專利名稱：尤其用于高溫核反應(yīng)堆的熱交換組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
在這種情況下，本發(fā)明的目的在于提出一熱交換組件，其中同時(shí)
在正常運(yùn)行以及意外情況下，所述斷裂的風(fēng)險(xiǎn)都被大大減小。-所述容腔包括同軸于所述中軸線的柱形筒體，第二流體的入口 和出口安設(shè)在所述筒體中，所述輸入室與所述輸出室經(jīng)由可拆卸套筒以密 封方式被連接至所述第二流體的入口和出口 ，所述套筒可在所述室的內(nèi)部 進(jìn)行收拆；-所述中央集流管具有^L一可拆卸活門關(guān)閉的、與所述輸入室連 通的一檢查孔，且所述檢查管道具有與所述輸出室連通的一開口；
24-所述殼體具有一下底部；并且，所述組件包括固定至所述下底 部的循環(huán)元件，該循環(huán)元件適于抽吸從所述環(huán)形管道或從所述中央管道中 流出的第一流體，并適于將該第一流體壓送向第一流體的出口；-所述熱交換器布置成圍繞所述中軸線呈圓形地被規(guī)則地間隔
開，各軸向輸入和輸出集流管向內(nèi)和向外由內(nèi)圓周板材件與外圓周板材件 加以限定，所述內(nèi)和外圓周板材件焊接在兩個(gè)熱交換器上，所述集流管延
伸在這兩個(gè)熱交換器之間；-圖2是按照?qǐng)D3的切面II-II得到的圖l組件的軸向剖面圖； [41-圖3是按照?qǐng)D2的平面III-III得到的圖2組件垂直于其軸線的 剖面圖；-

圖11是圖2的部分XI的放大圖； [50-圖12是圖2的部分XII的放大圖；且 第一流體是核反應(yīng)堆的一次側(cè)流體，并在所述核反應(yīng)堆中以封閉 的回路循環(huán)。所述第一流體穿過核反應(yīng)堆堆芯(未示出)，然后穿過組件 1且最后回到堆芯的入口。 一次側(cè)流體在核反應(yīng)堆的堆芯中被加熱，且從 所述核反應(yīng)堆中以例如約850X:的溫度流出。所述一次側(cè)流體在組件1內(nèi) 傳遞其部分熱量給二次側(cè)流體，且從所述組件中以例如約450'C的溫度流出。 一次側(cè)流體通常為基本純凈的氣態(tài)氦。殼體2包括一容腔30,熱交換器12和集流管14、 16、 18、 20
^^殳置在所述容腔的內(nèi)部，所述容腔向上具有一開口 32以及一可拆卸蓋
34，所述蓋密封地封閉容腔30的開口 32。 如圖7所示，各模塊56呈平行六面體的形狀。各模塊56包括一 外封罩體58， 一次側(cè)流體的入口孔60和出口孔62以及二次側(cè)流體的入口 孔64和出口孔66被加工在該外封罩體中，且各模塊包括設(shè)置在封罩體58 內(nèi)部的、軸向堆疊的多個(gè)板67。
入口孔60和出口孔62被設(shè)置在封罩體58的相反的兩表面上， 這兩個(gè)表面分別朝向組件l的內(nèi)部和外部。入口孔64和出口孔66被安設(shè) 于封罩體58的基本徑向的且相反的兩表面上(圖6A至6C)。 板67還在它們之間界定出多個(gè)二次側(cè)流體的循環(huán)管道，所述管 道從入口孔64—直基本呈圓周地延伸到出口孔66。注意到，孔64相對(duì)于 孔66被向外徑向地偏移，從而令二次側(cè)流體在模塊56中以Z形循環(huán)，如 圖6B所示。 第一流體的徑向循環(huán)管道不沿模塊56的兩徑向表面疏通，從而 不會(huì)令二次側(cè)流體通過孔64和66滲入到這些管道中。同樣，二次側(cè)流體 的基本呈圓周循環(huán)的管道也不沿模塊56的內(nèi)表面和外表面疏通，從而令一 次側(cè)流體不會(huì)穿過孔60和62滲入到這些管道中。 組件1包括通過輸入室22與二次側(cè)流體入口 8連通的四個(gè)軸向 輸入集流管18、以及通過輸出室24與二次側(cè)流體的出口 10連通的四個(gè)軸 向輸出管道20。 此外，組件1包括一檢查管道88，其在交換器12以外向上軸向 地延長(zhǎng)集流管14。所述檢查管道88通過可拆卸活門90與中央集流管14 隔離。它向上還被另一可拆卸檢查活門92關(guān)閉。子組件94還包括環(huán)形水平的底壁114 (圖1和圖2 ),該底壁界 定出輸入室22,所述輸入室向下且延伸在中央集流管14和環(huán)形集流管16 的相應(yīng)區(qū)段84和86之間。檢查管道88包括一較大的開口 163，該開口能通到用于斷開輸出 室24的系統(tǒng)。集流管14的中間區(qū)段84包括與輸入室22連通的一檢查孔 164 (圖2)。所述檢查孔164以密封方式被一可拆卸活門關(guān)閉。 一配有可 拆卸活門的檢查孔(未示出)能允許從軸向輸出管道之一 20開始通到環(huán)形 管道16。下方內(nèi)部設(shè)備26包括以X為軸線的共軸的下輸入集流管170和
下輸出集流管172，它們分別與一次側(cè)流體的入口 4和出口 6連通(圖2)。 下輸出集流管172圍繞下輸入集流管170。下輸入集流管172被穿過下輸 出集流管172的一徑向管子174連接至入口 4。集流管172圍繞管子174 以密封方式被焊接。組件1的尺寸例如確定成能在正常運(yùn)行下用于一次側(cè)流體的約 50bar的壓力、 一次側(cè)流體約200kg/s的流量、二次側(cè)流體約600kg/s的流 量以及一次側(cè)流體與二次側(cè)流體之間約5 bar的壓差。 —次側(cè)流體通過入口 4進(jìn)入組件1，流入管子l74、下輸入集流 管170內(nèi)，隨后進(jìn)入中央集流管14中。所述一次側(cè)流體從所述中央集流管 14開始被分配至圍繞中央集流管分布的不同交換器12，它徑向地穿過所述 交換器直到環(huán)形集流管16，并把一部分熱量傳遞給二次側(cè)流體。 一次側(cè)流 體隨后向下沿環(huán)形集流管16循環(huán)，從其下區(qū)段86穿過穿有孔的筒體122 的開口，隨后圍繞中央集流管14的下區(qū)段116流動(dòng)，然后進(jìn)入下集流管 170和下集流管172之間。 一次側(cè)流體隨后穿過筒體180的開口 186，被風(fēng)
扇28所抽吸且被徑向地壓送至容腔30的底部。隨后一次側(cè)流體穿過截錐 形筒體188的開口 l卯，且通過圍繞入口 4設(shè)置的出口 6從組件1中流出。為此，首先取下外殼體2的蓋34。隨后操作員打開活門92且到 達(dá)檢查管道88。如果需要在交換器12朝向一軸向輸出管道20的一表面上 進(jìn)行維修，操作員經(jīng)過開口 163 (圖2)，進(jìn)入輸出室24中，且從輸出室 24下到適合的軸向輸出集流管內(nèi)。也可以把組件1設(shè)置在靠近單元97的一壁附近，二次側(cè)流體的 輸入管子和輸出管子全部延伸在該壁的對(duì)面。因此，舉例來說，交換器12可以不是板片類型，而例如是帶有 管和護(hù)柵(calandre)的熱交換器類型。 —次側(cè)流體可以在環(huán)形集流管16內(nèi)從入口 4向熱交換器U循環(huán)， 并通過中央集流管從熱交換器向出口 6返回。
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一次側(cè)流體可以穿過軸向管道18和20從輸入室22向輸出室24 循環(huán)，在這種情況下，二次側(cè)流體在中央集流管14和環(huán)形集流管16內(nèi)流 動(dòng)。 —次側(cè)流體可以不是基本純凈的氦，而是氦和氮的混合體。 一次 側(cè)流體還可以主要包括水。
[180二次側(cè)流體可以是基本純凈的氦或是氦和氮的混合體(例如20 %的氦和80%的氮或40%的氦和60%的氮)。二次側(cè)流體還可以主要由 水構(gòu)成，且在熱交換組件中被蒸發(fā)。在所述情況下，熱交換組件起蒸汽發(fā) 生器的作用。
[181注意到，如上描述的熱交換組件l具有多個(gè)新穎的方面，它們能 夠彼此獨(dú)立地加以保護(hù)。
[182因此，可以考慮組件l包括作為單體件的可提取的一機(jī)械子組 件，例如94，而軸向集流管18和2(H皮連接管子連接至入口 8和出口 10， 而不是通過室例如22和24被連接至入口 8和出口 10。在這種情況下，連 接管子的末端部分可以,皮手動(dòng)地從入口 8和出口 IO中拆卸下來，例如從蓋 34和交換器12之間的自由空間開始，且從介于截錐形封軍體100和交換 器12之間的自由空間開始。這些末端部分收起在連接管子內(nèi)部，或與所述 連接管子完全分離并由操作員手動(dòng)地從殼體2取出。
[183同樣，可以考慮組件1包括熱交換器12,所述交換器具有如上 所描述的桿68,而軸向集流管18和20沒有通過室22和24被連接至入口 8和出口 10，并且/或者組件1不包括可拆卸的子組件94。
權(quán)利要求
1.允許第一流體和第二流體之間進(jìn)行熱交換的熱交換組件(1)，所述組件包括-外殼體(2)，其具有中軸線(X)，并配設(shè)有第一流體的至少一入口(4)與出口(6)及第二流體的至少一入口(8)與出口(10)，-中央集流管(14)，其沿所述中軸線(X)延伸，并與第一流體的入口(4)和出口(6)其中之一相連通，-環(huán)形集流管(16)，其圍繞所述中央集流管(14)設(shè)置，且與第一流體的入口(4)和出口(6)中的另一個(gè)相連通，-多個(gè)熱交換器(12)，其圍繞所述中軸線(X)分布，且被徑向地間置于所述中央集流管(14)和所述環(huán)形集流管(16)之間，-與第二流體的入口(8)相連通的多個(gè)軸向輸入集流管(18)、以及與第二流體的出口(10)相連通的多個(gè)軸向輸出集流管(20)，所述軸向輸入及輸出集流管(18、20)呈圓周地被間置于所述熱交換器(12)之間，-各熱交換器(12)包括多個(gè)第一流體的循環(huán)管道，其允許第一流體在所述中央集流管(14)和所述環(huán)形集流管(16)之間流動(dòng)；以及多個(gè)第二流體的循環(huán)管道，其允許第二流體從至少一輸入集流管(18)流向至少一輸出集流管(20)，其特征在于，所述組件包括輸入室(22)，所述輸入室被安設(shè)于所述熱交換器(12)的第一軸向側(cè)，使第二流體的一個(gè)或多個(gè)入口(8)與至少多個(gè)軸向輸入集流管(18)相連通。
2. 按照權(quán)利要求l所述的組件，其特征在于，所述輸入室(22)呈環(huán) 形，且圍繞所述中央集流管(14)。
3. 按照權(quán)利要求1或2所述的組件，其特征在于，它包括輸出室(24)， 所述輸出室被安設(shè)于所述熱交換器(12)的與所述第一軸向側(cè)相反的第二 軸向側(cè)，使第二流體的一個(gè)或多個(gè)出口 (10)與至少多個(gè)軸向輸出集流管(20 )相連通。
4. 按照權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于，它包括檢查管道(88), 所述檢查管道在所述第二側(cè)軸向地延長(zhǎng)所述中央集流管(14)，且通過一 可拆卸活門(92)與所述中央集流管隔開，所述輸出室(24)呈環(huán)形且環(huán) 圍所述檢查管道(88)。
5. 按照權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于，至少所述熱交換器(12 )、 所述輸入室(22)和所述輸出室(24)以及所述軸向輸入集流管(18)和 軸向輸出集流管(20)被集中在一機(jī)械的子組件(94)中，所述子組件可 以單體件的方式提取到所述殼體(2)以外。
6. 按照權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，所述殼體(2)的中軸 線是垂直的，所述殼體(2)包括容腔(30),所述子組件(94)被設(shè)置在 該容腔(30)內(nèi)部，且所述容腔向上具有將所述子組件(94)取出的開口(32)和可拆卸的蓋(34)，所述蓋以密封方式封閉所述容腔(30)的開 口 (32)。
7. 按照權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于，所述容腔(30)包括同 軸于所述中軸線的柱形筒體(36)，第二流體的入口 (8)和出口 (IO)安 設(shè)在所述筒體中，所述輸入室(22)與所述輸出室(24)經(jīng)由可拆卸套筒(140、 142、 158、 160)以密封方式被連接至所述第二流體的入口 (8)和 出口 (10),所述套筒可在所述室(22、 24)的內(nèi)部進(jìn)行收拆。
8. 按照權(quán)利要求7所述的組件，其特征在于，所述套筒(140、 142、 159、 160)能從所述室(22、 24)的內(nèi)部,皮拆卸。
9. 按照權(quán)利要求7或8所述的組件，其特征在于，所述殼體(2)包 括第二流體的多個(gè)入口 (8)與多個(gè)出口 (10),這些入口 (8)與這些出 口 (10)被集中在所述筒體(36)的同一半圓周上。
10. 按照權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述子 組件(94)包括同軸于所述中軸線(X)的柱形外封罩體(98),所述封 罩體向外徑向地限定所述輸出室(24)和所述環(huán)形集流管(16)。
11. 按照權(quán)利要求10所述的組件，其特征在于，它包括共軸的下輸入 集流管(170)和下輸出集流管(172)，所述下輸入和輸出集流管分別與 第一流體的入口 (4)和出口 (6)相連通，且^f皮設(shè)置在所述子組件(94) 的下面，所述子組件在下部分由從所述柱形外封罩體(98)開始會(huì)聚的截錐形封罩體(100)限定，所述截錐形封罩體(100)圍繞所述中央集流管 (14)，且與該中央集流管一起界定出所述環(huán)形集流管(16),所述下輸 入和輸出集流管(170、 172)向上終止于凸緣(176),所述凸緣能夠通過 簡(jiǎn)單的嵌合密封地接收所述中央集流管(14)的下自由端部和所述截錐形 封罩體(100)的下自由端部。
12，按照權(quán)利要求4至11中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述中 央集流管(14)具有被一可拆卸活門關(guān)閉的、與所述輸入室(22)連通的 一檢查孔(164 )，且所述檢查管道(88 )具有與所述輸出室(24 )連通的 一開口 (163)。
13. 按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述殼體 (2)具有一下底部(42);并且，所述組件(1)包括固定至所述下底部 (42)的循環(huán)元件(28)，該循環(huán)元件適于抽吸從所述環(huán)形管道(16)或從所述中央管道(14)中流出的第一流體，并適于將該第一流體壓送向第 一流體的出口 (6)。
14. 按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述軸向 輸入集流管(18)與所述軸向輸出集流管(20)、所述中央集流管(14) 和所述環(huán)形集流管(16)具有允許操作員直接作用于所述交換器(22)的 足夠大的通過截面。
15. 按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述第一 流體的入口 ( 4 )與出口 ( 6 )共軸。
16. 按照上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述熱交 換器(12)布置成圍繞所述中軸線(X)呈圓形地被規(guī)則地間隔開，各軸 向輸入和輸出集流管(18、 20)向內(nèi)和向外由內(nèi)圓周板材件(80)與外圓 周板材件(82 )加以限定，所述內(nèi)和外圓周板材件焊接在兩個(gè)熱交換器(12 ) 上，所述集流管延伸在這兩個(gè)熱交換器之間。
17. 按照權(quán)利要求16所述的組件，其特征在于，所述環(huán)形集流管(16) 向內(nèi)由所述熱交換器(12)和所述外板材件(82)限定。
18. 按照權(quán)利要求16或17所述的組件，其特征在于，所述中央集流 管(14)由所述熱交換器(12)和所述內(nèi)板材件(80)限定。
19. 按照權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，各熱交換器(12)包括多個(gè)軸向堆疊的熱交換模塊(56)。
20. 按照權(quán)利要求16至19中任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述 模塊(56)在垂直于所述中軸線(X)方向具有矩形截面，且在所述熱交 換器(12)的整個(gè)軸向高度上具有4皮加工角區(qū)，所述熱交換器還包括被設(shè) 置于所述被加工角區(qū)中的鍛造和/或加工成的金屬桿(68 ),且所述模塊(56 ) 焊接在所述金屬桿上。
21. 按照權(quán)利要求20所述的組件，其特征在于，各金屬桿(68)具有 一翼部(72),所述翼部相對(duì)于所述模塊(56)向鄰近的軸向集流管(18、 20)呈圓周地凸出，且限定所述軸向集流管的內(nèi)板材件(80)或外板材件(82)被焊接在所述翼部上。
22. 按照權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的組件的使用，所述組件配合 主要含氦的第 一流體和主要含氦和/或氮的第二流體進(jìn)行使用。
23. 按照權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的組件的使用，所述組件配合 主要含氦的第一流體和主要包括水的第二流體進(jìn)行使用，所述第二流體在 交換器組件中被蒸發(fā)。
24. 按照權(quán)利要求1至21中任一項(xiàng)所述的組件的使用，所述組件配合 主要包括水的第一流體和主要包括水的第二流體進(jìn)行使用，所述第二流體 在交換器組件中被蒸發(fā)。
25. 按照權(quán)利要求22至24中任一項(xiàng)所述的使用，其特征在于，第一 或第二流體之一來自核反應(yīng)堆。
全文摘要
本發(fā)明涉及能在第一流體與第二流體之間交換熱量的一熱交換組件(1)。本發(fā)明的組件包括中央集流管(14)，其與第一流體的入口和出口(6)其中之一相連通；環(huán)形集流管(16)，其圍繞所述中央集流管(14)設(shè)置，且與第一流體的入口和出口(6)中的另一個(gè)相連通；多個(gè)熱交換器(12)，其被徑向地間置于所述中央集流管(14)和所述環(huán)形集流管(16)之間；與第二流體的入口(8)相連通的多個(gè)軸向輸入集流管(18)、以及與第二流體的出口(10)相連通的多個(gè)軸向輸出集流管，所述軸向輸入及輸出集流管(18)呈圓周地被間置于所述熱交換器(12)之間。按照本發(fā)明，所述組件包括輸入室(22)，所述輸入室被安設(shè)于所述熱交換器(12)的第一軸向側(cè)，使第二流體的一個(gè)或多個(gè)入口(8)與至少多個(gè)軸向輸入集流管(18)相連通。
文檔編號(hào)F28F9/02GK101208577SQ200680023326
公開日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月27日
發(fā)明者A·克羅 申請(qǐng)人:阿?，m核能公司