JPH0514193B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、外側円筒形ケーシングの内側で半径
方向に保持された円筒形束ケーシング内に配列さ
れた管束を組み込んだ熱交換器に関する。

加圧水型原子炉内の蒸気発生装置のような熱交
換器は、ほぼ円筒形の束ケーシングの内側に垂直
に配列された非常に多数の小さい直径の管からな
る管束を組み込んであり、束ケーシング自体は、
蒸気発生装置の厚くて剛性のある外側加圧ケーシ
ングの内側に配置されている。

原子炉の加圧水が小さい直径の管の内側を循環
し、蒸発されるべき水が束ケーシングの中へ導入
され、そこで管の外側表面と接触する。蒸気は、
束ケーシングの頂部に集められ、束ケーシングの
上方の蒸気発生装置の外側ケーシング内に配置さ
れた蒸−水分分離器の中で乾燥される。

蒸気発生装置には、束ケーシングの頂部の近く
に位置決めされた装置により、蒸気させるべき水
が供給される。更に、水−蒸気分離器により蒸気
から回収された水は、蒸発させるために束ケーシ
ングへ戻される。従つて、連続的な水の循環が、
蒸気発生装置のケーシングの内側で生じさせられ
る。この循環は、蒸気発生装置の外側ケーシング
及び束ケーシングと同軸線にそれらの側面の一部
の上にのみ配置された付加的な円筒形ケーシング
のような溝装置を必要とする。

蒸気発生装置は、種々の同軸線のケーシングが
一般に小さい半径方向間隔で内設された非常に丈
の高いユニツトである。

先行技術 スペーサ板を用いて束の管をスペーサ板に通
し、管を相互に一定の半径方向位置に保持するよ
うにスペーサ板を束の高さに沿つて分配すること
が知られている。これらのスペーサ板は、垂直連
結棒により一緒に連結され、全体が束ケーシング
の内側に配置される。

それ故、地震に伴なう外部応力等の場合にこれ
らのケーシングと束との間の相対的移動と衝突と
を避けるように、蒸気発生装置の種々の同一軸線
のケーシングと束全体とをスペーサ板によつて半
径方向に保持することが重要である。

フランス特許第2511491号には、蒸気発生装置
の束ケーシングをより厚くて剛性のある外側ケー
シングの内側で半径方向と軸線方向に保持するた
めの装置が提案されている。これらの保持装置
は、束ケーシングに固定され、各々が、スペーサ
板の水準に配列されたいくつかの群を形成し、群
の種々の支持装置が、スペーサ板の周囲に分配さ
れている。これらの支持装置は、束ケーシングの
厚さより大きい厚さをもつ構成要素からなり、こ
れらの構成要素は、束ケーシングの壁の中でスペ
ーサ板の水準に局所的に固定されている。これら
の構成要素には、ねじ付スタツドをねじ込みうる
タツプ孔が貫通され、ねじ付スタツドの端部は、
束ケーシングと剛性ある外側ケーシングとの間に
存在する空間の中へ突出し、この外側ケーシング
の内側表面を押圧している。スペーサ板の外縁
と、束に面する支持装置の内側表面との間に楔形
の輪止めの構成要素を挿入することにより、スタ
ツドを調節した後、装置が支持位置に置かれる。

このような支持装置は、束ケーシングと外側ケ
ーシングとの間に残された空間の幅の多くを占め
ること、従つて完全なシールを保証することな
く、この空間内を循環する蒸発させるべき水の通
過するための開口部をかなり制限するという欠点
を有する。これらの支持装置は、また、スペーサ
板の周囲の部分に機械加工されたスロツトの中へ
楔を挿入することを必要とするという欠点があ
る。従つて、これらのスロツトは、束の周囲の管
とスペーサ板の縁との間の距離を減少させる。周
囲の管とスペーサ板との間に適当な距離を保留す
べきときは、束の中の管の数を減少させなければ
ならない。更に、支持構成要素は、該要素を束ケ
ーシングの壁に溶接することにより固定すること
を容易にしない形状をもたなければならない。

相互に完全にシールされねばならない環状空間
を境界づけるいくつかの同軸線ケーシングを組み
込んだ蒸気発生装置の場合には、フランス特許第
2511491号に記載されているような支持装置の使
用は漏洩の危険を伴なうので、実際上用いること
ができない。

発明の簡潔な説明 従つて、本発明の目的は、次の熱交換器を提供
することである。即ち、外側円筒形ケーシングの
半径方向内側に保持され且つこの外側円筒形ケー
シングと同軸線に配置された円筒形束ケーシング
内に配列された管束と、束ケーシングの内側で束
に関して横断的に配列され且つ束ケーシングの長
さに沿つて離間された一組のスペーサ板と、束ケ
ーシングに一体的に固定され且つスペーサ板の水
準に半径方向に配列された支持構成要素の各々が
スペーサ板の外縁と外側ケーシングの内側表面と
の間に挿入されている、支持構成要素のいくつか
の群とを組み込んであり、スペーサ板と支持構成
要素との間に楔止め装置が挿入され、熱交換器の
い有する束ケーシングが、熱交換器内での流体の
循環に対し非常に限られた障害物を形成するにす
ぎない支持構成要素により外側ケーシング内に完
全に保持され、支持構成要素は、熱交換器が相互
に完全にシールされた空間を与える３つ以上の同
軸線ケーシングを組み込んでいる場合に完全に適
合することができ、溶接により容易且つ迅速に装
着されうる、熱交換器を提供することである。

この目的のために： −束ケーシングがその壁の中に開口部を有し、各
開口部が支持構成要素に対応し、熱交換器の外
壁と束ケーシングとの間の空間の中へ半径方向
に突出する円筒形スリーブが、開口部の縁に固
定され； −支持構成要素の各々が、同じ半径方向軸線を有
し且つ一方が他方の延長である２つの円筒形部
分即ち大きい直径の部分と小さい直径の部分と
を有し、大きい直径の部分は、その横外側表面
により対応するスリーブの内側に溶接され、楔
止め装置のために支持表面を有し、支持構成要
素の軸線に関して半径方向に傾斜しており、小
さい直径の部分は、その端部を熱交換器の外側
ケーシングの内側表面上に押圧するようになる
ように意図されている。

本発明がより良く理解されるために、内側ケー
シングの半径方向の支持のための装置を組み込ん
だ予熱型の加圧水型原子炉の蒸気発生装置の非限
定的な実施例により、添付図面を参照して以下に
説明する。

実施態様の詳細な説明 第１図は、加圧水型原子炉の蒸気発生装置の中
央部分を示す。蒸気発生装置には、管板１を組み
込んであり、管板１の中に束２の管が固定されて
おり、管の端部が管板１の下面上に開口してい
る。この束の配列を示すために、束のうちの２つ
の最も外側のＵ字形管の軸線のみを示してある。

管板１は、その下方部分において球状底部（図
示せず）に一体的に固定され、球状底部は２つの
部分に分れる室を形成し、その一方の部分は、原
子炉から来て管の一端を通して管に入る高温度の
加圧水を受入れ、その他方の部分は、原子列の容
器の中へ戻される前に束２の管の中を循環した加
圧水を受入れる。

管板１は、その上方部分により蒸気発生装置の
外側ケーシング３に一体的に固定され、外側ケー
シング３は、束を包囲する中心部分の形状が円筒
形である。円筒形の外側包囲体３は、その上部に
おいて、円錐台形部分３ａを通して蒸気ドーム
（図示せず）に結合され、蒸気発生装置内で発生
された蒸気を乾燥するための水−蒸気分離器が蒸
気ドーム内に配置されている。

束２は、外側ケーシング３の内側で該外側ケー
シング３と同一軸線に配置された円筒形の束ケー
シング５の中に完全にはいつている。この束ケー
シング５は、その下縁と管板１の上側表面との間
に自由空間を与える。束ケーシング５の内部容積
は、その高さの一部にわたる垂直隔壁により２つ
の部分に分解されている。管束の中央空間に沿つ
て配置された隔壁６は、この束内である高さま
で、原子炉から来る加圧水を受入れる管の部分に
対応する熱分岐管と、加圧水を通つて束を出る管
の部分に対応する冷分岐管とを輪郭づけている。

第１図、第２図及び第３図に見られるように、
蒸気発生装置には、束の冷分岐管に実質的に対応
する円周部分に、外側ケーシング３と内側ケーシ
ング５との間に且つこれらのケーシング３，５と
同軸線に配置された中間ケーシング７が組み込ま
れている。この円筒形の中間ケーシング７は、そ
の頂部において、外側ケーシング３の円錐形部分
３ａと平行に対向する円錐台形部分７ａに結合さ
れている。

第１図に示されている蒸気発生装置には、内側
ケーシング５と中間ケーシング７とにより境界づ
けられた空間の中へ開口する供給装置により、蒸
気させるべき水が供給される。これらのケーシン
グの間の空間は、第２図と第３図に見られるよう
にその両端を閉じられており、従つて蒸発させる
べき水を、束の冷分岐管の基部を通してのみ供給
することを可能とする。従つて、隔壁６の頂部ま
での、束の冷分岐管の下方部分は、この供給水を
予熱することを可能とする。他方において、蒸気
発生装置にある蒸気ドーム内に位置決めされた分
離器により回収された水は、外側ケーシング３と
束ケーシング５との間に含まれた環状空間を通し
て、及び中間ケーシング７と外側ケーシング３と
の間に含まれた環状空間を通つて、（これらの環
状空間は共に束の熱分岐管の下方部分と連通す
る）、及び束の冷分岐管の下方部分と連通し、束
ケーシング５と中間ケーシング７との間に含まれ
た環状空間を通して、同時に束の基部へ復帰す
る。

このようにして、高温分離器により回収された
水の流れは、部分的にのみ予熱を受けるにすぎな
い。

ケーシング５の内側で束と接触する水はすべ
て、管束２と接触しているこのケーシング５内を
上方へ循環するとき加熱される。この水は蒸発さ
れ、蒸気が束ケーシング５の頂部内に集められ
る。

束の管は、ケーシング５の内側を横断して配列
されたスペーサ板８により横方向に保持されてい
る。

管板１上に底部を嵌められた連結棒９は、スペ
ーサ板８の軸線間隔を維持することを可能ならし
める。

外側ケーシング３上に束ケーシング５と中間ケ
ーシング７とを支持するための装置１０と、中間
ケーシング７により裏張りされていない部分で外
側ケーシング３上に束ケーシング５を支持するた
めの装置１１とが、外側ケーシング３の内側表面
とスペーサ板８の縁との間に挿入されている。

第２図と第３図において、これらの支持装置１
０と１１がスペーサ板８の周囲に均一に分配さ
れ、２つの続く装置の支持の半径方向の軸線が26
度の角度をなすことがわかる。このようにして、
１０のような７つの支持装置と１１のような７つ
の支持装置とがスペーサ板の各々の周りに配列さ
れている。引き続き配置された装置１０と１１の
支持の半径方向の軸線は24度の角度をなす。

支持装置の角度位置は第２図と第３図に角度で
与えられており、スペーサ板の対称の軸線は0゜−
180゜軸線としてとられている。

２つの上のスペーサ板の周りと２つの下半分の
スペーサ板の周りとに配置された支持装置（第２
図）が、中間のスペーサ板（第３図）の周りに配
置された支持装置と異なる点は、支持領域の幅
と、スペーサ板と支持構成要素との間の楔構成要
素の数だけである。

第４図と第５図と第６図は、蒸気発生装置の外
側ケーシング３に関して束ケーシング５と中間ケ
ーシング７とを半径方向に保持するのに役立つ１
０のような支持装置を詳細に示している。ケーシ
ング５は、実質的にスペーサ板８の軸線の水準に
あり且つ半径方向を有する軸線X′Xをもつ円筒と
ケーシング５との交差部に対応する開口部１４で
貫通されている。この軸線X′Xは、装置１０の支
持軸線を形成する。軸線としてX′Xを有し、束ケ
ーシング５と外側ケーシング３との間に含まれた
環状空間の中へ僅かに突出する、円形ベース１５
を備えた円筒形スリーブが、開口部１４に沿つ
て、溶接により束ケーシング５の壁に固定されて
いる。

束ケーシング５と同様に、中間ケーシング７
は、軸線XX′円筒と中間ケーシング７との交差部
により形成された開口部１６を有する。この開口
部１６は開口部１４より小さい直径を有し、中間
ケーシング７と束ケーシング５との間の空間の中
へ突出するスリーブ１７が、この開口部１６に沿
つて溶接により中間ケーシング７の壁に固定され
ている。スリーブ１５と１７の自由端に溶接され
た環状板１８が、スリーブ１５と１７を連結する
ことを可能ならしめる。

支持構成要素は、軸線XX′をもつ端から端まで
円筒形の単一ブロツクの構成要素２０からなる。
この支持構成要素２０は、スリーブ１５の内径よ
り非常に僅かに小さい外径をもつ大きい直径の部
分２０ａと、スリーブ１７の内径より非常に僅か
に小さい外径をもつ小さい直径の部分２０ｂを有
する。

蒸気発生装置の内側の方へ、即ち束とスペーサ
板８の方へ向けられた支持構成要素２０の面は、
垂直に対して約５度の角度で傾斜する支持表面２
０ｃを形成するように機械加工されている。従つ
て、この支持表面２０ｃは、水平軸線XX′に関し
て半径方向に傾斜している。この支持表面２０ｃ
の傾斜角度は、スペーサ板８と支持構成要素２０
との間に挿入された楔２３の機械加工の角度に一
致する。

外側ケーシング３の内側表面の方へ向けられた
構成要素２０の小さい直径の部分２０ｂの端部
は、構成要素２０とこの内側表面との間に球状支
持表面を形成するように機械加工されている。

支持装置１０を装着するために、支持構成要素
２０が第４図と第５図に示すように置かれ、それ
故その球状端面がケーシング３の内側表面と接触
状態になる。次に、この構成要素の大きい直径の
部分２０ａの外側表面とスリーブ１５の内側表面
との間に円形溶接部が作られる。この作業は、回
転の構成要素の円形溶接部が作られることにより
容易になる。

次に、楔２３の組が、構成要素２０の支持表面
２０ｃとスペーサ板８の外側縁との間に置かれ、
束ケーシング５を外側ケーシング３に関して半径
方向XX′に完全に保持することができる。

第２図に示されているより広い支持構成要素の
場合には、支持構成要素の楔止めを作るために相
並んで配置された６つの楔を用いなければならな
い。第３図に示されている構成要素の場合、それ
がより狭いので、２３のような３つだけの楔を用
いる必要があるにすぎない。

楔止めが行なわれたとき、楔は、溶接により構
成要素２０の支持面２０ｃ上に固定される。

このようにして、これらの作業を繰返すことに
より、スペーサ板８の各々の周囲に配置された支
持装置１０の各々に対して、ケーシング５の半径
方向の支持が得られる。支持装置１０は、束ケー
シング５の半径方向の支持を可能とすると共に、
スリーブ１７，１５及び環状板１８により支持装
置の水準で束ケーシング５に固定された中間ケー
シング７の半径方向の支持を可能とする。回転の
構成要素がその全周にわたり溶接されているとい
う事実のために、束ケーシング５と中間ケーシン
グ７との間の空間が、束ケーシング５と外側ケー
シング３との間の環状空間の残余部分から完全に
絶縁され、支持構成要素がこの絶縁された内部空
間の外側に配置されていることがわかる。

束ケーシング５と外側ケーシング３との間で、
中間ケーシング７により包囲されていないこのケ
ーシングの部分にある支持装置１１は、ケーシン
グ５の壁の中の開口部１４に等しい開口部の水準
で固定された円筒形スリーブ１５に等しいスリー
ブに対し、大きい直径部分により溶接された構成
要素２０に等しい支持構成要素からなる。支持装
置１１は、スリーブ１７と環状板１８を除き、第
４図〜第６図に示す構成要素の組からなる。

第７図、第８図及び第９図は、支持構成要素の
実施態様の別形態を示し、この支持構成要素は、
もはや単一のブロツクではなく、２つの別別の構
成要素３０ａと３０ｂとからなる。大きい直径の
部分３０ａは、円形ベース２５をもつ円筒形スリ
ーブの内側に溶接され、円形ベース２５自体は、
第４図〜第６図に示す実施態様の開口部１４に等
しいケーシング５の壁に沿つてケーシング５に溶
接されている。

外側ケーシング３の内側表面上に支持された小
さい直径の部分３０ｂは、スリーブ２５と同軸線
で中間ケーシング７に固定された円形ベース２７
をもつ円筒形スリーブ上で溶接することにより固
定される。楔３３が、スペーサ板８の外側の縁と
垂直に関して傾斜する支持表面３０ｃとの間に挿
入され、内側へ、即ち蒸気発生装置の束の方へ向
けられた構成要素の面上で機械加工されるとき、
構成要素３０ａと３０ｂが平坦面により互いに他
方を支持する。

取付け中、構成要素３０ａと３０ｂは、スリー
ブ２５と２７に夫々溶接された円形ベースにより
接続される。スペーサ板８と外壁３に対する構成
要素３０ａと３０ｂの支持は、楔３３を取付ける
ことにより生ずる。

本発明による熱交換器の主な利点は、内側ケー
シングと束のスペーサ板とを外側剛性ケーシング
上で半径方向に支持するための装置を組み込んで
あり、この支持装置は、極めて効率的であり、ま
たこれらのケーシングの間の空間内での熱交換流
体の循環中に生ずる乱流が僅かである、というこ
とである。実際、支持構成要素は、ケーシングと
ケーシングとの間の空間の大部分にわたり半径方
向に延びうる小さい断面をもつ部分と、大きい直
径の部分とを有し、この大きい直径の部分は、こ
の支持構成要素を、長さを短かくしうる束ケーシ
ングに固定することを可能とする。更に、これら
の支持装置は、作るのが容易な円形溶接部でのみ
固定されることができる。ケーシング上へのこれ
らの支持装置の取付けは、ケーシングとケーシン
グとの間に絶対に漏洩しない結合部を得ることを
可能ならしめる溶接された環状板と円筒形スリー
ブとによつて遂行され、ケーシング間の空間を相
互に完全に絶縁して維持することを可能ならしめ
る。

更に、本発明による熱交換器を支持するための
装置は、任意の数の内側ケーシングを含む熱交換
器に適合しうるような形状を有する。

本発明は、上述の実施態様に限定されるもので
はなく、それとは反対に、それらの変形態様をす
べて含むものである。

従つて、支持構成要素と楔止め構成要素とは、
上述のものと異なる形状のものでもよい。スペー
サ板の周りに分配される支持装置の数に制限はな
く、これらの支持装置の各々は、蒸気発生装置の
外側ケーシングと束ケーシングとの間に含まれた
空間内での流体の循環に対する小さい寸法の障害
物を形成するにすぎない。

蒸気発生装置の高さにわたるスペーサ板の周り
の支持装置の形状と分配は、上述のものと異なる
ものでよい。

最後に、本発明は、加圧水型原子炉内の蒸気発
生装置の場合のみならず、剛性の円筒形外側加圧
ケーシングの内側に配置された円筒管ケーシング
内に配列された管束を組み込んだ他の熱交換器の
場合にも適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、管束を包囲する蒸気発生装置の中心
部分の垂直対称平面を通る断面図である。第２図
は、第１図のAA又はBBに沿う断面図で、蒸気
発生装置の内側ケーシングに対する支持装置を示
す。第３図は、第１図のCC線に沿つて矢印の方
向に見た断面図の半分を示す。第４図は、第２図
に示すような支持装置の、第５図のDD線に沿う
断面図である。第５図は、第４図のＥ−Ｅ線に沿
う断面図である。第６図は、第４図のFF線に沿
う断面図である。第７図、第８図及び第９図は、
本発明の実施態様の別形態による支持装置の夫々
第４図、第５図及び第６図に類似の図である。 ２……管束、３……外側円筒形ケーシング、５
……束ケーシング、７……中間ケーシング、８…
…スペーサ板、２０，３０……支持構成要素、２
３，３３……楔止め装置、１４……開口部、１
５，２５……円筒形スリーブ、２０ａ，３０ａ…
…大きい直径の部分、２０ｂ，３０ｂ……小さい
直径の部分。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外側円筒形ケーシング３の半径方向内側に保
   され且つ外側円筒形ケーシング３と同軸線に配置
   された円筒形束ケーシング５の中に配置された管
   束２と； ケーシング５の内側で束２に関して横断的に配
   列され且つケーシング５の長さに沿つて離間され
   た一組のスペーサ板８と； 束ケーシング５に一体的に固定され、スペーサ
   板８の水準で半径方向に配列され、各々がスペー
   サ板８の外縁と外側ケーシング３の内側表面との
   間に挿入された数組の支持構成要素２０，３０
   と； を有し、 スペーサ板８と支持構成要素２０，３０との間
   に楔止め装置２３，３３を介在させた、熱交換器
   において： 束ケーシング５がその壁の中に開口部１４を有
   し、各開口部１４が支持構成要素２０，３０に対
   応し、熱交換器の外壁３と束ケーシング５との間
   の空間の中へ半径方向に突出する円筒形スリーブ
   １５，２５が、開口部の縁に沿つて固定されてお
   り； 支持構成要素２０，３０の各々が、同じ半径方
   向軸線を有し且つ一方が他方の延長にある２つの
   円筒形部分２０ａ，２０ｂ−３０ａ，３０ｂを有
   し、大きい方の直径の部分２０ａ，３０ａは、そ
   の外側の側面により対応するスリーブ１５，２５
   の内側に溶接され、管束２の方へ向けられた楔止
   め装置２３，３３を支持し（２０ｃ，３０ｃ）且
   つ支持構成要素２０，３０の軸線XX′に関して半
   径方向に傾斜する表面を有し、小さい直径の部分
   ２０ｂ，３０ｂは、その端部を熱交換器の外側ケ
   ーシング３の内側表面上に押圧するように意図さ
   れていること； を特徴とする熱交換器。 ２ 熱交換器の周囲の少くとも一部に、束ケーシ
   ング５と外側ケーシング３との間で外側ケーシン
   グ３と同軸線に配置された中間ケーシング７を有
   し、中間ケーシング７内で束ケーシング５に一体
   的に固定されたスリーブ１５が、中間ケーシング
   内の開口部１６に沿つて中間ケーシング７に固定
   され且つ束ケーシング５と中間ケーシング７との
   間の空間の中へ突出する、スリーブ１５と同軸線
   のスリーブ１７に結合され、ケーシング５と７を
   通る支持構成要素２０の通路を形成し、他方束ケ
   ーシング５と中間ケーシング７との間の空間を漏
   洩しない方法で閉じられたままに維持する、特許
   請求の範囲第１項に記載の熱交換器。 ３ 支持構成要素２０が単一ブロツクとして作ら
   れている特許請求の範囲第１項又は第２項に記載
   の熱交換器。 ４ 束ケーシング５と外側ケーシング３との間に
   これらのケーシング３，５と同軸線の中間ケーシ
   ング７を有し、支持構成要素３０が、２つの独立
   の部分３０ａと３０ｂ、即ち束ケーシング５に一
   体的に固定されたスリーブ２５内に固定された大
   きい直径の部分３０ａと、スリーブ２５と同軸線
   のスリーブ２７の内側に固定され且つ中間ケーシ
   ング７に一体的に固定された小さい直径の部分３
   ０ｂとを有し、小さい直径の部分３０ｂが熱交換
   器の外側ケーシング３を押圧し、且つ支持構成要
   素３０の大きい直径の部分３０ａの内面を押圧す
   る少くとも一つの楔３３が、対応するスペーサ板
   ８の外側表面と２つの部分の支持構成要素３０と
   の間に挿入されるとき、支持構成要素の２つの独
   立の部分３０ａ，３０ｂが、それらの半径方向の
   支持軸線に垂直な平面を介して互に接触する、特
   許請求の範囲第１項に記載の熱交換器。 ５ スペーサ板８の各々の周りに角度的に等しく
   離間された一組の支持装置１０，１１を有する特
   許請求の範囲第１項〜第４項の何れか一項に記載
   の熱交換器。 ６ スペーサ板８と各々関連づけられた種々の組
   を形成する支持装置が、スペーサ板８の円周方向
   に幅を有し、該幅が、熱交換器内で関連づけられ
   たスペーサ板の位置に依存して変りうるものであ
   り、これらの支持装置が、可変数の楔止め構成要
   素２３，３３を有する、特許請求の範囲第５項に
   記載の熱交換器。