CN109830313B - 一种无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种为蒸汽发生器螺旋换热管提供无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构，本结构利用“T”型凹槽与“T”型凸条的咬合构建可拆卸的支撑结构，同时，“T”型凸条由多个支撑块子零件装配而成，每个支撑块子零件分别设置有与螺旋换热管相配合的半圆孔，在支撑块子零件的装配过程中，把螺旋换热管套在支撑块子零件的半圆孔中，通过支撑块子零件半圆孔的配对组合而成圆孔，带半圆孔的支撑块子零件依据螺旋换热管排列布置顺序装配组合，支撑块子零件装配体按序***至“T”型凹槽，再利用螺栓预紧结构将螺旋换热管固定于支撑结构，实现无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构。

Description

一种无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构

技术领域

本发明涉及螺旋换热管支撑结构技术领域，主要应用于核反应堆蒸汽发生器螺旋换热管道热交换技术领域，涉及冷却、加热、蒸发等物理过程中的换热领域，为蒸汽发生器螺旋换热管提供无焊接结头可拆卸的固定支撑结构，尤其涉及一种无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构。

背景技术

人类一直在谋求清洁高效的能源安全，也已经在使用核电很多年了，核动力***在国内外的能源结构中也发挥着不可或缺的作用，目前非常成熟的核电厂核反应堆的尺寸都是大型的，不利于核反应堆应用于海岛供电、移动式核动力平台、太空核动力和船舶电站等；且其核反应堆与蒸汽发生器是通过第一回路压力边界的管道连接的，其管道上的阀门和接头会有冷却剂泄漏的风险存在，同时其第一压力边界的管道也存在管道破口的风险，如何取消第一回路压力边界的管道***早就呈现到国内外核反应堆工程师面前了，现阶段，世界各国都正在努力研发体积更小、功率密度更高效的小型化核反应堆和微型核反应堆，其主要特点是把蒸汽发生器、主泵、控制棒驱动机构等主设备直接与压力容器组合成一个整体化结构(即：一体化核反应堆)，是未来核反应堆的重点发展方向之一。

国际国内的研发机构已提出了多种形式的一体化反应堆，美国研发了多款一体化核反应堆，包括西屋公司主导研发的IRIS反应堆、美国能源部联合研发的小型MASLWR反应堆和美国NuScale公司正在研发的Nu-Scale反应堆，韩国原子能研究所也在研发SMART反应堆，日本原子能研究所也在研发MRX反应堆等。

而换热器是核动力***中一、二回路的核能传递关键设备，随着越来越多的小型堆研发进程需要，一种全新的内置式核蒸汽发生器研发也在加速研发过程中，使核反应堆朝着更加高效性、紧凑性、一体化和模块化的方向发展，而一种换热效率高并符合核反应堆发展趋势的内置式多用途变管径螺旋换热器就是在这个工程背景下研发出来的一个技术解决方案，具有非常重要的工程意义。

换热器螺旋管道的安装和固定涉及到核反应堆能源输出的稳定性，特别是在核反应堆的高温高压等条件下，一种无焊接的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构能够在不影响两侧冷、热流体的流动状态下，固定支持蒸汽发生器螺旋换热管，并降低螺旋换热管的噪音及振动，对蒸汽发生器螺旋换热管的应用有重要影响，因此开发一种无需焊接、稳定可靠、安全性高的换热器支撑结构具有重要的工程意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种主要应用于核反应堆蒸汽发生器螺旋换热管道热交换技术领域，为蒸汽发生器螺旋换热管提供一种无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

设计一种无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构，包括压力容器筒支撑结构、螺栓预紧结构、“T”型凹槽、“T”型凸条、冷却水进口总管、冷却水进口管接头、高温高压蒸汽输出管、冷却剂流通孔、密封法兰盘结构和和弹性环状金属密封管。利用“T”型凹槽与“T”型凸条的咬合构建可拆卸的支撑结构，同时，支撑块a由多个支撑块子零件装配而成，每个支撑块子零件分别设置有与螺旋换热管相配合的半圆孔，在“支撑块子零件的装配过程中，把螺旋换热管套在“支撑块子零件的半圆孔中，通过支撑块子零件半圆孔的配对组合而成圆孔，带半圆孔的支撑块子零件依据螺旋换热管排列顺序组合，支撑块装配体按序***至“T”型凹槽，再利用螺栓预紧结构将“螺旋换热管固定于支撑结构，实现无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构。

所述支撑块a由多个支撑块子零件装配而成，每个支撑块子零件分别设置有与螺旋换热管相配合的半圆孔，2个带半圆孔的支撑块子零件能够组合成一个圆孔，用于套合固定蒸汽发生器螺旋换热管。

所述支撑块子零件都带有“T”型凸结构，且都能够***“T”型凹槽进行装配组合成支撑结构，同时，所述支撑块子零件的半圆孔组合而成的圆孔位置与蒸汽发生器螺旋换热管的排列位置一一对应。

所述“T”型凹槽的结构呈

外形，这样环向圆周均匀排列4个，环向每隔90°夹角布置有1个“T”型凹槽，4个“T”型凹槽的

结构可以便于为冷却水进口总管提供便拆卸无焊接的支撑。

所述冷却水进口总管直接固定支撑于“T”型凹槽的

结构的横向部分。

所述压力容器筒支撑结构包括在压力容器外表面上的两个间隔设置的支撑块b，“T”型凹槽位于两个间隔支撑块b之间并通过连接螺栓与间隔支撑块b固定连接。

所述冷却水进口总管侧壁上开有与蒸汽发生器螺旋换热管起始端面相连接的冷却剂流通孔，其数量与螺旋换热管根数相同，螺旋换热管起始端面的开口与冷却剂流通孔一一对应并连通。

所述高温高压蒸汽输出管固定支撑于支撑板的顶部，其侧壁设置有与蒸汽发生器螺旋换热管出口相配合的接头。

所述冷却水进口总管与冷却水进口管接头通过SA-193Gr.B7螺栓预紧连接，同时，两者之间设置有2道Inconel718弹性环状金属密封管。

所述刀口法兰盘设置有内刀口和外刀口。

所述冷却水进口管接头与外压力容器之间设置有密封法兰盘结构，刀口法兰盘的结构是内刀口较薄外刀口厚，有利于利用刀口法兰盘内刀口在高温高压下的变形，提高刀口法兰的密封性能。

本发明的有益效果在于：

相对于现有技术，本发明所提供的一种无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构及装配具有以下优势：

本发明全部采用螺栓与密封法兰刀口代替焊接技术，避免了在极端高温高压和强烈中子辐照环境下的焊接接头产生缺陷，结合双层密封法兰刀口和弹性环状金属密封管等高压高温密封技术，采用组装式支撑结构和紧固螺栓连接技术，既方便装卸与维护，又可根据实际需求灵活装配，降低了一种无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构对焊接连接方式的依赖。

附图说明

图1为本发明的一种无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构应用示意图；

图2为本发明的支撑板“T”型凹槽与支撑板“T”型凸条结构示意图；

图3为本发明的一种无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构局部视图；

图4为本发明的所述螺旋换热管支撑结构固定支撑点示意图；

图5为本发明的冷却水进口总管与冷却水进口管接头连接示意图；

图6为本发明的所述冷却水进口的密封法兰盘的局部放大示意图。

附图标记：1、压力容器筒体；2、支撑板；21、“T”型凹槽；3、螺旋换热管；4、支撑块a；41、“T”型凸条；42、支撑块圆孔；5、冷却水进口总管；51、冷却剂流通孔；52、密封法兰盘；521、弹性环状金属密封管；6、冷却水进口管接头；7、高温高压蒸汽输出管；11、支撑块b；111、固紧螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

实施例1：一种无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构，参见图1至图6。

所述无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑三维结构如图1所示，包括压力容器筒体1、支撑板2、螺旋换热管3、支撑块a4、冷却水进口总管5、冷却水进口管接头6、高温高压蒸汽输出管7、支撑块b11、固紧螺栓111、“T”型凹槽21、“T”型凸条41、支撑块圆孔42、冷却剂流通孔51、密封法兰盘52和弹性环状金属密封管521。

进一步的，所述螺旋换热管3穿过支撑块a4上的支撑块圆孔42，如图1所示。

进一步的，所述支撑板2上半部由上至下设有所述“T”型凹槽21，支撑板2上的所述“T”型凹槽21和支撑块a4上的“T”型凸条41相互绞合，为蒸汽发生器螺旋换热管提供套合固定支撑，如图2所示。

进一步的，所述支撑板2中下部支撑有冷却水进口总管5，冷却水进口总管5连着冷却水进口管接头6，支撑板2中上部连接着支撑块a4，支撑块a4设置有支撑块圆孔42，支撑板2顶端支撑有高温高压蒸汽输出管7，所有上述部件都支撑在支撑板2上，如图3所示。

进一步的，所述支撑块圆孔42由2个带半圆孔支撑块子零件装配组合而成，支撑块子零件包含Sh01、Sh02、Sh03、Sh04、Sh05、Sh06、Sh07、Sh08、Sh09、Sh10、Sh11、Sh12、Sh13、Sh14、Sh15和Sh16，许多带半圆孔支撑块子零件按编号01至16顺序依次装配成一整块支撑块a4，所有支撑块子零件一侧设置有“T”型凸条41，能够与支撑板2上的所述“T”型凹槽21咬合固定支撑，如图3所示。

进一步的，所述无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑的装配过程如下：往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh01→往其半圆孔里绕制第一层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh02→往其半圆孔里绕制第二层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh03→往其半圆孔里绕制第三层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh04→往其半圆孔里绕制第四层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh05→往其半圆孔里绕制第五层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh06→往其半圆孔里绕制第六层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh07→往其半圆孔里绕制第七层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh08→往其半圆孔里绕制第八层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh09→往其半圆孔里绕制第九层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh10→往其半圆孔里绕制第十层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh11→往其半圆孔里绕制第十一层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh12→往其半圆孔里绕制第十二层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh13→往其半圆孔里绕制第十三层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh14→往其半圆孔里绕制第十四层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh15→往其半圆孔里绕制第十五层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh16。

进一步的，所述支撑板2通过固紧螺栓111垂直挂靠在压力容器筒体1瓶颈外表面的支撑块b11固定孔上，使得支撑板2被紧紧挂靠和固定在压力容器筒体1外表面上，如图4所示。

进一步的，所述冷却水进口总管5侧壁上开有与螺旋换热管起始端的冷却剂流通孔51，冷却剂流通孔51数量与螺旋换热管的排数相同，同时，螺旋换热管起始端的开口与冷却剂流通孔51一一对应并连通。

进一步的，所述冷却水进口管接头6与冷却水进口总管5通过密封法兰盘52连通，具体来说，密封法兰盘52上开有螺纹孔，通过螺栓固定冷却水进口总管5与冷却水进口管接头6，而且密封法兰盘52上设有2个弹性环状金属密封管521，在螺栓固定后能有效阻止管内流体泄露及管外流体进入，达到双密封的目的，如图5和图6所示。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构，包括压力容器筒体；其特征在于：压力容器筒体的侧壁上设有至少两个对称设置的支撑板，支撑板纵向设置，支撑板的外侧壁上由上至下设有T型凹槽，T型凹槽的上端贯穿支撑板的顶端端部，T型凹槽的下端止于支撑板的中下部；

还包括若干个用于固定蒸汽发生器螺旋换热管的支撑块a，支撑块a上开设有用于固定蒸汽发生器螺旋换热管的圆孔，蒸汽发生器螺旋换热管固定在圆孔内，蒸汽发生器螺旋换热管的螺旋换热管由多根导热管螺旋绕制而成，每绕制一圈形成的螺旋管通过至少两个支撑块子零件固定，支撑块子零件的端部设有T型凸条，支撑块子零件的T型凸条从T型凹槽的上端开口处***至T型凹槽内并与支撑板相对固定设置；所述支撑块子零件是活动可拆卸的，两个活动的支撑块子零件对接处的侧边上分别设有若干个间隔设置的半圆孔，该半圆孔一一对应并对接为所述圆孔，当两个支撑块子零件对接后，蒸汽发生器螺旋换热管固定在上、下两个半圆孔之间形成的圆孔内；

支撑块子零件包含Sh01、Sh02、Sh03、Sh04、Sh05、Sh06、Sh07、Sh08、Sh09、Sh10、Sh11、Sh12、Sh13、Sh14、Sh15和Sh16，许多带半圆孔支撑块子零件按编号01至16顺序依次装配成一整块支撑块a；支撑板、多个支撑块子零件和多个螺旋换热管装配工艺，包括以下过程：

往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh01→往其半圆孔里绕制第一层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh02→往其半圆孔里绕制第二层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh03→往其半圆孔里绕制第三层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh04→往其半圆孔里绕制第四层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh05→往其半圆孔里绕制第五层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh06→往其半圆孔里绕制第六层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh07→往其半圆孔里绕制第七层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh08→往其半圆孔里绕制第八层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh09→往其半圆孔里绕制第九层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh10→往其半圆孔里绕制第十层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh11→往其半圆孔里绕制第十一层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh12→往其半圆孔里绕制第十二层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh13→往其半圆孔里绕制第十三层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh14→往其半圆孔里绕制第十四层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh15→往其半圆孔里绕制第十五层螺旋换热管→往“T”型凹槽21***支撑块子零件Sh16。

2.如权利要求1所述的无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构，其特征在于：所述“T”型凹槽的结构程“

”外形，其外形横向结构能够为冷却水进口总管提供固定支撑。

3.如权利要求1所述的无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构，其特征在于：还包括进口集总管，进口集总管侧壁上开有与螺旋管起始端相对应的冷却剂流通孔，冷却剂流通孔数量与螺旋管根数相同，螺旋管起始端的开口与冷却剂流通孔一一对应并连通。

4.如权利要求2所述的无焊接便拆卸的蒸汽发生器螺旋换热管支撑结构，其特征在于：还包括冷却剂进口管，所述进口集总管与冷却剂进口管通过密封法兰盘连通。

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