柔性长管的分层组合支承装置，容器包括筒状本体以及与筒状本体的下端连接的柔性长管，支承装置包括：至少三组限位支承组件，分布在筒状本体的上端外圈，每一限位支承组件均与筒状本体上端的外壁间隔设置，限制容器在冲击载荷、摇摆工况等情况下的水平位置；支座，包括轴线竖直设置的筒状支承筒，支承筒的上端固定连接在筒状本体的下端，对容器进行支承；以及管体支承组件，以释放柔性长管所受的冲击载荷。分层组合支承装置在不同高度分层组合支承，满足反应堆容器和柔性长管的热膨胀、热位移要求，承载海洋环境下反应堆容器及柔性长管周期***变载荷和外部冲击载荷，优化受力状态，避免疲劳失效，提高可靠性。

Description

用于反应堆容器及柔性长管的分层组合支承装置

技术领域

本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种用于反应堆容器及柔性长管的分层组合支承装置。

背景技术

反应堆容器(例如稳压器)和柔性长管(例如波动管)在海洋环境下运行，除设备重量、设备所含介质重量，以及介质流动所产生的静载荷外，还叠加了持续存在的周期***变载荷，会产生倾斜和摇摆。

该载荷使稳压器和柔性长管受到持续的交变惯性力作用，可能导致设备或支承疲劳失效。此外，外部冲击载荷使稳压器和柔性长管受到较大的瞬时惯性力。

反应堆运行时会有冷热态变化，温度变化导致设备产生热膨胀和热位移。当反应堆处于冷态时，稳压器、柔性长管处于冷态位置。当反应堆起堆时，稳压器及柔性长管温度逐渐上升，导致稳压器自身产生体积热膨胀、柔性长管产生膨胀并且轴线发生热位移。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种能在不同高度对反应堆容器及柔性长管进行分层支承的分层组合支承装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于反应堆容器及柔性长管的分层组合支承装置，所述容器包括筒状本体以及与所述筒状本体的下端连接的柔性长管，所述支承装置包括：

至少三组限位支承组件，分布在所述筒状本体的上端外圈，每一所述限位支承组件均与所述筒状本体上端的外壁间隔设置，限制所述容器在冲击载荷情况下的水平位置；

支座，包括轴线竖直设置的筒状支承筒，所述支承筒的上端固定连接在所述筒状本体的下端，对所述容器进行支承，所述支承筒的上端外形与所述筒状本体的下端外形对应，所述支承筒的材质与所述筒状本体的材质相同；以及

管体支承组件，对所述柔性长管固定支承，所述管体支承组件为弹性变形结构，以释放所述柔性长管所受的冲击载荷。

优选地，所述限位支承组件包括朝向所述筒状本体的侧壁面伸出设置的支承头，所述支承头在所述筒状本体径向方向上位置可调地设置，所述支承头与所述筒状本体相对的端部设有可进行缓冲的缓冲层。

优选地，所述支座还包括设置在所述支承筒下端的筒状筒座，所述筒座的上端与所述支承筒的下端连接；

所述筒座的上端和所述支承筒的下端分别设有相互连接的法兰，所述支承筒的外壁面的周圈分布有与所述支承筒下端的法兰连接的肋板，所述筒座的外壁面周圈分布有与所述筒座上端的法兰连接的肋板。

优选地，所述支座还包括夹设在所述筒座的上端和所述支承筒的下端之间的环形垫块；

所述支座还包括对所述筒座进行支承的若干支腿。

优选地，所述管体支承组件包括管夹和支承机构，所述管夹安装在所述柔性长管上，所述支承机构包括对所述柔性长管在竖直方向进行弹性支承的第一支承组件；

所述第一支承组件包括可弹性伸缩的弹性件和套设在所述弹性件外的筒状体，所述弹性件的上端与所述管夹连接，下端固定安装。

优选地，所述第一支承组件还包括限定所述弹性件向下变形的变形量的限位机构；

所述限位机构包括竖直设置的限位件，所述限位件的一端固定设置；

所述限位件的另一端位于所述弹性件的上端和下端之间，与所述弹性件对应的端部之间形成供所述弹性件压缩变形的变形区间。

优选地，所述限位件的上端与所述弹性件的上端定位连接，下端悬空设置；

所述限位机构还包括设于所述弹性件下端的限位部，所述限位部与所述限位件的下端间隔，限定所述限位件下端的下移位置，并限定所述弹性件向下压缩时的变形量。

优选地，所述弹性件设置在所述筒状体内，所述筒状体的上端设有防止所述弹性件向上脱出的定位板，所述定位板上设有通孔；

所述弹性件的上端和所述管夹之间连接有连接件，所述连接件可上下移动地穿设所述通孔。

优选地，所述支承机构包括倾斜设置、以在倾斜方向进行弹性支承的第二支承组件；

所述第二支承组件包括至少一组阻尼器，所述阻尼器的一端与所述管夹连接，另一端固定安装。

实施本发明的用于反应堆容器及柔性长管的分层组合支承装置，具有以下有益效果：分层组合支承装置在不同高度分层组合支承，既满足反应堆容器和柔性长管的热膨胀、热位移要求，同时又能承载海洋环境下反应堆容器及柔性长管长时间周期***变载荷和外部冲击载荷，优化反应堆容器及柔性长管的受力状态，避免疲劳失效，提高设备可靠性。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例中的反应堆容器和柔性长管上安装有分层组合支承装置时的结构示意图；

图2是图1中的限位支承组件的结构示意图；

图3是本发明实施例中的柔性长管上安装有支承装置时的立体结构示意图；

图4是图3中的柔性长管上安装有支承装置时的右视方向示意图；

图5是图3中的柔性长管上安装有支承装置时的俯视方向示意图；

图6是图3中的第一支承组件的剖面结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，本发明一个优选实施例中的反应堆包括容器4和柔性长管5，容器4为稳压器，也可为蒸汽发生器、压力容器4等主设备；本实施例中，柔性长管1可为波动管。

容器4包括筒状本体41以及分别设置在筒状本体41上下两端的上封头42、下封头，柔性长管5与筒状本体41的下端的下封头连接，与容器4内连通。柔性长管5是一条细长的弯曲承压管道，由若干段焊接而成且自身刚性较低，在海洋交变载荷和冲击载荷作用下有破口风险。柔性长管5与蒸汽发生器接管嘴直接相连，在反应堆冷、热态变化时，柔性长管5会自胀产生热位移；在事故工况下，巨大冲击会造成柔性长管5剧烈甩动。

筒状本体41外设有与筒状本体41的上端位置对应的上部平台6，主要用于检修时站立、支承，还可供限位支承组件1安装。

本发明实施例中还包括对反应堆容器4及柔性长管5分层支承的分层组合支承装置，支承装置包括三组限位支承组件1、支座3以及管体支承组件2。

三组限位支承组件1分布在筒状本体41的上端外圈，限制容器4在冲击载荷情况下的水平位置，每一限位支承组件1均与筒状本体41上端的外壁间隔设置。

支座3包括轴线竖直设置的筒状支承筒31，支承筒31的上端固定连接在筒状本体41的下端，通常，支承筒31的上端与筒状本体41的下端焊接固定，对容器4进行支承，柔性长管5从支承筒31下端引出。支承筒31能提供很好的垂直载荷承载能力，也有一定的水平载荷承载力，能够实现稳定支承的功能。

优选地，支承筒31的上端外形与筒状本体41的下端外形对应，支承筒31的材质与筒状本体41的材质相同，对应的，热膨胀系数也相同，通过支承筒31的温度梯度释放稳压器自身的热膨胀。在其他实施例中，支承筒31的上端外形大于筒状本体41的下端外形时，可以在支承筒31的上端设置支撑板，在支撑板的中部设置与筒状本体41的下端外形对应的安装孔，让筒状本体41的下端固定在支撑板上，并让筒状本体41的下端与安装孔相对。

管体支承组件2对柔性长管5固定支承，管体支承组件2为弹性变形结构，以释放柔性长管5所受的冲击载荷。

在本实施例中，上部平台6与限位支承组件1的高度位置对应，供限位支承组件1安装。限位支承组件1、支座3、管体支承组件2分别在不同的高度进行支承，在不同高度分层组合支承。

分层组合支承装置可用于承载海洋环境反应堆稳压器及柔性长管5所受的各种载荷；组合支承既满足稳压器和柔性长管5的热膨胀、热位移要求，同时又能承载海洋环境下长时间周期***变载荷和外部冲击载荷，优化稳压器及柔性长管5的受力状态，避免疲劳失效，提高设备可靠性。

结合图1、图2所示，在本实施例中，限位支承组件1与上部平台6通过焊接相连，与筒状本体41的外壁之间间隔，起到限制筒状本体41的摇摆位移，还可确保在热态条件下，限位支承组件1仍不与设备接触。在其他实施例中，也可利用专用的其他支承座等对限位支承组件1进行支承。

限位支承组件1包括朝向筒状本体41的侧壁面伸出设置的支承头11，支承头11在筒状本体4 1径向方向上位置可调地设置，通常，支承头11螺接设置，通过螺纹副，调整支承头11的头部支点与筒状本体41之间的间隙。支承头11与筒状本体41相对的端部设有可进行缓冲的缓冲层，头部增加缓冲层，比如海绵、橡胶等，确保在事故工况下与摇摆工况下起到位移限制与缓冲作用。

在海洋环境的持续周期性摇摆、倾斜条件下，各主设备在水平方向会产生较大的持续交变惯性载荷，缓冲层可吸收稳压器摇摆产生的冲击能量，避免发生共振，损伤设备。

安装缓冲层，不仅在地震、事故等水平冲击载荷工况下，可以限制稳压器上部的水平位移，减小下部支承所受的弯矩、应力以减小容器4翻倒的风险；在海洋环境的持续周期性摇摆、倾斜条件下，各主设备在水平方向会产生较大的持续交变惯性载荷，缓冲层可吸收稳压器摇摆产生的冲击能量，避免发生共振，损伤设备。

支承头11与筒状本体41相对的端部为平面时，限位支承组件1则需要设置三个或三个以上，均匀分布在筒状本体41的周圈，保证支承的平衡。在支承头11与筒状本体41相对的端部为与筒状本体41侧壁对应的弧形面时，限位支承组件1则可为两个，分布在筒状本体41的两向对侧，可起到限位的作用。

再如图1所示，在一些实施例中，支座3还包括设置在支承筒31下端的筒状筒座32，筒座32的上端与支承筒31的下端连接，可相应的让支承筒31和筒座32尽量减小，降低制作和搬运的难度。

进一步地，筒座32的上端和支承筒31的下端分别设有相互连接的法兰，法兰上设有锁孔，可穿设螺栓后将筒座32和支承筒31锁合固定。支承筒31的外壁面的周圈分布有与支承筒31下端的法兰连接的肋板，筒座32的外壁面周圈分布有与筒座32上端的法兰连接的肋板，肋板可增加支承筒31和筒座32的支承强度。

支座3还包括夹设在筒座32的上端和支承筒31的下端之间的环形垫块33，可现场实配加工该环形垫块33的厚度，实现设备安装面平行度调整与设备安装高度调整。

优选地，支座3还包括对筒座32进行支承的若干支腿34，让支承筒31位于合适的高度，并方便柔性长管5引出。

在本实施例中，管体支承组件2包括管夹21和支承机构22，管夹21安装在柔性长管5上，让管体支承组件2与柔性长管5连接，对柔性长管5支承，保证柔性长管5的稳定。管夹21的分布可以与支承机构22对应，数量可不做限定，依据支承机构22的设置而定。

支承机构22一端与管夹21连接，另一端固定设置，在连接完成后，可限定柔性长管5的初始位置。支承机构22为弹性变形结构，以在柔性长管5受到外载荷时释放柔性长管5所受的冲击载荷。

结合图1、图3至图6所示，管体支承组件2用于承载海洋环境反应堆柔性长管5所受的各种载荷，支承既满足柔性长管5的热膨胀、热位移要求，同时又能满足适应海洋环境下长时间周期***变载荷和外部冲击载荷，优化柔性长管5的受力状态，避免疲劳失效，提高设备可靠性。

柔性长管5包括弯折设置的多段管段51，可以在部分管段51上设置有支承机构22，比如在其中一个管段51或几个管段51上设置，也可在全部管段51上设置支承机构22。

通常，支承机构22设置在对应管段51的中间位置，可以避开柔性长管5焊缝，同时在接管嘴处预留较大空间，方便柔性长管5的安装及后续运行维护。

支承机构22的弹性变形方向与对应位置的管段51的轴线垂直，可以保证对应管段51轴向受力的平衡。在其他实施例中，若同一管段51上设置两个或多个支承机构22时，该管段51上的各支承机构22的弹性变形方向也可呈夹角，共同作用对管段51定位。

支承机构22包括对柔性长管5在竖直方向进行弹性支承的第一支承组件221，在柔性长管5受到冲击载荷时，第一支承组件221可以在竖直方向进行弹性缓冲，让柔性长管5的变形幅度在可控范围内。

进一步地，第一支承组件221包括可弹性伸缩的弹性件2211和套设在弹性件2211外的筒状体2212，弹性件2211的上端与管夹21连接，下端固定安装。

弹性件2211通常为弹簧，也可为通常弹片等结构。安装时可以选用合适弹性系数的弹性件2211，以匹配受到载荷时允许的变形量，也可在安装时调整弹性件2211的预压缩量，来平衡初始载荷。

弹性件2211可为柔性长管5受到载荷时进行缓冲，降低冲击。弹性件2211的下端固定在支承座8上，支承座8可以现场根据需要制作安装，也可为通用件。

第一支承组件221还包括限定弹性件2211向下变形的变形量的限位机构2213，限位机构2213可以利用限定弹性件2211的变形量来限定柔性长管5向下摆动地幅度。

限位机构2213包括竖直设置的限位件2214，限位件2214的一端固定设置。限位件2214的另一端位于弹性件2211的上端和下端之间，与弹性件2211对应的端部之间形成供弹性件2211压缩变形的变形区间。

限位件2214可以为上端固定，下端悬空，也可为下端固定，上端向上伸出。

进一步地，在本实施例中，限位件2214的上端与弹性件2211的上端定位连接，下端悬空设置，在弹性件2211被压缩时，限位件2214随弹性件2211向下运动。

限位机构2213还包括设于弹性件2211下端的限位部2215，限位部2215可为板状，也可为限位凸台等，通常设置在支承座8上，也可设置在筒状体2212的下端。

限位部2215与限位件2214的下端间隔，在弹性件2211压缩后带动限位件2214向下移动时，限定限位件2214下端的下移位置，并起到限定弹性件2211向下压缩时的变形量的作用。

若限位件2214的下端固定时，则限位件2214的上端可以起到限定弹性件2211的上端向下变形后的位置，也能达到限定弹性件2211向下压缩时的变形量的作用。在其他实施例中，也可为让筒状体2212限位，弹性件2211的至少一端伸出筒状体2212，在被压缩后，伸出的端部被压缩到筒状体2212内，利用筒状体2212的上下两端进行限位，限定弹性件2211的压缩变形量。

在一些实施例中，弹性件2211设置在筒状体2212内，筒状体2212的上端设有防止弹性件2211向上脱出的定位板2216，定位板2216上设有通孔2217。弹性件2211的上端和管夹21之间连接有连接件2218，连接件2218可上下移动地穿设通孔2217。在柔性长管5受冲击时，经连接件2218传递到弹性件2211，让弹性件2211压缩变形。也可将定位板2216取消，让弹性件2211直接穿设筒状体2212。

支承机构22包括倾斜设置、以在倾斜方向进行弹性支承的第二支承组件222。第一支承组件221、第二支承组件222可以分别单独设置，对柔性长管5支承，也可同时设置，同时对柔性长管5支承。

另外，第一支承组件221、第二支承组件222可以单独设置在一管段51上，也可同时设置在一管段51上。

第二支承组件222包括一组阻尼器2221，阻尼器2221的一端与管夹21连接，另一端可以固定安装在支承座8上。第一支承组件221的支承座8和第二支承组件222的支承座8可以为一体结构，也可为分体结构单独设置。

阻尼器2221在速度或加速度超过相应值时闭锁，形成刚性支承。一组阻尼器2221可以与第一支承组件221组合，第一支承组件221在竖直方向支承，第二支承组件222的阻尼器2221可以在倾斜方向支承。

第二支承组件222也可包括两组或两组以上的阻尼器2221，与第一支承组件221组合支承，各组阻尼器2221的倾斜方向不同，形成多角度支承。

在外部冲击作用下或破口事故工况下，通过限位机构2213限制弹性件2211向下的变形量，以及阻尼器2221的闭锁，可形成刚性支承对柔性长管5进行各方向限位，防止柔性长管5位移过大而导致破坏或发生甩击。

第二支承组件222也可单独对某管段51进行支承，该管段51上的第二支承组件222可包括一组阻尼器2221，也可包括两组或两组以上的阻尼器2221，分别与柔性长管5连接，各组阻尼器2221的倾斜方向不同，形成多角度支承，保证柔性长管5在多个方向上的载荷传递。

各支承机构22可以在狭小空间内成一定角度布置安装，可保证柔性长管5在三维空间内的载荷传递。在热膨胀、低速摇摆工况等低速位移发生时允许柔性长管5自由膨胀，释放热应力及一定的周期***变载荷，进而优化柔性长管5受力状态，避免疲劳失效。

另外，还可通过调整弹性件2211和阻尼器2221的刚度及预压缩量，平衡竖直方向的初始载荷及水平初始载荷，以确保竖直方向的热位移及沿柔性长管5轴线方向的热位移的释放在可控范围内，避免柔性长管5热位移过大而发生损坏，竖直方向的初始载荷主要为柔性长管5重量及流体介质重量。

还可通过现场实配支承座8的高度与倾斜角度，实现支承机构22布置高度与角度的微调，增强可调性，确保柔性长管5受力均衡。

支承装置仅采用阻尼器2221及弹性件2211两种支承部件，支承结构形式简单，占用空间小，符合紧凑布置反应堆的空间需求。

各阻尼器2221与柔性长管5所成的角度可保证柔性长管5所受载荷在立体空间三维平面内有效传递，进而优化柔性长管5受力状态。在热膨胀、热位移等低速位移发生时允许管道自由膨胀，释放热应力。在外部冲击作用下提供刚性支承对柔性长管5进行各方向限位，避免柔性长管5在惯性力的作用下位移过大而导致破坏。同时在破口事故时，也提供刚性支承限制柔性长管5位移，防止柔性长管5发生甩击。

可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于反应堆容器及柔性长管的分层组合支承装置，所述容器(4)包括筒状本体(41)以及与所述筒状本体(41)的下端连接的柔性长管(5)，其特征在于，所述支承装置包括：

至少三组限位支承组件(1)，分布在所述筒状本体(41)的上端外圈，每一所述限位支承组件(1)均与所述筒状本体(41)上端的外壁间隔设置，限制所述容器(4)在冲击载荷、摇摆工况情况下的水平位置；

支座(3)，包括轴线竖直设置的筒状支承筒(31)，所述支承筒(31)的上端固定连接在所述筒状本体(41)的下端，对所述容器(4)进行支承，所述支承筒(31)的上端外形与所述筒状本体(41)的下端外形对应，所述支承筒(31)的材质与所述筒状本体(41)的材质相同；以及

管体支承组件(2)，对所述柔性长管(5)固定支承，所述管体支承组件(2)为弹性变形结构，以释放所述柔性长管(5)所受的冲击载荷；

所述限位支承组件(1)包括朝向所述筒状本体(41)的侧壁面伸出设置的支承头(11)，所述支承头(11)在所述筒状本体(41)径向方向上位置可调地设置，所述支承头(11)与所述筒状本体(41)相对的端部设有可进行缓冲的缓冲层；

所述支座(3)还包括设置在所述支承筒(31)下端的筒状筒座(32)，所述筒座(32)的上端与所述支承筒(31)的下端连接；

所述筒座(32)的上端和所述支承筒(31)的下端分别设有相互连接的法兰，所述支承筒(31)的外壁面的周圈分布有与所述支承筒(31)下端的法兰连接的肋板，所述筒座(32)的外壁面周圈分布有与所述筒座(32)上端的法兰连接的肋板。

2.根据权利要求1所述的分层组合支承装置，其特征在于，所述支座(3)还包括夹设在所述筒座(32)的上端和所述支承筒(31)的下端之间的环形垫块(33)；

所述支座(3)还包括对所述筒座(32)进行支承的若干支腿(34)。

3.根据权利要求1所述的分层组合支承装置，其特征在于，所述管体支承组件(2)包括管夹(21)和支承机构(22)，所述管夹(21)安装在所述柔性长管(5)上，所述支承机构(22)包括对所述柔性长管(5)在竖直方向进行弹性支承的第一支承组件(221)；

所述第一支承组件(221)包括可弹性伸缩的弹性件(2211)和套设在所述弹性件(2211)外的筒状体(2212)，所述弹性件(2211)的上端与所述管夹(21)连接，下端固定安装。

4.根据权利要求3所述的分层组合支承装置，其特征在于，所述第一支承组件(221)还包括限定所述弹性件(2211)向下变形的变形量的限位机构(2213)；

所述限位机构(2213)包括竖直设置的限位件(2214)，所述限位件(2214)的一端固定设置；

所述限位件(2214)的另一端位于所述弹性件(2211)的上端和下端之间，与所述弹性件(2211)对应的端部之间形成供所述弹性件(2211)压缩变形的变形区间。

5.根据权利要求4所述的分层组合支承装置，其特征在于，所述限位件(2214)的上端与所述弹性件(2211)的上端定位连接，下端悬空设置；

所述限位机构(2213)还包括设于所述弹性件(2211)下端的限位部(2215)，所述限位部(2215)与所述限位件(2214)的下端间隔，限定所述限位件(2214)下端的下移位置，并限定所述弹性件(2211)向下压缩时的变形量。

6.根据权利要求4所述的分层组合支承装置，其特征在于，所述弹性件(2211)设置在所述筒状体(2212)内，所述筒状体(2212)的上端设有防止所述弹性件(2211)向上脱出的定位板(2216)，所述定位板(2216)上设有通孔(2217)；

所述弹性件(2211)的上端和所述管夹(21)之间连接有连接件(2218)，所述连接件(2218)可上下移动地穿设所述通孔(2217)。

7.根据权利要求3所述的分层组合支承装置，其特征在于，所述支承机构(22)包括倾斜设置、以在倾斜方向进行弹性支承的第二支承组件(222)；

所述第二支承组件(222)包括至少一组阻尼器(2221)，所述阻尼器(2221)的一端与所述管夹(21)连接，另一端固定安装。