ДИСТАНЦИОНИРУЮЩАЯ РЕШЕТКА Российский патент 1996 года по МПК G21C3/32 

Изобретение относится к дистанционирующим устройствам тепловыделяющих элементов ядерных реакторов и может быть использовано для дистанционирования теплообменных труб в теплообменных аппаратах для энергетической, химической и нефтяной промышленности.

Известна дистанционирующая решетка для труб теплообменного аппарата или тепловыделяющих элементов, набранная из взаимно пересекающихся планок, закрепленных в ободе (1).

Недостатком известной дистанционирующей решетки является наличие технологического зазора между планками и теплообменными трубами или тепловыделяющими элементами, что неизбежно способствует возникновению вибрации и в конечном итоге их перетиранию в месте контакта с планками.

Наиболее близким техническим решением является конструкция дистанционирующей решетки для тепловыделяющих элементов, содержащая планки, установленные с зазором между собой и соединенные с ними ребра, которые взаимодействуют с осевыми ребрами, закрепленными на тепловыделяющих элементах (2).

Недостаток известной конструкции заключается в том, что снижается надежность тепловыделяющих элементов, т.к. к ним привариваются ребра и возможна потеря герметичности.

Технический результат изобретения заключается в том, что повышается эксплуатационная надежность дистанционирующей решетки.

В дистанционирующей решетке для тепловыделяющих элементов ядерного реактора, содержащей планки, установленные равномерно между тепловыделяющими элементами, дистанционирующие элементы, поставленная цель достигается тем, что дистанционирующие элементы выполнены в виде втулок, установленных коаксиально на стержнях с зазором, причем стержни установлены между планками в шахматном порядке, и закреплены своими концами в отверстиях, выполненных в планках и установлены так, что наружная поверхность втулок взаимодействует с наружной поверхностью только одного тепловыделяющего элемента, что является сущностью изобретения.

Кроме того, наружная поверхность втулок может быть выполнена бочкообразной или вогнутой, или в виде I-образной формы.

Кроме того, втулки могут быть выполнены из материала, твердость которого меньше твердости материала тепловыделяющего элемента, а также, что втулки выполнены из неметаллического материала: фторопласта, пластмасс и керамики.

На фиг. 1 изображена дистанционирующая решетка, продольный разрез; на фиг. 2 -сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 вариант наружной поверхности втулок бочкообразной формы; на фиг. 4 вариант наружной поверхности втулок вогнутой формы; на фиг. 5 вариант наружной поверхности втулки, выполненной в виде I-образной формы.

Дистанционирующая решетка для тепловыделяющих элементов ядерного реактора содержит планки 1 и втулки 2, установленные коаксиально на стержнях 3 с зазором 4. Концы 5 стержней 3 закреплены в отверстиях 6 планок 1 при помощи сварки или раздачи.

Кроме того, предусматриваются дистанционирующие тепловыделяющие элементы 7 (или теплообменные трубы теплообменных аппаратов).

Кроме того, предлагается выполнение втулок 8 с бочкообразной наружной поверхностью или втулок 9 с вогнутой наружной поверхностью, или втулок 10 с наружной поверхностью в виде I-образной формы, закрепленных на стержнях 3 при помощи выступов 11, получаемых от смятия стержня 3 или получаемых при помощи наплавки.

Изготовление и сборка дистанционирующей решетки производится следующим образом.

В планках 1 выполняются отверстия 6, далее в них вставляют стержни 3 с одновременным надеванием на них втулок 2, причем стержень 3 может иметь длину на несколько ячеек дистанционирования тепловыделяющих элементов или на всю длину их расположения в поперечном сечении решетки. Концы 5 стержней 3 в отверстиях 6 прихватываются при помощи сварки или раздаются. Отверстия 6 в планках 1 выполняют в шахматном порядке для того, чтобы иметь возможность дистанционировать втулкой 2 только один тепловыделяющий элемент 7, при этом втулка 2 имеет возможность вращаться на стержне 3 при набивке тепловыделяющих элементов 7, а также при теплом расширении при разогреве или расхолаживании, что предохраняет их стенки от истирания, а также облегчает набивку тепловыделяющих элементов 7 в пучок, что повышает надежность дистанционирующей решетки.

Кроме того, шахматное расположение стержней 3 и втулок 2 уменьшает гидравлическое сопротивление дистанционирующей решетки, при этом поток рабочей среды, проходя через дистанционирующую решетку закручивается, что повышает эффективность теплообмена в пучке тепловыделяющих элементов 7.

Возможность вращения втулок 2 уменьшает износ стенок тепловыделяющих элементов 7, что, в свою очередь, уменьшает возможность их вибрации. Уменьшению износа стенок тепловыделяющих элементов 7 будет также зависеть от того, из какого материала будут изготовлены втулки 2. При изготовлении втулок 2 из материала с меньшей твердостью, чем тепловыделяющие элементы 7, или изготовление втулок 2 из неметаллического металла, например фторопласта, пластмасс и керамики, уменьшает износ стенок и повышает надежность дистанционирующей решетки и стойкость тепловыделяющих элементов 7.

Предлагаемое выполнение втулок 2 различной формы исполнения поз. 8, 9 и 10 и сборка их в дистанционирующую решетку производится таким же образом, как описано выше. Отличие их применения будет заключаться только в получении необходимого проходного сечения между тепловыделяющими элементами 7 в дистанционирующей решетке и возможности перемещения тепловыделяющих элементов 7 в поперечном направлении при разогреве реактора.

Использование предлагаемой конструкции дистанционирующей решетки позволяет повысить эксплуатационную надежность за счет уменьшения истирания стенок оболочек тепловыделяющих элементов 7 (или теплообменных труб), уменьшает кривизну, облегчает сборку тепловыделяющих элементов в пучок, а также уменьшает гидравлическое сопротивление дистанционирующей решетки.

Назначение: изобретение относится к дистанционирующим устройствам тепловыделяющих элементов ядерных реакторов и может быть использовано для дистанционирования теплообменных труб в теплообменных аппаратах для энергетической, химической и нефтяной промышленности. Сущность изобретения: повышение эксплуатационной надежности достигается за счет того, что дистанционирующие элементы выполнены в виде втулок, установленных коаксиально на стержнях с зазором, причем стержни установлены между собой в шахматном порядке и закреплены своими концами в отверстиях планок. Наружная поверхность втулок взаимодействует с наружной поверхностью только одного тепловыделяющего элемента. 5 з.п.ф-лы, 5 ил.

1. Дистанционирующая решетка, содержащая планки, установленные равномерно между тепловыделяющими элементами, и дистанционирующие элементы, отличающаяся тем, что дистанционирующие элементы выполнены в виде втулок, установленных коаксиально на стержнях с зазором, причем стержни установлены между планками в шахматном порядке, закреплены своими концами в отверстиях, выполненных в планках, и установлены так, что наружная поверхность втулок взаимодействует с наружной поверхностью только одного тепловыделяющего элемента. 2. Решетка по п. 1, отличающаяся тем, что наружная поверхность втулок выполнена бочкообразной или вогнутой. 3. Решетка по п. 1, отличающаяся тем, что наружная поверхность втулок выполнена 1-образной формы. 4. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что втулки выполнены из материала, твердость которого меньше твердости тепловыделяющего элемента. 5. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что втулки выполнены из неметаллического материала. 6. Решетка по п.5, отличающаяся тем, что в качестве неметаллического материала использован фторопласт, или пластмасса, или керамика.