CN108053897B - 集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，该反向法兰结构用于反应堆压力容器的筒体与顶盖之间的连接，所述反向法兰结构包括反向法兰本体，所述反向法兰本体呈一端内径大于另一端内径的筒状结构，且反向法兰本体内径较小的一端上还设置有多个螺栓孔，所述的多个螺栓孔均布于一个圆环上，且所述圆环的直径小于反向法兰本体内径较大端的内径。该法兰结构能减小密封环直径、顶盖厚度、顶盖高度、反应堆高度和反应堆重量，降低密封环和顶盖制造难度以及反应堆的轴向布置难度。

Description

集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构

技术领域

本发明涉及反应堆结构设计技术领域，特别是涉及一种集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构。

背景技术

反应堆压力容器作为反应堆冷却剂系统的压力边界，是封闭放射性物质和屏蔽核辐射的主要屏障，故反应堆压力容器应具有有效的密封性；反应堆压力容器装容、固定并支承堆内构件、堆芯部件，在调试装料时需吊入堆内构件和堆芯部件，在换料检修时需吊出堆内构件和堆芯部件，故反应堆压力容器应可拆且能满足堆内构件和堆芯部件的进出通道要求。因此，反应堆压力容器通常包含顶盖、筒体、紧固密封件(包括密封环与螺栓紧固件)三个部分，顶盖与筒体通过紧固密封件连接形成一个密封良好、通道足够的整体，顶盖与筒体相接部位通常采用法兰结构，以便安装紧固密封件(包括密封环与螺栓紧固件)。

现有的反应堆压力容器筒体法兰均采用普通法兰结构(法兰螺栓孔作用圆直径大于容器筒体内直径)，密封环直径、顶盖厚度、顶盖高度、反应堆高度和反应堆重量较大，从而给密封环、顶盖的制造以及整个反应堆的轴向布置带来严峻挑战，故现有的反应堆压力容器筒体法兰仅能实现一回路冷却剂的密封，已不能适应现代反应堆结构合理、壁厚较小、高度可控、制造容易、布置方便的发展需求，更不能满足现代一体化反应堆固定蒸汽发生器、集成蒸汽通道、减少外接蒸汽管道数量、降低系统管道布置难度的功能要求。

发明内容

针对上述提出的现有反应堆压力容器筒体法兰仅能实现一回路冷却剂的密封，已不能适应现代反应堆结构合理、壁厚较小、高度可控、制造容易、布置方便的发展需求的问题，本发明提供了一种集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，该法兰结构能减小密封环直径、顶盖厚度、顶盖高度、反应堆高度和反应堆重量，降低密封环和顶盖制造难度以及反应堆的轴向布置难度。

为解决上述问题，本发明提供的集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构通过以下技术要点来解决问题：集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，该反向法兰结构用于反应堆压力容器的筒体与顶盖之间的连接，所述反向法兰结构包括反向法兰本体，所述反向法兰本体呈一端内径大于另一端内径的筒状结构，且反向法兰本体内径较小的一端上还设置有多个螺栓孔，所述的多个螺栓孔均布于一个圆环上，且所述圆环的直径小于反向法兰本体内径较大端的内径。

具体的，本反向法兰作为反应堆压力容器的筒体与顶盖之间连接件，即所述反向法兰本体在运用时，设置有螺纹孔的一端用于与顶盖连接，反向法兰本体的另一端用于与筒体连接。本方案中，相较于现有反向法兰，所述反向法兰本体上内径较小的一端相当于为一个缩颈端，这样，相当于在保证设计压力满足使用要求的前提下，为实现压力容器的可拆卸连接，本方案提供的反向法兰能够减小顶盖、压力容器上法兰、法兰之间密封环的直径，以上直径的减小，可使得顶盖、法兰的厚度、法兰连接点处的筒体部分的厚度能够设计得更薄，顶盖高度、反应堆高度、反应堆重量等数值相较于现有技术也能够设计得更小，从而达到切实降低密封环和顶盖制造难度、反应堆的轴向布置难度，使得相应反应堆具有压力容器结构合理、壁厚较小、高度可控、制造容易、布置方便的特点。

更进一步的技术方案为：

所述反向法兰本体上还设置有多个蒸汽腔孔，各蒸汽腔孔均贯穿反向法兰本体侧壁的内、外侧，还包括数量与蒸汽腔孔数量相等的端盖，各蒸汽腔孔远离反向法兰本体中心的一端上均固定有一块端盖，所述端盖作为对应蒸汽腔孔外侧的封板；

各蒸汽腔孔的内侧均设置有一蒸汽发生器；

还包括设置于反向法兰本体上的蒸汽孔道与蒸汽出口接管，所述蒸汽孔道作为蒸汽腔孔与蒸汽出口接管之间的中间连通通道。

以上方案提供了一种继承蒸汽发生器的一体化反应堆压力容器，同时蒸汽通道集成于压力容器上，具有减少外接蒸汽管道数量、降低系统管道布置难度等特点；同时采用以上盖板作为蒸汽腔孔的封板，可使得本结构在加工时，可直接由反向法兰的外侧加工出蒸汽腔孔，在完成蒸汽发生器安装后，利用封板封闭蒸汽腔孔即可；同时，所述封板可用于蒸汽腔孔的位置标定，方便对压力容器进行维修和维护。

作为一种反向法兰在周向方向上力学性能均匀、可均匀利用核反应释热的方案，各蒸汽腔孔的轴线方向均位于反向法兰本体的径向方向，多个蒸汽腔孔环状均布于反向法兰本体上。

所述蒸汽出口接管的数量为蒸汽腔孔数量的一半，所述蒸汽孔道的数量与蒸汽腔孔的数量相等；

各蒸汽出口接管均通过两个蒸汽孔道与两个蒸汽腔孔相通，且蒸汽出口接管朝向反向法兰本体的轴线方向；各蒸汽出口接管均与相邻的两个蒸汽腔孔相连。本方案中，相当于一根蒸汽出口接管对应两个蒸汽腔孔，这样，在加工时，可由蒸汽出口接管的管口位置，钻制出两个蒸汽孔道用于连通两个蒸汽腔孔。本方案中，对应蒸汽管道在安装时管口与蒸汽出口接管出口对接，可达到进一步降低系统管道布置难度，减小核反应堆内蒸汽管道所占据空间的目的。

为使得采用本反向法兰的压力容器能够合理的利用核反应堆内空间，所述反向法兰本体用于与顶盖螺栓连接的一端呈内侧突出的台阶状，所述螺栓孔所在的圆环位于蒸汽出口接管的内侧。本方案在运用于压力容器上后，相当于压力容器的底部尺寸大于顶部尺寸，本方案中相当于相应蒸汽管道的接口位于顶盖的四周，这样，可使得蒸汽管道尽可能的不影响到压力容器周围空间。

为使得在反向法兰的周向方向上力学性能均匀性好，所述蒸汽出口接管均为轴线与反向法兰本体轴线平行的直管段，蒸汽出口接管、与该蒸汽出口接管相连的两个蒸汽孔道、与该蒸汽出口接管通过蒸汽孔道相连的两个蒸汽腔孔五者存在以下关系：两个蒸汽孔道相对于蒸汽出口接管的轴线对称、两个蒸汽腔孔相对于蒸汽出口接管的轴线对称。本方案中，相当于各蒸汽出口接管均位于对应的两个蒸汽腔孔的中央，这样，可使得各蒸汽孔道长度一直、相对于反向法兰的轴线倾角一致，这样可使得本结构具有加工质量可控性好、压力容器在工作时周向方向上受力较为均匀等特点。

作为具体的蒸汽发生器在蒸汽腔孔中的安装形式，所述蒸汽腔孔及蒸汽发生器上均设置有定位段，各蒸汽发生器均通过其上的定位段与对应蒸汽腔孔上的定位段相互约束而固定于对应蒸汽腔孔内。本方案不仅提供了一种具体的一体化压力容器的具体实现形式，同时本方案中蒸汽发生器在蒸汽腔孔内位置定位精确、装配方便。

作为相互约束的具体实现形式，所述相互约束为过盈配合。本方案中，优选将蒸汽发生器与蒸汽腔孔均设置为锥状，这样，便于实现两者配合面的自密封。

作为端盖的具体安装方案，所述端盖焊接于反向法兰本体上。本方案中，端盖对蒸汽腔孔的密封性好，同时端盖的安装对反向法兰的强度影响小。

为方便反向法兰与筒体的连接，所述反向法兰本体直径较大的一端上还设置有焊接坡口。

本发明具有以下有益效果：

具体的，本反向法兰作为反应堆压力容器的筒体与顶盖之间连接件，即所述反向法兰本体在运用时，设置有螺纹孔的一端用于与顶盖连接，反向法兰本体的另一端用于与筒体连接。本方案中，相较于现有反向法兰，所述反向法兰本体上内径较小的一端相当于为一个缩颈端，这样，相当于在保证设计压力满足使用要求的前提下，为实现压力容器的可拆卸连接，本方案提供的反向法兰能够减小顶盖、压力容器上法兰、法兰之间密封环的直径，以上直径的减小，可使得顶盖、法兰的厚度、法兰连接点处的筒体部分的厚度能够设计得更薄，顶盖高度、反应堆高度、反应堆重量等数值相较于现有技术也能够设计得更小，从而达到切实降低密封环和顶盖制造难度、反应堆的轴向布置难度，使得相应反应堆具有压力容器结构合理、壁厚较小、高度可控、制造容易、布置方便的特点。

附图说明

图1为本发明所述的集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构一个具体运用实施例的剖视图；

图2为图1所示沿着A-A方向的半剖视图；

图3为本发明所述的集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构一个具体实施例中，反映蒸汽发生器在蒸汽腔孔中安装方式的剖视图；

图4为图3中Ⅰ-1的放大图；

图5为本发明所述的集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构一个具体实施例中，反映蒸汽出口接管与蒸汽腔孔连通方式的剖视图。

图中标记分别为：1、顶盖，2、反向法兰本体，3、紧固密封件，4、蒸汽发生器，5、端盖，6、蒸汽腔孔，7、定位段，8、蒸汽孔道，9、蒸汽出口接管。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但是本发明不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1至图5所示，集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，该反向法兰结构用于反应堆压力容器的筒体与顶盖1之间的连接，所述反向法兰结构包括反向法兰本体2，所述反向法兰本体2呈一端内径大于另一端内径的筒状结构，且反向法兰本体2内径较小的一端上还设置有多个螺栓孔，所述的多个螺栓孔均布于一个圆环上，且所述圆环的直径小于反向法兰本体2内径较大端的内径。

具体的，本反向法兰作为反应堆压力容器的筒体与顶盖1之间连接件，即所述反向法兰本体2在运用时，设置有螺纹孔的一端用于与顶盖1连接，反向法兰本体2的另一端用于与筒体连接。本方案中，相较于现有反向法兰，所述反向法兰本体2上内径较小的一端相当于为一个缩颈端，这样，相当于在保证设计压力满足使用要求的前提下，为实现压力容器的可拆卸连接，本方案提供的反向法兰能够减小顶盖1、压力容器上法兰、法兰之间密封环的直径，以上直径的减小，可使得顶盖1、法兰的厚度、法兰连接点处的筒体部分的厚度能够设计得更薄，顶盖1高度、反应堆高度、反应堆重量等数值相较于现有技术也能够设计得更小，从而达到切实降低密封环和顶盖1制造难度、反应堆的轴向布置难度，使得相应反应堆具有压力容器结构合理、壁厚较小、高度可控、制造容易、布置方便的特点。本实施例中，顶盖1与反向法兰本体2通过紧固密封件3连接，即所述紧固密封件3包括连接螺栓及密封环。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1至图5所示，所述反向法兰本体2上还设置有多个蒸汽腔孔6，各蒸汽腔孔6均贯穿反向法兰本体2侧壁的内、外侧，还包括数量与蒸汽腔孔6数量相等的端盖5，各蒸汽腔孔6远离反向法兰本体2中心的一端上均固定有一块端盖5，所述端盖5作为对应蒸汽腔孔6外侧的封板；

各蒸汽腔孔6的内侧均设置有一蒸汽发生器4；

还包括设置于反向法兰本体2上的蒸汽孔道8与蒸汽出口接管9，所述蒸汽孔道8作为蒸汽腔孔6与蒸汽出口接管9之间的中间连通通道。

以上方案提供了一种继承蒸汽发生器4的一体化反应堆压力容器，同时蒸汽通道集成于压力容器上，具有减少外接蒸汽管道数量、降低系统管道布置难度等特点；同时采用以上盖板作为蒸汽腔孔6的封板，可使得本结构在加工时，可直接由反向法兰的外侧加工出蒸汽腔孔6，在完成蒸汽发生器4安装后，利用封板封闭蒸汽腔孔6即可；同时，所述封板可用于蒸汽腔孔6的位置标定，方便对压力容器进行维修和维护。

作为一种反向法兰在周向方向上力学性能均匀、可均匀利用核反应释热的方案，各蒸汽腔孔6的轴线方向均位于反向法兰本体2的径向方向，多个蒸汽腔孔6环状均布于反向法兰本体2上。

所述蒸汽出口接管9的数量为蒸汽腔孔6数量的一半，所述蒸汽孔道8的数量与蒸汽腔孔6的数量相等；

各蒸汽出口接管9均通过两个蒸汽孔道8与两个蒸汽腔孔6相通，且蒸汽出口接管9朝向反向法兰本体2的轴线方向；各蒸汽出口接管9均与相邻的两个蒸汽腔孔6相连。本方案中，相当于一根蒸汽出口接管9对应两个蒸汽腔孔6，这样，在加工时，可由蒸汽出口接管9的管口位置，钻制出两个蒸汽孔道8用于连通两个蒸汽腔孔6。本方案中，对应蒸汽管道在安装时管口与蒸汽出口接管9出口对接，可达到进一步降低系统管道布置难度，减小核反应堆内蒸汽管道所占据空间的目的。

为使得采用本反向法兰的压力容器能够合理的利用核反应堆内空间，所述反向法兰本体2用于与顶盖1螺栓连接的一端呈内侧突出的台阶状，所述螺栓孔所在的圆环位于蒸汽出口接管9的内侧。本方案在运用于压力容器上后，相当于压力容器的底部尺寸大于顶部尺寸，本方案中相当于相应蒸汽管道的接口位于顶盖1的四周，这样，可使得蒸汽管道尽可能的不影响到压力容器周围空间。

为使得在反向法兰的周向方向上力学性能均匀性好，所述蒸汽出口接管9均为轴线与反向法兰本体2轴线平行的直管段，蒸汽出口接管9、与该蒸汽出口接管9相连的两个蒸汽孔道8、与该蒸汽出口接管9通过蒸汽孔道8相连的两个蒸汽腔孔6五者存在以下关系：两个蒸汽孔道8相对于蒸汽出口接管9的轴线对称、两个蒸汽腔孔6相对于蒸汽出口接管9的轴线对称。本方案中，相当于各蒸汽出口接管9均位于对应的两个蒸汽腔孔6的中央，这样，可使得各蒸汽孔道8长度一直、相对于反向法兰的轴线倾角一致，这样可使得本结构具有加工质量可控性好、压力容器在工作时周向方向上受力较为均匀等特点。

作为具体的蒸汽发生器4在蒸汽腔孔6中的安装形式，所述蒸汽腔孔6及蒸汽发生器4上均设置有定位段7，各蒸汽发生器4均通过其上的定位段7与对应蒸汽腔孔6上的定位段7相互约束而固定于对应蒸汽腔孔6内。本方案不仅提供了一种具体的一体化压力容器的具体实现形式，同时本方案中蒸汽发生器4在蒸汽腔孔6内位置定位精确、装配方便。

作为相互约束的具体实现形式，所述相互约束为过盈配合。本方案中，优选将蒸汽发生器4与蒸汽腔孔6均设置为锥状，这样，便于实现两者配合面的自密封。

作为端盖5的具体安装方案，所述端盖5焊接于反向法兰本体2上。本方案中，端盖5对蒸汽腔孔6的密封性好，同时端盖5的安装对反向法兰的强度影响小。

实施例3：

本实施例在以上任意一个实施例提供的任意一个技术方案的基础上作进一步限定：为方便反向法兰与筒体的连接，所述反向法兰本体2直径较大的一端上还设置有焊接坡口。

实施例4：

如图1和图3所示，本实施例提供了一种具体的实现方案，集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，该反向法兰结构用于反应堆压力容器的筒体与顶盖1之间的连接，所述反向法兰结构包括反向法兰本体2，所述反向法兰本体2呈一端内径大于另一端内径的筒状结构，且反向法兰本体2内径较小的一端上还设置有多个螺栓孔，所述的多个螺栓孔均布于一个圆环上，且所述圆环的直径小于反向法兰本体2内径较大端的内径。

所述反向法兰本体2上还设置有多个蒸汽腔孔6，各蒸汽腔孔6均贯穿反向法兰本体2侧壁的内、外侧，还包括数量与蒸汽腔孔6数量相等的端盖5，各蒸汽腔孔6远离反向法兰本体2中心的一端上均固定有一块端盖5，所述端盖5作为对应蒸汽腔孔6外侧的封板；

各蒸汽腔孔6的内侧均设置有一蒸汽发生器4；

还包括设置于反向法兰本体2上的蒸汽孔道8与蒸汽出口接管9，所述蒸汽孔道8作为蒸汽腔孔6与蒸汽出口接管9之间的中间连通通道。

所示端盖5与反向法兰本体2的侧面焊接连接。

本实施例中，各蒸汽腔孔6均为圆孔，反向法兰本体2的侧面上还设置有多个环形槽，所示环形槽的数量与蒸汽腔孔6的数量一致，环形槽与蒸汽腔孔6一一对应，且相互对应的环形槽与蒸汽腔孔6具有如下关系：蒸汽腔孔6远离反向法兰本体2中心的一端的中心与与该蒸汽腔孔6对应的环形槽的中心重合，且一一对用的环形槽与蒸汽腔孔6之间具有环形凸起，所述端盖5在反向法兰本体2上的焊接点均位于环形凸起上。采用本方案，在进行端盖5焊接时，焊接热应力残留少、焊接热应力对反向法兰本体2的力学性能影响小。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，其特征在于，该反向法兰结构用于反应堆压力容器的筒体与顶盖（1）之间的连接，所述反向法兰结构包括反向法兰本体（2），所述反向法兰本体（2）呈一端内径大于另一端内径的筒状结构，且反向法兰本体（2）内径较小的一端上还设置有多个螺栓孔，所述的多个螺栓孔均布于一个圆环上，且所述圆环的直径小于反向法兰本体（2）内径较大端的内径；

所述反向法兰本体（2）上还设置有多个蒸汽腔孔（6），各蒸汽腔孔（6）均贯穿反向法兰本体（2）侧壁的内、外侧，还包括数量与蒸汽腔孔（6）数量相等的端盖（5），各蒸汽腔孔（6）远离反向法兰本体（2）中心的一端上均固定有一块端盖（5），所述端盖（5）作为对应蒸汽腔孔（6）外侧的封板；

各蒸汽腔孔（6）的内侧均设置有一蒸汽发生器（4）；

还包括设置于反向法兰本体（2）上的蒸汽孔道（8）与蒸汽出口接管（9），所述蒸汽孔道（8）作为蒸汽腔孔（6）与蒸汽出口接管（9）之间的中间连通通道。

2.根据权利要求1所述的集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，其特征在于，各蒸汽腔孔（6）的轴线方向均位于反向法兰本体（2）的径向方向，多个蒸汽腔孔（6）环状均布于反向法兰本体（2）上。

3.根据权利要求2所述的集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，其特征在于，所述蒸汽出口接管（9）的数量为蒸汽腔孔（6）数量的一半，所述蒸汽孔道（8）的数量与蒸汽腔孔（6）的数量相等；

各蒸汽出口接管（9）均通过两个蒸汽孔道（8）与两个蒸汽腔孔（6）相通，且蒸汽出口接管（9）朝向反向法兰本体（2）的轴线方向；各蒸汽出口接管（9）均与相邻的两个蒸汽腔孔（6）相连。

4.根据权利要求3所述的集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，其特征在于，所述反向法兰本体（2）用于与顶盖（1）螺栓连接的一端呈内侧突出的台阶状，所述螺栓孔所在的圆环位于蒸汽出口接管（9）的内侧。

5.根据权利要求3所述的集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，其特征在于，所述蒸汽出口接管（9）均为轴线与反向法兰本体（2）轴线平行的直管段，蒸汽出口接管（9）、与该蒸汽出口接管（9）相连的两个蒸汽孔道（8）、与该蒸汽出口接管（9）通过蒸汽孔道（8）相连的两个蒸汽腔孔（6）五者存在以下关系：两个蒸汽孔道（8）相对于蒸汽出口接管（9）的轴线对称、两个蒸汽腔孔（6）相对于蒸汽出口接管（9）的轴线对称。

6.根据权利要求1所述的集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，其特征在于，所述蒸汽腔孔（6）及蒸汽发生器（4）上均设置有定位段，各蒸汽发生器（4）均通过其上的定位段与对应蒸汽腔孔（6）上的定位段相互约束而固定于对应蒸汽腔孔（6）内。

7.根据权利要求6所述的集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，其特征在于，所述相互约束为过盈配合。

8.根据权利要求1所述的集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，其特征在于，所述端盖（5）焊接于反向法兰本体（2）上。

9.根据权利要求1至8中任意一项所述的集成蒸汽通道的反应堆压力容器反向法兰结构，其特征在于，所述反向法兰本体（2）直径较大的一端上还设置有焊接坡口。