KR880001489B1 - 증기발생기용 관지지구조체 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

증기발생기용 관지지구조체

제 1 도는 본 발명에 따른 증기발생기용 관지지구조체의 부분사시도.

제 2 도는 제 1 도 관지지구조체의 구성부재인 높이가 높은 스트립(제 1 스트립)의 부분정면도.

제 3 도는 제 1 도 관지지구조체의 구성부재인 높이가 낮은 스트립(제 2 및 제3스트립)의 부분정면도.

제 4 도는 제 3 도 관지지구조체의 다른 실시예인 높이가 낮은 스트립의 부분정면도.

제 5 도는 제 4 도 스트립의 부분평면도.

제 6 도는 본 발명에 따른 증기발생기용 관지지구조체의 평면도.

제 7 도는 환상형 정렬수단을 도시한 제 6 도 관지지구조체의 부분평면도.

제 8 도는 제 7 도의 Ⅷ-Ⅷ 선을 따라 취한 부분 정면도.

제 9 도는 환상형 정렬수단을 도시한 제 6 도 관지지구조체의 부분평면도.

제10도는 제 9 도의 X-X 선을 따라 취한 부분정면도.

제11도는 본 발명의 바람직한 실시예를 이용한 열교환기의 부분 평단면도.

제12도는 증기발생기용 관지지구조체에 대한 또다른 실시예의 부분사시도.

제13도는 통로구조의 부분 분해 단면도.

본 발명은 열교환기에 관한 것으로서, 특히 원통다관식(tube and shell) 증기발생기용 관지지구조체에 관한것이다.

원자력 발전소에서 사용되는 원통다관식 증기발생기는 다수의 스테인레스 강관을 그의 양단부에 있는 관판에 고정시켜서된 용기로 이루어진다. 통상적으로, 이러한 관들은 정삼각형의 배열로 배치되며, 관의 길이를 따라 위치한 지지구조체에 의해서 여러곳에 지지된다. 증기발생기용 관지지구조체는 관을 견고하게 유지시켜 진동을 억제하고, 관주위의 유체운동에 대한 최소의 저항력을 제공해야 하며, 불순물이 적층될수 있는 관 주위에서 균열을 아주적게 발생시켜야만 하는데, 종래의 관지지구조체는 상기의 목적중 하나 이상을 실현치 못한다는 단점이 있다. 예컨대, 오리피스(orifice : 구멍을 일컫음)형 지지판은 유체 유동에 대한 높은 저항력을 야기시키고, 관 주위에서 상당수의 균열을 발생시키며, 불순물이 관과 지지판 사이에 부식되어 적층됨에 따라 관을 협착(pinch) [이러한 현상을 덴팅(denfing)이라 일컫음]시킨다는 단점이 있다.

또한, 브로우치판형(broached plate type) 관지지구조체도 오리피스형 지지판 보다는 적은 정도이지만 어느정도의 덴팅현상을 일으킨다. 뿐만아니라, 이러한 오리피스 및 브로우치판형 관지지구조체는 제작 및 수송비용이 상당히 많이든다는 단점이 있다.

다른 유형의 관지지구조체는 관열사이에서 지지되는 바아를 포함하는데, 이러한 관지지구조체도 관에 손상을 일으키는 유동 유체의 진동을 유발시킨다는 단점이 있다.

본 발명은 종래기술의 단점을 상당히 극복할 수 있다. 독특한"난형 크레이트(egg crate)"구조는 최소의 유동저항과 높은 강도를 제공함은 물론 제작비용을 경감시킬수 있다는 장점을 갖는다.

증기 발생기용 관의 정삼각형 배열에 있어서, 각각의 관들은 주위의 여섯개의 관으로부터 동거리에 있으며, 관의 세개는 동일한 열(row)의 구성원이며, 세개의 각각의 열은 다른 두개의 열의 방향에 대해 60°로 배향되어 있다.

본 발명은 세그룹의 격자스트립으로 구성되는데, 각각의 스트립은 세가지 방향중 어느한 방향을 따라 관을 지나게 된다.

본 발명의 일실시예에서, 높이가 높은 제 1 스트립은 제 1 방향에서 관사이를 지나며, 높이가 낮은 제 2 및 제 3 스트립은 제 2 및 제 3 방향에서 각각 관사이를 지나게 된다. 한쪽 변부에만 길죽한 작은구멍(slof)(이후 슬로트라 통칭함)이 형성된 제 2 및 제 3 스트립과 결합하기 위해서, 제 1 스트립에는 상측 및 하측변부 모두에 슬로트가 형성되어 있다.

증기발생기 관을 접촉시키기 위해서, 제1, 제2, 제3스트립에는 들기가 제공된다. 본 발명의 지지구조체는 다음과 같은 장점이 있다.

제작이 간단하며, 제작시간이 적게든다.

관지지구조체를 지나는 유체의 압력이 감소되므로 필요로 하는 펌핑력을 감소시킬 수 있다.

적하중량이 적다.

관의 진동 및 증기발생기의 진동이 적다.

관의 유연성을 증가시키는 격자의 유연성을 증가시키므로서 덴팅의 발생이 적다.

개방격자 구조로 인하여 증기발생기의 상측부위에서 증기유동상태 및 증기유동확산이 우수하다.

관지지구조체는 관들을 매우 단단히 파지하고 있지 않으나 열팽창을 수용하도록 미끄럼을 허용한다.

본 발명의 목적은 가요성 접촉 지지장치를 구비하여 진동을 억제하는 증기발생기용 관지지구조체를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 덴팅이 발생되지 않는 관지지구조체를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 제작 및 수송이 간단함과 동시에 그의 비용이 적게드는 관지지구조체를 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 유체 유동에 대한 최소저항을 갖도록 한 관지지구조체를 제공하는데 있다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 상세히 기술하면 다음과 같다.

제 1 도는 본 발명에 따른 증기발생용 관(30)지지구조체(10)의 사시도인데, 관지지구조체(10)는 두가지 형태의 스트립(12,22)군(group)으로 구성되며, 스트립(22)은 스트립(22a,22b)을 포함한다. 스트립(12,22)에 대해서는 이후 상세히 기술될 것이다. 각각의 스트립군은 각각의 나머지 두개의 스트립군에 대해 60°로 배향되어있다. 제 7 도에서 알수있는 바와같이, 세개의 스트립군의 이런 배향은 정삼각형 배열안에 6각형의 관격실(cell)을 형성한다.

제 1 도에서, 높이가 높은 스트립 또는 제 1 스트립(12)의 상측 및 하측변부에는 슬로트가 형성되어 있으며, 높이가 낮은 스트립 또는 제 2 및 제3 스트립(22a,22b)은 하측 또는 상측변부중 한 변부에만 슬로트가 형성되는데, 스트립(22a,22b)의 구조는 동일하다.

제 2 도에는 스트립(12)의 정면도가 도시되어 있는데, 슬로트(14,16)는 스트립(12)의 변부(13,15)에서 엇갈린 배열로 절단된다. 이러한 엇갈린 배열은 6각형 격실을 형성하는데 매우 중요한 것이다. 이러한 배열이 엇갈리지 않고 직선이라면 삼각형 격자를 형성하게 될 것이다.

스트립(12)에는 돌기(18)가 형성되며, 돌기(18)의 배면은 홈(20)이다. 제 3 도에는 높이가 낮은 스트립(22)의 정면도가 도시되어 있다. 슬로트(24)가 스트립(22)의 변부(27)에 형성되며, 돌기(18)가 스트립(22)에 형성된다. 스트립(22)이 슬로트(24,14)를 통해 스트립(12)과 결합될때 스트립(22)의 변부(25)과 스트립(12)의 변부(13)는 대체로 동일평면상에 있게되며, 스트립(22)이 슬로트(24,16)를 통해 스트립(12)과 결합될때, 스트립(22)의 변부(24)와 스트립(12)의 변부(15)는 대체로 동일평면상에 있게 된다.

제 4 도에는 높이가 낮은 스트립의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 스트립(23)에는 장방형의 돌기(19)가 형성된다는 점에서, 제 3 도의 스트립(22)과는 다르며, 돌기(19)의 홈(21)이 도시되어 있다. 슬로트(16,14)와 스트립(22)의 슬로트(24)는 60°의 각을 이루고 있다. 본 발명의 바람직한 실시예인 제 5 도에서 알수있는 바와같이 돌기(18)(도시하지 않았음)와 같은 돌기(19)는 스트립(23)에 대해 슬로트(14,16)(도시하지 않았음)와 같은 슬로트(24)에 의해 형성된 60°의 각으로 돌출되어 있다. 바꾸어 말하자면, 홈(21, 또는 20)은 항상 60°의 각도로 면하고 있다는 것이다. 스트립(23)을 제 2 도의 스트립(12)에 결합시키려면, 슬로트(14,16)는 한 방향으로 평행하게 절단되기 보다는 서로에 대하여 60°의 각도로 절단되어야 한다[스트립(23)에 대해서도 동일함] 물론 이러한 배열은 6각형의 결실을 형성하도록한 스트립을 조립하는데 필요한 것이다.

제 2 도내지 제 5 도에 기술된 바람직한 실시예의 한가지 특징은 돌기(18,19)를 아주잘 배치시킬수 있다는 것이다. 제 2 도 스트립(12)의 변부(13,15)가 수평면상에 놓인다고 가정하면, 돌기(18)는 네개의 수평면(A,B,C,D)을 형성하도록 위치된다. 마찬가지로, 제 3 도 스트립(22)의 돌기는 수평면(E,F)을 형성한다. 제 2 도 및 제 6 도의 배열을 형성하도록 하기 위해 스트립(22)을 스트립(12)에 조립시키면, 스트립(22a)의 수평면(E,F)은 스트립(12)의 수평면(B,A)과 각각 동일 평면상에 있으며, 스트립(22b)의 수평면(E,F)은 스트립(12)의 수평면(C,D)과 각각 동일 평면상에 있으므로, 각각의 6각형 격실(28)에는 8개의 돌기(18)가 그 내부에 돌출되게 된다.

필요하다면, 스트립은 각각의 6각형 격실(28)에 있는 대향돌기(18)가 동일 수평면상에 항상있도록 조립될수 있다.

제 6 도에는 스트립(22a)을 스트립 변부(13)에서 스트립(12)에 고정시키는 용접부(26)가 도시되어 있다. 스트립(22b)을 스트립변부(15)에서 스트립(12)에 고정시키기 위해서 유사한 용접부(도시하지 않았음)가 제공된다. 또한, 제 6 도에서 알수있는 바와같이, 3각형 격실(29)이 6각형 격실(28)사이에 형성되는데, 3각형 격실(29)은 개방되어 그를 통해서유체가 자유로히 흐르도록 한다.

제11도는 보호판(34)을 구비한 원통 다관식 열교환기의 부분 평단면도이다. 상기에 기술한 바와같은 6각형의 관지지구조체(10)는 이후 상세히 기술된 링(36)에 의해 둘러싸여져 있으며, 링(36)은 키이흠러그(lug)(38)및 쐐기(44)에 의해 보호판(34)내에 배열되어 지지된다.

제 7 도에는 보호판(34)에 지지되는 링(36)이 도시되어 있다.

키이홈노치(40)가 키이홈러그(38)와 결합하여 보호판(34)에 대해 각도를 이루면서 링(36)를 고정하여 정렬시킨다.

키이홈러그(38)는 용접부(42)에서 보호판(34)에 용접되거나, 적당한 다른 수단에 의해 보호판(34)에 고정된다.

링(36)의 앵글면(46)이 이후 상세히 기술될 쐐기(44)와 결합된다. 제 8 도에는 제 7 도의 단면도가 도시되어있는데, 지지구조체(10)가 링(36)의 링노치(37)안으로 밀삽되어 용접 또는 적당한 수단에 의해 고정된다.

제 9 도에는 쐐기(44)의 평면도가 도시되어 있는데, 쐐기(44)는 용접 또는 적당한 수단에 의해 보호판(34)에 고정된다. 또한, 링노치(37)가 점선으로 도시되어 있다. 제10도는 쐐기(44)와 링(36)과의 관계를 도시한 정면도로서, 링(36)의 앵글면(46)은 쐐기(44)와 직접 결합하고, 용접 또는 다른 적당한 수단에 의해 그곳에 고정된다. 쐐기(44)가 하향으로 경사져 있으므로서, 링(36)의 상향운동에 대한 간접저항을 제공한다. 이것은 그렇게 배치되어 링(36)에 가해지는 힘이 열교환기의 동체측면에 흐르는 상향 유체에 기인하여 상측방향으로 미치기 때문이다.

제11도에는 열교환기의 조립시 그를 통해 사람이 출입하기 위한 통로(50)가 도시되어 있는데, 상기의 통로(50)는 보울트(54)에 의해서 지지구조체(10)에 고정된다. 제13도에는 통로(50)가 좀더 상세히 도시되어 있다. 너트(52)가 지지구조체(10)에 고정되어 있으며, 부싱(56)이 통로(50)에 고정되어 너트(52)와 축상으로 정렬된다. 보울트(54)가 부싱(56)을 지나 연장되어 너트(52)에 나삽되므로서 통로(50)는 지지구조체(10)에 고정된다.

제12도에는 본 발명의 다른 실시예인 관지지구조체(70)가 도시되어 있다. 높이가 비교적 높은 스트립(62)은 제1방향으로 위치하고, 높이가 낮은 스트립(72a,72b)은 제 2 및 제 3 방향으로 각각 위치하는데, 각각의 방향은 다른 두개의 방향과 60°를 이루고 있다. 이러한 배열은 상기에 기술한 바와같은 배열과 동일하지만, 이실시예에서의 차이점은 스트립(72a,72b)이 슬로트(64)에서 서로 교차한다는 것이다. 이것은 관지지구조체(10)의 스트립(22a,22b)의 경우와 같지 않다는 것이다. 이렇게 중첩시키는 것은 관지지구조체(70)에 측방향의 강성 및 강도를 제공한다. 이러한 중첩은 스트립(72a,72b)의 변부까지 연장된다. 이러한 구조에 있어서, 스트립(72a,72b)은 스트립(62)과 동일한 높이로 이루어져 있다.

상기에 기술한 명세서 및 첨부 도면은 본 발명의 목적과, 특징 및 장점을 성취하고자 하는 것이지, 이로써 본 발명을 제한하고자 함이 아니다. 본 발명의 소정의 변경은 하기의 특허 청구범위 내에서만 이루어질수 있다.

Claims (15)

1. 대체로 평행한 관의 정삼각형 배열을 위한 증기발생기용 관지지구조체 있어서, 다수의 제 1 스트립을 삼각형 배열로 이루어진 한쌍의 관의 해당열 사이에서 관에 수직인 제 1 방향으로 평행하게 연장시키고, 다수의 제 2 스트립을 삼각형 배열로 이루어진 한쌍의 관의 해당열 사이에서 관에 수직인 제 2 방향으로 평행하게 연장시키고, 다수의 제 3 스트립을 삼각형 배열로 이루어진 한쌍의 관의 해당열 사이에서 관에 수직인 제 3 방향으로 평행하게 연장시키고, 상기의 제 1 방향과, 제 2 방향, 및 제 3 방향을 서로의 방향에 대해 60^F각도로 배향시키며, 다수의 제 2 스트립 및 제 3 스트립의 한측변부에는 다수의 슬로트를 형성시키고 다수의 제 1 스트립의 양측변부에는 다수의 슬로트를 형성시키며, 다수의 돌기를 다수의 제 1 , 제 2 , 제 3스트립에 형성시키고, 다수의 제 2 스트립을 다수의 제 1 스트립의 일측변부에 형성된 다수의 슬로트를 통해 다수의 제1스트립에 결합시키고, 다수의 제 3 스트립을 다수의 제 1 스트립의 타측변부에 형성된 다수의 슬로트를 통해 다수의 제1스트립에 결합시켜서, 다수의 제 1 ,제 2 , 제 3 스트립이 관을 가진 6각형 격실을 형성토록하되, 다수의 돌기가 각각의 격실내에 형성되어 각각의 관을 지지하도록 한 증기발생기용 관지지구조체.
2. 제 1 항에 있어서, 상기의 슬로트를 그의 해당 스트립과 결합하는 스트립의 방향에 일치하는 각도로 해당스트립에 형성시켜서된 증기발생기용 관지지구조체.
3. 제 2 항에 있어서, 다수의 제 1 스트립의 일측변부를 다수의 제 2 스트립의 변부와 동일면에 위치하도록하고, 다수의 제 1 스트립의 타측변부를 다수의 제 3 스트립의 변부와 동일면에 위치하도록 구성시켜서된 증기발생기용 관지지구조체.
4. 제 3 항에 있어서, 다수의 돌기를 상기 다수의 스트립에 형성시켜서된 증기발생기용 관지지구조체.
5. 제 4 항에 있어서, 상기의 돌기중에서 적어도 하나를 원형으로 형성시켜서된 증기발생기용 관지지구조체.
6. 제 4 항에있어서, 상기의 돌기중에서 적어도 하나를 장방향으로 형성시켜서된 증기발생기용 관지지구조체.
7. 제 4 항에 있어서, 적어도 8개의 돌기가 각각의 관을 위해 제공된 증기발생기용 관지지구조체.
8. 제 4 항에있어서, 다수의 제 1 스트립을 용접에 의해 각각의 동일면 변부에서 다수의 제 2 스트립 및 제 3스트립에 결합시켜서된 증기발생기용 관지지구조체.
9. 제 4 항에 있어서, 다수의 제 1 스트립을 마찰에 의해 각각의 동일면 변부에서 다수의 제 2 스트립 및 제 3 스트립에 결합시켜서된 증기발생기용 관지지구조체.
10. 제 4 항에 있어서, 다수의 제 2 스트립중 적어도 몇개의 스트립을 다수의 제 3 스트립중 적어도 몇 개의 스트립과 슬로트에 의해 결합시켜서된 증기발생기용 관지지구조체.
11. 제 4 항에 있어서, 상기의 스트립들을 수용하도록 그의 내측면에 형성된 링슬로트를 구비하여 상기 스트립들의 주변부를 둘러싸도록한 링을 구성시켜서된 증기발생기용 관지지구조체.
12. 제11항에 있어서, 상기의 링을 다수의 쐐기에 의해 열교환기의 보호판 안에 지지토록하되, 상기의 쐐기를 상기의 보호판 및 링에 고정시킴과 동시에 보호판을 통해 관주위의 유체의 흐름을 향해 경사지게 형성시켜서된 증기발생기용 관지지구조체.
13. 제12항에 있어서, 다수의 키이홈러그를 보호판에 고정시키고, 다수의 키이홈노치를 상기의 링에 형성시켜 키이홈노치가 보호판내에 있는 링의 환상형 정렬을 제공하여 키이홈러그를 계합토록한 증기발생기용 관지지구조체.
14. 제 4 항에 있어서, 통로를 형성하기 위해서 다수의 제 1 스트립과, 제 2 스트립, 및 제 3 스트립을 절단시키고, 통로를 적어도 한개의 보울트에 의해 관지지구조체에 고정시키되, 상기 보울트를 통로를 지나 연장시켜 관지지구조체에 고정시킬 적어도 한개의 너트에 나삽시켜서된 증기발생기용 관지지구조체.
15. 제14항에 있어서, 적어도 한개의 보울트를 적어도 한개의 너트와 계합시키기전에 적어도 하나의 부싱을 지나 연장시켜서된 증기발생기용 관지지구조체.

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