JPH061115B2 - ジンバル型ベロ−ズ継手の過大変位防止構造 - Google Patents
ジンバル型ベロ−ズ継手の過大変位防止構造Info
- 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
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- Japan
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- displacement
- bellows
- bellows joint
- excessive displacement
- joint
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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。
ベローズ継手の過大変位防止構造に関する。
［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。
（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。
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。
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。
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。
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。
［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。
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。
［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。
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。
［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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
［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。
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。
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
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
Claims (1)
- 【請求項１】一方のシェルと固定リングをベローズ継手
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60185592A JPH061115B2 (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | ジンバル型ベロ−ズ継手の過大変位防止構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60185592A JPH061115B2 (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | ジンバル型ベロ−ズ継手の過大変位防止構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6246086A JPS6246086A (ja) | 1987-02-27 |
| JPH061115B2 true JPH061115B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=16173496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60185592A Expired - Lifetime JPH061115B2 (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | ジンバル型ベロ−ズ継手の過大変位防止構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061115B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4401827C3 (de) * | 1993-02-06 | 2003-06-18 | Iwka Balg Und Kompensatoren Te | Vorrichtung zur gelenkigen Verbindung von Rohren einer Abgasanlage |
| 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/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6246086A (ja) | 1987-02-27 |
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