DE2240349A1 - SUPPORT CONSTRUCTION FOR HEAT EXCHANGER PIPES - Google Patents
SUPPORT CONSTRUCTION FOR HEAT EXCHANGER PIPESInfo
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Description
10.August 1972 Anw,^Akte:27,28August 10, 1972 Anw, ^ File: 27.28
PATBIT AIMPATBIT AIM
The Eaboook & fileox Company? -jgi Sagt 42nd Street,The Eaboook & fileox Company ? -jgi says 42nd Street,
New York, N.Y, 1OQT7 -USANew York, NY , 1OQT7 -USA
Stützkonstruktion für Wärmetauscherrohre.Support structure for heat exchanger pipes.
Kieae Erfindung betrifft eine Stützkonstruktion für Wärmetauscherrohre und insbesondere auf Rohrplatten sowie ein Verfahren zur Herstellung von itohrplatten, die die Wärmetauseherrohre in der Steigkammer zwischen gegenüberliegenden Rohrbodenflächen unterstützen.The invention relates to a support structure for heat exchanger tubes and in particular on tube sheets as well as a method for the production of itohrplatten, which the heat exchanger tubes support in the riser chamber between opposite tube sheet surfaces.
Großapparate sind fast ein wesentliches Merkmal der gegenwärtigen industriellen Tätigkeit. Wärmetauscher in vielen chemischen Verfahrensanlagen, Energieerzeugungsarilagen und Schiffsantriebsanlagen sind z.B. typisch für diesen Trend zu Großausführungen, die sich fast notwendigerweise dadurch ergeben, daß^roße M|dienmengen durchgesetzt werden müssen.Large machines are almost an essential feature of contemporary industrial activity. Heat exchangers in many chemical process plants, power generation plants and marine propulsion systems, for example, are typical of this trend towards large-scale designs, which are almost inevitable result from the fact that large quantities of media must be enforced.
So können z,B· in einem Druckwasser-Kernkraftwerk dieFor example, in a pressurized water nuclear power plant, the
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Dampferzeuger, die die im Reaktor erzeugte Wärme von dem Primärkühlmittel auf das die Anlageturbinen antreibende Sekundärkühlmittel übertragen, eine Länge von bis zu 25m und einen Außendurchmesser von etwa 4m aufweisen«, Innerhalb eines dieser Wärmetauscher können die Rohre, durch die daa Primärkühlmittel strömt, je einen Außendurchmesser von nicht mehr als 16mm haben, jedoch eine effektive Länge von 16m zwischen den Befestigungen der Rohrenden in den gegenüberliegenden Flächen der Rohrböden, In typischer Weise kann ein Bündel in einem dieser Wärmetauscher mehr als 15.000 Rohre umfassen. Es ist klar, daß die Notwendigkeit besteht, eine ,konstruk-• tive Unterstützung für diese'Rohre in der Spannweite zwischen dem Rohrbodenflächen zu schaffen, um Rohrabstand, angemessene Steifigkeit und dergleichen zu gewährleisten. Steam generator that removes the heat generated in the reactor from the Primary coolant transferred to the secondary coolant driving the turbine turbines, a length of up to 25m and an outside diameter of about 4m «, Within one of these heat exchangers, the tubes through which the primary coolant flows can each have an outer diameter of not more than 16mm but an effective length of 16m between the fixings of the Tube ends in opposite faces of the tube sheets, typically a bundle in one of these Heat exchangers include more than 15,000 tubes. It is clear that there is a need to tive support for these'pipes in the span create between tube sheet surfaces to provide tube spacing, adequate rigidity, and the like.
In der Vergangenheit sind zur Bildung dieser Unterstützung Gritter eingesetzt worden, die in regelmäßigen Abständen in dem Rohrbündel zwischen den Rohrböden angeordnet wurden. Diese Gritter umfassen gewöhnlich offene Zellen, die aus ineinandergreifenden Metallstreifen gebildet werden. Die die Zellen bildenden Streifen erfassen die Seiten der Rohre, die in den betreffenden Grit tern angeordnet sind. Diese Gfitterkonstruktionen sind nicht befriedigend, weil es ihnen an innerer Festigkeit mangelt und weil sie zu einer Anzahl von Fertigungsschwierigkeiten führen.In the past, grids have been used to form these support, which are used on a regular basis Distances were arranged in the tube bundle between the tube sheets. These grids usually include open cells formed from interlocking strips of metal. Those that make up the cells Strips capture the sides of the tubes, which are arranged in the relevant grit tern. These lattice structures are unsatisfactory because they lack firmness and because they become one Number of manufacturing difficulties.
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Ein weiterer Weg zur Lösung des Rohrstützproblems hat zu der Entwicklung einer gebohrten Plattenkonstruktion geführt. Dieses Stützsystem besteht aus einer Reihe von flachen Platten, die in dem Wärmetauscher so angeordnet werden, daß ihre Ebenen^ quer zu den Längsachsen der Rohre in dem Bündel liegen«, Löcher werden in jede der Platten gebohrt, um die Rohre aufzunehmen. Die Sekundärkühlmittel-Strömungsverbindung durch diese Platten hindurch wird geschaffen, indem zusätzliche Löcher in diejenigen Plattenabsehnitte gebohrt werden, die sich in der Mitte eines jeden des aus drei Rohren bestehenden Bündels befinden. Obwohl diese gebohrten Platten stärker als die Gitterkonstruktion sind, müssen die Rohraufnahmelöcher jeweils einen etwas größeren Durehmesser haben als der Außendurchmesser der zugehörigen Rohre in dem Bündel. Dieser G-rößenunterschied ist deshalb erforderlich, weil die einzelnen Rohre gewöhnlieh nicht vollkommen gerade sind und weil die Löcher in den Platten nicht genau ausgerichtet sing,. Somit ist eine gewisse Toleranz notwendig, um diese Fertigungsunterschiede bei dem Wärmetauscherzusammenbau aufzufangen. Aufgrund dieser kleinen Unterschiede sind die Mittellinien der ■ einzelnen Rohre nicht mit den Mitten der jeweiligen Löcher in Ausrichtung. Dies führt dazu, daß die einzelnen Rohre an einer Seite eines Lochs anliegen und einen dünnen halbmondförmigen Spalt zwischen demAnother way to solve the pipe support problem has been to develop a drilled plate structure guided. This support system consists of a series of flat plates that fit into the heat exchanger be arranged so that their planes ^ transverse to the longitudinal axes of the tubes in the bundle, holes are drilled in each of the plates to To include pipes. The secondary coolant flow connection is through these plates created by adding additional holes in those Panel sections are drilled in the middle of each of the three tubes Bundle. Though these drilled panels are stronger than the grid construction, the tube mounting holes each have to be slightly larger Have diameters greater than the outside diameter of the associated tubes in the bundle. This size difference is necessary because the individual tubes are usually not perfectly straight and because the holes in the plates are not exactly aligned. So a certain tolerance is necessary to accommodate these manufacturing differences in the heat exchanger assembly. Based on these The center lines of the ■ individual pipes are not slightly different from the centers of the respective pipes Holes in alignment. This leads to the individual Pipes rest against one side of a hole and leave a thin crescent-shaped gap between that
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Rohr und dem Rest der Fläche des betreffenden loche lassen.Pipe and the rest of the area of the hole in question permit.
Die Punkte, an denen die halbmondförmigen Kanten enden, haben jedoch die Neigung, einen unerwünschten Zustand zu fördern, den man als "Spaltkorrosion" bezeichnet. Der Begriff "Spaltkorrosion" wird im allgemeinen für eine Anzahl physikalischer und mechanischer Wirkungen angewandt, von denen viele nicht einwandfrei definiert sind» Auf jeden Fall führt die Spaltkorrosion zu einer Beeinträchtigung der ftohr- und Plattenkonstruktion.The points where the crescent-shaped edges end, however, tend to promote an undesirable condition known as "crevice corrosion". The term "crevice corrosion" is generally used to refer to a number of physical and mechanical effects applied, many of which are not properly defined »In any case, crevice corrosion leads to a Impairment of the pipe and plate construction.
Der Erläuterung wegen sei darauf hingewiesen, daß man glaubt, daß eine Art Spaltkorroeion in den Spalten bei den halbmondförmigen Enden durch die Verdampfung von aufeinander folgenden Tröpfchen dee Sekundärkühlmittels zurückzuführen ist. Diese Tröpfchen bilden sich auf den Metallflächen in den engen Endräumen· Der Wärmeübergangsvorgang bewirkt die Verdampfung der Tröpfchen, wobei in vielen Fällen ein kleiner Rückstand von Feststoffen verbleibt. Der Vorgang wiederholt sich mehrmals und erzeugt eine Ansammlung von Feststoffen, die schließlich zu einer Grübchenbildung oder Korrosion der Metallflächen führen. Schäden dieser -^rt verursaohen kostspielige und zeitraubende Reparaturen oder, falle man sie nicht unter Kontrolle hat, einen Rohrreißer.For the sake of explanation it should be pointed out that it is believed that there is some kind of crevice corrosion in the crevices the crescent-shaped ends by the evaporation of successive droplets of secondary coolant is due. These droplets form on the metal surfaces in the narrow end spaces. The heat transfer process causes the evaporation of the droplets, leaving in many cases a small residue of solids remains. The process repeats itself several times and creates an accumulation of solids that eventually pitting or corrosion of metal surfaces. Damage these - ^ rt cause costly and time-consuming repairs or, if they are not under control, a pipe rupture.
Eine weitere Art von Wärmetausoherrohr-StÜtzplatte istAnother type of heat exchanger tube support plate is
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vorgeschlagen worden und wird mit "Kleeblatt"~Konstruktion bezeichnet. Die Kleeblatt-Platten sind gebohrt; jede Bohrung hat nach innen gerichtete und auf Abstand angeordnete Finger, die die Fläche der zugehörigen Rohre berühren. Obwohl die direkte Berührung zwischen Rohr und Platte die Spalte ausschaltet und somit die Quelle der Spaltkorroslon, die d-eie gebohrte Plattenkonstruktion kennzeichnet, so ist die Kleeblattkonstruktion dennoch für große Wärmetauscher der oben beschriebenen allgemeinen Abmessungen ungeeignet, weil kein Spiel vorhanden ist, um die kumulierte Wirkung der mangelnden Rohrgeradlinigkeit und der. geringfügigen Fluohtungsfehler in den Bohrungen zu berücksichtigen« Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine kräftige Wärmetauscherrohr-Stützplatte zu schaffen, die den korrosiven Angriff nicht fördert. Die Platte soll^te außerdem kein Hindernis für den wirksamen Zusammenbau des Wärmetauschers bilden. . ■ ■-. 'has been proposed and comes with "clover leaf" construction designated. The shamrock plates are drilled; each hole has inward and on Spaced fingers that touch the surface of the associated pipes. Though direct contact between the tube and the plate eliminates the gap and thus the source of the crevice corrosion that is drilled Plate construction, the cloverleaf construction is nevertheless the one above for large heat exchangers The general dimensions described are unsuitable because there is no play to the cumulative effect of the lack of pipe straightness and the. to take into account minor flow errors in the bores " The invention is therefore based on the object to provide a strong heat exchanger tube support plate that does not promote corrosive attack. The plate should ^ te in addition, no obstacle to efficient assembly of the heat exchanger. . ■ ■ -. '
Die Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß in jeder Bohrung mindestens drei Vorsprünge angeordnet sind und das innerste Ende der Vorsprünge auf einem Bogen endet, der einen Kreis beschreibt, welcher einen Durchmesser aufweist, der geringfügig größer ist als der Außendurchmesser eines einzelnen Rohres* das innerhalb der jeweiligen Bohrung aufzunehmen ist. Dadurch sollen zwischen benachbarten Rohren Ausbuchtungen für einen bestimmten Strömungsquerschnitt gebildet-werden, wenn dasThe object is achieved according to the invention in that at least three projections are arranged in each bore and the innermost end of the projections ends on an arc that describes a circle, which is a Has diameter that is slightly larger than that Outside diameter of a single pipe * the inside the respective hole is to be recorded. This is supposed to bulges for a certain flow cross-section are formed between adjacent pipes, if that
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jeweilige Rohr eingesetzt ist. Die Vorsprünge halten dabei die Außenfläche des jeweiligen Rohres, jedoch ohne daß sie alle diese Außenfläche erfassen oder berühren. Buchten, die zwischen diesen nach innen vorspringenden Stellen liegen, werden in den einzelnen Stützplattenöffnungen ausgebildet, wenn das zugehörige Rohr eingesetzt ist, um Strömungskanäle durch die Platten hindurch zu bilden. Die nach innen vorspringenden Stellen enden in Bögen, die einen Kreis mit einem Durchmesser beschreiben, der nur geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des zugehörigen Rohrs. £s ist z.B. festgestellt worden, daß ein Spiel von 0,125 bis . Cp75mm zwischen der Außenfläche des Rohrs und dem inneren Ende einer benachbarter Stelle eine befriedigende Zusammenbautoleranz ergibt und Spaltkorrosionen ausschließt.respective tube is inserted. The projections hold the outer surface of the respective tube, but without that they all grasp or touch this outer surface. Bays that protrude inward between these Spaces are formed in the individual support plate openings when the associated pipe is inserted is to flow channels through the plates form. The inwardly protruding points end in arcs that describe a circle with a diameter which is only slightly larger than the outer diameter of the associated pipe. For example, it has been established that a game from 0.125 to. Cp75mm between the Outer surface of the tube and the inner end of an adjacent one Place gives a satisfactory assembly tolerance and excludes crevice corrosion.
.Nachdem der Wärmtauscher zusammengebaut ist, wird ein Rohr im allgeme inen an zwei der nach innen vorspringenden Stellen in einer Linienberührung anliegen, die im wesentlichen keine Spalte läßt. Der Spalt, der zwischen der dritten nach innen vorspringenden Stelle und dem benachbarten Abschnitt der Außenfläche des zugehörigen ttohrs gebildet wird, ist zu breit, um Spaltkorrosionswirkungen zu fördern. Somit wird erfindungsgemäß eine Stützplatte geschaffen, die die konstruktive Festigkeit und den Strömungsquerschnitt in einer solchen Weise maximiert, daß ein angemessenea Spiel für den Wärmetauscherzusammenbau gegeben ist, ohne daß Spaltkorrosionsstellen.After the heat exchanger is assembled, a Pipe generally inen rest on two of the inwardly protruding points in a line contact, which in the essentially leaves no gap. The gap between the third inward protruding point and the adjacent one Section of the outer surface of the associated ttohrs is too wide to have crevice corrosion effects to promote. Thus, a support plate is created according to the invention, which the structural strength and maximizes the flow area in such a way that that a reasonable clearance for the heat exchanger assembly is given without crevice corrosion
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entstehen.develop.
Durch, eine Änderung der Tiefen der. einzelnen Ausbuchtungen kann man außerdem die Strömung durch die Stützplatte hindurch abgleichen, einstellen oder sonstwie manipulieren, um den spezifischen "fchermischen und hydrodynamischen Anforderungen innerhalb des Wärmetauschers Genüge zu tun»By, changing the depths of the. Individual bulges can also be adjusted, adjusted, or otherwise, the flow through the support plate manipulate to the specific "fan mix and hydrodynamic Requirements within the heat exchanger Enough to do »
Yon einem etwas anderen Gesichtspunkt aus ist die Erfindung weiterhin auf ein Fertigungsverfahren für Wärme-Tauscherrohr-Stützplatten gerichtet. Zur Erläuterung sei gesagt, daß das Problem der genauen Ausbildung von mehr als 15.000 nicht -kreisförmigen Löchern in einer Platte mit einem Durchmesser von etwa 12 Fuß dadurch gelöst wird, daß man zunächst die entsprechende Anzahl von löchern bohrt, deren Durchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser der betreffenden Rohre sind. Vorzugs« weise werden die Kanten dieser Löcher abgeschrägt. Wenigstens drei Löcher oder Buchten werden dann durch einen Räumvorgang von jedem der abgeschrägten Löcher aus gebildet. Die Tiefe des Räumvorganges bestimmt den Strömungsquerschnitt, wobei die maximale Tiefe des Räumvorgangs nur dadurch begrenzt wird, daß man genügend Metall zwischen jeder Öffnung lassen muß, um eine angemessene Festigkeit und Stabilität der Platten- und Rohrkonstrüfetion zu gewährleisten.From a slightly different point of view is invention continues to use a manufacturing process for heat exchanger tube support plates directed. By way of illustration, it should be said that the problem of the precise training of more than 15,000 non-circular holes in a plate with a diameter of about 12 feet thereby solved is that you first drill the appropriate number of holes whose diameter is slightly larger than are the outside diameter of the pipes in question. Preference « wisely the edges of these holes are beveled. At least three holes or bays are then passed through one Broaching process formed from each of the chamfered holes. The depth of the broaching process determines the flow cross-section, the maximum depth of broaching being limited only by having enough metal between each opening must be left in order to ensure adequate strength and stability of the panel and pipe construction to ensure.
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Ala ein wahlweises Fertigungsverfahren können genügend Löcher in die Platte gebohrt werden, um die Rohre in dem Bündel aufzunehmen, wobei der Durchmesser der gebohrten Löcher etwas größer ist als der Außendurchmesser der betreffenden Rohre. Vorzugsweise wird eine Mehrfachspindel-Bohrmaschine verwendet, um drei Ausbuchtungen in dem Umfang eines jeden der anfänglichen Löcher auszubohren. Die dadurch entstehenden nicht-kreisförmigen öffnungen werden mit einem Aufreibwerkzeug endbearbeitet, um eine glatte, gratfreie Fläche zu ergeben.Ala an optional manufacturing process can be sufficient Holes are drilled in the plate to accommodate the tubes in the bundle, being the diameter of the drilled Holes is slightly larger than the outer diameter of the pipes in question. A multi-spindle drill is preferred used to drill three lobes in the perimeter of each of the initial holes. The resulting non-circular openings are finished with a reaming tool to create a to result in a smooth, burr-free surface.
Natürlich liegen Öffnungen mit mehr als drei Buchten und drei nach innen gerichteten Vorsprüngen innerhalb der Erfindung und können je nach den jeweiligen Umständen im erforderlichen Maße verwendet werden. Die Stützplatte selbst braucht sich außerdem nicht über die ganze Querschnittaflache des Rohrbündels zu erstrecken, sondern kann, falls notwendig, nur einen Teil des Rohrbündels in irgendeiner Ebene stützen.Of course there are openings with more than three bays and three inward protrusions within the invention and may vary depending on the circumstances used to the extent required. the In addition, the support plate itself does not need to extend over the entire cross-sectional area of the tube bundle, but can, if necessary, only support part of the tube bundle in any plane.
Die verschiedenen Merkmale, die die Erfindung kennzeichnen, gehen besonders aus den Ansprüchen hervor» Zum besseren Verständnis der Erfindung, ihrer betrieblichen Vorteile und der dureh ihre Verwendung erzielten spezifischen Zwecke wird auf die beigefügte Zeichnung und Beschreibung verwiesen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bildlich dargestellt und beschrieben wird. Es zeigen:The various features that characterize the invention emerge particularly from the claims » To better understand the invention, its operational advantages and how it was used For specific purposes, reference is made to the accompanying drawing and description, in which a preferred Embodiment of the invention shown and figured is described. Show it:
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ge 1 ein vollständiger vertikaler Schnitt durch einen Burchlaufdaa&pferzeuger und ·ge 1 is a complete vertical section through one Burchlaufdaa & pferzeuger and ·
, 2 eine Draufsicht auf einen !eil einer Stützplatten- und Rohrkonstruktion gemäß Fig· 1 und, 2 is a plan view of a part of a support plate and tube construction according to FIGS. 1 and
Figo 3 eine Draufsicht auf einen !Teil einer Stützplatte, wobei die Wärmetauscherrohre entfernt sind und3 shows a plan view of part of a support plate, with the heat exchanger tubes removed and
Fig«, 4 ein System zur Befestigung der Stützplatten innerhalb der Wärmet aus oherkonstrukt ion undFig «, 4 a system for fastening the support plates inside the heat from oher Konstrukt ion and
Jiga 5 eine Draufsicht auf einen Teil einer Stützplatte gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung· Jiga 5 is a plan view of part of a support plate according to another embodiment of the invention
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Zu einem besseren Verständnis werden typische Merkmale der Erfindung in Verbindung mit einem Dampferzeuger für eine Kernkraft-anlage beschrieben» obwohl diese Grundsätze im allgemeinen bei Hantel- und Rohr- Wärmetauschern in einer beliebigen Anzahl verschiedener Tätigkeitsgebiete anwendbar sind. Wie es in Fig«1 dargestellt ist, besteht der Dampferzeuger 10 aus einem vertikal angeordneten zylinderförmigen Druckmantel 11, dessen Enden durch einen oberen Sammler 12 und einen unteren Sammler 13 verschlossen sind.For a better understanding, typical features of the invention in connection with a steam generator are presented described for a nuclear power plant »although this Principles in general for dumbbell and tube heat exchangers in any number of different fields of activity are applicable. As shown in FIG. 1, the steam generator 10 consists of a vertically arranged one cylindrical pressure jacket 11, the ends of which are closed by an upper collector 12 and a lower collector 13.
Der obere Sammler 12 besteht aus einem oberen Rohrboden U, eines Primärkühlmitteleintritt 15, einem Mannloch 16 und einem Handloch 17« Das Mannloch 16 und das Handloch 17 werden sur Befahrung und Reparatur in den Zeiten benutet, in denen dt« Dampferzeugeranlage 10 außer Betrieb ist» Der untere Sammler 13 schließt die Entwässerung 18, einen Kühlmittelmustritt 2O9 ein Handloch 21, ein Mannloch 22 und einen unteren Rohrboden 23 ein*The upper collector 12 consists of an upper tube sheet U, a primary coolant inlet 15, a manhole 16 and a handhole 17 "The manhole 16 and the handhole 17 are used for inspection and repair in the times in which the" steam generator system 10 is out of operation " The lower collector 13 includes the drainage 18, a coolant outlet 2O 9, a hand hole 21, a manhole 22 and a lower tube sheet 23 *
Der Dampferzeuger 10 ist auf einem Sockel 24 abgestutzt, der die Außenfläche des unteren Boden· 13 umschließt, und trägt den Dampferzeuger 10 oberhalb des Boden· 25·The steam generator 10 is supported on a base 24, which encloses the outer surface of the lower floor 13 and supports the steam generator 10 above the floor 25
Wie bereits zuvor erwähnt, beträgt die Gesamthöhe eines typischen Wärmetauschers der vorliegenden Art etwa 25 m zwischen dem Boden 25 und dem oberen aussersten Ende des Kühlmitteleintritts 15· Der Gesamtdurchmesser beträftAs mentioned earlier, the total height is one typical heat exchanger of the present type about 25 m between the bottom 25 and the upper extreme end of the Coolant inlet 15 · The total diameter is
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über 4- m. Um eine gewisse quantitative Vorstellung von der Kapazität eines solchen Wärmetauschers zu vermitteln, sollte darauf hingewiesen werden, daß er 30.000 to Primärkuhlmittel pro Stunde "bei den Auslegangsbetriebsverhältnissen durchsetzt.about 4- m. To have a certain quantitative idea of to convey the capacity of such a heat exchanger, it should be pointed out that it has 30,000 tons of primary coolant per hour "prevailed in the output operating conditions.
Innerhalb des Druckmantels 11 umschließt ein unterer zylindrischer Rohrmantel 26 - auch Hülle oder Lenkwand genannt - ein Bündel Wärmetauscherrohre 27, von denen ein Teil erläuternd in Fig.1 dargestellt ist. In einem Wärmetauscher der vorliegenden Art beträgt im übrigen die Anzahl der innerhalb der Lenkwand 26 eingeschlossenen Rohre mehr als 15.000, wobei jedes der Rohre einen Außendurchmesser von 16 mm hat. Es ist festgestellt worden, daß Inoonel ein bevorzugter Rohrwerkstoff zur Verwendung in Dampferzeugern der beschriebenen Art ist. Die einzelnen Rohre in dem Bündel 27 sind jeweils in entsprechenden Löchern verankert, die in dem oberen und unteren Rohrboden 14 und 23 angeordnet sind} die Verankerung erfolgt dabei durch Aufweiten der Rohrenden innerhalb der Rohrboden. Within the pressure jacket 11 encloses a lower cylindrical tubular jacket 26 - also a shell or a steering wall called - a bundle of heat exchanger tubes 27, a part of which is illustrated in Figure 1. In a heat exchanger of the present type is the number of tubes enclosed within the steering wall 26 more than 15,000, each of the tubes having an outside diameter of 16 mm. It has been found that inoonel is a preferred tubing material for use in Steam generators of the type described is. The single ones Pipes in bundle 27 are anchored in respective holes in the upper and lower tube sheets 14 and 23 are arranged} the anchoring takes place by expanding the tube ends within the tube sheet.
Die untere Lenkwand oder Hülle 26 ist innerhalb des Druckmantels 11 durch nicht dargestellte Stifte ausgerichtet. Ebenfalls nicht dargestellte Schrauben befestigen die untere Lenkwand 26 an dem unteren Rohrboden 23. Die Unterkante der Lenkwand 26 weist eine Gruppe von rechteckigen Wasserstutzen 30 auf, durchThe lower steering wall or shell 26 is within the Pressure jacket 11 aligned by pins not shown. Fasten screws, also not shown the lower steering wall 26 on the lower tube sheet 23. The lower edge of the steering wall 26 has a Group of rectangular water nozzles 30 on, through
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die Speisewasser in die Steigkammer eintritt· Das obere Ende der Lenkwand 26 stellt ebenfalls eine Strömungsverbindung zwischen der Steigkammer innerhalb der Lenkwand 26 und einem ringförmigen Fallraum 31 her, der zwischen der Außenfläche der unteren Lenkwand 26 und der Innenfläche des zylindrischen Druckmantele 11 ausgebildet istf die Strömiingsverbindung erfolgt dabei über einen Spalt 52.the feed water enters the riser chamber · The upper one The end of the steering wall 26 also provides a flow connection between the riser chamber within the steering wall 26 and an annular fall space 31, which between the outer surface of the lower steering wall 26 and the inner surface of the cylindrical pressure jacket 11 is formed The flow connection takes place via a gap 52.
Ein hohler, ringförmiger SekundärkUhlmittel-Speieewasser-Eintrittssammler 34 umgibt die Außenfläche des Druckmantels 11. Der Sammler 34 steht in Strömungsverbindung mit dem ringförmigen Fallraum 31 über eine Reihe von radial angeordneten Speiaewassereintrittsstutzen35 und Wie durch die Richtung der in Fig.1 enthaltenen Pfeile gezeigt, fließt Speisewasser von dem Sammler 34 in das Dampferzeugeraggregat 10 über die Stutzen 35 und 36· Das Speisewasser wird von den Stutzen in den ringförmigen Fallraum 31 aufgegeben, durchströmt diesen nach unten und tritt dann durch die Wasserstutzen 30 in die Steigkammer ein. Innerhalb der Steigkammer strömt das Sekundärkühlmittel-Speisewaaser aufwärts innerhalb der Lenkwand 26 in einer Richtung, die der Abwärtsströmung des Primärkühlmittels innerhalb der Rohre 27 entgegengesetzt ist· Eine Ringplatte 37, die zwischen der Innen» fläche des Druckmantels 11 und der Außenfläche der Unterkante einer oberen zylinderförmigen Lenkwand oder Hülle 33 eingeschweißt ist, gewährleistet, daß das in den Fallraum 31 eintretende Speisewasser abwärts zu denA hollow, annular, secondary coolant feed water inlet header 34 surrounds the outer surface of the pressure jacket 11. The collector 34 is in flow connection with the annular fall space 31 over a series of radially arranged feed water inlet nozzles35 and As shown by the direction of the arrows contained in Figure 1, feed water flows from the collector 34 into the Steam generator unit 10 via the connection 35 and 36 · The Feed water is fed from the nozzle into the annular fall chamber 31 and flows through it downwards and then enters the riser chamber through the water nozzle 30. The secondary coolant feed water flows within the riser chamber upward within the baffle 26 in a direction that of the downward flow of the primary coolant inside the tubes 27 is opposite · An annular plate 37, which between the inner » surface of the pressure jacket 11 and the outer surface of the lower edge of an upper cylindrical steering wall or shell 33 is welded, ensures that the feed water entering the fall chamber 31 down to the
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Wasserstutzen 30 in der durch die Pfeile angedeuteten Riohtung strömt* Das Sekundärmedium nimmt Wärme von dem Primärmedium durch die Rohre in dem Bündel 27 auf und steigt nach obem, um innerhalb der Kammer zu verdampfen, die durch die lenkwände 26 und 33 gebildet wird»Water connection 30 in the indicated by the arrows Riohtung flows * The secondary medium absorbs heat from the primary medium through the tubes in the bundle 27 and rises to the top to evaporate inside the chamber, which is formed by the guide walls 26 and 33 »
Die obere Lenkwand 33» die ebenfalls mit dem Druckmantel 11 durch nioht dargestellte Ausrichtungsstifte ausgerichtet ist, ist in einer entsprechenden Lage befestigt, weil sie unmittelbar" unterhalb der Dampfaustrittsstutzen 40 durch die Platte 37 mit dem Druckmantel 11 verschweißt ist« Die obere Lenkwand 33 umgibt weiterhin etwa ein Drittel des Rohrbündels 27.The upper steering wall 33 », which is also with the pressure jacket 11 aligned by alignment pins not shown is attached in a corresponding position because it is directly "below the steam outlet nozzle 40 is welded to the pressure jacket 11 by the plate 37 «The upper guide wall 33 continues to surround approximately one Third of the tube bundle 27.
Ein üilfsspeisewassersammler 41 steht in Strömungsverbindung mit dem oberen Teil des Rohr bündeis 27 über eines. oder mehrere Stutzen 42 9 die den Druokmantel 11 und die · obere Lenkwand 33 durchdringen. Dieses Hilf s speisewasser=* system wird z.B» benutzt, um den Dampferzeuger 10 in dem unwahrscheinlichen Pail zu füllens daß eine Unterbrechung des Speisewasserflusses von dem Sammler 34 eintritto üie bereits zuvor erwähnt» verwandelt sich das nach ob©a duroh das Rohrbündel 27 in der durch die Pfeil© darg©·» stellten Riohtung strömende Speisewasser oder S'@kia&dä?<=> kühlmittel in Dampf» In der "bildlich dargestellten Aus^ führungsform wird diese? Daapf üoito^hin überhitzts fe©«= vor er die Oberkante der oberem Is@n!cwma5 33 eraalolü;0 ■ Dieser überhitzte Dampf steömt in &®% tefofe dea PfeilA üilfsspeisewasserammersammler 41 is in flow connection with the upper part of the pipe bundle 27 via a. or several nozzles 42 9 which penetrate the Druok jacket 11 and the upper guide wall 33. For example, "This auxiliary s feedwater = * system is used to the steam generator 10 in the unlikely Pail filling s that an interruption of the supply water flow from the accumulator 34 üie eintritto previously mentioned" transforms the by whether © a duroh the tube bundle 27 in by the arrow © darg © · "presented Riohtung flowing feed water or S '@ kia & dä? <=> coolant into steam" in the off "depicted is ^ management form this? Daapf üoito ^ down overheated s fe ©« = before it the Upper edge of the upper Is @ n! Cwma5 33 eraalolü; 0 ■ This superheated steam flows into & ®% tefofe dea arrow
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angedeuteten Richtung über die Oberkante der Lenkwand 33 und abwärts durch einen ringförmigen Austrittskanal 43» der zwischen der Außenfläche der oberen zylindrischen Lenkwand 33 und der Innenfläche des Druck.*-· mantels 11 ausgebildet ist.indicated direction over the upper edge of the steering wall 33 and down through an annular outlet channel 43 »the one between the outer surface of the upper cylindrical steering wall 33 and the inner surface of the pressure. * - · jacket 11 is formed.
In dem Kanal 43 verläßt der Dampf das Dampferzeugeraggregat 10 durch Dampfaustrittsstutzen 40, die mit dem Kanal 43 in Verbindung stehen. Auf die vorgenannte Weise wird das Sekundärkühlmittel von Speisewassereintrittstemperatur bis zu einer Heißdampftemperatur an den Austrittsstutzen 40 angehoben. Die Ringplatte 37 hindert den Dampf daran,- sich mit dem einströmenden Speisewasser in dem Fallraum 31 zu mischen. Das Primärkühlmittel strömt unter Abgabe dieser Wärme a-n das Sekundärkühlmittel von einem nicht dargestellten Kernreaktor zu dem Primärkühlmitteleintritt 15 in dem oberen Sammler 12, fließt durch einzelne Rohre in dem Wärmetauecher-Rohrbündel 27 zu dem unteren Sammler I3 und wird durch den Kühlmittel-Austritt 20 ausgetragen, um zu dem Kernreaktor zurückzuströmen, der die Wärme erzeugt, aus der schließlich Nutzarbeit abgeleitet wird.In the channel 43, the steam leaves the steam generator unit 10 through steam outlet nozzle 40, which with the channel 43 are in communication. In the aforementioned way, the secondary coolant is of the feed water inlet temperature raised to a superheated steam temperature at the outlet connection 40. The ring plate 37 prevents the steam from - getting in contact with the incoming To mix feed water in the fall space 31. The primary coolant flows a-n das releasing this heat Secondary coolant from a nuclear reactor, not shown, to the primary coolant inlet 15 in the upper header 12, flows through individual tubes in the heat exchanger tube bundle 27 to the lower header I3 and is exhausted through coolant outlet 20 to flow back to the nuclear reactor which removes the heat generated, from which useful work is ultimately derived.
Bei der allgemeinen Größe des vorliegenden Wärmetauschers überbrücken mehr als 15.000 Rohre in dem Bündel 27 einen Abstand von 16 m zwischen dem oberen und unteren Rohrboden 14 und 23. Um diese Rohre in ihren jeweiligenFor the general size of the present heat exchanger, there are more than 15,000 bridging tubes in the bundle 27 a distance of 16 m between the upper and lower tube sheets 14 and 23. To put these tubes in their respective
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Lagen zu halten, ist eine Reihe von im wesentlichen flachen Stützplatten: 44 quer zur Längsachse der Rohre in dem Bündel 27 und der Achse des Druckmantels 11 angeordnet. Holding layers is a series of substantially flat support plates: 44 across the longitudinal axis of the tubes arranged in the bundle 27 and the axis of the pressure jacket 11.
Wie in Fig.2 dargestellt, weist die Stützplatte 44 Öffnungen 46, 47, 48 und 49 auf. Jede dieser Öffnungen erhält ein entsprechendes Wärmetauscherrohr 5-0, 51, 52 und 53· I1Ur einen Wärmetauscher'der vorliegenden Größe ist festgestellt worden, daß eine aus Kohlenstoffstahl bestehende Platte mit einer Stärke von 38 mm eine angemessene Rohrstützkraft ergibt. Wenn man die Rohre 50 Ms 53 aus Inconel ausbildet, erhält man im allgemeinen zueinander passende Wärmedehnkoeffizienten für Rohr und Platte« Auf diese Weise vermeidet man die Entwicklung von Konstruktionsspannungen, die sonst durch die Unterschiede bei diesem Koeffizienten verursacht wurden. Wie in Verbindung mit der Öffnung 46 gezeigt ist, besitzt jede der Öffnungen 46 bis 49 mindestens drei nach innen ragende Vorsprünge» Die Öffnung 46 hat z.B. die Vorsprünge 54»55 und 56· Die innersten Teile der Vorsprünge 54, 55 und 56 enden in Bogenformen, die einzelne Kreisbögen beschreiben. Der durch diese drei Bögen beschriebene Kreis hat einen Durchmesser, der etwas größer ist als der Außendurchmesser des innerhalb der Öffnung 46 angeordneten Rohre 50.As shown in FIG. 2, the support plate 44 has openings 46, 47, 48 and 49. Each of these openings receives a corresponding heat exchanger tube 5-0, 51, 52 and 53 * 1. For a heat exchanger of the present size, it has been found that a 38 mm thick plate made of carbon steel provides adequate tube support. Inconel 50 Ms 53 tubes generally provide matching tube and plate thermal expansion coefficients. This avoids the development of structural stresses otherwise caused by differences in this coefficient. As shown in connection with the opening 46, each of the openings 46 to 49 has at least three inwardly projecting protrusions. For example, the opening 46 has protrusions 54, 55 and 56. The innermost portions of the protrusions 54, 55 and 56 terminate in arches that describe individual arcs. The circle described by these three arcs has a diameter which is slightly larger than the outer diameter of the tube 50 arranged within the opening 46.
Wenn die Längsachse des Rohrs 50 nicht von einer geraden Linie abweicht und die Achse des Rohrs mit der Achse desIf the longitudinal axis of the tube 50 is not straight Line deviates and the axis of the pipe coincides with the axis of the
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Kreises zusammenfällt, der durch die bogenförmigen Enden der Voraprünge 54, 55 und 56 gebildet wird, dann ist, wie festgestellt wurde, ein kleines Spiel in der Größenordnung von etwa 0,025 mm zwischen den gegenüberliegenden Flächen dee Rohrs und dem bogenförmigen Vorsprüngen für die Zwecke der Erfindung geeignet.The circle coincides with the arcuate ends the protrusions 54, 55 and 56 is formed, then, as has been found, there is a little play in the On the order of about 0.025 mm between the opposing surfaces of the tube and the arcuate protrusions suitable for the purposes of the invention.
In der Praxis werden jedoch Fertigungstoleranzen bei der Lage der Öffnungen sowie Abweichungen der Längsachse der einzelnen Rohre von der Geradlinigkeit in fast jedem Fall dazu führen, daß die Rohre an einem oder an mehreren der innersten Enden der Vorsprünge anliegen, wie es in Verbindung mit dem Rohr $0 in Öffnung 46 gezeigt ist. Somit liegt das Rohe 50 an den bogenförmigen Enden der Vorsprünge 55 und 56 an. Dieser Ausrichtungsfehler hinterläßt eine Lücke zwischen der Außenfläche des Rohre 50 und dem bogenförmigen Ende dee Vorsprungs 54· Es ist ein weiteres Merkmal der Erfindung, daß die Lücke ausreichend breit ist, um den Beginn einer Spaltkorrosion zu vermeiden. In practice, however, manufacturing tolerances are used the position of the openings as well as deviations of the longitudinal axis of the individual pipes from the straightness in almost every one Case cause the tubes to abut one or more of the innermost ends of the projections, as shown in FIG Connection to pipe $ 0 in opening 46 is shown. Thus, the tube 50 lies at the arcuate ends of the Projections 55 and 56 on. This leaves a misalignment a gap between the outer surface of the tube 50 and the arcuate end of the protrusion 54 · It is a Another feature of the invention that the gap is sufficient is wide in order to avoid the onset of crevice corrosion.
In Fig.3 sind beispielhafte Öffnungen 63» 64 und 65 in einem Teil einer Stützplatte 66 dargestellt. Diese Öffnungen sind jeweils durch unterschiedliche Strömungsquerschnitte gekennzeichnet, damit die Verteilung des Sekundärtriifalmittels über die Ebene der Platte 66 selektiv abgeglichen oder eingestellt werden kann, z.B. um den besonderen strömungstechnischen und thermodynamischenIn Figure 3 exemplary openings 63 »64 and 65 in a part of a support plate 66 is shown. These openings are each through different flow cross-sections marked so that the distribution of the secondary tributary can be selectively adjusted or adjusted via the plane of the plate 66, e.g. special fluidic and thermodynamic
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Anforderungen eines Wärmetauschers zu entsprechen Um z.B. ein in Fig.3 nicht gezeigtes Rohr mit einem Außendurchmesser von 15»9 mm unterzubringen, wird ein maximaler Strömungsquerschnitt durch die Öffnung 63 angeboten. In typischer Weise beschreiben die innersten bogenförmigen Enden der Vorsprünge 67, 70 und 71 einen Kreis, der einen Darchmesser von 16,7 mm aufweist. Der Bogen des" Kreises, der durch jedes der Enden der Vorsprünge 67, 70 und 71 gebildet wird, hat in typischer Weise 22°o Diese bogenförmige enge Fläche schafft einen fast spaltfreisi Zustand bei Berührung mit dem Außendurchmesser eines Rohres» Diese einmalige Buchtausbildung ergibt außerdem einen optimal em Ausgleich zwischen dem Sekundärkühlmittel-Druck-» verlust bei der Durchströmung der Stützplatte und der konstruktiven Festigkeit der einzelnen Platten» Dementsprechend haben die Öffnungen 64, 65, die kleinere Strömungsquerschnitte aufweisen, gleiche nach innen gerichtete ¥orsprünge, um diesen Spaltkorrosionen verhindernden Zustand aufrechtzuerhalten.To meet the requirements of a heat exchanger In order to accommodate, for example, a tube (not shown in FIG. 3) with an outside diameter of 15.9 mm, a maximum flow cross-section through the opening 63 is offered. Typically, the innermost arcuate ends of the projections 67, 70 and 71 describe a circle having a diameter of 16.7 mm. The arc of the "circle formed by each of the ends of the projections 67, 70 and 71 is typically 22 ° o. This arcuate narrow surface creates an almost gap-free condition when in contact with the outer diameter of a pipe. This unique bay formation also results an optimally em balance between the secondary coolant pressure "loss when flowing through the support plate and the structural strength of the individual plates" Accordingly, the apertures 64, 65 having the smaller flow cross-sections, the same inwardly directed ¥ orsprünge, preventing by this gap corrosion state maintain.
Eine Änderung des verfügbaren Strömungsquerschnitts durch die Platte 66 hindurch wird dadurch bewirkt s daß man "bei der Bildung der Öffnungen die Tiefe der Buchten 72 9 73 und 74 wählt«, Diese Buchten werden z„Bo durch Bögen eines Kreises begrenzt, der die maximal© Buohttiefe ergibto iieser Buchtkreis ist außerdem konzentrisch mit dsm Kreis5 der durch, die innersten Enden d©r Vorsprung© 6I0 70 und 71 gebildet irjireL So hmt ^0BI feel der di© Öffnung S3A change in the flow cross section available through the plate 66 therethrough is effected by s that "in the formation of the openings, the depth of the bays 72 9 73 and 74 selects" These bays are z "Bo limited by arcs of a circle, the maximum the © Buohttiefe results o iieser bay circuit is also formed concentrically with dsm circuit 5 by the innermost ends d © © r projection 6I 0 70 and 71 irjireL So hmt ^ 0 BI feel of di © opening S3
»IS =■»IS = ■
kennzeichnenden bildlich, α dargestellten Auafünrungaform der Erfindung dieser Kreis einen Durchmesser von 21,8 mm · Ein Bogen von vorzugsweise 58° wird durch die maximale Tiefe einer jeden dieser Buchten gebildet. Schrägliegende lineare Übergänge 75 und 76 verbinden die Enden der bogenförmigen Teile der nach innen vorstehenden Vorsprunge und 70 mit den. Enden der Bogenflache, die die tiefste Stelle der Bucht 72 bestimmt· Gemäß der Darstellung in Fig·3 bilden diese Übergänge 75 und 76 Winkel von etwa 20°· Die öffnung 64 bildet einen Strömungsquerschnitt, der nur zwei Drittel desjenigen der Öffnung 63 ist, wenn ein Wärmetauscherrohr innerhalb der Vorsprünge angeordnet ist· Wie bereits zuvor erwähnt, wird dieser verringerte Strömungsquerschnitt dadurch bestimmt, daß man den Radius des Kreises vermindert, der duroh die Bögen beschrie-ben wird, welche die maximalem Tiefen der Buchten kennzeichnen·Characteristic figuratively, α shown Ausafünrungaform the invention, this circle has a diameter of 21.8 mm · An arc of preferably 58 ° is formed by the maximum depth of each of these bays. Inclined linear transitions 75 and 76 connect the ends of the arcuate portions of inwardly protruding projections 14 and 70 with the. Ends of the arch surface which defines the deepest point of the bay 72.As shown in FIG. 3, these transitions 75 and 76 form angles of about 20 ° a heat exchanger tube is arranged within the projections.As already mentioned, this reduced flow cross-section is determined by reducing the radius of the circle which is described by the arcs which characterize the maximum depth of the bays.
In gleicher Weise beträgt bei einem eingesetzten Rohr (in Pig.3 nicht dargestellt) der Strömungsquerschnitt der Öffnung 65 in Fig·3 nur ein Drittel des Strömungsquerschnitts in öffnung 63· Eine typische Buchtgröße für die Öffnung 65 sollte bei Verwendung in Verbindung mit einem Rohr, das einen Außendurchmesser von 15»9 mm aufweist, einen Kreis beschreiben, der einen Durohmesser von 18,3 mm aufweist. Die schrägliegenden übergänge, die die nach innen vorspringenden Stellen von den anschliessenden Buchten trennen, haben natürlich alle die gleiche Länge und sind die kürzesten 'bei den drei in Fig.3 dargestellten öffnungen»In the same way, when a tube is used (not shown in Pig. 3), the flow cross section is Opening 65 in Fig. 3 is only one third of the flow area in opening 63 · A typical bay size for opening 65 should be when used in conjunction with a Pipe, which has an outside diameter of 15 »9 mm, describe a circle that has a Durohmesser of 18.3 mm having. The sloping transitions, the inward ones Separate protruding points from the adjoining bays, of course, all have the same length and are the shortest 'in the three openings shown in Fig. 3 »
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Diese Schrägen bilden je gleiche Winkel. Die bogenförmigen Enden der Buchten bilden außerdem Winkel τοη 81°20l.These slopes each form the same angle. The curved ends of the bays also form an angle τοη 81 ° 20 l .
In diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, daß ein Kreis, der von Buchtenden beschrieben wird, welche Durchmesser von 20 mm haben, die gewünschte Verminderung des Strömungsquerschnitts für die Öffnung 64 ergibt«, Die schrägliegenden Übergänge für die Öffnung 64 sind kürzer als die entsprechenden Übergänge der grßßeren Öffnung 63, um die flachere Buchttiefe zu berücksichtigen«,In this context it should be noted that a circle described by bay ends which Have a diameter of 20 mm, the desired reduction in the flow cross section for the opening 64 results «, The inclined transitions for the opening 64 are shorter than the corresponding transitions for the larger opening 63, to take into account the shallower bay depth «,
Wenn wir uns nochmals der Fig· 1 zuwenden, dann erkennen wir, daß die Rohrs tut zplatteEE 44 innerhalb des Dampferfceugeraggregata 10 dureh ein Tragstangensystem 77 in ihrer Lage fixiert sind· Größere Einzelheiten dieses Sragstangensystems gehen aus Fig.4 hervor, die einen Teil des unteren Rohrbodens 25 zeigt,, Der Rohrboden 23 ist mit einem Loch 80 ausgebildet, das das Ende einer aus Stahl bestehenden Tragstange 81 aufnimmt. Das Ende der Stange 83 wird in dem Rohrboden durch Aufweiten oder durch ei η anderes geeignetes Mittel befestigt. Ein aus Stahl bestehendes hohles Abstandsrohr 82, dessen Innendurohmesser wesentlich größer ist als der Außendurohmesser der Trag~ stange, umschließt den imteren Teil der Stange 81 und verläuft oberhalb der Innenfläche des Rohrbodens 23„ Die Länge des Abstandsrohrs ist gleich dem Torher festgelegten Abstanft zwischen der Innenfläche des Rohrbodens 23 und der gegenüberliegenden Fläche der Rohrstützplatte 44.If we turn again to Figure 1, then see we that the pipe does zplatteEE 44 inside the Dampferfceugeraggregata 10 are fixed in their position by a support rod system 77 · Larger details of this Sragstangensystems emerge from Fig.4, which is a part of the lower tube sheet 25 shows, The tube sheet 23 is with a hole 80 is formed which receives the end of a support rod 81 made of steel. The end of the pole 83 is fixed in the tube sheet by widening it or by some other suitable means. One made of steel hollow spacer tube 82, the inner diameter of which is much larger than the outer diameter of the carrying diameter rod, encloses the inner part of the rod 81 and runs above the inner surface of the tube sheet 23 “Die The length of the spacer tube is the same as the torher specified Spaced between the inner surface of the tube sheet 23 and the opposite face of the pipe support plate 44.
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Di« Platte 44 hat ein Loch alt einem Durchmesser, der groß genug ist, um den Außendurohmeβs*r der Tragstange 61 auf üunehateh« Dieser Durchmesser 1st Jedoch kleiner als der Außendurchmeseer due Abr etandsrohra 62. Auf diese Weise wird die der In-. nenflache des Rohrbodens 23 gegenüberliegende Fläche der StUteplatte 44 auf dem oberen Querende des Abstanderohrs Θ2 erfaßt und gehalten. Xn gleicher Weise wird die nächste auf vertikalem Ab· stand angeordnete Stutzplatte (in Fig· 4 nicht dar-* gestellt) Ton der oberen Fläche der Platte 44 durch ein Abstandsrohr 64 getrenntf dies wird mit jeder folgenden Platte fortgesetzt, bis die ganze Reihe innerhalb der Steigkammer hergestellt ist.Plate 44 has a hole with a diameter which is large enough to accommodate the external durometer of the Support rod 61 on üunehateh «This diameter is However smaller than the outer diameter due to Abr etandsrohra 62. In this way, the In-. nenflache of the tube sheet 23 opposite Surface of the support plate 44 on the upper transverse end of the spacer tube Θ2 detected and held. X In the same way the next one is vertically down The supporting plate (not shown in FIG. 4) stood sound of the upper surface of the plate 44 through a spacer tube 64 is separated for each continued on the following plate until the whole row within the riser chamber is made.
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Um Rohrsohwingungen. bei Resonanzfrequenz zu vermeiden, ist es vorteilhaft, einen ungleichmäßigen Abstand zwischen den einzelnen Plattem herzustellen· So werden zeB. bei der effektiven Rohrlänge von 15»85 m Stützplatten vorzugsweise in Abständen von etwa 0,91 m eingebaut. Diese Abstände betragen jedoch jeweils einige Zentimeter mehr oder weniger als 0,91 m. Zur Erläuterung sei gesagt, daß zwischen der Innenfläche des unteren Rohrbodens 23 und der in der Reihenfolge nächsten Stützplatte ein Abstand von 1,17 m vorhanden ist. Der Abstand zwischen der Platte 44 und der nächsten Platte oberhalb der Platte 44, die gerade erwähnt wurde, beträgt 0,97 m usw. duroh den Rest des Rohrbündels 27 hindurch. Die Plattenabstände sollten eine Konstruktion vermeiden, bei der zwäel aufeinander folgende Stützplatten voneinander den gleichen Abstand haben, wie er zwischen den Platten unmittelbar oberhalb und unterhalb der beiden Platten, besteht, von denen hier die Rede ist.About pipe vibrations. To avoid at resonance frequency, it is advantageous to produce a non-uniform distance between the individual flat traveling · So z e are preferably incorporated as in the effective pipe length of 15 »m 85 support plates at intervals of about 0.91 m. However, these distances are in each case a few centimeters more or less than 0.91 m. For explanation, it should be said that there is a distance of 1.17 m between the inner surface of the lower tube sheet 23 and the support plate next in the sequence. The distance between the plate 44 and the next plate above the plate 44 just mentioned is 0.97 m and so on through the remainder of the tube bundle 27 through it. The plate spacing should avoid a construction in which two successive support plates have the same distance from one another as there is between the plates immediately above and below the two plates of which we are talking here.
Wenden wir uns nochmals der ]?ig.1 au, so erkennen wir, daß das !Pragstangensystem 77 an der obersten Stützplatte 85 befestigt i3t» Tragstangen-Schraubenden (nicht dargestellt) werden duroh ebenfalls nicht dargestellte Muttern erfaßt, die so angezogen werden, daß sie an der Oberfläche der Platte 85 anliegen und die Tragstangen auf Zug vorspannen, während sie eine Druckkraft auf die am Umfang liegenden Abstandsrohre ausüben.If we turn to the]? Ig.1 au again, we see that the! rod system 77 is attached to the uppermost support plate 85 i3t »support rod screw ends (not shown) are duroh also not shown nuts detected, which are tightened so that they are on the Surface of the plate 85 abut and the support rods to tension bias while they apply a compressive force on the Exercise circumferential spacer tubes.
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Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung liegt bei den Fertigungstechniken, die entwickelt worden sind, um die hierin beschriebenen Stützplatten zu fertigen· Es sei daran erinnert, daß eine Stutzplatte in einem Wärmetauscher der betrachteten Art mehr als 15.000 Rohre aufnimmt, wenn sie alle Rohre in dem Bündel erfaßt. Sa bie zu 15 Stützplatten in einem dieser Wärmetauscher vorhanden sein können und sehr oft bis zu 4 Wärmetauscher in einer Leistungsreaktoranlage, ist es klar, daß selbst geringfügige Einsparungen bei der Stützplattenfertigung zu wesentlichen Verminderungen! der Gr6samt-Wännetau3cheB-Kosten führen können·Another important feature of the invention is included the manufacturing techniques that have been developed to produce the support plates described herein. It should be remembered that a support plate in a heat exchanger of the type under consideration has more than 15,000 Pipes picks up when it engages all of the pipes in the bundle. Sa bie to 15 support plates in one of these heat exchangers can be present and very often up to 4 heat exchangers in a power reactor system, it is clear that even minor savings in support plate manufacturing to substantial reductions! the Gr6samt-Wännetau3cheB costs can lead
So werden z.B. die in Fig.3 dargestellten Öffnungen dadurch hergestellt, daß man zunächst Löcher in die Platte 66 in einer Gruppe bohrt, bei der die Lochzahl gleioh der Anzahl der zu unterstützenden Rohre ist« Diese Löcher können den Grundradius haben, der durch dl· Kreisbögen beschrieben wirde, welche den innersten Teil der Vorsprünge 67f 70 und 71 in der öffnung 63 (Fig.3) kennzeichnen, obwohl dieser Radius durch einen End·· bearbeitungsvorgang hergestellt werden kann. Die Buchten 72, 73 und 74 werden dann durch einen HäumVorgang erzeugt, der das unerwünschte Metall bis zu einer Bestimmten Sennittiefβ entfernt.For example, the openings shown in FIG. 3 are produced by first drilling holes in the plate 66 in a group in which the number of holes is the same as the number of pipes to be supported. arcs Wirde described which 63 (Figure 3) characterize the innermost part of the protrusions 67 f 70 and 71 in the mouth, although this radius may be produced by a machining operation End ··. The bays 72, 73 and 74 are then created by a broaching process which removes the unwanted metal to a certain depth.
flg.5 zeigt eine öffnung 86, die in einem Teil einer Platte 87 durch ein anderes als das in Verbindung mitflg.5 shows an opening 86, which is in part of a Plate 87 by something other than that in connection with
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Fig. 5 beschriebeneVerta&en^hergestelli ist. Obwohl die Öffnung 86 nicht soviel Strömungsquerschnitt bietet wie die entsprechende durch einen Räumvorgarig hergestellte öffnung 63» so ist jedoch die Fertigungstechnik weniger kostenaufwendig als bei .dem in,Fig»3 dargestellten Bohr- und Räumverfahren. . · , .·:.." -■ ■ ■ - , -Fig. 5 is manufactured. Although the Opening 86 does not offer as much flow cross section as the corresponding produced by a Räumvorgarig opening 63 »however, the manufacturing technology is less so costly than in the case of the drilling and broaching procedures. . ·,. ·: .. "- ■ ■ ■ -, -
um die Öffnung 06 her^eitellen» wird ein erstes Loch in die Platte 87 gebGnrty Biesesherste Loch kann eiiien Durchmesser haben» der geringfügig größer ist als der Außendurehmesser des Rohrs, das in äer fertigen öffnung 86 untergebracht wird, obwohl dieser Durchmesser durch einen Endbtarbeitungsvorgang hergestellt werden kann. So kann z,B, ein Rohr mit einem Außendurehmesser von 15,9 mm ein Loch mit einem Durchmesser verlangen, der zwischen 16,3 Jnm. und 16,5 mm liegt* Die Öffnungsbuchten werden anschliessend duroh eine Jäehrfachspindel-Bohrmaschine erzeugt, die die Buchten in den Umfang des zuerst gebildeten Lochs bohrt· Für einen maximalen Strömungsquerschnitt in einer Platte, die aus Kohlenstoff stahl besieht, eine Stärke von 38 mm aufweist und Öffnungen hat, um 0,625 mm Rohre aufzunehmen, sollten· die Buchtbohrungen je einen Durchmesser haben, der zwischen 12,5 mm und 12,7 mm liegt. Die maximale Tiefe dieser Buchten berührt außerdem einen Kreis, der einen Durchmesser hat, welcher zwischen 23 mm und 22,5 mm liegt, wobei die Mitte dieses Tangentenkreises an der gleichen ütelle liegt wie deie Mitte des zuerst gebohrtenA first hole is made around the opening 06 the plate 87 gebGnrty Biesesherste hole can eiiien Have a diameter »which is slightly larger than that Outer diameter of the tube, which is accommodated in the finished opening 86, although this diameter can be produced by a finishing process. For example, a pipe with an outside diameter knife of 15.9 mm require a hole with a diameter between 16.3 mm. and 16.5 mm * The opening bays are then made using an annual spindle drill that drills the bays in the perimeter of the first hole formed · For a maximum Flow cross section in a plate made of carbon steel, is 38 mm thick and has openings to accommodate 0.625 mm pipes, should the bay holes each have a diameter between 12.5 mm and 12.7 mm. The maximum depth this bays also touches a circle which has a diameter between 23 mm and 22.5 mm where the center of this tangent circle lies at the same point as the center of the first drilled
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Loche mit einem Durchmesser von 16,3 nun« Nachdem das mittlere Loch und die zugehörige Bucht gebildet werden sind, wird die öffnung 86 durch ein Aufreibwerkzeug endbearbeitet·Hole with a diameter of 16.3 now «After that middle hole and the associated bay are formed, the opening 86 is opened by a reaming tool finished
Der in Pig.1 dargestellte Wärmetauscher wird unter Verwendung der die Erfindung kennzeichnenden Rohrstützplatten dadurch zusammengebaut, daß man die Platten in eine Vorrichtung einspannt» Die Öffnungen in jeder dieser Platten werden genau i mit den entsprechenden Öffnungen in den nächsten Platten ausgerichtet. Rohre werden dann durch diese ausgerichteten Öffnungen eingesetzt, wobei das erfindungsgemäß vorgesehene Spiel eine ausreichende Toleranz erlaubt, um geringfügige Ausrichtungsfehler bei den Öffnungen und Rohren aufzufangen« The heat exchanger shown in Pig.1 is assembled by using the invention the characterizing tube support plates, that clamps the plates in a device "The openings in each of these plates are exactly i aligned with the corresponding apertures in the next plates. Pipes are then inserted through these aligned openings, the clearance provided in accordance with the invention allowing sufficient tolerance to accommodate minor misalignment in the openings and tubes. "
Rohrböden, Tragsystem, Böden, Lenkwände, Druckmantel und sonstige Teile des Wärmetauschers werden der Konstruktion hinzugefügt, um ein fertiges Produkt zu ergeben. Wenn der Wärmetauscher fertiggestellt und aufgestellt ist, dann werden die Rohre in den jeweiligen Platten mit einer oder mit mehreren, jedoch nicht mit allen Stellen in Linienberührung gebracht, die in jede entsprechende Öffnung hineinragen.Tube sheets, support system, floors, steering walls, pressure jacket and other parts of the heat exchanger are added to the structure to give a finished product. When the heat exchanger is completed and installed, then the tubes are in the respective Plates brought into line contact with one or more, but not with all, points that in each corresponding opening protrude.
Somit ist erfindungsgemäß eine wirksame Technik geschaffen, um unter Ausschaltung vieler UnzulänglichkeitenThus, the present invention provides an effective technique for eliminating many shortcomings
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nach dem Stand der Technik eine verbesserte Stützplatte herzustellen.to manufacture an improved backing plate according to the prior art.
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