专利名称：包括用于捕获外来杂质的给水传送装置的蒸汽发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种蒸汽发生器，该蒸汽发生器包括用于捕获杂质的给水传送装置。
背景技术：
蒸汽发生器(例如由加压水冷却的核反应堆的蒸汽发生器)包括总体圆柱形形状的外壳，该外壳垂直布置在核反应堆建筑中，也就是说该外壳的轴线垂直布置。
加压水核反应堆的蒸汽发生器通过与核反应堆的加压冷却水进行换热而加热和蒸发给水，该加压冷却水在换热管束内循环。该管束布置在总体圆柱形的管束包装壳内，该管束包装壳同轴地布置在外壳内部。
管束在它们的端部固定在管板中，这样，它们在第一端处开口于蒸汽发生器的水箱的第一部分内，而在第二端处开口于蒸汽发生器的水箱的第二部分中。蒸汽发生器的水箱能够分配来自核反应堆容器的加压水，并回收已经从换热管内流过的加压水，以便使该加压水返回核反应堆容器，包括燃料组件的芯布置在该核反应堆容器中。
用于蒸汽发生器的给水通过外壳引入，并引导进入换热管束的进口部分，该进口部分在管束和管束包装壳的底部。然后，给水在管束包装壳内向上流动，并与管的外表面接触，这样，该给水被加热，然后蒸发，且在蒸汽发生器的外壳的上部中为蒸汽形式。回收到蒸汽发生器上部中的蒸汽进入分离干燥器，并送向反应堆的涡轮。
给水通常引入在管束包装壳和外壳之间或在管束包装壳和裙缘之间的环形空间上部，该裙缘确定了流通空间，该流通空间与由称为冷支脚(cold leg)的管束支脚端形成的管束端部连通，用于加热和蒸发给水的冷却水通过该环形空间而离开。
还可以提供由裙缘(该裙缘与外壳以及蒸汽发生器的管束包装壳同轴)确定边界的供给空间，以便通过与管束包装壳接触流动以及与管束的冷支脚接触流动而预热给水。
在任何情况下，引入蒸汽发生器壳内的给水沿垂直轴向的环形空间向下流动，一直流到管束包装壳的底部。
为了获得高效的蒸汽发生器和令人满意的工作状态，需要在蒸汽发生器的环形供给空间的上部使给水流环绕该环形空间的圆周分配。为此，在环形空间的轴向上端采用给水传送装置，该装置包括总体环形形状的集管，该集管近似与外壳以及该环形空间同轴。该集管布置在蒸汽发生器的外壳内部，并与环形供水空间的上部垂直对齐。该集管与穿过蒸汽发生器外壳的供水管相连，并包括环绕环形供水空间的圆周分布的给水分配装置。该给水分配装置可以由多个开口形成，这些开口穿过环形集管上壁，并周向环绕集管壁分布，近似垂直方向的管可以固定在各个开口上。各管通过底端部分而固定在集管壁上，该管的上端部分能够弯曲，以便引导给水向下进入环形空间的上部。在现有技术的该已知实施例中，成颠倒J形的管具有固定在集管上的垂直冷支脚以及向下朝着环形供给空间的上部的环圈部分。
供应给集管(该集管的形状为环形或环形的一部分)内的给水可能含有外来杂质，该外来杂质特别包括金属机械加工或焊接碎屑、或者机械固定装置例如螺栓，特别是在蒸汽发生器和第二级供水系统由工厂制造并安装在核反应堆上之后进行第一阶段的工作时。外来杂质也可以与冷凝水一起引入蒸汽发生器的环形空间内，该冷凝水来自包含蒸汽分离器-干燥器的蒸汽发生器上部。
由高速流入蒸汽发生器中的给水所夹带的这些外来杂质将形成运动物体，它们可能破坏第二系统或蒸汽发生器的某些部件。特别是，运动物体易于夹在蒸汽发生器管束之间，并损害或破坏与它们接触的管。
因此已经提出采用过滤装置来阻挡由蒸汽发生器给水夹带并易于带入蒸汽发生器的环形流通空间内的外来杂质。
例如，这样的过滤装置包括布置在集管的子午线截面中的一个或多个筛网，以便阻挡与给水一起流动的外来杂质或碎屑。
当较大碎屑撞击筛网时，该碎屑可能朝着集管的供给管送回，或者可能损害该筛网，因此，该筛网将不能有效过滤给水。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种蒸汽发生器，它包括总体圆柱形的外壳，该外壳布置成使它的轴线垂直；换热管束，该换热管束固定在总体圆柱形的管束包装壳内，该管束包装壳同轴布置在外壳内部，以便与外壳以及与外壳同轴的裙缘中的一个一起确定环形空间，用于使来自蒸汽发生器的水能够轴向流动；以及给水传送装置，该给水传送装置在环形空间的轴向上端。该给水传送装置包括总体为环形形状的集管，该集管近似与外壳和环形空间同轴；用于集管的至少一个供给管，该供给管穿过该外壳；以及用于将给水分配到环形空间上部中的装置，这些装置由多个开口以及多个基本垂直布置的管而形成，这些开口穿过环形集管的上壁，并周向分布在集管的壁上，而这些基本垂直的管通过底端部分固定，且每个管在环形集管的壁上的开口处，蒸汽发生器的给水传送装置保证使给水在环形空间中进行最佳分配，并有效阻挡与给水一起流动的外来杂质，从而大大减小过滤功能中断或退化的危险。
为此，给水分配管为直的，并垂直布置，且给水分配装置的各管在上端部分处有至少一个水通过开口，该开口穿过管壁；以及帽体，该帽体固定在该管上，并有基本圆柱形的侧壁和覆盖该管的上端的顶部，该帽体近似与管同轴布置，并以一径向间隙环绕管的上端，水通过开口穿过该上端，且该水通过开口的至少一个尺寸小于包含在蒸汽发生器的给水中的外来杂质的特征尺寸。
根据本发明的更特定的实施例各个给水分配装置的管在上端部分处包括多个沿轴向纵向方向的狭槽，这些狭槽环绕管的圆周分布，且这些狭槽沿周向方向的宽度小于希望在给水集管中捕获的外来杂质的特征尺寸；管的多个狭槽中的狭槽一直伸向管的上端，且这些狭槽出现在该端部处，且帽体有圆顶形顶部，该圆顶形顶部的内表面包括用于接收管的上端的空腔，该帽体固定在该管上；对于各个给水分配装置，帽体通过基本径向的固定指状物而固定在管上，该固定指状物环绕帽体和管的圆周布置，各指状物焊接到管的外表面上以及焊接到帽体的内壁上；穿过各个给水分配装置的管上部的壁的狭槽沿轴向纵向方向延伸到离管的上端一定距离处，该管在它的上端包括实体(solid)部分，用于封闭管的上端的塞子插入该实体部分中，该塞子的上端部分插入在帽体的中心部分穿过该帽体的封闭顶部的开口内，该塞子焊接到管的端部，且通过它的端部焊接到帽体的顶部上；至少一个狭槽沿轴向穿过塞子，该狭槽布置在塞子的外周上，开口于塞子的侧表面上，并在该塞子的、具有较大直径的部分中，该部分啮合在管内部，用于封闭该管的上端；给水分配装置的集管包括至少一个检查开口，该检查开口在环形集管的上端部分处穿过环形集管的壁，该集管有可去除的封闭装置；在环形集管中的检查开口的可除去封闭装置由支承环和盖体形成，该支承环通过焊接而固定在穿过环形集管的壁的开口处，并在该开口的上部中，而该盖体可以插入该固定环中，并通过螺栓而固定在该固定环上；集管包括壳体，该壳体成环形的一部分的形式，只沿环的平行圆线的一部分延伸，并在它的端部以该环的子午线截面为边界，沿该截面，集管的环形壳体有检查开口，该检查开口可以通过可去除的封闭装置而封闭。
为了清楚理解本发明，下面将通过实例并参考附图来介绍本发明的蒸汽发生器，尤其是它的给水传送装置。
图1是本发明的蒸汽发生器的上部的局部剖视图。
图2是图1所示的蒸汽发生器的给水传送装置的环形集管的一部分的透视图。
图3A是蒸汽发生器的给水分配装置的环形集管的、沿图1中特别表示的线A-A的剖视图。
图3B是沿图3A中的线B-B的剖视图。
图3C是沿图3A中的线C-C的剖视图。
图4A是环形集管在给水分配管处沿子午线平面的剖视图。
图4B是沿图4A中的线B-B的剖视图。
图5A是环形集管的可选实施例以及它的分配装置的剖视图，类似于图4A。
图5B是沿图5A中的线B-B的剖视图。
图6是根据可选实施例的环形蒸汽发生器集管的示意俯视图。
具体实施例方式
图1是穿过总体由参考标号1表示的蒸汽发生器的上部的局部轴向剖视图，该蒸汽发生器包括总体圆柱形的外壳2，该外壳2包括下部2a，该下部2a有第一直径；上部2b，该上部2b有比第一直径更大的第二直径；以及连接部分，该连接部分为总体截头锥形形状，并在较小直径的下部2a和较大直径的上部2b之间。
由弯成U形的管4形成的蒸汽发生器管束3包含在总体为圆柱形的管束包装壳5内，该管束包装壳5以同轴方式布置在外壳2内部，该外壳2和管束包装壳5具有相同的垂直对称轴6。
为了更清楚，图1中仅表示了蒸汽发生器管束3的四个管4，每个管有两个直分支和一个半圆形弯曲部分，管4的弯曲半径从管束的外侧向内减小。管束的管4也在平面中布置成并排行，防振杆7在管束3的上部处插入到这些行之间，以便在工作时限制该管在发生器中振动。管的直支脚例如通过垫片8而保持就位。
蒸汽发生器管束3的管4的直支脚的下部固定在管板中；管的该部分以及管板都没有在图1中表示。
在蒸汽发生器的外壳的下部2a和管束包装壳5之间确定了环形空间9，该环形空间9在其下部(未示出)与管束的下端连通，在其上部与环形给水分配空间连通，该环形给水分配空间界定于管束包装壳5的上部和外壳2的截头锥形部分之间，蒸汽发生器给水分配装置的环形集管布置在该空间中，该装置总体以参考标号10表示。
管束包装壳5在其上部由水平壁封闭，旋流型分离器固定在该水平壁上，这些分离器用于使蒸汽中夹带的小水滴与蒸汽分离，该蒸汽通过与管束3的管4接触而形成。
在蒸汽发生器的工作过程中，通过与核反应堆芯接触而加热的初级水(primary water)流入管束3的各管4内，且通过给水分配装置10而注入环形空间9内并到达管束下部的给水向上流动并与管束的管接触，以便在由蒸汽发生器的上部处排出到蒸汽分离器-干燥器之前将加热并蒸发。
给水分配装置10必须保证给水在与分配空间连通的环形空间9的上部中均匀分配，也就是说环绕分配空间的圆周有合适的水分配。
给水分配装置10包括环形集管11，该环形集管布置成在分配空间内与外壳2以及管束包装壳5同轴，该分配集管11的环形壳体有作为子午轴线的、蒸汽发生器的轴线6。在外壳的、确定分配空间的截头锥形部分中，集管11的环形壳体通过支承装置11a、11b、11c(图1和3A)固定在外壳上，并与固定在喷嘴13上的供给管12相连，该喷嘴13穿过蒸汽发生器的外壳2。
由图2和3A可见，给水分配装置14固定在集管11的环形壳体的上部，并以预定间隔环绕布置在集管11的环形壁外周布置。
各供给装置14包括管15，该管布置成几乎垂直，也就是说轴线平行于蒸汽发生器的轴线；以及帽体16，该帽体16覆盖管15的上部。
特别如图4A所示，各给水分配装置14的各管15通过固定密封焊接18而固定在环形集管11壁的上部中的开口处。
在特别如图4A和4B所示的实施例中，分配装置14的帽体16有近似柱形的侧壁和稍微圆顶形的顶部，它固定在管15的上端部分上，该帽体16的下部通过至少两个径向销钉(例如三个径向销钉19)固定在集管11的环形壳体上，该径向销钉焊接到管15的外表面上，并焊接到帽体16的侧壁的外表面上。布置成彼此间隔120°的固定销钉19插入形成于帽体16的底部中的凹口内。
管15的上端插入在帽体16的圆顶形顶部内机械加工形成的圆形开口内，以便使帽体16相对于该管15定心。帽体16的侧壁以一定径向间隙环绕管15的上部，沿管15轴向15’的纵向狭槽20穿透所述上部；各狭槽20沿管15周向的宽度小于希望在水分配装置14中捕获的外来杂质的特征尺寸。
例如如图4B所示，可以提供有8个水分配狭槽20，这8个水分配狭槽20环绕管15和帽体16的公共轴线15’布置成彼此间隔45°，但是也可以为其它结构。
如箭头21所示，通过供给管12而引入集管11的环形壳体内的给水通过在环形集管中的开口17而分配到分配装置14的各管15内，然后在该管15内轴向流动，以便到达管15的、由帽体16封闭的上部，该供给管12在蒸汽发生器的外部与二级系统的管道连接。该给水在狭槽20处穿过管15的壁，然后该水沿相反方向流动，也就是说通过帽体16而垂直向下流动。这样，可以保证通过环绕环形壳体的圆周分布的分配装置14来对蒸汽发生器的环形空间进行合适供给。在各个分配装置14处，给水以预定方式环绕管15的外周分配到帽体16的圆柱形侧壁内。通过狭槽20而分配成射流形式的给水不会在蒸汽发生器的环形供给空间的上部中产生涡旋或扰动。
而且，当外来杂质由给水运送时，这些外来杂质将由狭槽20阻挡，并能够向下落入集管11的环形壳体内，因此它们不会被带入环形空间和蒸汽发生器的管束内。
在蒸汽发生器工作几次之后，在环形集管11中的外来杂质必须回收和除去，以避免弄脏该集管11。
为此，检查窗口例如22a、22b和22c可以布置在供给管12的各侧附近以及基本径向相对位置，如图3A所示。
图3B中表示了检查盖体22，该检查盖体22例如通过螺栓固定在盖体支承环24上，该盖体支承环24通过焊接而在穿过集管的环形壳体的上部的开口23处固定在集管11的壳体上。该盖体22可以包括提升环22a，以便使它更容易操纵。
在核反应堆的关闭和维修阶段，可以在打开例如盖体22a、22b和22c之后进入给水分配装置10的环形壳体11的内部。在集管11的壳体内部的外来杂质例如可以通过抽吸而回收。
图5A和5B表示了给水分配装置14的可选实施例。
图5A和5B所示实施例的分配装置中与上述图4A和4B中所示分配装置相同的元件用相同的参考标号表示。
在参考图4A和4B所述的实施例中，给水通过狭槽20一直延伸到管15的上端，狭槽的端部形成于该上端处。
在根据图5A和5B所述的变化形式的实施例中，穿过管15的壁的狭槽20并不出现在管的上端，该上端在一定轴向长度上有实体部分，从而使封闭塞25能够与管15的端部啮合，该封闭塞25有较大直径部分，用于与管15啮合并固定在该管15上；以及较小直径部分25’，该较小直径部分25’将插入在帽体16的圆顶形顶部的中心部分处穿过该圆顶形顶部的开口内。
塞子25还在它的、用于插入管15内的较大直径部分中包括三个轴向狭槽26，这三个狭槽26在该塞子的外周上，并彼此间隔120°。管15的狭槽20和塞子25的狭槽26有近似相同的宽度，该宽度保证捕获由给水夹带的、具有一定特征尺寸的外来杂质。
插入管15的实体端部中的塞子25在它的较大直径部分处通过焊接27而以密封方式固定在管的端部，塞子25的、穿过帽体16的较小直径部分在它的端部通过焊接27’而固定在帽体16的圆顶形顶部的外表面上。
图5A和5B中所示的给水分配装置的操作以及优点都与图4A和4B中所示的装置相同。
如图6所示，根据可选实施例，蒸汽发生器的给水分配集管11可以有总体环形形状的壳体，该壳体只在环的平行圆的圆周的一部分上延伸。
这时，给水分配装置14也可以以与前述相同的方式制造。在将密封封闭盖体28除去之后，捕获在环形壳体11内部的外来杂质可以通过环形壳体的两个自由端而回收，该密封封闭盖体28沿环形壳体11的子午线截面固定在环形壳体11的端部。
因此，本发明的装置在任何情况下都能够在环形分配空间的上部提供合适的给水分配，同时来自供给装置的水流不会产生任何扰动，且能够很有效地阻挡由给水夹带的外来杂质。
本发明并不局限于所述实施例。
因此，给水分配装置的管可以在它们的上部有不同的狭槽开口。用于封闭管的端部的帽体也可以有与所述不同的形状。
本发明可以用于任何在蒸汽发生器的环形空间上面有给水分配集管的蒸汽发生器。
权利要求
1.一种蒸汽发生器，包括总体呈圆柱形的外壳(2)，该外壳布置成使它的轴线(6)垂直；换热管(4)束(3)，该换热管束固定在总体圆柱形的管束包装壳(5)内，该管束包装壳同轴布置在外壳(2)内部，以便与外壳以及与外壳同轴的裙缘中的一个一起确定环形空间，用于使来自蒸汽发生器的水能够轴向流动；以及给水传送装置(10)，该给水传送装置在环形空间(9)的轴向上端，该给水传送装置包括总体为环形形状的集管(11)，该集管近似与外壳(2)和环形空间(9)同轴；用于集管(11)的至少一个供给管(12)，该供给管穿过该外壳(2)；以及用于将给水分配到环形空间(9)上部中的装置(14)，这些装置由多个开口(17)以及多个基本垂直的分配管(15)而形成，这些开口(17)穿过环形集管(11)的上壁，并沿周向分布在集管(11)的壁上，而这些基本垂直的管(15)通过下端部分固定，且每个管在环形集管(11)的壁上的开口(17)处，其特征在于给水分配装置(14)的管(15)为直的，并垂直布置，且给水分配装置(14)的各管(15)在上端部分处有至少一个水通道开口(20)，该开口穿过管(15)的壁；以及帽体(16)，该帽体固定在该管(15)上，并有基本圆柱形的侧表面和覆盖该管(15)的上端的顶部，该帽体近似与管(15)同轴布置，并以一定的径向间隙环绕管(15)的上端部分，水通道开口(20)穿过该上端部分，且该水通道开口的一个尺寸小于包含在蒸汽发生器的给水中的外来杂质的特征尺寸。
2.根据权利要求1所述的蒸汽发生器，其特征在于各个给水分配装置(14)的管(15)在上端部分处包括多个沿轴向纵向方向的狭槽(20)，这些狭槽环绕管(15)的圆周分布，且这些狭槽沿周向方向的宽度小于希望在给水集管(11)中捕获的外来杂质的特征尺寸。
3.根据权利要求2所述的蒸汽发生器，其特征在于管(15)的多个狭槽中的狭槽(20)一直伸向该管的上端，且这些狭槽出现在该端部处；且帽体(16)有圆顶形顶部，该圆顶形顶部的内表面包括用于接收管(15)的上端的空腔，该帽体(16)固定在该管上。
4.根据权利要求3所述的蒸汽发生器，其特征在于对于各个给水分配装置(14)，帽体(16)通过基本径向的固定指状物(19)而固定在管(15)上，该固定指状物环绕帽体(16)和管(15)的周边布置，各指状物焊接到管(15)的外表面上以及焊接到帽体(16)的内壁上。
5.根据权利要求2所述的蒸汽发生器，其特征在于穿过各个给水分配装置(14)的管(15)上部的壁的狭槽(20)沿轴向纵向方向延伸到离该管(15)的上端一定距离处，该管在它的上端包括实体部分，用于封闭该管(15)的上端的塞子(25)插入该实体部分中，该塞子的上端部分(25’)插入在中心部分穿过该帽体的封闭顶部的开口内，该塞子(25)焊接到管(15)的端部，且通过它的端部(25’)焊接到帽体(16)的顶部上。
6.根据权利要求5所述的蒸汽发生器，其特征在于至少一个狭槽(26)沿轴向穿过塞子(25)，该狭槽布置在塞子的外周上，开口于塞子的侧表面上，并在该塞子(25)的、具有较大直径的部分中，该部分啮合在管(25)内部，用于封闭该管的上端。
7.根据权利要求1至6中任意一个所述的蒸汽发生器，其特征在于给水分配装置(10)的集管(11)包括至少一个检查开口(23)，该检查开口在环形集管的上端部分处穿过环形集管(11)的壁，该集管有可去除的封闭装置(22、24)。
8.根据权利要求7所述的蒸汽发生器，其特征在于在环形集管(11)中的检查开口(23)的可除去的封闭装置(22、24)由支承环(24)和盖体(22)形成，该支承环(24)通过焊接而固定在在其上部穿过环形集管(11)的壁的开口(23)处，而该盖体(22)可以插入固定环(24)中，并通过螺栓而固定在该固定环(24)上。
9.根据权利要求1至6中任意一个所述的蒸汽发生器，其特征在于集管(11)包括壳体，该壳体成环形的一部分的形式，只沿环的平行圆线的一部分延伸，并在它的端部以该环的子午线截面为边界，沿该截面，集管的环形壳体有检查开口，该检查开口可以通过可去除的封闭装置(28)而封闭。
全文摘要
蒸汽发生器包括给水传送装置，该装置在蒸汽发生器的外壳和管束包装壳之间的环形空间的轴向上端。包括集管(11)，该集管有总体环形的壳体；用于集管的至少一个供给管；给水分配装置(14)，该装置在蒸汽发生器的环形空间的上部。给水分配装置(14)包括多个开口(17)，这些开口穿过环形集管(11)的壳体上部，并周向分布在集管(11)的壁上，多个管(15)，这些管(15)通过底端部分而固定在集管的开口(17)处。各直管包括上端部分，开口(20)例如水通过狭槽穿过该上端部分；帽体(16)，该帽体固定在该管(15)的上端，并通过径向间隙而环绕该管(15)的上端部分。这样，能够使给水合适分配，并能够捕获可能包含在给水中的外来杂质。
文档编号F22B1/00GK1521767SQ20041000393
公开日2004年8月18日 申请日期2004年2月10日 优先权日2003年2月12日
发明者吉勒·达格, 吉勒 达格 申请人:法玛通Anp公司