JP2012516418A - 流体を直立管内へ方向付けるためのすくい上げ部分を備えた管アセンブリ - Google Patents

Abstract

流体を方向付けかつ音響的渦結合共振を緩和するための管アセンブリが提供され、この管アセンブリは、流体を第１の方向に供給する主管と、交差部において主管に結合された直立管と、流体を直立管に向かって方向付ける、交差部に位置決めされたすくい上げ部分とを有している。すくい上げ挿入体、及び管アセンブリにおいて渦離脱を崩壊させるための方法も提供される。

Description

本発明は、概して、直立管を通る流体流に関連した高圧振動の低減に関し、特に、音響的渦結合共振（acoustic and vortex coupled resonance）を緩和するために、主管内を移動する流体を直立管内へ方向付けるためのすくい上げ部分を備えた管アセンブリに関する。

発明の背景
発電所は、直立管及びその他の行き止まり枝管における音響モードに関連する渦離脱（vortex shedding）によって生ぜしめられる、逃がし弁及び流体ドライヤに対する損傷を受ける。大型の片持ちされた「ヘルムホルツ共鳴器」から成る音響的側方分岐路は、渦離脱を低減するために幾つかの発電所における直立管において使用されている。しかしながら、このような変更は困難でかつ高価である。

米国特許出願公開第２００８／０１４９２０１号明細書は、直立管が取り付けられた主ラインと、直立管内に取り付けられた逃がし弁とを有する、主流れライン及び逃がし弁アセンブリを開示している。音響的空洞共振を低減するために主ライン内へ延びるように、逃がし弁の下方において直立管にスリーブが挿入されている。

発明の概要
本発明は、直立管への入口を通る流れによって生ぜしめられる音響的共振を回避する。

流体を方向付けかつ音響的渦結合共振を緩和するための管アセンブリが提供され、この管アセンブリは、流体を第１の方向に供給する主管と、交差部において主管に結合された直立管と、流体を直立管へ方向付ける、交差部に位置決めされたすくい上げ部分とを有している。

流体を主管から直立管へ方向付けかつ直立管への入口における音響的渦結合共振を緩和するためのすくい上げ挿入体も提供される。すくい上げ挿入体は、流体が進入するための第１の端部と、流体が出るための、第１の端部とは反対側の第２の端部とを有する、すくい上げ部分を有している。第１の端部は、流体を第２の端部へ方向付けるように傾斜させられている。すくい上げ挿入体は、すくい上げ部分の第２の端部に結合された本体部分と、管に取り付けるための本体部分に結合された結合部分とを有している。

直立管への入口における音響的渦結合共振を緩和する方法も提供される。この方法は、主管を流過する流体を上方に向かって直立管内へ方向付けるために、主管と直立管との間の交差部にすくい上げ部分を提供することを含む。

本発明を以下の図面を参照して以下に説明する。

本発明の好適な実施の形態による管アセンブリの一部の長手方向断面を概略的に示す図である。 図１に示された管アセンブリの第１の長手方向半部の切断された斜視図を概略的に示す図である。 図１及び図２に示された管アセンブリの第２の長手方向半部の切断された斜視図を概略的に示す図である。 図１から図３までに示された管アセンブリを上流側斜視図を概略的に示す図である。 図１から図４までに示された管アセンブリのすくい上げ挿入体の下流側斜視図を概略的に示す図である。 図５に示されたすくい上げ挿入体の側方斜視図を概略的に示す図である。 本発明の別の実施の形態によるすくい上げ挿入体の上流側斜視図を概略的に示す図である。 図７に示されたすくい上げ挿入体の下流側斜視図を概略的に示す図である。 図７及び図８に示されたすくい上げ挿入体の上面図を概略的に示す図である。

詳細な説明
図１は、本発明の好適な実施の形態による管アセンブリ１０の一部の長手方向断面図を概略的に示している。図２、図３及び図４は、管アセンブリ１０の斜視図を概略的に示しており、図２及び図３は、管アセンブリ１０の２つの長手方向半部の、切断された斜視図を示しており、図４は、管アセンブリ１０の上流側の図を示している。管アセンブリ１０は、原子炉から流れてくる蒸気のような流体を搬送する。管アセンブリ１０は、主管１２と、直立管１４と、逃がし弁１６（分かりやすくするために図２から図４においては省略されている）と、すくい上げ挿入体１８とを有している。直立管１４の第１の端部６１は、交差部４４において主管１２に結合されており、直立管１４の上端部６２は、逃がし弁１６に連結されている。通常運転中、管アセンブリ１０内の圧力が逃がし弁１６の所定のしきい値よりも低い場合、逃がし弁１６が閉鎖され、主管１２内の流れは直立管１４の上流から直立管１４の下流へ流れる。すくい上げ挿入体１８は、主管１２内へ延びるように配置されており、主管１２を流過する蒸気の僅かな部分を上方に向かって直立管１４内へ閉じられた逃がし弁１６まで送り込み、再び主管１２内へ戻す。次いで、上方へ方向付けられた蒸気は主管１２内へ再び再循環し、これにより、直立管１４の入口を通過する渦離脱（vortex shedding）を崩壊させる。

すくい上げ挿入体１８は、フランジ２０であってよい連結部分２０と、この実施の形態においては半円筒状の本体部分２２と、すくい上げ部分２４とを有している。フランジ２０は、直立管１４のフランジ３０と、逃がし弁１６のフランジ３２との間に固定されている。本体部分２２は、フランジ２０から下方へ直立管１４の内周面４１に当接しながら延びておりかつすくい上げ部分２４をフランジ２０に結合しており、このフランジ２０はすくい上げ部分２４を直立管１４の上端部６２に結合している。すくい上げ部分２４は、すくい上げ部分２４の上端部３４が直立管１４内に位置し、すくい上げ部分２４の下端部３６が主管１２内に位置するように、位置決めされており、すくい上げ部分２４は、主管１２に関連して直立管１４の上流側において、直立管１４と主管１２との交差部４４に配置されており、直立管１４内から主管１２内へ延びている。すくい上げ部分２４は、本体部分２２から下方へ延びた前面２６を有しており、この前面２６には開口４０が形成されている。この実施の形態において、前面２６は、本体部分２２と一体でありかつ本体部分２２と同一平面を成している。すくい上げ部分２４は、直立管１４内から主管１２内へ延びた、前面２６と向き合ったチャネリング面２８をも有している。チャネリング面２８は、主管１２を流過する蒸気を直立管１４内へ案内するために位置決めされている。チャネリング面２８は、実質的に、上端部３４において直立管１４に対して平行であり、下端部３６において直立管１４に対して傾斜させられており、これにより、すくい上げ部分２４は、主管１２を流過する蒸気をほぼ９０゜方向転換させる。この実施の形態において、前面２６は、半円筒状であり、チャネリング面２８は、上端部３４において半円筒状である。つまり、上端部３４において、前面２６は、チャネリング面２８に対して凸状であり、チャネリング面２８は、前面２６に対して凹状である。すくい上げ部分２４は、前面２６とチャネリング面２８とを結合するチャネリング側部２７，２９をも有しており、これは、蒸気を主管１２から直立管１４へ方向付けることを補助する。好適な実施の形態において、直立管１４の直径は６インチ（１５．２４ｃｍ）であり、主管１２の直径は２４インチ（６０．９６ｃｍ）である。

択一的な実施の形態においては、フランジ２０及び本体部分２２は省略され、すくい上げ部分２４は、例えば溶接によって、主管１２及び直立管１４のうちの少なくとも一方に、直接に結合されてもよい。

図５及び図６は、それぞれ、すくい上げ挿入体１８の、下流側斜視図と側方斜視図とを示している。フランジ２０には、均等に間隔を置いて配置された孔３８が形成されている。フランジ２０を直立管１４（図１から図４）又は逃がし弁１６（図１）のうちの少なくとも一方に固定するために、ボルト等の締結具が孔３８に貫通させられる。前面２６は、本体部分２２から下方へ延びており、蒸気が進入し、チャネリング面２８によって上方へ本体部分２２及びフランジ２０に向かって方向付けられるために、前面に形成された開口４０を有している。チャネリング面２８は、上端部３４においては本体部分２２に対して平行であるが、下方へ延びており、下端部３６においては前面２６に向かって湾曲している。

図７及び図８は、本発明の別の実施の形態によるすくい上げ挿入体１１８の、上流側斜視図と、下流側斜視図とを示している。実質的にすくい上げ挿入体１８（図１から図６）と同じ形式で蒸気を主管１２（図１から図４）から直立管１４内へ方向付けるために、すくい上げ挿入体１８は直立管１４（図１から図４）に挿入されている。すくい上げ挿入体１１８は、フランジ１２０と、本体部分１２２と、すくい上げ部分１２４とを有している。すくい上げ部分１２４は、前面１２６と、チャネリング面１２８と、チャネリング側部１２７，１２９とを有している。チャネリング側部１２７，１２９は、前面１２６とチャネリング面１２８とを結合しておりかつ蒸気を主管１２（図１から図４）から直立管１４（図１から図４）へ方向付けるのを補助する。本体部分１２２は、フランジ１２０から下方へ、すくい上げ部分１２４の上端部１３４における前面１２６まで延びており、この前面１２６は、下端部１３６において、本体部分１２２から離れるように湾曲しておりかつ主管１２（図１から図４）において本体部分１２２を超えて上流へ突出している。下端部１３６において、前面１２６の少なくとも一部は、主管１２（図１から図４）の内周面に接触している。チャネリング側部１２７，１２９は前面１２６から内方へ延びており、前面１２６をチャネリング面１２８に結合している。前面１２６と、チャネリング面１２８と、チャネリング側部１２７，１２９とは、蒸気が流過するための開口１４０を形成しており、すくい上げ部分１２４は、この蒸気を、本体部分１２２及びフランジ１２０に向かって方向付ける。両端部１３４，１３６において、開口１４０は、半環状である。

図９は、すくい上げ挿入体１１８の平面図を示している。すくい上げ部分１２４の上端部１３４が示されており、チャネリング側部１２７，１２９は、前面１２６から半径方向内方へチャネリング面１２８に向かって延びている。前面１２６は、チャネリング面１２８に対して凸状であり、チャネリング面１２８は、前面１２６に対して凹状である。

前記説明において、発明は、特定の典型的な実施の形態及び例に関連して説明された。しかしながら、以下の請求項に示された発明のより広い思想及び範囲から逸脱することなく、前記実施の形態及び例に変更がなされてもよいことは明らかである。明細書及び図面は、従って、限定的な意味ではなく、例示として見なされるべきである。

Claims (18)

1. 流体を方向付けかつ音響的渦結合共振を緩和するための管アセンブリにおいて、
   流体を第１の方向に供給する主管と、
   交差部において主管に結合された直立管と、
   前記交差部に位置決めされた、流体を直立管に向かって方向付けるすくい上げ部分とが設けられていることを特徴とする、管アセンブリ。
2. 前記直立管の内周面に沿って延びた、前記すくい上げ部分に結合された本体部分が設けられている、請求項１記載の管アセンブリ。
3. 前記本体部分を前記直立管に結合するための結合部分が設けられている、請求項２記載の管アセンブリ。
4. 前記すくい上げ部分が、主管の内部から直立管の内部へ延びたチャネリング面を有している、請求項１記載の管アセンブリ。
5. 前記すくい上げ部分が、さらに、前記チャネリング面からずれた前面を有している、請求項４記載の管アセンブリ。
6. 前記すくい上げ部分に、流体が通過するための開口が形成されている、請求項１記載の管アセンブリ。
7. 前記直立管に結合された逃がし弁が設けられている、請求項１記載の管アセンブリ。
8. 流体を主管から直立管内へ方向付けかつ直立管への入口における音響的渦結合共振を緩和するためのすくい上げ挿入体において、
   流体が進入するための第１の端部と、流体が流出するための、前記第１の端部とは反対側の第２の端部とを有するすくい上げ部分とが設けられており、流体を第２の端部に向かって方向付けるために前記第１の端部が傾斜させられており、
   すくい上げ部分の第２の端部に結合された本体部分が設けられており、
   直立管に取り付けるための、本体部分に結合された結合部分が設けられていることを特徴とする、すくい上げ挿入体。
9. 前記すくい上げ部分が、流体を本体部分に向かって方向転換するための、本体部分からずれたチャネリング面を有している、請求項８記載のすくい上げ挿入体。
10. 前記チャネリング面が、すくい上げ部分の第１の端部において本体部分に対して傾斜させられている、請求項９記載のすくい上げ挿入体。
11. 前記すくい上げ部分が、本体部分から延びた、チャネリング面と向き合った前面を有している、請求項９記載のすくい上げ挿入体。
12. 前記前面は、第２の端部において、チャネリング面に対して凹面状である、請求項１１記載のすくい上げ挿入体。
13. 前記チャネリング面は、第２の端部において、前面に対して凹面状である、請求項１１記載のすくい上げ挿入体。
14. 前記すくい上げ部分が、チャネリング面と前面とを結合するチャネリング側部を有している、請求項１１記載のすくい上げ挿入体。
15. 前記すくい上げ部分に、流体が通過するための開口が形成されている、請求項８記載のすくい上げ挿入体。
16. 前記開口が、第２の端部において半環状である、請求項１５記載のすくい上げ挿入体。
17. 直立管への入口における音響的渦結合共振を緩和する方法において、
    主管を流過する流体を上方へ直立管内へ方向付けるために、主管と直立管との間の交差部にすくい上げ部分を提供することを特徴とする、直立管への入口における音響的渦結合共振を緩和する方法。
18. すくい上げ部分を提供することが、すくい上げ部分を直立管の端部に結合することを含む、請求項１７記載の方法。

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