專(zhuān)利名稱(chēng)：裝有防散脫支承裝置的u形管熱交換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有U型管束或管組的熱交換器，其U型管中間的、向內(nèi)彎曲的部分用一種新型的防散脫支承裝置來(lái)固定。
本發(fā)明尤其適用于核電站中所用的蒸汽發(fā)生器，蒸汽發(fā)生器在壓水堆的一回路和二回路之間傳輸熱量。
在這種蒸汽發(fā)生器中，一回路的水(以下稱(chēng)“一次水”)在反應(yīng)堆堆芯中加熱之后，流入倒置的U型管束把它的熱量傳給二回路水(以下稱(chēng)“二次水”)，使之轉(zhuǎn)化為蒸汽。
更準(zhǔn)確地說(shuō)，成束的倒置的U型管布置成平行的管層，它們的直線(xiàn)管段橫穿水平的間隔板，從而保證管束在其大部分高度上的相對(duì)位置。
在管束的上部，也就是管子中間的、向內(nèi)彎曲的部分，管子之間的相對(duì)位置是靠防震桿來(lái)保持的。更確切地說(shuō)，在每?jī)蓚€(gè)相鄰的管層之間通常都至少放有一根其張開(kāi)程度或大或小的V形桿，用以防止由于管內(nèi)和管外水的循環(huán)流動(dòng)可能引起的、在上述管束上部的管子的振動(dòng)，所有防振桿在管束的上方用焊在桿端的連接細(xì)棒互相連接起來(lái)。
US-A-3，007，679更為詳細(xì)地表明，在支承管束上部的裝置中，通常用固定在連接細(xì)棒上的防散脫箍防止由連接細(xì)棒和防振桿所構(gòu)成的組件的散脫，防散脫箍環(huán)繞在位于管束外的一些管子上。
在這種結(jié)構(gòu)中，防散脫箍承受不利的工作條件，因?yàn)樗鼈円压苁械娜舾筛茏舆B接起來(lái)，當(dāng)這些管子膨脹不相等時(shí)就會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力，特別是在蒸汽發(fā)生器的工作壽命期內(nèi)若有一根或多根管子被堵塞或封死時(shí)，情況更為不利。
本發(fā)明特別涉及一種熱交換器，它以常規(guī)方式用靠連接細(xì)棒相互連接起來(lái)的防振桿將管束的管子固定在管束的上部，但取消了常規(guī)所用的防散脫箍，代之以不同型式的防散脫裝置，它沒(méi)有上述箍的不利工作條件，而且在熱交換器制造中易于裝配。
根據(jù)本發(fā)明，其效果是這樣取得的。熱交換器包含有一個(gè)分層排列的U型管的管束，每一根管子有兩個(gè)直線(xiàn)管段，和一個(gè)中間的向內(nèi)彎曲管段，被管子的直線(xiàn)段橫穿過(guò)的間隔板，在管子中間的向內(nèi)彎曲的部分，每?jī)蓚€(gè)相鄰的管層之間至少放有一根防振桿，用于防振桿的連接細(xì)棒以及用于防振桿和連接細(xì)棒構(gòu)成的組件的防散脫裝置，其特征在于，上述防散脫裝置包含有一個(gè)固定在間隔板上靠近管子中間的、向內(nèi)彎曲的部分，在所論的向內(nèi)彎曲部分之內(nèi)并與所論的管層相垂直的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，這個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件在相鄰的每一對(duì)管層之間至少有一個(gè)可容納一個(gè)防振桿的槽。
把防振桿固定在支承在最靠近管子向內(nèi)彎曲部分的間隔板上的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件上開(kāi)出的槽中，其結(jié)果是不再像過(guò)去的工藝那樣需要防散脫箍而能夠防止防振桿和連接細(xì)棒構(gòu)成的組件的散脫。于是，在膨脹不同的情況下管子之間也不再有產(chǎn)生應(yīng)力的任何危險(xiǎn)。此外，根據(jù)本發(fā)明提出的布置方式，每一層的所有管子，也即從彎曲半徑最小到最大的管子都受到防振桿的支承，而在現(xiàn)有技術(shù)中卻不總是如此的。
如果在相鄰的每一對(duì)管層之間放了至少兩根防振桿，在細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件中開(kāi)出的槽組成容納布置在兩個(gè)相鄰層間的防振桿的槽群，這些槽群每隔n層有規(guī)律地分布(n是一個(gè)至少等于2的整數(shù)，例如等于8)，而那些單個(gè)的槽則容納其余管層的最靠近細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的防振桿。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件上的槽在這個(gè)構(gòu)件向管子的向內(nèi)彎曲的部分的一邊上用引入溝開(kāi)口，藉此可引入防振桿。如果那些槽是一個(gè)槽群，同一群的所有的槽就用同一個(gè)引入溝在上述的邊開(kāi)口。
為了使熱交換器容易安裝，根據(jù)例如FR-A-2，603，364中描述的方法，相對(duì)于引入所說(shuō)的溝中的那些槽的位置引入溝在向著管束的外側(cè)的徑向上錯(cuò)位。
最好是這個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件上有一個(gè)直線(xiàn)的連接軌，它固定在最靠近管子向內(nèi)彎曲部分的間距板上并和此板垂直。根據(jù)制作連接軌及間距板的材料特性，所論的軌可以直接焊接在所論的板上，也可以先焊在至少一塊底板上，該底板用諸如螺絲之類(lèi)的固定方法固定到間隔板上。
下文將參照附圖，針對(duì)非限定性的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更詳盡的描述，這些附圖表示

圖1為本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器以局部的垂直斷面示意地表示的側(cè)視圖;
圖2為垂直于圖1的垂直平面上的斷面圖，表示管束的上部。
圖3為沿圖1平面上的一個(gè)斷面表示管束的上部的放大圖。
圖4為按照本發(fā)明，著重表明防振桿在固定在上間隔板上的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件上的安裝的透視圖。
圖5為沿圖2同一垂直平面上的剖視圖，放大地表示防振桿與細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的連接方式，后者固定在蒸汽發(fā)生器的上間隔板上。
圖1非常概略地表示一個(gè)采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)的核電站用蒸汽發(fā)生器。不過(guò)，應(yīng)該指出，這一應(yīng)用僅僅是本發(fā)明應(yīng)用的一個(gè)例子，本發(fā)明可以應(yīng)用于以管束形式或成組形式布置的任何U型管熱交換器，不論在管內(nèi)和繞管子流動(dòng)的是一次或二次流體，也不論管子的排列方向，管束的主軸線(xiàn)可以如所實(shí)施例那樣是垂直方向，也可以是水平的甚至傾斜的方向。
如已知形式，圖1的蒸汽發(fā)生器有一個(gè)具有垂直軸線(xiàn)的圓柱形的外殼10，它的內(nèi)部容積被一個(gè)稱(chēng)作管板的緊靠著外殼10凸形底的水平板12分為兩部分。管板12上打了許多孔，倒置的U型管14的組件的下端就固定在這些孔中，這些管子在外殼10的管板12以上的那部分內(nèi)排列成管束的形式。
更具體地說(shuō)，管束中每一根管子14的兩端被固定在管板12上，使得每根管子的兩端在管板12的下面開(kāi)通，分別進(jìn)入一次水的入口腔室16和一次水出口腔室18，兩者用一個(gè)垂直隔板20相互隔開(kāi)。一次水的入口管22和一次水出口管24則分別通入入口腔16和出口腔室18。
二次水由一根位于高于管束14的頂平面處的二次水進(jìn)口管26引入外殼10，進(jìn)口管26用一個(gè)環(huán)形集管28接到蒸汽發(fā)生器的內(nèi)部，并用許多倒置的J形管29開(kāi)通至蒸汽發(fā)生器的整個(gè)周邊。
被引入到蒸汽發(fā)生器外殼10中的二次水靠重力落入在上述的外殼10和內(nèi)套30之間形成的環(huán)形空間內(nèi)，內(nèi)套在管束14的整個(gè)高度上都將其包圍，內(nèi)套的下端位于鄰近管板12處。隨后二次水在內(nèi)套30的內(nèi)部上升，在管子14的周?chē)鬟^(guò)并吸收由一次水帶來(lái)的一部分熱量同時(shí)使其在內(nèi)套30的上部轉(zhuǎn)變生成蒸汽。
依然如已知的方式，如此生成的蒸汽被接納在內(nèi)套30的上部并通過(guò)水-蒸汽的分離裝置使蒸汽干燥，這些是內(nèi)行人所熟知故未在圖1中示出。干燥的蒸汽隨后經(jīng)軸向引入外套10圓拱的二次蒸汽出口管32流出蒸汽發(fā)生器。
賴(lài)以在一次水和二次水之間進(jìn)行熱交換的管束中的每一根倒置的U型管14有二段很長(zhǎng)的、直線(xiàn)的、垂直部分14a、14b，還有位于管束上部的一個(gè)中間的、向內(nèi)彎曲的、半圓狀部分14c。
如圖1中非常概略地表示的那樣，管14的直線(xiàn)段14a、14b由間隔板34組件所支承，這些間隔板在沿管束管子的直線(xiàn)段14a、14b的整個(gè)高度上水平地互相等距地布置。這些板上有許多被管14穿過(guò)的孔，這些板還保證了二次水繞上述管子的有控制的循環(huán)流動(dòng)。上面的那塊間隔板34稍稍低于管14向內(nèi)彎曲部分14c的所有中心點(diǎn)構(gòu)成的與圖1和3的平面垂直的水平軸線(xiàn)。
如圖2更清楚地表明的那樣，應(yīng)注意觀(guān)察，管14排列成層，即它們布置在與圖1和3的平面相平行的垂直平面內(nèi)，并與圖2的平面垂直。愈靠近蒸汽發(fā)生器的垂直軸，每一層的管子數(shù)逐漸增加，每層的管子都有中間的、向內(nèi)彎曲段14c，其彎曲半徑如圖1和3所示，徑向地向著管束的內(nèi)部逐個(gè)減小。
為了支承間隔板34沒(méi)有顧及到的管子14的向內(nèi)彎曲段14c，已知的方法是使用放置在每對(duì)相鄰管層之間的防振桿。更具體地說(shuō)，在圖3至圖5所示的實(shí)施例中。在每一對(duì)相鄰的管層14之間有三根防振竿36a、36b、36c(或36a、36b′、36c′)，三根桿均呈V形并帶一個(gè)圓的頂，而且相對(duì)于管束14的對(duì)稱(chēng)平面對(duì)稱(chēng)地布置，這個(gè)對(duì)稱(chēng)平面穿過(guò)蒸汽發(fā)生器的垂直軸并與圖1和3垂直。
放在每對(duì)相鄰管層之間的三根防振桿36a、36b、36c(或36a、36b′、36c′)之間的主要差別在于它們的頂角和位置。最靠近上間隔板34a的防振桿36a的頂角為鈍角，中間的防振桿36b(或36b′)的頂角接近90°，而離上間隔板34a最遠(yuǎn)的防振桿36c(或36c′)的頂角為銳角。
根據(jù)已知的程序，用焊接在伸到管束外面的桿36a端部上的連接細(xì)棒38a在管束14的最外層管之外把防振桿互相連接起來(lái)。同樣地，連接細(xì)棒38b和38c也分別焊在伸出管束14的最外面的管子之外的防振桿36b、36b′和36c、36c′的端部上，以便把所有的防振桿36b、36b′和防振桿36c、36c′相互連接起來(lái)。
本發(fā)明特別涉及到一個(gè)新型的防散脫裝置，它和由防振桿36a、36b、36b′、36c、36c′以及連接細(xì)棒38a、38b、38c構(gòu)成的組件結(jié)合起來(lái)，目的是防止在由于水在管內(nèi)的流動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)影響下，上述組件局部地從管層14之間脫出。
如圖3至5專(zhuān)門(mén)表示的那樣，所論的防散脫裝置有一根固定在上間隔板34a上的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件40，它在管束的管子14的向內(nèi)彎曲部分14c之內(nèi)，與這些管子形成的管層相垂直，亦即它的方向與圖1和3的平面垂直并通過(guò)蒸汽發(fā)生器的垂直軸線(xiàn)，而且管子的向內(nèi)彎曲部分14c的中心也都落在這個(gè)構(gòu)件上。
這個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件40主要包括一根直線(xiàn)的連接軌42。在圖5所示的實(shí)施例中，連接軌42焊接在有規(guī)律地分布的底板44上，這些底板本身則用諸如螺絲或螺栓46這類(lèi)固定裝置固定到上間隔板34a上。
應(yīng)該指出，在一個(gè)沒(méi)有示出的實(shí)施例中，上述多個(gè)底板44也可用伸展在連接軌42全長(zhǎng)上的單個(gè)底板來(lái)代替。
在另一個(gè)沒(méi)有示出的實(shí)施例中，連接軌42還可以直接焊接在上間隔板34a上，只要構(gòu)成這兩個(gè)零件的材料許可。
如同由圖4和5更具體地表示的那樣，連接軌42在其全長(zhǎng)上帶有槽，防振桿36a、36b′、和36c′的中央部分就放在這些槽內(nèi)。
這樣，在一定的相鄰管層之間，連接桿42上有三個(gè)一組的槽48a、48b、48c，而其它的相鄰管層之間只有一個(gè)單槽50，更準(zhǔn)確地說(shuō)，在所提出的實(shí)施例中，每8個(gè)管層就有規(guī)律地布置三個(gè)槽48a、48b和48c的槽組，而對(duì)于其余管層，連接軌42上只有單槽50。
每一個(gè)三個(gè)槽48a、48b、48c的槽組都放在包含三個(gè)防振桿36a、36b′36c′的桿組的平面內(nèi)，這三個(gè)槽在連接軌42的向著管子的向內(nèi)彎曲部份14c的一條棱42a上，用一個(gè)共同的引入溝52開(kāi)通起來(lái)。
此外，每個(gè)單槽50也和三個(gè)防振桿36a、36b、36c的桿組放在同一平面內(nèi)，不過(guò)它只接納最靠近管束軸線(xiàn)的防振桿36a的中央部分。這些單槽50與48a、48b、48c槽組中最靠近軌42的棱42a的那個(gè)槽48c成一直線(xiàn)。
防振桿36a也利用引入溝54引導(dǎo)到槽50內(nèi)，引入溝在連接軌42的棱42a上。
引入溝52和54的方位與包含防振桿組36a、36b′、36c′以及36a、36b、36c的那些平面平行，并且相對(duì)于這些平面向著管束的外側(cè)徑向錯(cuò)開(kāi)。
這樣，在最靠近管束軸線(xiàn)的相鄰管層14已經(jīng)安放到位后，可把防振桿36a、36b′和36c′通過(guò)引入溝52依次導(dǎo)入并放入相應(yīng)的槽48a、48b和48c內(nèi)。當(dāng)下一個(gè)管層也被逐個(gè)安裝到裝置上時(shí)，防振桿36a、36b′和36c′就自動(dòng)地被夾住。
每一個(gè)36a、36b、36c桿組中的防振桿36a，也是以類(lèi)似的方式在最靠近管束軸線(xiàn)的相鄰管層已經(jīng)安放到位之后，通過(guò)導(dǎo)入溝54導(dǎo)入槽50中。在下一個(gè)管層已經(jīng)放到位之后，這個(gè)防振桿36a即被固定。
應(yīng)該說(shuō)明，那些最靠近管束軸線(xiàn)的防振桿36a，在其嵌入槽48a時(shí)和嵌入槽50時(shí)幾乎是一樣的。與此相反，嵌入槽48b和48c的防振桿36b′和36c′比起那些不嵌入槽內(nèi)的對(duì)應(yīng)的防振桿36b和36c來(lái)，前者的頂角較小。為了區(qū)別這兩種防振桿，在圖3至5中，不嵌入槽內(nèi)的桿用36b、36c來(lái)標(biāo)記，而嵌入槽48b、48c的則用36b′和36c′來(lái)標(biāo)記。
按照FR-A-2，603，364，本發(fā)明的蒸汽發(fā)生器管組件14可以很方便地產(chǎn)生。
由上文并參照?qǐng)D3至5所描述的結(jié)構(gòu)，由防振桿36a、36b、36c、36b′及36c′以及連接細(xì)棒38a、38b、38c的組件以一種不可能散脫的方式附裝在上間隔板34a上，不再需要使用防散脫箍，這些箍會(huì)在被它環(huán)繞的管子膨脹不相同時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力，特別是當(dāng)有一根和多根管子被堵塞時(shí)。
這種結(jié)構(gòu)還使得防振桿36a、36b、36c、36b′和36c′有可能支承每一層的所有管子14，也就是從向內(nèi)彎曲部分14c的彎曲半徑最小的直至最大的所有管子。
此外，本發(fā)明的防散脫裝置使得在安裝管束的不同管層14時(shí)能很容易安裝防振桿。這樣，蒸汽發(fā)生器的裝配程序基本上保持不變。
顯然，本發(fā)明并不局限于前文以舉例方式所描述的實(shí)施例，而包括它所有的變型。如已表達(dá)的那樣，本發(fā)明適用于具有U型管束的任何熱交換器，不論管束的排列方向如何，也不論作何種用途。此外，不論在相鄰的管層之間放多少個(gè)防振桿均可應(yīng)用本發(fā)明，而且這些桿可以是全都固定，也可以只固定其中的某一些桿，如所述實(shí)施例那樣。在后一種情況下，在那些單個(gè)槽之間，每隔n個(gè)管層必需分布能容納所有的相應(yīng)防振桿的槽組，從而把組件固定到位。n可以是等于或大于2的一個(gè)隨意值。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，它包括一個(gè)分層排列的U形管束，每一根管子都有兩個(gè)直線(xiàn)段以及一個(gè)中間的、向內(nèi)彎曲段，被管子的直線(xiàn)段穿過(guò)的間隔板，置于每一對(duì)鄰管層之間在管子的中間的向內(nèi)彎曲部分處的至少一根防振桿，用于防振桿的連接細(xì)棒，以及用于由防振桿和連接細(xì)棒組成的組件的防散脫裝置，其特征在于，上述防散脫裝置包括一個(gè)固定在最靠近管子的中間的、向內(nèi)彎曲段的間隔板上的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，它在上述向內(nèi)彎曲部分之內(nèi)并垂直于管層，上述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件在每一對(duì)相鄰管層之間至少有一個(gè)用于接納一個(gè)防振桿的槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的熱交換器，其特征在于，每一對(duì)相鄰管層之間至少布置有兩個(gè)防振桿，在細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件上開(kāi)的槽包括有容納放在兩個(gè)相鄰層之間所有防振桿的槽組，上述槽組是每隔n層有規(guī)律地分布的，還有容納其余管層中最靠近細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的那個(gè)防振桿的單個(gè)槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的熱交換器，其特征在于，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件上開(kāi)的槽在上述構(gòu)件的棱上，向著管子的向內(nèi)彎曲部分通過(guò)引入溝開(kāi)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的熱交換器，其特征在于，同一槽組中的各個(gè)槽共用一個(gè)導(dǎo)入溝開(kāi)通至上述棱上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的熱交換器，其特征在于，導(dǎo)入溝相對(duì)于開(kāi)通上述溝內(nèi)的槽向著管束的外側(cè)徑向錯(cuò)開(kāi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的熱交換器，其特征在于，上述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件包括一個(gè)直線(xiàn)的連接軌，它固定在最靠近管子向內(nèi)彎曲部分的間隔板上并與此板相垂直。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的熱交換器，其特征在于，上述連接軌焊接在至少一個(gè)底板上，該底板用固定裝置固定到上述間隔板上。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的熱交換器，其特征在于，上述連接軌直接焊接在上述間隔板上。
全文摘要
一個(gè)諸如核電站所用的蒸汽發(fā)生器的熱交換器，其中構(gòu)成平行管層的管束中的U形管用防振桿(36a、36b′、36c′)在其中間的、向內(nèi)彎曲的部分(14c)上固定，上述防振桿放在每一對(duì)相鄰管層之間，它們?cè)诠苁庥眠B接細(xì)棒(38a、38b、38c)互相連接。為了防止由防振桿的連接細(xì)棒組成的組件散脫，至少要把一部分防振桿(36a、36b′、36c′)放入在一個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(40)上開(kāi)出的槽中，這個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件固定在最靠近管子向內(nèi)彎曲部分的間隔板(34a)上。
文檔編號(hào)F28F9/013GK1073032SQ9211365
公開(kāi)日1993年6月9日 申請(qǐng)日期1992年11月26日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月27日
發(fā)明者G·布拉, J·-P·羅因扎德, C·瓦拉敦 申請(qǐng)人:費(fèi)羅馬托姆公司