JPH061115B2 - Structure to prevent excessive displacement of gimbal type bellows joint - Google Patents
Structure to prevent excessive displacement of gimbal type bellows jointInfo
- Publication number
- JPH061115B2 JPH061115B2 JP60185592A JP18559285A JPH061115B2 JP H061115 B2 JPH061115 B2 JP H061115B2 JP 60185592 A JP60185592 A JP 60185592A JP 18559285 A JP18559285 A JP 18559285A JP H061115 B2 JPH061115 B2 JP H061115B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- displacement
- bellows
- bellows joint
- excessive displacement
- joint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Joints Allowing Movement (AREA)
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
ベローズ継手の過大変位防止構造に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to an excessive displacement prevention structure for a gimbal type bellows joint in a piping system of a nuclear power plant.
[従来技術とその問題点] 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ッ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、配管の材料温度もほぼ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っていたが、その結果プラント
建設費の増大を来たしていた。[Prior Art and Its Problems] Pipes used in a nuclear power plant, for example, a pipe system used in a primary cooling system of a fast breeder reactor (hereinafter abbreviated as FBR) transports high temperature sodium up to about 500 ° C. Therefore, stainless steel, nickel alloy steel or the like having high strength at high temperature is used as the material for the piping system. Furthermore, since the outer surface is covered with a heat insulating material in order to reduce the amount of heat dissipated, the material temperature of the pipe is almost 500
Reaching ℃. Therefore, thermal expansion of the pipe leads to an increase in thermal stress, and the allowable stress value of the material also decreases, so that there is a risk of damaging the piping system. Therefore, complicated piping was carried out to reduce the thermal stress, but as a result, the plant construction cost increased.
このようなプラント建設費の増大を改善するために、配
管系の所定の位置に膨張−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要求されてい
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−収縮継手は完全シールが可能なベ
ローズ継手が用いられている。更に原子力プラントでは
一次流体の漏洩は、プラントの安全性を著しく損うこと
になる。例えば、FBRでは冷却材に液体金属ナトリウ
ムを用いているため、万一ベローズが破損し、ナトリウ
ムの外部流出事故が起ると、放射性物質が大気中に放出
されるばかりでなく、空気中の酸素により激しい酸化反
応が起り、大火災を誘発することが予想される。そのた
め、ベローズ継手には様々な安全機構が施されている。
その中の一つに、軸変位型のベローズ破損の主要な原因
の一つである過剰変位の防止を目的としたストッパーや
ガイドといった拘束機構があるが、ジンバル型ベローズ
継手等の回転角変位型のベローズ継手は、定格運転中配
管系の中でのバランスによって負荷変位角が一義的に定
まるので、軸変位型ベローズ継手のようにストッパーや
拘束機構を必要としないことから、一般に回転角変位型
のベローズ継手にはこのような過大変位防止用ストッパ
ー等の拘束機構は用いられていなかった。In order to improve such an increase in plant construction cost, it is required to provide an expansion-contraction joint at a predetermined position of the piping system to absorb thermal expansion and to make the piping system compact. However, in a nuclear power plant such as FBR, it is necessary to form a boundary against internal fluid leakage. Therefore, a bellows joint capable of complete sealing is generally used as the expansion-contraction joint. Furthermore, in a nuclear power plant, leakage of the primary fluid will seriously impair the safety of the plant. For example, since liquid metal sodium is used as the coolant in the FBR, if the bellows were damaged and an accidental outflow of sodium occurred, not only would radioactive materials be released into the atmosphere, but oxygen in the air would also be released. It is expected that a violent oxidation reaction will occur, which will cause a large fire. Therefore, the bellows joint has various safety mechanisms.
One of them is a restraint mechanism such as a stopper or guide for the purpose of preventing excessive displacement, which is one of the main causes of axial displacement type bellows damage. Since the load displacement angle is uniquely determined by the balance in the piping system during rated operation, the bellows joint does not require a stopper or restraint mechanism like the axial displacement type bellows joint. No restraint mechanism such as a stopper for preventing excessive displacement was used for the bellows joint.
しかしながら、運転状態によっては配管系の異常過熱や
予想外の荷重により或る一つの継手に設計値を上廻る過
大な変位が集中する可能性が予想され、この過大変位を
防止し、ベローズの破損を避けるために、効果的な拘束
機構の開発が望まれてきた。However, depending on the operating conditions, it is expected that excessive displacement exceeding the design value will concentrate on one joint due to abnormal heating of the piping system or unexpected load. It has been desired to develop an effective restraint mechanism to avoid damage.
[発明の目的] 本発明は、上記の技術的な問題に鑑みなされたものであ
り、ベローズへの過大荷重を防止し、ベローズ破損の危
険を回避するために有効な過大変位防止構造を提供する
ことを目的とするものである。[Object of the Invention] The present invention has been made in view of the above technical problems, and provides an over-displacement prevention structure effective for preventing an excessive load on a bellows and avoiding a risk of damage to the bellows. The purpose is to do.
[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過大変位防止構造
は、一方のシエルと固定リングとを、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
のピンにより回転可能に接続し、他方のシェルと固定リ
ングとを前記二つのピンの軸心と90°回転した位置で
もう一対の相対する二つのピンにより回転可能に接続し
たジンバル型ベローズ継手に於いて、ピン取付部の固定
リング上にベローズ継手の中心線と平行となるように過
大変位防止治具を設け、該過大変位防止治具をバネ構造
として形成し、相対向するシェル上にストッパーを取付
けて構成したことを特徴とするものである。[Means for Solving the Problems] An over-displacement preventing structure of the present invention for solving the above problems is such that one shaft and a fixing ring are arranged so that the axial center of the pin passes through the center of the bellows joint. Connected rotatably by a pair of opposed two pins provided so that the other shell and the fixing ring can be rotated by a pair of opposed two pins at a position rotated by 90 ° with respect to the axis of the two pins. In the connected gimbal type bellows joint, an excessive displacement prevention jig is provided on the fixing ring of the pin mounting part so as to be parallel to the center line of the bellows joint, and the excessive displacement prevention jig is formed as a spring structure. However, it is characterized in that a stopper is attached on the shells facing each other.
[実施例] 本発明の一実施例を第1,2,3図によって詳細に説明
する。第1図はジンバル型ベローズ継手の概略斜視図、
第2図はその一部を示す断面図であり、第3図は過大変
位防止構造部の断面図である。図中1はバウンダリーベ
ローズ、2はバウンダリーベローズ1の外側に同心円状
に配設されたバックアップベローズであって、これらベ
ローズ1,2の両端はスカート3を介してシェル7及び
7′に固定されている。4及び4′は流体の流れの圧力
損失を少なくして流れをスムースにするためのスリーブ
である。5はシェル7及び7′をピン6及び6′を通し
て中央部で回転可能に接続している固定リングである。
相対する二つのピン6によってシェル7と固定リング5
とは二つのピン6の軸心を中心に回転可能に接続されて
いる。一方シェル7′と固定リング5とは同様に二つの
ピン6′の軸心を中心に回転可能に接続されている。即
ち、共通の固定リング5を通して二の独立したシェル7
及び7′は相対する二組のピン6,6′によって接続さ
れている。9は過大変位を防止するための治具で、固定
リング5のピン6の取付部に固定されている。この過大
変位防止治具9はピン6のベローズ継手の軸心と平行な
延長上の位置に固定されており、これに対向してシェル
7′にストッパー10が取り付けられている。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic perspective view of a gimbal type bellows joint,
FIG. 2 is a sectional view showing a part thereof, and FIG. 3 is a sectional view of an excessive displacement prevention structure portion. In the figure, 1 is a boundary bellows, 2 is a backup bellows arranged concentrically outside the boundary bellows 1, and both ends of these bellows 1 and 2 are fixed to shells 7 and 7'through skirts 3. Has been done. Reference numerals 4 and 4'are sleeves for reducing the pressure loss of the fluid flow and smoothing the flow. Reference numeral 5 is a fixing ring which rotatably connects the shells 7 and 7'through the pins 6 and 6'in the central portion.
The shell 7 and the fixing ring 5 are formed by the two opposing pins 6.
And are rotatably connected about the axes of the two pins 6. On the other hand, the shell 7'and the fixed ring 5 are also rotatably connected about the axes of the two pins 6 '. That is, two independent shells 7 through a common fixing ring 5.
And 7'are connected by two opposite sets of pins 6, 6 '. Reference numeral 9 denotes a jig for preventing excessive displacement, which is fixed to the mounting portion of the pin 6 of the fixing ring 5. This excessive displacement prevention jig 9 is fixed at an extension position parallel to the axis of the bellows joint of the pin 6, and a stopper 10 is attached to the shell 7'to face this.
ストッパー10と過大変位防止治具9との間隔は調整で
きるようになっており、即ち過大変位防止治具9を進退
させることにより調整できるようになっていて、これに
より許容変位を自由に選択することが可能である。更
に、この過大変位防止治具9は第3図に示すように変位
停止金具9a及びバネ9bとから構成されるバネ構造を
採用している。この過大変位防止治具9は自由変位部分
δと変位停止金具9aとストッパー10との間の距離δ
Lとが所定の値で保たれている。このバネ構造は第4図
に示すサラバネ構造を採用することも可能である。又、
固定リング5のピン6′の取付部にも同様に過大変位防
止治具9′が固定され(第1図参照)、これに対向して
シェル7′にストッパー10′が取り付けられている。The distance between the stopper 10 and the excessive displacement prevention jig 9 can be adjusted, that is, it can be adjusted by moving the excessive displacement prevention jig 9 forward and backward. It is possible to select. Further, the excessive displacement prevention jig 9 employs a spring structure composed of a displacement stop fitting 9a and a spring 9b as shown in FIG. This excessive displacement prevention jig 9 has a distance δ between the free displacement portion δ, the displacement stop fitting 9a and the stopper 10.
L and L are maintained at predetermined values. As the spring structure, it is possible to adopt a flat spring structure shown in FIG. or,
Similarly, an excessive displacement prevention jig 9'is fixed to the mounting portion of the pin 6'of the fixing ring 5 (see FIG. 1), and a stopper 10 'is mounted to the shell 7'to face it.
次に上記の如く構成された本実施例の作用について説明
する。ベローズ継手は配管系の所定の位置に設けられ、
運転中配管系の熱膨張により発生する外力をピン6を中
心として回転する角変位によって吸収し、配管系に熱応
力が発生するのを抑制している。即ち、ピン6の軸心を
中心に回転する角変位と該ピン6の軸心と90°回転し
ている位置にあるピン6′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°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全て吸収することがで
きる。しかも過大変位防止治具9とストッパー10と
が、ピン6の軸心と平行に取り付けられ、且つ該ピン6
の軸心と90°の角度に設けられているピン6′の軸心
と平行な位置に別の過大変位防止治具9′とストッパー
10′とが設置されているので、ベローズの角変位と全
く同様のあらゆる方向の過大変位を防止することができ
る。Next, the operation of this embodiment configured as described above will be described. The bellows joint is installed at a predetermined position in the piping system,
The external force generated by the thermal expansion of the piping system during operation is absorbed by the angular displacement that rotates about the pin 6, and the generation of thermal stress in the piping system is suppressed. That is, a form in which the angular displacement rotating about the shaft center of the pin 6 and the angular displacement rotating about the shaft center of the pin 6'at a position rotated 90 ° with the shaft center of the pin 6 are combined. Since it is rotated by, it can be angularly displaced in all directions by 360 ° around the center point of the bellows joint, and all external force generated by thermal expansion of the pipe can be absorbed. Moreover, the excessive displacement prevention jig 9 and the stopper 10 are attached in parallel with the axis of the pin 6, and
Since another excessive displacement prevention jig 9'and a stopper 10 'are installed in a position parallel to the axis of the pin 6'which is provided at an angle of 90 ° with the axis of the Excessive displacement in all directions can be prevented in exactly the same way as.
更に過大変位防止治具9は変位停止金具9aとバネ9b
とから構成されるバネ吸収方式を採用しているので、ベ
ローズが吸収する一定変形以上の変位が負荷されても、
許容変位を第5図に示すようにバネ構造で受けベローズ
に負荷される変位をバネの反力により低減する部分(δ
L−δ)と変位を拘束しない自由な変位部分(δ)とに
分けて吸収される。そのためベローズ継手全体としての
変位バネ特性を従来の線型なものから多直線型にするこ
とが可能となり、ベローズと配管両者の応力低減を図る
ことが可能となった。即ちベローズのバネ定数をK
Bellows、バネ構造とベローズの合成バネ定数をKs、
ベローズ継手全体としてのバネ定数をKとすれば変位が
δ以上となる領域においてその関係は となり、Ksを任意に選ぶことにより、ベローズ継手の
バネ定数をKBellows<Kの範囲の所定の値に保つこと
が可能となり、ベローズ単体に過大な負担をかける変位
δL−δの部分の負荷をバネの反力により低減すること
が可能となった。Further, the excessive displacement prevention jig 9 includes a displacement stopping metal member 9a and a spring 9b.
Since a spring absorption method consisting of and is adopted, even if a displacement exceeding a certain deformation absorbed by the bellows is applied,
As shown in FIG. 5, the allowable displacement is received by the spring structure, and the displacement applied to the bellows is reduced by the reaction force of the spring (δ
L− δ) and a free displacement portion (δ) that does not restrain displacement are absorbed separately. Therefore, the displacement spring characteristics of the bellows joint as a whole can be changed from the conventional linear type to the multi-linear type, and the stress of both the bellows and the pipe can be reduced. That is, the spring constant of the bellows is K
Bellows , spring structure and bellows composite spring constant Ks,
If the spring constant of the bellows joint as a whole is K, the relationship is in the region where the displacement is δ or more. Therefore, by arbitrarily selecting Ks, the spring constant of the bellows joint can be maintained at a predetermined value in the range of K Bellows <K, and the load on the displacement δ L −δ part that places an excessive load on the bellows itself. Can be reduced by the reaction force of the spring.
このためバネ構造は、ベローズが自由に変形しうるクリ
アランスδとバネ定数Ksを任意に選択することによ
り、配管系全体の熱変形をベローズと配管自体のたわみ
に振り分けて吸収するようバランスのとれた設計が可能
となった。For this reason, the spring structure is balanced so as to absorb the thermal deformation of the entire piping system by distributing it to the deflection of the bellows and the piping itself by arbitrarily selecting the clearance δ and the spring constant Ks at which the bellows can freely deform. Design became possible.
従って、配管系の一つのベローズ継手に集中して過大変
位が発生するのが防止され、各ベローズ継手に発生する
変位が平均化されるので、ベローズ継手の寿命を延長す
ることが可能となった。Therefore, it is possible to prevent excessive displacement from being concentrated in one bellows joint of the piping system, and to average the displacements generated in each bellows joint, thus extending the life of the bellows joint. It was
[発明の効果] 以上詳述した通り本発明による過大変位防止構造は、ジ
ンバル型ベローズ継手に於いて、ピン取付部の固定リン
グ上とピンと相対するシェル上に、夫々過大変位防止治
具とストッパーとをベローズ継手の中心線と平行となる
ように設けて構成したものであるから、配管系でベロー
ズ継手に集中してかかる過大変位を防止することが可能
となり、各ベローズ継手に発生する変位が平均化され、
ベローズ継手の寿命が延長し、従って長期にわたって原
子力プラントの配管系の健全性を保つことが可能となっ
た。[Effects of the Invention] As described in detail above, the over-displacement prevention structure according to the present invention is a gimbal-type bellows joint in which an over-displacement prevention jig is provided on the fixing ring of the pin mounting portion and the shell facing the pin. Since it is configured so that and the stopper are provided so as to be parallel to the center line of the bellows joint, it is possible to prevent excessive displacement that is concentrated in the bellows joint in the piping system and occurs in each bellows joint. Displacements to be averaged,
The life of the bellows joint has been extended, and it has become possible to maintain the integrity of the piping system of the nuclear power plant for a long period of time.
第1図は本発明による過大変位防止構造を備えたジンバ
ル型ベローズ継手の斜視図、第2図はその要部断面図、
第3図は過大変位防止治具の要部断面図、第4図は過大
変位防止治具の他の実施例の要部断面図、第5図は実施
例の反力−変位関係図である。 1…バウンダリーベローズ 2…バツクアップベローズ 3…スカート 4,4′…スリーブ 5…固定リング 6,6′…ピン 7,7′…シエル 9,9′…過大変位防止治具 10,10′…ストッパーFIG. 1 is a perspective view of a gimbal type bellows joint provided with an excessive displacement prevention structure according to the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view of an essential part of an excessive displacement prevention jig, FIG. 4 is a sectional view of an essential part of another embodiment of the excessive displacement prevention jig, and FIG. 5 is a reaction force-displacement relationship diagram of the embodiment. Is. 1 ... Boundary bellows 2 ... Back-up bellows 3 ... Skirt 4, 4 '... Sleeve 5 ... Fixing ring 6, 6' ... Pin 7,7 '... Shell 9,9' ... Excessive displacement prevention jig 10, 10 ' …stopper
Claims (1)
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
二つのピンにより回転可能に接続し、他方のシェルと固
定リングとを前記二つのピンの軸心と90°回転した位
置でもう一対の相対する二つのピンにより回転可能に接
続したジンバル型ベローズ継手に於いて、ピン取付部の
固定リング上にベローズ継手の中心線と平行となるよう
に過大変位防止治具を設け、該過大変位防止治具と相対
するシェル上にストッパーを取付けて構成し、前記過大
変位防止治具を変位停止金具とバネとで形成し、変位を
自由変位部分とバネ変位部分とに分割したことを特徴と
するジンバル型ベローズ継手の過大変位防止構造。Claim: What is claimed is: 1. One shell and a fixing ring are rotatably connected to each other by a pair of two opposing pins provided so that the axis of the pin passes through the center of a bellows joint, and the other shell and the fixing ring are In a gimbal type bellows joint that is rotatably connected by another pair of two opposing pins at a position rotated 90 ° with the axis of the two pins, parallel to the center line of the bellows joint on the fixing ring of the pin mounting part. To prevent this, an excessive displacement prevention jig is provided, and a stopper is attached on the shell facing the excessive displacement prevention jig, and the excessive displacement prevention jig is formed by a displacement stop metal fitting and a spring. A structure for preventing excessive displacement of a gimbal type bellows joint, characterized in that the displacement is divided into a free displacement portion and a spring displacement portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60185592A JPH061115B2 (en) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | Structure to prevent excessive displacement of gimbal type bellows joint |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60185592A JPH061115B2 (en) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | Structure to prevent excessive displacement of gimbal type bellows joint |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6246086A JPS6246086A (en) | 1987-02-27 |
| JPH061115B2 true JPH061115B2 (en) | 1994-01-05 |
Family
ID=16173496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60185592A Expired - Lifetime JPH061115B2 (en) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | Structure to prevent excessive displacement of gimbal type bellows joint |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061115B2 (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4401827C3 (en) * | 1993-02-06 | 2003-06-18 | Iwka Balg Und Kompensatoren Te | Device for the articulated connection of pipes of an exhaust system |
| US20180202590A1 (en) * | 2017-01-13 | 2018-07-19 | Unison Industries, Llc | Gimbaled flexure for spherical flex joints |
-
1985
- 1985-08-23 JP JP60185592A patent/JPH061115B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6246086A (en) | 1987-02-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3910716A (en) | Gas turbine inlet vane structure utilizing a stable ceramic spherical interface arrangement | |
| JPS61135905A (en) | Turbine ring for gas turbine | |
| EP0265147B1 (en) | Mechanical face seals | |
| US2613087A (en) | Flexible conduit joint | |
| JPH061115B2 (en) | Structure to prevent excessive displacement of gimbal type bellows joint | |
| US2849387A (en) | Corrosion resistant jacketed metal body | |
| US5141393A (en) | Seal accommodating thermal expansion between adjacent casings in gas turbine engine | |
| US4495138A (en) | Junction device between the delivery duct of a primary pump and a duct joined to the core support of a fast neutron nuclear reactor | |
| US3830693A (en) | Gate for circulation control in nuclear reactor using circulating fuel-element balls | |
| US3830529A (en) | Expansion joint for pipes | |
| JPH0215758B2 (en) | ||
| JPS6215675Y2 (en) | ||
| JPH018792Y2 (en) | ||
| JPH0367574B2 (en) | ||
| CN223953594U (en) | Double-sealed high-temperature rotary compensator | |
| JPS6353393A (en) | Heat insulator | |
| JPS61138109A (en) | Measuring method of axial displacement of rotary displacement type bellows joint | |
| JPH0510479A (en) | Pipe clamp | |
| JPH033836B2 (en) | ||
| JPS5944481B2 (en) | steam turbine rotor system | |
| JPH0656234B2 (en) | Bellows fittings for piping | |
| KR940006205B1 (en) | Short fuel element | |
| JPS63289391A (en) | Piping universal joint | |
| CN119532544A (en) | Ball joint and pipe system | |
| JPS6255635B2 (en) |