CN109036595B - 用于反应堆容器的多向滑动支承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于反应堆容器的多向滑动支承装置，多向滑动支承装置包括支承组件和滑动座体组件。支承组件水平侧向伸出；滑动座体组件上设有水平设置的支承面，支承组件可沿支承面在水平方向滑动地与滑动座体组件配合，以释放容器在水平面上的热位移，并限定在水平面上的位移范围。本发明中的多向滑动支承装置的摩擦副在水平面上具有多向自由度，能释放容器在水平面上的热位移，并限定在水平面上的位移范围，在有效地承载容器的垂向载荷的同时，还能释放自身热胀以及叠加系统的不同方向的热膨胀和热位移。本发明中的多向滑动支承装置的摩擦副的摩擦力大小稳定并且可控制。

Description

用于反应堆容器的多向滑动支承装置

技术领域

本发明涉及核电领域，更具体地说，涉及一种用于反应堆容器的多向滑动支承装置。

背景技术

陆上大型商用反应堆一回路蒸汽发生器和主泵大都采用了一组双端带球形关节轴承的支腿组成连杆结构作为主承重支承，具备沿主管道轴线方向大范围和多向小范围位移的功能。上部采用阻尼或与拉杆组合的方式构成侧向支承，限制在事故工况下设备的侧向位移。

陆上大堆蒸汽发生器受一回路系统热胀冷缩特性影响，必须释放较大的热位移，其支承采用连杆支腿和阻尼的支承方式。连杆支腿和阻尼支承两端通常采用球形关节轴承，这种关节轴承允许沿销轴轴线不受限的旋转，同时允许沿其它各向幅度受限的旋转。

由于连杆不稳定性和球形关节轴承的多自由度，支承允许蒸发器在管道轴线较大位移，并且允许沿其余方向发生有限的位移。连杆支腿支承具有多向自由度，必须与主管道一起构成稳定的支承系统。

陆地环境下，蒸汽发生器在正常工况下长时间保持静止，在事故工况下设备受侧向冲击作用，产生短暂的与自身成正比的惯性力。由于设备中心与支承点不重合，惯性力作用于支承件产生力矩。陆地环境下蒸汽发生器长时间保持静止，连杆支腿支承仅承受垂直载荷。在地震、破口、外部冲击等事故工况下，连杆支腿无法有效传递水平载荷和力矩，而需要由阻尼器来承载短暂的侧向冲击载荷。

而在海洋环境的持续周期性摇摆、倾斜条件下，各主设备在水平方向会产生较大的持续交变惯性载荷，其大小与设备质量成正比。蒸汽发生器必须释放系统热胀量，陆地型的支腿支承及阻尼器的组合具有多向自由度和活动空间，无法提供有效的侧向支承，可能引起设备失稳。同时在海洋环境下，连接各设备的主管道会受到较大周期性交变载荷，引起疲劳失效风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种用于反应堆容器的多向滑动支承装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种用于反应堆容器的多向滑动支承装置，包括支承组件和滑动座体组件；

所述支承组件水平侧向伸出；

所述滑动座体组件上设有水平设置的支承面，所述支承组件可沿所述支承面在水平方向滑动地与所述滑动座体组件配合，以释放所述容器在水平面上的热位移，并限定在水平面上的位移范围。

优选地，所述支承组件包括水平伸出的支承键。

优选地，所述支承组件还包括与所述支承键固定连接的调整滑板，所述调整滑板与所述支承面滑动配合。

优选地，所述滑动座体组件包括滑动板，所述支承面形成于所述滑动板上，所述支承面与所述支承组件滑动配合，在所述容器释放热位移时产生相对滑动。

优选地，所述滑动座体组件还包括底座，所述滑动板安装在所述底座上。

优选地，所述滑动座体组件还包括供所述底座安装的调整板。

优选地，所述底座上设有对所述支承组件在水平面上的侧向位置进行限位的侧向限位机构。

优选地，所述侧向限位机构包括位于所述支承组件水平两相对侧的两组限位单元，每一限位单元包括定位台、以及设置在所述定位台上的限位件；

所述限位件的一端与所述支承组件的侧面相对，且所述限位件在所述定位台上的轴向位置可调，以调节两所述限位件之间的间距。

优选地，所述多向滑动支承装置还包括连接在所述支承组件和所述滑动座体组件之间的轴向限位机构，以限定所述支承组件和所述滑动座体组件在所述支承组件的伸出方向的位移量。

优选地，所述轴向限位机构包括沿所述支承组件的伸出方向设置的连接杆，所述连接杆的两端分别设有第一锁孔、第二锁孔，所述第一锁孔、第二锁孔内分别穿设有与所述支承组件、滑动座体组件连接的锁合件；

所述第一锁孔、第二锁孔中的至少一个为沿所述支承组件的伸出方向延伸设置的腰形孔，以让所述支承组件和所述滑动座体组件相对滑动，并限定滑动位移量。

优选地，所述容器为压力容器、蒸汽发生器、主泵中的一种。

实施本发明的用于反应堆容器的多向滑动支承装置，具有以下有益效果：本发明中的多向滑动支承装置的摩擦副在水平面上具有多向自由度，能释放容器在水平面上的热位移，并限定在水平面上的位移范围，在有效地承载容器的垂向载荷的同时，还能释放自身热胀以及叠加系统的不同方向的热膨胀和热位移。

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是本发明实施例中的容器外设置有多向滑动支承装置时的结构示意图；

图2是图1中的多向滑动支承装置的结构示意图；

图3是图1中的多向滑动支承装置的剖面结构示意图。

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。

本发明一个优选实施例中的反应堆一回路包括压力容器、蒸汽发生器、主泵，压力容器作为整个反应堆的定位中心，其设备中心位置不变，与蒸汽发生器、主泵通过连接短管连接构成一个闭合环路。

压力容器、蒸汽发生器、主泵作为反应堆一回路的容器1，在一回路各容器1起堆、停堆时温度会在室温与反应堆运行温度间变化，因此反应堆压力容器会因温度变化产生热膨胀，蒸汽发生器和主泵不仅自身产生热膨胀，还要叠加管道热伸长发生热位移。

当反应堆起堆时，一回路各容器1及连接短管温度逐渐上升，压力容器、蒸汽发生器以及主泵均会产生热膨胀，同时各容器1间的连接短管也会伸长。

压力容器作为整个反应堆的定位中心，其设备中心位置不变。蒸汽发生器和主泵摩擦副支承部分不仅要释放自身膨胀，同时也要释放叠加热位移。因温度跨度较大，反应堆热位移量往往多达数十毫米，如果将所有设备的支承设计为固定支承，完全限制这些热膨胀和热位移，容器和支承受的热应力会超过应力限值而发生破坏。

如图1、图2所示，在一些实施例中，在每一容器1的外侧设有多向滑动支承装置2，多向滑动支承装置2包括支承组件21和滑动座体组件22，支承组件21水平侧向伸出。滑动座体组件22上设有水平设置的支承面，支承组件21可沿支承面在水平方向滑动地与滑动座体组件22配合，以释放容器1在水平面上的热位移，并限定在水平面上的位移范围。

在堆冷热态变化过程中，支承组件21依靠与滑动座体组件22之间的摩擦副沿反应堆压力容器和蒸汽发生器之间的连线相对于滑动座体组件22受限移动。在一些实施例中，支承组件21与滑动座体组件22之间可以不做定向，让两者之间做不定向的相对移动，实现蒸汽发生器和主泵等容器1的不在连接短管轴向的多向热位移。

优选地，由于可以实现多向热位移，可以在每一容器1的周圈分布有若干多向滑动支承装置2。多向滑动支承装置2主要功能是承载容器1的垂向及部分侧向载荷，多个多向滑动支承装置2一起构成完整的支承，限制容器1的旋转自由度和垂向平移自由度，起到既能有效的限制容器1自由度，又能释放冷热态变化导致的系统多向热位移的作用。

结合图2、图3所示，在一些实施例中，支承组件21的一端与容器1连接，支承组件21的另一端水平伸出。滑动座体组件22安装到主体支座3上，对支承组件21支承，让支承组件21与支承面的上侧滑动配合。

进一步地，支承组件21包括水平伸出的支承键211，支承键211的一端与容器1连接，另一端水平向外伸出。

支承组件21还包括与支承键211固定连接的调整滑板212，调整滑板212与支承面滑动配合。调整滑板212位于支承键211和支承面之间，只让调整滑板212与支承面滑动配合。调整滑板212上设有卡槽，支承键211卡合到卡槽内实现固定连接。

优选地，滑动座体组件22包括滑动板221，支承面形成于滑动板221上。支承面与支承组件21滑动配合，在容器1释放热位移时产生相对滑动。支承组件21可与滑动座体组件22形成摩擦副，可获得稳定的摩擦力并可通过变量控制。

进一步地，滑动板221采用材料具有耐磨损且摩擦系数稳定的特性，与调整滑板212构成摩擦副，可通过更换不同摩擦系数的材料、在摩擦面添加润滑油等，提供稳定可控的摩擦力，同时与调整滑板212产生相对滑动，释放热位移。

滑动座体组件22通常还包括底座222，滑动板221安装在底座222上，可以更换不同材质的滑动板221，控制滑动板221与调整滑板212之间的摩擦力大小。

进一步地，滑动座体组件22还包括供底座222安装的调整板223，调整板223设置于底座222的下侧，且位于底座222与主体支座3间，现场实配厚度实现容器1的水平调整及标高微调。

多向滑动支承装置2还包括连接在支承组件21和滑动座体组件22之间的轴向限位机构4，以限定支承组件21和滑动座体组件22在支承组件21的伸出方向的位移量，同时，还能限制在高度方向上产生移动。

轴向限位机构4包括沿支承组件21的伸出方向设置的连接杆41，连接杆41的两端分别设有第一锁孔411、第二锁孔412，第一锁孔411、第二锁孔412内分别穿设有与支承组件21、滑动座体组件22连接的锁合件。

第二锁孔412为沿支承组件21的伸出方向延伸设置的腰形孔，以让支承组件21和滑动座体组件22相对滑动，并限定滑动位移量。在其他实施例中，也可将第一锁孔411做成沿支承组件21的伸出方向延伸设置的腰形孔，或者将第一锁孔411、第二锁孔412均做成腰形孔，能限定滑动行程即可。

进一步地，为了限定支承组件21相对滑动座体组件22在侧向上的滑动范围，底座222上设有对支承组件21在水平面上的侧向位置进行限位的侧向限位机构5。侧向限位机构5限定的位置根据冷热态支承键211的位置来调整，实现支承组件21侧向移动极限位置限制。

在一些实施例中，侧向限位机构5包括位于支承组件21水平两相对侧的两组限位单元51，每一限位单元51包括定位台511、以及设置在定位台511上的限位件512。在其他实施例中，也可只在一侧设置限位单元51，另一侧为挡壁进行限位。

限位件512的一端与支承组件21的侧面相对，且限位件512在定位台511上的轴向位置可调，以调节两限位件512之间的间距，两限位件512之间的间距限定了支承组件21的侧向滑动范围。限位件512可为与定位台511螺接的螺杆，便于调节轴向位置。

侧向限位机构5可限制容器1在事故工况下的位移，可以有效地实现蒸汽发生器和主泵等容器1的不在连接短管轴向的多向热位移，实现对多向热位移的有限制的释放。

支承组件21和滑动座体组件22之间的摩擦副通过变量控制，在调整滑板212与滑动板221之间建立有限位的摩擦副，通过变量控制摩擦力大小到一个范围，实现热膨胀、热位移发生时其产生的应力大于摩擦力能推动摩擦副滑动，而温度稳定时各容器1、管道均保持稳定时摩擦力能抵消或者分担水平分力，进而优化管道的受力情况，避免管道疲劳现象。

同时多向滑动支承装置2有一个多向摩擦副结构，既满足蒸汽发生器和主泵不同支点的多向热膨胀、热位移要求，同时又能提供可控并且稳定的摩擦力适应海洋环境下长时间周期性交变载荷，优化容器1的受力分布，避免疲劳失效。

在反应堆工作时，随着一回路的温升，自身热膨胀叠加热位移被支承组件21和滑动座体组件22之间的摩擦副产生的额定摩擦力所限制，热应力持续增大。当热应力增大到大于摩擦副设定的静摩擦力时，摩擦副开始发生滑移，持续释放热应力，同时设备中心开始向热态位置移动。

整个热位移释放过程会持续直到一回路达到正常运行温度，容器1所受热应力等于摩擦副设定的滑动摩擦力。当一回路温升结束进入稳定运行状态后，各容器1热膨胀、热位移过程结束，中心处于稳定状态，此时摩擦副停止滑移产生水平方向的静摩擦力，摩擦副支座释放热应力过程结束。

当一回路进入热态稳定运行后，支承组件21和滑动座体组件22之间的摩擦副开始承载由海洋环境叠加的常态周期性交变载荷。由于海洋环境引起的横摇、纵摇、横倾、纵倾以及垂荡的周期性交变载荷长期作用，致使各容器1承受很大的侧向惯性载荷。但是摩擦副支座在水平方向是具有限位的自由度，冷、热态侧向只能单边限位。此时摩擦副产生的侧向静摩擦力持续的抵御海洋环境引起的周期性交变载荷，避免各容器1管道连接处等薄弱环节产生疲劳风险。

在其他实施例中，也可为滑动座体组件22与容器1固定连接，让支承组件21安装到主体支座3上，且支承组件21的一端向容器1的外壁面水平伸出。滑动座体组件22的支承面朝下设置，支承组件21支承在支承面的下侧。

本发明具有以下优点：

1.采用热应力释放原则，采用连接杆41连接支承组件21和滑动座体组件22，对一回路系统冷、热态变化引起的设备自胀和热位移叠加的设备中心位移和自胀进行释放效果更优，产生的热应力和附加应力小；

2.通过连接杆41连接和多向摩擦副结构，实现水平面内多向平移自由度释放；底座222侧向设置限位件512，根据冷热态位置调整，限制容器1的极限位置；

3.采用基于变量控制的摩擦副结构，全程提供可控制的稳定的侧向摩擦力，以承载海洋环境长时间周期性摇摆、倾斜等恶劣工况引起的侧向力，优化管道焊缝等薄弱环节受力，减小疲劳风险；

4.有了底座222的调整板223可以现场实测后分别配板，与其它制作配合实现容器1调平和标高微调；

5.采用分体式模块化设计，可应用于蒸汽发生器、主泵等环路系统中的外围容器1，减少支承的种类，利于设计周期缩短和制造成本的降低。

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。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于反应堆容器的多向滑动支承装置（2），其特征在于，包括支承组件（21）和滑动座体组件（22）；

所述支承组件（21）水平侧向伸出；

所述滑动座体组件（22）上设有水平设置的支承面，所述支承组件（21）可沿所述支承面在水平方向滑动地与所述滑动座体组件（22）配合，以释放所述容器（1）在水平面上的热位移，并限定在水平面上的位移范围；

所述滑动座体组件（22）包括滑动板（221）和底座（222），所述滑动板（221）安装在所述底座（222）上，所述支承面形成于所述滑动板（221）上，所述支承面与所述支承组件（21）滑动配合，在所述容器（1）释放热位移时产生相对滑动；

所述底座（222）上设有对所述支承组件（21）在水平面上的侧向位置进行限位的侧向限位机构（5），所述侧向限位机构（5）包括位于所述支承组件（21）水平两相对侧的两组限位单元（51），每一限位单元（51）包括定位台（511）、以及设置在所述定位台（511）上的限位件（512）；所述限位件（512）的一端与所述支承组件（21）的侧面相对，且所述限位件（512）在所述定位台（511）上的轴向位置可调，以调节两所述限位件（512）之间的间距。

2.根据权利要求1所述的多向滑动支承装置（2），其特征在于，所述支承组件（21）包括水平伸出的支承键（211）。

3.根据权利要求2所述的多向滑动支承装置（2），其特征在于，所述支承组件（21）还包括与所述支承键（211）固定连接的调整滑板（212），所述调整滑板（212）与所述支承面滑动配合。

4.根据权利要求1至3任一项所述的多向滑动支承装置（2），其特征在于，所述滑动座体组件（22）还包括供所述底座（222）安装的调整板（223）。

5.根据权利要求1至3任一项所述的多向滑动支承装置（2），其特征在于，所述多向滑动支承装置（2）还包括连接在所述支承组件（21）和所述滑动座体组件（22）之间的轴向限位机构（4），以限定所述支承组件（21）和所述滑动座体组件（22）在所述支承组件（21）的伸出方向的位移量。

6.根据权利要求5所述的多向滑动支承装置（2），其特征在于，所述轴向限位机构（4）包括沿所述支承组件（21）的伸出方向设置的连接杆（41），所述连接杆（41）的两端分别设有第一锁孔（411）、第二锁孔（412），所述第一锁孔（411）、第二锁孔（412）内分别穿设有与所述支承组件（21）、滑动座体组件（22）连接的锁合件；

所述第一锁孔（411）、第二锁孔（412）中的至少一个为沿所述支承组件（21）的伸出方向延伸设置的腰形孔，以让所述支承组件（21）和所述滑动座体组件（22）相对滑动，并限定滑动位移量。

7.根据权利要求1至3任一项所述的多向滑动支承装置（2），其特征在于，所述容器（1）为压力容器、蒸汽发生器、主泵中的一种。