CN1076462C - 热交换器管的防震锁定装置及应用 - Google Patents

Abstract

锁定装置包括在称之为弯管区的管束上部，于蒸汽发生器管束层(24)之间的一组防震条(25，25′)。该防震条(25，25′)包括伸出管弯区的部分(25b，25b′)，该锁定装置包括了许多防震条末端的连接装置，包括对齐的孔。连接装置包括螺栓(21)，其螺栓头(21a)支撑在第一根防震条(25)上，其螺杆(21b)拧入支撑块(22)。支撑块(22)通过螺纹(22b)固定于第二个支撑块或螺纹紧固元件(23)中，螺栓的螺纹部分(21b)和支撑件的螺纹部分(22b)经对齐的孔穿过防震条(25，25′)。

Description

热交换器管的防震锁定装置及应用

本发明涉及换热器如蒸汽发生器的管子的防震锁定装置。

压水核反应堆的蒸汽发生器包括折成U形的管子，此管的两分支的末端固定在管子孔板中。这些管子排在相邻的平面层中。并排的一束的管子弯曲部分在其上部具有彼此不同的曲率半径，而且相邻的弯管排在一起构成一个称作管弯区的基本呈半球形的结构。

在操作此蒸汽发生器时，高温度压水在管束中流动，而供给水与这些管的外表面接触，供给水沿着管子以垂直的方向流动，同时被加热，然后被汽化，在发生器的上部以蒸汽的形式出现。

与这些管子接触的流体流会引起震动，如果不有效地止住它们，就会造成损坏。

管子的直线部分被约束在沿着管束的高度彼此以一定的距离布置的定位架上。因此，管子直线部分就被硬元件有效地固定住了。构成管弯曲区的管束曲线部分也必须加以固定，定位架条一般就用于此目的，它们每根插到管束的两个相邻管层之间，基本沿着管弯区的径向排列。

这些定位架条一般安置在管弯区内部的一端以铰链的形式成对地联接，而且成角度地放置构成V形结构。

防震条的与其中心部分相对的外端由构成管弯区外层的管子上伸出，并藉着夹住防震条的连接机构连在一起。

使用放在管弯区上表面上方的紧固件，提出过各种形式的防震条外端连接装置。

比如，曾提出过将防震条的端部夹持在沿着管弯曲子午线平面排列的呈曲线的元件上。

还提出过比如将防震条的端部由焊接紧固在在管弯区上表面上方排成的平行环式夹持销上。

在任何情况下，对防震条的紧固都要求最经常涉及到的必须在管束附近进行焊接这样的复杂操作，这种操作会遇到一定损坏程度的风险。另外，也必须对构成防震条的材料进行选择，使得能在良好的冶金学条件下进行它们的焊接，以及必要时进行焊接后处理。也提出过能够把防震条外端与紧固元件(如安置在管弯区上表面上放的夹持环)相连的机械连接装置。

这些装置都比较复杂，而且其紧固作用要求使用装在管弯区的笨重的附加元件。此外，这些装置并不能保证防震条很好地排列整齐，也无法精确地调节被一个管层隔开的连续两层防震条之间存在的间隙。

在FR—A—2,664,965中，提出过一个锁定装置，它包括在以至少两根条一组的排列方式的防震条外端之间的连接装置，其中的梭对齐排列，并包括对齐的通孔，这些通孔中有一个是被堵住的。

防震条的连接装置包括一个销钉，它插在这组防震条的对齐的通孔中，它也插在夹在相邻两个防震条之间的定位架的孔上。销钉一端具有螺纹，被拧在位于一排末端的防震条塞住的开口上。这个销钉还牢固地附着在可以被焊在定位架上的转动的锁紧件上。与以前已知的机械装置相比，这样的装置具有优点，但是它需要使用其长度要与防震条数目以及与其一端连在一起的一行防震条的长度相适应的销钉。在某些情况下，必须使用很长的销钉，这可能会出现关于安置条件和销钉机械强度方面的问题。

因此，本发明的目标是为含有如下形式的管束的换热器管提供一种管子的防震锁定设施，包括折成U形的管束，管的两端固定在排成平行层的管子孔板上，其与管子孔板相对的并排弯曲部分构成了称为管弯区的基本成半球状的组合体，锁定装置包括一组置于两个相邻的管束层弯曲部分之间、基本上按弯曲的径向排列的防震条，使得它们的一端露在管弯区的外面，以及抗震条外端的连接装置，该装置是许多至少有二根条的组合，条是沿直线行对齐并包括对齐的通孔。此锁定装置使用了容易与任何条数及一行任何长度的条相适合的的模块化元件。

为了此目的的防震条端连接装置对于每一组排成一行的防震条包括：

一个螺栓，其头部枕于一排末端的第一防震条的第一面上，并包括相对于第一防震条转动的锁定装置，以及置于第一根防震条上开孔中的螺杆，使其伸出第一防震条上与第一表面相对的第二表面；

至少一个支撑块，它具有一个纵向轴和一个块体，其沿着支撑块轴上的长度基本上等于这一行中相邻两个条之间的间隔，在整个块体的一部分长度上有攻了丝的孔，在块体第一轴向端露出以及在其纵向与第一轴端相对的方向上有一个在块体延长线上的螺杆，而且在块体的外表面上有一个结合表面，以及

连接第二防震条的不同于第一条的螺纹紧固件。

有螺纹能旋进支撑块螺孔中使其紧固的螺栓丝杆和具有同样的螺纹使其能紧固在紧固件的螺孔中或支撑块螺孔中的螺杆。

为了更好地解释本发明，下面将参照有关压水核反应堆的蒸汽发生器及与此蒸汽发生器相连的本发明的锁定装置的附图，以非限制性实施的方式进行叙述。

图1是压水核反应堆蒸汽发生器垂直面的部分剖面图。

图2A是具有正方形管网络的蒸汽发生器管弯区上部，沿图1中2—2剖面的部分平面视图和本发明的防震锁定装置。

图2B是在具有三角形排列管束的蒸汽发生器的情况下，与图2A的视图相类似的视图。

图3是按第一实施例中防震条的连接装置在与管束层相垂直的平面上的剖面图。

图4是图3中沿4—4截面剖面图。

图5是图4中沿着5方向的视图。

图6是按照本发明和按照第二个实施方案的一组防震条的连接装置平面图和部分剖面图。

图7是本发明的锁定装置的防震条的连接装置平面图和第一实施方案的变体形式的锁定装置防震条连接装置的平面图。

图8是本发明的部分锁定装置的平面图，包括了夹持管束的夹持条。

图9是在图8中表示的夹持条夹紧时的细部放大图。

图1表示压水核反应堆的一个蒸汽发生器，一般用数字(1)表示，包括在下部与很厚的管子孔板(3)相连的外壳(2)。

在外壳(2)中装着该蒸汽发生器的管束，它由折成U形的管(5)组成，并在其上部包括了构成此蒸汽发生器管弯区的半圆弯管(5b)。

管束的直管部分(5a)在其两端固定在管子孔板(3)上，使其接到由隔板(8)分成两部分的水箱(7)中。

在孔板(3)上穿入规则排列的孔网络，每一个孔中固定管束中的一根管子的一端。

通过孔板(3)上的规则排列的孔网络可以排成例如四方形或三角形的图案。

在图2A和图2B中表示的是本发明的锁定装置的一部分，分别表示在管子孔板(3)上开孔为四方形排列和三解形排列时所固定管束的情况。

核反应堆的带压冷却水通过入口嘴(6a)进入水箱(7)的两部分中之一，流经管束，然后由出口(6b)重新流出。管束(5)周围是管束外罩(9)，这能为从进口(11)进入蒸汽发生器外壳中的供给水构成一个通道。蒸汽发生器的供给水先在位于管束罩(9)周围的环形空间(4)中向下流动，然后向上与管束(5)接触，然后被加热、汽化并以蒸汽的形式从蒸汽发生器上部出口(12)排出。

此管束的上部称作管弯区，由并列的半圆形弯管排列成相继的层次构成，其中弯管(5b)的半径从管束外部向内部逐渐减小。

再有，如图1中所表示的与中央层相平行的各相邻管束层包括了直径向外递减的外部弯管，这样管束的上部或称为管弯区就构成了基本呈半球形的组合体。

管(5)的直管部分由定位板(10)夹持，当蒸汽发生器工作时，它可以防止在换热流体流动作用下产生管子震动。

位于管束上端的管子弯曲部分(5b)被构成V形的防震条(15)夹住，在其下端(15a)处可以连接，也可以不连接，并且插在弯曲处的相邻管层中间。

防震条的外端(15b)伸出管弯区的上部表面，使其能够固定住防震条。

防震条一词以后就用来表示V形组合体(15)的任何组件。

图2A和图2B表示管层上部截面的平面图，这是本发明的锁定装置的一部分，它们分别表示以四方形排列的和以三角形排列的管束的不同情况。

此管束是由管子孔板(3)的开孔和有相似的孔网络的定位板(10)的通孔以网络排列固定着的。

在呈三角形网络排列的情况下，管子的排列方式特别表现在其相邻两层管子之间的空间要比呈四方形网络排列的情况下为小。

因此，在呈三角形网络情况下，要固定插在管层之间防震条末端之间的连接装置就比较困难，因为层间间隔较小，因此在管层间滑动的防震条之间的间隔也就小。本发明的装置特别适合于以三角形夹持的管网络的情况，但很明显，它可以用于呈四方形管网络的情况。

在图2A与图2B中，相同的元件具有同样的代号，只是带有“′”号的数字在图2B中表示呈三角形排列的管网络。

图2A或图2B表示管网的管(14)或(14′)构成了蒸汽发生器管弯区的外层。

管(14)或(14′)构成了相邻的平行层(13)或(13′)，在它们之间插了防震条(15)或(15′)。

在构成管弯区的那部分蒸汽发生器管束中，管层由其半径由管弯曲外部向管弯区内部递减的并排管的上弯部分构成。

防震条(15)伸入管弯区外，并相互排成行构成不同长度行的外端(15b)。

用连接装置(16)、(17)、(18)和(19)将防震条伸出的一端(15b)连在一起，它们分别连接2个、3个、5个或数量更多的防震条构成一组对齐的防震条。

按照本发明，像(16)、(17)、(18)和(19)这样的连接装置可由同样的模块化元件制造，这将在下面叙述。

与此相似，如图2B中所示，插在按三角形网络排列的管层之间的防震条(15′)的端部可以用如(16′)、(17′)、(18′)和(19′)的连接装置连在一起，使其分别能将一组2根、4根、5根或5根以上的防震条的末端连在一起。

在所有情况下，由连接装置(16)、(17)、(18)和(19)或(16′)、(17′)、(18′)和(19′)连在一起的防震条的末端(15b)或(15b′)通过在垂直于防震条末端的轴线上对齐的孔穿在一起。

现在将参照图3至图5来叙述本发明锁定装置的连接件，使其能将两个防震条末端连接在一起。

在图3至图5中用(20)表示的这种装置类似于图2A和图2B中分别表示为16或16′的装置。

能够将排列在管子(24)之间的两个相邻间隔中的两根防震条(25)和(25′)的末端(25b)和(25′b)连在一起的装置(20)包括一个螺栓(21)，一个支撑件(22)和一个螺帽(23)。螺栓(21)包括一个与螺纹杆(21b)牢固相连的头部(21a)。

支撑件(22)包括沿着其轴排列的一个螺孔(22a)和螺杆(22b)，该螺杆(22b)在其与螺孔(22a)一端相对的方向伸出支撑件(22)，(22a)开成盲孔的形式。

螺栓(21)的螺杆(21b)和支撑块(22)的螺孔(22a)制造得使螺杆(21b)能拧入螺孔(22a)中。

在轴向伸出支撑件(22)的螺杆(22b)有与螺栓(21)的螺杆(21b)相同的螺纹，使得在下面将要叙述的某些实施方案中能够固定支撑件(22)，构成互相延伸的的模块化元件。

此连接装置(20)进一步包括一个螺母(23)，其螺孔使其可拧在从支撑件(22)上伸出的螺杆(22b)上。

防震条(25)和(25′)分别用直径比螺杆(21b)和支撑件的螺杆(22b)的直径大的孔(26)和(26′)穿过，如下面要指出的，(22b)和(21b)具有同样的直径和螺纹。

如同可在图5上看到的，螺栓(21)的头部(21a)具有基本四方的形状，其侧面长度大于像(25)那样的防震条的宽度。

螺栓头(21a)在其内表面有一个带有两个平行边缘的凹槽，这个槽在其整个长度上穿过螺栓头，其宽度基本上等于如(25)的防震条的宽度。

大螺栓头(21a)的下表面上有槽(27)，在安装连接装置(20)时，就能让螺栓头啮合在防震条(25)上。这提供了螺栓能相对于防震条的转动锁定。

很明显，螺栓头(21a)也可以具有圆盘的形状，其中槽(27)也可切削在螺杆(21b)的周围。

支撑件(22)具有基本上是圆柱体的形状，螺杆(22b)与支撑件(22)的圆柱同轴，且由支撑件伸出。

支撑件(22)的本体在其外表面上(图5)有平的不光滑面(22c)和(22d)，使其可以用一紧固装置(如螺丝板子)在安装连接装置(20)时使支撑体本体啮合。

在安装蒸汽发生器管束时就可以安装位于相邻行的管子间隙中的两个防震条(25)和(25′)的顶端部分(25b)和(25b′)之间的连接装置20。这种安装一般是通过将蒸汽发生器的轴线基本水平放置时，逐层管子进行的。

防震条被插在管层之间，管子相互重叠排放构成管束。

当其中插有防震条的相邻管层叠放在一起时，将一组新的防震条放置在放入蒸气发生器的管孔板的孔中的上一层防震条的上面。

然后，进行放置在两层管(24)之间的防震条如(25)和(25′)的端连接，这两层管(24)是分别刚放在上层管之上的。

为了用如图3所表示的装置(20)将两根防震条(25)和(25′)连接在一起，螺栓头的方向应该是使槽(27)顺着防震条(25)宽度的方向，并卧在防震条(25)上。螺栓(21)的螺杆(21b)插入防震条(25)的孔(26)中。然后将支撑件(22)放入防震条(25)和(25′)的末端之间，支撑块(22)的螺杆(22b)插在防震条(25′)的孔(26′)中。

支撑块(22)能很容易就插到防震条(25)和(25′)之间的，因为条(25)只是放在所放置的管的最后一层上面。

然后用支撑块(22)的不平滑面(22c)和(22d)用板手拧紧此连接装置。支撑块(22)被拧在螺杆(21b)上，螺栓(21)和支撑块(22)被拧紧在条(25)上，此条是固定在槽(27)中的。

螺母(23)被拧在支撑块(22)的螺杆(22b)的末端用来锁住支撑块。

用介于螺母(23)与支撑块(22)的螺杆(22b)末端之间的焊点(28)最后完成连接装置(20)的转动锁紧。

螺栓头(21a)通过槽(27)结合在防震条(25)上就能把螺栓与支撑块转动锁紧，用焊点(28)保证了支撑块与螺母(23)的转动锁紧。

螺栓(21)的螺纹部分(21b)和支撑块(22)的螺纹部分(22b)的长度大于防震条(25)和(25′)的厚度，使得这些螺杆具有穿过防震杆上开孔(26)和(26′)的部分，这部分分别拧入支撑块(22)和螺母(23)中。

支撑块(22)的螺孔(22a)具有足够的深度用以接纳螺栓的螺杆。

螺杆(21b)、(22b)、螺孔(22a)及螺帽(23)上的螺孔的螺距都是按可以使该螺杆拧紧在螺孔中这样的思想提供的。

在某些情况下，由于体积的原因，不能用螺母来拧紧连接装置和在支撑块螺杆末端进行焊接。

在这种情况下，如在图7中所示，能够把支撑块末端的螺杆拧紧在一个防震条上的螺孔中，这个螺孔与螺母的螺孔是一样的。

因此，图7就表示了与刚才叙述过的一样将两根防震条(25)和(25′)连在一起的第一种装置(20)。

也介绍了用来连接防震条(25″)和(25)的第二种装置(20′)，它包括一个螺栓(21′)和一个支撑块(22′)，它们与装置(20)的螺栓(21)及支撑块(22)是一样的。

与装置(20)相反，装置(20′)不包括锁紧螺母(23)，支撑块(22′)藉助于其螺杆(22′b)拧在防震条(25)上加工出的螺孔(29)中。

通过同时将支撑块(22′)拧进螺孔(29)和螺栓(21′)的螺杆上，以一个单一的操作就可以安装上，然后拧紧连接装置(20′)，这时螺栓(21′)的螺杆与支撑块(22′)的螺孔咬合在一起了。

图6表示一个能依次连接5根防震条(35a)、(35b)、(35c)、(35d)和(35e)的连接装置。

这种大体上与图2A与图2B中分别表示的装置(18)或(18′)相当的装置整体代号为(30)。

此连接装置(30)包括一个与上述装置(20)中的螺栓大体一样的螺栓(31)，和四个一样的支撑件(32a)、(32b)、(32c)和(32d)，它们一个接一个地顺着防震条(35a)、(35b)、(35c)、(35d)和(35e)排列的方向排列，按此顺序这些防震条上开有对齐的孔。

螺栓(31)的螺杆卡在第一根防震条(35a)的开孔中，螺栓(31)的头卧在此根防震条上，使其被旋转动锁紧。

第一个支撑块(32a)藉助于其螺孔被拧在螺栓(31)的螺杆上，而藉助于从螺孔沿轴线伸出此支撑块的螺杆，穿过并卡在防震条(35b)的孔中，拧在第二个支撑块(32b)的螺孔中

第二个支撑块(32b)本身拧在第一支撑块(32a)的螺杆上，同时拧在第三个支撑块(32c)的螺孔内。

这样就能相继拧紧并固定住插在各管层(34)之间的各行防震条。

最后一块支撑块(32d)排在防震条(35d)和(35e)之间，它包括一根穿过最后一根防震条(35e)的螺杆，该螺杆包括一个上面拧紧锁紧螺母(33)的伸出部分，将此螺母拧紧，然后用在最后一个支撑块(32d)的螺杆上的焊点(36)固定住。

很清楚，也可以通过最后一个支撑块(32d)的螺杆拧在最后一个防震条(35e)上加工出的螺孔内来使这固定。

应该注意到，装置(30)可以包括任何数量相同的支撑件，以便将构成排列一行的任何数量的一组防震条连在一起。

在所有的情况下，无论排齐的一组有多少根防震条，都只用一个锁紧螺栓(31)和一个螺母(33)，只是插在防震条之间的支撑块的数目是变化的。无论有多少根防震条连在一起，螺栓(31)和螺母(33)都是一样的。

这样，只要使用模块化元件就能将任何数量的排齐的防震条连在一起，只是必须在蒸汽发生器的建造现场以足够数量供应这种元件。

在有些情况下，特别是当在中心部分没有固定时，必须用一种装置夹住防震条，以防止它们弹出去。

有人已经介绍了在管束呈四方形排列的图2A中及在管束呈三角形排列的图2B中用(37)表示的这种装置。

此装置(37)被造成一般称之为“防跳夹持条”的夹持条的形式，因为其功能是防止防震条向上弹出。

图8和图9表示一个防跳夹持条，以及将其固定在本发明的防震条连接装置上的装置。

图8显示了一组防震条(35′a)、(35′b)、(35′c)、(35′d)和(35′e)，它们用与图6中所表示的装置(30)相似的装置(30′)连在一起。

通过防跳夹持条(37)一头的端部，将其固定在排在一排防震条顶端的连接装置(30′)的支撑块(32′d)上。

此夹持条(37)可以在其另一端(图中示画出)的另一头的顶部，固定在与连接着一组防震条顶端部的装置(30′)一样的连接装置支撑块上。

在图2A和图2B中，此夹持条使得能保证对一组防震条进行防止弹出的夹持。夹持条的两端被固定在连接插在管层(14′)之间的防震条(15′)的末端(15′b)用的本发明的两个装置的两个支撑块上。

正如可在图9中所看到的，夹持条(37)的一头所固着的连接装置(30′)，其末端的支撑块(32′d)伸出一块突起部(38)，用来固定夹持条(37)，紧固条的曲线端部就通向这块突起部上，并用焊接点(39)固定。

也可以使用尺寸比其它的支撑块要大的末端支撑块(32′d)，在其上面可以钻孔，用来接纳夹持条(37)。

因此，本发明的装置能简单而有效地在安装蒸汽发生器管束时紧固住防震条的防跳夹持条。

本发明的锁定装置包括由相同的螺栓和支撑块组成的连接装置，因此它能够简单而快捷地只使用具有标准尺寸的模块式元件，在安装蒸汽发生器管束时，把任何数目的防震条连在一起。

本发明的锁定装置还能有效而简单地紧固防震条的防跳夹持条。

本发明并不限于已叙述过的实施方案。

因此，可以与所叙述的形式不同的形式制造防震条连接装置的螺栓和支撑块。

本发明用于任何蒸汽发生器和热交换器的场合，它们都包括防震条插入其间的弯管部分呈规则排列的管网络。

Claims (7)

1.热交换器的管子防震锁定装置，这种热交换器包括折成U形的管束，管的两端固定在排成平行层的管子孔板上，其与管子孔板相对方向的并排弯曲部分构成了称为管弯区的基本成半球状的组合体，该锁定装置包括了一组防震条((15)、(15′)；(25)(25′)；(35a…(35e))，每根防震条都插在管束的相邻管层((14)，(14′)；(24))的弯曲部分之间，并基本上顺管弯区的径向排列，使得它们有一端露在管弯区之外，以及在防震条的外端部分之间排成至少二条一组的许多组防震条的连接装置，防震条以直线行对齐并有对齐的通孔(26，26′)，该锁定装置的特征在于，对于每组排成一排的防震条，该连接装置((20)、(20′)、(30)、(30′))包括：

——具有支承在一排防震条最末端第一根防震条(25)的第一表面上的螺栓头(21a)的螺栓((21)、(21′)；(31)、(31′))，该螺栓包括相对于第一根防震条(25)转动锁定的装置(27)，和卡在第一防震条(25)的开孔(26)中的螺杆(21b)，使得其伸出第一防震条(25)上与第一表面相对的第二表面，

——至少一个支撑块(22)，它具有一条纵向轴和一个块体，其沿着支撑块轴上的长度基本上等于一排中相邻两个条((25)、(25′))之间的间隔，并且沿着块体轴包括一个在块体(22)的第一个轴端上出现的占块体长度一部分的螺孔(22a)，以及在其纵向与其第一轴端相对方向上的块体轴延伸线上的螺杆(22b)，以及在块体外表上的结合表面((22c)、(22b))，以及

—一个与第二根防震条相连的不同于第一条的螺纹紧固件(23)、(29)，

具有螺纹的螺栓(21)的螺杆(21b)，可通过拧入到支撑块(22)的螺孔(22a)中被紧固，具有同样螺纹的支撑块(22)的螺杆(22b)，可拧紧在紧固元件(23)(29)的螺孔或支撑块的螺孔(22a)中。

2.按照权利要求1的装置，其特征在于该螺纹紧固件(23)是支在第二根防震条(25′)上、拧在支撑块(22)的螺杆(22b)上并通过焊点(28)、(36)与该螺杆相连的一个螺母。

3.按照权利要求1的装置，其特征在于该螺纹紧固件(29)包括第二防震条上的一个穿孔，它制成螺孔的形式使得能拧入支撑块(22)的螺杆(22b)。

4.按照权利要求1至3中任意一项的装置，其特征在于它包括至少一个连接一组两个以上对齐的防震条的装置，它包括一个螺栓(31)、至少两个同样的支撑块(32a)、(32b)、(32c)、(32d)和一个螺纹紧固件。

5.按照权利要求1至3中任意一项的装置，其特征在于，该螺栓(21)的头部(21a)包括一个转动锁紧装置，该装置包括一个其宽度基本等于防震条((25))宽度的有平行边缘的槽((27))，该组防震条中的第一根(25)就卧在这个槽中。

6.按照权利要求1至3中任意一项的锁定装置，其特征在于，除了它包括至少钉书针形的防跳夹持棒外，还包括两个支脚，分别将其端点固定在一组防震条连接装置的支撑块(22)上。

7.权利要求1-6中任一项的锁定装置在压水核反应堆的蒸汽发生器中的用途，其中所述蒸汽发生器具有以三角形管网络方式排列的管束。

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