TWI492243B - 於核子反應器中用於噴射泵總成之楔形定位裝置 - Google Patents
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Description
本發明係大體係關於核子反應器中之噴射泵穩定性，且更特定言之，本發明係關於一種用於修改一核子反應器壓力容器內之噴射泵楔形定位總成的輔助楔形裝置。
本申請案主張2009年11月9日申請之美國臨時申請案第61/259,291號之權利。
如Wivagg在美國專利案第7,023,949號(「Wivagg'949」)中所詳述，沸水反應器(「BWR」)係經設計以藉由加熱包圍位於反應器壓力容器(「RPV」)核心區中之燃料總成之含鈾管的水而於RPV中產生蒸氣。RPV具有經設計以促進核心區中之水循環的再循環迴路。在再循環迴路將水泵送離開RPV並使水返回至位在包圍核心區之RPV中的環形區中之噴射泵總成之進口。噴射泵總成係經設計以夾帶環形區中之周圍水，且接著以在核心區中引致一期望流型之一方式排水。由於水之流動，噴射泵總成經受起因於液壓力之振動。因此，在一BWR設計中，藉由包含一楔形物之一懸掛系統而在托架內水平支撐噴射泵總成抵抗振動，該楔形物可移動地安裝在附接至一噴射泵總成之一垂直定向導桿上。可重約7磅之楔形物係經設計以在重力作用下向下滑動進入至托架與噴射泵總成之間之空間中且藉此推動噴射泵抵於調整螺釘。
圖1至圖3之先前技術中顯示此設計(來自Wivagg'949)，其中在圖1中，核子反應器10含有外側反應器壓力容器12；內部核心護罩18；周圍反應器核心總成20，其包含燃料(通常為含於基於鋯之管件中之UO2
，圖中未顯示)。核心總成自冷卻水產生蒸氣。進口給水22傳遞進入至再循環水出口噴嘴33中並經由泵送迴路(圖中未顯示)而被泵送至進水噴嘴42且通至升管44。
升管44終止於一歧管48，有時被稱為一「衝壓頭(ramshead)」。噴射泵總成對之各者46大致上包含鄰接該歧管48之一進口50，該歧管開口向由RPV壓力容器12之壁及用於夾帶一環形區中之周圍水的核心護罩18之壁界定的該環形區；一混合區段52；及一擴散區段54，其被支撐在一橫板56上。噴射泵總成46在其周邊表面上可具有一凸台49，如圖2中所示。在先前技術中，各噴射泵總成46具有一相關聯主楔形物60，其係可移動地安裝在緊固至噴射泵總成46之一垂直延伸導桿62上。如圖2之先前技術中所示。該主楔形物60係經設計以垂直滑動穿過具有調整固定螺釘80之一限制器托架70中之一開口68(圖3中較佳顯示)，穿過該開口以接觸噴射泵總成46。藉由焊接件72或其他適合構件而將該托架70附接至升泵管44。如圖中所示，圖2及圖3之調整固定螺釘80附近沒有楔形物。該主楔形物60之重量提供一足夠力以推動噴射泵總成46抵於用於水平支撐噴射泵總成46以抵抗液壓力及振動的兩個(或兩個以上)調整固定螺釘80。該主楔形物60之外表面可相對於該托架70之邊緣表面而傾斜。
Erbes等人(美國專利案第6,052,425號)在其等之圖2中顯示穿過限制器托架28A及28B之複數個固定螺釘32A至32D。顯示為30A及30B之主楔形物遠離該等固定螺釘而佈置。此僅提供在進口混合器總成16A及16B之相對側上的兩個限制楔形總成。美國專利案第7,627,074號(Erbes等人)教示含於一U形托架內之雙彈簧楔形物，其中雙導桿穿過該U形托架之頂部、穿過該等彈簧以接觸雙楔形物。與此設計相關聯之問題為複雜性及可能之成本。涉及噴射泵楔形物之其他專利案包含(分別為Perry等人、Wivagg等人、Erbes及Erbes之)美國專利案第4,675,149號、第6,320,923號、第6,490,331號及第6,788,756號。既有設計通常要求被佔用之混合器腰帶與限制器托架之間之空間需要被量測且因此需要加工楔形總成以配合各特定位置。
需要一種簡化楔形設計，其無需現場加工且無需在安裝時移除噴射泵，此極大減少實施修理之成本且對所有者非常有利。亦需要一種輔助楔形總成，其緊鄰固定螺釘及第二拉撐構件而佈置、佈置在固定螺釘及第二拉撐構件上或經佈置而與固定螺釘及第二拉撐構件成某種連接。
因此，本發明之一目的為提供一種設計，其自上安裝且無須移除噴射泵硬體並提供一機構以在噴射泵定位時容納一大範圍製造變動。
藉由提供一種用在一核子反應器中之輔助楔形定位裝置而解決以上問題及需求並滿足目的，該輔助楔形定位裝置基本上由以下各項組成：
(a) 一限制托架體，其具有一頂端平坦部分，該部分具有於穿過其中之一孔；及一橫向軌，其具有各者彼此準確地相對且附接至該橫向軌之兩個底部一體式鉤狀突起，該等突起具有成角度之一鷗翼形狀，其具有一上部件區段及一下部件區段；
(b) 一單一三角形滑楔，其具有附接至該限制托架體之該橫向軌的一平坦側，且一端部平坦部分及一面向外之成角度側面；
(c) 一單一滑桿，其穿過該頂部平坦部分孔以接觸該三角形滑楔之該端部平坦部分；及
(d) 一單一彈簧，其圍繞該滑桿而佈置，該彈簧接觸該頂端平坦部分並施加壓力抵於該三角形滑楔之該端部平坦部分以施加壓力抵於該核子反應器中之相鄰體。
此處，該等鉤狀突起具有緊鄰該橫向軌之一中間向上部件區段及一端部向下區段，及平行於該向上部件區段及該向下部件區段之一翼穩定附接件。
本發明亦提供於一核子反應器中之至少兩個分開的輔助楔形定位裝置，該核子反應器含有升管，其可將冷卻水經泵送饋送至具有一圓周限制器托架之至少一噴射泵總成，該限制器托架具有各設定在接觸噴射泵總成之一固定螺釘塊中之至少兩個振動阻尼調整固定螺釘，該托架係圍繞噴射泵總成而定位，該托架亦接觸該升管，此總成及升管在反應器操作期間經受振動，其中利用一主楔形物而遠離該等固定螺釘，同時該至少兩個分開輔助楔形定位裝置係定位在該等固定螺釘鄰近處；其中該至少兩個分開輔助楔形定位裝置各基本上由以下各項組成：
(a) 一限制托架體，其具有一頂端平坦部分，該部分具有於穿過其中之一孔；及一橫向軌，其具有各者彼此準確地相對且附接至該橫向軌之兩個底部一體式鉤狀突起，該等突起具有成角度之一鷗翼形狀，其具有一向上部件區段及一向下部件區段，其經結構化以接觸至少一固定螺釘塊；
(b) 一單一三角形滑楔，其具有附接至該限制托架體之該頂軌的一平坦側，且一端部平坦部分及一面向外之成角度側面；
(c) 一單一滑桿，其穿過該頂部平坦部分孔以接觸該三角形滑楔之該端部平坦部分；及
(d) 一單一彈簧，其圍繞該滑桿而佈置，該彈簧接觸該頂端平坦部分並施加壓力抵於該三角形滑楔之該端部平坦部分，該滑楔上之此壓力迫使其抵於該噴射泵總成。
此處，調整固定螺釘塊之該至少一者係經定位以接觸該托架體之該翼之部分，且該至少兩個分開輔助楔形定位裝置利用彈簧力與重力之一組合以提供抵於該至少一噴射泵總成之連續調整。該等鉤狀突起(呈一「鷗翼」形式)在噴射泵總成振動之情況下提供穩定性並防止圍繞該噴射泵總成之過度圓周運動。術語「鷗翼」在本文中用以界定組態，其在圖6及圖7中尤其顯示為部件150，其係一「平行」部件區段，平行於軌110且自軌110向外並於軌110之其底部處橫向且附接至橫向軌110，如圖5至圖7中所示；部件152，其係一成角度之向上部件；及部件156，其係附接至部件152之一成角度之向下部件；鉤狀突起111之全部。
再次重申，本發明之輔助楔形物使用一楔形動作以恢復噴射泵限制器托架與噴射泵混合器之間之接觸支撐(參閱圖2)。楔形物使用彈簧力與重力之一組合以對混合器之可能對準變動提供連續調整及補償安裝後之可能沈降。楔形總成、進口混合器及限制器托架之間之接觸線形成當被安裝時增加穩定性之一三角形(參閱圖4)。鉤狀突起(諸如部件152)及翼穩定附接件/接觸墊155接觸或鄰接固定螺釘塊122'(參閱圖6)以防止圍繞混合器之過度圓周運動。此等突起亦有助於裝置之安裝同時混合器係處於適當位置，且在振動條件下有助於維持垂直定向。翼穩定附接件係平行於向上部件及向下部件(圖6中最佳所示)並鄰接至少一固定螺釘塊；且有助於防止圓周輔助楔形運動。因此，以此一方式定位穩定附接件對本發明非常重要。三角形接觸設計允許楔形穩定性同時無須如其他設計所做之加工或量測。最大衝程使最少數量之裝置能夠容納由既有設備之變動引起之間隔距離範圍。
將自以下詳細描述及附圖更加明白如申請專利範圍中所闡述之本發明，該等描述及附圖僅以舉例方式顯示根據本發明之一較佳實踐之一BWR噴射泵總成及一楔形定位裝置。
本發明大體係關於一種輔助楔形彈簧裝置，其經結構化以賦予一楔形動作以填充噴射泵總成之噴射泵限制器托架與混合區段之間之空間。
現參考圖式，圖4及圖5係根據本發明之主要實施例之一輔助楔形定位裝置100之透視圖及分解圖。該輔助楔形定位裝置100包含一限制托架體102、單一彈簧103、捕捉桿104、滑楔105、銷106及單一滑桿107。如圖5中最佳所見，該限制托架體102大致上包含一軌110，其橫向於在一第一端部116處與軌110大體上成90°角之頂端平坦(彈簧止擋)部分108。輔助鉤狀突起111於與第一端部116相對之一第二端部處具有先前經界定之一「鷗翼」形狀(圖5、圖6及圖7中最佳所示)。因此，該托架體102之頂部係一L形而非一U形。如圖4及圖5中最佳可見，形成鷗翼之各鉤狀突起彼此準確地相對且附接至橫向軌110以作為平行部件區段150之零件。
圖6中顯示鉤狀突起111，其通至緊接橫向軌且自軌110及限制托架體102向外90°之一平行部件區段150；具有相對於限制托架體102成約20°至60°之一角度154的一附接中間向上部件區段152；終止於與該向上部件區段152成約70°至110°之一角度158的一端部向下部件區段156。圖式本身(圖6)應根據此等角度控制。圖6及圖7中亦顯示一翼穩定附接件155，其連接至向上部件區段152及向下區段156之底部以部分確保鷗翼振動之穩定性，且亦待佈置而鄰接可隨後接觸翼穩定附接件155之固定螺釘塊122'，此增加翼之剛性並有助於或防止整個輔助楔形定位裝置之過度圓周運動。該穩定附接件155係平行於該向上部件區段152及向下部件區段156，如由圖7中所示之平行線159所示。圖7中亦顯示於157處之區段152及156之一倒角。
再參考圖5，頂端平坦彈簧止擋部分108包含於穿過其中之一孔109以容納滑桿107。將滑桿107之一第一端部插入穿過該孔109。接著，將彈簧103插在滑桿107上且圍繞/包圍滑桿107，使得彈簧103之一第一端部103'接觸頂端平坦止擋部分108之一側且彈簧端部之第二端部103"提供壓力抵抗滑楔105。
對本發明而言，必須具有單一彈簧103以施加可變壓力抵於頂部楔端118。輔助滑楔105係滑動至限制托架體102之軌110上、接觸彈簧之第二端部103"並於該輔助滑楔105中接收滑桿107之第一端部。將楔形銷106插入穿過滑楔105之第一側中之一孔112、穿過滑桿107之第一端部內之一孔113及穿過滑楔105之第二側上之一孔(圖中未顯示)，其中楔形銷106係穩固以使彈簧之第二端部103"接地而緊密接合楔形物105之平坦頂部楔端118。圖7及圖8係楔形定位裝置之另外視圖且為簡單起見編號與圖4至圖6相同。另外，圖6中顯示限制托架121，固定螺釘122穿過該限制托架121而通入至佈置在鉤狀鷗翼突起111之向上部件區段152下方的固定螺釘塊122'中(其具有於鷗翼點123及124處之接觸點)，如圖中所示。圖中顯示橫向於軌110之加工孔115位於限制托架121之頂上。圖5及圖8中亦顯示此加工孔115。
楔形銷106係經結構化以將滑桿107與滑楔105耦合。接著，將滑楔105推向頂端平坦止擋部分108以便稍微壓縮彈簧103。接著，將捕捉桿104插入穿過滑楔105之頂部中的一狹槽114。接著，將捕捉桿104耦合至限制托架體102之第二端部。該狹槽114及捕捉桿104協作以允許滑楔105沿限制托架體102之長度移動。
因此，總的來說，楔形定位裝置含有一限制托架體102，其具有於其底端處具有兩個一體式鉤狀突起/翼111之一軌110，該限制托架體具有一成角度之頂端彈簧止擋108，其具有於穿過其中之孔109以接收一滑桿107，該滑桿107具有於其中穿過用於接收一楔形銷106之一孔113，該滑桿將一彈簧103固持在適當位置。該彈簧103接觸一滑楔105之頂部平坦楔端118以迫使該滑楔固持在適當位置，其中該滑楔接觸該軌110。
現參考圖9，輔助楔形定位裝置100使用彈簧力與重力之一組合以對在安裝後組件(例如噴射泵總成120、限制托架121、固定螺釘122、固定螺釘塊122'等等)所涉及沈降的可能對準變動提供連續調整。裝置可使用虛線所示之一三角形三線接觸162以維持所有零件之間之穩定性。裝置具有經結構化以於至少一限制器托架之頂部或底部上接觸固定螺釘塊122'之鉤狀突起/翼111，同時底部加工孔115(雖然此處未整體顯示)大致上係在限制托架121之上方。在一實施例中，此等突起111之至少一者接觸固定螺釘塊122'，如圖10中所示，其中固定螺釘塊122'係佈置在突起111之下方。圖中亦顯示第二拉撐構件130，其在本發明中沒有零件。調整固定螺釘122(在固定螺釘塊122'內)防止圍繞噴射泵總成120之過度圓周運動。調整固定螺釘塊122'係經定位以於其等之下側鷗翼點160(圖6中)上接觸突起111之至少一者，如圖中所示。
此等突起111及111'亦有助於裝置之安裝同時噴射泵總成120係處於適當位置，並在振動條件下提供穩定性。在一實施例中，三角形接觸設計162允許楔形穩定性同時無需現場加工或量測。在一實施例中，彈簧103係經選擇使得楔形總成定位裝置100能夠容納由既有核電廠中之變動遇到之大範圍間隔距離。圖中亦顯示升管144及噴射泵總成120與托架121之間之中空空間。
圖11係圖10之一側視圖，為簡單起見使用相同編號，但無法看見固定螺釘塊。圖中顯示主楔形構件(大致上顯示為140)係經佈置而與兩個輔助楔形物100成110°至130°(通常為120°)之角度。
雖然已基於被認為是當前最實用及最佳之實施例而為說明之目的而詳細描述本發明，但應瞭解此細節僅用於該目的且本發明不限於所揭示之實施例，相反，本發明意欲涵蓋隨附請求項之精神及範圍內之修改及等效配置。例如，應瞭解本發明預期(在某種程度上可行)任何實施例之一或多個特徵可與任何其他實施例之一或多個特徵組合。
10．．．核子反應器
12．．．反應器壓力容器
18．．．核心護罩
20．．．反應器核心總成
22．．．進口給水
33．．．出口噴嘴
42．．．進水噴嘴
44．．．升管
46．．．噴射泵總成
48．．．歧管
49．．．凸台
50．．．進口
52．．．混合區段
54．．．擴散區段
56．．．橫板
60．．．主楔形物
62．．．導桿
68．．．開口
70．．．托架
72．．．焊接件
80．．．調整固定螺釘
100．．．輔助楔形定位裝置
102．．．限制托架體
103．．．彈簧
103'．．．第一端部
103"．．．第二端部
104．．．捕捉桿
105．．．滑楔
106．．．楔形銷
107．．．滑桿
108．．．頂端平坦(彈簧止擋)部分
109．．．孔
110．．．橫向軌
111．．．鉤狀突起
111'．．．突起
112．．．孔
113．．．孔
114．．．狹槽
115．．．孔
116．．．第一端部
118．．．頂部楔端
120．．．噴射泵總成
121．．．限制托架
122．．．固定螺釘
122'．．．固定螺釘塊
123．．．鷗翼點
124．．．鷗翼點
130．．．第二拉撐構件
140．．．主楔形構件
144．．．升管
150．．．平行部件區段
152．．．向上部件區段
154．．．角度
155．．．翼穩定附接件
156．．．向下部件區段
157．．．倒角
158．．．角度
159．．．平行線
160．．．鷗翼點
162．．．三角形三線接觸
圖1係已經剖切以顯示一噴射泵總成配置的一反應器壓力容器之一先前技術透視示意圖；
圖2係由一托架水平支撐之一噴射泵總成之一先前技術部分透視正視圖，該托架調整含有固定螺釘；
圖3係顯示主楔形物及兩個固定/調整螺釘(具有無關聯輔助楔形總成)之位置的一噴射泵總成之一先前技術平面圖；
圖4係本發明之楔形輔助定位裝置之一三維組裝圖，其顯示經定位以待插入作為抵於一噴射泵總成之一輔助穩定楔形物；
圖5係可與一限制托架相關聯的圖4之楔形定位裝置之一分解圖；
圖6係圖4中僅部分所示之楔形定位總成之底部支架孔115之一前視圖，且亦顯示與設定在一螺釘塊中之一調整固定螺釘之位置一起之「鷗翼」鉤狀突起及限制托架121；
圖7(其最佳繪示本發明)係繪示「鷗翼」形狀的圖5之楔形定位裝置之一俯視圖，並清楚顯示翼穩定附接件/接觸墊；
圖8係楔形定位裝置之一截面圖且捕捉桿104在適當位置；
圖9係一穩定噴射泵總成及升管之一實施例之一剖視三維圖，且兩個安裝輔助楔形定位裝置經佈置而遠離約120°並與主楔形物相對；
圖10係一穩定噴射泵總成及升管之一第二實施例之一另外剖視三維圖，且兩個輔助楔形定位裝置經佈置而遠離約120°並與主楔形物相對；及
圖11係圖10之一側視圖並提供圖9之另一視圖。
102．．．限制托架體
103．．．彈簧
103'．．．第一端部
103"．．．第二端部
104．．．捕捉桿
105．．．滑楔
106．．．楔形銷
107．．．滑桿
108．．．頂端平坦(彈簧止擋)部分
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110．．．橫向軌
111．．．鉤狀突起
112．．．孔
113．．．孔
114．．．狹槽
115．．．孔
116．．．第一端部
118．．．頂部楔端
Claims (10)
- 一種用在一核子反應器中之輔助楔形定位裝置，其基本上由以下各項組成：(a)一限制托架體，其具有一頂端平坦部分，該頂端平坦部分具有於穿過其中之一孔；及一橫向軌，其具有各者彼此準確地相對且附接至該橫向軌之兩個底部一體式鉤狀突起，該等突起具有成角度之一鷗翼形狀，該形狀具有一向上部件區段及一向下部件區段；(b)一單一三角形滑楔，其具有附接至該限制托架體之該橫向軌的一平坦側，且一端部平坦部分及面向外的一成角度之側面；(c)一單一滑桿，其穿過該頂部平坦部分孔以接觸該三角形滑楔之該端部平坦部分；及(d)一單一彈簧，其圍繞該滑桿而佈置，該彈簧接觸該頂端平坦部分並施加壓力抵於該三角形滑楔之該端部平坦部分以施加壓力抵於該核子反應器中之相鄰體。
- 如請求項1之用在一核子反應器中之輔助楔形定位裝置，其中該等鉤狀突起含有緊鄰該橫向軌之一平行部件區段、一中間向上部件區段及一端部向下部件區段及連接至向上部件區段及向下部件區段之一翼角穩定附接件，其中該翼穩定附接件係平行於該向上部件區段及該向下部件區段。
- 如請求項2之用在一核子反應器中之輔助楔形定位裝置，其中該平行部件區段自該橫向軌向外且附接至該橫 向軌，該向下部件區段係附接至該向上部件區段，該向上區段係繼而附接至該平行部件區段。
- 如請求項3之用在一核子反應器中之輔助楔形定位裝置，其中該平行部件區段自該限制托架體向外90°，該平行部件區段具有終止於一向下部件區段之一附接向上部件區段。
- 如請求項4之用在一核子反應器中之輔助楔形定位裝置，其中該向上部件區段相對於該限制托架體成20°至60°之一角度，且該向下部件區段相對於該向上部件區段成70°至110°之一角度。
- 一種在一核子反應器中之至少兩個分開輔助楔形定位裝置，其中該核子反應器含有升管，其可將經泵送之冷卻水饋送至具有一圓周限制器托架之至少一噴射泵總成，該限制器托架具有各設定在接觸該噴射泵總成之一固定螺釘塊中之至少兩個振動阻尼調整固定螺釘，該托架圍繞該噴射泵總成而定位，該托架亦接觸該升管，此總成及升管在反應器操作期間經受振動，其中利用一主楔形物而遠離該等固定螺釘，同時該至少兩個分開輔助楔形定位裝置係定位於該等固定螺釘鄰近處；其中該至少兩個分開輔助楔形定位裝置基本上由以下各項組成：(a)一限制托架體，其具有一頂端平坦部分，該頂端平坦部分具有於穿過其中之一孔；及一橫向軌，其具有各者彼此準確地相對且附接至該橫向軌之兩個底部一體式鉤狀突起，該等突起具有成角度之一鷗翼形狀，該形 狀具有一向上部件區段及一向下部件區段，其經結構化以接觸該至少一固定螺釘塊；(b)一單一三角形滑楔，其具有附接至該限制托架體之該頂軌的一平坦側，且一端部平坦部分及面向外的成角度之一側面；(c)一單一滑桿，其穿過該頂部平坦部分孔以接觸該三角形滑楔之該端部平坦部分；及(d)一單一彈簧，其圍繞該滑桿而佈置，該彈簧接觸該頂端平坦部分並施加壓力抵於該三角形滑楔之該端部平坦部分，該滑楔上之此壓力迫使其抵於該噴射泵總成。
- 如請求項6之用在一核子反應器中之至少兩個分開輔助楔形定位裝置，其中兩個調整固定螺釘塊接觸該鉤狀突起以使其穩定。
- 如請求項6之用在一核子反應器中之至少兩個分開輔助楔形定位裝置，其中該楔形定位裝置利用彈簧力與重力之一組合以隨時間而連續上緊緊鄰該至少一噴射泵總成而佈置之該楔形物。
- 如請求項6之用在一核子反應器中之至少兩個分開輔助楔形定位裝置，其中該等鉤狀突起含有緊鄰該橫向軌之一平行部件區段、一向上部件區段及一端部向下部件區段與連接至向上部件區段及向下部件區段之一翼穩定附接件，其中該翼穩定附接件係平行於該向上部件區段及該向下部件區段且鄰接該至少一固定螺釘塊，並有助於防止該輔助楔形定位裝置之過度圓周運動。
- 如請求項9之用在一核子反應器中之至少兩個分開輔助楔形定位裝置，其中該平行部件區段自該橫向軌向外且附接至該橫向軌，一端部向下部件區段係附接至一中間向上部件區段，該向上區段係繼而附接至緊鄰該橫向軌之該平行部件區段。
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