JP5536585B2 - 圧力容器滑り支持装置及び滑り支持装置を使用するシステム - Google Patents

圧力容器滑り支持装置及び滑り支持装置を使用するシステム Download PDF

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Description

本発明は、滑り支持装置及び滑り支持装置を使用するシステムに関する。
従来の圧力容器を支持する1つの方法は、スカートによって圧力容器を支持することを含む。例えば、図1は、スカート15により取り囲まれた従来の圧力容器10を示す。スカート15は、圧力容器10及びペデスタルブラケット20の双方に堅固に結合される。圧力容器内部の圧力及び熱負荷によって、圧力容器は伸縮する場合がある。そのような伸縮はスカート15を撓ませるので、スカート15は疲労を起こしやすい。
米国特許第3,583,429号公報
本発明は、滑り支持装置及び滑り支持装置を使用するシステムを提供する。
一実施形態によれば、システムは、複数の支持フランジを有する圧力容器と、圧力容器を取り囲むペデスタルブラケットと、複数の支持フランジとペデスタルブラケットとの間にあり、圧力容器を半径方向に伸縮させるように構成された複数の滑り支持装置とを含んでもよい。
滑り支持装置は、支持フランジに装着されるように構成された支点保持部と、支点保持部に係合するように構成された支点支持部と、支点支持部を支持するように構成されたベースプレートブロックとを含んでもよい。
添付の図面と関連させた以下の詳細な説明から、本発明は更に明確に理解されるだろう。
図1はスカート型支持体を利用する従来の圧力容器を示した図である。 図2は一実施形態に係る滑り型支持装置により支持される圧力容器を示した図である。 図3は一実施形態に係る滑り支持装置と共に使用されてよい8つの支持フランジを示した圧力容器の平面図である。 図4は一実施形態に係る滑り支持装置を示した拡大図である。 図5A〜図5Cは一実施形態に係る支点保持部を示した図である。 図6A〜図6Cは一実施形態に係る支点支持部を示した図である。 図7A〜図7Bは一実施形態に係るベースプレートブロックを示した図である。 図8A及び図8Bは一実施形態に係る滑り支持装置を示した展開図である。 図9は一実施形態に係る垂直運動抑制部を示した図である。 図10は一実施形態に係る垂直運動抑制部を示した側面図である。
添付の図面を参照して実施形態を更に詳細に説明する。しかし、実施形態は多くの異なる形で実施されてもよく、本明細書に記載される実施形態に限定されると解釈されてはならない。以下の開示が徹底し且つ完全であり、発明概念を当業者に十分に伝達するように、実施形態は提供される。図中、明確にするため、層及び領域の厚さは誇張して示される。
明細書を通して、例えば、層、領域又は基板などの構成要素が別の構成要素「の上に載っている」、「に接続される」又は「に結合される」と説明される場合、その構成要素は他方の構成要素「の上に直接載っている」、「に直接接続される」又は「に直接結合される」状態であってもよいが、介在する層が存在してもよいことが理解されるだろう。これに対し、ある構成要素が別の構成要素「の上に直接載っている」、「に直接接続される」又は「に直接結合される」と説明される場合、介在する層は存在しないことが理解されるだろう。同じ図中符号は同様の要素を示す。本明細書において使用される場合の用語「及び/又は」は、そこに挙げられている項目のうち1つの項目、対応する項目又は少なくとも1つの項目の組み合わせを含む。
本明細書において、種々の部材、構成要素、領域、層及び/又は部分を説明するために、「第1の」、「第2の」などの用語が使用される。しかし、それらの用語により部材、構成要素、領域、層及び/又は部分が規定されてはならないことは明らかである。それらの用語は、単に1つの部材、構成要素、領域、層又は部分を別の部材、構成要素、領域、層又は部分と区別するために使用されるにすぎない。従って、「第1の」と説明される部材、構成要素、領域、層又は部分は、本発明の一般発明概念の教示から逸脱することなく第2の部材、構成要素、領域、層又は部分と説明されてもよい。
本明細書において、「下方」、「下部」、「底部」、「の上」、「上部」及び/又は「最上部」などの相対的用語は、図に示される1つの要素と別の要素との関係を説明するために使用されてもよい。相対関係を示す用語は、図に示される向きに加えて装置の種々の向きも含むことを意図する。例えば、図中の装置が反転された場合、他の要素の「上方」側にあると説明されている要素は、他の要素の「下方」側に位置することになるだろう。従って、この例で挙げた用語「上方」は、図の特定の向きに応じて「下方」及び「上方」の双方の向きを含んでもよい。
本明細書において使用される用語は実施形態を説明することのみを目的とし、本発明を限定することを意図しない。本明細書において、単数形は、特に明示して指示されない限り複数形も含むことを意図する。更に、本明細書において使用される場合の用語「具備する」は、そこに挙げられている特徴、数字、ステップ、動作、要素及び/又は構成要素の存在を特定するが、1つ以上の他の特徴、数字、ステップ、動作、要素、構成要素及び/又はそれらの集合の存在又は追加を除外しないことが理解されるだろう。
図2及び図3は、一実施形態に係る滑り型支持装置により支持された圧力容器を示した平面図及び側面図である。図示されるように、圧力容器10はペデスタルブラケット20により取り囲まれている。圧力容器10は両端が開いた縦向きの円筒に類似していてもよい。圧力容器10は原子炉圧力容器であってもよいが、実施形態は原子炉圧力容器に限定されない。ペデスタルブラケット20は、圧力容器10を取り囲むコンクリート製リングから構成されてもよい。ペデスタルブラケット20は、ペデスタルブラケットの上面20aに埋め込まれた鋼板(図示せず)を含んでもよい。以下に説明されるように、鋼板は滑り支持装置300の装着場所として機能してもよい。
図2及び図3に示されるように、圧力容器10は、圧力容器10の周囲に沿って等間隔で配置された8つの支持フランジ25を含んでもよい。支持フランジ25は、圧力容器10の製造中に圧力容器10と一体に形成されてもよいし、あるいは製造後に圧力容器10に溶接されてもよい。前述のように、8つの支持フランジ25の各々は圧力容器10の周囲に沿って等間隔で配置されてもよい。例えば、各支持フランジは圧力容器10の軸に関して約45°の間隔で配置されてもよい。図2及び図3は、8つの支持フランジ25を有する従来の圧力容器10を示すが、実施形態はこれに限定されない。例えば、支持フランジの数は7つ以下又は9つ以上であってもよい。
各支持フランジ25とペデスタルブラケット20との間に滑り支持装置300がある。図4に示されるように、各滑り支持装置300は支点保持部310、支点支持部320及びベースプレートブロック330を含んでもよい。支点保持部310、支点支持部320及びベースプレートブロック330は、それぞれ低合金鋼から製造されてもよい。支点保持部310、支点支持部320及びベースプレートブロック330を製造するために使用されてもよい低合金鋼は、例えば、SA503及びSA508などであるが、それらに限定されない。各支持フランジ25の下方の各滑り支持装置300は同一であるので、簡略にするため、滑り支持装置300の1つについてのみ説明する。
図4、図5A、図5B及び図5Cに示されるように、支点保持部310は、長さL310を有するかなり長くまっすぐな棒体に似ている。支点保持部310はほぼ平坦な上面312と、支点保持部310の底面に沿って形成された溝314とを含んでもよい。図5Bに示されるように、溝314は半径R310を有する円形の輪郭形状を有してもよい。支点保持部310の上面312は支持フランジ25の底面に装着されてもよい。例えば、支点保持部312は支持フランジ25に溶接されるか又は支持フランジ25にボルト留めされてもよい。
図6A、図6B及び図6Cは、支点支持部320を示す。支点支持部320は長さL320を有する棒に似ている。支点支持部320は、図6Bに示されるような丸みのある角部322及び324を有する三角形の横断面を有してもよい。例えば、支点支持部の下の角部324は丸み付けされてもよく、支点支持部の底面の平坦な部分はL320’の長さを有してもよい。更に、支点支持部の上の角部322はR320の半径を有するように丸み付けされてもよい。本実施形態において、支点支持部320の上の角部322の半径R320は、支点保持部310の溝314の半径R310とほぼ等しくなければならない。しかし、実施形態はそれに限定されない。例えば、半径R320は半径R310より小さくてもよい。
ベースプレートブロック330は多段ブロック構造に似ていてもよい。例えば、図7A及び図7Bに示されるように、ベースプレートブロック330は第1の端部分332、第2の端部分336及び中央部分334を含んでもよい。第1の端部分332は、例えば、圧力容器10の軸とほぼ平行な方向に規定される高さh1、圧力容器10に対してほぼ横方向に規定される幅W1及び圧力容器10にほぼ向かう方向に規定される幅W330を有するブロックに似ていてもよい。第2の端部分336は、例えば、圧力容器10の軸とほぼ平行な方向に規定される高さh2、圧力容器10に対してほぼ横方向に規定される幅W2及び圧力容器10にほぼ向かう方向に規定される幅W330を有するブロックに似ていてもよい。
中央部分334は第1の端部分332を第2の端部分336に結合してもよく、同様に、高さh1及びh2より小さい高さh3、圧力容器10に対してほぼ横方向に規定される幅W3及び圧力容器10にほぼ向かう方向に規定される幅W330を有するブロックに似ていてもよい。中央部分334は低摩擦板339を含んでもよく、支点支持部320の底面がこの低摩擦板339に載置されてもよい。低摩擦板339は、例えば、黒鉛を含浸させた青銅板又はセラミック板であってもよい。低摩擦板339は自己潤滑板であってもよい。本明細書で使用される場合の「低摩擦板」は、0.15以下の摩擦係数を有する板材である。
図8A及び図8Bは、滑り支持装置300の種々の要素を示した展開図である。図8Aに示されるように、支点保持部310の上面312は、支持フランジ25の底面に装着されてもよい。本実施形態によれば、支点保持部310は支持フランジ25に溶接及び/又はボルト留めされてもよい。支点保持部310の長さL310が圧力容器10の軸に対して横方向になるように、支点保持部310は支持フランジ25に装着される。例えば、圧力容器の中心と一致する中心を有する水平面の円に接する線と支点保持部310の長さL310とが平行になるように、支点保持部310の向きは規定される。
支点保持部310の底部分は、支点支持部320の半径R320とほぼ等しい半径R310を有する溝314を含んでもよい。従って、滑り支持装置が組み立てられる場合、支点支持部320の上部は支点保持部310の溝314の中に滑り嵌めされてもよい。従って、支点支持部320と支点保持部310との結合部分は、それらの間に大きなモーメントを発生させない。
支点支持部320の底面は、ベースプレートブロック330の中央部分334の上面と接触してもよい。支点支持部320の底面と中央部分334との間の摩擦負荷を減少するために、中央部分は低摩擦板339を含んでもよい。例えば、中央部分334は黒鉛を含浸させた青銅板を含んでもよい。従って、圧力容器10に関して半径方向にベースプレートブロック330の中央部分334が加える拘束力は最小限だろうと考えられる。
図8Aに示されるように、支点支持部320の横断面は角部が湾曲した三角形に似ている。図8Aに示されるように、支点支持部320の横断面の底部の平坦な部分は、圧力容器10に向かう方向に規定されるベースプレートブロック330の長さW330より短い長さL320'を有する。更に、支点支持部320の軸方向長さは、図8Bに示されるように、中央部分の長さW3とほぼ等しいか又はそれよりわずかに短い長さL320を有する。
ベースプレートブロック330の底面338は、ペデスタルブラケット20に装着されてもよい。前述のように、ペデスタルブラケットの上部は金属板を含んでもよい。金属板は、アンカーボルト又はスタッドを介してペデスタルブラケット20に固着されてもよい。従って、ベースプレートブロック330をペデスタルブラケットの金属板に溶接することにより、ベースプレートブロック330はペデスタルブロック20に堅固に装着されてもよい。実施形態はベースプレートブロック330をペデスタルブラケット20に溶接するものとして説明されるが、実施形態はそれに限定されない。例えば、ベースプレートブロック330はペデスタルブラケット20にボルト留めされてもよい。
圧力容器10の自重は滑り支持装置300を介してペデスタルブラケット20へ伝達されてもよい。例えば、圧力容器10の自重は、圧力容器10から支持フランジ25を介して滑り支持装置300へ伝達されてもよく、支持フランジ25から支点保持部310へ伝達され、支点保持部310から支点支持部320へ伝達され、支点支持部320からベースプレートブロック330へ伝達され、ベースプレートブロック330からペデスタルブラケット20へ伝達されてもよい。
圧力容器10が半径方向に膨張した場合、圧力容器10の膨張によって、支持フランジ25及び支点保持部310は圧力容器10の中心から外方へ動くだろう。支点保持部310の動きは、支点支持部320をベースプレート330の中央部分334に沿って圧力容器10の軸に対して半径方向に摺動させるだろう。しかし、ベースプレートブロック330の中央部分334には低摩擦板339が設けられてもよいため、支点支持部320は、圧力容器10の動きに相対的に大きな抵抗を与えることなく、ベースプレートブロック330の中央部分334に沿って摺動するだけだろう。従って、滑り支持装置300は、圧力容器10の膨張によって大きな内部応力を発生することなく圧力容器10を自在に膨張させる。これにやや似た理由により、滑り支持装置300は、圧力容器10の収縮によって大きな内部応力を発生することなく圧力容器10を収縮させる。
滑り支持装置300は圧力容器10を半径方向に伸縮させるが、滑り支持装置300は圧力容器を軸方向に回転させない。圧力容器10の軸方向回転は、支点支持部320とベースプレートブロック330との相互作用によって阻止される。先に説明した通り、図8Bに示されるように、支点保持部310はベースプレートブロック330の中央部分334にあってもよい。支点支持部320がベースプレートブロック330の中央部分334に嵌合するように、中央部分334の長さW3は、支点支持部320の長さL320よりわずかに長くてもよい。従って、圧力容器10にねじりモーメントが加えられると、圧力容器10の回転によって、支点支持部320が回転してベースプレートブロック330の第1の端部分332及び第2の端部分336のうち一方の端部分に侵入するまで支持フランジ25、支点保持部310及び支点支持部320が回転するだろう。しかし、ベースプレートブロック330はペデスタルブロック20に装着されているので、支点支持部320の運動は停止され、その結果、圧力容器10の更なる回転は阻止される。従って、滑り支持装置300は圧力容器10のねじり回転に対して著しく大きな抵抗を与える。
先に開示したように、滑り支持装置300は圧力容器の垂直方向の動き及びねじれを抑制すると同時に、圧力容器が相対的に自由に伸縮することを可能にする。しかし、前述のように、滑り支持装置300は、圧力容器10の上方への移動又は転倒を抑止する抵抗力は与えない。
圧力容器10の転倒又は上方への移動を阻止するために、追加の垂直運動抑制部を含むように滑り支持装置300が変形されてもよい。図9及び図10は、変形された滑り支持装置300を示す。図9に示されるように、変形滑り支持装置300は、支点保持部310、支点支持部320及びベースプレートブロック330に加えて垂直運動抑制部400を含んでもよい。
垂直運動抑制部400は、ベースプレートブロック330の両側に配置された2つの垂直側壁410、2つの垂直側壁410の間の垂直タイプレート430及び上部ブリッジプレート420を含んでもよい。垂直側壁410の底部は、ペデスタルブラケット20の上面に結合されてもよい。例えば、垂直側壁410の底部は、ペデスタルブラケット20に溶接又はボルト留めされてもよい。更に、垂直側壁410はベースプレートブロック330に溶接又はボルト留めされてもよいが、実施形態はこれに限定されない。例えば、垂直側壁410はベースプレートブロック330に溶接又はボルト留めされなくてもよい。
垂直側壁410は板材料から製造されてもよい。例えば、垂直側壁410はSA508などの低合金鋼の板から形成されてもよい。しかし、実施形態はこれに限定されない。例えば、垂直側壁410は管鋼又は他の種々の形状の鋼部材から構成されてもよい。
垂直タイプレート430は垂直側壁410を結合するために設けられてもよい。例えば、垂直タイプレート430は垂直側壁410に溶接又はボルト留めされてもよい。図9に示されるように、垂直タイプレート430は、滑り支持装置300の検査及び/又は保守を可能にする台形状の開口を有するように形成されてもよい。
ブリッジプレート420は垂直運動抑制部400の上部に設けられてもよい。ブリッジプレート420は、支持フランジ25の上面に配置された水平の板であってもよく、垂直側壁410に溶接又はボルト留めされてもよい。従って、滑り支持装置300は圧力容器10の上方への移動及び/又は転倒を防止するように変形されてもよい。垂直運動抑制部400はブリッジプレート420を含むものとして説明されるが、実施形態はこれに限定されない。例えば、プレートを使用するのではなく、垂直運動抑制部を補剛し且つ補強するために、ブリッジプレート420の代わりに管鋼又はW字形部材が設けられてもよい。
図2及び図3に示されるように、滑り支持装置300は圧力容器の周囲に沿って対称に設けられてもよい。各滑り支持装置300は、図4に示されるように、支点保持部310、支点支持部320及びベースプレートブロック330を含んでもよい。支点支持部320は、ペデスタルブラケット20に装着されるベースプレートブロック330の上部に直接載置されてもよい。支点保持部310の形状及び圧力容器10の重量は、支点支持部320の垂直運動を抑制し且つ支点支持部320を圧力容器10に確実に結合させる。圧力容器10の軸方向回転を阻止するために、各支点支持部320はベースプレートブロック330の第1の端部分332と第2の端部分336との間に配置される。支点支持部320は、垂直方向(下向き)荷重を圧力容器10からベースプレートブロック330へ伝達してもよい。
滑り支持装置300は垂直運動抑制部400を更に含むように変形されてもよい。垂直運動抑制部は2つの垂直側壁410、タイプレート430及びブリッジプレート420を含んでもよい。2つの垂直側壁410はベースプレートブロック330の側部に配設されてもよく、ボルト留め又は溶接によりペデスタルブラケット20に装着されてもよい。更に、2つの垂直側壁410はベースプレートブロック330に装着されてもよい。タイプレート430は2つの垂直側壁410に結合されてもよく、滑り支持装置300を検査できるように開口として形成された台形部分を有してもよい。ブリッジプレート420は垂直側壁410に結合されてもよく、支持フランジ25の上方に配置されてもよい。従って、垂直運動抑制部400は圧力容器10の上方への移動又は転倒を防止してもよい。
本発明の実施形態を参照して実施形態を特定して示し且つ説明したが、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲から逸脱せずに形態及び詳細に関して種々の変更が実施されてもよいことが当業者には理解されるだろう。
10 圧力容器
15 スカート
20 ペデスタルブラケット
25 支持フランジ
20a ペデスタルブラケットの上面
300 滑り支持装置
310 支点保持部
312 支点保持部の上面
314 支点保持部の溝
320 支点支持部
322 支点支持部の上の角部
324 支点支持部の下の角部
330 ベースプレートブロック
332 ベースプレートブロックの第1の端部分
334 ベースプレートブロックの中央部分
336 ベースプレートブロックの第2の端部分
338 ベースプレートの下面
339 低摩擦板
ベースプレートブロックの第1の端部の高さ
ベースプレートブロックの第2の端部の高さ
ベースプレートブロックの中央部分の高さ
L310 支点保持部の長さ
L320 支点支持部の長さ
L320’ 長さ
R310 半径
R320 半径
ベースプレートブロックの第1の端部の幅
ベースプレートブロックの第2の端部の幅
ベースプレートブロックの中央部分の幅
W330 ベースプレートブロックの幅
400 垂直運動抑制部
410 垂直運動抑制部の垂直側壁
420 上部ブリッジプレート
430 垂直運動抑制部の垂直タイプレート

Claims (7)

  1. 複数の支持フランジ(25)を有する圧力容器(10)と、
    前記圧力容器(10)を取り囲み、前記圧力容器(10)を支持するペデスタルブラケット(20)と、
    前記支持フランジ(25)のそれぞれと前記ペデスタルブラケット(20)との間にある滑り支持装置(300)と、
    を備え、
    前記滑り支持装置(300)のそれぞれが、前記圧力容器(10)を半径方向に伸縮させるように構成され、
    前記滑り支持装置(300)のそれぞれが、
    それぞれの支持フランジ(25)に装着されるように構成された支点保持部(310)と、
    前記支点保持部(310)に装着され、半径方向にほぼ垂直で、三角形の横断面と底面とを有する縦方向長さを有する支点支持部(320)と、
    前記支点支持部(320)の前記縦方向長さとほぼ平行な長手方向長さを有するベースプレートブロック(330)と、
    を備え、
    前記ベースプレートブロック(330)は、縦方向の両端にある第1の端部および第2の端部と、前記第1の端部および前記第2の端部の間にあり、前記第1の端部および前記第2の端部の高さよりも低い高さを有する中間部とを有し、
    前記ベースプレートブロック(330)は、前記ペデスタルブラケット(20)に装着されて、前記支点支持部(320)を支持し、
    前記支点支持部(320)の前記底面は半径方向に前記ベースプレートブロック(330)の前記中間部の上面に沿ってスライド可能である、
    システム。
  2. 前記支点保持部(310)は溝(314)が形成された底面を含む請求項1に記載のシステム。
  3. 前記溝(314)は第1の半径(R310)を有する請求項2に記載のシステム。
  4. 前記支点支持部(320)は、前記第1の半径(R310)とほぼ同一である半径(R320)を有する丸み付け上頂部を有する請求項3に記載のシステム。
  5. 前記ベースプレートブロック(330)は、前記半径方向にほぼ垂直な縦方向長さを有し、その両端に第1の端部分および第2の端部分を有し、
    前記第1の端部分は第1の高さ(h1)を有し、第2の端部分(336)は第2の高さ(h2)を有し、中央部分(334)が第3の高さ(h3)を有する、
    請求項1に記載のシステム。
  6. 垂直運動抑制部(400)を更に具備する請求項1に記載のシステム。
  7. 圧力容器の支持フランジ(25)に装着されるように構成された支点保持部(310)と、
    前記支点保持部(310)に装着され、三角形の横断面と底面とを有する縦方向長さを有する支点支持部(320)と、
    前記支点支持部(320)の前記縦方向長さとほぼ平行な長手方向長さを有するベースプレートブロック(330)と、
    を備え、
    前記ベースプレートブロック(330)は、縦方向の両端にある第1の端部および第2の端部と、前記第1の端部および前記第2の端部の間にあり、前記第1の端部および前記第2の端部の高さよりも低い高さを有する中間部とを有し、
    前記ベースプレートブロック(330)は、前記支点支持部(320)を支持し、
    前記支点支持部(320)の前記底面は前記ベースプレートブロック(330)の前記中間部の上面に沿ってスライド可能であり、
    前記支点支持部(320)は、前記支点支持部(320)の前記縦方向長さにほぼ垂直な方向にスライド可能である、
    滑り支持装置(300)。
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