ES2336038T3

ES2336038T3 - Cuña vertical con muelles.

Info

Publication number: ES2336038T3
Application number: ES07118789T
Authority: ES
Inventors: John Erbes; Thanh Tu; Mark William Broaddus
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2007-10-18
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2027-10-18
Also published as: EP1916668A1; US7627074B2; JP5607290B2; US20080137793A1; DE602007003930D1; TWI416542B; JP2008107345A; EP1916668B1; MX2007012424A; TW200836216A

Abstract

Una cuña vertical con muelles para restaurar un montaje apretado contra una estructura adyacente, comprendiendo la cuña vertical con muelles: un soporte en forma de U (18) que incluye un par de porciones de guía (20) y un par de orificios (22) del soporte; y un par de montajes de cuñas acoplados con el soporte, incluyendo cada uno de los montajes de cuñas un segmento de cuña (12) fijado a un vástago de guía cargado por resorte (14), pudiendo los vástagos de guía ser desplazados dentro de los orificios del soporte entre una posición retraída y una posición extendida, en la que los segmentos de cuña encajan con las porciones de guía, y en la que una combinación del soporte y de los montajes de cuñas presenta una primera anchura cuando los vástagos de guía están en la posición retraída y presentan una segunda anchura más amplia que la primera anchura cuando los vástagos de guía están en la posición extendida.

Description

Cuña vertical con muelles.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere a un aparato para restaurar un montaje apretado dispuesto contra una estructura adyacente y, más concretamente, a un dispositivo compacto para tuberías de tuberías de bombas de chorro que puede instalarse a distancia que restaura el montaje apretado y rígido originalmente dispuesto entre el mezclador de entrada y el soporte restrictor adyacente predispuesto en una bomba de chorro de un reactor nuclear de agua en ebullición.

En un reactor nuclear de agua en ebullición (BWR), unas bombas de chorro tubulares huecas situadas dentro del anillo de blindaje proporcionan el flujo requerido del núcleo del reactor. La porción superior (mezclador de entrada) está situada lateralmente y es soportada contra dos contactos de tornillo prisionero rígidos opuestos situados dentro de los soportes restrictores mediante una cuña accionada por la gravedad, prevista para asegurar que no se produzcan huelgos al nivel de los soportes.

El flujo que circula a través y hacia el exterior de las bombas de chorro contiene fluctuaciones de la presión procedentes de diversas fuentes del sistema del reactor. Las fluctuaciones de la presión pueden presentar frecuencias próximas a uno o más modos de vibración naturales de las tuberías de las bombas de chorro, los cuales dependen del montaje apretado de los contactos de soporte restrictores, los cuales soportan el mezclador de entrada procedente de la tubería de subida de la bomba de chorro.

Los gradientes térmicos operativos, los cambios de alineación de los componentes, las cargas hidráulicas y las fluctuaciones de estas cargas pueden vencer la resistencia del soporte lateral provisto por la cuña de gravedad. Estos efectos y/o el aflojamiento de los tornillos prisioneros debido al fallo de las soldaduras por puntos de fijación pueden provocar la aparición de huelgos en los contactos opuestos de los dos tornillos prisioneros fijos. Esta pérdida de contacto puede modificar la frecuencia natural de la bomba de chorro para adaptarse a una cierta frecuencia de excitación del sistema, provocando la vibración de la tubería y ejerciendo unas cargas incrementadas las cuales han provocado el agrietamiento y desgaste por fatiga cíclicas de los soportes y de sus fijaciones soldadas. Esto puede traducirse en la degradación por el desgaste y la fatiga en los soportes estructurales adicionales de la bomba de chorro, hasta el extremo de requerir la parada de la planta.

El aparato descrito en la presente memoria está previsto para diseños de reactores BWR/6, en los que el acceso de espacio de instalación disponible puede reducirse a 0,64 cm de anchura, y en los que debe evitarse el desmontaje del mezclador de entrada para posibilitar la instalación de las cuñas.

Durante los últimos 19 años, General Electric ha diseñado e instalado, unos soportes de cuñas accionadas tanto por gravedad como por muelles en emplazamientos en los que se han producido separaciones en los contactos de los soportes restrictores. Las cuñas de gravedad (véase, por ejemplo, la Patente estadounidense 6,052,425) empleaban una cuña de deslizamiento ahusada y un armazón de soporte fijo que encajaban con el soporte restrictor de la bomba de chorro. Los tipos de montaje de la técnica anterior de estos diseños requerían el desmontaje de las bombas de chorro para permitir el acceso a su instalación, lo que constituía un gasto y una prolongación indeseable del tiempo de suspensión del reactor. Las cuñas de gravedad eran aplicables a anchuras de separación del soporte restringido/mezclador de entrada de, de modo aproximado, 2,5 a 5,0 cm, en cuanto se requería una cuña con un peso suficiente para proporcionar la carga de soporte requerida.

General Electric también llevó a cabo unas reparaciones de las cuñas accionadas por muelles espirales (véase, por ejemplo, la Patente estadounidense 6,490,331) destinadas a diseños de reactores BWR/4, en las que el acceso de espacio de instalación disponible puede tener una anchura de solo 1,52 cm, y en los que se evitaba el desmontaje del mezclador de entrada para permitir la instalación de las cuñas. Aunque se preveía inicialmente que este diseño prioritario pudiera instalarse también en el espacio destinado a los reactores BWR/6, sin el desmontaje de los mezcladores de entrada, se demostró que ello era demasiado difícil.

Otra solución que tenía aplicación limitada consistía en reforzar la fijación soldada de los dos contactos fijos al soporte restrictor, a continuación reasentar el mezclador de entrada contra los contactos fijos cuando la bomba de chorro se había reensamblado.

Breve descripción de la invención

En una forma de realización ejemplar de la invención, una cuña vertical con muelles restaura un montaje apretado contra una estructura adyacente, como por ejemplo entre un mezclador de entrada y un soporte restrictor adyacente en una bomba de chorro de reactor nuclear de agua en ebullición. La cuña vertical con muelles incluye un soporte en forma de U que incluye un par de porciones de guía y un par de orificios del soporte. Un par de montajes de cuña están acoplados con el soporte. Incluyendo cada uno de los montajes de cuña un segmento de cuña fijado a un vástago de guía cargado por resorte. Los vástagos de guía pueden ser desplazados dentro de los orificios del soporte entre una posición retraída y una posición extendida. Los segmentos de cuña encajan con las porciones de guía, y una combinación de los montajes de soporte y de cuña presenta una primera anchura cuando los vástagos de guía están en la posición retraída y presentan una segunda anchura más amplia que la primera anchura cuando los vástagos de guía están en la posición extendida.

En otra forma de realización ejemplar de la invención, un procedimiento de restauración de un montaje apretado entre el mezclador de entrada y un soporte restrictor adyacente predispuesto en la bomba de chorro del reactor nuclear de agua en ebullición incluye las etapas de traccionar los vástagos de guía contra el muelle cargado hasta la posición retraída; insertar la cuña vertical con muelles dentro de un espacio libre existente entre el mezclador de entrada y el soporte restrictor; y liberar los vástagos de guía, en la que la carga con muelle fuerza a los vástagos de guía hasta la posición extendida.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirán, solo a modo de ejemplo, formas de realización de la presente invención con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales:

Las Figuras 1 y 2 son vistas en perspectiva de la cuña vertical con muelles con los vástagos de guía en posición retraída;

las Figuras 3 y 4 son vistas en perspectiva con los vástagos de guía en posición extendida;

las Figuras 5 y 6 muestran la cuña vertical con muelles instalada entre el mezclador de entrada y el soporte restrictor adyacente en una bomba de chorro con los vástagos de guía en la posición retraída; y

las Figuras 7 y 8 muestran la cuña vertical con muelles instalada en el espacio libre con los vástagos de guía en la posición extendida.

Descripción detallada de la invención

La cuña con muelles vertical 10 descrita en la presente memoria incluye genéricamente un par de segmentos de cuña ahusados 12 fijados a unos respectivos vástagos de guía 14 con unos muelles de precarga 16, los cuales están montados dentro de un soporte en forma de U 18. El montaje 10 tiene una configuración compacta para su acoplamiento dentro del espacio radial limitado entre un mezclador de entrada 1M y un soporte restrictor, RB, de una bomba de chorro de reactor nuclear de agua en ebullición (véase la Fig. 7).

Tal y como se muestra, los muelles 16 están montados sobre los vástagos de guía 14 entre el soporte 18 y el segmento de cuña 12. Con los vástagos de guía 14 en posición retraída (Figs. 1 y 2), una fuerza de precarga de los muelles actúa para accionar los vástagos de guía 14 hacia una posición extendida (Figs. 3 y 4).

Los muelles 16 son, de modo preferente, muelles helicoidales. La precarga con muelles proporciona una fuerza de asentamiento de los segmentos de las cuñas, según lo previamente dispuesto mediante el peso de la cuña mayor en los diseños de cuñas de gravedad prioritarios. Como resultado de ello, cuando el montaje de cuñas está instalado en la posición alineada nominal, cada muelle 16 es comprimido para aplicar, de modo aproximado, una precarga de 2,76 kg para forzar la conexión de los segmentos de cuña 12. La precarga con muelles de la cuña de accionamiento a través de las superficies de las cuñas con un ángulo rebajado mantiene un contacto rígido entre el mezclador de entrada y el soporte restrictor. La cuña, así mismo, ocupa el espacio libre derivado del desgaste a lo largo del funcionamiento.

Los pies verticales del soporte 18 incluyen unas porciones de guía ahusadas 20, tal como se muestra en la Fig. 2. Las porciones de guía 20 guían y reaccionan contra los segmentos de cuña 12, estando los segmentos de guía 12 y las porciones de guía 20 tangencialmente descentradas para reducir al mínimo un grosor radial de la herramienta del montaje.

Con referencia a las Figs. 7 y 8, el soporte 18 está abierto en su centro para acoplar en su torno los elementos característicos existentes del tornillo prisionero del soporte restrictor y de la orejeta de guía, los cuales mantienen también la orientación vertical de la cuña 10. Así mismo, el soporte 18 tiene una ranura de aligeramiento 24 situada en la parte superior que abarca el asidero de guía del soporte restrictor, y los labios en saliente 28 (Fig. 1) que encajan con la parte inferior del soporte restrictor para asegurar más aún que la orientación vertical del montaje se mantenga.

Los segmentos de cuña 12 están maquinados con un ángulo inclinado de 10º entre sus superficies de deslizamiento, que concuerda con las cuñas de gravedad de la técnica anterior descritas con anterioridad. Este ángulo se ha descubierto, por la experiencia obtenida por pruebas y funcionamiento que proporciona un montaje cerrado herméticamente que ofrece una vía de carga rígida entre las piezas, sin que tenga una tan escasa profundidad que se produzca una fricción en el autobloqueo del movimiento ajustado de las cuñas. Las porciones de guía 20 del soporte 18 incluyen, de modo preferente, unas ranuras de guía con una pendiente de 10º contra los cuales se asientan los segmentos de cuña 12.

Los vástagos de guía 14 están, de modo preferente, fijados a los segmentos de cuña 12 mediante un encaje roscado, orientado en paralelo a las superficies en cuña de 10º. Una porción de la extensión superior de cada vástago de guía 14 tiene una sección transversal cuadrada y se acopla dentro de un orificio cuadrado coincidente 22 existente en el miembro superior o transversal del soporte 18. El vástago de guía 14 y los segmentos de cuña 12 están bloqueados impidiendo su rotación en el montaje mediante la inserción de un pasador dentro de un orificio perforado en ambas piezas para asegurar que ninguna pieza quede suelta.

El ajuste de deslizamiento entre los vástagos de guía 14 y los orificios 22 del soporte y entre los segmentos de cuña 12 y las superficies del soporte o las porciones de guía coincidentes 20 guían las cuñas dentro del soporte a lo largo del eje en pendiente de 10º. El montaje de deslizamiento mantiene así mismo la alineación relativa de las piezas durante su manipulación, hasta que la cuña esté instalada.

Desde la posición retraída, tal y como se muestra en las Figs. 1 y 2, cuando las cuñas son desplazadas hacia abajo mediante la acción de los muelles 16, la anchura combinada de los segmentos de cuña y del soporte 18 se incrementa para su apriete de la forma indicada por dentro del espacio existente entre el mezclador de entrada y el soporte restrictor.

El grosor inicial de las cuñas se maquina antes de su montaje, en base a las mediciones de inspección de la protuberancia del muelle prisionero existente, para asegurar que la cuña esté instalada con un margen de precarga funcional útil. Las cuñas de gravedad típicamente pesaron de 23 a 45 N, de manera que una fuerza total inicial de los muelles de 55 N aplicada sobre una pendiente de 10º reacciona contra los labios en saliente para permitir que los bordes compensen un incremento del espacio libre de, de modo aproximado, 0,30 cm manteniendo al tiempo la precarga mínima anteriormente utilizada.

De modo preferente, el montaje de cuñas 10 es instalado utilizando una herramienta de pinza, la cual agarra las partes superiores de los vástagos de guía 14 de las cuñas. La herramienta tracciona los vástagos de guía 14 hacia arriba contra el soporte 18, comprimiendo los muelles 16. Cuando la cuña es desplazada hacia arriba, la anchura combinada del segmento de cuña 12 y del soporte 18 se reduce, para permitir el espacio libre de instalación dentro del espacio existente entre el mezclador de entrada y el soporte restrictor. Se hace descender el montaje hasta el interior del espacio libre del soporte restrictor/mezclador de entrada, y la herramienta de pinza es liberada. Los segmentos de cuña 12 se sitúan a ambos lados del tornillo prisionero en el momento de la instalación, manteniendo el montaje de cuñas en posición.

La cuña vertical con muelles descrita en la presente memoria restaura el montaje apretado y rígido originalmente previsto entre el mezclador de entrada y el soporte restrictor adyacente dentro de una bomba de chorro de reactor nuclear de agua en ebullición, sustituyendo la función de soporte de un contacto de tipo de tornillo existente. Proporciona un ajuste continuo para una posible variación de la alineación del mezclador, y compensa el posible desgaste después de la instalación. El dispositivo puede instalarse a distancia con una anchura de separación de tan solo 0,64 cm y requiere un tiempo de instalación mínimo, sin tener que desmontar la bomba de chorro. Esta también configurado con un peso y una altura mínimos que van a ser soportados por encima del encaje entre el mezclador de entrada y el soporte restrictor, lo que asegura que las frecuencias de vibración del montaje tengan una altura suficiente mayor que la frecuencia de excitación de la bomba de chorro de manera que se eviten los cambios derivados de la resonancia y la fatiga. La previsión de dos cuñas precargadas de forma independiente proporciona un montaje apretado sobre ambos lados del tornillo prisionero para compensar el posicionamiento del mezclador de entrada dentro del soporte restrictor, el cual generalmente no es simétrico.

Aunque la invención ha sido descrita en conexión con las que actualmente se consideran como las formas de realización más prácticas y preferentes, debe entenderse que la invención no queda limitada a las formas de realización divulgadas, sino que, por el contrario, está destinada a amparar las diversas disposiciones modificativas y equivalentes incluidas dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. Una cuña vertical con muelles para restaurar un montaje apretado contra una estructura adyacente, comprendiendo la cuña vertical con muelles:

: un soporte en forma de U (18) que incluye un par de porciones de guía (20) y un par de orificios (22) del soporte; y

: un par de montajes de cuñas acoplados con el soporte, incluyendo cada uno de los montajes de cuñas un segmento de cuña (12) fijado a un vástago de guía cargado por resorte (14), pudiendo los vástagos de guía ser desplazados dentro de los orificios del soporte entre una posición retraída y una posición extendida,

: en la que los segmentos de cuña encajan con las porciones de guía, y en la que una combinación del soporte y de los montajes de cuñas presenta una primera anchura cuando los vástagos de guía están en la posición retraída y presentan una segunda anchura más amplia que la primera anchura cuando los vástagos de guía están en la posición extendida.

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2. Una cuña vertical con muelles de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los vástagos de guía (14) cargados con muelles comprenden cada uno un muelle (16) fijado entre el soporte (18) y el segmento de cuña (12).

3. Una cuña vertical con muelles de acuerdo con la reivindicación 2, en la que con los vástagos de guía (14) en la posición retraída, una fuerza de precarga de los muelles (16) actúa para accionar los vástagos de guía hacia la posición extendida.

4. Una cuña vertical con muelles de acuerdo con la reivindicación 3, en la que la fuerza de precarga para cada muelle (16) es de, aproximadamente, 27 N.

5. Una cuña vertical con muelles de acuerdo con la reivindicación 1, en la que cada una de las porciones de guía (20) comprende una sección ahusada que puede encajar con los segmentos de cuña (12), de tal forma que los segmentos de cuña y las porciones de guía estén descentradas tangencialmente.

6. Una cuña vertical con muelles de acuerdo con la reivindicación 1, en la que los segmentos de cuña (12) comprenden un ángulo en pendiente de, aproximadamente, 10 grados.

7. Una cuña vertical con muelles de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la primera anchura está definida de manera que la cuña vertical con muelles pueda ser instalada a distancia dentro de un espacio con una anchura de solo 0,64 cm.

8. Una cuña vertical con muelles de acuerdo con la reivindicación 1, en la que un montaje apretado se encuentra entre un mezclador de entrada y un soporte restrictor adyacente dentro de una bomba de chorro de reactor nuclear de agua en ebullición, y en la que el soporte (18) comprende una ranura de aligeramiento (24) entre los orificios (22) del soporte para alojar una orejeta de guía del soporte restrictor.

9. Una cuña vertical con muelles de acuerdo con la reivindicación 8, en la que las porciones de guía (20) están separadas según una distancia suficiente para alojar un tornillo prisionero del soporte restrictor.

10. Una cuña vertical con muelles de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el soporte en forma de U (18) incluye unos pies del soporte y un miembro transversal, estando las porciones de guía (20) situadas sobre los pies del soporte y estando situado el par de orificios (22) del soporte dentro del miembro transversal.

11. Un procedimiento de restauración de un montaje apretado entre un mezclador de entrada y un soporte restrictor adyacente dentro de una bomba de chorro de reactor nuclear de agua en ebullición utilizando la cuña vertical con muelles de la reivindicación 8, comprendiendo el procedimiento:

: traccionar el vástago de guía (14) contra la carga de los muelles hasta la posición retraída;

: insertar la cuña vertical con muelles (10) dentro de un espacio libre existente entre el mezclador de entrada y el soporte restrictor; y

: liberar los vástagos de guía, en la que la carga de los muelles fuerza a los vástagos de guía hacia la posición extendida.

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12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11, en el que la etapa de inserción comprende la inserción de la cuña vertical con muelles (10) dentro del espacio libre hasta que la ranura de aligeramiento (24) del soporte rodee una orejeta de guía del soporte restrictor.