KR100397689B1 - 튜브진동방지안정화시스템및억제시스템을갖는u형튜브열교환기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열교환기에 관한 것이며, 특히 U형 튜브 다발과, 상부 튜브 U형 만곡 영역내의 다발 튜브(10) 사이에 삽입된 진동 방지봉(15)으로 구성된 안정화 시스템을 포함하는 원자로 증기 발생기에 관한 것이다. 진동 방지봉(15)은 튜브 만곡 영역으로부터 돌출하는 단부(15b)를 가지며, 안정화 시스템은 진동 방지봉의 단부의 정렬된 부분을 연결하고, 진동 방지봉(15)의 단부(15b)를 수용하기 위해 설계된 슬롯(21a)을 갖는 코움(21)과 나사(23)에 부착된 코움 덮개부(22)로 구성된다.

안정화 시스템은 진동 방지봉(15)과 연결 장치(20)의 한 세트의 제한적인 이동을 허용하는 동안, 모든 연결 부재 지지부(40)에 부착되고 다발 랩퍼(4)에 결합되는 억제 기능을 부가적으로 갖는다.

Description

튜브 진동 방지 안정화 시스템 및 억제 시스템을 갖는 U형 튜브 열교환기

본 발명은 U형 튜브 다발(U-tube bundle)과, 튜브의 U형 만곡부들 사이에 위치된 진동 방지봉(anti-vibration bars)을 포함하는 열교환기에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 가압수형 원자로(nuclear pressurized water reactor)의 증기 발생기에 적용된다.

가압수형 원자로의 증기 발생기는 두 개의 평행한 직선형 레그(two parallel straight legs)를 갖는 U형 튜브를 구비하며, 상기 레그의 단부는 튜브판 내로 확장된다.

상기 튜브의 단부는 직사각형 또는 삼각형 형태로 규칙적으로 배치된 튜브판의 개구(aperture)로 삽입되기 때문에, 직선형 레그들 모두가 서로에 대해 평행하며 튜브가 서로에 대해 평행한 평탄한 층으로 배치되며 튜브의 만곡부가 층의 외부로부터 내부로 감소하는 만곡 반경을 갖는, 규칙적인 배열로 다발 튜브가 유지된다.

각각의 튜브 층의 튜브의 만곡부는 상이한 만곡 반경을 가지며, 증기 발생기 다발의 상부에 튜브 만곡 영역이라 칭하는 대략 반구형의 구조를 형성하기 위해 나란히 배치된다.

증기 발생기가 작동하는 동안, 고온의 가압수는 다발 튜브를 통해 유동하고, 공급수는 튜브의 외부 열교환면과 접촉하고 상기 열교환면을 따라 수직으로 유동하여 가열 및 증발되며, 증기 발생기의 상부 부분에서 증기 형태로 유출된다.

튜브가 효과적으로 유지되지 않는 경우, 상기 튜브와 접촉하는 유체의 유동은 튜브를 열화시킬 수 있는 진동을 발생시킬 수 있다.

튜브의 직선형 부분은 다발의 높이에 따라 서로 등간격으로 이격된 튜브 스페이서 지지부(tube spacer supports)내에 고정된다. 따라서 상기 직선형 부분은 강성 부분에 의해 효과적으로 유지된다. 튜브 만곡 영역을 구성하는 다발 튜브의 만곡부들도 또한 유지될 필요가 있으며 진동 방지봉이 이러한 목적으로 일반적으로 사용되며, 상기 봉의 각각은 인접한 다발 튜브의 두 개의 층 사이에 위치되며 튜브 만곡 영역으로부터 대략 반경방향으로 배치된다. 예를 들면 US-A-3,007,679호에 개시된 바와 같이, 이러한 진동 방지봉은 그의 단부로부터 튜브 만곡 영역 내부까지 두 개로 함께 접합되고, V형 구조를 형성하기 위해 각도를 갖는 배열로 배치된다.

진동 방지봉의 외측 단부는 튜브 만곡 영역의 외부층을 구성하는 튜브로부터 돌출되며, 연결 장치에 의해 서로 결합되어, 진동 방지봉이 적소에 유지되는 것을 보장한다.

튜브 만곡 영역의 상부면의 상부에 배치된 부착부를 사용하는 등과 같은, 진동 방지봉의 외측 단부를 접합하는 다양한 수단이 제안되어 있다.

제 1 제안은 예를 들어 US-A-3,007,679호에 기술한 바와 같이, 진동 방지봉의 단부가 튜브 만곡 영역을 통해 자오면(meridional plane)에 배치된 후프(hoops)라 칭하는 만곡 부재상에 용접된다는 것이다.

다발 튜브에 인접하여 수행되어야 하는 용접을 사용하는 진동 방지봉의 고정은 튜브를 손상시킬 수 있다.

따라서, 튜브 만곡 영역의 외부면 상부에 배치된 유지 링과 같은 부착 피팅(fitting)에 진동 방지봉의 외측 단부를 연결 가능하게 하는 기계적 연결 장치가 제안되었다.

(Framatome)사에 의해 출원된 FR 2 644 281호는 브래킷(brackets)이 고정되는 대략 반원형의 유지 부재의 설치를 제안하고 있으며, 상기 브래킷은 유지 부재에 수직이며 각각의 진동 방지봉 단부에 대향하여 배치된다. 기계적 시스템은 대응하는 브래킷에 각각의 진동 방지봉의 단부를 연결할 수 있게 한다.

연속적인 일련의 진동 방지봉의 단부를 함께 그룹화하기 위해 배치되는 기계적 연결부에 의해 진동 방지봉의 외측 단부를 접합할 수 있게 하는 기계적 연결 장치가 또한 제안되었다.

사에 의해 출원된 FR-A-2 644 965호에 있어서, 안정화 시스템(stabilizing system)은 적어도 두 개의 봉의 조립체에 배치된 진동 방지봉의 외측 단부 사이의 연결부를 포함하고, 상기 봉은 개구를 통해 정렬되고 봉들 중의 하나는 나사산이 형성된다. 장치를 연결하는 진동 방지봉은, 한 세트의 진동 방지봉의 정렬된 개구와, 두 개의 연속적인 진동 방지봉 사이에 각각 배치된 스페이서의 보어내로 삽입되는 핀을 포함한다. 한 단부에서 나사산이 형성되어 있는 핀은 층의 단부에 배치된 진동 방지봉의 나사산 형성 개구내로 나사 체결된다. 핀은 스페이서에 용접될 수 있는 회전 방지 장치(anti-rotation device)에 또한 연결된다. 이러한 형태의 시스템은 종래의 공지된 기계적 시스템보다 우수한 장점을 갖지만, 함께 연결된 단부를 갖는 진동 방지봉의 층의 길이 및 봉의 개수에 따라 그 길이가 좌우되는 핀을 필요로 한다. 몇몇 경우에 매우 긴 핀이 사용되어야 하며, 이는 핀의 기계적 강도 및 설치 조건에 대한 결점을 가질 수 있다.

사에 의해 출원된 FR 93/12,514호는 봉이 정렬되고, 정렬된 개구를 포함하는 적어도 두 개의 세트로 배치된 진동 방지봉의 외측 단부 사이에 연결 장치를 포함하는 진동 방지 유지 시스템을 제공한다. 진동 방지봉의 단부 사이의 연결 장치는, 나사 헤드가 제 1 진동 방지봉상에 위치되도록 그의 헤드가 설계되어 있으며 그의 나사산 형성 생크는 스페이서내로 나사 체결되는 나사를 포함한다. 스페이서는 나사산 형성 부분을 통해 제 2 스페이서 또는 나사산 형성 부착 부재내로 고정된다. 나사 및 스페이서의 나사산 형성된 부분은 정렬된 개구를 경유하여 진동 방지봉을 통과한다.

상술한 진동 방지 시스템의 단점은 상기 시스템이 다수의 기계적 부품으로 조립되어 있어, 설치 시간이 길어지고, 몇몇 부품들은 조립, 작동 또는 유지 보수시에 누락될 수 있다는 것이다.

진동 방지봉을 포함하는 모든 진동 방지 안정화 시스템에는 상기 시스템이 튜브 만곡 영역내에 유지되는 것을 보장하기 위해 억제 장치(hold-down device)가 요구된다.

상술한 US-A-3,007,679호에서는 프레임 부재상에 용접된 U형 부분에 의해 형성되고 후프와 진동 방지봉을 튜브에 연결하기 위해 상기 U형 부분 내부에 튜브 다발의 다수의 튜브를 둘러싸는 억제 잠금 클립이 사용된다.

잠금 클립은 FR 2 644 281호, FR-A 2 664 965호 및 FR 93/12,514호에 또한 사용되며, 용접을 피하기 위해 기계적으로 고정된다.

그러나, 잠금 클립은 소정의 다발 튜브에 억제 하중을 적용함으로써 진동 방지 장치를 유지하는 단점을 갖는다. 증기 발생기 작동시에 튜브는 민감한 부재이기 때문에, 상기 튜브 이외의 부재가 억제 하중을 흡수하게 된다.

사에 의해 출원된 FR-A-91/14655호에서는, 작동하는 증기 발생기에 있어서 다발의 외부로의 진동 방지봉의 방출을 방지하기 위해 진동 방지봉을 위한 부착 장치가 제안되었고, 상기 부착 장치는 튜브 만곡 영역을 구성하는 튜브의 만곡부에 가장 근접한 증기 발생기의 튜브 지지판에 부착된 세장형 구조체를 포함한다. 통상적으로 레일의 형태인 세장형 구조체는 증기 발생기 튜브 레인(lane)을 구성하는 중앙의 자유 공간 내부에, 튜브 층에 수직한 지지판의 상부면에 고정된다. 세장형 부착 구조체는, 두 쌍의 인접 튜브 층 사이의 각각의 공간에 대향하며 진동 방지봉의 내부 부분이 삽입될 수 있는 적어도 하나의 슬롯을 갖는다.

이러한 억제 시스템은, 상술한 튜브상으로의 억제 하중의 적용의 결점을 방지하지만, 진동 방지봉이 다수의 슬롯내로 삽입되어야 하고, 진동 방지 장치가 적소에 확실하게 유지되지 않기 때문에, 조립체 작동시에 상당히 긴 설치 시간이 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 두 개의 직선형 레그와 상기 두 개의 직선형 레그 사이에 위치된 만곡부로 구성되며 모든 직선형 레그가 평행한 규칙적인 배열로 배치되며 평행한 평탄한 층에 배치되는 U형 튜브 다발과; 상기 튜브 다발을 둘러싸는 다발 랩퍼(wrapper)와, 단부가 상기 다발 너머로 연장하도록 상기 튜브의 인접한 층의 만곡부 사이에 위치된 다수의 진동 방지봉과; 상기 진동 방지봉의 외측 단부 사이에 위치되는 연결 장치; 및 다발 튜브상에 억제 하중을 가하지 않는 억제 시스템을 포함하며, 다른 공지된 장치보다 조립하기 단순하지만 진동 방지봉과 그 부착부가 적소에 확실하게 유지되는 것을 보장하는 열교환기를 제안하는 것이다.

이를 위해, 상기 연결 장치의 세트는, 상기 튜브의 직선형 레그에 평행한 방향으로 상기 진동 방지봉의 세트와 상기 연결 장치의 제한적인 이동을 허용하는 진동 방지봉용 억제 시스템을 형성하기 위해 상기 다발 랩퍼에 부착된 하나 이상의 지지부에 결합된다.

본 발명의 다른 목적은 두 개의 직선형 레그와 상기 두 개의 직선형 레그 사이에 위치된 만곡부를 구비하며 모든 직선형 레그들이 평행한 규칙적인 배열로 배치되며 평행한 평탄한 층에 배치되는 U형 튜브 다발과; 평행한 평탄한 층에 배치되는 튜브와; 상기 튜브 다발을 둘러싸는 다발 랩퍼와; 한 단부가 상기 다발 너머로 연장되도록 상기 튜브의 인접한 층의 만곡부 사이에 배치되는 다수의 진동 방지봉;및 상기 진동 방지봉의 외측 단부물 사이에 위치되어, 봉들이 정렬된 적어도 두 개의 봉의 다수의 세트로 상기 진동 방지봉들을 함께 결합시키며 연결 부분의 개수를 제한하고 조립을 용이하게 하도록 설계된 연결 장치를 포함하는 열교환기를 제공하는 것이다.

이를 위해, 상기 정렬된 진동 방지봉의 각각의 세트에서, 상기 연결 장치는,

- 상기 진동 방지봉의 단부를 수용하도록 설계된 슬롯을 갖는 코움(comb)과,

- 상기 슬롯에 의해 형성된 공간을 폐쇄하도록 설계된 코움 덮개부, 및

- 상기 코움 상에 상기 덮개부를 고정하기 위한 시스템을 포함한다.

본 발명을 명백하게 이해하기 위해서, 첨부 도면을 참조하여 비한정적인 예로서, 본 발명의 가압수형 원자로 증기 발생기와 이러한 증기 발생기와 결합된 안정화 시스템을 설명하겠다.

제 1 도는 가압수형 원자로의 증기 발생기(1)를 도시한다.

상기 증기 발생기는, 증기 발생기 튜브 다발(3)이 다발 랩퍼(4) 내부에 위치되어 있는 원통형 하부 부분(2a)으로 구성된 외부 셀(2)을 구비한다. 증기 발생기 셀(2)의 상부 부분(2b)은 하부 부분(2a)의 직경보다 큰 직경을 가지며, 다발(3)과 접촉하여 발생된 증기를 위한 수분 분리기 및 건조기를 포함한다.

셀(2)의 하부 부분(2a)의 단부는, 튜브 다발(3)의 튜브가 용접 및 팽창(예를 들어, 기계식 또는 유압식)에 의해 삽입되고 고정되는 개구가 관통된 매우 두꺼운 튜브판(5)에 연결된다. 셀(2)의 하부 부분(2a)의 다른 단부에서, 반구형의 셀(6)은 튜브판에 부착되어, 증기 발생기 채널 헤드를 칸막이(7)에 의해 분할된 두 개의 부재로 분리한다.

채널 헤드의 두 개의 부분 각각은, 원자로 노심으로부터 가압 냉각수의 유동이 존재하는, 원자로의 1차 냉각 시스템에 노즐에 의해 연결된다.

다발(3)은 U형상으로 만곡된 튜브(10)로 구성된다. 각각의 튜브(10)는 두개의 직선형 레그(10a, 10b)와, 상기 직선형 레그(10a, 10b) 사이에 위치된 대략 반원형 만곡부(10c)를 갖는다.

레그(10a, 10b)의 단부는 칸막이(7)의 양 측부에서 튜브판의 개구내로 삽입되고 팽창된다.

다발 튜브(10)의 직선형 레그(10a, 10b)는 다발의 높이에 따른 간격으로 튜브 지지판(8)의 개구내로 또한 삽입된다. 각각의 지지판의 한 세트와 개구는 튜브판에 한 세트의 개구를 재형성하여, 레그(10a, 10b)가 평행한 배열로 유지된다.

또한, 튜브판(5) 및 튜브 지지판(8)의 한 세트의 개구는, 직선형 튜브 레그(10a, 10b)가 삽입되는 직선형의 열(row)을 가지며, 상기 레그들의 만곡부(10c)는 다발의 최외측 부분으로부터 다발의 최내측 부분으로 감소하는 만곡 반경을 갖는다. 따라서, 다발 튜브는 연속적인 층(12)을 형성하고, 이는 특히 제 2 도에 도시되어 있다. 각각의 층에 있어서, 만곡부(10c) 또는 튜브 U형 만곡부의 만곡 반경은 최외측 튜브로부터 최내측 튜브로 감소한다. 최대의 만곡 반경을 갖는 층의 최외측 튜브의 만곡 반경은 다발의 중앙의 최내측 부분으로부터 다발의 최외측 부분으로 감소한다.

그 결과, 튜브(10)의 병렬 배치된 U형 만곡부(10c)로 구성된 튜브 만곡영역(9)은 대략 반구형 형상을 갖는다. 튜브판(5) 및 튜브 지지판(8)내에 튜브를 삽입하기 위한 한 세트의 개구는, 튜브 레인(11)의 반경방향으로 정렬되어 있으며 소형 U형 만곡부의 하부의 최소 만곡 반경을 갖는 튜브의 레그들 사이의 다발의 중앙부에 자유 공간 또는 튜브 레인(11)을 형성하도록, 반경방향으로 판들의 중앙부에서 중단되어 있다.

증기 발생기(1)는 튜브 만곡 영역(9)이 배치되어 있는 다발 랩퍼(4)의 상부 부분 상부에 배치된 급수 링(13)을 갖는다.

증기 발생기가 작동할 때, 가압수형 원자로 냉각수는 유입구 격실(compartment)내로 개방되는 다발의 튜브(10)의 레그(10a)의 내부에 분배되도록 채널 헤드의 격실 중 하나로 유동한다. 가압수는 튜브를 통해 유동하고, 다음, 튜브(10)의 제 2 레그(10b)를 통해 채널 헤드의 제 2 격실내로 역류한다. 튜브 다발 유출구에서 회수된 물은 1차 냉각 시스템으로의 파이프를 경유하여 원자로 용기로 재순환된다.

급수 링(13)에 의해 증기 발생기 셀(2)내로 유입된 공급수는 튜브 다발 랩퍼(4)와 증기 발생기의 외부 셀(2) 사이에 존재하는 환형 공간에서 하향으로 유동하며, 다음, 튜브 다발 랩퍼(4) 내부로 유동하며, 튜브판(5)의 상부면 상부의 튜브(10)와 접촉하게 된다. 공급수는 튜브와 접촉하여 튜브 다발의 내부에서 상향으로 유동하며, 튜브의 내부에 유동하는 가압수와의 열교환에 의해 가열된 후 증발된다. 다발 튜브와의 접촉에 의해 형성된 증기는 증기 발생기의 상부 부분(2b)으로 전달되어 건조되며, 그 후 증기 발생기의 상부 단부(14)를 경유하여 제거된다.

튜브의 각각의 평탄한 층(12) 내부의 다발 튜브는 서로로부터 균일하게 이격되며, 또한 서로로부터 등간격으로 배치된다. 따라서, 증기 발생기의 공급수는 튜브의 전체 외부면과 접촉하여 순환될 수 있다.

튜브의 표면과 접촉하여 고속으로 유동하는 물은 튜브(10)에 진동을 발생시키고, 튜브의 직선형 레그들은 튜브 지지판(8)에 의해 확실하게 유지된다.

튜브의 U형 만곡부(10c)가 튜브 만곡 영역 내부에 확실하게 유지되는 것을 보장하기 위해, 진동 방지봉은 두 개의 인접한 층(12) 사이의 각각의 자유 공간에 배치됨으로써, 상기 진동 방지봉의 레그들은 반경방향으로 배치되고 U형 만곡부(10c)의 외형에 합치되는 연속적인 두 개의 레그는 거의 일정한 각도를 형성한다.

거의 일정한 각도 간격으로 배치된 총 6개의 레그를 갖는 3개의 V형 진동 방지봉은 다발의 2 개의 인접한 층(12) 사이에 통상적으로 배치된다.

진동 방지봉의 레그의 외측 단부(15b)는 튜브 만곡 영역의 최외측면을 넘어 연장되고, 진동 방지봉이 부착될 수 있게 한다.

하기에서, 용어, 진동 방지봉(15)은 V형 조립체의 임의의 레그를 의미한다.

제 3A 도 및 제 3B 도는 정사각형 배열 및 삼각형 배열을 각각 갖는 튜브 다발의 경우에 있어서, 본 발명에 따른 안정화 시스템 부분 및 튜브 층의 상부 부분의 단면도이다.

다발 튜브는 튜브판(5)의 개구와, 상기 개구의 유사한 배열을 갖는 튜브 지지판(8)에 있는 개구에 의해 규칙적인 배열로 유지된다.

삼각형 배열인 경우의 튜브의 배치는 사각형 배열인 경우 보다 작은 공간을 튜브의 연속적인 층 사이에 형성한다.

본 발명에 따른 장치는 조밀하게 이격된 튜브의 삼각형 배열 및 사각형 배열의 경우 모두에 적용될 수 있다.

제 3A 도 및 제 3B 도에 있어서, 삼각형 배열을 도시하는 제 3B 도의 부재들의 경우 동일 도면 부호에 프라임 부호(')를 붙여 대응 부재들은 유사한 도면 부호로 나타낸다.

제 3A 도 및 제 3B 도는 증기 발생기 튜브 만곡 영역의 최외측 층을 구성하는 튜브(10, 10')의 배열을 도시한다.

튜브(10, 10')는 진동 방지봉(15, 15')이 사이에 배치되어 있는 평행한 연속적인 층들을 형성한다.

튜브 만곡 영역을 형성하는 증기 발생기 튜브 다발의 부분에서, 튜브의 층은 튜브 만곡 영역의 최외측 부분으로부터 최내측 부분까지 감소하는 반경을 갖는 병렬 배치된 U형 만곡부로 구성된다.

진동 방지봉(15)의 외측 단부(15b)는 튜브 만곡 영역을 넘어 연장되며, 상기 단부는 정렬되고 따라서 가변적인 길이의 정렬을 형성한다.

진동 방지봉의 돌출된 외측 단부(15b)는 연결 장치(20)에 의해 함께 결합되고, 상기 연결 장치(20)는 한 세트의 정렬된 봉을 구성하는 두 개 이상의 진동 방지봉을 연결 가능하게 한다.

유사하게, 제 3B 도에 도시한 바와 같이, 삼각형 배열로 배치된 튜브의 층들사이에 배치된 진동 방지봉(15')의 단부들은 연결 장치(20')에 의해 함께 결합될 수 있으며, 상기 연결 장치(20')는 두 개 이상의 진동 방지봉의 단부들을 함께 연결 가능하게 한다.

제 4 도를 참조로 하여 진동 방지봉(15)의 단부들을 결합 가능하게 하는 본 발명에 따른 안정화 시스템 연결 장치(20)를 설명한다.

각각의 연결 장치(20)는 슬롯(21a)을 갖는 코움(21)이라 칭하는 세장형 부분과, 코움의 덮개부(22)를 구성하는 덮개봉(closure bar)[슬롯(21a) 상에 배치되도록 설계됨]과, 코움에 덮개부를 고정하기 위한 하나 또는 다수의 나사(23)로 구성된다. 슬롯(21a)은 진동 방지봉(15)의 단부들을 수용하도록 설계된다. 코움(21)은 진동 방지봉의 결합을 허용하기 위한 적어도 두 개의 슬롯을 갖는다. 예를 들어, 중앙의 가장 큰 코움은 슬롯을 30개까지 가질 수 있다.

연결 장치(20)에 진동 방지봉(15)의 단부를 더욱 효과적으로 유지하기 위해, 단부에 슬롯을 갖는 진동 방지봉이 적합하다. 진동 방지봉(15)의 슬롯은 상기 진동 방지봉(15)의 슬롯을 코움 슬롯의 하부에 고정도록 코움의 슬롯에 대향하여 배치되며, 이는 진동 방지봉의 단부가 연결 장치(20)에 효과적으로 유지되는 것을 보장한다. 모든 경우에 있어서, 코움 슬롯의 깊이 및 폭은 코움의 슬롯(2la)에 배치된 진동 방지봉(15)의 단면이 상기 슬롯을 거의 채우도록 설계된다.

코움(21)은 연결 나사(23)를 수용하도록 설계된 슬롯 개구를 갖는 표면상의 슬롯 사이에 나사산이 형성된 하나 이상의 구멍(hole)을 갖는다.

덮개부(22)는 세장형 봉의 형태이고, 연결 나사가 통과하기 위한 하나 이상의 구멍을 갖는다.

단부가 정렬되어 있는 진동 방지봉이 코움(21)의 슬롯(21a)내로 삽입될 때, 덮개부는 코움의 나사산 형성 구멍내로 삽입되는 나사(23)에 의해 상기 슬롯의 상부에 고정된다. 코움(21)의 덮개부(22)와 각각의 나사(23)의 헤드 사이의 하나 또는 두 개의 스폿 용접부는 나사(23)가 회전하지 못하게 한다.

마지막으로, 하기에 설명하는 바와 같이, 몇몇 코움은, 슬롯 개구가 위치되어 있는 표면 뿐만 아니라 코움의 단부면에 나사산 형성된 부가의 구멍을 구비한다.

연결 장치(20) 및 진동 방지봉(15)이 다발 튜브(10)에 대해, 특히 튜브 만곡 영역(9)에 대해 정확하게 배치되는 것을 보장하기 위해서, 정지판(25)과 U형 부분(26) 및 나사산 형성 파스너(fastener)(27)로 구성된 지지 장치(24)가 코움상에 설치되고, 튜브 만곡 영역(9)이 외부 부분 근처에 배치된 튜브(10)에 의해 지지된다. 지지 장치(24)에 대한 상세는 제 4A 도에 도시되어 있다.

정지판(25)은 튜브(10)의 외형의 크기인 둥근 중공형 외형을 갖는 소형의 세장형 판이다. 이러한 둥근 외형은 튜브상의 지지면을 의미하며, 상기 지지 장치의 폭은 지지 장치가 두 개의 리세스(25b)를 갖는 부분을 제외하고는 튜브의 직경보다 약간 크고, 상기 지지 장치는 조립하는 동안 지지 장치의 위치를 조절하기 위해 길이방향으로 배치된 두 개의 리세스 사이에 직사각형 구멍을 갖는다.

U형 부분(26)은 역 U형 단면을 가지며, U형 부분의 길이는 정지판(25)의 리세스의 길이와 거의 동일하며, U형 부분은 직사각형 구멍을 가지며 리세스의 높이로 정지판(25)의 상부에 배치된다.

나사산 형성 파스너(27)는 코움의 나사산 형성된 구멍을 통해 정지판(25)과 U형 부분(26)을 코움(21)에 부착한다.

U형 부분(26)과 코움(21) 사이의 용접은 정지판(25)이 적소에 영구적으로 유지되는 것을 보장한다. 나사산 형성 파스너(27)의 헤드와 U형 부분(26) 사이의 스폿 용접은 나사산 형성 파스너(27)가 풀리지 않게 한다.

튜브 만곡 영역의 동일한 자오면에 배치된 진동 방지봉의 단부를 결합하는 연결 장치(20)는, 두 개의 연속적인 연결 장치(20) 모두가 진동 방지봉의 하나의 단부(15b)를 파지하고 따라서 진동 방지봉의 단부가 두 개의 연속적인 코움(21)내로 삽입됨에 따라 모두 연결된다.

코움(21)이 충분한 수의 슬롯을 가지면, 양호한 전체 강성을 얻기 위해 두개의 연속적인 연결 장치내로 삽입되는 두 개의 진동 방지 봉 단부(15b)를 함께 사용하는 것이 바람직하다.

두 개의 연속적인 연결 장치에 연결된 진동 방지봉의 단부는 두 개의 연속적인 코움의 슬롯내로의 삽입을 위한 두 개의 슬롯을 갖는다.

모든 연결 장치(20)가 설치될 때, 진동 방지봉의 모든 단부(15b)는 코움(21)의 하나 또는 두 개의 슬롯내에 배치된다.

각각의 V 형상이 상이한 다른 개방각을 갖는 3개의 V형 진동 방지봉(15)의 동일한 세트가 각각의 튜브 층 사이에 배치되는 통상적인 경우에 있어서, 진동 방지봉 단부의 6개의 세트는 함께 결합되고, 진동 방지봉은 평탄한 층(12)의 평면에수직인 평면의 튜브 만곡 영역의 자오선을 따라 배치된다. 동일한 자오선에 있는 연결 장치(20)의 세트는 단부 연결 조립체라 칭한다. 각각의 이러한 단부 연결 조립체는 동일한 개방각을 갖는 진동 방지봉상에 배치된 다른 단부 연결 조립체에 결합되지만, 다른 4개의 단부 연결 조립체에는 결합되지 않는다.

모든 단부 연결 조립체를 결합하기 위해서, 유지 부재(30)는 상이한 단부 연결 조립체들을 결합하는 튜브 만곡 영역(9)의 외부 부분상에 튜브 만곡 영역의 반구형 형상에 평행하게 배치된다.

유지 부재(30)는 각각의 유지 부재가 각각의 단부 연결 조립체의 코움(21)에 연결됨으로써 연결 장치(20)에 결합된다. 유지 부재(30) 및 코움(21)은 상술한 바와 같은 유지 부재의 구멍을 관통하는 나사(31)에 의해 연결되며, 코움(21)의 단부면의 나사산 형성된 구멍내로 나사 체결된다.

예를 들어, 하나의 강성 조립체에 진동 방지봉의 모든 단부를 유지하기 위해 7개의 유지 부재(30)가 사용될 수 있다. 다양한 유지 부재(30)는 튜브 만곡 영역의 상부의 위치에 따라 상이한 반경을 갖는다.

반경이 큰 중앙 유지 부재(30)가 제 2 도의 평면에 배치될 수 있으며, 여기서 상기 유지 부재는 상기 코움의 중앙의 각각의 단부 연결 조립체의 중앙 코움(21)에 연결된다.

제 5도는 중앙 코움(21)과 중앙 유지 부재(30) 사이의 연결을 도시한다.

다발 튜브 및 진동 방지봉은사의 FR-A-2 603 364호에 개시된 방법에 따라 설치될 수 있다. 이 방법에 따르면, 튜브는 제 1 도에 도시한 바와 같이, 중앙에 배치된 최대 층으로부터 시작하여 크기가 감소하는 연속적인 층으로 설치된다. 진동 방지봉은 층들 사이에 점진적으로 배치된다. 다발의 절반이 설치될 때, 증기 발생기는 수평 위치에서 그의 축상에서 180° 회전되며, 다발의 다른 절반은 최대 층으로부터 시작하여 크기가 감소하는 연속적인 층으로 재차 설치된다.

중앙 유지 부재(30) 및 중앙 코움(21)을 설치하기 위해서, 제 5A 도에 도시한 바와 같이 더브테일 배열(dovetail arrangement)로 종방향으로 조립되는 두 개의 절반 코움으로 구성된 특정 중앙 코움이 사용된다. 각각의 절반 코움은 코움 덮개부(22)상에 나사 체결되는 지지 브래킷(28)으로 고정된다.

튜브 다발의 나머지 절반의 조립을 시작할 때, 제 2 절반 코움은 제 1 절반 코움내로 끼워맞춰진다.

지지 브래킷(28)은 각각의 절반 코움의 덮개부를 갖고 설치되며, 장착 볼트를 수용하기 위한 나사산 형성된 구멍을 갖는다. 유지 부재는 러그(lug)를 관통하고 지지 브래킷(28)의 나사산 형성된 구멍내으로 나사 체결하는 장착 볼트에 의해 고정되는 러그(29)를 갖는다.

제 4 도 및 제 6도에서는, 진동 방지봉(15)과 단부 연결 조립체 및 유지 부재(30)에 의해 형성된 진동 방지 장치가 억제 시스템에 의해 유지된 것을 볼 수 있다.

상술한 전체 안정화 시스템은 튜브 층들 사이에서 이동할 수 있다. 장치가 설치될 때의 상기 장치의 초기 위치는, 특히 증기 발생기가 작동하는 동안 변경될 수 있다. 상기에 언급한 바와 같이, 튜브에 의해 유지되는 잠금 클립 또는 튜브 만곡 영역 근처에 배치된 튜브 지지판상에 레일을 갖는 장치가 사용된다.

본 발명의 경우, 튜브 다발 랩퍼(4)에 고정되며 진동 방지 안정화 시스템에 연결된 지지부(40)가 사용된다.

하기에 설명할 억제 시스템은, 상술한 억제 시스템, 특히 진동 방지봉 단부 연결부에 대해 상술한 바와 같은 억제 시스템과는 상이한 진동 방지 안정화 시스템에 사용될 수 있다. 억제 기능을 보장하도록 설계된 지지부(40)는 다발 랩퍼(4)에 용접함으로써 단단하게 부착된 금속 브래킷(41)으로 구성되어 있다. 다발 랩퍼(4)와 대향하는 지지 브래킷(41)의 단부는 핀(44)을 수용하도록 설계된 부싱(42)에 끼워진다. 상기 핀(44)은 증기 발생기의 축선과 평행하도록 배치된다.

브래킷(32)은 용접에 의해 유지 부재(30)의 각각의 단부에 단단하게 연결된다.

증기 발생기는 가장 통상적으로는 제 1 도에 도시된 바와 같이 그 축선이 수직 위치로 된 상태로 배치된다. 따라서 하기의 설명은 이러한 구조에 적용된다. 증기 발생기가 수평 위치에 있으면, 위치 결정이라는 용어는 그에 따라 적용되어야 할 것이다.

브래킷(32)은 대략 평탄하며, 그 하부 에지가 동일한 수평면(43)상에 위치된 지지 브래킷(41)과 접촉하고 있는 부싱(42) 하부에 일반적으로 수평 위치로 배치된다.

브래킷(32)은 핀(44)의 단면 치수보다 약간 큰 윈도우(33)를 갖는다.

부싱(42)의 길이보다 긴 핀(44)은 부싱(42)내에 삽입되어 부싱(42) 상부로수 mm 및 부싱 하부로 수 crn 돌출되며, 브래킷(32)의 개구를 관통한다. 다음, 상기 핀은 상부에서 용접부(45)에 의해 부싱(42)의 상부면에 용접된다.

조립 중에, 수평면(43)상에 위치된 부싱(42)의 하부면과, 브래킷(32)의 상부면 사이에는 간극(J)이 제공된다. 상기 간극은 상술한 표면들 사이에 스페이서(도시 않음)를 일시적으로 배치시킴으로써 보장될 수 있다.

조립 중에, 상온에서의 간극(J)은 고온에서 감소된다. 따라서 작동 조건하에서 보다 작은 간극이 여전히 존재하도록 간극(J)이 제공되어야 한다.

상기와 같이 지지부를 구비하여 형성된 장치는 진동 방지 안정화 시스템이 대략 초기 조립 위치인 위치에서 전체적으로 확실히 유지되고 증기 발생기의 상부 부분을 향한 진동 방지 시스템의 양방향 수직 이동 및 그 경사를 제한하는 것을 보장한다.

시스템에 충분한 이동 자유도를 부여하기 위하여, 브래킷(32)의 윈도우(33)의 치수는 핀(44)의 치수보다 크며 따라서 수평 평면상에서 지지 장치의 제한된 이동을 허용한다.

마지막으로, 장치를 완성하기 위하여, 핀(44)의 하단부에는 와셔(46)가 배치되며 용접부(47)에 의해 상기 핀에 부착됨으로써, 유지 부재(30)의 브래킷(32)은 어떠한 조건하에서도 핀(44)상에서 그 위치 변화가 불가능하다.

상술한 지지 장치는 유지 부재(30)의 양 단부에 제공된다. 상술한 바와 같이 7개의 유지 부재(30)가 배치될 때, 다발 랩퍼(4)의 원주 주위에 분포된 14개의 지지부를 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지는 않는다.

진동 방지봉 단부 연결 장치는 종래의 장치에 기초할 수 있고, 상술한 억제 지지부와 결합될 수 있다.

억제 시스템은 모든 연결 장치의 이동을 허용하는 제한적인 간극이 제공되는한, 상이하게 형성될 수 있다.

진동 방지봉은 상술한 바와는 상이하게 형성될 수 있다.

본 발명은 그 사이에 진동 방지봉이 배치된 U형 만곡부들을 포함하는 규칙적인 배열의 튜브로 구성된 임의의 증기 발생기 또는 열교환기에 적용될 수 있다.

제 1 도는 가압수형 원자로 증기 발생기의 수직면을 통한 부분 단면도.

제 2 도는 제 1 도에 수직인 평면에 있는 튜브 만곡 영역의 상부 부분의 개략적인 단면도.

제 3A 도는 정사각형 배열을 갖는 증기 발생기 튜브 다발의 경우에 있어서의 연결 부분의 다이어그램으로서 튜브 만곡 영역의 부분상의 진동 방지봉의 단부를 도시하는 제 1 도의 상세 단면도.

제 3B 도는 삼각형 배열을 갖는 증기 발생기 튜브 다발의 경우에 있어서의 제 3A 도와 유사한 도면.

제 4 도는 연결 장치와 억제 시스템을 도시하는 본 발명에 따른 튜브 지지 시스템의 부분의 사시도.

제 4A 도는 연결 장치 정지부의 상세도.

제 5 도는 튜브 지지 시스템의 상세 사시도.

제 5A 도는 중앙 코움의 상세 단면도.

제 6 도는 억제 시스템을 도시하는 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

4 : 다발 랩퍼 10 . 다발 튜브

15 : 진동 방지봉 20 : 연결 장치

23 : 나사 30 : 유지 부재

32 : 브래킷 33 : 윈도우

40 : 지지부 44 :핀

Claims (16)

1. 두 개의 직선형 레그(10a, 10b)와 상기 두 개의 직선형 레그(10a, 10b) 사이에 위치된 만곡부(10c)로 구성되며, 상기 직선형 레그(10a, 10b)가 서로에 대해 모두 평행한 규칙적인 배열로 배치되며, 평행한 평탄한 층에 배치되는 U형상으로 만곡된 다발 튜브(10)와; 상기 다발 튜브(10)를 둘러싸는 튜브 다발 랩퍼(4)와; 그의 단부가 상기 다발 너머로 연장하도록 상기 튜브의 만곡부의 튜브의 인접한 층들 사이에 배치되는 다수의 진동 방지봉(15)과; 상기 진동 방지봉(15)의 외측 단부들 사이에 위치되는 연결 장치(20); 및 억제 시스템을 포함하는 열교환기에 있어서,

   상기 연결 장치(20)의 각각의 조립체는, 상기 튜브의 직선형 레그에 평행한 방향으로 상기 진동 방지봉과 상기 연결 장치의 전체의 제한적인 이동을 허용하면서, 상기 진동 방지봉을 위한 억제 시스템을 형성하기 위해 상기 다발 랩퍼(4)에 부착된 하나 이상의 지지부(40)에 결합되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 진동 방지봉(15)의 단부를 연결하는 연결장치(20)는,

   상기 평탄한 층의 평면에 수직인 평면에 배치된 봉의 단부를 결합하며, 단부 연결 조립체를 구성하는 제 1 세트의 연결 장치(20)와,

   상기 단부 연결 조립체를 함께 결합하는 제 2 세트의 연결 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 단부 연결 조립체를 결합하는 제 2 세트의 연결 장치는 상기 평탄한 층의 평면에 평행한 평면에 배치된 하나 이상의 유지 부재(30)를 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 하나 이상의 유지 부재(30)는 상기 다발 랩퍼에 부착된 지지부(40)에 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 억제 시스템은 상기 다발 랩퍼에 부착된 각각의 지지부(40)와 상기 진동 방지봉의 단부를 연결하는 연결 장치(20) 사이의 모든 방향에서의 상대적인 제한적인 이동을 또한 허용하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 유지 부재(30)는, 핀(44)이 상기 튜브의 직선형 레그에 평행하게 삽입되며 상기 지지부(40)에 부착되는 윈도우(33)를 갖는 수평의 브래킷(32)을 포함하며, 상기 지지부는 상기 연결 장치의 세트와 동일한 브래킷의 측부에 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 튜브의 직선형 레그에 수직인 평면에서의 2차원 이동을 허용하도록 상기 윈도우(33)의 내부 치수는 상기 핀(44)의 외부 치수보다 큰것을 특징으로 하는 열교환기.
8. 제 6 항에 있어서, 냉각 조건하에서 상기 유지 부재(30)의 브래킷(32)과 상기 브래킷에 대향하여 배치된 지지부(40)의 부분 사이에 충분한 간극(J)이 제공되어, 상기 열교환기가 작동하는 동안 고온 조건하에서도 간극이 여전히 유지되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
9. 두 개의 직선형 레그(10a, 10b)와 상기 두 개의 직선형 레그(10a, 10b) 사이에 위치된 만곡부(10c)로 구성되며, 상기 두 개의 직선형 레그가 서로에 대해 모두 평행한 규칙적인 배열로 평행한 평탄한 층에 배치된 다발 튜브(10)와, 상기 다발 튜브(10)를 둘러싸는 다발 랩퍼(4)와; 그의 단부가 상기 다발 너머로 연장하도록 상기 튜브의 만곡부의 튜브의 인접한 층들 사이에 배치되는 다수의 진동 방지봉(15); 및 상기 진동 방지봉(15)의 외측 단부를 정렬되어 있는 두 개 이상의 봉의 다수의 조립체에 연결하는 연결 장치(20)를 포함하는 열교환기에 있어서,

   상기 정렬된 진동 방지봉의 각각의 조립체에서, 상기 연결 장치(20)는,

   상기 진동 방지봉(15)의 단부를 수용하기 위한 슬롯(21a)을 갖는 코움(21)과,

   상기 슬롯에 의해 형성된 공간을 폐쇄하도록 설계된 코움 덮개부(22), 및

   상기 코움 상에 상기 덮개부를 고정하기 위한 나사(23) 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 코움에 덮개부를 고정하는 나사 시스템은 상기 코움에 형성된 나사산 형성 구멍과 상기 나사산 형성 구멍에 삽입되는 나사(23)로 구성되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 진동 방지봉과 상기 연결 장치(20) 사이의 상대적인 이동을 방지하고 상기 진동 방지봉을 유지하기 위해서, 상기 진동 방지봉(15)은 상기 코움 내의 대응 슬롯에 대향하여 배치되는 슬롯을 갖는 것을 특징으로 하는 열교환기.
12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 평탄한 층의 평면에 수직인 동일 평면상에 배치된 상기 연결 장치(20)는 두 개의 연속적인 코움내로 삽입된 진동 방지봉(15)의 단부를 경유하여 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 코움(21)은 상기 튜브(10)의 외부 윤곽에 적응하는 접촉면을 갖는 코움에 부착된 지지 장치(24)에 의해 상기 튜브 다발에 대해 배치되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 지지 장치(24)는 상기 코움(21)과 U형 부분(26)에 의해 유지된 정지판(25)으로 구성되며, 나사산 형성 파스너(27)에 의해 서로 유지되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
15. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 평탄한 층의 평면에 수직인 평면에 배치된 연속적인 연결 장치로 구성된 단부 연결 조립체는 상기 평탄한 층의 평면에 평행한 하나 이상의 유지 부재(30)에 의해 서로 결합되는 것을 특징으로 하는 열교환기.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 하나 이상의 유지 부재(30)는 상기 진동 방지봉의 세트를 위한 억제 시스템을 형성하기 위해 상기 다발 랩퍼(4)에 부착된 지지부(40)에 연결되는 것을 특징으로 하는 열교환기.