CN103500590A - 高温气冷堆主氦风机进口连接结构 - Google Patents

Abstract

高温气冷堆主氦风机进口连接结构，该结构总体由主氦风机进口密封结构和进气联箱通过法兰连接组成，主氦风机进口密封结构的主体由上隔板、中间隔板和下隔板组成，三者通过螺栓连接。上隔板与中间隔板、中间隔板与下隔板各形成一个凹槽，分别布置上密封环和弹簧圈的装配体及下密封环和弹簧圈的装配体；利用两个装配体的伸缩作用，实现了主氦风机进口处的密封，且便于主氦风机的安装与拆卸；通过进气联箱上的筋板与蒸汽发生器壳体内壁的固定，实现了连接结构的对中，以及在地震、热胀冷缩等恶劣工况下仍能保证主氦风机和蒸汽发生器正常工作，满足了高温气冷堆的设计要求。

Description

高温气冷堆主氦风机进口连接结构

技术领域

本发明涉及高温气冷堆工程技术领域，具体涉及一种高温气冷堆主氦风机进口连接结构。

背景技术

高温气冷堆是以石墨为慢化剂、氦气为冷却剂的高温反应堆，是一种具有固有安全性、发电效率高、用途极为广泛的先进核反应堆。2006年1月，国务院正式发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中“大型先进压水堆及高温气冷堆核电站”被列入国家重大专项。在该专项的支持下，目前正在建设一座电功率为20万千瓦级的高温气冷堆核电站示范工程。

高温气冷堆核电站一回路总体结构如图1所示，反应堆001与蒸汽发生器002分别设置在两个压力容器内，其间用热气导管004相连接，构成“肩并肩”的布置方式。反应堆堆芯由氦气冷却。氦气冷却剂额定压力7MPa，依靠主氦风机003驱动，在反应堆一回路内部进行强迫循环，从堆芯带走热量而升温，流经蒸汽发生器002，将热量传给二回路的水而降温，形成闭式循环。主氦风机003立式布置，安装在蒸汽发生器002的正上方，主氦风机003与蒸汽发生器002安装在蒸汽发生器壳体005内。

主氦风机003与蒸汽发生器002是高温气冷堆核岛内的两大关键设备。在以上所述的高温气冷堆氦气冷却剂流程中，主氦风机003的进口与蒸汽发生器002的出口相连接，其对应的连接结构非常重要。首先，连接结构应方便主氦风机003的安装和拆卸。其次，连接结构应保证主氦风机003与蒸汽发生器002安装时的对中，尤其是主氦风机003尺寸大、重量重。第三，该连接结构处于7.2MPa主氦风机出口氦气的压力下，而主氦风机进口氦气为7MPa，所以连接结构承受轴向向上的压差，受力面积为主氦风机进口管过流面积。由于主氦风机进口管管径大，该压力较大。第四，该连接结构需保证主氦风机进口、出口之间的密封，防止出口气流流入进口，保证较高的主氦风机气动效率。第五，连接结构在地震、热胀冷缩等恶劣工况下仍能正常工作，不影响主氦风机和蒸汽发生器的运行。

目前的公开文献中未发现关于主氦风机进口连接结构的具体内容。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种高温气冷堆主氦风机进口连接结构，实现了主氦风机进口处的密封，且便于主氦风机的安装与拆卸，实现了主氦风机与蒸汽发生器相连接，保障主氦风机和蒸汽发生器安全可靠工作，满足高温气冷堆的设计要求。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

高温气冷堆主氦风机进口连接结构，由主氦风机进口密封结构200和进气联箱300组成，所述主氦风机进口密封结构200置于进气联箱300的上部并和其通过法兰连接；

所述主氦风机进口密封结构200的主体由通过螺栓连接的整体均呈圆环状的上隔板21、中间隔板22和下隔板23组成，所述上隔板21的外径处带第一法兰24，下隔板23的轴下端呈喇叭口28；所述上隔板21与中间隔板22的连接处形成的凹槽内布置上密封环25和弹簧圈27，所述中间隔板22和下隔板23的连接处形成的凹槽内布置下密封环26和弹簧圈27；

所述上密封环25整体呈圆环状，沿周向被均分为三块；在上密封环25的外径圆周面轴向高度的中间处朝其内径圆周面开有凹槽，凹槽的径向宽度小于上密封环25的径向宽度，两个弹簧圈27沿轴向并列嵌入该凹槽内；所述下密封环26的尺寸和结构与上密封环的尺寸和结构完全相同，其与弹簧圈的装配也与上密封环与弹簧圈的装配完全相同；

所述进气联箱300包括进气联箱壳体31，在所述进气联箱壳体31轴上方带有第二法兰32，用于和主氦风机进口密封结构200的第一法兰24连接；在进气联箱壳体31上开有多个进气口33，用于进气联箱300通过管道与蒸汽发生器出口连接；在进气联箱壳体31的圆周均匀焊接多个筋板34，所述筋板34的另一端与蒸汽发生器壳体的内壁固定。

所述上密封环25和下密封环26的内径与主氦风机进口管100的外圆周面直径相同。

所述上密封环25和下密封环26所处的凹槽外径大于上密封环25和下密封环26的外径，所述上密封环25和下密封环26沿轴向的两个端面与所处凹槽的两个轴向表面间为间隙配合。

与所述主氦风机进口密封结构200相配合的主氦风机进口管100的轴向进口端为锥形进口端11。

所述上密封环25和下密封环26采用不锈钢石墨复合垫片。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

（1）、连接结构各部件形状规则，易于加工和实施。

（2）、能满足高温气冷堆的设计要求，在地震、热胀冷缩等恶劣工况下仍能保证主氦风机和蒸汽发生器可靠运行。

附图说明

图1是高温气冷堆核电站一回路总体结构示意图。

图2是本发明实施例整体结构图。

图3是本发明实施例中主氦风机进口密封结构放大图。

图4是本发明实施例中上密封环与弹簧的装配图。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。

本发明实施例提供的高温气冷堆主氦风机进口连接结构整体结构图如图2所示，由主氦风机进口密封结构200和进气联箱300组成，沿主氦风机轴，主氦风机进口密封结构200置于进气联箱300的上部并和其通过法兰连接。

如图3所示，主氦风机进口密封结构200的主体由通过螺栓连接的整体均呈圆环状的上隔板21、中间隔板22和下隔板23组成，所述上隔板21的外径处带第一法兰24，用于与进气联箱300相连接；下隔板23的轴下端呈喇叭口28，用于气流导流；所述上隔板21与中间隔板22的连接处形成的凹槽内布置上密封环25和弹簧圈27，所述中间隔板22和下隔板23的连接处形成的凹槽内布置下密封环26和弹簧圈27。

如图4所示，所述上密封环25整体呈圆环状，沿周向被均分为三块；在上密封环25的外径圆周面轴向高度的中间处朝其内径圆周面开有凹槽，凹槽的径向宽度小于上密封环25的径向宽度，两个弹簧圈27沿轴向并列嵌入该凹槽内；所述下密封环26的尺寸和结构与上密封环的尺寸和结构完全相同，其与弹簧圈的装配也与上密封环与弹簧圈的装配完全相同。

进气联箱300用于汇集蒸汽发生器002出口处的气体，然后导流进入主氦风机003。其内部形状可以有多种选择，例如发明《一种高温气冷堆主氦风机进气联箱》（专利号：ZL201110132336.X）所提出的结构。这儿重点不在进气联箱300的内部结构，而在于与主氦风机进口密封结构200组成主氦风机与蒸汽发生器连接结构的必需的外部结构特征，所以这儿不介绍进气联箱300的内部结构，认为它内部就是一个圆柱形空腔。如图2所示，所述进气联箱300包括进气联箱壳体31，进气联箱壳体31为一带底板的圆柱壳，在进气联箱壳体31轴上方带有第二法兰32，用于和主氦风机进口密封结构200的第一法兰24连接；在进气联箱壳体31上开有多个进气口33，进气口33贯穿进气联箱壳体31，用于进气联箱300通过管道与蒸汽发生器出口连接；在进气联箱壳体31的周圈均匀焊接有多个筋板34，所述筋板34的另一端与蒸汽发生器壳体的内壁固定。

所述上密封环25和下密封环26的内径与主氦风机进口管100的外圆周面直径相同，保证密封效果。

作为本发明的优选实施方式，为了实现弹簧圈27和上密封环25、下密封环26的伸缩运动，必须保证其运动空间，因此，所述上密封环25和下密封环26所处的凹槽外径大于上密封环25和下密封环26的外径，使得上密封环25和弹簧圈27在径向上有活动空间；所述上密封环25和下密封环26沿轴向的两个端面与所处凹槽的两个轴向表面间应为间隙配合。避免上密封环25沿径向运动时与上隔板21和中间隔板22的表面之间的摩擦，减小上密封环25沿轴向的两个端面的磨损。下密封环26的布置与上密封环25完全相同。

作为本发明的优选实施方式，为了主氦风机进口管100方便插入和拔出主氦风机进口密封结构200的内孔，主氦风机进口管100的轴下端外圆处削出一个锥形，设计成锥形进口端11，锥角处于主氦风机进口管100的轴下端。

所述上密封环25和下密封环26采用不锈钢石墨复合垫片，减小摩擦的同时保证足够的强度。

本发明的工作原理为：通过将主氦风机进口管100插入主氦风机进口密封结构200的内孔内，实现本实施例与主氦风机003进口的连接；通过焊接在进气联箱300的进气口33的管道，实现本实施例与蒸汽发生器002出口的连接。当主氦风机进口管100插入主氦风机进口密封结构200的内孔后，上密封环25和下密封环26在弹簧圈27的收缩作用下，能与主氦风机进口管100的外圆周面紧密贴合，沿径向和轴向进行密封，防止主氦风机出口处的气体流入主氦风机进口处。

本发明的安装和拆卸过程为：安装主氦风机时，只需要将主氦风机进口管100插入主氦风机进口连接结构200的内孔即可；拆卸时，只需要将主氦风机进口管100拔出即可。在安装和拆卸的过程中，利用弹簧圈27的伸缩作用，同时上密封环25和下密封环26又沿圆周均匀分为三块，能随着弹簧圈27的伸缩沿径向移动，保证了主氦风机进口管100可顺利地安装和拆卸。

本发明进气联箱300通过法兰32与主氦风机进口密封结构200的法兰24进行螺栓连接，两个法兰连接处悬空。通过进气联箱300沿圆周均匀分布的若干个筋板34与蒸汽发生器壳体005的内壁固定来保证本发明实施例的对中，同时固定了本发明实施例的位置，解决了两个法兰连接处悬空的问题。在地震、热胀冷缩等情况下，本发明实施例能随蒸汽发生器壳体005一起移动，不会影响主氦风机003和蒸汽发生器002的运行。另外，本发明实施例处于主氦风机出口7.2MPa的氦气氛围内，而进气联箱内为7MPa氦气，所以本发明实施例承受一向上的轴向力，力的大小为0.2MPa压差与主氦风机进口管100的过流面积。这个力通过筋板34与蒸汽发生器壳体005内壁固定来吸收。由此可见，筋板34的个数和厚度应满足一定的强度和刚度要求，保证本发明实施例能承受压差力，且能保证主氦风机003和蒸汽发生器002在地震、热胀冷缩等恶劣工况下仍然能可靠工作。

Claims (5)

1.高温气冷堆主氦风机进口连接结构，由主氦风机进口密封结构（200）和进气联箱（300）组成，其特征在于：所述主氦风机进口密封结构（200）置于进气联箱（300）的上部并和其通过法兰连接；

所述主氦风机进口密封结构（200）的主体由通过螺栓连接的整体均呈圆环状的上隔板（21）、中间隔板（22）和下隔板（23）组成，所述上隔板（21）的外径处带第一法兰（24），下隔板（23）的轴下端呈喇叭口（28）；所述上隔板（21）与中间隔板（22）的连接处形成的凹槽内布置上密封环（25）和弹簧圈（27），所述中间隔板（22）和下隔板（23）的连接处形成的凹槽内布置下密封环（26）和弹簧圈（27）；

所述上密封环（25）整体呈圆环状，沿周向被均分为三块；在上密封环（25）的外径圆周面轴向高度的中间处朝其内径圆周面开有凹槽，凹槽的径向宽度小于上密封环（25）的径向宽度，两个弹簧圈（27）沿轴向并列嵌入该凹槽内；所述下密封环（26）的尺寸和结构与上密封环的尺寸和结构完全相同，其与弹簧圈的装配也与上密封环与弹簧圈的装配完全相同；

所述进气联箱（300）包括进气联箱壳体（31），在所述进气联箱壳体（31）轴上方带有第二法兰（32），用于和主氦风机进口密封结构（200）的第一法兰（24）连接；在进气联箱壳体（31）上开有多个进气口（33），用于进气联箱（300）通过管道与蒸汽发生器出口连接；在进气联箱壳体（31）的圆周均匀焊接多个筋板（34），所述筋板（34）的另一端与蒸汽发生器壳体内壁固定。

2.根据权利要求1所述的高温气冷堆主氦风机进口连接结构，其特征在于：所述上密封环（25）和下密封环（26）的内径与主氦风机进口管（100）的外圆周面直径相同。

3.根据权利要求1所述的高温气冷堆主氦风机进口连接结构，其特征在于：所述上密封环（25）和下密封环（26）所处的凹槽外径大于上密封环（25）和下密封环（26）的外径，所述上密封环（25）和下密封环（26）沿轴向的两个端面与所处凹槽的两个轴向表面间为间隙配合。

4.根据权利要求1所述的高温气冷堆主氦风机进口连接结构，其特征在于：与所述主氦风机进口密封结构（200）相配合的主氦风机进口管（100）的轴向进口端为锥形进口端（11）。

5.根据权利要求1所述的高温气冷堆主氦风机进口连接结构，其特征在于：所述上密封环（25）和下密封环（26）采用不锈钢石墨复合垫片。

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