JP3247214B2 - 主蒸気隔離弁 - Google Patents
主蒸気隔離弁Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K47/00—Means in valves for absorbing fluid energy
- F16K47/08—Means in valves for absorbing fluid energy for decreasing pressure or noise level and having a throttling member separate from the closure member, e.g. screens, slots, labyrinths
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K1/00—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces
- F16K1/02—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with screw-spindle
- F16K1/06—Special arrangements for improving the flow, e.g. special shape of passages or casings
- F16K1/10—Special arrangements for improving the flow, e.g. special shape of passages or casings in which the spindle is inclined to the general direction of flow
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
- F16K27/00—Construction of housing; Use of materials therefor
- F16K27/02—Construction of housing; Use of materials therefor of lift valves
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は主蒸気隔離弁に係り、特
に沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）プラントに好適な弁内の蒸
気流動の円滑化を図った主蒸気隔離弁に関する。
に沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）プラントに好適な弁内の蒸
気流動の円滑化を図った主蒸気隔離弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ＢＷＲプラントでは、図13に示
すように原子炉圧力容器１を例えば４本の主蒸気管２を
介して蒸気タービン３に直接接続しているので、原子炉
格納容器４の内外において、第１および第２の主蒸気隔
離弁５，６を各主蒸気管２にそれぞれ介在させており、
これら第１および第２の主蒸気隔離弁５，６を閉じるこ
とにより原子炉圧力容器１を必要に応じて隔離し得るよ
うになっている。
すように原子炉圧力容器１を例えば４本の主蒸気管２を
介して蒸気タービン３に直接接続しているので、原子炉
格納容器４の内外において、第１および第２の主蒸気隔
離弁５，６を各主蒸気管２にそれぞれ介在させており、
これら第１および第２の主蒸気隔離弁５，６を閉じるこ
とにより原子炉圧力容器１を必要に応じて隔離し得るよ
うになっている。
【０００３】また、蒸気タービン３で仕事をした蒸気は
復水器７で水に凝縮され、その後、給水系８を通して再
び原子炉圧力容器１に戻すようになっている。なお、図
13中、符号19は流量計測用のベンチュリ管、９は主蒸気
第３弁、10はヘッダである。
復水器７で水に凝縮され、その後、給水系８を通して再
び原子炉圧力容器１に戻すようになっている。なお、図
13中、符号19は流量計測用のベンチュリ管、９は主蒸気
第３弁、10はヘッダである。
【０００４】従来の第１および第２の主蒸気隔離弁５，
６は図14に示すように弁箱11の入口側部11ａと出口側部
11ｂを各主蒸気管２の途中に介在させて接続し、弁箱11
の弁体収容部11ｃ内に有底円筒状の弁体12をその軸方向
往復動自在に内蔵している。
６は図14に示すように弁箱11の入口側部11ａと出口側部
11ｂを各主蒸気管２の途中に介在させて接続し、弁箱11
の弁体収容部11ｃ内に有底円筒状の弁体12をその軸方向
往復動自在に内蔵している。
【０００５】弁体12の弁軸13は図中矢印で示す主蒸気の
流入方向に対して例えば４５°前傾しており、流路抵抗
の低減を図っている。また、弁軸13は駆動装置14に接続
され、弁体12をその軸方向に往復動させることにより流
体流路を開閉するようになっている。駆動装置14はエア
シリンダ14ａ、オイルシリンダ14ｂ、外部スプリング14
ｃ、スプリングシート14ｄおよびカップリング14ｅから
なっている。
流入方向に対して例えば４５°前傾しており、流路抵抗
の低減を図っている。また、弁軸13は駆動装置14に接続
され、弁体12をその軸方向に往復動させることにより流
体流路を開閉するようになっている。駆動装置14はエア
シリンダ14ａ、オイルシリンダ14ｂ、外部スプリング14
ｃ、スプリングシート14ｄおよびカップリング14ｅから
なっている。
【０００６】そして、弁体12が弁座16に着座すると全閉
し、図14に示すように弁体12がその上方に持ち上げら
れ、弁ポートが全開する。全開状態での弁体12の位置
は、その全開状態から全閉状態に至るまでのストローク
を短くするために、弁底が弁箱11の入口側部11ａのおよ
そ半ば位置になっている。
し、図14に示すように弁体12がその上方に持ち上げら
れ、弁ポートが全開する。全開状態での弁体12の位置
は、その全開状態から全閉状態に至るまでのストローク
を短くするために、弁底が弁箱11の入口側部11ａのおよ
そ半ば位置になっている。
【０００７】また、主蒸気隔離弁の管軸については、弁
座16を確保するため、入口側部11ａ流路の管軸は主蒸気
管２の管軸と同一の方向から弁座16に近づくにつれ弁体
12の軸に直交する。弁座16から出口に向かう出口側部11
ｂ流路の管軸は、弁座部で弁体の軸方向であったもの
が、出口に近づくにつれ主蒸気管の管軸方向となり、計
３回の曲がりおよび弁座16での絞りを伴った形状となっ
ている。
座16を確保するため、入口側部11ａ流路の管軸は主蒸気
管２の管軸と同一の方向から弁座16に近づくにつれ弁体
12の軸に直交する。弁座16から出口に向かう出口側部11
ｂ流路の管軸は、弁座部で弁体の軸方向であったもの
が、出口に近づくにつれ主蒸気管の管軸方向となり、計
３回の曲がりおよび弁座16での絞りを伴った形状となっ
ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の第１
および第２の主蒸気隔離弁５，６では、入口側部11ａ流
路からの蒸気の流れは、入口側部11ａ流路の弁体12側、
弁体12底部および弁座16部で急激に曲げられ、絞られ、
噴流状態となって、出口側部11ｂ流路に流れ込んだ後、
徐々に広がってゆく。その結果、弁体12底部および出口
側部11ｂ配管の弁座側の噴流周りに渦が発生し、流れの
乱れ成分も直管に比較してかなり大きなものとなる。
および第２の主蒸気隔離弁５，６では、入口側部11ａ流
路からの蒸気の流れは、入口側部11ａ流路の弁体12側、
弁体12底部および弁座16部で急激に曲げられ、絞られ、
噴流状態となって、出口側部11ｂ流路に流れ込んだ後、
徐々に広がってゆく。その結果、弁体12底部および出口
側部11ｂ配管の弁座側の噴流周りに渦が発生し、流れの
乱れ成分も直管に比較してかなり大きなものとなる。
【０００９】以上に述べたような流動状態により第１お
よび第２の主蒸気隔離弁５，６において、流路の曲が
り、急縮小、急拡大に伴った圧力損失を生ずる。これは
蒸気がタービン３に対して持つ力学的エネルギーの伝達
能力（圧力ヘッド）が圧力損失の分だけ減少することを
意味する。したがって、逆に、第１および第２の主蒸気
隔離弁５，６の圧力損失を低減することにより、その
分、プラントの効率を向上させることができる。
よび第２の主蒸気隔離弁５，６において、流路の曲が
り、急縮小、急拡大に伴った圧力損失を生ずる。これは
蒸気がタービン３に対して持つ力学的エネルギーの伝達
能力（圧力ヘッド）が圧力損失の分だけ減少することを
意味する。したがって、逆に、第１および第２の主蒸気
隔離弁５，６の圧力損失を低減することにより、その
分、プラントの効率を向上させることができる。
【００１０】また、流れの乱れ成分は弁体12の流体振動
を励起し、弁体12、弁軸13、およびそれらと接触してい
る構造材（入口ガイドリブ15等）に摩耗、損傷等を生じ
させる原因となる。主蒸気隔離弁５，６の下流側にある
弁等の機器（主蒸気第３弁９等）に対しても、同様にそ
の健全性を損なう原因となる課題がある。
を励起し、弁体12、弁軸13、およびそれらと接触してい
る構造材（入口ガイドリブ15等）に摩耗、損傷等を生じ
させる原因となる。主蒸気隔離弁５，６の下流側にある
弁等の機器（主蒸気第３弁９等）に対しても、同様にそ
の健全性を損なう原因となる課題がある。
【００１１】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的は弁内の流れの円滑化を図ることに
より、弁内で発生する圧力損失および流れの乱れを低減
した主蒸気隔離弁を提供することにある。
たもので、その目的は弁内の流れの円滑化を図ることに
より、弁内で発生する圧力損失および流れの乱れを低減
した主蒸気隔離弁を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために次のように構成される。以下、本願の請求項
１から16に記載の発明を、それぞれ第１の発明から第16
の発明という。
するために次のように構成される。以下、本願の請求項
１から16に記載の発明を、それぞれ第１の発明から第16
の発明という。
【００１３】第１の発明は、流体流路を開閉する弁体を
弁箱内に往復動自在に備えた主蒸気隔離弁において、前
記流体流路の管軸に垂直な平面上に投影された弁体の往
復動軸の方向を短軸とした楕円状の流路を有することを
特徴とし、弁全開状態において主流流路に弁体がさらさ
れる面積割合が小さく、しかも流路を長軸方向に広げ流
路面積を確保することを特徴とする。
弁箱内に往復動自在に備えた主蒸気隔離弁において、前
記流体流路の管軸に垂直な平面上に投影された弁体の往
復動軸の方向を短軸とした楕円状の流路を有することを
特徴とし、弁全開状態において主流流路に弁体がさらさ
れる面積割合が小さく、しかも流路を長軸方向に広げ流
路面積を確保することを特徴とする。
【００１４】第２の発明は、前記流体流路を開閉する弁
体を弁箱内に往復動自在に内蔵する主蒸気隔離弁におい
て、直径Ｄの円管から長軸Ｄ、短軸Ｄ×ｃｏｓθ（ただ
し、４５°≦θ≦６５°）の楕円管に変化する入口絞り
流路と、この入口絞り流路の下流端と同一の楕円管に、
その内部を弁体が管軸に対してθ角度で往復動できる円
管が接続された中間流路と、この中間流路と同一の楕円
管から直径Ｄの円管に変化する出口広がり流路とから構
成されることを特徴とする。
体を弁箱内に往復動自在に内蔵する主蒸気隔離弁におい
て、直径Ｄの円管から長軸Ｄ、短軸Ｄ×ｃｏｓθ（ただ
し、４５°≦θ≦６５°）の楕円管に変化する入口絞り
流路と、この入口絞り流路の下流端と同一の楕円管に、
その内部を弁体が管軸に対してθ角度で往復動できる円
管が接続された中間流路と、この中間流路と同一の楕円
管から直径Ｄの円管に変化する出口広がり流路とから構
成されることを特徴とする。
【００１５】第３の発明は、第２の発明の主蒸気隔離弁
の入口絞り流路の直管部を除く管軸長さをＬ１、出口広
がり流路の直管部を除く管軸長さをＬ２とし、前記入口
絞り流路の管軸長さと出口広がり流路の管軸長さの比Ｍ
＝Ｌ２／Ｌ１を定義した場合、１＜Ｍ≦１２．５の範囲
のＭとすることで、流れの剥離現象の起こり易い出口広
がり流路の長さを長くとることで、その広がり角を小さ
くしたことを特徴とする。
の入口絞り流路の直管部を除く管軸長さをＬ１、出口広
がり流路の直管部を除く管軸長さをＬ２とし、前記入口
絞り流路の管軸長さと出口広がり流路の管軸長さの比Ｍ
＝Ｌ２／Ｌ１を定義した場合、１＜Ｍ≦１２．５の範囲
のＭとすることで、流れの剥離現象の起こり易い出口広
がり流路の長さを長くとることで、その広がり角を小さ
くしたことを特徴とする。
【００１６】第４の発明は、第１から第３の発明の主蒸
気隔離弁において、前記出口広がり流路はその管軸方向
の平均流速をｗ、管軸方向の位置座標をｚ、定数をｃと
する場合、ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ＝ｃの式を満たす内面形状
を有することを特徴とする。
気隔離弁において、前記出口広がり流路はその管軸方向
の平均流速をｗ、管軸方向の位置座標をｚ、定数をｃと
する場合、ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ＝ｃの式を満たす内面形状
を有することを特徴とする。
【００１７】第５の発明は、第１から第３の発明の主蒸
気隔離弁において、前記入口絞り流路は、その管軸方向
の平均流速をｗ、管軸方向の位置座標をｚ、定数をｃと
する場合、ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ＝ｃの式を満たす内面形状
を有することを特徴とする。
気隔離弁において、前記入口絞り流路は、その管軸方向
の平均流速をｗ、管軸方向の位置座標をｚ、定数をｃと
する場合、ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ＝ｃの式を満たす内面形状
を有することを特徴とする。
【００１８】第６の発明は、第１から第３の発明の主蒸
気隔離弁において、前記出口広がり流路における速度境
界層の吸い込み用として、前記中間流路の下流側と、前
記出口広がり流路内の流れが剥離する位置の壁面近傍と
の間を導通する他の流路を設けたことを特徴とする。
気隔離弁において、前記出口広がり流路における速度境
界層の吸い込み用として、前記中間流路の下流側と、前
記出口広がり流路内の流れが剥離する位置の壁面近傍と
の間を導通する他の流路を設けたことを特徴とする。
【００１９】第７の発明は、第１から第３の発明の主蒸
気隔離弁において、前記出口広がり流路の壁に、乱流促
進体として、その深さ方向が、壁面に垂直な方向から管
軸断面の径方向の間の方向であり、長さ方向が楕円周に
沿った方向の溝構造をもつことを特徴とする。
気隔離弁において、前記出口広がり流路の壁に、乱流促
進体として、その深さ方向が、壁面に垂直な方向から管
軸断面の径方向の間の方向であり、長さ方向が楕円周に
沿った方向の溝構造をもつことを特徴とする。
【００２０】第８の発明は、第１から第７の発明の主蒸
気隔離弁において、前記流体流路を開閉する弁体を、弁
全開状態で、主流が直接弁体にぶつからないように、中
間流路の楕円流路外の位置になるように設置することを
特徴とする。
気隔離弁において、前記流体流路を開閉する弁体を、弁
全開状態で、主流が直接弁体にぶつからないように、中
間流路の楕円流路外の位置になるように設置することを
特徴とする。
【００２１】第９の発明は、第１から第８の発明の主蒸
気隔離弁において、前記流体流路を開閉する弁体の弁底
を球面状に形成したことを特徴とする。
気隔離弁において、前記流体流路を開閉する弁体の弁底
を球面状に形成したことを特徴とする。
【００２２】第10の発明は、第８の発明の主蒸気隔離弁
において、前記流体流路を開閉する弁体の弁底形状を、
弁全開状態で楕円流路と弁体底面の間に存在する空間を
ほぼ埋める非軸対称である形状としたことを特徴とす
る。
において、前記流体流路を開閉する弁体の弁底形状を、
弁全開状態で楕円流路と弁体底面の間に存在する空間を
ほぼ埋める非軸対称である形状としたことを特徴とす
る。
【００２３】第11の発明は、第１から第１０の発明の主
蒸気隔離弁において、前記入口絞り流路内壁面、中間流
路内壁面、出口広がり流路内壁面および弁体外面に、そ
れら壁面近傍の流れに沿った深さおよび幅ともに略乱流
境界層の厚さの溝の加工を施したことを特徴とする。
蒸気隔離弁において、前記入口絞り流路内壁面、中間流
路内壁面、出口広がり流路内壁面および弁体外面に、そ
れら壁面近傍の流れに沿った深さおよび幅ともに略乱流
境界層の厚さの溝の加工を施したことを特徴とする。
【００２４】第12の発明は、第２から第１１の発明の主
蒸気隔離弁において、前記入口絞り流路の円管部を含む
入口配管と前記中間流路との間に差圧計を設けてなるこ
とを特徴とする。
蒸気隔離弁において、前記入口絞り流路の円管部を含む
入口配管と前記中間流路との間に差圧計を設けてなるこ
とを特徴とする。
【００２５】第13の発明は、第１から第１２の発明の主
蒸気隔離弁において、前記入口絞り流路の絞り始めと前
記出口広がり流路の広がり終りのコーナー部に曲面を形
成してなることを特徴とする。
蒸気隔離弁において、前記入口絞り流路の絞り始めと前
記出口広がり流路の広がり終りのコーナー部に曲面を形
成してなることを特徴とする。
【００２６】第14の発明は、第１から第１２の発明の主
蒸気隔離弁において、前記中間流路内の入口部に入口ガ
イドリブを設けるとともに前記弁体に軸方向に沿って背
面ガイドリブを設けてなることを特徴とする。
蒸気隔離弁において、前記中間流路内の入口部に入口ガ
イドリブを設けるとともに前記弁体に軸方向に沿って背
面ガイドリブを設けてなることを特徴とする。
【００２７】第15の発明は、第１から第１４の発明の主
蒸気隔離弁において、前記入口絞り流路、中間流路およ
び出口広がり流路の位置する弁箱外側面に補強リブを設
けてなることを特徴とする。
蒸気隔離弁において、前記入口絞り流路、中間流路およ
び出口広がり流路の位置する弁箱外側面に補強リブを設
けてなることを特徴とする。
【００２８】第16の発明は、第１から第１５の発明の主
蒸気隔離弁において、前記弁箱の肉厚を熱変形、配管反
力による弁座の変形を防止するに必要な厚さに保持して
なることを特徴とする。
蒸気隔離弁において、前記弁箱の肉厚を熱変形、配管反
力による弁座の変形を防止するに必要な厚さに保持して
なることを特徴とする。
【００２９】
（第１の発明）第１の発明は、図１（ａ）に示すように
管軸に垂直な平面上に投影された弁体12の弁軸13の方向
を短軸とした中間流路22に弁体12がさらされる面積割合
が小さく、しかも流路を図１（ｂ）および（ｄ）に示し
たように長軸方向に広げ流路面積を確保する構成であ
る。
管軸に垂直な平面上に投影された弁体12の弁軸13の方向
を短軸とした中間流路22に弁体12がさらされる面積割合
が小さく、しかも流路を図１（ｂ）および（ｄ）に示し
たように長軸方向に広げ流路面積を確保する構成であ
る。
【００３０】この場合、弁体12が流路にさらされること
によって生ずる弁体12の後流の渦の発生、弁体12の底部
近くで流路が絞られ流速が速くなることに起因する流体
の摩擦抵抗の増加を防ぐことができる。その結果、主蒸
気隔離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減
を図ることができる。また、楕円流路を採ることにより
流路を直線状にすることができる。
によって生ずる弁体12の後流の渦の発生、弁体12の底部
近くで流路が絞られ流速が速くなることに起因する流体
の摩擦抵抗の増加を防ぐことができる。その結果、主蒸
気隔離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減
を図ることができる。また、楕円流路を採ることにより
流路を直線状にすることができる。
【００３１】（第２の発明）第２の発明は、図１（ｂ）
から（ｄ）に示すように直径Ｄの円管から楕円管に変化
する図１（ａ）に示すように入口絞り流路21と、この入
口絞り流路21の下流端と同一の楕円管に、その内部を弁
体12が管軸に対してθ角度で往復動できる円管が接続さ
れた中間流路22と、この中間流路22と同一の楕円管から
直径Ｄの円管に変化する出口広がり流路23からなり、３
つの流路21〜23の管軸は一直線上にある。
から（ｄ）に示すように直径Ｄの円管から楕円管に変化
する図１（ａ）に示すように入口絞り流路21と、この入
口絞り流路21の下流端と同一の楕円管に、その内部を弁
体12が管軸に対してθ角度で往復動できる円管が接続さ
れた中間流路22と、この中間流路22と同一の楕円管から
直径Ｄの円管に変化する出口広がり流路23からなり、３
つの流路21〜23の管軸は一直線上にある。
【００３２】この場合、主流は曲げられることなく、な
めらかに、しかも、緩やかに縮小、拡大され、主蒸気隔
離弁を通過する。すなわち、従来の主蒸気隔離弁にあっ
た、主流の曲げ、急縮小、急拡大がなくなり、渦の発生
も抑制される。その結果、主蒸気隔離弁内の圧力損失の
低減、流れの乱れの発生の低減を図ることができる。
めらかに、しかも、緩やかに縮小、拡大され、主蒸気隔
離弁を通過する。すなわち、従来の主蒸気隔離弁にあっ
た、主流の曲げ、急縮小、急拡大がなくなり、渦の発生
も抑制される。その結果、主蒸気隔離弁内の圧力損失の
低減、流れの乱れの発生の低減を図ることができる。
【００３３】ここで、ｃｏｓθのθが４５°未満では弁
体ストローク長ｌがｌ≧Ｄと長くなり、駆動機構の高さ
（長さ）が高くなり耐震上不利となる。一方、θが６５
°を超えると圧損が従来の主蒸気隔離弁と殆ど変わらな
くなり、６５°で従来の８０％、７０°で従来の１３０
％の圧損になる。
体ストローク長ｌがｌ≧Ｄと長くなり、駆動機構の高さ
（長さ）が高くなり耐震上不利となる。一方、θが６５
°を超えると圧損が従来の主蒸気隔離弁と殆ど変わらな
くなり、６５°で従来の８０％、７０°で従来の１３０
％の圧損になる。
【００３４】（第３の発明）第３の発明は、第２の発明
の主蒸気隔離弁において、図１（ａ）に示すように流れ
の剥離現象の起こり易い出口広がり流路23の長さＬ２
を、入口絞り流路21の長さＬ１よりも相対的に長くとる
ことで、出口広がり流路23の広がり角を小さくするもの
である。
の主蒸気隔離弁において、図１（ａ）に示すように流れ
の剥離現象の起こり易い出口広がり流路23の長さＬ２
を、入口絞り流路21の長さＬ１よりも相対的に長くとる
ことで、出口広がり流路23の広がり角を小さくするもの
である。
【００３５】これにより、出口広がり流路23における流
れの剥離現象を起き難くし、剥離現象による渦の発生を
防ぐ。その結果、主蒸気隔離弁内の圧力損失の低減、流
れの乱れの発生の低減を図ることができる。
れの剥離現象を起き難くし、剥離現象による渦の発生を
防ぐ。その結果、主蒸気隔離弁内の圧力損失の低減、流
れの乱れの発生の低減を図ることができる。
【００３６】ここで、１＜Ｍ≦１２．５において、１未
満では剥離の生じ易い出口広がり流路の長さを入口絞り
流路よりできるだけ長くとり、広がりを緩やかにし、剥
離を防ぐことができない。一方、１２．５を超えるとθ
＝６５°の場合でも入口の絞り流路を構成することが不
可となる。
満では剥離の生じ易い出口広がり流路の長さを入口絞り
流路よりできるだけ長くとり、広がりを緩やかにし、剥
離を防ぐことができない。一方、１２．５を超えるとθ
＝６５°の場合でも入口の絞り流路を構成することが不
可となる。
【００３７】（第４の発明）第４の発明は、第１から第
３の発明の主蒸気隔離弁において、図１（ａ）に示す出
口広がり流路23を、下記 (1)式を満たすラッパ状の内面
形状としたものである。 ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ＝ｃ …(1) ただし、ｗ：管軸方向の平均流速 ｚ：管軸方向の位置座標 ｃ：定数 ところで、 ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ ∝ −（ｄｐ／ｄｚ） ｐ：管断面での平均圧力 であるから、出口広がり流路23で、圧力は一定の割合で
増加する。したがって、出口広がり流路23全体にわたっ
て、急激に圧力が上昇する箇所がなく、剥離現象（壁と
の摩擦によって運動量が小さくなっている速度境界層内
の流体塊が圧力の上昇に耐えきれずに逆流を始める現
象）が生じにくい形状となっている。
３の発明の主蒸気隔離弁において、図１（ａ）に示す出
口広がり流路23を、下記 (1)式を満たすラッパ状の内面
形状としたものである。 ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ＝ｃ …(1) ただし、ｗ：管軸方向の平均流速 ｚ：管軸方向の位置座標 ｃ：定数 ところで、 ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ ∝ −（ｄｐ／ｄｚ） ｐ：管断面での平均圧力 であるから、出口広がり流路23で、圧力は一定の割合で
増加する。したがって、出口広がり流路23全体にわたっ
て、急激に圧力が上昇する箇所がなく、剥離現象（壁と
の摩擦によって運動量が小さくなっている速度境界層内
の流体塊が圧力の上昇に耐えきれずに逆流を始める現
象）が生じにくい形状となっている。
【００３８】流れの剥離が生じ難いことにより、それに
伴って発生する渦が生じ難くなり、その結果、主蒸気隔
離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減を図
ることができる。
伴って発生する渦が生じ難くなり、その結果、主蒸気隔
離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減を図
ることができる。
【００３９】なお、一般に広がりを有する管の内面形状
が（１）式を満たすとき、同一長さの円錐形広がり管に
比べて圧力損失が２０〜６０％減少することは実験的に
確かめられている。
が（１）式を満たすとき、同一長さの円錐形広がり管に
比べて圧力損失が２０〜６０％減少することは実験的に
確かめられている。
【００４０】（第５の発明）第５の発明は、第１から第
３の発明の主蒸気隔離弁において、図１（ａ）に示す入
口絞り流路21を、下記(1) 式を満たすベルマウス状の内
面形状としたものである。 ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ＝ｃ …(1) ただし、ｗ：管軸方向の平均流速 ｚ：管軸方向の位置座標 ｃ：定数
３の発明の主蒸気隔離弁において、図１（ａ）に示す入
口絞り流路21を、下記(1) 式を満たすベルマウス状の内
面形状としたものである。 ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ＝ｃ …(1) ただし、ｗ：管軸方向の平均流速 ｚ：管軸方向の位置座標 ｃ：定数
【００４１】これにより、入口絞り流路21において主流
は一定の圧力勾配で圧力を減じ、滑らかに中間流路に流
れ込む。その結果、入口絞り流路21における渦の発生、
乱れの発生が抑制され、主蒸気隔離弁内の圧力損失の低
減、流れの乱れの発生の低減を図ることができる。
は一定の圧力勾配で圧力を減じ、滑らかに中間流路に流
れ込む。その結果、入口絞り流路21における渦の発生、
乱れの発生が抑制され、主蒸気隔離弁内の圧力損失の低
減、流れの乱れの発生の低減を図ることができる。
【００４２】（第６の発明）第６の発明は、第１から第
３の発明の主蒸気隔離弁において、図３に示したように
出口広がり流路23における速度境界層の吸い込み用とし
て、中間流路22の下流側に吸込孔25を設け、出口広がり
流路23内の流れが剥離する位置の壁面近傍に戻り孔26を
設け、これらの外側を別流路壁27で覆い、中間流路22の
下流と、出口広がり流路23との間を導通させたものであ
る。
３の発明の主蒸気隔離弁において、図３に示したように
出口広がり流路23における速度境界層の吸い込み用とし
て、中間流路22の下流側に吸込孔25を設け、出口広がり
流路23内の流れが剥離する位置の壁面近傍に戻り孔26を
設け、これらの外側を別流路壁27で覆い、中間流路22の
下流と、出口広がり流路23との間を導通させたものであ
る。
【００４３】出口広がり流路23の管では主流が広げら
れ、平均流速が小さくなり、平均圧力は流路面積が小さ
く流速の速い中間流路22よりも高くなる。そこで、図３
に示すように主流の側面どうしを別流路28で結ぶと、出
口広がり流路23から中間流路へ主流の一部が別流路28を
伝って流れ込む。
れ、平均流速が小さくなり、平均圧力は流路面積が小さ
く流速の速い中間流路22よりも高くなる。そこで、図３
に示すように主流の側面どうしを別流路28で結ぶと、出
口広がり流路23から中間流路へ主流の一部が別流路28を
伝って流れ込む。
【００４４】したがって、出口広がり流路23側の別流路
28への戻り孔26の位置を、流れの剥離位置近傍に採るこ
とにより、速度境界層内の流れを加速し、出口広がり流
路における流れの剥離を防ぐことができる。
28への戻り孔26の位置を、流れの剥離位置近傍に採るこ
とにより、速度境界層内の流れを加速し、出口広がり流
路における流れの剥離を防ぐことができる。
【００４５】なお、中間流路22側の別流路28からの吸込
孔25は、中間流路22のなかで最も圧力が低下している下
流側位置となっており、これにより別流路28の両端での
圧力差が大きくなる。
孔25は、中間流路22のなかで最も圧力が低下している下
流側位置となっており、これにより別流路28の両端での
圧力差が大きくなる。
【００４６】以上、別流路28による出口広がり流路23で
の速度境界層内の流体吸い込みにより、流れの剥離を防
ぎ、それに伴う渦の発生を抑える。その結果、主蒸気隔
離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減を図
ることができる。
の速度境界層内の流体吸い込みにより、流れの剥離を防
ぎ、それに伴う渦の発生を抑える。その結果、主蒸気隔
離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減を図
ることができる。
【００４７】（第７の発明）第７の発明は、第１から第
３の発明の主蒸気隔離弁において、図４に示すように出
口広がり流路23の内壁に乱流促進体として複数の溝29を
形成して溝構造をもたせたものである。
３の発明の主蒸気隔離弁において、図４に示すように出
口広がり流路23の内壁に乱流促進体として複数の溝29を
形成して溝構造をもたせたものである。
【００４８】これにより、主流と速度境界層内の流体と
がミキシングされ、主流の運動量が速度境界層内に伝達
され易くなる。その結果、出口広がり流路23において、
小さな渦は発生するものの、主流の剥離は抑えられ、大
きな渦の発生を防ぐことができる。したがって、結果的
に主蒸気隔離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生
の低減を図ることができる。
がミキシングされ、主流の運動量が速度境界層内に伝達
され易くなる。その結果、出口広がり流路23において、
小さな渦は発生するものの、主流の剥離は抑えられ、大
きな渦の発生を防ぐことができる。したがって、結果的
に主蒸気隔離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生
の低減を図ることができる。
【００４９】（第８の発明）第８の発明は、第１から第
７の発明の主蒸気隔離弁において、流体流路を開閉する
弁体12を弁全開状態で主流が直接弁体12に衝突しないよ
うに、中間流路22の楕円流路外の位置になるように設置
したものである。
７の発明の主蒸気隔離弁において、流体流路を開閉する
弁体12を弁全開状態で主流が直接弁体12に衝突しないよ
うに、中間流路22の楕円流路外の位置になるように設置
したものである。
【００５０】この場合、弁体12が流路にさらされること
によって生ずる弁体12の後流の渦および流れの乱れの発
生、弁体12の底部近くで流路が絞られ流速が速くなるこ
とに起因する流体の摩擦抵抗の増加を防ぐことができ
る。その結果、主蒸気隔離弁内の圧力損失の低減、流れ
の乱れの発生の低減を図ることができる。
によって生ずる弁体12の後流の渦および流れの乱れの発
生、弁体12の底部近くで流路が絞られ流速が速くなるこ
とに起因する流体の摩擦抵抗の増加を防ぐことができ
る。その結果、主蒸気隔離弁内の圧力損失の低減、流れ
の乱れの発生の低減を図ることができる。
【００５１】（第９の発明）第９の発明は、第１から第
８の発明の主蒸気隔離弁において、図５に示したように
流体流路を開閉する弁体12の弁底を曲面形状12ａに形成
したものである。
８の発明の主蒸気隔離弁において、図５に示したように
流体流路を開閉する弁体12の弁底を曲面形状12ａに形成
したものである。
【００５２】これにより、弁体12の底部のエッジで発生
する渦および流れの乱れの発生を防ぎ、その結果、主蒸
気隔離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減
を図ることができる。
する渦および流れの乱れの発生を防ぎ、その結果、主蒸
気隔離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減
を図ることができる。
【００５３】（第１０の発明）第１０の発明は、第８の
発明の主蒸気隔離弁において、流体流路を開閉する弁体
12の弁底形状を、図６に示したように弁全開状態で楕円
流路と弁体底面の間に存在する空間をおおよそ埋める非
軸対称形30に形成したものである。
発明の主蒸気隔離弁において、流体流路を開閉する弁体
12の弁底形状を、図６に示したように弁全開状態で楕円
流路と弁体底面の間に存在する空間をおおよそ埋める非
軸対称形30に形成したものである。
【００５４】これにより、従来、楕円流路と弁体12の底
面の間に存在する空間に、主流から循環力を得て発生し
ていた渦がなくなる。したがって、この渦による主流の
運動量の損失を防ぐことができ、また、そこで発生する
流れの乱れをなくすことができる。その結果、主蒸気隔
離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減を図
ることができる。
面の間に存在する空間に、主流から循環力を得て発生し
ていた渦がなくなる。したがって、この渦による主流の
運動量の損失を防ぐことができ、また、そこで発生する
流れの乱れをなくすことができる。その結果、主蒸気隔
離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減を図
ることができる。
【００５５】（第１１の発明）第１１の発明は、第１か
ら第１０の発明の主蒸気隔離弁において、図７に示した
ように入口絞り流路21の内壁面、中間流路22の内壁面、
出口広がり流路23の内壁面および弁体12の外面に、リブ
レット32を形成したものである。
ら第１０の発明の主蒸気隔離弁において、図７に示した
ように入口絞り流路21の内壁面、中間流路22の内壁面、
出口広がり流路23の内壁面および弁体12の外面に、リブ
レット32を形成したものである。
【００５６】このリブレット32により、乱流境界層内の
壁近くの乱流運動の構造が変えられ、乱流摩擦抵抗が減
少する。特に第２から第10の発明の主蒸気隔離弁におい
ては、入口絞り流路21の下流側、中間流路22および弁体
12の底面、出口広がり流路23の上流側における流路面積
は小さく、流速が大きいため、壁面との摩擦抵抗による
圧力損失も無視できない大きさとなる。したがって、リ
ブレット32による摩擦抵抗の減少により、主蒸気隔離弁
内の圧力損失の低減を図ることができる。
壁近くの乱流運動の構造が変えられ、乱流摩擦抵抗が減
少する。特に第２から第10の発明の主蒸気隔離弁におい
ては、入口絞り流路21の下流側、中間流路22および弁体
12の底面、出口広がり流路23の上流側における流路面積
は小さく、流速が大きいため、壁面との摩擦抵抗による
圧力損失も無視できない大きさとなる。したがって、リ
ブレット32による摩擦抵抗の減少により、主蒸気隔離弁
内の圧力損失の低減を図ることができる。
【００５７】（第１２の発明）第１２の発明は、流れの
円滑化の図られた第２から第11の発明の主蒸気隔離弁に
おいて、ベンチュリ流量計のごとく、入口配管（主蒸気
隔離弁の入口流路の円管部を含む）と、流路面積が小さ
くなって流速が大きく圧力が低下している中間流路との
間の差圧から主蒸気管の蒸気流量を計測する構成とした
ものである。
円滑化の図られた第２から第11の発明の主蒸気隔離弁に
おいて、ベンチュリ流量計のごとく、入口配管（主蒸気
隔離弁の入口流路の円管部を含む）と、流路面積が小さ
くなって流速が大きく圧力が低下している中間流路との
間の差圧から主蒸気管の蒸気流量を計測する構成とした
ものである。
【００５８】すなわち、図８（ａ）に示したように入口
配管33に入口配管側静止タップ34を取り付け、また中間
流路22の上流側に中間流路側静止タップ35を取り入れ、
これらのタップ34，35間に差圧計36を接続する。図８
（ｂ）の校正曲線37を基に主蒸気流量を計測する。
配管33に入口配管側静止タップ34を取り付け、また中間
流路22の上流側に中間流路側静止タップ35を取り入れ、
これらのタップ34，35間に差圧計36を接続する。図８
（ｂ）の校正曲線37を基に主蒸気流量を計測する。
【００５９】これにより、従来、主蒸気管の途中に設置
されている主蒸気流量計用のベンチュリ管を削除するこ
とができる。その結果、原子炉とタービンを結ぶ主蒸気
ラインの圧力損失を低減できる。
されている主蒸気流量計用のベンチュリ管を削除するこ
とができる。その結果、原子炉とタービンを結ぶ主蒸気
ラインの圧力損失を低減できる。
【００６０】（第１３の発明）第１３の発明は図９に示
したように入口絞り流路21の絞り始め部分Ａと、出口広
がり流路23の広がり終り部分Ｂの各々のコーナー部38に
半径Ｒをもった曲面39を形成したものである。コーナー
部38に曲面39を形成することにより、流体はより滑らか
に流れるようになる。
したように入口絞り流路21の絞り始め部分Ａと、出口広
がり流路23の広がり終り部分Ｂの各々のコーナー部38に
半径Ｒをもった曲面39を形成したものである。コーナー
部38に曲面39を形成することにより、流体はより滑らか
に流れるようになる。
【００６１】（第１４の発明）第１４の発明は図10に示
したように入口ガイドリブ40と背面ガイドリブ41を弁体
12の軸方向に設けたもので、これにより弁体12の軸方向
の往復動をガイドすることが容易となる。
したように入口ガイドリブ40と背面ガイドリブ41を弁体
12の軸方向に設けたもので、これにより弁体12の軸方向
の往復動をガイドすることが容易となる。
【００６２】（第１５の発明）第１５の発明は図11に示
したように入口絞り流路21、中間流路22および出口広が
り流路23の外側に補強リブ42を図11（ｂ）に示すように
設けることにより、熱変形、配管反力による弁座（円
形）の変形を防止することができる。
したように入口絞り流路21、中間流路22および出口広が
り流路23の外側に補強リブ42を図11（ｂ）に示すように
設けることにより、熱変形、配管反力による弁座（円
形）の変形を防止することができる。
【００６３】（第１６の発明）第１６の発明は図12に示
したように弁体12を収容する部分の弁箱20と、入口絞り
流路21および中間流路22の弁座16周りの弁箱に厚肉部43
を形成したもので、これにより熱変形、配管反力による
弁座（円形）の変形を防止することができ、かつ弁座16
からのリークを防止できる。
したように弁体12を収容する部分の弁箱20と、入口絞り
流路21および中間流路22の弁座16周りの弁箱に厚肉部43
を形成したもので、これにより熱変形、配管反力による
弁座（円形）の変形を防止することができ、かつ弁座16
からのリークを防止できる。
【００６４】
【実施例】本願の第１〜第１６の発明に係る主蒸気隔離
弁の実施例を図１から図12に基づいて説明する。各発明
の実施例については作用の項で概略的に説明したが、以
下の実施例は各発明に共通する部分を説明する。なお、
各図中、図14と共通する部分には同一符号を付して重複
する部分の説明は省略する。
弁の実施例を図１から図12に基づいて説明する。各発明
の実施例については作用の項で概略的に説明したが、以
下の実施例は各発明に共通する部分を説明する。なお、
各図中、図14と共通する部分には同一符号を付して重複
する部分の説明は省略する。
【００６５】図１（ａ）において、弁体12は弁箱の入口
絞り流路21、中間流路22および出口広がり流路23の管軸
に対し例えばθ＝６０°で往復動できる構造となってい
る。図１（ｂ）は図１（ａ）のＩａの部分を、図１
（ｃ）は図１（ａ）のＩｂの部分を、図１（ｄ）は図１
（ａ）のＩｃの部分をそれぞれ矢視方向から見た流路断
面形状である。
絞り流路21、中間流路22および出口広がり流路23の管軸
に対し例えばθ＝６０°で往復動できる構造となってい
る。図１（ｂ）は図１（ａ）のＩａの部分を、図１
（ｃ）は図１（ａ）のＩｂの部分を、図１（ｄ）は図１
（ａ）のＩｃの部分をそれぞれ矢視方向から見た流路断
面形状である。
【００６６】入口絞り流路21は直径Ｄの円管から長軸
Ｄ、短軸Ｄ／２の楕円流路に絞られ、中間流路22は長軸
Ｄ、短軸Ｄ／２の楕円流路に保たれ、出口流路23は長軸
Ｄ、短軸Ｄ／２の楕円流路から直径Ｄの円管に広げられ
ている。
Ｄ、短軸Ｄ／２の楕円流路に絞られ、中間流路22は長軸
Ｄ、短軸Ｄ／２の楕円流路に保たれ、出口流路23は長軸
Ｄ、短軸Ｄ／２の楕円流路から直径Ｄの円管に広げられ
ている。
【００６７】入口絞り流路21と出口広がり流路23の長さ
の比（Ｍ）は、例えばＭ＝３となっている。また、入口
絞り流路21と出口広がり流路23の楕円形状は、その面積
が下記 (1)式を満たすように、短軸の長さが変化してい
る。 ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ＝ｃ …(1) ただし、ｗ：管軸方向の平均流速 ｚ：管軸方向の位置座標 ｃ：定数 ｗ＝Ｑ／Ａ Ｑ：体積流量 Ａ：流路面積（＝πＤＢ／４）
の比（Ｍ）は、例えばＭ＝３となっている。また、入口
絞り流路21と出口広がり流路23の楕円形状は、その面積
が下記 (1)式を満たすように、短軸の長さが変化してい
る。 ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ＝ｃ …(1) ただし、ｗ：管軸方向の平均流速 ｚ：管軸方向の位置座標 ｃ：定数 ｗ＝Ｑ／Ａ Ｑ：体積流量 Ａ：流路面積（＝πＤＢ／４）
【００６８】このとき、入口絞り流路21の楕円形状は、
長軸はＤで一定とすることにより、短軸Ｂは次式で示さ
れる。 Ｂ＝Ｄ／（１＋（１／ｃｏｓ2 θ−１）×Ｚ／Ｌ１）
1/2 ただし、θ＝６０° Ｌ１：入口絞り流路長さ（直管部分の長さは除く） Ｚ：管軸方向位置（Ｚ＝０は、絞りが開始する位置）
長軸はＤで一定とすることにより、短軸Ｂは次式で示さ
れる。 Ｂ＝Ｄ／（１＋（１／ｃｏｓ2 θ−１）×Ｚ／Ｌ１）
1/2 ただし、θ＝６０° Ｌ１：入口絞り流路長さ（直管部分の長さは除く） Ｚ：管軸方向位置（Ｚ＝０は、絞りが開始する位置）
【００６９】また、出口広がり流路23の楕円形状は、同
じく長軸はＤで一定とすることより、短軸Ｂは次式で示
される。 Ｂ＝Ｄ／（（１−１／ｃｏｓ2 θ）×Ｚ’／Ｌ２＋１／
ｃｏｓ2 θ×Ｚ／Ｌ１）1/2 ただし、θ＝６０° Ｌ１：入口絞り流路長さ（直管部分の長さは除く） Ｚ’：管軸方向位置（Ｚ’＝０は、広がりが開始する位
置）
じく長軸はＤで一定とすることより、短軸Ｂは次式で示
される。 Ｂ＝Ｄ／（（１−１／ｃｏｓ2 θ）×Ｚ’／Ｌ２＋１／
ｃｏｓ2 θ×Ｚ／Ｌ１）1/2 ただし、θ＝６０° Ｌ１：入口絞り流路長さ（直管部分の長さは除く） Ｚ’：管軸方向位置（Ｚ’＝０は、広がりが開始する位
置）
【００７０】弁体12位置は弁全開状態で、主流が直接弁
体12に衝突しないように、中間流路22の楕円流路外の位
置になるように設置されている。
体12に衝突しないように、中間流路22の楕円流路外の位
置になるように設置されている。
【００７１】この構成によれば、主蒸気管２からの蒸気
の流れは、入口絞り流路21で滑らかに絞られ中間流路22
に流れ込み、弁体12に妨げられることなく中間流路22を
通過し、出口広がり流路23において剥離を抑制されつつ
広げられ、主蒸気隔離弁５，６から流出する。その結
果、主蒸気隔離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発
生の低減を図ることができる。
の流れは、入口絞り流路21で滑らかに絞られ中間流路22
に流れ込み、弁体12に妨げられることなく中間流路22を
通過し、出口広がり流路23において剥離を抑制されつつ
広げられ、主蒸気隔離弁５，６から流出する。その結
果、主蒸気隔離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発
生の低減を図ることができる。
【００７２】図２は、流動実験によって求めた、図１に
示す主蒸気隔離弁のモデルの圧力損失を、図14に示す従
来の主蒸気隔離弁のモデルの圧力損失と比較して示した
ものである。横軸は流体の速度ヘッド、縦軸は主蒸気隔
離弁における圧力損失ヘッドである。この図では、グラ
フの勾配が圧力損失係数を示す。この実験結果によれ
ば、図１に示す本発明の主蒸気隔離弁の圧力損失は図14
に示す従来の主蒸気隔離弁の圧力損失の約６０％にまで
低減できる。
示す主蒸気隔離弁のモデルの圧力損失を、図14に示す従
来の主蒸気隔離弁のモデルの圧力損失と比較して示した
ものである。横軸は流体の速度ヘッド、縦軸は主蒸気隔
離弁における圧力損失ヘッドである。この図では、グラ
フの勾配が圧力損失係数を示す。この実験結果によれ
ば、図１に示す本発明の主蒸気隔離弁の圧力損失は図14
に示す従来の主蒸気隔離弁の圧力損失の約６０％にまで
低減できる。
【００７３】図３は、第６の発明の実施例の全体構成を
示す縦断面図である。図３において、出口広がり流路23
における剥離点近傍の速度境界層内の流体は、吸込孔25
に吸い込まれ、別流路壁27により形成された別流路28を
通って、戻り孔26から主流に戻される。別流路壁27の代
りに、パイプにより吸込孔25と戻り孔26をつなぐ別流路
を形成することも可能である。
示す縦断面図である。図３において、出口広がり流路23
における剥離点近傍の速度境界層内の流体は、吸込孔25
に吸い込まれ、別流路壁27により形成された別流路28を
通って、戻り孔26から主流に戻される。別流路壁27の代
りに、パイプにより吸込孔25と戻り孔26をつなぐ別流路
を形成することも可能である。
【００７４】この構成によれば、別流路28により出口広
がり流路23の速度境界層内の流体を吸い込むことにより
流れの剥離を防止し、それに伴う渦の発生を抑えること
ができる。その結果、主蒸気隔離弁内の圧力損失の低
減、流れの乱れの発生の低減を図ることができる。
がり流路23の速度境界層内の流体を吸い込むことにより
流れの剥離を防止し、それに伴う渦の発生を抑えること
ができる。その結果、主蒸気隔離弁内の圧力損失の低
減、流れの乱れの発生の低減を図ることができる。
【００７５】図４は、第７の発明の実施例を説明するた
めの全体構成を示す縦断面図である。図４において、主
蒸気隔離弁の出口広がり流路23の内壁には、乱流促進体
として、その深さ方向が管軸断面の径方向であり、長さ
方向が楕円周に沿った方向の複数の溝29が形成されてい
る。
めの全体構成を示す縦断面図である。図４において、主
蒸気隔離弁の出口広がり流路23の内壁には、乱流促進体
として、その深さ方向が管軸断面の径方向であり、長さ
方向が楕円周に沿った方向の複数の溝29が形成されてい
る。
【００７６】これにより、主流と速度境界層内の流体と
がミキシングされ、主流の運動量が速度境界層内に伝達
され易くなる。その結果、出口広がり流路23において、
小さな渦は発生するものの、主流の剥離は抑えられ、大
きな渦の発生を防ぐことができる。したがって、結果的
に主蒸気隔離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生
の低減を図ることができる。
がミキシングされ、主流の運動量が速度境界層内に伝達
され易くなる。その結果、出口広がり流路23において、
小さな渦は発生するものの、主流の剥離は抑えられ、大
きな渦の発生を防ぐことができる。したがって、結果的
に主蒸気隔離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生
の低減を図ることができる。
【００７７】図５は、第９の発明の実施例の全体構成を
示す縦断面図である。図５において、流体流路を開閉す
る弁体12は、弁全開状態で、主流が直接弁体12に衝突し
ないように、中間流路22の楕円流路外の位置になるよう
に設置されており、さらに、その弁体12の弁底形状を曲
面形状12ａに形成している。
示す縦断面図である。図５において、流体流路を開閉す
る弁体12は、弁全開状態で、主流が直接弁体12に衝突し
ないように、中間流路22の楕円流路外の位置になるよう
に設置されており、さらに、その弁体12の弁底形状を曲
面形状12ａに形成している。
【００７８】この場合、弁体12が流路にさらされること
によって生ずる弁体12の後流の渦および流れの乱れの発
生、弁体12の底部近くで流路が絞られ流速が速くなるこ
とに起因する流体の摩擦抵抗の増加を防ぐことができ
る。さらに、弁体12の底部のエッジで発生する渦および
流れの乱れの発生を防ぎ、その結果、主蒸気隔離弁内の
圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減を図ることが
できる。
によって生ずる弁体12の後流の渦および流れの乱れの発
生、弁体12の底部近くで流路が絞られ流速が速くなるこ
とに起因する流体の摩擦抵抗の増加を防ぐことができ
る。さらに、弁体12の底部のエッジで発生する渦および
流れの乱れの発生を防ぎ、その結果、主蒸気隔離弁内の
圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減を図ることが
できる。
【００７９】図６は、第１０の発明の実施例の全体構成
を示す縦断面図である。図６において、流体流路を開閉
する弁体12の弁底形状は、弁閉状態で弁体シート面19が
弁座16に着座でき、かつ、弁全開状態で中間流路22の楕
円流路と弁体12の底面との間に存在する空間を大部分埋
めることができる非軸対称形30に形成されている。
を示す縦断面図である。図６において、流体流路を開閉
する弁体12の弁底形状は、弁閉状態で弁体シート面19が
弁座16に着座でき、かつ、弁全開状態で中間流路22の楕
円流路と弁体12の底面との間に存在する空間を大部分埋
めることができる非軸対称形30に形成されている。
【００８０】弁体12は非軸対称形30に形成されているの
で、例えば、弁箱（弁体収容部）20側には弁体位置決め
溝24、弁体12の側面には弁体位置決めレール31の構成の
弁体位置決め機構が必要である（図６（ｂ）参照）。
で、例えば、弁箱（弁体収容部）20側には弁体位置決め
溝24、弁体12の側面には弁体位置決めレール31の構成の
弁体位置決め機構が必要である（図６（ｂ）参照）。
【００８１】これにより、従来、楕円流路と弁体12の底
面との間に存在する空間に、主流から循環力を得て発生
していた渦がなくなる。したがって、この渦による主流
の運動量の損失を防ぐことができ、また、そこで発生す
る流れの乱れをなくすことができる。その結果、主蒸気
隔離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減を
図ることができる。
面との間に存在する空間に、主流から循環力を得て発生
していた渦がなくなる。したがって、この渦による主流
の運動量の損失を防ぐことができ、また、そこで発生す
る流れの乱れをなくすことができる。その結果、主蒸気
隔離弁内の圧力損失の低減、流れの乱れの発生の低減を
図ることができる。
【００８２】図７は、第１１の発明の実施例の全体構成
を示す縦断面図である。図７において、入口絞り流路21
内壁面、中間流路22内壁面、出口広がり流路23内壁面お
よび弁体12の外面には複数の溝状リブレット32が形成さ
れている。この溝状リブレット32の深さおよび幅は乱流
境界層の厚さ程度に選定され、具体的には0.01mmから0.
1mmの値に選定されている。
を示す縦断面図である。図７において、入口絞り流路21
内壁面、中間流路22内壁面、出口広がり流路23内壁面お
よび弁体12の外面には複数の溝状リブレット32が形成さ
れている。この溝状リブレット32の深さおよび幅は乱流
境界層の厚さ程度に選定され、具体的には0.01mmから0.
1mmの値に選定されている。
【００８３】リブレット32が形成される方向は、壁面近
傍の流れの方向に沿ったものである。この壁面近傍の流
れの方向は、第１から第１０の発明の主蒸気隔離弁のモ
デルを使用した流動試験を実施し、油膜法などによる壁
面近傍の流れの可視化を実施するなどして求めればよ
い。
傍の流れの方向に沿ったものである。この壁面近傍の流
れの方向は、第１から第１０の発明の主蒸気隔離弁のモ
デルを使用した流動試験を実施し、油膜法などによる壁
面近傍の流れの可視化を実施するなどして求めればよ
い。
【００８４】特に第２から第１０の発明の主蒸気隔離弁
においては、入口絞り流路21の下流側、中間流路22およ
び弁体12底面、出口広がり流路23の上流側における流路
面積は小さく、流速が大きくなることから、壁面との摩
擦抵抗による圧力損失も無視できない大きさとなる。し
たがって、このリブレット32により摩擦抵抗による圧力
損失の減少を図ることにより、主蒸気隔離弁内の圧力損
失の低減を図ることができる。
においては、入口絞り流路21の下流側、中間流路22およ
び弁体12底面、出口広がり流路23の上流側における流路
面積は小さく、流速が大きくなることから、壁面との摩
擦抵抗による圧力損失も無視できない大きさとなる。し
たがって、このリブレット32により摩擦抵抗による圧力
損失の減少を図ることにより、主蒸気隔離弁内の圧力損
失の低減を図ることができる。
【００８５】図８は、第１２の発明の実施例の全体構成
を示す縦断面図である。図８は第３、第８、第９の発明
を適用することによって流れの円滑化を図ることができ
る主蒸気隔離弁において、ベンチュリ流量計のごとく、
入口配管33と、流路面積が小さくなって流速が大きく圧
力が低下している中間流路22の上流側にそれぞれ静止タ
ップ34，35を設け、その間の差圧を差圧計36により計測
し、あらかじめ準備しておいた差圧（ΔＰ）の流量
（Ｑ）校正曲線37から主蒸気管の蒸気流量を求める構成
としたものである。静止タップ34，35は、それぞれ同一
の管軸方向位置で複数個設けてもよい。
を示す縦断面図である。図８は第３、第８、第９の発明
を適用することによって流れの円滑化を図ることができ
る主蒸気隔離弁において、ベンチュリ流量計のごとく、
入口配管33と、流路面積が小さくなって流速が大きく圧
力が低下している中間流路22の上流側にそれぞれ静止タ
ップ34，35を設け、その間の差圧を差圧計36により計測
し、あらかじめ準備しておいた差圧（ΔＰ）の流量
（Ｑ）校正曲線37から主蒸気管の蒸気流量を求める構成
としたものである。静止タップ34，35は、それぞれ同一
の管軸方向位置で複数個設けてもよい。
【００８６】このように、主蒸気隔離弁に流量計測素子
としての機能をもたせることによって、従来、主蒸気管
２の途中に設置されている主蒸気流量計測用のベンチュ
リ管19を削除することができる。その結果、原子炉圧力
容器１と蒸気タービン３を結ぶ主蒸気ラインの圧力損失
の低減を図ることができ、その分、蒸気がタービンに対
して持つ力学的エネルギーの伝達能力（圧力ヘッド）の
損失が低減し、プラントの効率を向上させることができ
る。
としての機能をもたせることによって、従来、主蒸気管
２の途中に設置されている主蒸気流量計測用のベンチュ
リ管19を削除することができる。その結果、原子炉圧力
容器１と蒸気タービン３を結ぶ主蒸気ラインの圧力損失
の低減を図ることができ、その分、蒸気がタービンに対
して持つ力学的エネルギーの伝達能力（圧力ヘッド）の
損失が低減し、プラントの効率を向上させることができ
る。
【００８７】図９から図12は第１３から第１６の発明ま
でを示しており、実施例については作用の項で説明した
ので、その説明は省略する。
でを示しており、実施例については作用の項で説明した
ので、その説明は省略する。
【００８８】
【発明の効果】本発明によれば、主蒸気隔離弁内の圧力
損失の低減および流れの乱れ発生の低減を図ることがで
きる。したがって、主蒸気隔離弁の圧力損失を低減でき
ることにより、その分、蒸気がタービンに対して持つ力
学的エネルギーの伝達能力（圧力ヘッド）の損失を低減
でき、それだけ、プラントの効率を向上させることがで
きる。
損失の低減および流れの乱れ発生の低減を図ることがで
きる。したがって、主蒸気隔離弁の圧力損失を低減でき
ることにより、その分、蒸気がタービンに対して持つ力
学的エネルギーの伝達能力（圧力ヘッド）の損失を低減
でき、それだけ、プラントの効率を向上させることがで
きる。
【００８９】また、流れの乱れの発生を低減できること
で、弁体の流体振動を抑制でき、弁体、弁棒およびそれ
らの接触している構造材の摩耗、損傷等を防げる。さら
に、主蒸気隔離弁の下流側にある弁などの機器に対して
も、同様にその健全性を保てる。
で、弁体の流体振動を抑制でき、弁体、弁棒およびそれ
らの接触している構造材の摩耗、損傷等を防げる。さら
に、主蒸気隔離弁の下流側にある弁などの機器に対して
も、同様にその健全性を保てる。
【図１】（ａ）は第１ないしは第１６の発明に係る実施
例に共通する部分をまとめた全体構成を示す縦断面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＩａの管軸断面図、（ｃ）は
（ａ）におけるＩｂの管軸断面図、（ｃ）は（ａ）にお
けるＩｃの管軸断面図。
例に共通する部分をまとめた全体構成を示す縦断面図、
（ｂ）は（ａ）におけるＩａの管軸断面図、（ｃ）は
（ａ）におけるＩｂの管軸断面図、（ｃ）は（ａ）にお
けるＩｃの管軸断面図。
【図２】図１に示す本発明に係る主蒸気隔離弁と、従来
の主蒸気隔離弁の圧力損失の比較を示す比較線図。
の主蒸気隔離弁の圧力損失の比較を示す比較線図。
【図３】第６の発明に係る実施例の全体構成を示す縦断
面図。
面図。
【図４】第７の発明に係る実施例の全体構成を示す縦断
面図。
面図。
【図５】第９の発明に係る実施例の全体構成を示す縦断
面図。
面図。
【図６】（ａ）は第10の発明に係る実施例の全体構成を
示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視方向を切断
した弁箱の弁体収容部軸断面図。
示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視方向を切断
した弁箱の弁体収容部軸断面図。
【図７】（ａ）は第11の発明に係る実施例の全体構成を
示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の流路の管軸方向を遠近
法による矢視図。
示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）の流路の管軸方向を遠近
法による矢視図。
【図８】（ａ）は第12の発明に係る実施例の全体構成を
示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）における校正曲線図。
示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）における校正曲線図。
【図９】（ａ）は第13の発明に係る実施例の全体構成を
示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を拡大して
示す断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ部を拡大して示
す断面図。
示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ部を拡大して
示す断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＢ部を拡大して示
す断面図。
【図１０】（ａ）は第14の発明に係る実施例の全体構成
を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断
面図。
を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断
面図。
【図１１】（ａ）は第15の発明に係る実施例の全体構成
を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断
面図。
を示す縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断
面図。
【図１２】第16の発明に係る実施例の全体構成を示す縦
断面図。
断面図。
【図１３】沸騰水型原子炉原子力発電プラントの原子炉
とタービン管の主配管系統図。
とタービン管の主配管系統図。
【図１４】従来の主蒸気隔離弁を示す縦断面図。
１…原子炉圧力容器、２…主蒸気管、３…蒸気タービ
ン、４…原子炉格納容器、５…第１の主蒸気隔離弁（内
弁）、６…第２の主蒸気隔離弁（外弁）、７…復水器、
８…給水系、９…主蒸気第３弁、10…ヘッダ、11…弁
箱、11ａ…弁箱入口側部、11ｂ…弁箱出口側部、11ｃ…
弁箱弁体収容部、12…弁体、13…弁軸、14…駆動装置、
14ａ…エアシリンダ、14ｂ…オイルシリンダ、14ｃ…外
部スプリング、14ｄ…スプリングシート、14ｅ…カップ
リング、15…入口ガイドリブ、16…弁座、17…弁蓋、18
…ヨークロッド、19…ベンチュリ管、20…弁箱（弁体収
容部）、21…入口絞り流路、22…中間流路、23…出口広
がり流路、24…弁体位置決め溝、25…吸込孔、26…戻り
孔、27…別流路壁、28…別流路、29…溝、30…非軸対称
形、31…弁体位置決めレール、32…リブレット、33…入
口配管、34…入口配管側静止タップ、35…中間流路側静
止タップ、36…差圧計、37…校正曲線、38…コーナー
部、39…曲面、40…背面ガイドリブ、42…補強リブ、43
…肉厚部。
ン、４…原子炉格納容器、５…第１の主蒸気隔離弁（内
弁）、６…第２の主蒸気隔離弁（外弁）、７…復水器、
８…給水系、９…主蒸気第３弁、10…ヘッダ、11…弁
箱、11ａ…弁箱入口側部、11ｂ…弁箱出口側部、11ｃ…
弁箱弁体収容部、12…弁体、13…弁軸、14…駆動装置、
14ａ…エアシリンダ、14ｂ…オイルシリンダ、14ｃ…外
部スプリング、14ｄ…スプリングシート、14ｅ…カップ
リング、15…入口ガイドリブ、16…弁座、17…弁蓋、18
…ヨークロッド、19…ベンチュリ管、20…弁箱（弁体収
容部）、21…入口絞り流路、22…中間流路、23…出口広
がり流路、24…弁体位置決め溝、25…吸込孔、26…戻り
孔、27…別流路壁、28…別流路、29…溝、30…非軸対称
形、31…弁体位置決めレール、32…リブレット、33…入
口配管、34…入口配管側静止タップ、35…中間流路側静
止タップ、36…差圧計、37…校正曲線、38…コーナー
部、39…曲面、40…背面ガイドリブ、42…補強リブ、43
…肉厚部。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F01D 17/10 F01L 15/00 F16K 1/00 G21D 1/00
Claims (16)
- 【請求項１】 流体流路を開閉する弁体を弁箱内に往復
動自在に備えた主蒸気隔離弁において、前記流体流路の
管軸に垂直な平面上に投影された弁体の往復動軸の方向
を短軸とした楕円状の流路を有することを特徴とする主
蒸気隔離弁。 - 【請求項２】 前記流路流路は、直径Ｄの円管から長軸
Ｄ、短軸Ｄ×ｃｏｓθ（ただし、４５°≦θ≦６５°）
の楕円管に変化する入口絞り流路と、この入口絞り流路
の下流端と同一の楕円管に、その内部を弁体が管軸に対
してθ角度で往復動できる円管が接続された中間流路
と、この中間流路と同一の楕円管から直径Ｄの円管に変
化する出口広がり流路とから構成されることを特徴とす
る請求項１記載の主蒸気隔離弁。 - 【請求項３】 前記入口絞り流路の直管部を除く管軸長
さをＬ１、出口広がり流路の直管部を除く管軸長さをＬ
２とし、前記入口絞り流路の管軸長さと出口広がり流路
の管軸長さの比Ｍ＝Ｌ２／Ｌ１を定義した場合、１＜Ｍ
≦１２．５の範囲のＭであることを特徴とする請求項２
記載の主蒸気隔離弁。 - 【請求項４】 前記出口広がり流路は、その管軸方向の
平均流速をｗ、管軸方向の位置座標をｚ、定数をｃとす
る場合、ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ＝ｃの式を満たす内面形状を
有することを特徴とする請求項１ないし３記載の主蒸気
隔離弁。 - 【請求項５】 前記入口絞り流路は、その管軸方向の平
均流速をｗ、管軸方向の位置座標をｚ、定数をｃとする
場合、ｄ（ｗ2 ）／ｄｚ＝ｃの式を満たす内面形状を有
することを特徴とする請求項１ないし３記載の主蒸気隔
離弁。 - 【請求項６】 前記中間流路の下流側と、前記出口広が
り流路内の流れが剥離する位置の壁面近傍との間を導通
する他の流路を設けたことを特徴とする請求項１ないし
３記載の主蒸気隔離弁。 - 【請求項７】 前記出口広がり流路の壁に、その深さ方
向が壁面に垂直な方向から管軸断面の径方向の間の方向
であり、長さ方向が楕円周に沿った方向の溝を形成して
なることを特徴とする請求項１ないし３記載の主蒸気隔
離弁。 - 【請求項８】 前記流体流路を開閉する弁体を、弁全開
状態で中間流路の楕円流路外の位置になるように設置し
てなることを特徴とする請求項１ないし７記載の主蒸気
隔離弁。 - 【請求項９】 前記流体流路を開閉する弁体の弁底を球
面状に形成したことを特徴とする請求項１ないし８記載
の主蒸気隔離弁。 - 【請求項１０】 前記流体流路を開閉する弁体の弁底形
状を、弁全開状態で楕円流路と弁体底面の間に存在する
空間をほぼ埋める非軸対称である形状としたことを特徴
とする請求項１ないし８記載の主蒸気隔離弁。 - 【請求項１１】 前記入口絞り流路内壁面、中間流路内
壁面、出口広がり流路内壁面および弁体外面に、それら
壁面近傍の流れに沿った深さおよび幅ともに略乱流境界
層の厚さの溝を形成してなることを特徴とする請求項１
ないし１０記載の主蒸気隔離弁。 - 【請求項１２】 前記入口絞り流路の円管部を含む入口
配管と前記中間流路との間に差圧計を設けてなることを
特徴とする請求項１ないし１１記載の主蒸気隔離弁。 - 【請求項１３】 前記入口絞り流路の絞り始めと前記出
口広がり流路の広がり終りのコーナー部に曲面を形成し
てなることを特徴とする請求項１ないし１２記載の主蒸
気隔離弁。 - 【請求項１４】 前記中間流路内の入口部に入口ガイド
リブを設けるとともに前記弁体に軸方向に沿って背面ガ
イドリブを設けてなることを特徴とする請求項１ないし
１３記載の主蒸気隔離弁。 - 【請求項１５】 前記入口絞り流路、中間流路および出
口広がり流路の位置する弁箱外側面に補強リブを設けて
なることを特徴とする請求項２ないし１４記載の主蒸気
隔離弁。 - 【請求項１６】 前記弁箱の肉厚を熱変形、配管反力に
よる弁座の変形を防止するに必要な厚さに保持してなる
ことを特徴とする請求項１ないし１５記載の主蒸気隔離
弁。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21298793A JP3247214B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 主蒸気隔離弁 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21298793A JP3247214B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 主蒸気隔離弁 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21298793A Expired - Fee Related JP3247214B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 主蒸気隔離弁 |
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| JP (1) | JP3247214B2 (ja) |
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| DE202004019955U1 (de) * | 2004-12-21 | 2006-05-04 | F.X. Stöhr GmbH & Co. Armaturenwerk KG | Ventil |
| JP2007024241A (ja) * | 2005-07-20 | 2007-02-01 | Denso Corp | 流体制御弁 |
| FR2930311B1 (fr) * | 2008-04-16 | 2013-08-09 | Dior Christian Parfums | Corps de vanne, vanne ayant un tel corps, dispositif de melange de constituants d'une composition et utilisation d'un tel melange. |
| US20140225020A1 (en) * | 2013-02-13 | 2014-08-14 | Fisher Controls International Llc | High Capacity Control Valve |
| JP6320252B2 (ja) * | 2014-09-10 | 2018-05-09 | 株式会社東芝 | 蒸気タービンシステム |
| JP6370705B2 (ja) * | 2014-12-26 | 2018-08-08 | 日立Ｇｅニュークリア・エナジー株式会社 | バタフライ弁 |
| US10054247B2 (en) * | 2015-03-31 | 2018-08-21 | Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. | Fluid regulators |
| US10281053B2 (en) * | 2015-10-12 | 2019-05-07 | Emerson Process Management Regulator Technologies, Inc. | Lattice structure valve/regulator body |
| CN108474488B (zh) * | 2016-01-14 | 2020-09-01 | 多可姆有限公司 | 具有反向流体供给功能的止回阀 |
| JP6687424B2 (ja) * | 2016-03-01 | 2020-04-22 | 株式会社テイエルブイ | 弁装置 |
| KR101884779B1 (ko) * | 2017-06-01 | 2018-08-03 | 부산대학교 산학협력단 | 선박 엔진의 실린더 온도 제어시스템용 3웨이 밸브 |
| EP3748206B1 (de) * | 2019-06-07 | 2021-11-17 | Focus-On V.O.F. | Hubventil zum steuern einer prozessfluidströmung |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2685426A (en) * | 1949-06-15 | 1954-08-03 | Edward Valves Inc | Valve body with material flow guide and inclined seat structure |
-
1993
- 1993-08-27 JP JP21298793A patent/JP3247214B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-08-18 US US08/292,274 patent/US5540415A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0763006A (ja) | 1995-03-07 |
| US5540415A (en) | 1996-07-30 |
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