EP0735336A2 - Gitterförmiger Abstandshalter - Google Patents

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EP0735336A2
EP0735336A2 EP96104809A EP96104809A EP0735336A2 EP 0735336 A2 EP0735336 A2 EP 0735336A2 EP 96104809 A EP96104809 A EP 96104809A EP 96104809 A EP96104809 A EP 96104809A EP 0735336 A2 EP0735336 A2 EP 0735336A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
ring
bars
lattice
spacer according
outer ring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP96104809A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0735336A3 (de
Inventor
Zvonimir Dipl.-Ing. Sterk
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP0735336A2 publication Critical patent/EP0735336A2/de
Publication of EP0735336A3 publication Critical patent/EP0735336A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F28F9/013—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies
    • F28F9/0135—Auxiliary supports for elements for tubes or tube-assemblies formed by grids having only one tube per closed grid opening

Definitions

  • the invention relates to a grid-shaped spacer for guiding and holding tubes of a tube bundle, in particular in a steam generator of a pressurized water reactor system.
  • these pipes In order to avoid vibrations of the pipes in these heat exchangers, these pipes must be guided and supported by spacers. It must be ensured that the pipes are kept at a predetermined distance from one another and that at the same time the flow of the liquid to be evaporated and surrounding the pipes is not too much impeded. Different thermal expansion coefficients of the individual components must also be taken into account.
  • the spacer consists of a large number of individual parts, so that, on the one hand, production is complex and, on the other hand, there is a risk that small parts will come loose during operation and move loosely around the tube bundle.
  • the invention has for its object to reduce the number of individual parts required, to simplify production and, moreover, to loosen individual parts largely prevent from the grid-shaped spacer.
  • ends of bars are inserted into slots in a one-piece central ring, that the cross section of the central ring is surrounded on three sides by an outer, cross-sectionally C-shaped ring and that the outer ring above and below each has a web projecting in the direction of the middle ring, which engages in a groove opposite it in an end face of the middle ring and in notches in lattice bars.
  • Advantageous developments of the invention consist in that the bolts as well as the receiving holes in the area of contact between the two parts of the outer ring have a larger diameter than at their ends, which are inseparably connected, for example by welding, brazing or deforming, to the outer ring are. Gaps are provided between the middle and the outer ring and between its webs and the grooves and the notches in the radial direction, which gaps are at least equal to the changes in length caused by thermal expansion.
  • a very advantageous embodiment of the middle ring is to give its cross-section the shape of a T lying on the side, the two short profile legs having the slots for receiving the lattice bars and wherein the middle profile leg extends in the lattice plane in the direction of the outer ring.
  • the bars are first glued into the radial slots in the middle ring, then, after the adhesive connection has hardened, at least one circumferential groove in the middle ring and notches are worked into the bars, for example by milling or turning, and the two parts of the outer ring are inserted with their web into the groove and connected to one another by the bolts.
  • the lattice-shaped spacer designed in accordance with the invention can be produced in a very advantageous manner from comparatively few and, moreover, very simple individual parts, which, due to its structural design, also reliably prevents individual parts from falling out of the overall arrangement of the spacer even if individual fastening points break.
  • Lattice bars 1 in an upper level and lattice bars 2 in a lower level of a spacer form an acute angle of preferably 60 °.
  • the bars 1 and 2 thereby form a plurality of diamonds, each of which one of several thousand tubes, not shown, of a tube bundle in a heat exchanger, in particular in the steam generator of a pressurized water reactor system, comprises, guides and supports. All bars 1 and 2 are made of upright metal strips in the grid with a ratio of thickness to width such as 1: 3 to 1: 8.
  • the middle ring can have a web (not shown) projecting radially outwards, the thickness of which is approximately equal to the distance between the bottom of the upper slots and the bottom of the lower slots. Through this web, the middle ring 3 is then given a cross section in the form of a large T. lying on the side.
  • the middle ring 3 with the ends of the bars 1 and 2 received by it is surrounded by an outer ring with a C-shaped cross section.
  • This outer ring is composed of a lower part 4 and an upper part 5.
  • Parts 4 and 5 are preferably identical to one another and are held together by bolts 6, the ends of which are welded to parts 4 and 5. Instead of welding, the ends of the bolts 6 can also be fixed by brazing or upsetting (riveting).
  • holes provided for receiving the bolts 6 have an expansion 7 on the side facing the other part 5 or 4, in which a reinforcement 8 of the received bolt 6 lies. This prevents a bolt 6 from falling out of the outer ring at one or both ends after its attachment has broken.
  • the middle ring is machined after the inclusion of the bars 1 and 2 together with these on its end faces and on its outer circumference.
  • the end faces of the middle ring 3 are provided with grooves 9, into which webs 10 of the outer ring engage.
  • Machining is preferably carried out on a carousel lathe.
  • the final dimensions of the middle ring 3 and the outer ring are coordinated so that there is radial play with gaps 11 between them and that in the axial direction of the groove bottom 9 of the middle ring 3 and the web 10 of the outer ring lie snugly on one another.
  • the middle ring 3 and the bars 1 and 2 are made of austenitic and the outer ring of ferritic material.

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Abstract

Gitterförmige Abstandshalter werden zum Führen und Halten von Rohren eines Rohrbündels, insbesondere in Dampferzeugern, eingesetzt. Erfindungsgemäß liegen die Enden von Gitterstäben (1,2) in Schlitzen in einem einteiligen mittleren Ring (3), wird dieser mittlere Ring (3) an drei Seiten von einem äußeren, im Querschnitt C-förmigen Ring umfaßt und weist der äußere Ring oben und unten je einen in Richtung auf den mittleren Ring (3) vorstehenden Steg (10) auf, der in eine ihm gegenüberliegende Nut (9) in einer Stirnseite des mittleren Ringes (3) und in Kerben in Gitterstäben (1, 2) eingreift. Derartige Abstandshalter eignen sich vor allem zum Einsatz in Dampferzeugern von Druckwasserreaktoranlagen. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft einen gitterförmigen Abstandshalter zum Führen und Halten von Rohren eines Rohrbündels, insbesondere in einem Dampferzeuger einer Druckwasserreaktoranlage.
  • Um Vibrationen der Rohre in diesen Wärmetauschern zu vermeiden, müssen diese Rohre durch Abstandshalter geführt und gestützt werden. Dabei muß gewährleistet sein, daß die Rohre in einem vorgegebenen Abstand zueinander gehalten werden und daß gleichzeitig die Strömung der zu verdampfenden, die Rohre umgebenden Flüssigkeit nicht zu sehr behindert wird. Außerdem müssen unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten der einzelnen Bauteile berücksichtigt werden.
  • Durch die E-PS 0 260 403-B1 ist ein gitterförmiger Abstandshalter bekannt geworden, dessen Gitterstäbe zwei parallele Gitterroste bilden und deren Gitterstäbe gegeneinander einen Winkel einschließen, so daß ein aus Rauten bestehendes resultierendes Gitter gebildet ist. Dabei werden die Gitterstäbe durch eine große Vielzahl von Distanzbolzen in einem Rahmen gehalten. Die Distanzbolzen ihrerseits sind durch einen sie überdeckenden aufgeschweißten Ring gegen Herausfallen gesichert.
  • Der Abstandshalter besteht aus sehr vielen Einzelteilen, so daß einerseits die Fertigung aufwendig ist und andererseits die Gefahr besteht, daß sich im Betrieb Kleinteile lösen und lose im Rohrbündel herumwandern.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anzahl der erforderlichen Einzelteile zu verringern, die Fertigung zu vereinfachen und darüber hinaus ein Sichlösen von Einzelteilen aus dem gitterförmigen Abstandshalter weitgehend zu verhindern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Enden von Gitterstäben in Schlitze in einen einteiligen mittleren Ring eingelegt sind, daß der Querschnitt des mittleren Ringes an drei Seiten von einem äußeren, im Querschnitt C-förmigen Ring umfaßt ist und daß der äußere Ring oben und unten je einen in Richtung auf den mittleren Ring vorstehenden Steg aufweist, der in eine ihm gegenüberliegende Nut in einer Stirnseite des mittleren Ringes und in Kerben in Gitterstäben eingreift.
  • Nach vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung ist vorgesehen, daß der mittlere Ring sowie die Gitterstäbe aus austenitischem und der äußere Ring aus ferritischem Werkstoff besteht und daß der äußere Ring aus einem oberen und einem unteren Teil zusammengefügt ist, die durch Bolzen in axialer Richtung zusammengehalten werden.
  • Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung bestehen darin, daß die Bolzen ebenso wie sie aufnehmende Löcher im Bereich der Berührungsfläche der beiden Teile des äußeren Ringes einen größeren Durchmesser aufweisen als an ihren Enden, die unlösbar, beispielsweise durch Schweißen, Hartlöten oder Verformen, mit dem äußeren Ring verbunden sind. Dabei sind zwischen dem mittleren und dem äußeren Ring sowie zwischen dessen Stegen und den Nuten sowie den Kerben in radialer Richtung Spalte vorgesehen, die mindestens gleich den durch Wärmedehnung verursachten Längenänderungen sind.
  • Eine sehr vorteilhafte Ausgestaltung des mittleren Ringes besteht darin, dessen Querschnitt die Form eines auf der Seite liegenden T zu geben, wobei die beiden kurzen Profilschenkel die Schlitze zur Aufnahme der Gitterstäbe aufweisen und wobei sich der mittlere Profilschenkel in der Gitterebene in Richtung auf den äußeren Ring erstreckt.
  • Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Abstandshalters werden die Gitterstäbe zunächst in die in radialer Richtung durchgehenden Schlitze des mittleren Ringes eingeklebt, danach, nach Aushärtung der Klebverbindung gleichzeitig mindestens eine umlaufende Nut in den mittleren Ring und Kerben in die Gitterstäbe, beispielsweise durch Fräsen oder Drehen, eingearbeitet und werden die beiden Teile des äußeren Ringes mit ihrem Steg in die Nut eingesetzt und durch die Bolzen miteinander verbunden. Zusätzlich ist es häufig zweckmäßig, nach Aushärtung der Klebverbindung auch den Außenmantel des mittleren Ringes spanabhebend zu bearbeiten.
  • Der erfindungsgemäß gestaltete gitterförmige Abstandshalter ist in sehr vorteilhafterweise aus vergleichsweise wenigen und darüber hinaus sehr einfachen Einzelteilen herstellbar, die darüber hinaus durch ihre konstruktive Gestaltung auch beim Bruch einzelner Befestigungspunkte ein Herausfallen von Einzelteilen aus der Gesamtanordnung des Abstandshalters sicher verhindert.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert.
    • Fig. 1 zeigt stark verkleinert eine Draufsicht auf einen gitterförmigen Abstandshalter und
    • Fig. 2 zeigt in einem größeren Maßstab einen Querschnitt durch den Rand des Abstandshalters entlang einer Linie A-B, gemäß Fig. 1.
  • Gitterstäbe 1 in einer oberen Ebene und Gitterstäbe 2 in einer unteren Ebene eines Abstandshalters schließen einen spitzen Winkel von vorzugsweise 60° ein. Die Gitterstäbe 1 und 2 bilden dadurch eine Vielzahl von Rhomben, deren jede eines von mehreren tausend nicht dargestellten Rohren eines Rohrbündels in einem Wärmetauscher, insbesondere im Dampferzeuger einer Druckwasserreaktoranlage, umfaßt, führt und stützt. Alle Gitterstäbe 1 und 2 sind von hochkant im Gitter stehenden Metallstreifen mit einem Verhältnis von Dicke zu Breite wie etwa 1 : 3 bis 1 : 8 ausgeführt.
  • Die Enden der Gitterstäbe 1 und 2 liegen in Schlitzen eines mittleren Ringes 3, wobei die Gitterstäbe 1 von oben und die Gitterstäbe 2 von unten in den mittleren Ring 3 eingeführt und dort verklebt sind. Der mittlere Ring kann zur Erhöhung seiner Steifigkeit in radialer Richtung einen nicht dargestellten radial nach außen vorstehenden Steg aufweisen, dessen Stärke etwa gleich dem Abstand des Grundes der oberen Schlitze vom Grund der unteren Schlitze ist. Durch diesen Steg erhält der mittlere Ring 3 dann einen Querschnitt in Form eines auf der Seite liegenden großen T.
  • Der mittlere Ring 3 mit den von ihm aufgenommenen Enden der Gitterstäbe 1 und 2 ist von einem äußeren Ring mit C-förmigem Querschnitt umfaßt. Dieser äußere Ring ist aus einem unteren Teil 4 und einem oberen Teil 5 zusammengesetzt. Die Teile 4 und 5 sind einander vorzugsweise gleich und sind von Bolzen 6 zusammengehalten, deren Enden mit den Teilen 4 und 5 verschweißt sind. Anstelle einer Schweißung ist auch eine Fixierung der Enden der Bolzen 6 durch Hartlöten oder Stauchen (Vernieten) einsetzbar.
  • In den Teilen 4 und 5 zur Aufnahme der Bolzen 6 vorgesehenen Löcher weisen an der dem jeweils anderen Teil 5 oder 4 zugewendeten Seite eine Aufweitung 7 auf, in der eine Verstärkung 8 des aufgenommenen Bolzens 6 liegt. Dadurch ist ausgeschlossen, daß ein Bolzen 6 nach Bruch seiner Befestigung an einem oder beiden Enden aus dem äußeren Ring herausfällt.
  • Der mittlere Ring ist nach der Aufnahme der Gitterstäbe 1 und 2 zusammen mit diesen an seinen Stirnseiten und auf seinem Außenumfang spanabhebend bearbeitet. Dabei sind die Stirnseiten des mittleren Ringes 3 mit Nuten 9 versehen, in die Stege 10 des äußeren Ringes eingreifen. Beim Einstechen der Nuten 9 sind gleichzeitig diesen entsprechende Kerben in die in die Schlitze des mittleren Ringes 3 eingeklebten Gitterstäbe eingearbeitet. Die spanende Bearbeitung erfolgt vorzugsweise auf einer Karusselldrehbank. Dabei sind die endgültigen Abmessungen des mittleren Ringes 3 sowie des äußeren Ringes so aufeinander abgestimmt, daß zwischen ihnen ein radiales Spiel mit Spalten 11 besteht und daß in axialer Richtung der Nutgrund 9 des mittleren Ringes 3 und der Steg 10 des äußeren Ringes satt aufeinanderliegen.
  • Auch um unterschiedliche Wärmedehnungen zwischen dem mittleren Ring 3 sowie den Gitterstäben 1 und 2 einerseits und andererseits dem äußeren Ring leichter zu beherrschen, sind der mittlere Ring 3 sowie die Gitterstäbe 1 und 2 aus austenitischem und der äußere Ring aus ferritischem Werkstoff hergestellt.

Claims (8)

  1. Gitterförmiger Abstandshalter zum Führen von Rohren eines Rohrbündels, insbesondere im Dampferzeuger einer Druckwasserreaktoranlage,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß Enden von Gitterstäben (1,2) in Schlitze in einem einteiligen mittleren Ring (3) eingelegt sind,
    - daß der Querschnitt des mittleren Ringes (3) an drei Seiten von einem äußeren, im Querschnitt C-förmigen Ring umfaßt ist und
    - daß der äußere Ring oben und unten je einen in Richtung auf den mittleren Ring (3) vorstehenden Steg (10) aufweist, der in eine ihm gegenüberliegende Nut (9) in einer Stirnseite des mittleren Ringes (3) und in Kerben in den Gitterstäben (1,2) eingreift.
  2. Gitterförmiger Abstandshalter nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der mittlere Ring (3) sowie die Gitterstäbe (1,2) aus austenitischem und der äußere Ring aus ferritischem Werkstoff besteht.
  3. Gitterförmiger Abstandshalter nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der äußere Ring aus einem oberen (5) und aus einem unteren (4) Teil zusammengefügt ist, die durch Bolzen (6) in axialer Richtung zusammengehalten sind.
  4. Gitterförmiger Abstandshalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bolzen (6) ebenso wie sie aufnehmende Löcher im Bereich der Berührungsfläche der beiden Teile (4,5) des äußeren Ringes einen größeren Durchmesser aufweisen als an ihren Enden, die unlösbar, beispielsweise durch Schweißen, Hartlöten oder Verformung, mit dem äußeren Ring verbunden sind.
  5. Gitterförmigen Abstandshalter nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen dem mittleren (3) und dem äußeren (4,5) Ring sowie zwischen dessen Stegen (10) und den Nuten (9) sowie den Kerben in radialer Richtung Spalte (11) vorgesehen sind, die mindestens gleich den durch Wärmedehnung verursachten Längenänderungen sind.
  6. Gitterförmiger Abstandshalter nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der mittlere Ring (3) im Querschnitt die Form eines auf der Seite liegenden T hat, wobei die beiden kurzen Profilschenkel die Schlitze zur Aufnahme der Gitterstäbe (1,2) aufweisen und wobei sich der mittlere Profilschenkel in der Gitterebene in Richtung auf den äußeren Ring erstreckt.
  7. Verfahren zur Herstellung eines Abstandshalters nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    - daß die Gitterstäbe (1,2) in die in radialer Richtung durchgehenden Schlitze des mittleren Ringes (3) eingeklebt werden,
    - daß nach Aushärtung der Klebverbindung gleichzeitig mindestens eine umlaufende Nut (3) in den mittleren Ring (3) und Kerben in die Gitterstäbe (1,2), beispielsweise durch Fräsen oder Drehen, eingearbeitet wird und
    - daß die beiden Teile (4,5) des äußeren Ringes mit ihrem Steg (10) in die Nut (9) eingesetzt und durch die Bolzen (6) miteinander verbunden werden.
  8. Verfahren zur Herstellung eines Abstandshalters nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß nach Aushärtung der Klebverbindung zusätzlich zur Herstellung der Nut (9) die Stirnseiten und der Außenmantel des mittleren Ringes (3) spanabhebend bearbeitet werden.
EP96104809A 1995-03-27 1996-03-26 Gitterförmiger Abstandshalter Withdrawn EP0735336A3 (de)

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DE1995111265 DE19511265A1 (de) 1995-03-27 1995-03-27 Gitterförmiger Abstandshalter
DE19511265 1995-03-27

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EP0735336A3 EP0735336A3 (de) 1997-07-02

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DE19511265A1 (de) 1996-10-02
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