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高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节

阅读：993发布：2021-06-09

专利汇可以提供高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节，管道由进口端管、导流筒和出口端管组成，导流筒由导流筒A和导流筒B组成，导流筒A的首端与进口端管连接，导流筒A、进口端管与进口端环为一体结构，导流筒B的尾端与出口端管连接，导流筒B、出口端管与出口端环为一体结构，导流筒A的尾端与导流筒B的首端衔接设置，两个中间管板分别套设在导流筒A和导流筒B上，两个中间管板与导流筒A、导流筒B之间设有微小间隙。本发明提出一种承压能力高、补偿量大、带防柱失稳结构及内部连续可靠的导流结构、空间结构紧凑、可连续平顺过球，满足设计要求的安全可靠的直管压力平衡型膨胀节结构形式，保障球流管路系统安全、可靠运行。，下面是高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节专利的具体信息内容。

权利要求

1.高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节，包括进口端管（8）、导流筒（7）、出口端管（9）、进口端环（1）、出口端环（6）、两个中间管板（3）、至少两个工作波纹管（2）、平衡波纹管（4）和拉杆结构（5），从进口端管（8）、导流筒（7）至出口端管（9）的管道上依次套设有进口端环（1）、两个中间管板（3）和出口端环（6），在进口端环（1）和中间管板（3）之间设有工作波纹管（2），在两个中间管板（3）之间设有平衡波纹管（4），在中间管板（3）和出口端环（6）之间设有工作波纹管（2），拉杆结构（5）将中间管板（3）与出口端环（6）或进口端环（1）连接，其特征在于：管道由进口端管（8）、导流筒（7）和出口端管（9）组成，管道的内壁等径平滑，所述的导流筒（7）由导流筒A（7-1）和导流筒B（7-2）组成，导流筒A（7-1）的首端与进口端管（8）连接，导流筒A（7-1）、进口端管（8）与进口端环（1）为一体结构，导流筒B（7-2）的尾端与出口端管（9）连接，导流筒B（7-2）、出口端管（9）与出口端环（6）为一体结构，导流筒A（7-1）的尾端与导流筒B（7-2）的首端衔接设置，导流筒A（7-1）与导流筒B（7-2）之间的衔接结构可产生相对衔接位移，导流筒A（7-1）与导流筒B（7-2）之间的衔接位移不小于膨胀节的轴向位移，在导流筒A（7-1）与导流筒B（7-2）的衔接处设有平衡波纹管（4），两个中间管板（3）分别套设在导流筒A（7-1）和导流筒B（7-2）上，两个中间管板（3）与导流筒A（7-1）、导流筒B（7-2）之间设有微小间隙，使平衡波纹管（4）与工作波纹管（2）相连通。
2.如权利要求1所述的高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节，其特征在于：所述的衔接结构为交错重叠结构或周向交错插接结构。
3.如权利要求2所述的高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节，其特征在于：所述的交错重叠结构为，导流筒A（7-1）的尾部沿外壁周向开设台阶，导流筒B（7-2）的首部沿内壁周向开设台阶，导流筒B（7-2）的台阶的一部分搭设在导流筒A（7-1）的台阶上，使导流筒A（7-1）与导流筒B（7-2）之间具有衔接位移，导流筒B（7-2）的台阶与导流筒A（7-1）的台阶之间设有间隙。
4.如权利要求2所述的高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节，其特征在于：所述的周向交错插接结构为，导流筒A（7-1）的尾部沿轴向开设多个豁口，导流筒B（7-2）的首部沿轴向开设多个与豁口匹配的插键，导流筒B（7-2）的插键与导流筒A（7-1）的豁口交错部分插接，使导流筒A（7-1）与导流筒B（7-2）之间具有衔接位移。
5.如权利要求4所述的高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节，其特征在于：所述的豁口的形状为矩形、三角形或长槽形。
6.如权利要求1所述的高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节，其特征在于：所述的中间管板（3）与导流筒A（7-1）、导流筒B（7-2）之间设有间隙为1-1.5mm。

说明书全文

高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节

技术领域

[0001] 本发明涉及高温气冷堆燃料装卸系统球流管路系统，属于膨胀节位移补偿技术领域，具体说的是高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节。

背景技术

[0002] 直管压力平衡型膨胀节，一般由端管（法兰）、工作波波纹管、平衡波纹管、中间管（法兰）、拉杆等结构件组成，用于吸收轴向位移和/或横向位移。通过合理设计，一般平衡波纹管有效面积为工作波纹管有效面积的2倍，通过拉杆等连接装置将工作波纹管与同样受到压力的平衡波纹管相连，利用连接装置将压力推力进行传递，在膨胀节内部实现力平衡，使得管口对支架、设备基座等不产生压力推力的作用，从而将压力推力作用限制在膨胀节内部。每组波纹管设计用于吸收轴向位移，工作波还可以吸收横向位移，一般在直管段上使用。因该型膨胀节可吸收压力推力作用，从而使得支架、基座等受力改善，大量应用在供热、化工、炼油等行业。根据受压不同和连接装置的差异，可以分为内外压和拉杆、铰链板连接等。内压拉杆外连接的直管压力平衡型膨胀节是最常见的结构形式，详见图1、2所示。

[0003] 但应用于高温气冷堆球流管路系统的直管压力平衡型膨胀节，首先，膨胀节要求具有承压能力高、补偿量大、且外形尺寸有严格要求；波纹管的补偿量越大要求波数就越多，波数增多引起极限柱失稳内压降低，但该管路系统的设计压力高，波纹管在工作过程中极易出现柱失稳失效的问题，膨胀节不能正常工作，所以需要设置防柱失稳结构来保证膨胀节正常工作；其次，应用于燃料装卸系统球流管路的该型膨胀节，因系统工艺需要存在石墨球在高温高压氦气吹动下滚动通过的问题，因气流速度快、压力和温度高，考虑到流动的平顺性且避免对波纹管的冲击、波纹管隔热，需要设计内部导流筒，且该导流筒结构要可靠固定，不得脱落。考虑到顺畅过球，不得出现堵塞、卡滞，要求膨胀节内部连续、光滑；最后，该膨胀节的外形尺寸有严格要求，设置导流筒、防柱失稳结构等结构后，会增大膨胀节的外形尺寸，超出安装空间。因此常规结构的直管压力平衡型膨胀节不能满足高温气冷堆燃料装卸装置球流管路系统的补偿设计要求。

发明内容

[0004] 高温气冷堆燃料装卸装置球流管路系统要求膨胀节承压能力高、补偿量大、安装空间小、可以吸收压力推力作用、膨胀节管路内壁要求光滑、连续，顺畅过球，不得出现堵塞、卡滞。常规结构直管压力平衡型膨胀节不能满足设计需要，本发明提出一种承压能力高、补偿量大、带防柱失稳结构及内部连续可靠的导流结构、空间结构紧凑、可连续平顺过球，满足设计要求的安全可靠的直管压力平衡型膨胀节结构形式，保障球流管路系统安全、可靠运行。

[0005] 为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节，包括进口端管、导流筒、出口端管、进口端环、出口端环、两个中间管板、至少两个工作波纹管、平衡波纹管和拉杆结构，从进口端管、导流筒至出口端管的管道上依次套设有进口端环、两个中间管板和出口端环，在进口端环和中间管板之间设有工作波纹管，在两个中间管板之间设有平衡波纹管，在中间管板和出口端环之间设有工作波纹管，拉杆结构将中间管板与出口端环或进口端环连接，管道由进口端管、导流筒和出口端管组成，管道的内壁等径平滑，所述的导流筒由导流筒A和导流筒B组成，导流筒A的首端与进口端管连接，导流筒A、进口端管与进口端环为一体结构，导流筒B的尾端与出口端管连接，导流筒B、出口端管与出口端环为一体结构，导流筒A的尾端与导流筒B的首端衔接设置，导流筒A与导流筒B之间的衔接结构可产生相对衔接位移，导流筒A与导流筒B之间的衔接位移不小于膨胀节的轴向位移，在导流筒A与导流筒B的衔接处设有平衡波纹管，两个中间管板分别套设在导流筒A和导流筒B上，两个中间管板与导流筒A、导流筒B之间设有微小间隙，使平衡波纹管与工作波纹管相连通。

[0006] 本发明所述的衔接结构为交错重叠结构或周向交错插接结构。

[0007] 本发明所述的交错重叠结构为，导流筒A的尾部沿外壁周向开设台阶，导流筒B的首部沿内壁周向开设台阶，导流筒B的台阶的一部分搭设在导流筒A的台阶上，使导流筒A与导流筒B之间具有衔接位移，导流筒B的台阶与导流筒A的台阶之间设有间隙。

[0008] 本发明所述的周向交错插接结构为，导流筒A的尾部沿轴向开设多个豁口，导流筒B的首部沿轴向开设多个与豁口匹配的插键，导流筒B的插键与导流筒A的豁口交错部分插接，使导流筒A与导流筒B之间具有衔接位移。

[0009] 本发明所述的豁口的形状为矩形、三角形或长槽形。

[0010] 本发明所述的中间管板与导流筒A、导流筒B之间设有间隙为1-1.5mm。

[0011] 本发明有益效果是：高温气冷堆用直管压力平衡型膨胀节，可以满足燃料装卸系统球流管路连续、顺畅、平稳过球的工艺要求，燃料球在高温高压氦气的吹动下可以沿该型膨胀节顺利、安全通过，经验证燃料球不会出现划伤、卡滞情况，可以很好地满足管路位移补偿、顺畅过球的工艺需要，保证球流管路安全运行。该膨胀节的结构如图3 5所示，采用加强型的波纹管结构，大大~
提高了波纹管的承压能力，进口端环、出口端环设计成组合法兰、接管、导流筒功能的结构（图6），导流筒功能结构部分，通过控制其与中间管板的间隙，限制波纹管仅能沿轴向位移而径向位移很小，起到内导向的作用，防止柱失稳的发生，从而提高极限柱失稳设计内压，增大补偿能力，满足高压运行的需要。进口端环、出口端环两段导流筒功能部分，可以设计成内壁平齐结构，两段连接部分设计成径向交错重叠结构（图7）；亦可设计成内壁平齐，两段连接部分成矩形、三角形或长槽形等形状周向交错插接的结构（图8），并留出轴向位移的空间，衔接部位尖角都进行圆滑处理，在轴向压缩位移下，两段衔接部分间隙尺寸接近零，近似成一段连续管道，可以很好满足顺畅过球、且表面无损伤的工艺需要。整体式导流结构，消除了导流筒脱落、阻塞的风险；该导流结构沿管道内壁全程遮盖波纹管，消除高速气流对波纹管的冲刷、侵蚀；且对高温介质有遮热、隔热作用，改善波纹管的热应力条件。综上，采用该结构的直管压力平衡型膨胀节可以满足过球管路的功能需要，保障高温气冷堆球流管路安全可靠运行。
附图说明

[0012] 图1 为内压无加强型直管压力平衡型膨胀节结构图；图2为内压加强型直管压力平衡型膨胀节结构图；
图3 为本发明高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节第一种结构示意图；
图4 为本发明高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节第二种结构示意图；
图5为本发明高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节第三种结构示意图；
图6为本发明端环结构详解图；
图7为本发明端环导流筒衔接结构第一种结构示意图；
图8为本发明端环导流筒衔接结构第二种结构示意图；
图9为本发明端环导流筒衔接结构第三种结构示意图；
图10为本发明端环导流筒衔接结构第四种结构示意图；
图中：1、进口端环，2、工作波纹管，3、中间管板，4、平衡波纹管，5、大拉杆，6、出口端环，
7、导流筒，7-1、导流筒A，7-2、导流筒B，8、进口端管，9、出口端管，10、中间管，11、装运杆，
12、接管。

具体实施方式

[0013] 结合附图和具体实施例对本专利加以说明，但是，本专利并不局限于这些实施例。

[0014] 如图3-5所示，高温气冷堆用过球直管压力平衡型膨胀节，包括进口端管8、导流筒7、出口端管9、进口端环1、出口端环6、两个中间管板3、至少两个工作波纹管2、平衡波纹管4和拉杆结构5，从进口端管8、导流筒7至出口端管9的管道上依次套设有进口端环1、两个中间管板3和出口端环6，在进口端环1和中间管板3之间设有工作波纹管2，在两个中间管板3之间设有平衡波纹管4，在中间管板3和出口端环6之间设有工作波纹管2，拉杆结构5将中间管板3与出口端环6或进口端环1连接，工作波纹管2的个数以偶数个出现，以平衡波纹管4为中心均匀设置在平衡波纹管4的两侧，如图3所示，波纹管的安装采用封焊内插结构，如图4、
5所示，波纹管的安装采用外套锁底对接结构。

[0015] 管道由进口端管8、导流筒7和出口端管9组成，管道的内壁等径平滑，即管道的内壁从头至尾为平齐状态，所述的导流筒7由导流筒A7-1和导流筒B7-2组成，导流筒A7-1的首端与进口端管8连接，导流筒A7-1、进口端管8与进口端环1为一体结构，导流筒B7-2的尾端与出口端管9连接，导流筒B7-2、出口端管9与出口端环6为一体结构，位于膨胀节内部的一体式端环结构，该结构设计可以有如下作用：1）实现筒节内壁平齐，压缩位移作用下联接间隙更小，管道内壁近似连续平滑，氦气流平稳流动，避免湍流、紊流，可连续、平稳过球；导流筒A7-1的尾端与导流筒B7-2的首端衔接设置，衔接结构位于平衡波纹管4的中部，即位于管道的中心位置，一体式导流结构部分，消除焊接式导流筒脱落的风险；导流筒A7-1与导流筒B7-2之间的衔接结构可产生相对衔接位移，即在膨胀节产生轴向位移时，导流筒的这种组合形式沿管道内壁设计全程导流结构部分遮盖波纹管，消除高速气流对波纹管的冲刷、侵蚀；高温气体下导流部分起遮热、隔热作用，改善波纹管的热应力条件，提升结构热稳定性和安全性；导流筒A7-1与导流筒B7-2之间的衔接结构产生位移，两者为活动式衔接，该衔接部位设有用于介质流入平衡波纹管4的间隙，导流筒A7-1与导流筒B7-2之间的衔接位移与膨胀节的轴向位移相等，在导流筒A7-1与导流筒B7-2的衔接处设有平衡波纹管4，两个中间管板3分别套设在导流筒A7-1和导流筒B7-2上，两个中间管板3与导流筒A7-1、导流筒B7-2之间设有较小间隙，使平衡波纹管4与工作波纹管2相连通，导流部分与中间管板径向间隙狭小，达到防止柱失稳的目的，提高波纹管承压能力和位移补偿能力，且相比外导向结构，整体外形尺寸减小。

[0016] 衔接结构为交错重叠结构或周向交错插接结构。

[0017] 交错重叠结构为，导流筒A7-1的尾部沿外壁周向开设台阶，导流筒B7-2的首部沿内壁周向开设台阶，导流筒B7-2的台阶的一部分搭设在导流筒A7-1的台阶上，使导流筒A7-1与导流筒B7-2之间具有衔接位移，导流筒B7-2的台阶与导流筒A7-1的台阶之间设有间隙，该间隙为0.01-0.05mm。

[0018] 周向交错插接结构为，导流筒A7-1的尾部沿轴向开设多个豁口，导流筒B7-2的首部沿轴向开设多个与豁口匹配的插键，导流筒B7-2的插键与导流筒A7-1的豁口交错部分插接，使导流筒A7-1与导流筒B7-2之间具有衔接位移。两段连接部分的豁口与插键成矩形、三角形或长槽形等形状周向交错插接的结构（图8），并留出轴向位移的空间，衔接部位尖角都进行圆滑处理，在轴向压缩位移下，两段衔接部分间隙尺寸接近零，近似成一段连续管道，可以很好满足顺畅过球、且表面无损伤的工艺需要。

[0019] 中间管板3与导流筒A7-1、导流筒B7-2之间设有间隙为1-1.5mm。

[0020] 该膨胀节结构根据具体的设计、工艺需要，可以设计成但不局限于图3 5所示结~构，为了满足设计及安装空间要求，该直管压力平衡型膨胀节采用了防柱失稳结构提高极限设计内压，防止柱失稳发生；采用连续导流结构（图7、图8），保证膨胀节管道内部平齐，且对端环导流筒功能部分连接结构进行优化设计，满足位移补偿，同时保证燃料球可以完好、顺利通过膨胀节管道。如图6所示端环结构详解图，根据安装空间及工艺需要，该端环具体结构可设计为图3 5所示，视情而定，不拘泥于本专利所示结构。组合功能的端环结构可以~
减小外形尺寸，满足安装空间需要；端环导流筒功能结构部分与中间管板设计合适的径向间隙，起到内导向作用，防止柱失稳的发生，满足管路高压设计的需要。

[0021] 如图7所示，端环两段导流筒功能部分，设计成内壁平齐、连接部分径向交错重叠结构；如图8所示，两段导流筒功能部分亦可设计成内壁平齐，两段连接部分成矩形、三角形或长槽形等形状周向交错插接的结构，膨胀节内壁精加工保证表面粗糙度，衔接部位尖角进行圆滑处理，精加工严格控制导流筒部分的同轴度、垂直度公差，且在轴向压缩位移下，两段衔接部分轴向间隙接近零，近似成一段连续管道，在高压氦气的平稳驱动下，保证连续、平稳、顺利过球、且表面无损伤。

[0022] 经压力、密封、过球等一系列试验验证，本专利直管压力平衡型膨胀节满足过球管路的功能需要，保证高温气冷堆球流管路安全可靠运行。

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