專利名稱：蒸汽發(fā)生器的管支撐板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及蒸汽發(fā)生器的管支撐板，該管支撐板設(shè)計(jì)為能夠
減少壓力損失并確保充足的強(qiáng)度。
背景技術(shù)：
在壓水型核電站中，核反應(yīng)堆(反應(yīng)器)中被加熱的初級冷卻 水被提供給蒸汽發(fā)生器。在蒸汽發(fā)生器中，通過初級冷卻水的熱量對 次級冷卻水進(jìn)行加熱以產(chǎn)生次級蒸汽。次級蒸汽被提供給汽輪機(jī)并使 汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動發(fā)電機(jī)。下面參考圖5介紹用于壓水型核電站的蒸汽發(fā)生器10的結(jié)構(gòu)。如圖5所示，管板12與蒸汽發(fā)生器10的豎直外管11的下 部一體地連接。主蒸汽管13和供水管14與外管11的上部連接。
管板12是壁厚很大的的板形元件，并且以封閉外管11下部的狀 態(tài)設(shè)置。許多孔形成于管板12中。管板12下面的空間被隔板15分隔成高溫側(cè)水室16和低溫 側(cè)水室17。內(nèi)管18設(shè)置在外管11的內(nèi)部。多個(gè)倒置的U型傳熱管19 設(shè)置在內(nèi)管18內(nèi)部。附圖只是示意性地顯示，傳熱管19的數(shù)量是很 大的。這些傳熱管19以豎直延伸的狀態(tài)排列，并且每個(gè)傳熱管19的 上端被彎曲呈倒U型。每個(gè)傳熱管19的下側(cè)兩端插入到形成于管板12中的多個(gè)孔中，通過將管擴(kuò)大而被固定住，并分別與高溫側(cè)水室16
和低溫側(cè)水室n相連。另外，沿水平方向延伸的管支撐板20排列在沿著內(nèi)管18 的高度方向分布的多個(gè)位置處。在管支撐板20中形成許多用于傳熱管 19穿過的通孔。管支撐板20用于防止傳熱管19振動并保持傳熱管19 相互間的間隔。換言之，因?yàn)樵S多傳熱管19穿過管支撐板20，所以可 保持傳熱管19之間的間隔，并防止傳熱管19振動。當(dāng)例如在地震中 產(chǎn)生橫向負(fù)荷時(shí)，通過管支撐板20來承受該橫向負(fù)荷。在外管11的上部設(shè)置有蒸汽分離器21和蒸汽干燥器22。反應(yīng)堆中被加熱的初級冷卻水Wl被提供給高溫側(cè)水室16， 流入傳熱管19，流經(jīng)低溫側(cè)水室17，并返回到反應(yīng)堆。
另一方面，次級冷卻水W2通過供水管14流入外管11和內(nèi)管18 間的空隙(此空隙為下水管)，然后在下水管內(nèi)向下流。次級冷卻水W2 從內(nèi)管18的下端進(jìn)入內(nèi)管18內(nèi)部，并在內(nèi)管18內(nèi)部上升。當(dāng)在內(nèi)管 18內(nèi)上升并流動時(shí)，次級冷卻水W2通過傳熱管19接受來自初級冷卻 水W1的熱量從而被加熱。如此，產(chǎn)生蒸汽S，此蒸汽S經(jīng)過蒸汽分離 器21、蒸汽干燥器22以及主蒸汽管13以提供給汽輪機(jī)。在上述方式中，隨著蒸汽S的產(chǎn)生，下水管內(nèi)的水位H幾 乎不變。圖6是管支撐板20的俯視圖。許多(例如，幾千個(gè))通孔20a 形成于管支撐板20的中部(在圖中，中部是畫有交叉陰影線的部分)。
到目前為止，通孔20a的形狀是如圖7所示的三葉形(三葉草形狀)。 在圖7中，只顯示兩個(gè)通孔20a，但實(shí)際上，在管支撐板20中布置有以格子圖案形式沿縱向和橫向排列的這種三葉形通孔20a。通孔20a具有支撐傳熱管19的功能、以及為次級冷卻水W 和蒸汽S在內(nèi)管18內(nèi)上升和流通提供流動通道的功能。[專利文獻(xiàn)l]日本未審核專利出版物第1991-255892號。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問題如果在次級冷卻水W2以及蒸汽S通過管支撐板20的通孔 20a時(shí)所產(chǎn)生的壓力損失很大，則下水管中水位H的不穩(wěn)定性增加。
如果下水管部分中的水位H變得不穩(wěn)定以致水位高度產(chǎn)生振蕩， 水會到達(dá)蒸汽分離器21，從而降低蒸汽發(fā)生器IO的效率。所以，需要降低管支撐板20上的壓力損失。當(dāng)時(shí)，如果增 加通孔20a的孔面積以減少壓力損失，則管支撐板20的強(qiáng)度降低。如果蒸汽發(fā)生器10承受例如因地震而產(chǎn)生的巨大橫向負(fù) 荷，則橫向負(fù)荷也施加于管支撐板20。在這種情況下，如果管支撐板 20的面內(nèi)抗壓強(qiáng)度很低，通孔20a可能會潰塌并且其邊緣可能會碰到 傳熱管19，因此使傳熱管19變形(損壞)。為避免此類事情發(fā)生，管支 撐板20需要具有一定的面內(nèi)強(qiáng)度?？紤]到上述現(xiàn)有技術(shù)而作出本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一 種蒸汽發(fā)生器的管支撐板，其壓力損失很小并且具有足夠的強(qiáng)度。
解決問題的手段本發(fā)明構(gòu)造為解決上述問題，本發(fā)明是一種蒸汽發(fā)生器的管 支撐板，該管支撐板設(shè)置于蒸汽發(fā)生器內(nèi)部，在管支撐板中設(shè)置有許多供傳熱管穿過的通孔，其特征在于
通孔的形狀為六邊形，形成六邊形的邊中每隔一條邊都具有形成 于該邊中的突起，突起朝向六邊形的中心突出，
通孔的排列是這樣的許多通孔水平列平行地排列，每個(gè)水平列 都包括以恒定孔距直線排列的通孔，并且在每個(gè)通孔水平列中排列的 通孔的位置從相鄰?fù)姿搅兄信帕械耐椎膶?yīng)位置偏移半個(gè)孔 距。管支撐板的特征還在于邊的端部是彎曲的。 本發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，通孔的孔形狀呈六邊形，并且通孔的排列是所 謂蜂窩狀排列。這樣，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可以增加通孔的面積以減少 壓力損失，并可以提供相當(dāng)于現(xiàn)有技術(shù)的面內(nèi)強(qiáng)度。


[圖l]圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的管支撐板的平面圖。 [圖2]圖2是顯示在本實(shí)施例的管支撐板中形成的通孔的平面圖。 [圖3]圖3是顯示在本實(shí)施例的管支撐板中形成的通孔的平面圖。 [圖4(a)]圖4(a)是壓力分布圖，其中，壓縮負(fù)荷加于具有三葉形(三 葉草形狀)通孔的管支撐板。圖4(b)是壓力分布圖，其中，壓縮負(fù)荷加于具有六邊形通 孔的管支撐板。圖5是顯示蒸汽發(fā)生器的構(gòu)成圖。圖6是顯示常規(guī)管支撐板的平面圖。圖7是顯示形成于常規(guī)管支撐板中的通孔的平面圖。
數(shù)字和符號描述
IO蒸汽發(fā)生器11外管
12管板
13主蒸汽管
14供水管
15隔板
16高溫側(cè)水室
17低溫側(cè)水室
18內(nèi)管
19傳熱管
20管支撐板
20a通孑L
21蒸汽分離器
22蒸汽干燥器
Wl初級冷卻水
W2次級冷卻水
S蒸汽
100通孔
101-106邊
100a、 100b、 100c突起 200管支撐板 210傳熱管 L管間隙
具體實(shí)施例方式接下來將根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)闡述實(shí)施本發(fā)明的最佳方式。 實(shí)施例圖1是根據(jù)本實(shí)施例的管支撐板200的俯視圖。許多(例如， 數(shù)千個(gè))通孔100形成于管支撐板200的中部(圖1中，中部是畫有交叉 陰影線的部分)。管支撐板200水平放置于具有如圖5所示相同構(gòu)造的蒸汽發(fā)生器 內(nèi)。傳熱管210豎直穿過通孔100。
數(shù)字"100"用來以通用的方式顯示通孔。當(dāng)各個(gè)通孔以區(qū)別的方 式進(jìn)行顯示時(shí)，有上百個(gè)數(shù)字用來進(jìn)行說明，例如數(shù)字符號"IIO、 120、..."。通孔100的形狀是如圖2所示的六邊形。換言之，通孔100 的孔形狀是由六條邊包圍的六邊形，這六條邊分別是IOI、 102、 103、 104、 105和106。另外，各條邊101、 102、 103、 104、 105和106的
相對兩端是彎曲的，并且相鄰邊連在一起的部分是彎曲的(從孔中心看， 向外圍側(cè)凸出的彎曲形狀)。在六條邊101、 102、 103、 104、 105禾卩106中，間隔邊102、 104和106具有形成于其中并向通孔100中心(即，朝向傳熱管210)突 出的突起100a、 100b和100c。突起100a、 100b和100c各自形成于邊 102、 104和106的中部，并執(zhí)行保持相對于傳熱管210具有間隙的功 能、以及支撐傳熱管210的功能。另外，通孔100和傳熱管210外緣表面之間的空隙限定次級 冷卻水和蒸汽的流通路徑。接下來，將參考圖3介紹通孔100的排列。
如圖3所示，通孔lll、 112、 113、 114、 115…以恒定孔距排列成 直線以構(gòu)成通孔縱列110，通孔121、 122、 123、 124、 125…以恒定孔 距排列成直線以構(gòu)成通孔縱列120，通孔131、 132、 133、 134、 135...
以恒定孔距排列成直線以構(gòu)成通孔縱列130。多個(gè)這樣的通孔縱列110、 120、 130...平行地排列。在每個(gè)通孔水平列中排列的通孔的位置從相鄰?fù)姿搅?中排列的通孔的對應(yīng)位置沿著通孔直線排列的方向(即a方向)偏移半 個(gè)孔距。
例如，通孔縱列110中的通孔111、 112、 113、 114、 115...和通孔 縱列120中的通孔121、 122、 123、 124、 125...沿著a方向偏移半個(gè)孔 距。
其他相鄰的通孔縱列也具有相同的偏移布置。
可以說，通孔IOO是以蜂窩狀排列(三角排列)。三角排列，例如表 示如下排列用直線連接通孔lll、 112和121的孔中心以形成三角形。根據(jù)通孔100的蜂窩狀排列(三角排列)，傳熱管210的排列 位置也如此設(shè)置。本實(shí)施例中，通孔IOO的孔形狀是六邊形。這樣，孔的面積 很大，從而壓力損失較現(xiàn)有技術(shù)(如圖7所示的三葉形)成功地降低約 30%。再者，通孔100的排列狀態(tài)是蜂窩狀排列(三角排列)。這樣， 可以確保管支撐板200具有與現(xiàn)有技術(shù)同樣的面內(nèi)強(qiáng)度。
通過利用有限元法進(jìn)行分析證實(shí)可以保證上述管支撐板200的 強(qiáng)度。下面將用圖4(a)和圖(b)闡述通過有限元法進(jìn)行強(qiáng)度證明的結(jié)果。圖4(a)是壓力分布圖，其中壓縮負(fù)荷加于具有如圖7所示的三葉 形(三葉草形狀)的通孔的管支撐板。圖4(b)是壓力分布圖，其中壓縮負(fù) 荷加于具有如圖2所示六邊形通孔的管支撐板。圖4(a)表明對于三葉形(三葉草形狀)的通孔，圖中A部分 發(fā)生撓曲變形。
另一方面，圖4(b)表明對于六邊形通孔，產(chǎn)生最小的撓曲變形。如上所述，與三葉形(三葉草形狀)通孔相比，六邊形通孔 增加了孔面積，避免了撓曲變形。由此，可以確定的是，即使當(dāng)圖2 所示管間隙L很小時(shí)也可以成功獲得與常規(guī)三葉型(三葉草型)通孔相 當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于在核電站的蒸汽發(fā)生器中使用的管 支撐板，也可應(yīng)用于在各種具備許多傳熱管的蒸汽發(fā)生器中使用的管 支撐板。
權(quán)利要求
1.一種蒸汽發(fā)生器的管支撐板，所述管支撐板設(shè)置在所述蒸汽發(fā)生器內(nèi)，在所述管支撐板中形成有許多通孔，用于傳熱管穿過，其特征在于所述通孔的孔形狀是六邊形形狀，形成所述六邊形形狀的邊中每隔一條邊都形成有突起，所述突起向所述通孔的中心突出，并且所述通孔的排列如下，許多通孔水平列平行地排列，每個(gè)水平列都包括以恒定孔距排列在一直線上的所述通孔，并且在每個(gè)通孔水平列中排列的所述通孔的位置從相鄰?fù)姿搅兄信帕械乃鐾椎膶?yīng)位置偏移半個(gè)所述孔距。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的蒸汽發(fā)生器的管支撐板，其特征在于 所述邊的端部是彎曲的。
全文摘要
本發(fā)明的目的是降低蒸汽發(fā)生器中設(shè)置的管支撐板(200)的壓力損失，并確保足夠的強(qiáng)度。管支撐板(200)具有許多形成于其中并供傳熱管(210)穿過的通孔(100)。通孔(100)的形狀是六邊形。在構(gòu)成六邊形的邊中的間隔邊(102、104、106)中形成突起(100a、100b、100c)。通孔(100)的排列是所謂的蜂窩狀排列。這樣，可以增大通孔(100)的開孔面積以降低壓力損失，并可保證管支撐板的強(qiáng)度。
文檔編號F22B37/20GK101622495SQ200880006300
公開日2010年1月6日 申請日期2008年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月27日
發(fā)明者室屋格, 島村健吾, 川上亮一 申請人:三菱重工業(yè)株式會社