CN105556207A - 蒸汽发生器管束的防振杆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种能够插入在蒸汽发生器的U形管束的两个相邻管组的弯曲部之间的振动抑制杆(20)，包括：被称为阻尼元件的用于机械地阻尼该管的振动的至少一个内部元件(22)；被称为冲击元件的与所述阻尼元件(22)接触的至少一个外部元件(23-1、23-2)，所述冲击元件与该束的管的弯曲部接触。
Description
技术领域
本发明的技术领域是一种压水核电站。更具体说，本发明的技术领域是压水核反应堆的一种蒸汽发生器。
本发明涉及一种蒸汽发生器管束的防振(振动抑制)杆。
背景技术
压水核反应堆的部分使用低浓缩铀作为燃料以及使用轻水作为缓和剂和冷却剂。这些反应堆被称为“间接循环”反应堆，因为它们包括两个不同的回路：主回路提取由反应堆产生的能量并将其转移到次级回路，该次级回路将其转化成蒸汽，然后转化成电。
图1示出了一种压水核反应堆的蒸汽发生器1。该蒸汽发生器10包括外壳11，在该外壳中在束包装12内侧设置有管束13。管束13包括U形折叠管14。每个U形折叠管14具有由半圆形弯曲部14-3连接的第一直腿部14-1和第二直腿部14-2。该束13的管14被布置成几个并列的组以构成该束13。一个管组包括管14，其弯曲部14-3具有彼此不同的半径，并且平行于图1的第一剖切平面P1被相邻放置在同一垂直面中。更准确说，同一管组14的弯曲部14-3具有从该束13外围到其中心部分减小的半径。
因此，该束13具有：
-下部，该下部为基本圆柱形状并包括该束13的管14的直腿部14-1、14-2；
-上部，该上部为被称为管弯曲部区域的基本半球形状，并包括该束13的管14的弯曲部14-3。
图1示出了流体循环主回路的进口15-1和出口15-2，以及流体循环次级回路的进口16-1和出口16-2。在蒸汽发生器10操作时：
-高温加压水通过主回路的进口15-1抵达，在该束13的管14内侧循环并通过主回路的出口15-2出来；
-给水通过次级回路的进口16-1抵达，与该管14的外表面接触，它沿该外表面通过逐渐地达到沸点在垂直方向中移动，最终在次级回路的出口作为蒸汽出来。
在该管14内侧的主流体循环和与该管14接触的次级液体循环导致该管14振动。为了固定管14并防止它们的碰撞，该管14的直腿部14-1、14-2接合到沿蒸汽发生器10的高度彼此位于常规距离的间隔件17内，并且构成该管弯曲部区域的该束13的管14的弯曲部14-3通过防振杆18固定，每个都插入在该束13的两个相邻管组之间并且沿该管弯曲部区域的径向方向设置。
这些防振杆18通常两两在该管弯曲部区域内部的它们的端部18-1处铰接地连接，以构成V型结构。与防振杆的铰接端18-1相对的防振杆的外端18-2通常相对于构成该管弯曲部区域的外层的管突出。这些外端18-2通常被固定在被放置在该管弯曲部区域上表面的固定元件19上。该防振杆18因此保持该管弯曲部区域的弯曲部14-3，用于最大地限制它们的振动，同时当蒸汽发生器10操作时能够使它们膨胀。
为了便于该管在蒸汽发生器中的装配，在防振杆18和该束的弯曲部14之间的装配间隙是必要的。当蒸汽发生器10操作时，该间隙导致该束弯曲部的残余振动。这些残余振动伴随着在与该防振杆的接触区域产生该束弯曲部的过早磨损和恶化的短暂强烈撞击和摩擦。
发明内容
在本文中，通过提供一种防振装置，所述防振装置能够限制蒸汽发生器中管管束的弯曲部区域弯曲部的振动，同时使所述束弯曲部在管/防振杆接触区域的磨损和恶化最小化，因此增加了其使用寿命，本发明提出了一种解决先前提到的问题的解决方案。
因此，本发明涉及一种能够插入在蒸汽发生器的U形管束的两个相邻管组的管弯曲部之间的防振杆，包括：
-被称为阻尼元件，适于机械地阻尼所述管的振动的至少一个内部元件；
-被称为冲击元件，与所述阻尼元件接触的至少一个外部元件，所述冲击元件适于与所述管束的弯曲部接触。
通过本发明，使用所述阻尼元件和所述冲击元件以限制所述束弯曲部的磨损和恶化。事实上，该磨损涉及在所述防振杆和所述束弯曲部之间的摩擦距离，以及涉及接触力的强度和接触的重复。
通过机地械减轻力的强度以及在冲击后的回弹能量，以及因此通过减少冲击的重复，在根据本发明的防振杆中的阻尼元件能够改进冲击能量的吸收。
除了在前一段落中已经提到的特征之外，根据本发明的防振栏可具有单独地或根据任何技术上可能的组合所采取的，除以下之外的一个或多个额外特征。
所述防振栏包括一个在所述阻尼元件和所述冲击元件之间的阻尼间隙，所述阻尼间隙包括一种实施粘性阻尼的流体。
所述冲击元件包括一个能够改进其硬度的表面处理。因此，有利地减少了所述冲击元件的磨损。
所述阻尼元件有利地为板的形状。因此，一些阻尼元件可通过叠加很容易地相关联。通过叠加有利地使用一些阻尼元件。事实上，在冲击过程中，一个阻尼元件经历了微变形。在所述阻尼元件连续到第二阻尼元件的情况下，所述阻尼元件的微变形导致所述阻尼元件在所述第二阻尼元件上的微摩擦。该微摩擦产生阻尼。
所述防振杆有利地包括：
-具有芯体的工字型外形；
-所述阻尼元件和在所述工字型外形的两侧上延伸的第二阻尼元件。所述工字型外形协助使所述防振杆硬化。
或者，所述阻尼元件由一种具有多个线束的柔性缆线形成。
所述防振杆有利地包括：
-具有第一凹槽的第一支撑件；
-具有第二凹槽的第二支撑件；
所述第一和第二支撑件能够将所述阻尼元件和所述冲击元件保持在适当位置，同时在所述阻尼元件和所述冲击元件之间提供间隙。
本发明的防振杆有利地在两个连续元件之间具有阻尼间隙，其中存在能够实施粘性阻尼的流体。该流体例如是空气或液体—和/或气相水。因此，一个或多个阻尼元件与一个或多个冲击元件的组合有利地用于实现一种与在两个连续阻尼和/或冲击元件之间存在的该流体有关的粘性阻尼。有利地使用多个阻尼元件以优化该粘性阻尼。
所述冲击元件有利地是板。
或者，所述冲击元件有利地是一个围绕阻尼元件的管。
所述阻尼元件有利地是管。因此，通过彼此装配在一起，几个阻尼管可很容易地相关联。
本发明还涉及一种蒸汽发生器，包括：
-U形折叠管束，每个管都具有半圆形弯曲部，所述管被布置在几组中，每组都包括管，其弯曲部具有彼此不同的半径并被相邻地放置在同一垂直平面中，所述弯曲部形成一个被称为管弯曲部区域的所述束的基本半球形上部；
-根据本发明的防振杆插入在两个相邻管组的弯曲部之间并被放置在所述管弯曲部区域的径向方向中。
在阅读以下描述后以及在研究附图后，将更好地理解本发明及其不同的应用。
附图说明
经由指示并且决不限制本发明目的地表示附图。
-图1示出了一种压水核反应堆的蒸汽发生器的横截面视图。
-图2示出了根据本发明第一实施例的防振杆的横截面视图。
-图3示出了根据本发明第二实施例的防振杆的横截面视图。
-图4示出了根据本发明第三实施例的防振杆的横截面视图。
-图5a示出了根据本发明第四实施例的防振杆的横截面视图。
-图5b示出了根据本发明替代第四实施例的防振杆的横截面视图。
-图6示出了根据本发明第五实施例的防振杆的横截面视图。
具体实施方式
除非另有规定，在不同附图中出现的相同元件具有单一附图标记。
本发明涉及一种蒸汽发生器的防振杆20，例如图1所描述的压水核反应堆的蒸汽发生器10。根据本发明第一实施例的防振杆20能够替换图1的蒸汽发生器10的防振杆18。
先前描述的图1示出了根据第一平面P1，一种压水核反应堆的蒸汽发生器10的横截面视图。
图2示出了根据具有中心O以及正交轴x和y的第二平面P2，所述第二平面P2垂直于该第一平面P1，根据本发明第一实施例的防振杆20的横截面视图。
该防振杆20包括：
-多个阻尼板22；
-在该多个阻尼板22两侧延伸的第一冲击板23-1和第二冲击板23-2。
该阻尼板22有利地由具有合适粗糙度的不锈钢材料制成，能够提供重大的粘性阻尼。该第一和第二冲击板23-1和23-2可进行例如氮化的表面处理，以提高其硬度。
该阻尼板22优选地沿方向Ox具有相同的宽度L1。或者，该阻尼板22沿方向Ox可具有不同的宽度。该阻尼板22沿方向Oy具有相同的高度h。有利地，两个连续的阻尼板22具有一个在它们之间的间隙25。一种流体，例如空气或液体—和/或气相水，被捕获在该间隙25中，其能够形成一种被增加到该阻尼板22的机械阻尼上的粘性阻尼。
在图2中所示的示例中，冲击元件23-1和23-2是沿Oy方向具有高度H的冲击板。第一和第二冲击元件23-1和23-2优选沿方向Ox具有相同的宽度L2。或者，第一和第二冲击元件23-1和23-2沿方向Ox可具有不同的宽度。
阻尼板22以及第一和第二冲击元件23-1和23-2由第一焊缝24-1和第二焊缝24-2固定在一起。
图3示出了沿具有中心O以及正交轴x和y的第二平面P2，根据本发明第二实施例的防振杆30的横截面视图。
根据本发明第二实施例的防振杆30包括：
-形成一个用于硬化该防振杆30的元件的工字型轮廓31；
-多个阻尼板32；
-第一冲击板33-1和第二冲击板33-2。
工字型轮廓31具有由芯体31-3连接的第一端31-1和第二端31-2。阻尼板32在该轮廓31的第一和第二端31-1和31-2之间在该轮廓31的芯体31-3的两侧上延伸。与根据第一实施例的阻尼板22类似，根据第二实施例的阻尼板32有利地由一种能够提供重大的机械阻尼的材料制成，两个连续的阻尼板32有利地具有一个在它们之间的间隙35。一流体被捕获在该间隙35中，其能够形成一种被增加到该阻尼板32的机械阻尼上的粘性阻尼。
第一和第二阻尼板33-1和33-2在该轮廓31的第一和第二端31-1和31-2之间以及在阻尼板32的两侧上延伸。与根据第一实施例的第一和第二冲击板23-1和23-2类似，根据第二实施例的第一和第二冲击板31-1和31-2可进行例如渗氮的表面处理，以提高其硬度。
第一和第二冲击板33-1和33-2都具有第一端和第二端。由于第一焊缝34-1，第一冲击板33-1在其第一端被附接到该轮廓31的第一端31-1。由于第二焊缝34-2，第二冲击板33-2在其第一端被附接到该轮廓31的第一端31-1。由于第三焊缝34-3，第一冲击板33-1在其第二端被附接到轮廓31的第二端31-2。由于第四焊缝34-4，第二冲击板33-2在其第二端被附接到轮廓31的第二端31-2。
工字型轮廓31有利地改进了防振杆30的刚度。
图4示出了沿具有中心O以及正交轴x和y的第二平面P2，根据本发明第三实施例的防振杆40的横截面视图。
根据本发明第三实施例的防振杆40包括：
-具有第一凹槽41-1的第一基本平行六面体的支撑件41；
-具有第一凹槽42-1的第二基本平行六面体的支撑件42；
-多个阻尼板43，其端部一方面插入到第一支撑件41的第一凹槽41-1的中心部分内，另一方面插入到第二支撑件42的第二凹槽42-1的中心部分内；
-第一冲击板44和第二冲击板45在该多个阻尼板43的两侧上延伸。
与根据第一实施例的阻尼板22和根据第二实施例的阻尼板32类似，根据第三实施例的阻尼板43有利地由一种能够提供重大的机械阻尼的材料制成，并且两个连续的阻尼板43有利地具有一个在它们之间的间隙46。一流体被捕获在该间隙46中，其能够形成一种被增加到该阻尼板43的机械阻尼上的粘性阻尼。
第一冲击板44在其第一端具有第一槽口44-1，在其第二端具有第二槽口44-2。该第一冲击板44嵌入到：
-第一支撑件41的凹槽41-1的第一侧部分内，由于其第一槽口44-1；
-第二支撑件42的凹槽42-1的第一侧部分内，由于其第二槽口44-2。
第二冲击板45在其第一端具有第一槽口45-1，在其第二端具有第二槽口45-2。该第二冲击板45因此嵌入到：
-第一支撑件41的凹槽41-1的第二侧部分内，由于其第一槽口45-1；
-第二支撑件42的凹槽42-1的第二侧部分内，由于其第二槽口45-2。
与根据第一实施例的第一和第二冲击板23-1和23-2以及根据第二实施例的第一和第二冲击板31-1和31-2类似，根据第三实施例的第一和第二冲击板44和45可以进行例如渗氮的表面处理，以提高其硬度。
第一和第二支撑件41和42从而提供了在它们的端部将第一和第二冲击板44和45和阻尼板43保持在适当位置，同时允许在防振杆40和管之间的冲击过程中与间隙46的存在相关的该冲击板和阻尼板的某种位移。
直到现在所述的第一、第二和第三实施例实施了多个阻尼板22、32、43和第一冲击板23-1、33-1、44以及第二冲击板23-2、31-2、45，该阻尼板和冲击板形成与该防振装置分离的件。然而，根据第一、第二和第三实施例的替代方案，该阻尼板和冲击板可合并。根据该替代方案，该冲击板由可改进硬度特性的该阻尼板的外表面形成。
图5a示出了，沿具有中心O以及正交轴x和y的第二平面P2，根据本发明第四实施例的防振杆50的横截面。
根据本发明该第四实施例的防振杆50，包括：
-具有第一凹槽51-1的第一基本平行六面体的支撑件51；
-具有第二凹槽52-1的第二基本平行六面体的支撑件52；
-包括多个线束的柔性阻尼缆线53；
-第一冲击板54和第二冲击板55。
第一冲击板54在其第一端具有第一槽口54-1，在其第二端具有第二槽口54-2。第一冲击板54嵌入到：
-第一支撑件51的凹槽51-1的第一侧部分内，由于其第一槽口54-1；
-第二支撑件52的凹槽52-1的第一侧部分内，由于其第二槽口54-2。
第二冲击板55在其第一端具有第一槽口55-1，在其第二端具有第二槽口55-2。该第二冲击板55嵌入到：
-第一支撑件51的凹槽51-1的第二侧部分内，由于其第一槽口55-1；
-第二支撑件52的凹槽52-1的第二侧部分内，由于其第二槽口55-2。
此外，第一冲击板54具有第一半圆形空腔54-3，第二冲击板55具有半圆形空腔55-3。当它们彼此面对面定位时，第一和第二半圆形空腔54-3和55-3因此能够形成一个圆形空腔56。该圆形空腔56能够容纳该阻尼缆线53。
该阻尼缆线53为由能够变形并在与管产生冲击的过程中形成机械阻尼的多个线束组成的柔性缆线。
在第一冲击板54、阻尼缆线53和第二冲击板55之间有利地存在一个操作间隙。该操作间隙容纳一种能够形成粘性阻尼的流体。该粘性阻尼被添加到阻尼缆线53的机械阻尼上。
与根据先前实施例的第一冲击板23-1、31-1、44以及第二冲击板23-2、31-2、45类似，根据本发明第四实施例的第一替代方案的第一和第二冲击板54-55可以进行例如渗氮的表面处理，以提高其硬度。
第一和第二支撑件51和52从而使第一和第二冲击板54和55在它们的端部固定就位，同时允许在防振杆50和管之间的冲击过程中与操作间隙的存在相关的该冲击板和阻尼板53的某种位移。
图5b示出了，沿具有中心O以及正交轴x和y的第二平面P2，根据本发明第四实施例的替代方案的防振杆60的横截面视图。
除了冲击板之外，根据该替代实施例的防振杆60等同于先前所述的防振杆50。
该防振杆60实际上包括：
-具有第一梯形空腔64-3的第一冲击板64；
-具有第二梯形空腔65-3的第二冲击板65。
当它们彼此面对定位时，第一和第二梯形腔64-3和65-3因此能够形成一个六角形空腔66。该六角形空腔66能够容纳该阻尼缆线53。
该替代方案的优点是能使受到压缩的阻尼缆线53进行更大的径向变形，因此获得更大的机械阻尼。
图6示出了，沿具有中心O以及正交轴x和y的第二平面P2，根据本发明第五实施例的防振杆70的横截面视图。
根据本发明该第四实施例的防振杆70包括：
-形成该防振杆70的固体芯体的阻尼板71；
-围绕该阻尼板71的阻尼管72；
-围绕该阻尼管72的冲击管73。
阻尼管72和冲击管73的壁厚例如是0.5毫米。
阻尼板71和阻尼管72有利地由一种能够提供重大的机械阻尼的材料支撑。该阻尼板71和阻尼管72在它们之间有利地具有一间隙74。同样，该阻尼管72和冲击管73在它们之间有利地具有一间隙75。一流体被捕获在间隙74中以及间隙75中，其能够形成一种被添加到阻尼板71和阻尼管72的机械阻尼上的粘性阻尼。
Claims (11)
1.一种能够插入在蒸汽发生器(10)的U形管束(13)的两个相邻管组的管(14)的弯曲部(14-3)之间的防振杆(20、30、40、50、60、70)，其特征在于包括：
-被称为阻尼元件，适于机械地阻尼所述管(14)的振动的至少一个内部元件(22、32、43、53、71、72)；
-被称为冲击元件，与所述阻尼元件(22、32、43、53、71、72)接触的至少一个外部元件(23-1、33-1、44、54、64、23-2、33-2、45、55、65、73)，所述冲击元件适于与所述管束(13)的管(14)的弯曲部(14-3)接触。
2.根据权利要求1所述的防振杆(20、30、40、50、60、70)，其特征在于，它包括一个在所述阻尼元件与所述冲击元件之间的阻尼间隙(35、75)，所述阻尼间隙包括一实施粘性阻尼的流体。
3.根据权利要求1或2所述的防振杆(20、30、40)，其特征在于，所述阻尼元件(22、32、43)为板形。
4.根据前述权利要求中任何一项所述的防振杆(30)，其特征在于，它包括：
-具有芯体(31-3)的工字型轮廓(31)；
-在所述工字型轮廓(31)的芯体(31-3)的任一侧延伸的所述阻尼元件(22、32、43)和第二阻尼元件(22、32、43)。
5.根据权利要求1或2所述的防振杆(50、60)，其特征在于，所述阻尼元件由一具有多个线束的柔性缆线(53)形成。
6.根据权利要求1到5中任何一项所述的防振杆(40、50、60)，其特征在于，它包括：
-具有第一凹槽(41-1、51-1)的第一支撑件(41、51)；
-具有第二凹槽(42-1、52-1)的第二支撑件(42、52)；
所述第一和第二支撑件(41、51、42、52)能够将所述阻尼元件(22、32、43、53)和所述冲击元件(23-1、33-1、44、54、64、23-2、33-2、45、55、65)固定就位，同时在所述阻尼元件和所述冲击元件之间提供一间隙(46)。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的防振杆(20、30、40、50、60、70)，其特征在于，所述杆在两个连续元件(22、32、43、53、23-1、33-1、44、54、64、23-2、33-2、45、55、65、71、72、73)之间具有一阻尼间隙(25、35、46、74、75)，其中存在一能实施粘性阻尼的流体。
8.根据前述权利要求中任何一项所述的防振杆(20、30、40、50、60)，其特征在于，所述冲击元件是板。
9.根据权利要求1到7中任何一项所述的防振杆(70)，其特征在于，所述冲击元件是围绕所述阻尼元件的管。
10.根据主权利要求所述的防振杆(70)，其特征在于，所述阻尼元件是管。
11.一种蒸汽发生器(10)，包括：
-U形折叠管(14)的束(13)，每个管(14)都具有半圆形弯曲部(14-3)，所述管(14)被布置在几组中，每组都包括管(14)，它们的弯曲部(14-3)具有彼此不同的半径，并被相邻地放置在同一垂直平面中，所述弯曲部(14-3)形成一被称为管弯曲部区域的所述束(13)的基本半球形上部；
-一根据前述权利要求中任何一项所述的防振杆(20、30、40、50、60)插入在两个相邻管(14)的组的弯曲部(14-3)之间，并沿所述管弯曲部区域的径向方向放置。
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