CN210070712U - 核电厂换热器管束支撑结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电厂换热器管束支撑结构，其包括：支撑栅格板组件，沿换热管长度方向并排设置有多个，每一个支撑栅格板组件设置有多个栅格板，每一个栅格板的至少一侧开设有凹槽，不同栅格板以一定角度通过凹槽插接组合为具有栅格结构的多个支撑单元腔室；换热管，约束在多个支撑单元腔室内；以及多个拉杆组件，穿过支撑单元腔室设置，将并排设置的多个支撑栅格板组件固定在换热器的壳体内。相对于现有技术，本实用新型核电厂换热器管束支撑结构整体刚度大、换热管与管束支撑接触面积大、壳侧流体流通面积大(压损小)，能够保证换热器安全可靠运行，满足换热器的工艺压损要求。

Description

核电厂换热器管束支撑结构

技术领域

本实用新型属于核电厂换热器领域，更具体地说，本实用新型涉及一种核电厂换热器管束支撑结构。

背景技术

在核电厂核岛内，存在有大量的管壳式换热器，执行排出核岛热量的安全功能。当管壳式换热器壳侧流体流速较高时，为了防止管束因发生流致振动而破坏，一般需要在沿管束长度上设置管束支撑结构。

请参阅图1所示，现有核电厂换热器所采用的支撑结构为支撑板，这种支撑板一般是通过薄圆薄板切割而成，在圆薄板中间管束换热管对应位置开设比换热管外径稍大的圆孔，在换热器进行组装时，换热管穿过这些小圆孔，从而约束换热管，以避免流致振动的发生。但这种管束支撑板存在一些问题：1)从传热和结构设计方面考虑，支撑板都不可能太厚，在换热管实际运行过程中，若壳侧流速较高，则换热管会不断撞击支撑板板管孔边缘，形成“锯割”效应，使换热管的管壁不断减薄，最终因应力超限而开裂破坏；2)当换热器对壳侧压损要求较小时(例如壳侧蒸汽被冷凝场合)，这种支撑板提供的壳侧流通面积也较小，从而造成压损较高，难以满足热工设计的压损要求。

有鉴于此，确有必要提供一种整体刚度大、换热管与管束支撑接触面积大、壳侧流体流通面积大(压损小)的核电厂换热器管束支撑结构，以保证换热器安全可靠运行，满足换热器的工艺压损要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种整体刚度大、换热管与管束支撑接触面积大、壳侧流体流通面积大(压损小)的核电厂换热器管束支撑结构，以保证换热器安全可靠运行，满足换热器的工艺压损要求。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种核电厂换热器管束支撑结构，包括：

支撑栅格板组件，沿换热管长度方向并排设置有多个，每一个支撑栅格板组件设置有多个栅格板，每一个栅格板的至少一侧开设有凹槽，不同栅格板以一定角度通过凹槽插接组合为具有栅格结构的多个支撑单元腔室；

换热管，约束在多个支撑单元腔室内；以及

多个拉杆组件，穿过支撑单元腔室设置，将并排设置的多个支撑栅格板组件固定在换热器的壳体内。

作为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的一种改进，所述支撑栅格板组件还包括上支撑板、环板和下支撑板，所述上支撑板和下支撑板分别固定在环板内部的上端和下端，彼此插接组合的所述栅格板固定于上支撑板和下支撑板之间。

作为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的一种改进，所述凹槽等间距设置，凹槽的深度为所述栅格板高度的1/3～2/3。

作为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的一种改进，所述支撑单元腔室为菱形、正方形或三角形结构。

作为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的一种改进，所述拉杆组件包括拉杆、定位部件和紧固件，所述定位部件为中空结构，插设在所述支撑单元腔室内，所述拉杆穿设在定位部件内，拉杆的下端与换热器中的下管板固定连接，拉杆的上端通过紧固件对最上层的所述支撑栅格板组件进行紧固。

作为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的一种改进，所述紧固件为螺母，所述拉杆的两头开设有外螺纹，拉杆的一端与螺母进行旋紧紧固，另一端与所述下管板开设的螺纹孔螺纹连接。

作为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的一种改进，所述拉杆组件还设置有定距管，所述定距管设置在相邻两个所述支撑栅格板组件之间、以及设置在所述下管板和与所述下管板相邻的所述支撑栅格板组件之间。

作为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的一种改进，所述定距管的内径大于所述拉杆的外径，所述拉杆穿设在所述定距管内，所述定位部件的头部为凸出结构，凸出结构的内侧与所述栅格板接触卡紧，外侧与所述定距管和/ 或所述紧固件卡紧。

作为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的一种改进，所述定位部件为圆形结构或多边形结构。

作为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的一种改进，所述拉杆组件设置有4～10个。

相对于现有技术，本实用新型核电厂换热器管束支撑结构具有以下有益技术效果：

1)能够对换热管束进行有效支撑，防止出现流致振动，在换热管出现较小幅度振动时，换热管不会因“锯割”效应而破坏；

2)该支撑结构的流通面积大(压损小)，能保证换热器安全可靠运行，且满足换热器的工艺压损要求；

3)换热管和支撑单元腔室之间的空隙较大，壳侧的压损较小；

4)通过栅格板交错穿插布置，整体刚度大。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型核电厂换热器管束支撑结构进行详细说明，其中：

图1为现有核电厂换热器管束支撑板。

图2为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的结构示意图。

图3为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的结构示意图(换热管未示)。

图4为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的支撑栅格板组件的剖视图。

图5为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的支撑栅格板组件的局部剖视图(边缘)。

图6为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的支撑栅格板组件的局部俯视图。

图7为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的栅格板的结构示意图。

图8为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的不同栅格板彼此插接的俯视图。

图9为图2中圆圈I的放大示意图。

图10为图2中圆圈II的放大示意图。

图11为图2中圆圈III的放大示意图。

图12为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的定位部件的结构示意图。

图13为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的局部剖视图(水平方向)。

图14为本实用新型核电厂换热器管束支撑结构的局部剖视图(竖直方向)。

附图标记：

10-支撑栅格板组件；100-栅格板；1000-凹槽；101-支撑单元腔室；102-上支撑板；104-环板；106-下支撑板；20-拉杆组件；200-拉杆；202-定位部件； 204-紧固件；206-定距管；30-换热管。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本实用新型，并非为了限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的产品的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图2至图14所示，本实用新型核电厂换热器管束支撑结构，包括：

支撑栅格板组件10，沿换热管30长度方向并排设置有多个，每一个支撑栅格板组件10设置有多个栅格板100，每一个栅格板100的至少一侧开设有凹槽1000，不同栅格板100以一定角度通过凹槽1000插接组合为具有栅格结构的多个支撑单元腔室101；

换热管30，约束在多个支撑单元腔室101内；以及

多个拉杆组件20，穿过支撑单元腔室101设置，将并排设置的多个支撑栅格板组件10固定在换热器的壳体内。

请参阅图2至图8所示，支撑栅格板组件10整体为一圆盘结构，间隔一定距离设置有多个，多个可为2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个，每个支撑栅格板组件10包括多个交错插接的栅格板100，栅格板100为一长方形薄板，在其至少一侧开设有等间距的凹槽1000，不同位置的栅格板100的长度不同，位于中间位置的栅格板100的长度长于边部位置的栅格板100的长度，且同一水平方向，中间位置的栅格板100的长度最长，并从中间位置开始，两侧的栅格板100的长度逐渐减小，栅格板100上凹槽1000的数量也从中间位置向两侧逐渐减少。

在图示实施方式中，只在一侧开设有凹槽1000，凹槽1000的深度为栅格板100高度的1/3～2/3，优选栅格板100高度的一半，栅格板100的高度一般在约30mm～50mm，优选35mm～45mm，最优选40mm。在图示实施方式中，栅格板100高度为40mm，凹槽1000的深度为20mm，两块栅格板100在凹槽1000 位置相互插接后，其高度为栅格板100的高度，即为40mm，在水平位置实现等高。通过凹槽1000将不同栅格板100以一定角度实现插接(凹槽1000的宽度稍大于栅格板100的厚度)，从而彼此固定在一起，进而形成具有栅格结构的多个支撑单元腔室101。在图示实施方式中，支撑单元腔室101为由四块栅格板 100相互插接组合而成的菱形结构腔室，在本实用新型的其他实施方式中，支撑单元腔室101可为由四块栅格板100相互插接组合而成的正方形腔室，也可为由三块栅格板100相互插接组合而成的三角形腔室，当为三角形腔室时，优选正三角形腔室。在本实用新型的其他实施方式中，也可在栅格板100的两侧开设凹槽1000。

请参阅图4和图5所示，圆盘结构的支撑栅格板组件10还设置有上支撑板 102、环板104和下支撑板106，上支撑板102和下支撑板106结构相同，其为一具有一定厚度的圆环，环板104为由钢板卷制而成的短圆筒节，上支撑板102 和下支撑板106分别通过焊接固定在环板104内部的上端和下端。彼此插接组合的栅格板100位于上支撑板102和下支撑板106之间，并通过焊接与上支撑板102和下支撑板106固定。

请参阅图2和图13所示，换热管30具有多根，每根换热管30插设并被约束在栅格板100所围成的支撑单元腔室101内，换热管30穿设多个并排设置的支撑栅格板组件10后，其两端分别通过焊接与换热器的上管板和下管板固定。在图示实施方式中，由于支撑单元腔室101为菱形腔室，换热管30四边围有4 块栅格板100，换热管30的外壁基本与每一块栅格板100相切，或与其中一块栅格板相切时，与另外三块栅格板100之间的间距很小，且栅格板100在高度方向上均可以实现对换热管30的支撑，因此不会发生“锯割”效应。间距一定距离布置若干组支撑栅格板组件10，可以对换热管束进行良好的约束支撑，避免发生换热管束的流致振动，在出现较小幅度振动时，换热管30也不会因“锯割”效应而破坏。

请参阅图2、图3、图9至图14所示，拉杆组件2设置有多个，分别穿设在每个支撑栅格板组件10的支撑单元腔室101内，将并排设置的多个支撑栅格板组件10固定在换热器的壳体内，拉杆组件20的底部紧固于换热器的下管板上。拉杆组件20包括拉杆200、定位部件202和紧固件204，定位部件202为空心结构，插设在支撑单元腔室101内，定位部件202的内径稍大于拉杆200 的外径，拉杆200穿设在定位部件202内，拉杆200穿过多个支撑栅格板组件 10后，下端与换热器的下管板固定连接，拉杆200的上端通过紧固件204对最上层的支撑栅格板组件10进行紧固。

拉杆200为一长圆柱杆，在图示实施方式中，直径约为10mm，长度根据支撑栅格板组件10的数量和间距确定，满足紧固要求，在本实用新型的其他实施方式中，拉杆200的直径可不做限定。

请参阅图12所示，定位部件202的头部为凸出结构，头部的尺寸大于下部的尺寸，头部为圆形结构或多边形结构，下部结构通常为圆形结构，且下部结构的长度长于头部结构的长度，下部结构的尺寸小于支撑单元腔室101的尺寸，便于***支撑单元腔室101内，头部凸出结构的尺寸需满足能够搭接在支撑单元腔室101上，且不会从支撑单元腔室101掉落，而且不会干涉相邻的支撑单元腔室101内的换热管30，优选地，当支撑单元腔室101为菱形或正方形时，头部凸出结构的外径与同一个支撑单元腔室101内的平行设置的两个栅格板 100的外侧距离相等，或略小于外侧距离。

请参阅图2和图9所示，进一步地，紧固件204为螺母，拉杆200的两头开设有外螺纹，拉杆组件20穿设在多个支撑栅格板组件10后，拉杆200的一侧用螺母204进行旋紧紧固，另一侧与下管板设置的螺纹孔螺纹连接。

拉杆组件20的数量根据换热管30的多少来确定，一般根据换热管的多少在壳体内布置有4～10个拉杆组件20，间隔均匀穿设在支撑单元腔室101内。

实施方式一

拉杆组件20在穿过每个支撑栅格板组件10的支撑单元腔室101内，设置有两个彼此相对的定位部件202，具体地，一个定位部件202较小的一端从上部向下插设在支撑单元腔室101内，具有凸出结构的头部搭接在栅格板100上，另一个定位部件202较小的一端从下部向上插设在支撑单元腔室101内，具有凸出结构的头部搭接在栅格板100上，然后将定位部件202分别与拉杆200和栅格板100进行焊接固定，可将支撑栅格板组件10固定在所需的位置，用于固定约束支撑栅格板组件10之间的相对距离。

实施方式二

请参阅图9至图14所示，拉杆组件20还设置有定距管206，定距管206 设置在相邻两个支撑栅格板组件10之间，以及下管板和与下管板相邻的支撑栅格板组件10之间，用于固定约束支撑栅格板组件10之间的相对距离。

定位部件202插设在支撑单元腔室101内，拉杆200从定位部件202内部穿过，定距管206的内径稍大于拉杆200的外径，拉杆300穿设在定距管206 内，定位部件202的头部为凸出结构，凸出结构的内侧和栅格板100接触卡紧(如图10所示)，外侧和定距管206卡紧。在最上层的支撑栅格板组件10处，拉杆 200穿过支撑栅格板组件10的支撑单元腔室101后，头部和螺母204卡紧，如图9所示。拉杆200在穿过每个支撑栅格板组件10的支撑单元腔室101内，设置有两个彼此相对的定位部件202，具体地，在同一个支撑单元腔室101内，上方的定位部件202较小的一端从上部向下插设在支撑单元腔室101内，凸出结构的头部搭接在栅格板100上，下方的定位部件202较小的一端从下部向上插设在支撑单元腔室101内，凸出结构的头部搭接在栅格板100上，然后分别从上部和下部沿着拉杆200套设一节定距管206，上部的定距管206的底部搭接在上方的定位部件202的凸出结构上，下部的定距管206的顶部顶靠在下方的定位部件202的凸出结构上。

定距管206为壁厚为0.6mm～1.5mm的圆管，优选0.8mm～1.2mm的圆管，更优选为1mm的圆管。在相邻两个支撑栅格板组件10之间，定距管206的两端分别顶紧定位部件202，每两个支撑栅格板组件10之间，每个拉杆200都套设有一节定距管206，用于固定支撑栅格板组件10之间的相对距离，在最下方的支撑栅格板组件10与下管板之间，每个拉杆200也套设有一节定距管206，通过调整定距管206的长度，可将并排设置的支撑栅格板组件10固定在所需的位置。通过在相邻支撑栅格板组件10之间以及支撑栅格板组件10与下管板之间设置定距管206，无需将定位部件202、拉杆200和栅格板100进行焊接固定即可将支撑栅格板组件10固定在所需的位置，用于固定约束支撑栅格板组件 10之间的相对距离。

相对于现有技术，本实用新型核电厂换热器管束支撑结构具有以下有益技术效果：

1)能够对换热管束进行有效支撑，防止出现流致振动，在换热管30出现较小幅度振动时，换热管30不会因“锯割”效应而破坏；

2)该支撑结构的流通面积大(压损小)，能保证换热器安全可靠运行，且满足换热器的工艺压损要求；

3)换热管30和支撑单元腔室101之间的空隙较大，壳侧的压损较小；

4)通过栅格板100交错穿插布置，整体刚度大。

根据上述原理，本实用新型还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种核电厂换热器管束支撑结构，其特征在于，包括：

支撑栅格板组件，沿换热管长度方向并排设置有多个，每一个支撑栅格板组件设置有多个栅格板，每一个栅格板的至少一侧开设有凹槽，不同栅格板以一定角度通过凹槽插接组合为具有栅格结构的多个支撑单元腔室；

换热管，约束在多个支撑单元腔室内；以及

多个拉杆组件，穿过支撑单元腔室设置，将并排设置的多个支撑栅格板组件固定在换热器的壳体内。

2.根据权利要求1所述的核电厂换热器管束支撑结构，其特征在于，所述支撑栅格板组件还包括上支撑板、环板和下支撑板，所述上支撑板和下支撑板分别固定在环板内部的上端和下端，彼此插接组合的所述栅格板固定于上支撑板和下支撑板之间。

3.根据权利要求1所述的核电厂换热器管束支撑结构，其特征在于，所述凹槽等间距设置，凹槽的深度为所述栅格板高度的1/3～2/3。

4.根据权利要求1～3任一项所述的核电厂换热器管束支撑结构，其特征在于，所述支撑单元腔室为菱形、正方形或三角形结构。

5.根据权利要求1所述的核电厂换热器管束支撑结构，其特征在于，所述拉杆组件包括拉杆、定位部件和紧固件，所述定位部件为中空结构，插设在所述支撑单元腔室内，所述拉杆穿设在定位部件内，拉杆的下端与换热器中的下管板固定连接，拉杆的上端通过紧固件对最上层的所述支撑栅格板组件进行紧固。

6.根据权利要求5所述的核电厂换热器管束支撑结构，其特征在于，所述紧固件为螺母，所述拉杆的两头开设有外螺纹，拉杆的一端与螺母进行旋紧紧固，另一端与所述下管板开设的螺纹孔螺纹连接。

7.根据权利要求5所述的核电厂换热器管束支撑结构，其特征在于，所述拉杆组件还设置有定距管，所述定距管设置在相邻两个所述支撑栅格板组件之间、以及设置在所述下管板和与所述下管板相邻的所述支撑栅格板组件之间。

8.根据权利要求7所述的核电厂换热器管束支撑结构，其特征在于，所述定距管的内径大于所述拉杆的外径，所述拉杆穿设在所述定距管内，所述定位部件的头部为凸出结构，凸出结构的内侧与所述栅格板接触卡紧，外侧与所述定距管和/或所述紧固件卡紧。

9.根据权利要求5所述的核电厂换热器管束支撑结构，其特征在于，所述定位部件为圆形结构或多边形结构。

10.根据权利要求5～9任一项所述的核电厂换热器管束支撑结构，其特征在于，所述拉杆组件设置有4～10个。

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