CN85102555A - 在外筒壳内径向支撑排列在换热管束筒壳中换热管束的热交换器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有排列在换热管束筒壳中管束的蒸汽发生器。

换热管束筒壳包括其壁上开口，每个开口相应于一个支撑部件；沿着开口边缘固定着径向凸入筒壳和热交换器外壁之间空间的套筒；每个支撑部件包括两个放置在其延伸线的圆柱形部件，一个大直径部件由其侧表面焊在套筒中；一个小直径部件支撑在外筒壳上。楔插在支撑部件的部件和热交换器的间隔板之间。

本发明特别应用于高压水核反应器的蒸汽发生器中。

Description

本发明涉及一个在外筒壳内径向支撑排列在换热管束筒壳中换热管束的热交换器。

热交换器，如在高压水核反应器中的蒸汽发生器，包括一个由大量垂直布置在大致为筒状的换热器管束筒壳中小直径组成的换热管束，该换热管束筒壳放置在蒸汽发生器的厚刚性高压外壳中。

核反应器的高压水在小直径管中循环并且要蒸发的水被引入换热管束筒壳，在这里开始接触管子的外表面，在换热管束筒壳顶部收集蒸汽，并且通常由安置在换热管束筒壳上方、蒸汽发生器外壳内的蒸汽-水分离器干燥。

由一个装置向蒸汽发生器喂入要蒸发的水，该装置通常安装在靠近换热管束筒壳顶部的地方。而且，由蒸汽-水分离器从蒸汽中回收的水，同样也送回换热管束筒壳再蒸发。这样，在蒸汽发生器壳中即可产生连续的水流循环。这样的循环可能需要引导装置，如：用和换热管束筒壳及蒸汽发生器外壳同轴安置在附加筒壳盖住其一部分侧表面。

蒸汽发生器是非常高的单元，其中，安排有各种各样的同轴壳体且留有间距，该间距通常是很小的。

众所周知，可以使用间隔板以固定的径向相互位置支撑换热管束。换热管束穿过间隔板，而且该间隔板沿换热管束高度方向布置，这些间隔板由连接杆系在一起全部放入换热管束筒壳中。

因此，由间隔板在半径方向保持蒸汽发生器的各种同轴壳体及所有换热管束是很重要的，以避免在这些壳体和换热管束之间，在外应力的作用下，如地震产生的应力作用下，所产生的相对运动和冲击。

在法国专利№2，511，491中提出了从径向和轴向在蒸汽发生器内厚刚性外壳中支撑换热管束筒壳的装置。这些支撑装置和换热管束固定，形成许多组，每一组安置在一个间隔板的水平面，每一组的这种支撑装置在间隔板的圆周上，这些支撑装置由那些厚度大于换热管束壳厚度的部件组成并且这些部件固定在换热管束筒壳壁上，局部地在间隔板的水平面上。这些部件钻上攻丝孔，孔中可以旋上螺纹螺栓。该螺栓向换热管束壳和刚性外壳体乏间间距凸入的端部压在这个外壳体的内表面，在调整螺栓后，在间隔板外缘和面对换热管束的支撑装置内表面之间插入一个楔形阻塞元件，该装置即放入支撑位置。

这种支撑装置的缺点是在换热管束壳和外壳体之间占据相当宽的空间，这样，由于没有良好的密封就要适当地限制在该空间循环的要蒸发水的通路开口。这些支撑装置同样有必须在间隔板圆周部分加工的长孔中插入楔子的缺点。这些长孔相应地减少了换热管束圆周管和支撑板边缘的距离。当在圆周和间隔板之间要保持一个适当的距离时，在换热管束中管子的数量就必须减少。而且支撑部件一定要有不适于由焊接固定在换热管束壁上的形状。

在带有许多以环形间隔为界线的同轴壳体的蒸汽发生器壳体中，每个间隔必须良好密封。在实际中，不可能使用例如在法国专利№2、511、491中叙述的支撑装置，使用该装置只能引起泄漏事故。

本发明的目的是提供一种在外筒壳内径向支撑排列在换热管束筒壳中换热管束的热交换器，以及与外筒壳同轴在换热管束壳内放置一套相对于换热管束横向排列的间隔板，并沿着换热管束长度方向隔开放置。在换热管束上整体固定几组支撑部件，这些部件在间隔板水平面上径向排列，而且每一个支撑部件插在间隔板外缘和外筒壳内表面之间。随着楔形装置插入间隔板和支撑部件之间，热交换器的换热管束筒壳由支撑部件良好地支撑在外筒壳。而支撑部件对流体在换热器中循环只有非常有限的阻碍。这非常适用于热交换器带有两个以上有间隔的同轴壳体，该间隔互相良好密封而且可以简便迅速地焊接安装。

为此目的：

-换热管束筒壳在其壁上带有开口，每一个开口对应于一个支撑部件。开口固定在径向凸入换热管束筒壳和热交换器外壁之间间隔的套筒边缘上。

每一个支撑部件带有两个有同一径向轴的筒形部件，一个部件轴线在另一个部件轴线延长线上。大直径部件由其外侧表面焊在相应套筒内部;还带有一个楔形装置的支撑表面对着管束，相对于支撑部件轴倾斜。小直径部件用其在热交换器外筒壳内表面一端支撑。

为了更好地理解本发明，现将借助于非限制性的实例，参照带有径向支撑内壳体的装置的予热型高压水核反应器中蒸汽发生器的附图加以说明。

图1，是包括管束的蒸汽发生器中心部件对称的垂直平向剖视图;

图2，是沿图1中AA或BB的剖视图，显示蒸汽发生器内壳体的支撑装置;

图3，是图1中蒸汽发生器沿CC的半个剖视图;

图4，是如图2所示支撑部件沿图5中DD的剖视图;

图5，是沿图4中E的剖视图;

图6，是沿图4中FF的剖视图;

图7，图8和图9是类似于图4、图5和图6的剖视图，分别表示根据一种实施例变化形式的支撑装置。

图1表示了一个高压水核反应器蒸汽发生器的中心部分。蒸汽发生器带有管板1，在管板1上固定着换热管束2的管子，管束的端部在板1的下表面开口。图中的仅由两个最外面的换热管束的U型管轴线表示这个换热管束的排列。

管板1整体固定在其下部的球形底座上（图中未示）形成两部分腔室，其中一个腔室接收来自核反应器的高温高压水并通过管子的一端进入管子。另一个腔室在换热管束2的管子中已经循环的高压水返回核反应应器容器之前，接收这一部分高压水。

管板1由其上部整体固定在蒸汽发生器的外筒壳3上，外筒壳3为圆筒形，在其中心部分，围起换热管束。在外筒壳3上部，圆筒外围3由其锥台部分3a连接在蒸汽室（图中未示），在蒸汽室中装有水-蒸汽分离器，干燥蒸汽发生器产生的蒸汽。

换热管束2全部装在换热器管束筒壳5中，该筒壳5同样也是圆筒形而且布置在外筒壳3内部并与其同轴。这个换热管束筒壳5在其下缘和管板1上表面之间有一个自由空间。换热管束筒壳5的内部体积由隔板6在其高度几分之一的地方分成两部分。隔板6沿着管束中心空间分布，伸入换热管束直至一定高度。相应于接收来自核反应器的高压水的部分管子为热支路，相应于通过部分管子高压水离开换热管束为冷支路。

如图1，图2和图3所见，蒸汽发生器带有与筒壳3和筒壳5同轴的中间筒壳7，并且布置在这些筒壳之间部分圆周上。该部分圆周基本上对应于换热管冷支路。这个中间筒壳7在顶部与平行于且相对于外筒壳3的圆台部分3a的圆台部分7a相连接。

图1所示的蒸汽发生器，由进水装置口把要蒸发的水喂入由筒壳5和筒壳7形成的空间，这些筒壳之间在其端部密封，如图2和图3所示，这样就允许要蒸发的水只通过换热管束冷支路的底部喂入。换热管束冷支路的下部直至隔板6的顶部可以喂入要预热的水。另一方面由发生器顶部蒸汽室中的分离器回收的水同时通过包括在外筒壳3和换热管束筒壳5之间的环形空间，通过包括在中间筒壳7和外筒壳3之间的环形空间（这两个空间由换热管束热支路下部连通），通过包括在由换热管速冷支路连通的换热管束筒壳5和中间筒壳7之间的环形空间返回换热管束的底部。

用这种方法，由高温分离器回收的水流仅部分地受预热作用。

所有在筒壳5与换热管束接触的水在筒壳5中接触管束2向上循环时被加热，热水蒸发而蒸汽在换热管束筒壳5顶部被收集。

换热管束的管子由在筒壳5中横向排列的间隔板8侧向支撑。

连接杆9其底端固定在管板1上使间隔板8能保持轴向间距。

在外筒壳3上支撑筒壳5和筒壳7的装置10，以及在外筒壳3上没有中间筒壳7的部分支撑换热管束筒壳5的装置11插在间隔板8的边缘和外筒壳3的内表面。

从图2和图3可以看出，这些支撑装置10和支撑装置11均匀地分布在间隔板8的圆周上。两个连续装置的径向支撑轴形成26°角。这样有7个支撑装置10和7个支撑装置11布置在每个间隔板周围。装置10和装置11的径向支撑轴的相邻位置形成24°角。

图2和图3中表示了支撑装置角度位置的度数。间隔板的对称轴作0°-180°轴。

放置在两个间隔板周围和两个下半间隔板（图2）周围的支撑装置，仅在支撑区域宽度和间隔板与支撑部分间楔形部件的数量上不同于放置在中间隔板（图3）

图4，图5和图6更详细地表示支撑装置10相对于蒸汽发生器的外筒壳3径向支撑换热管束筒壳5和中间筒壳7。筒壳5由开口14穿透，该孔对应于筒壳5带有圆柱体的横切面。该圆柱体的轴线X′X为径向，而且基本上在间隔板8的水平面上。这根轴X′X形成支撑装置10的支撑轴。带圆形基底的套筒15其轴线仍为X′X，略微凸入包括在换热管束筒壳5和外筒壳3之间的环形空间。沿着开口14焊接固定在热管筒壳5的壁上。

相似于筒壳5，中间筒壳7也有一个由带有轴线X′X的圆柱体的筒壳7的横切面形成的开口，该开口16的直径小于开口14。沿着开口16凸入筒壳7和筒壳5之间空间的套筒17焊接固定在筒壳7壁上。焊在套筒15和套筒17自由端的环形板18使套筒15和套筒17连接起来。

支撑部件由一个单块轴线为X′X，整个为圆柱形的部件20组成。这个支撑部件20带有一个大直径部分20a，其外径略小于套筒15的内径，一个小直径部分20b其外径略小于套筒17的内径。

面向蒸汽发生器内部的支撑部件20表面。就是说，面向换热管束和间隔板8，加工成相对于垂直轴夹角5°的斜支撑面20c，这一支撑面20c相对于水平轴XX′在径向倾斜。支撑表面的倾斜角度对应于插在间隔板8和支撑部件20之间楔23的加工角度。

面向外筒壳3内表面的部件20小直径部分2b端部加工后在部件20和外壳3内表面形成球支撑面。

为了安装支撑装置10，支撑部件20如图4和图5所示安置，使其球端面与外筒壳3内表面接触，然后在这个部件20a部分的外端面和套筒内15表面之间作出焊缝24。由于有这一圈焊缝，安装工序变得简便了。

然后在部件20的支撑面20c和间隔板8的外侧缘之间放入一套楔23，相对于外筒壳3，在径向XX′获得筒体5的良好支撑。

在图2所示更宽的支撑部件的情况中，必须并排放置6个楔，以楔牢支撑部件。在图3所示较窄的部件中，只需3个楔。

在楔牢后，楔由焊缝固定在部件20的支撑面20c上。

筒壳5的径向支撑是由重复这些把每一个支撑装置10放在每一个间隔板8周围上的工序而获得。支撑装置10能够径向支撑换热管束筒壳5和中间筒壳7。中间筒壳在支撑装置水平面，由套筒17和套筒15以及环形板18固定在筒壳5上。可能还能看出，由于转动的部件焊在其整个圆周上，筒壳5和筒壳7之间的空间与换热管束筒壳5和外筒壳3之间空间保持良好的隔绝，支撑部件即放置在这个隔绝空间外部。

在换热管束筒壳和外筒壳3上没有中间筒壳7包括的部分之间的支撑装置11由一个支撑部件组成。该支撑部件与部件20一致，其大直径部分焊在与套筒15一致的套筒上。该套筒固定在开口水平面上，该开口在筒壳5壁上与开口14一致。一个支撑装置包括图4、图5和图6所示一套部件，但不需要套筒17和环形板18。

图7、图8和图9表示一个支撑部件实施例的变化形式。该支撑部件不再是单块而是由两块分开的部件30a和30b组成。大直径部分30a焊在带圆形基部25的套筒内部。该套筒沿着筒壳5壁上的开口焊在筒壳5上，这个开口与图4到图6所示实施例的开口14一致。

支撑在外筒壳3内表面上的小直径部分30b焊接固定在带圆形基部27的套筒上。该套筒固定在中间套筒7并与套筒25同轴。部件30a由平面支撑部件30b，当楔33插在间隔板8外侧缘和支撑表面30c之间时，支撑表面30相对于垂直轴倾斜，而且在部件30a向内一面加工，就是说向蒸汽发生器换热管束的一面。

在安装时，部件30a和部件30b由环形焊缝各自连接在套筒25和套筒27，装上楔33，部件30a和30b即可支撑在间隔板和外筒壳3上。

可以看出，根据本发明的换热器的主要优点是该换热器带有支撑装置，从径向在刚性外筒壳上支撑其换热管束的内筒壳和间隔板。这一作法极其有效，而且在这些筒壳之间对热交换器流体循环只产生很小阻碍。实际上，支撑部件包括有一个很小截面的部件，该部件在径向伸过筒壳之间大多数空间，其大直径部分能使该支撑部件固定在换热管束筒壳上，而且能够减少其长度。不过，这些支撑装置可以只由圆形焊缝固定，这些焊缝是很容易做的。这些支撑装置在筒壳上是借助于套筒和焊在上面的环形板实现。这些环形板在筒壳之间得到能完全防止泄漏的连接，也能保持筒壳之间的良好隔绝。

根据本发明，支撑热交换器的装置是这样形状的，它们适用于包括任何数量内壳的热交换器。

本发明不限于上述实施例，相反，它包括任何形式变化。

这样，支撑部件和楔形部件可以在形状上不同于上述形式。分布在间隔板周围支撑装置的数量没有限制，对于蒸汽发生器外筒壳和换热管束筒壳之间的空间流体的循环，每一个支撑装置仅形成尺寸很小的障碍。

在蒸汽发生器高度方向，支撑装置的形状和分布也可能不同于上述形状和分布。

最后，本发明不仅应用在高压核反应器的蒸汽发生器中，还可以应用在其他带有分布在筒形管壳内管束的其他热交换器，这些支撑装置放置在刚性筒状高压外壳内。

Claims (6)

1、在外筒壳(3)内径向支撑排列在换热管束筒壳(5)中换热管束(2)的热交换器，以及与外筒壳(3)同轴在换热管束筒壳(5)中安置一套相对于换热管束(2)横向排列的间隔板(8)并沿其长度间隔开；整体固定在换热管束筒壳(5)上的几套支撑部件(20、30)在间隔板(8)水平面径向排列而且每一个支撑部件(20、30)插在间隔板(8)的外缘和外筒壳(3)的内表面之间；在间隔板(8)和支撑部件(20、30)之间插入楔形装置(23、33)，其中：-在换热管束筒壳(5)壁上有开口(14)，每一开口(14)对应于一个支撑部件(20、30)，沿着孔的边缘，固定着径向凸入换热管束筒壳(5)和热交换器外壁(3)之间空间的套筒(15、25)；-每一个支撑部件(20、30)包括两个同一径向轴的圆柱形部件(20a、20b-30a、30b)，一个部件的轴在另一个部件轴的延长线上；大直径部件由其外侧面焊在对应套筒(15、25)内，并带有支撑楔形装置(23、33)的支撑面(20c、30c)且面向管束(2)；而且相对于支撑部件(20、30)的轴径向倾斜；小直径部件(20b、30b)用其在换热器的外筒壳(3)内表面上的一端支撑。

2、如权利要求1要求的热交换器，在其至少一部分圆周上带有一个中间筒壳（7）安置在换热管束筒壳（5）和外筒壳（3）之间且与外筒壳（3）同轴，其中整体固定在换热管束筒壳（5）上的套筒（15）连接在与套筒（15）同轴沿中间筒壳（7）上开口（16）固定在中间筒壳（7）的套筒（17）上，并且凸入换热管束筒壳（5）和中间筒壳（7）之间的空间;在用防漏方法保持换热管束筒壳（5）和中间筒壳（7）之间密封时，形成支撑部件（20）穿过筒壳（5）和（7）的通道。

3、如权利要求1和权利要求2中的一个要求的热交换器，其中，支撑部件（20）为单块式。

4、如权利要求1要求的热交换器，在换热管束筒壳（5）和外筒壳（3）之间有一个中间筒壳（7）与筒壳（3）和筒壳（5）同轴，其中，支撑部件（30）包括两个独立的部件（30a）和（30b），即一个大直径部件（30a）固定在套筒（25），然后整体固定在换热管束筒壳（5）上，小直径部件（30b）固定在与套筒（25）同轴的套筒（27）内，然后整体固定在中间筒壳（7）上，这两个支撑部件的独立部件（30a）和（30b）由一个垂直于其径向支撑轴的平面互相接触，当部件（30b）支撑在热交换的外筒壳（3）上时，至少有一个支撑在支撑部件（30）大直径部件（30a）的内面上的楔插在相应的间隔板（8）的外侧面和两部分的支撑部件（30）之间。

5、如权利要求1到权利要求4中任何一项要求的热交换器，带有一套支撑装置（10、11）同等间隔地有角度地围绕每一个间隔板（8）。

6、如权利要求5要求的热交换器，其中构成的各套支撑装置由间隔板（8）连接，在间隔板（8）圆周方向的宽度能按照间隔板的位置变化，依靠该位置间隔板连接起来。在热交换器中，这些支撑装置带有许多楔形部件（23、33），这些楔形部件（23、33），同样也是可以变化的。

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