CN109915677A - 一种带有波纹管连接结构的蒸汽发生器及双流道结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带有波纹管连接结构的蒸汽发生器，其包括中空的上封头以及设置在上封头中的内流道组件；所述上封头包括进液口和出汽口；所述内流道组件将所述上封头的内部分隔为互不相通的内流道和外流道；所述内流道与进液口连通接入流体，所述外流道与出汽口连通输出蒸汽；或者，所述外流道与进液口连通接入流体，所述内流道与出汽口连通输出蒸汽；所述内流道组件包括波纹管段、以及分别连接在所述波纹管段两端的第一管段和第二管段。该双流道结构可以实现流道的上进上出，方便检修和布置管道；另外，由于波纹管段具有一定的位移补偿能力，可以很好的释放应力，解决了变形不协调的问题，降低了由于应力过大或疲劳而失效的概率。
Description
技术领域
本发明涉及核电技术领域，更具体地说，涉及一种带有波纹管连接结构的蒸汽发生器及双流道结构。
背景技术
目前，核电、石油化工等行业的设备、复杂管道中采用刚性连接结构。刚性连接结构无法吸收热胀冷缩的变形量，不利于应力释放。而通常核电、石油化工等行业的设备、管道的温度场分布较为复杂，结构件极易因为高的应力或者疲劳而失效。
为了使结构布置更紧凑，核电、石油化工等行业的设备、复杂管道中通常会用到内、外流道结构。而由于内流道结构一般都有防腐要求，因此内、外流道结构所采用的材料不一样，热膨胀系数不一样，温度变化时易产生变形不协调的问题，更易因高的应力或者疲劳而受到破坏。另外，刚性连接结构对结构件的尺寸精度要求较高，制造难度大。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种带有波纹管连接结构的蒸汽发生器及双流道结构，利用波纹管进行管段之间的连接，克服了刚性结构不能很好的释放应力的缺点，大大降低了由于应力过大或疲劳等原因而失效的概率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种带有波纹管连接结构的蒸汽发生器，其包括中空的上封头以及设置在所述上封头中的内流道组件；
所述上封头包括进液口和出汽口；
所述内流道组件将所述上封头的内部分隔为互不相通的内流道和外流道，所述内流道组件的内侧面之间形成内流道，所述内流道组件的外侧面与所述上封头的内侧面之间形成外流道；所述内流道与所述进液口连通接入流体，所述外流道与所述出汽口连通输出蒸汽；或者，所述外流道与所述进液口连通接入流体，所述内流道与所述出汽口连通输出蒸汽；
所述内流道组件包括波纹管段、以及分别连接在所述波纹管段两端的第一管段和第二管段。
在一些实施例中，所述上封头的底部设置有上管板，用于与下部容器连接固定；所述上管板上设置有与所述内流道连通的第一进出口、以及与所述外流道连通的第二进出口；所述第一管段的固定端与所述进液口连接，所述第二管段的固定端与所述上管板连接。
在一些实施例中，所述波纹管段的内部设置有内套筒，所述内套筒的一端与所述第一管段或所述第二管段固定连接，另一端悬置设置，所述内套筒的外侧面与所述波纹管段的内侧面之间具有间隙；所述波纹管段的外部设置有外套筒，所述外套筒的一端与所述第一管段或所述第二管段固定连接，另一端悬置设置，所述外套筒的内侧面与所述波纹管段的外侧面之间具有间隙。
在一些实施例中，所述内套筒和所述外套筒的一端均与所述第一管段固定连接；所述第一管段包括背离所述波纹管段的第一端、以及与所述波纹管段相连接的第二端；所述外套筒焊接在所述第二端的外侧面上，所述外套筒的外径与所述第二端的外径相等；所述内套筒焊接在所述第一端的内侧面上，所述内套筒的内径与所述第一端的内径相等。
在一些实施例中，所述上封头全部采用不锈钢材料制成，或者所述上封头包括外层母体和堆焊在所述外层母体内侧的不锈钢内层；所述上封头上还设有维修口，所述维修口外设有用于将所述维修口封闭的盲板法兰。
本发明还提供一种带有波纹管连接结构的双流道结构，包括外流道组件以及设置在所述外流道组件中的内流道组件；
所述内流道组件的外侧面与所述外流道组件的外侧面之间形成外流道，所述内流道组件的内侧面之间形成与所述外流道互不相通的内流道；
所述内流道组件或所述外流道组件包括波纹管段、以及分别连接在所述波纹管段两端的第一管段和第二管段。
在一些实施例中，所述外流道组件采用碳钢或合金钢材料制成；所述内流道组件采用不锈钢材料制成，和/或所述内流道组件上涂附有防腐层。
在一些实施例中，所述波纹管段为金属波纹管段，所述金属波纹管段的两端分别焊接在所述第一管段和所述第二管段的内侧面或外侧面上。
在一些实施例中，所述波纹管段的内部设置有内套筒，所述内套筒的一端与所述第一管段或所述第二管段固定连接，另一端悬置设置，所述内套筒的外侧面与所述波纹管段的内侧面之间具有间隙；所述波纹管段的外部设置有外套筒，所述外套筒的一端与所述第一管段或所述第二管段固定连接，另一端悬置设置，所述外套筒的内侧面与所述波纹管段的外侧面之间具有间隙。
在一些实施例中，所述内流道组件和所述外流道组件均呈管状结构；或者，所述内流道组件呈管状结构，所述外流道组件呈容器状结构。
实施本发明至少具有以下有益效果：本发明的双流道结构中，将内流道或外流道组件利用波纹管段进行管段之间的连接，由于波纹管段具有一定的位移补偿能力，因而可以很好的解决由于温度场分布不均匀等原因引起的变形不协调的问题，也可以很好的释放应力，克服了刚性结构不能很好的释放应力的缺点，从而大大降低了由于应力过大或疲劳而失效的概率。
另外，该双流道结构应用在蒸汽发生器中，还可实现蒸汽发生器流道的上进上出，使得检修更方便；同时，还可以减小蒸汽发生器设备下方空间的要求，方便布置管道。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明第一实施例中带有波纹管连接结构的蒸汽发生器的内部部分结构示意图；
图2是本发明第二实施例中带有波纹管连接结构的双流道结构的内部结构示意图；
图3是本发明第三实施例中带有波纹管连接结构的双流道结构的内部结构示意图；
图4是本发明第四实施例中带有波纹管连接结构的双流道结构的内部结构示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图1所示为本发明第一实施例中带有波纹管连接结构的蒸汽发生器的结构示意图，其包括中空的上封头1a以及设置在上封头1a中的内流道组件2a。
上封头1a包括进液口和出汽口。内流道组件2a将上封头1a的内部分隔为互不相通的内流道和外流道，其中，内流道组件2a的内侧面之间形成内流道，内流道组件2a外侧面与上封头1a的内侧面之间形成外流道。在一些实施例中，内流道与进液口13a连通接入流体，外流道与出汽口14a连通输出蒸汽；或者，也可以是外流道与进液口14a连通接入流体，内流道与出汽口13a连通输出蒸汽。该双流道结构可实现流道的上进上出，使得检修更方便；同时，还可以减小蒸汽发生器设备下方空间的要求，方便布置管道。
上封头1a的顶部还可设有维修口15a，维修口15a外设有用于将维修口15a封闭的盲板法兰16a。
内流道组件2a通常可采用不锈钢等耐腐蚀、导热系数低的材料制成，以进行防腐和隔热。在其他实施例中，内流道组件2a还可以通过涂附防腐层、隔热层等方式实现防腐、隔热的需求。
在一些实施例中，上封头1a可包括外层母体11a和位于外层母体11a内侧的内层12a。外层母体11a为母材，其可采用碳钢或合金钢等硬质材料制成。内层12a可以为堆焊层，其可采用不锈钢等耐腐蚀的材料堆焊在外层母体11a的内侧。在其他实施例中，内层12a也可以为防腐涂层，其涂附在外层母体11a的内侧进行防腐。在另一些实施例中，也可以是整个上封头1a都采用不锈钢材料制成，从而无需在内层堆焊不锈钢。
该蒸汽发生器还可包括设置在上封头1a底部的上管板4a，上封头1a可通过上管板4a与下部容器(未图示)连接固定。上管板4a上设置有与内流道连通的第一进出口41a、以及与外流道连通的第二进出口42a。上封头1a与上管板4a之间也可设置有不锈钢堆焊层，以进行防腐。
内流道组件2a可包括波纹管段22a、以及分别连接在波纹管段22a两端的第一管段21a和第二管段23a。第一管段21a的固定端可与进液口13a连接，第二管段22a的固定端可与上管板4a连接。第一管段21a和第二管段23a的中轴线可以位于同一条直线上，也可以相互错开平行设置，或者其也可以呈一定夹角设置。可通过改变第一管段21a和/或第二管段23a的结构来实现所需的流道结构。由于波纹管段22a具有一定的位移补偿能力，因而可以很好的解决由于温度场分布不均匀等原因引起的变形不协调的问题，也可以很好的释放应力，克服了刚性结构不能很好的释放应力的缺点，从而大大降低了由于应力过大或疲劳而失效的概率。
波纹管段22a的两端可分别插接在第一管段21a和第二管段23a中，或者其也可以套设在第一管段21a和第二管段23a的外部。波纹管段22a可以为金属波纹管段，该金属波纹管段的两端可分别焊接连接在第一管段21a和第二管段23a的内侧面或外侧面上，可根据实际使用情况进行选择，在此不做限制。例如，当管内压力大于管外压力时，波纹管段22a可焊接连接在第一管段21a和第二管段23a的内侧面上；当管外压力大于管内压力时，波纹管段22a可焊接连接在第一管段21a和第二管段23a的外侧面上。
在一些实施例中，还可增加一些辅助结构对波纹管段22a进行保护，避免波纹管段22a因流体的冲击而损坏。在一些实施例中，波纹管段22a的外部可设置有外套筒31a，外套筒31a的一端(固定端)可与第一管段21a或第二管段23a直接或间接连接固定，另一端(悬置端)悬置设置。波纹管段22a的内部还可设置有内套筒32a，内套筒32a的一端(固定端)可与第一管段21a或第二管段23a直接或间接连接固定，另一端(悬置端)悬置设置。波纹管段22a插设在外套筒31a和内套筒32a之间，以实现对波纹管段22a的保护。在其他实施例中，也可以仅设置有外套筒31a或者内套筒32a。
外套筒31a和内套筒32a的外形与波纹管段22a的外形对应。外套筒31a的内侧面与波纹管段22a的外侧面之间具有间隙，内套筒32a的外侧面与波纹管段22a的内侧面之间也具有间隙，以避免在流体的冲击下碰撞到波纹管段22a，造成波纹管段22a的损坏。在一些实施例中，外套筒31a上的固定端朝向悬置端的方向可以与流体流经外套筒31a处时的流向一致，内套筒32a上的固定端朝向悬置端的方向也可与流体流经内套筒32a处时的流向一致，以减少流动阻力。
在一些实施例中，外套筒31a和内套筒32a可都焊接连接在第一管段21a上。外套筒31a和内套筒32a均为直筒结构。第一管段21a可包括背离波纹管段22a的第一端211a、以及与波纹管段22a相连接的第二端212a。第一端211a的外侧面与第二端212a的外侧面之间的过渡面可以设置为斜面或弧面过渡结构，以减小流动阻力。外套筒31a可焊接在第二端212a的外侧面上，外套筒31a的外径可与第二端212a的外径相等。内套筒32a可焊接在第一端211a的内侧面上，内套筒32a的内径可与第一端211a的内径相等。波纹管段22a可分别焊接连接在第二端212a和第二管段23a的内侧面上，第二端212a的内径可与第二管段23a的内径相等。在其他实施例中，外套筒31a和内套筒32a也可以焊接连接在上封头1a的内层12a上，外套筒31a和内套筒32a通过内层12a与第一管段21a固定连接。
如图2所示为第二实施例中带有波纹管连接结构的双流道结构，其包括外流道组件1b以及设置在外流道组件1b中的内流道组件2b。外流道组件1b可呈容器状结构，内流道组件2b可呈管状结构。该双流道结构可应用于蒸汽发生器、压力容器、换热器等容器类设备中。
内流道组件2b将外流道组件1b的内部分隔为互不相通的两部分，形成内、外流道。内流道组件2b的外侧面与外流道组件1b的外侧面之间形成外流道，内流道组件2b的内侧面之间形成内流道。
内流道组件2b可包括波纹管段22b、以及分别连接在波纹管段22b两端的第一管段21b和第二管段23b。可通过改变第一管段21b和/或第二管段23b的结构来实现所需的流道结构。由于波纹管段22b具有一定的位移补偿能力，因而可以很好的解决由于温度场分布不均匀等原因引起的变形不协调的问题，也可以很好的释放应力，克服了刚性结构不能很好的释放应力的缺点，从而大大降低了由于应力过大或疲劳而失效的概率。
波纹管段22b的两端可分别插接在第一管段21b和第二管段23b中，或者其也可以套设在第一管段21b和第二管段23b的外部。波纹管段22b可以为金属波纹管段，该金属波纹管段的两端可分别焊接连接在第一管段21b和第二管段23b的内侧面或外侧面上，可根据实际使用情况进行选择，在此不做限制。例如，当管内压力大于管外压力时，波纹管段22b可焊接连接在第一管段21b和第二管段23b的内侧面上；当管外压力大于管内压力时，波纹管段22b可焊接连接在第一管段21b和第二管段23b的外侧面上。
外流道组件1b可采用碳钢或合金钢等硬质材料制成。内流道组件2b通常具有防腐需求，因此其可采用不锈钢等耐腐蚀的材料和/或通过涂附防腐层进行防腐。或者，也可以是波纹管段22b采用不锈钢等耐腐蚀的材料制成，第一管段21b和第二管段23b则通过涂附防腐层进行防腐。
如前所述，还可增加一些辅助结构，如内、外套筒等，对波纹管段22b进行保护，避免波纹管段22b因流体的冲击而损坏。
图3所示为本发明第三实施例中的带有波纹管连接结构的双流道结构，其包括外流道组件1c以及设置在外流道组件1c中的内流道组件2c，外流道组件1c和内流道组件2c均呈管状结构。内流道组件2c的外侧面与外流道组件1c的外侧面之间形成外流道，内流道组件2c的内侧面之间形成与所述外流道互不相通的内流道。
内流道组件2c可包括波纹管段22c、以及分别连接在波纹管段22c两端的第一管段21c和第二管段23c。该流道结构可应用于管道结构中，可减少设备开孔，还可以使得结构布置更紧凑，受力更好，管道布置更简单。
图4所示为本发明第四实施例中的带有波纹管连接结构的双流道结构，其包括外流道组件1d以及设置在外流道组件1d中的内流道组件2d，外流道组件1d和内流道组件2d均呈管状结构。内流道组件2d的外侧面与外流道组件1d的外侧面之间形成外流道，内流道组件2d的内侧面之间形成与所述外流道互不相通的内流道。其中，外流道组件1d可包括波纹管段12d、以及分别连接在波纹管段12d两端的第一管段11d和第二管段13d。
本发明中，通过将外流道组件或内流道组件设计为通过波纹管连接的连接结构，由于波纹管具有弹性，在压力、轴向力、横向力、弯矩作用下、或者在环境温度周期性变化的工况下能产生一定的位移，因而可以很好的解决温度场分布不均匀等原因而引起的变形不协调问题，也可以很好的释放应力，克服了刚性结构不能很好的释放应力的缺点，从而大大降低由于应力过大或疲劳而失效的概率；同时，由于波纹管结构具有一定的补偿能力，在制造安装时，可以补偿制造安装环节的对中和尺寸偏差，从而大大降低了对中和尺寸精度的要求，降低了制造安装的精度要求，降低了制造安装的难度。
本发明的带有波纹管连接结构的双流道结构可应用于核电、石油化工等行业的设备、管道结构中，其也可以应用于其它行业的机械结构及管道，如航空航天、电力、冶金等。另外，本发明的流道结构不限于双流道结构，其可以应用于单流道结构或者多流道结构中。
可以理解地，上述各技术特征可以任意组合使用而不受限制。
以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种带有波纹管连接结构的蒸汽发生器，其特征在于，包括中空的上封头(1a)以及设置在所述上封头(1a)中的内流道组件(2a)；
所述上封头(1a)包括进液口(13a或14a)和出汽口(14a或13a)；
所述内流道组件(2a)将所述上封头(1a)的内部分隔为互不相通的内流道和外流道，所述内流道组件(2a)的内侧面之间形成内流道，所述内流道组件(2a)的外侧面与所述上封头(1a)的内侧面之间形成外流道；所述内流道与所述进液口(13a)连通接入流体，所述外流道与所述出汽口(14a)连通输出蒸汽；或者，所述外流道与所述进液口(14a)连通接入流体，所述内流道与所述出汽口(13a)连通输出蒸汽；
所述内流道组件(2a)包括波纹管段(22a)、以及分别连接在所述波纹管段(22a)两端的第一管段(21a)和第二管段(23a)。
2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述上封头(1a)的底部设置有上管板(4a)，用于与下部容器连接固定；所述上管板(4a)上设置有与所述内流道连通的第一进出口(41a)、以及与所述外流道连通的第二进出口(42a)；所述第一管段(21a)的固定端与所述进液口(13a)连接，所述第二管段(22a)的固定端与所述上管板(4a)连接。
3.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述波纹管段(22a)的内部设置有内套筒(32a)，所述内套筒(32a)的一端与所述第一管段(21a)或所述第二管段(22a)固定连接，另一端悬置设置，所述内套筒(32a)的外侧面与所述波纹管段(22a)的内侧面之间具有间隙；所述波纹管段(22a)的外部设置有外套筒(31a)，所述外套筒(31a)的一端与所述第一管段(21a)或所述第二管段(22a)固定连接，另一端悬置设置，所述外套筒(31a)的内侧面与所述波纹管段(22a)的外侧面之间具有间隙。
4.根据权利要求3所述的带有波纹管连接结构的流道结构，其特征在于，所述内套筒(32a)和所述外套筒(31a)的一端均与所述第一管段(21a)固定连接；所述第一管段(21a)包括背离所述波纹管段(22a)的第一端(211a)、以及与所述波纹管段(22a)相连接的第二端(212a)；所述外套筒(31a)焊接在所述第二端(212a)的外侧面上，所述外套筒(31a)的外径与所述第二端(212a)的外径相等；所述内套筒(32a)焊接在所述第一端(211a)的内侧面上，所述内套筒(32a)的内径与所述第一端(211a)的内径相等。
5.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于，所述上封头(1a)全部采用不锈钢材料制成，或者所述上封头(1a)包括外层母体(11a)和堆焊在所述外层母体(11a)内侧的不锈钢内层(12a)；所述上封头(1a)上还设有维修口(15a)，所述维修口(15a)外设有用于将所述维修口(15a)封闭的盲板法兰(16a)。
6.一种带有波纹管连接结构的双流道结构，其特征在于，包括外流道组件以及设置在所述外流道组件中的内流道组件；
所述内流道组件的外侧面与所述外流道组件的外侧面之间形成外流道，所述内流道组件的内侧面之间形成与所述外流道互不相通的内流道；
所述内流道组件或所述外流道组件包括波纹管段、以及分别连接在所述波纹管段两端的第一管段和第二管段。
7.根据权利要求6所述的带有波纹管连接结构的双流道结构，其特征在于，所述外流道组件采用碳钢或合金钢材料制成；所述内流道组件采用不锈钢材料制成，和/或所述内流道组件上涂附有防腐层。
8.根据权利要求6所述的带有波纹管连接结构的双流道结构，其特征在于，所述波纹管段为金属波纹管段，所述金属波纹管段的两端分别焊接在所述第一管段和所述第二管段的内侧面或外侧面上。
9.根据权利要求6所述的带有波纹管连接结构的双流道结构，其特征在于，所述波纹管段的内部设置有内套筒，所述内套筒的一端与所述第一管段或所述第二管段固定连接，另一端悬置设置，所述内套筒的外侧面与所述波纹管段的内侧面之间具有间隙；所述波纹管段的外部设置有外套筒，所述外套筒的一端与所述第一管段或所述第二管段固定连接，另一端悬置设置，所述外套筒的内侧面与所述波纹管段的外侧面之间具有间隙。
10.根据权利要求6-9任一项所述的带有波纹管连接结构的双流道结构，其特征在于，所述内流道组件和所述外流道组件均呈管状结构；或者，所述内流道组件呈管状结构，所述外流道组件呈容器状结构。
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