JP2008107345A - 垂直ばね式くさび - Google Patents

Abstract

【課題】沸騰水型原子炉ジェットポンプ内の入口ミキサと隣接拘束ブラケットの間など、隣接構造に対する密着設置を回復する垂直ばね式くさびを提供すること。
【解決手段】この垂直ばね式くさびは、１対の案内部分および１対のブラケット穴を含むＵ字形ブラケットを備える。１対のくさびアセンブリがこのブラケットに結合される。それぞれくさびアセンブリはばね予圧された案内ロッドに取り付けられたくさびセグメントを備える。案内ロッドはブラケット穴内で引込み位置と引出し位置の間で変位可能である。くさびセグメントは案内部分を係合し、ブラケットとくさびアセンブリの組合せは、案内ロッドが引込み位置にある場合は第１の幅を有し、案内ロッドが引出し位置にある場合は第１の幅よりも広い第２の幅を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は隣接構造に対して行われる密着設置を回復する装置に関し、より詳細には、沸騰水型原子炉ジェトポンプ内の入口ミキサと隣接する拘束ブラケットの間に最初に行われた密着固定設置を回復するコンパクトで遠隔から取り付け可能なジェットポンプ配管支持デバイスに関する。

沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）では、シュラウドアニュラス内に配置された中空管状ジェットポンプが、必要とされる原子炉心流を提供する。上部（入口ミキサ）は横方向に配置され、支持部に隙間が生じないようにする重力作動式くさびによって、拘束ブラケット内の２つの対向する固定止めねじ接触部に対して支持される。

ジェットポンプの内外の流れには原子炉系内の様々なソースからの圧力変動が含まれる。圧力変動は、ジェットポンプ上昇管から入口ミキサを支持する拘束ブラケットの接触部の密着設置により、ジェットポンプ配管の１つまたは複数の固有振動モードに近い周波数を有することがある。

作動熱勾配、構成要素の位置合せの変化、水圧荷重、およびこうした荷重の変動が、重力くさびで提供される横方向の支持に勝ることがある。これらの影響、および／または固定仮付け溶接の損傷による止めねじの緩みによって、対向する２つの固定止めねじの接触部に隙間が生じる可能性がある。この接触部の損傷により、ジェットポンプの固有周波数が変化してシステムの一部の励起周波数と一致し、配管の振動を起こし、荷重を増大させ、それによって繰り返しの疲労による亀裂や支持部およびその溶接された取り付け部の磨耗が引き起こされる恐れがある。それによって、設備の運転停止が必要になるほど、追加のジェットポンプ構造支持部の磨耗および疲労からの劣化が招かれる恐れがある。

本明細書に記載の装置はＢＷＲ／６原子炉設計用のものであり、可能な取り付け用の隙間アクセスは、幅が０．２５インチほど小さくてもよく、くさびの設置を可能にするための入口ミキサの分解を回避することができる。

出願人は、過去１９年間にわたり、拘束ブラケット接触部に隙間が生じる場所に、重力とばね作動式の両方のくさび支持部を設計し、取り付けてきた。重力くさび（米国特許第６，０５２，４２５号を参照）は、テーパを付けた摺動式くさびおよびジェットポンプ拘束ブラケットと係合する固定ブラケット取り付け部を使用したものであった。こうした設計の以前のタイプは、ジェットポンプを分解して、それらを取り付けるためのアクセスを可能にする必要があり、望ましくない出費や原子炉の停止期間の延長を招くものであった。重力くさびは、拘束ブラケット／入口ミキサの間隙幅約１．０から２．０インチに使用可能である。必要とされる支持荷重を加えるための十分な重量を有するくさびには空間が必要とされるためである。

出願人は、ＢＷＲ／４原子炉設計用のらせんばね作動式くさび修理部（たとえば米国特許第６，４９０，３３１号を参照）も実施した。その場合、可能な取り付け用の隙間アクセスは幅が０．６０インチほど小さくてもよく、くさびを取り付けるための入口ミキサの分解が回避される。この以前の設計では、やはり入口ミキサを分解せずに、ＢＷＲ／６原子炉に比較的小さいアクセス空間で取り付け可能であることが当初は意図されたが、これは難しいことが判明した。

適用が制約される他の解決法は、拘束ブラケットへの２つの固定接触部の溶接結合部を補強し、次いでジェットポンプが再組立されるときに入口ミキサを固定接触部に接触するように再着座させることであった。
米国特許第５，５０２，７５４号公報 米国特許第５，５２１，９５１号公報 米国特許第５，５３０，２１９号公報 米国特許第５，５８６，１５５号公報 米国特許第５，６２１，７７８号公報 米国特許第５，６７５，６１９号公報 米国特許第５，６８３，２１６号公報 米国特許第５，７３７，３７９号公報 米国特許第５，７４２，６５３号公報 米国特許第５，７５２，８０７号公報 米国特許第５，８０３，６８６号公報 米国特許第５，８３８，７５１号公報 米国特許第５，９０５，７７１号公報 米国特許第５，９７８，４３３号公報 米国特許第６，０５２，４２５号公報 米国特許第６，０５３，６５２号公報 米国特許第６，０６７，３３８号公報 米国特許第６，２３６，７００号公報 米国特許第６，３４３，１０７号公報 米国特許第６，３９４，７６５号公報 米国特許第６，４３４，２０８号公報 米国特許第６，４３５，８３９号公報 米国特許第６，４３８，１９２号公報 米国特許第６，４５０，７７４号公報 米国特許第６，４９０，３３１号公報 米国特許第６，５８７，５３５号公報 米国特許第６，７８８，７５６号公報

本発明の例示の一実施形態では、垂直ばね式くさびは、沸騰水型原子炉ジェットポンプ内の入口ミキサと隣接拘束ブラケットの間など、隣接構造に対する密着設置を回復するものである。この垂直ばね式くさびは、１対の案内部分および１対のブラケット穴を含むＵ字形ブラケットを備える。１対のくさびアセンブリがブラケットに結合され、それぞれくさびアセンブリは、ばね予圧された案内ロッドに取り付けられたくさびセグメントを備える。案内ロッドはブラケット穴中で引込み位置と引出し位置の間で変位可能である。くさびセグメントは案内部分と係合し、ブラケットとくさびアセンブリの組合せは、案内ロッドが引込み位置にある場合は第１の幅を有し、案内ロッドが引出し位置にある場合は第１の幅よりも広い第２の幅を有する。

本発明の他の例示の一実施形態では、沸騰水型原子炉ジェットポンプ内の入口ミキサと隣接拘束ブラケットの間の密着設置を回復する方法は、案内ロッドをばね予圧に抗して引込み位置に引き寄せるステップ、垂直ばね式くさびを入口ミキサと拘束ブラケットの間の間隙内に挿入するステップ、および案内ロッドを解放するステップを含み、ばね予圧により案内ロッドが引出し位置に向かって移動される。

本明細書に記載の垂直ばね式くさび１０は、全般的に、それぞれ予圧ばね１６を有する案内ロッド１４に取り付けられた１対のテーパを付けたくさびセグメント１２を備えており、それらは全てＵ字形ブラケット１８内に取り付けられている。アセンブリ１０は沸騰水型原子炉ジェットポンプ内の入口ミキサＩＭと拘束ブラケットＲＢの間の限定された半径方向の空間内に嵌合されるコンパクトな構成を有する（図７を参照）。

図で示したように、ばね１６は案内ロッド１４上でブラケット１８とくさびセグメント１２の間に取り付けられる。案内ロッド１４が引込み位置にある状態（図１および２）では、ばねの予圧力が案内ロッド１４を引出し位置（図３および４）に向けて駆動する働きをする。

ばね１６は好ましくはらせん状のコイルばねである。ばねの予圧によって、これまでの重力くさび設計では比較的大きいくさびの重量によって加えられたように、くさびセグメントを着座させる力が加えられる。その結果、くさびアセンブリが通常の位置合せされた位置に取り付けられると、各ばね１６が圧縮されて予圧荷重約６ポンドが加えられ、対合するくさびセグメント１２が係合するように強制される。浅い角度を付けたくさび表面にわたって働くくさびのばね予圧により、入口ミキサと拘束ブラケットの間の固定接触が維持される。くさびは動作中の磨耗による間隙を塞ぐ働きもする。

図２で示したように、ブラケット１８の垂直の脚はテーパを付けた案内部分２０を備える。この案内部分２０はくさびセグメント１２を案内し、くさびセグメント１２に対して反作用し、くさびセグメント１２および案内部分２０が接線方向にオフセットされて、アセンブリのツールの半径方向の厚さが最小限に抑えられるようになされている。

図７および８を参照すると、ブラケット１８はその中心が開放されて、既存の拘束ブラケット止めねじおよび案内耳形状の周りに嵌るようになされており、それによってやはりくさび１０の垂直の方向付けが維持される。さらに、ブラケット１８は、頂部に拘束ブラケット案内耳部にまたがる解放スロット２４、拘束ブラケットの底部と係合する突出リップ２８（図１）を有して、アセンブリの垂直の方向付けの維持をさらに確実にしている。

くさびセグメント１２は、それらの摺動面の間に、上記のこれまでの重力くさびと一致する１０°の傾斜角を有するように機械加工される。この角度は、角度が浅いために摩擦でくさび調整運動のセルフロッキングが生じないように、部品間に固定負荷経路を与える緊密に密閉された設置が行われるように試験および運転経験によって発見されたものである。ブラケット１８の案内部分２０は、１０°の傾斜を付けた案内スロットを含み、それに接触してくさびセグメント１２が着座することが好ましい。

案内ロッド１４は、１０°のくさび表面に平行に方向付けられたねじ付係合部によってくさびセグメント１２に取り付けられることが好ましい。各案内ロッド１４の上方の長さの一部は正方形の断面を有し、ブラケット１８の頂部または横材の対合する正方形の穴２２内に嵌る。案内ロッド１４およびくさびセグメント１２は、両方の部分に穿孔された穴にピンを挿入することによって、組立時に回転しないように係止され、どの部分も緩まないようになされる。

案内ロッド１４とブラケット穴２２の間、およびくさびセグメント１２と対合するブラケット表面または案内部分２０の間の摺動式嵌合により、くさびがブラケット内で１０°の傾斜が付けられた軸に沿って案内される。摺動式設置により、くさびが取り付けられるまで、取り扱い中に部品の相対的位置合せも維持される。

くさびが図１および２で示した引込み位置からばね１６の作用によって下方に変位されるときに、くさびセグメントとブラケット１８を合わせた幅が増大し、それによって入口ミキサと拘束ブラケットの間の空間内に締めつけられる。

最初のくさびの厚さは、従来の止めねじの突起の検査測定に基づいて組立前に機械加工され、くさびが有用な動作予圧範囲で確実に取り付けられるようになされる。重量くさびの通常の重量は５〜１０ポンドであり、１０°の傾斜に加えられる最初の合計ばね力１２ポンドが突起リップに対して反作用して、くさびが前に使用された最低予圧を維持しながら間隙約０．１２インチの増加を補償することができるようになる。

好ましくは、くさびアセンブリ１０は、くさび案内ロッド１４の頂部を掴むコレットツールを使用して取り付けられる。このツールは、案内ロッド１４をブラケット１８に対して上方に案内し、ばね１６を圧縮する。くさびが上方に変位されたときに、くさびセグメント１２とブラケット１８を合わせた幅が縮小し、入口ミキサと拘束ブラケットの間の空間に取り付け用の間隙が可能になる。アセンブリは拘束ブラケット／入口ミキサの間隙内に降ろされ、コレットツールが解放される。くさびセグメント１２は、取り付けの際に止めねじのどちら側にでも接触して位置付けられ、くさびセグメントを定位置に保持する。

本明細書に記載の垂直ばね式くさびは、既存のねじ型接触部の支持機能を取り替えることによって、沸騰水型原子炉ジェットポンプ内の入口ミキサと隣接拘束ブラケットの間に最初に行われた密着固定設置を回復するものである。これは、可能性のあるミキサの位置合せの変化を連続的に調整し、取り付け後の可能性のある磨耗を補償するものである。このデバイスは、０．２５インチほど小さい間隙内に遠隔から取り付け可能であり、ジェットポンプを分解することなく、最小限の取り付け時間しか要しない。このデバイスは、入口ミキサと拘束ブラケットの係合上で支持されるように最小限の重量および高さを有するようにも構成されているため、アセンブリの振動周波数がジェットポンプの励起周波数よりも十分に高く、共鳴および疲労による損傷が回避される。２つの独立した予圧くさびを提供することにより、止めねじの両側に密着設置が実現され、通常は対称でない拘束ブラケット内の入口ミキサの位置付けが補償される。

本発明を現在最も実用的であり好ましい実施形態であると考えられるものと併せて記載したが、理解されるように、本発明は開示の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更形態および等価の構成を添付の特許請求の範囲の精神および範囲内に包含するものとする。

案内ロッドが引込み位置にある垂直ばね式くさびを示す斜視図である。 案内ロッドが引込み位置にある垂直ばね式くさびを示す斜視図である。 案内ロッドが引出し位置にあるところを示す斜視図である。 案内ロッドが引出し位置にあるところを示す斜視図である。 案内ロッドが引込み位置にある、ジェットポンプ内の入口ミキサと隣接拘束ブラケットの間に取り付けられた垂直ばね式くさびを示す図である。 案内ロッドが引込み位置にある、ジェットポンプ内の入口ミキサと隣接拘束ブラケットの間に取り付けられた垂直ばね式くさびを示す図である。 案内ロッドが引出し位置にある、間隙内に取り付けられた垂直ばね式くさびを示す図である。 案内ロッドが引出し位置にある、間隙内に取り付けられた垂直ばね式くさびを示す図である。

符号の説明

１０ 垂直ばね式くさび
１２ テーパを付けたくさびセグメント
１４ 案内ロッド
１６ 予圧ばね
１８ Ｕ字形ブラケット
２０ テーパを付けた案内部分
２２ ブラケット穴
２４ 解放スロット
２８ 突出リップ

Claims (12)

1. 隣接構造に対する密着設置を回復するための垂直ばね式くさびであって、
   １対の案内部分（２０）および１対のブラケット穴（２２）を含むＵ字形ブラケット（１８）と、
   前記ブラケット（１８）に結合された１対のくさびアセンブリであって、それぞれ前記くさびアセンブリがばね予圧された案内ロッド（１４）に取り付けられたくさびセグメント（１２）を備え、前記案内ロッド（１４）が前記ブラケット穴（２２）内で引込み位置と引出し位置の間で変位可能である、くさびアセンブリとを備え、
   前記くさびセグメント（１２）が前記案内部分（２０）と係合し、前記ブラケット（１８）と前記くさびアセンブリの組合せは、前記案内ロッド（１４）が前記引込み位置にある場合は第１の幅を有し、前記案内ロッド（１４）が前記引出し位置にある場合は前記第１の幅よりも広い第２の幅を有する、垂直ばね式くさび。
2. 前記ばね予圧された案内ロッド（１４）がそれぞれ前記ブラケット（１８）と前記くさびセグメント（１２）の間に固定されたばね（１６）を備えることを特徴とする請求項１記載の垂直ばね式くさび。
3. 前記案内ロッド（１４）が前記引込み位置にある状態で、前記ばね（１６）の予圧力が前記案内ロッド（１４）を前記引出し位置に向けて駆動する働きをすることを特徴とする請求項２記載の垂直ばね式くさび。
4. 各ばね（１６）の前記予圧力が約６ポンドであることを特徴とする請求項３記載の垂直ばね式くさび。
5. それぞれ前記案内部分（２０）が、前記くさびセグメント（１２）と係合可能なテーパを付けたセクションを備えて、前記くさびセグメント（１２）および前記案内部分（２０）が接線方向にオフセットされることを特徴とする請求項１記載の垂直ばね式くさび。
6. 前記くさびセグメント（１２）が約１０度の傾斜角を含むことを特徴とする請求項１記載の垂直ばね式くさび。
7. 前記第１の幅が、前記垂直ばね式くさびが０．２５インチほど小さい間隙幅内に遠隔に取り付け可能であるように画定されることを特徴とする請求項１記載の垂直ばね式くさび。
8. 前記密着設置が沸騰水型原子炉ジェットポンプ内の入口ミキサと隣接拘束ブラケット（１８）の間に存在し、前記ブラケット（１８）が前記拘束ブラケット（１８）の案内耳部を収容するための前記ブラケット穴（２２）の間の解放スロット（２４）を含むことを特徴とする請求項１記載の垂直ばね式くさび。
9. 前記案内部分（２０）が前記拘束ブラケット（１８）の止めねじを収容するのに十分な距離だけ間隔をおいて配置されることを特徴とする請求項８記載の垂直ばね式くさび。
10. 請求項８の垂直ばね式くさびを使用する沸騰水型原子炉ジェットポンプ内の入口ミキサと隣接拘束ブラケット（１８）の間の密着設置を回復する方法であって、
    案内ロッド（１４）をばね予圧に抗して引込み位置まで引き寄せること、
    垂直ばね式くさび（１０）を入口ミキサと拘束ブラケット（１８）の間の間隙内に挿入すること、および
    前記案内ロッド（１４）を解放することを含み、前記ばね予圧によって前記案内ロッド（１４）が前記引出し位置に移動される方法。
11. 前記挿入ステップが、前記垂直ばね式くさび（１０）をブラケット（１８）解放スロット（２４）が前記拘束ブラケット（１８）の案内耳部を取り囲むまで前記間隙内に挿入することを含むことを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 隣接構造に対する密着設置を回復するための垂直ばね式くさびであって、
    ブラケット（１８）脚部および横材を備え、前記ブラケット（１８）脚部上の１対のテーパを付けた案内部分（２０）および前記横材内の１対のブラケット穴（２２）を含む、Ｕ字形ブラケット（１８）と、
    前記ブラケット（１８）に結合された１対のくさびアセンブリであって、それぞれ前記くさびアセンブリはばね予圧された案内ロッド（１４）に取り付けられたくさびセグメント（１２）を備え、前記案内ロッド（１４）は前記ブラケット穴（２２）内で引込み位置と引出し位置の間で変位可能であるくさびセグメント（１２）とを備え、
    前記くさびセグメント（１２）が前記案内部分（２０）と係合し、前記ブラケット（１８）と前記くさびアセンブリの組合せは、前記案内ロッド（１４）が前記引込み位置にある場合は第１の幅を有し、前記案内ロッド（１４）が前記引出し位置にある場合は前記第１の幅よりも広い第２の幅を有する、垂直ばね式くさび。

Images