JPH033836B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原子力プラントの配管系に於けるジ
ンバル型及びヒンジ型のベローズ継手を改良した
配管用ベローズ継手に関する。

〔従来の技術〕

原子力プラントに用いられる配管、例えば高速
増殖炉（以下FBRと略称する）の１次冷却系に
用いられる配管系は、およそ500℃にも達する高
温のナトリウムを輸送することから、その配管系
を構成する材料は高温強度の高いステンレス鋼或
いはニツケル合金鋼等が用いられている。更に外
表面は放散熱量を減少するために保温材で被覆さ
れているので、配管の材料温度も略500℃にも達
する。そのため配管の熱膨張により熱応力の増大
をまねき、且つ材料の許容応力値も低下するので
配管系が破損する危険が生じる。そこで熱応力を
緩和すべく複雑な配管引廻しを行つていたので、
結果としてプラント建設費の増大を来たしてい
た。

このようなプラント建設費の増大を改善するた
めに、配管系の所定位置に膨張一収縮継手を設け
て熱膨張を吸収し、配管系をコンパクト化するこ
とが行われている。しかしながらFBR等の原子
力プラントでは内部流体漏洩に対するバウンダリ
ーを形成する必要があることから、一般に膨張一
収縮継手は完全シールが可能なベローズ継手が考
えられ、その内でも定格運転中配管系の中でのバ
ランスよつて負荷変位角が一義的に定まる回転角
変位型のベローズ継手であるジンバル型ベローズ
継手が主として考えられている。

ジンバル型ベローズ継手は、第８図に示す如く
一方のシエル１と固定リング２をベローズ継手の
中央をピンの軸心が通るように設けた一対の相対
する二つのピン３により回転可能に接続し、他方
のシエル１′と固定リング２とを前記二つのピン
３の軸心と90度回転した位置でもう一対の相対す
る二つのピン３′により回転可能に接続したもの
である。図中４はバウンダリベローズ、５はバウ
ンダリベローズ４の外側に同心円状に配されたバ
ツクアツプベローズであつて、バウンダリベロー
ズ４，５の両端はスカート６及び６′を介してシ
エル１及び１′と一体の耐圧バウンダリ７，７′に
接続固定されている。８，８′は流体の流れの圧
力損失を少なくして流れをスムーズにするスリー
ブである。

斯かる構成のジンバル型ベローズ継手は、配管
系の所定位置に設けられ、運転中配管系の熱膨張
により発生する外力は、ピン３の軸心を中心に回
転する角変位と該ピン３の軸心と90度回転してい
る位置にあるピン３′の軸心を中心に回転する角
変位とが合成された形で回転するので、ベローズ
継手の中心点を中心として360度あらゆる方向に
角変位し、配管の熱膨張により発生する外力を吸
収することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記ジンバル型ベローズ継手は、リ
ンク機構部であるシエル１及び１′と耐圧バウン
ダリ７，７′と一体である為、そのハードウエア
のＹジヤンクシヨン部９においては、原子力プラ
ントの起動、停止、熱過渡事象によつて生じる耐
圧バウンダリとリンク機構部シエルの温度の追従
性の差により、大きな熱応力が発生する。またＹ
ジヤンクシヨン部９は強度上厚肉にしているた
め、耐圧バウンダリ７，７′の配管半径方向の熱
膨張変位を十分に吸収することができなかつた。

そこで本発明は、ジンバル型ベローズ継手のハ
ードウエアのＹジヤンクシヨン部に発生する熱応
力を緩和することができ、また耐圧バウンダリの
熱膨張変位を十分に吸収することができ、その上
製作性、組立性、補修性を向上させた配管用ベロ
ーズ継手を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するための本発明の配管用ベ
ローズ継手はジンバル型及びヒンジ型のベローズ
継手に於て、耐圧バウンダリとリンク機構部シエ
ルを分断し、耐圧バウンダリの外周とリンク機構
部シエルの分断端を耐圧バウンダリの軸方向及び
半径方向でスライド可能に係止接続し且つ周方向
で凹凸嵌合したことを特徴とする。

〔作用〕

上記のようにリンク機構部シエルを耐圧バウン
ダリと分断し、その分断端を耐圧バウンダリの外
周で軸方向及び半径方向にスライド可能に係止接
続したので、原子力プラントの起動、停止、熱過
渡事象に於て耐圧バウンダリとリンク機構部シエ
ルの温度の追従性に差が生じても、個々に熱膨張
して耐圧バウンダリとリンク機構部シエルの係止
接続部分には大きな熱応力は発生しない。また耐
圧バウンダリの熱膨張変位は、そのスライド可能
な係止接続部分で十分に吸収されて、相互に過大
な荷重をかけることがない。さらに上記のスライ
ド可能な係止接続部分では耐性バウンダリとリン
ク機構部シエルが凹凸嵌合により周方向の動きを
拘束しているので、両者の回転が制限され、ねじ
れ変形が防止される。

〔実施例〕

本発明の配管用ベローズ継手の実施例の第１図
によつて説明する。図中第８図と同一符号は同一
物を示すのでその説明を省略する。耐圧バウンダ
リ７，７′とリンク機構部シエル１，１′とを図示
の如く分断し、耐圧バウンダリ７，７′リンク機
構部シエル１，１′分断端を、耐圧バウンダリ７，
７′の軸方向及び半径方向でスライド可能に係止
接続し且つ周方向で凹凸嵌合してある。即ち、耐
圧バウンダリ７，７′（７′側は図示省略）の外周
に第２図ａに示す如くに推力リツプ１０を一体に
設け、前記耐圧バウンダリ７の配管接続側の周方
向に第２図ｂに示す如く複数の、本例では４個の
キー１１を等角四方に一体に設けてある。一方リ
ンク機構部シエル１，（１′）の分断端１２の内周
に、前記キー１１を通過し得る４個の凹部１３を
設けてある。そしてこの凹部１３をキー１１に嵌
合した状態でリンク機構部シエル１，１′の分断
端１２を推力リツプ１０に接近させ、前記キー１
１に４分割の押え輪１４の両端をボルト１５にて
着脱可能に固定して分断端12を係止するようにし
てある。なお、推力リツプ１０のリンク機構部シ
エル１，（１′）の分断端１２との対向面の周方向
には第２図ｃに示す如くセラミツクス等の材料よ
り成る多数のスペーサ１６を着脱可能に取付け、
また分断端１２の凹部１３の側面にも第２図ｄに
示す如くセラミツクス等の材料よる成るスペーサ
１７を着脱可能に取付けている。かかる構造の配
管用ベローズ継手は、内圧推力が推力リツプ１０
とリンク機構部シエル１，１′により保持され、
配管自重はキー１１に取付けられたスペーサ１７
とリンク機構部シエル１，１′により保持される。
そし原子力プラントの運転時、耐圧バウンダリ
７，７′とリンク機構部シエル１，１′とが個々に
熱膨張するので、両者の係止接続部分、即ちリン
ク機構部シエル１，１′の分断端１２、推力リツ
プ１０及びキー１１には大きな熱応力は発生しな
い。また耐圧バウンダリ７，７′とリンク機構部
シエル１，１′の熱膨張変位はスライド可能な係
止接続部分で十分に吸収されて相互に過大な荷重
をかけることがないので損傷が防止される。さら
にスライド可能な係止接続部分ではリンク機構部
シエル１，１′の分断端１２の内周の凹部１３と
耐圧バウンダリ７，７′の外周のキー１１が凹凸
嵌合より周方向の動きが拘束され、両者の回転が
制限されるので、ねじり変形が防止される。また
内圧推力を受ける接触面、即ち推力リツプ１０の
外側面の周方向にはセラミツクス等の材料より成
る多数のスペーサ１６を取付けているので、凝着
が防止される。また凹部１３の側面にもセラミツ
クス等の材料より成るスペーサ１７が取付けられ
ているので、耐圧バウンダリ７，７′の周方向へ
のねじれ、軸直角方向のずれによりリンク機構部
シエル１，１′の分断端１２の内周の凹部１３の
側面に接触しても凝着を防止できる。

耐圧バウンダリ７，７′の外周とリンク機構部
シエルの分断端を耐圧バウンダリの軸方向及び半
径方向でスライド可能に係止接続し且つ周方向で
凹凸嵌合する手段は、前記実施例に限るものでは
なく、第３図乃至第７図のａ，ｂに示すように各
種のものがある。

第３図ａ，ｂに示す手段について説明すると、
耐圧バウンダリ７，７′（７′側は図示省略）の外
周に推力リツプ１０を一体に設け、この推力リツ
プ１０の外側面周方向に複数のキー差込み穴１８
を設け、推力リツプ１０の外側面に対向して耐圧
バウンダリ７（７′）の外周に自重リツプ１９を
一体に設け、この自重リツプ１９の周方向におい
て前記キー差込み穴１８の対向位置にキー挿通溝
２０を設ける。一方リンク機構部シエル１，１′
（１′側は図示省略）の分断端１２の内周に、前記
キー差込み穴１８と同じ位置て凹部１３を設け
る。そしてリンク機構部シエル１，（１′）の分断
端１２の凹部１３以外の部分を自重リツプ１９の
キー挿通溝２０を通して、分断端１２を推力リツ
プ１０と19との間の環状溝２１に位置させた上、
リンク機構部シエル１（１′）を僅かに回転して
分断端１２の凹部１３をキー差込み穴１８と一致
させ、自重リツプ１９のキー挿通溝２０、凹部１
３、キー差込み穴１８にキー２２を差込み、該キ
ー２２の基端上面より両側に突出させた腕２３を
自重リツプ１９にボルト２４にて着脱可能に固定
して、分断端１２を係止するようにし、且つキー
２２にてリンク機構部シエル１，（１′）の周方向
の動きを拘束するようにしている。

この構造では内圧推力が推力リツプ１０とリン
ク機構部シエル１，１′により保持され、配管自
重はキー２２とリンク機構部シエル１，１′によ
り保持される。

第４図ａ，ｂに示す手段について説明すると、
耐圧バウンダリ７，７′（７′側は図示省略）の外
周に推力リツプ１０を一体に設け、この推力リツ
プ１０の外側面周方向に複数のボルト穴２５を設
け、一方リンク機構部シエル１，（１′）の分断端
１２の周方向で前記ボルト穴２５と同じ位置に長
円孔２６を設ける。そして分断端１２の長円孔２
６内に分断端１２の板厚より厚い円形のボルト挿
通孔２７を有するスペーサ２８を装入して分断端
１２を推力リツプ１０に対向させ、分断端１２の
外側にボルト挿通孔２９を有する押え輪３０を配
し、この押え輪３０のボルト挿通孔２９、スペー
サ２８のボルト挿通孔２７、推力リツプ１０のボ
ルト穴２５を合致させた上ボルト３１を締着して
押え輪３０を固定し、分断端１２を係止するよう
にし、且つスペーサ２８にてリンク機構部シエル
１，（１′）の周方向の動きを拘束するようにして
いる。

この構造では内圧推力が推力リツプ１０とリン
ク機構部シエル１，１′により保持され、配管自
重はボルト３１を介してリンク機構部シエル１，
１′により保持される。

第５図ａ，ｂに示す手段について説明すると、
耐圧バウンダリ７，７′（７′側は図示省略）の外
周に推力リツプ１０′を一体に設け、この推力リ
ツプ１０′の外周面に複数の凹部３２を設ける。
一方リンク機構部シエル１，（１′）の分断端１２
の外側面に筒体３３を一体に設け、この筒体３３
の内周側に複数の凸部３４を一体に設けて、この
凸部３４を前記凹部３２に嵌合する。前記筒体３
３の端面周方向には複数のボルト穴３５を設け
る。そして筒体３３の端面に、周方向の複数のボ
ルト挿通孔３６を有する押え輪３７を当てがい、
ボルト挿通孔３６を前記ボルト穴３５と合致させ
た上、これにボルト３８を締着して押え輪３７を
固定し、分断端１２を推力リツプ１０′に係止す
るようにし、且つ推力リツプ１０′の外周面の凹
部３２にてリンク機構部シエル１，（１′）の周方
向の動きを拘束するようにしている。

この構造では内圧推力は押え輪３７、ボルト３
８を介してリンク機構部シエル１，１′により保
持され、また配管自重は推力リツプ１０′とリン
ク機構部シエル１，１′により保持される。

第６図ａ，ｂに示す手段について説明すると、
耐圧バウンダリ７，７′（７′側は図示省略）の外
周に推力リツプ１０と自重リツプ３９を相対向し
て一体に設けて、両者の間に環状溝４０を形成す
る。この環状溝４０の周方向には複数の凸部４１
を設ける。一方リンク機構部シエル１，（１′）を
周方向で二分割して、その分割縁にそれぞれフラ
ンジ４２を設け、そのフランジ４２の長手方向に
一定間隔にボルト挿通孔４３を設ける。また前記
リンク機構部シエル１，（１′）の分断端１２の内
周に前記環状溝４０の周方向の凸部４１に嵌合す
る凹部４５を設ける。そして周方向で二分割され
たリンク機構部シエル１，（１′）の分断端１２を
外方より環状溝４０内に挿入し、該環状溝４０内
の凸部４１に分断端１２の内周の凹部４５の嵌合
の上、二分割のリンク機構部シエル１，（１′）の
フランジ４２を突き合わせ、ボルト挿通孔４３に
ボルト４６を挿通し、ナツト４７を締付けて二分
割のリンク機構部シエル１，（１′）を結合してい
る。尚、ボルト４６、ナツト４７による結合に代
えて溶接により結合しても良い。かくして分断端
１２が推力リツプ１０と自重リツプ３９とで係止
されるようになり、また環状溝４０内の凸部４１
にてリンク機構部シエル１，（１′）の周方向の動
きが拘束されるようになる。

この構造では内圧推力が推力リツプ１０とリン
ク機構部シエル１，１′により保持され、配管自
重は自重リツプ３９とリンク機構部シエル１，
１′により保持される。

第７図ａ，ｂに示す手段について説明すると、
耐圧バウンダリ７，７′（７′側は図示省略）の外
周に推力リツプ１０と自重リツプ３９を相対して
一体に設けて、両者の間に環状溝４０を形成す
る。この環状溝４０の周方向には複数の凸部４１
を設ける。一方リンク機構部シエル１，（１′）の
分断端１２の外側面には周面に向いた環状凹部４
８を形成する。そしてリンク機構部シエル１，
１′を耐圧バウンダリ７，（７′）の外周に配した
状態で、周方向で二分割のシエル差し歯４９の外
周側の鉤部５０を前記環状凹部４８に嵌合すると
共に内周側を環状溝４０内に挿入し且つその内周
側に設けた複数の凹部５１を前記環状溝４０内の
凸部４１に嵌合の上、二分割のシエル差し歯４９
をボルト５２にてリンク機構部シエル１，（１′）
の分断端１２における環状凹部４８の外側壁５３
に固定する。尚、５４は二分割のシエル差し歯４
９の接続キーであり、５５は接続キーの押えプレ
ートである。

かくしてリンク機構部シエル１，（１′）の分断
端１２はシエル差し歯４９を介して推力リツプ１
０と自重リツプ３９とで係止されるようになり、
また環状溝４０内の凸部４１にてリンク機構部シ
エル１，（１′）の周方向の動きがシエル差し歯４
９を介して拘束されるようになる。

この構造では内圧推力が推力リツプ１０とリン
ク機構部シエル１，１′により保持され、配管自
重は自重リツプ39とリンク機構部シエル１，１′
により保持される。

以上第３図乃至第７図のabに示した各手段で
は図示省略したが、推力リツプのリンク機構部シ
エルの分断端側と接触する面及びリンク機構部シ
エル分断端側の凹部と接触する耐圧バウンダリ側
の環状溝内の凸部上面には第２図ｃ及びｄに示す
如く凝着防止の為のセラミツクス等の材料より成
るスペーサが着脱可能に取付けられる。

〔発明の効果〕

以上詳記した通り本発明の配管用ベローズ継手
は、リンク機構部シエルを耐圧バウンダリと分断
し、その分断端を耐圧バウンダリの外周で直接或
いは間接的に軸方向及び半径方向にスライド可能
に係止接続したので、原子力プラントの起動、停
止、熱過渡事象に於いて係止接続部分には大きな
熱応力は発生しない。また耐圧バウンダリの熱膨
張変位はスライド可能な係止接続部分で十分に吸
収されてリンク機構部シエルに過大な荷重をかけ
ることがないので、損傷を防止できる。さらに耐
圧バウンダリとリンク機構部シエルとのスライド
可能な係止接続部分では周方向の動きが凹凸嵌合
により拘束されているので、両者の回転が制限さ
れ、ねじれ変形が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の配管用ベローズ継手の一実施
例を示す縦断面図、第２図ａは第１図のＡ部拡大
図、第２図ｂは同図ａのＢ矢視図、第２図Ｃは推
力リツプの周方向に着脱可能に取付けたスペーサ
を示す図、第２図ｄはリンク機構部シエルの分断
端の凹部側面に着脱可能に取付けたスペーサを示
す図、第３図乃至第７図は耐圧バウンダリの外周
とリンク機構部シエルの分断端を耐圧バウンダリ
の軸方向及び半径方向でスライド可能に係止接続
し且つ周方向で凹凸嵌合する手段の各種の例を示
すもので、各ａ図は要部断面図、各ｂ図は各ａ図
のＢ矢視図、第８図は従来のジンバル型ベローズ
継手を示す縦断面図である。 １，１′……リンク機構部シエル、７，７′……
耐圧バウンダリ、１０……推力リツプ、１１……
キー、１２……リンク機構部シエルの分断端、１
３……凹部、１４……押え輪、１８……キー差込
み穴、１９……自重リツプ、２０……キー挿通
溝、２１……環状溝、２２……キー、２５……ボ
ルト穴、２６……長円孔、２８……スペーサ、２
９……ボルト挿通孔、３０……押え輪、３１……
ボルト、３２……凹部、３３……筒体、３４……
凹部、３５……ボルト穴、３６……ボルト挿通
孔、３７……押え輪、３９……自重リツプ、４０
……環状溝、４１……凸部、４２……フランジ、
４３……ボルト挿通孔、４５……凹部、４８……
環状凹部、４９……二分割のシエル差し歯、５０
……鉤部、５１……凹部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ジンバル型及びヒンジ型ベローズ継手に於
   て、耐圧バウンダリとリンク機構部シエルとを分
   断し、耐圧バウンダリの外周とリンク機構部シエ
   ルの分断端を耐圧バウンダリの軸方向及び半径方
   向でスライド可能に係止接続し且つ周方向で凹凸
   嵌合したことを特徴とする配管用ベローズ継手。 ２ 耐圧バウンダリの外周とリンク機構部シエル
   の分断端を耐圧バウンダリの軸方向及び半径方向
   でスライド可能に係止接続し且つ周方向で凹凸嵌
   合した手段が、耐圧バウンダリの外周に一体に設
   けた推力リツプと、前記耐圧バウンダリの配管接
   続側の周方向に等角度間隔に一体に設けた複数の
   キーと、リンク機構部シエルの分断端内周に設け
   られ前記キーを通過させる複数の凹部と、前記複
   数のキーに両端が着脱可能に固定されリンク機構
   部シエルの分断端を係止する分割押え輪とより成
   る特許請求の範囲第１項に記載の配管用ベローズ
   継手。 ３ 耐圧バウンダリの外周とリンク機構部シエル
   の分断端を耐圧バウンダリの軸方向及び半径方向
   でスライド可能に係止接続し且つ周方向で凹凸嵌
   合した手段が、耐圧バウンダリの外周に設けた推
   力リツプと、該推力リツプの外側面周方向に設け
   たキー差込み穴と、推力リツプの外側面と対向し
   て耐圧バウンダリの外周に設けられ前記キー差込
   み穴に対向してキー挿通溝を有する自重リツプ
   と、リンク機構部シエルの分断端内周の前記キー
   差込穴と同じ位置に設けられた凹部と、前記キー
   挿通溝、凹部を通してキー差込穴に差込まれ基端
   が自重リツプに着脱可能に固定されるリンク機構
   部シエルの分断端内周部を係止する差込みキーと
   より成る特許請求の範囲第１項に記載の配管用ベ
   ローズ継手。 ４ 耐圧バウンダリの外周とリンク機構部シエル
   の分断端を耐圧バウンダリの軸方向及び半径方向
   でスライド可能に係止接続し且つ周方向で凹凸嵌
   合した手段が、耐圧バンダリの外周に設けられ周
   方向にボルト穴を有する推力リツプと、リンク機
   構部シエルの分断端内周部の前記ボルト穴と同じ
   位置に設けられた長円孔と、この長円孔内に装入
   されたボルト挿通孔を有する円形のスペーサと、
   該スペーサを介して推力リツプに着脱可能にボル
   トにて固定されリンク機構部シエルの分断端内周
   部を係止する押え輪とより成る特許請求の範囲第
   １項に記載の配管用ベローズ継手。 ５ 耐圧バウンダリの外周とリンク機構部シエル
   の分断端を耐圧バウンダリの軸方向及び半径方向
   でスライド可能に係止接続し且つ周方向で凹凸嵌
   合した手段が、耐圧バウンダリの外周に設けられ
   周方向に複数の凹溝を有する推力リツプと、リン
   ク機構部シエルの分断端外側面に一体に設けられ
   内周側に前記推力リツプの凹部に挿入される凸部
   を有する筒体と、該筒体に着脱可能に固定されれ
   推力リツプを係止する押え輪とより成る特許請求
   の範囲第１項に記載の配管用ベローズ継手。 ６ 耐圧バウンダリの外周とリンク機構部シエル
   の分断端を、耐圧バウンダリの軸方向及び半径方
   向でスライド可能に係止接続し且つ周方向で凹凸
   嵌合した手段が、耐圧バウンダリの外周に相対向
   して設けられた推力リツプ及び自重リツプと、前
   記推力リツプと自重リツプとの間に形成され周方
   向に凸部を有する環状溝と、該環状溝に挿入する
   分断端内周側に前記凸部に嵌合する凹部を有する
   周方向で２つ割りのリンク機構部シエルとより成
   る特許請求範囲第１項に記載の配管用ベローズ継
   手。 ７ 耐圧バウンダリの外周とリンク機構部シエル
   の分断端を、耐圧バウンダリの軸方向及び半径方
   向でスライド可能に係止接続し且つ周方向で凹凸
   嵌合した手段が、耐圧バウンダリの外周に相対向
   して設けられた推力リツプ及び自重リツプと、前
   記推力リツプと自重リツプとの間に形成され周方
   向に凸部を有する環状溝と、前記リンク機構部シ
   エルの分断端外側面に形成した環状凹部と、該環
   状凹部に外周側が嵌合され内周側が前記環状溝に
   挿入され且つ前記凸部に嵌合する凹部を内周側に
   有する周方向で二分割のシエル差し歯とより成る
   特許請求の範囲第１項に記載の配管用ベローズ継
   手。