JPH0131118B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、複数のパイプコイルと、これらパイ
プコイルの中心に位置する中央パイプと、この中
央パイプに連結され且つこの中央パイプのほぼ半
径方向に配置された少なくとも１組の支持板とを
有し、前記パイプコイルは前記支持板の孔内にね
じ込まれている熱交換器に関する。

スイス特許明細書第454931号に記載されている
この型の熱交換器においては、前記支持板が中央
パイプに直接溶接され、パイプコイルに対して比
較的剛固な支持装置を形成するようになつてい
る。周知の熱交換器は一次媒体の温度が適度な場
合は運転中満足に作動することが認められてい
る。しかしながら非常に高い温度、たとえば800
度Ｃにおいて使用される時には、二次媒体の通る
チユーブが相当の熱膨張効果を受けるようにな
る。その理由は運転中に冷却されない支持板が、
二次媒体によつて冷却されるパイプコイルよりも
半径方向の膨張が大となるからである。コイルの
パイプは支持板によつて支持されている個所にお
いて外方に押圧され、したがつてこの区域におけ
るパイプの曲がりは大となる。すなわち、支持板
と支持板の間のパイプの曲率半径は、より大きく
なる傾向が生じる。なお支持板と中央パイプとの
間には軸線方向膨張の差が生じる。

本発明の目的は簡単な構造によつて前記の如き
熱膨張の差と、これに起因してこの型の熱交換器
内に発生する熱応力とを実質的に減少させること
である。

したがつて本発明によれば前記中央パイプのま
わりを間隙が生じるように延びる可撓性スリーブ
が前記中央パイプと支持板との間に設けられ、こ
のスリーブの一端は前記中央パイプに装着され、
かつその他端には支持板が装着されるようになつ
ている。

本発明のスリーブを設けることによつて、高温
の支持板は内方に動くことができ、パイプコイル
の半径方向中央部分はその曲率半径を維持し、半
径方向外方部分は変形するが、周知の熱交換器の
場合よりはこの変形は小さく、一方パイプコイル
の半径方向内方部分は反対方向に変形することが
できるが、結果としてはこの区画の曲率半径は大
となり、かつ支持個所間のパイプコイル部分にお
いては曲率半径は小となる。このようなパイプコ
イルの変形は周知の熱交換器に比して非常に小さ
い。支持板が可撓的に内方に移動すれば前記スリ
ーブはこれに支持板が装着されている個所におい
て半径方向内方に押圧され、該スリーブは装着個
所の間で膨出する。スリーブはその壁が薄く形成
されているから、変形が生じても過大な曲げ応力
を発生するには至らない。なお前記支持板はスリ
ーブの一端だけ、すなわち短い軸線方向長さにわ
たつて装着されるようになつているから、軸線方
向には著しい膨張差が発生せず、したがつてその
ための追加的応力も生じない。本発明による熱交
換器の他の利点はその組立てが容易なることであ
る。

スリーブの応力を小さくするために、該スリー
ブは特許請求の範囲第２項に記載されているよう
に、すなわち相当の軸線方向長さを有するように
形成することができる。

支持板に作用するトルクの大部分は、特許請求
の範囲第３項に記載された特色によつてスリーブ
に加わらないようにされ、したがつてスリーブお
よび支持板に生じる応力を相当減少させることが
できる。

特許請求の範囲第４項記載の特色は、支持板に
半径方向接触面を設けることによつて、過大な応
力を発生させるような摩擦力の伝達を阻止せんと
するものである。

次に添付図面によつて本発明の二つの実施例を
説明する。

第１図に示される如く熱交換器はコンクリート
によつて形成された原子炉圧力容器３の中に設け
られた、鋼ライニング２を有する円筒形空間１の
中に受入れられている。支持リング４は空間１の
頂部に、コンクリートによつて固定されかつライ
ニング２に溶接されている。リング４の上には環
状管板６が触座し、該管板はその内周に上向きに
延びる支持管８を有している。この支持管には垂
直な中央パイプ１０が装着され、該パイプは下方
に向つて空間１の中に延びている。中央パイプ１
０はその壁の底端の近くに厚い部分１２を有し、
この部分は続いて半球形の基部１１と一緒になつ
ている。熱交換器パイプの底端１４はパイプ１０
の部分１２に溶接されている。熱交換器パイプは
先ず弓状に上向きに延び、次に中央パイプ１０の
まわりを種々の円筒の形で屈曲して延びるパイプ
コイル１６と一緒になつている。中央パイプ１０
の内側には前記厚い部分１２から上向きに延びる
熱絶縁部材２７を有している。

パイプコイル１６は第１図においてはその二つ
だけ、すなわち最外方コイル１６および最内方コ
イル１６が示されているが、孔１８の中にねじ込
まれている。この孔もその全体が示されていない
が三つの組の支持板１９−２１の中に配置され、
かつ各組は４個の支持板を有している。前記支持
板は中央パイプ１０の周囲に分配され、かつ上方
に向つてその高さが増加している。種々の燃料装
架と一致するようにされている。支持板の各組は
対応する薄壁スリーブ２３−２５によつて担持さ
れ、該スリーブはその底端の近くにおいてたとえ
ば溶接によつて中央パイプ１０に堅く装着されて
いる。

支持板２１の頂部の組の上においてパイプコイ
ル１６は上向きに曲げられ、かつ該パイプコイル
がなるべくは溶接によつて密封的に連結されてい
る管板６の孔の中に延びている。管板６と中央パ
イプ１０の基部１１との間を延びるパイプコイル
１６の束の周囲には金属ケーシング３０が延び、
該ケーシングは底部においては円錐状に細くな
り、かつ頂部においては円錐状に広くなつてい
る。前記ケーシング３０の頂端は管板６に装着さ
れている。ケーシング３０の円錐状拡開部分の底
端には複数の窓３３が形成され、これら窓は前記
底端のまわりに均一に分配されている。方形断面
を有するエルボ３５はケーシング３０の底部円錐
端に連結され、かつ方形−円形アダプタを形成す
るように連続している。前記エルボは原子炉（図
示せず）から供給される一次媒体の通る円形断面
パイプ３８に連結されている。このパイプ３８は
圧力容器３の通路４０を通つて延び、該パイプ３
８と通路４０との間に環状空隙を残すようになつ
ている。

下向きに開いた環状分配器４２は管板６上に配
置され、かつ該管板に気密に連結され、複数のパ
イプ４３を通して低温二次媒体が供給される。

第１図に示された熱交換器にはパイプ３８を通
して一次媒体、すなわちヘリウムがたとえば800
度Ｃの温度で供給される。この高温ガスは中央パ
イプ１０とケーシング３０との間の環状空間内に
配置されたパイプコイル１６のまわりを流動し、
この時冷却が行われる。ガスは次に窓３３を通つ
てケーシング３０とライニング２との間の環状空
障３１に流入する。この間隙を通つたガス３１は
供給管３８と通路４０との間の空隙を通つて原子
炉に復帰する。

低温二次媒体はパイプ４３を通つて環状分配器
４２に流入し、次にパイプコイル１６を通つてこ
れから熱を受入れる。加熱された二次媒体は中央
パイプ１０の底部に集められ、次に高温となつて
ここから高温ガスタービンの如き負荷（図示せ
ず）に流入し、それに続く熱交換器またはプロセ
ス加熱装置に入る。

熱交換器はこれを組立てた時には、使用材料の
温度は実質的に周囲温度と等しい。運転時にはパ
イプコイル１６は熱発生一次媒体の温度と熱受入
れ二次媒体の温度との間の何れかの点の平均温度
を有するようになる。したがつてパイプコイル１
６は支持板に比して相当低温であり、該支持板の
温度は実質的に熱発生一次媒体の温度に等しい。
したがつて周知の熱交換器においては支持板の寸
法は熱膨張によりパイプコイルに比して大とな
り、したがつてまたパイプコイルは支持板上にお
いて外方にひずみ、その結果パイプコイルの曲率
半径は支持板の近くにおいて減少しかつ支持板の
間の部分においては増加する。支持板１９−２１
はスリーブ２３−２５に可撓的に装着されている
ために、ケーシング３０の方に向つて外方に膨張
すると共に、中央パイプ１０の方に向つて内方に
膨張する。したがつて支持板の可撓性装架はパイ
プコイル１６の熱応力を相当減少させる。

第２図に示された組合わせにおいてはスリーブ
２３−２５はリング５０によつて中央パイプに装
着されている。リング５０は支持板１９−２１内
の凹所５２と、隙間を有するように係合する突起
５１を有し、スリーブと支持板との連結が破れた
場合に、支持板がこの突起５１に引掛かつた状態
に止るようにされている。これによつて隣接支持
板に追加負荷が生じてもその支持力が失われな
い。もしこの部分が破壊すればパイプコイルの束
の一部分、場合によつてはその全部が落下するよ
うになる。前記突起５１に対する凹所５２は検査
期間の間に重大な損傷が発生しないような寸法に
形成されている。

破壊に起因して支持板が落下した場合にはたと
えば該支持板に装着された測定棒（図示せず）に
よつてこれを表示するようになつている。

支持板１９，２０は中央パイプの近くの頂縁に
突起６０を有し、該突起は傾斜面を有することに
よつて、その眞上の支持板２０または２１の底縁
上の相手傾斜面と共働する。この傾斜面特性は支
持板の重量または該支持板上のパイプコイルの重
量に起因するトルクを引受け、スリーブ２３−２
５に対する負荷を減少させるようになつている。

前記突起６０の傾斜角αは支持板の相対的膨張
に応じて正または負または零となすことができ
る。何れの場合においても臨界的な個所、たとえ
ば支持板をスリーブに装着する個所において応力
が過大とならないように選択される。なお前記共
働傾斜面は減摩被覆を有するものとなすことがで
きる。

スリーブ２３−２５の弾性を増加させるため
に、これらスリーブは支持板を装着する部分にお
いて第２図および３図に示される如く、装着個所
の間に凹所６２が生じるように形成することがで
きる。第３図はチユーブ６４を示している。この
チユーブ６４は２つの連続するリング５０の間の
領域に配置されていて、軸線方向に隣接する支持
板２１，２０の縁６６，６７と、この縁６６，６
７に対向しているスリーブ２５との間の〓間を通
つて延びている。このチユーブ６４には、支持板
２１がスリーブ２５に装着されている区域６８の
近くに図示しない軸線方向の凹所が形成されてい
る。このチユーブ６４は、パイプコイル１６のま
わりを流れる一次媒体が一番内側のパイプコイル
１６とスリーブ２５との間の環状〓間６５内に流
入するのを阻止する。このようなチユーブ６４は
他のスリーブの区域においても同様に配置するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による熱交換器の軸線方向断面
図、第２図は変型熱交換器の部分的拡大軸線方向
断面図、第３図は第２図の線−に沿つて取ら
れた断面図である。 図において３は圧力容器、６は管板、１０は中
央パイプ、１６はパイプコイル、１９−２１は支
持板、２３−２５はスリーブ、３８はパイプ、４
３はパイプ、５１は突起である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱交換器にして、複数のパイプコイルと、こ
   れらパイプコイルの中心に位置する中央パイプ
   と、この中央パイプに連結され且つこの中央パイ
   プのほぼ半径方向に配置された少なくとも１組の
   支持板とを有し、前記パイプコイルは前記支持板
   の孔内にねじ込まれている熱交換器において、前
   記中央パイプのまわりを間〓が生じるように延び
   る可撓性スリーブが、該中央パイプと前記支持板
   の各組との間に設けられ、前記スリーブの一端が
   前記中央パイプに装着され、かつその他端に前記
   支持板が装着されるようになつていることを特徴
   とする熱交換器。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の熱交換器に於い
   て、前記中央パイプの軸線に沿つて連続的に配置
   された複数の支持板群を有しそれぞれの前記スリ
   ーブが関連する支持板の軸線方向寸法の外部にお
   いて前記中央パイプに装着されるようになつてい
   る熱交換器。 ３ 特許請求の範囲第２項記載の熱交換器におい
   て、前記中央パイプの軸線が垂直であり且つ上方
   の支持板が常にその底縁において、その真下の支
   持板の頂縁と半径方向に触圧するようになつてい
   る熱交換器。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の熱交換器におい
   て、上方の支持板が半径方向に触圧する前記頂縁
   が、減摩被覆を有している熱交換器。