JP5784133B2 - 少なくとも１つの配管に接続可能な接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの配管に接続可能な接続装置に関し、特に厳しい環境のための配管であって、キャリアハウジングに取り付けられていると共に、展開することによって当該配管に接続するための動作機構によって並進軸線に沿って動作可能な、少なくとも１つの伸縮式接続システムを具備する当該配管に関する。

このようなタイプの接続装置は、特許文献１から知られている。当該特許文献は、液圧式又は空圧式の動作機構によって動作される２つの対向する伸縮式管状要素から成るシステムを開示している。動作機構は、キャリアハウジングのボア穴内に取り付けられていると共に管状要素をキャリアハウジングの外側に向かって押圧するように配置されている、ピストンを備えている。管状要素は、蛇腹部分が取り付けられた場合に密封状態を実現するように、互いに対して接続されている。当該システムは、加圧流体を動作機構に供給可能なロボットによって据付及び制御を実行されることによって、２つの離隔した配管同士を接続可能とする。従って、ヒトが介入することなく、２つの配管同士を接続することができるので、例えば原子炉の筐体ハウジング内における放射性環境のような過酷な環境において優位である。

それにも関わらず、このような既知の接続装置は、幾つかの欠点を有している。特に、動作機構は複雑である。当該動作機構が、伸縮式要素に作用する力のベクトル和が当該伸縮式要素が並進運動する方向に沿って方向づけられているように、引張バネによって相互接続されている２つのクランプの間において周方向に配置されている、４組の対向するピストンを必要とするからである。さらに、接続位置を維持するためには、動作機構の液圧式又は空圧式の回路内の圧力に従う必要があるので、加圧流体が漏出されれば、当該接続装置の周囲環境が汚染される危険性があるということを言うまでもなく、信頼性に関する問題を有している。さらに、このような構成の装置は、密な接続を実現するために、配管がフレア状の開口を有していることを必要とするが、３つ以上の離隔した配管を接続するように構成されていない。

仏国特許第１５３６１８０号明細書

本発明は、上述の欠点を解消することを意図しており、環境汚染の危険性を解消すると共に特に比較的単純で比較的信頼性が高い、動作機構を有している接続装置を提供することを意図している。

この目的を達成するために、本発明は、伸縮式接続システムが、キャリアハウジング内に配置されている動作機構の第１の部分に接続されており、動作機構が、キャリアハウジングの少なくとも１つの壁を横断している制御ロッドであって、キャリアハウジングの外側に配置されている制御システムに動作機構の第１の部分を接続している制御ロッドを備えていることを特徴とする、上述の接続装置を提供する。

このような構成によって、伸縮式接続システムと動作機構とが、キャリアハウジング内において接続可能とされる。このために、動作機構の一部分が、伸縮式接続システムの軸線方向延長部分内に配置されており、これにより、伸縮式要素の並進方向軸線に沿って方向づけられている力を伸縮式要素に作用させることによって、伸縮式要素を挿入又は引抜することができるように構成されている比較的小型な動作機構を構成することができる。さらに、制御ロッドを介した液圧式又は空圧式の動作機構が不要となるので、特に制御流体の漏出に関連する危険が回避されると共に、接続状態を維持することに関する信頼性が高められる。

本発明における接続装置の好ましい実施例では、以下の構成のうち任意の構成が利用される：
少なくとも１つの伸縮式接続システムが、流体が伸縮式接続システムに接続されている配管とキャリアハウジングの内部空間との間を通過するように構成されている、内部導管を備えており、これにより、配管とキャリアハウジングの内部空間とが流通し、幾つかの配管が接続可能となるので、配管が接続装置を介して互いと流通可能とされること；
少なくとも１つの伸縮式接続システムが、伸縮式接続装置に接続されている配管を遮断するように構成されており、その結果として、接続装置に接続されている少なくとも１つの配管を完全に又は部分的に遮断可能とされること；
動作機構が、複数の伸縮式接続システムを共に動作させるように構成されている、単一の第１の部分を備えているので、動作機構が単純化されると共に動作機構が小型化されること；
制御ロッドが、キャリアハウジングの内部空間の境界を形成している少なくとも１つの壁を密着状態で横断しているので、キャリアハウジングの内側で循環している配管からの流体が外部環境に流出することを防止されること；
制御ロッドが、伸縮式接続システムそれぞれの並進方向軸線に対して直角とされるロッド軸線に沿って延在しており、当該ロッド軸線を中心として自在に回転可能とされるので、動作機構の容積とキャリアハウジングの壁を密着状態で横断可能なこととにおいて優位とされること；
動作機構の第１の部分が、制御ロッドと回転可能に一体化されているハブを備えており、ハブが、伸縮式接続システムが連結式ロッドを介して伸縮式接続システムの並進移動可能な要素に機械式に接続されているので、動作機構の単純さ及び容積において優位であること；
少なくとも１つの伸縮式接続システムが、キャリアハウジングに対して並進移動可能とされると共に少なくとも１つの膨張可能シールを具備する、可動式管状要素を備えており、これにより、配管の開口部の構成とは無関係に、伸縮式管状要素と対応する配管とが密封状態で接続され、例えば配管は、［背景技術］で説明した既存の接続装置のようにフレア状の開口部を有している必要が無いこと；
可動式管状要素が、可動式管状要素に接続可能な配管の内径より小さい外径を有しており、膨張可能シールが、可動式管状要素の外面に取り付けられており、これにより、配管の開口部の構成が多様に変更可能となること；
パイピング回路からの流体が、膨張可能シールに供給されており、パイピング回路が、キャリアハウジング内に又はキャリアハウジングの近傍に配置されている可撓性部分と、キャリアハウジングの外側に配置されていると共に制御ロッドに対して平行に延在している外側部分とを備えており、これにより、キャリアハウジングから所定距離で離隔されて据え付けられているポンプユニットから供給される液体又は気体によって、膨張可能シールが膨張可能とされること；
接続装置が、キャリアハウジングを支持するように構成されているフレームを具備する、位置決め案内システムを備えていること；
制御システムが、フレームによって支持されているモータユニットを備えており、制御ロッドを回転動作させるように構成されていること；及び
位置決め案内システムが、フレームを支持している伸縮式位置決めレッグを備えており、伸縮式位置決めレッグが、フレームを垂直方向に移動させるための遠隔動作式アクチュエータを備えていること。

他の特徴及び優位点は、非限定的な実施例に関する以下の説明及び対応する図面を参照することによって明らかとなる。

本発明の第１の実施例における接続装置を水平面で切断した部分的且つ概略的な上面図であり、この場合、接続装置は２つの配管を接続するために展開可能な状態とされる。 接続装置が２つの配管に密着状態で接続されている展開位置における、図１に表わす接続装置の概略図である。 原子炉の圧力容器に据え付けられている、本発明の第１の実施例における接続装置の側面の概略的な断面図であり、この場合、接続装置は、原子炉の主冷却回路内の配管に接続可能な状態とされる。 本発明の第２の実施例における接続装置を水平面で切断した部分的且つ概略的な上面図であり、この場合、接続装置は、４つの配管に接続可能とされる。

図１に概略的に表わす接続装置１は、互いに対して接続されること又は実質的に遮断されることが期待される、２つの離隔している配管１００の間に据え付けられる。接続装置１は、２つの伸縮式接続システム１０を備えており、２つの伸縮式接続システム１０は、それぞれ同一の長手方向軸線Ａ１に沿って反対方向に延在しており、同一のキャリアハウジング２に取り付けられている。伸縮式接続システム１０それぞれが、キャリアハウジング２と一体化されている固定式管状案内要素１２と、管状案内要素１２の内側において長手方向軸線Ａ１に沿って滑動することによって並進運動する可動式管状要素１１とを備えている。伸縮式接続システム１０の管状案内要素１１と管状案内要素１２とが、管状案内要素１２の内面に取り付けられているシール１２Ｇを介して、密封状態で接触している。

伸縮式接続システム１０それぞれの可動式管状要素１１は、キャリアハウジング２の内側に配置されている第１の部分３０を備えている動作機構３によって、長手方向軸線Ａ１に沿って並進方向において動作可能とされる。第１の部分３０は、共通のハブ３２と、ハブ３２を可動式管状要素１１それぞれに機械式に接続している２つの連結式接続アーム３３とを備えている。動作機構３は、第２の部分を備えており、第２の部分は、キャリアハウジング２の外側に配置されている制御システム３５と、第１の部分３０を制御システム３５に接続するためにキャリアハウジング２の壁を横断している制御ロッド３１とを備えている（図３参照）。

制御ロッド３１は、伸縮式接続システム１０それぞれの並進方向軸線Ａ１に対して略直角とされる、制御ロッド軸線Ｚに沿って延在しており、制御ロッド軸線Ｚを中心として自由に回転可能とされる（図３参照）。制御システム３５は、制御ロッド３１を回転動作させることによって、ハブ３２を回転駆動させ、これにより連結式制御ロッド３３ひいては可動式管状要素１１を移動させるように構成されている。図示の第１の実施例では、制御ロッド３１は、ハブ３２の中心に固定されており、ハブ３２は、回転可能に制御ロッド３１と結合されている。しかしながら、制御ロッド３１とハブ３２とは、例えば歯車を介して間接的に接続されている場合もある。

可動式管状要素１１それぞれが、優位には、略錐台状の外面を有している前方部分１１Ａと、略円筒状の表面を有している主要部分１１Ｂとを備えている。前方部分１１Ａの最大直径は、主要部分１１Ｂの外径より若干大きく且つ配管１００の内径Ｄより若干小さく構成されており、可動式管状要素１１は、配管１００に接続可能とされる。このようにして、可動式管状要素１１それぞれの前方部分１１Ａは、対応する配管１００の内部に導入可能とされる。密封状態での接続を実現するために、可動式管状要素１１それぞれが、少なくとも１つの膨張可能シール１５を具備しており、膨張可能シール１５は、前方部分１１Ａの近傍において主要部分１１Ｂの外面に、その周方向において密着状態で配置されている。

優位には、図１に表わす膨張していない状態では、膨張可能シール１５の外径は、前方部分１１Ａの最大直径より大きくない。従って、可動式管状要素１１が導入された場合には、膨張可能シール１５は配管１００の内壁に対して接触していないか、又はほとんど接触していないので、密封状態を形成していない。膨張可能シール１５それぞれには、流体がパイピング回路１６を介して供給される。流体としては、液体や気体が挙げられる。しかしながら、特に液体がシールから漏出した場合に環境を汚染することを回避するために、液体より気体の方が好ましい。

図示の第１の実施例では、伸縮式接続システム１０それぞれが、可動式管状要素１１内に形成されている内部導管１１Ｈを備えており、内部導管１１Ｈは、流体が伸縮式接続システム１０に接続されている配管１００とキャリアハウジング２の内部空間との間を通過するように構成されている。これにより、接続装置１に接続されている配管１００同士が互いに連通するようになる。しかしながら、図示しない他の実施例では、伸縮式接続システム１０のうち少なくとも１つの伸縮式接続システムが、伸縮式接続システム１０に接続されている配管１００を実質的に遮断するように構成されていることに留意すべきである。例えば、可動式管状要素１１の前方部分１１Ａは、閉塞されている前方壁を有している場合がある。実質的な配管の遮断とは、完全な遮断又は部分的な遮断を意味することに留意すべきである。部分的な遮断の場合には、液体を配管１００から漏出させるための小さい抽気通路が、例えば抽気開口部を備えている膨張可能シール１５の領域の近傍に形成されている。

図２に概略的に表わすように、ハブ３２は、制御ロッド３１の回転動作によって９０°回転されるか、又は９０°より僅かに大きい角度で回転される。これにより、可動式管状要素１１それぞれが、対応する配管１００の開口部に挿入されるように展開される。挿入が完了すると、空気の流れを表わす図２の矢印のように、キャリアハウジング２の外側に配置されているポンプユニット３６から対応するパイピング回路１６を通じて加圧空気を送り込むことによって、膨張可能シール１５それぞれが膨張される。

パイピング回路１６それぞれが、可動式管状要素１１の展開に追従するように構成されている可撓性部分１６１を備えている。可撓性を有している配管１６１は、直線状部分１６０に至るまで延在しており、直線状部分１６０は、可動式管状要素１１に固定されていると共に、膨張可能シール１５に密着状態で接続されている。可撓性部分１６１の部分それぞれが、キャリアハウジング２内に配置されているか、又はキャリアハウジング２の外側且つ近傍に配置されている。２つのパイピング回路１６が、接続配管１６２を介して互いに連通しており、共通の外側部分１６３を備えている。外側部分１６３は、キャリアハウジング２の外側に配置されており、ポンプユニット３６に至るまで制御ロッド３１に対して略平行に延在している。

膨張可能シール１５それぞれが、配管１００の内部壁と密着状態で係合するように構成されているので、接続装置１と配管１００とが密封状態で接続される。図示の第１の実施例では、配管１００同士が、接続装置１を介して互いと流通している。接続装置１は、配管１００によって輸送されている液体又は気体が外部環境に漏出することを防止するために、完全に漏れ止めされている。この場合には、制御ロッド３１は、キャリアハウジング２の内部空間の境界を形成している少なくとも１つの壁を密着状態で横断している必要がある。

図３に概略的に表わすように、優位には、図１に表わす第１の実施例における接続装置１は、主回路の配管に接続させることを目的として原子炉の圧力容器４内に据え付けるために利用される。一般に、加圧水型原子炉の主冷却回路は、幾つかの冷却循環路を備えている。当該冷却循環路それぞれが、蒸気発生器５と、圧力容器４に接続されている高温側の枝管及び低温側の枝管とを備えている。図３は、２つの高温側の枝管を構成する配管１００を表わす。配管１００の開口部は、圧力容器４に接続されており、互いに対して反対側に配置されていると共に、同一の長手方向軸線Ａ１に沿って位置合わせされている。接続装置１は、少なくとも２つの高温側の枝管同士を連通させるように構成されているので、一方の高温側の枝管内に注水することによって、両方の高温側の枝管を水で充填することができる。

接続装置１は、キャリアハウジング２を支持するように構成されているフレーム２１を具備する、位置決め案内システム２０を備えている。フレーム２１は、略垂直方向におけるフレーム２１の移動を遠隔制御するために遠隔動作可能な複数のアクチュエータ２３を具備する、伸縮式位置決めレッグ２２を備えている。フレーム２１は、フレーム２１を圧力容器に対して角度的に位置決めするための複数の開口部２１を備えている。これら開口部２１は、垂直スタッド４５と対応するように位置決めされている。垂直スタッド４５は、一般に圧力容器カバーを取り付けるために圧力容器４に堅固に取り付けられている。原子炉建屋の上側部分に配設されている旋回式ブリッジが、可動式管状要素１１を配管１００の開口部と軸線方向において位置合わせさせるように、可動式管状要素１１の高度位置を制御することによって、垂直方向下方に位置するフレーム２１にとって問題とならないように、当該旋回式ブリッジが、接続装置１を角度的に位置決めすることを目的として圧力容器カバーを位置決めするために利用される場合がある。

制御システム３５は、制御ロッド３１を回転動作させるように構成されており、フレーム２１によって支持されているモータユニットを備えている。また、ポンプユニット３６は、フレーム２１によって支持されるように配置されているが、代替的には、ポンプユニットの潤滑剤が圧力容器４内に漏出することを容易に防止するために、圧力容器４に並列して配置されているプラットフォームに移動可能とされる。

本発明における接続装置は、単一の軸線に沿って配置されている１つ又は２つの伸縮式接続システム１０に限定される訳ではない。２つの伸縮式接続システム１０が相違する軸線に沿って配置されている場合や、３つ以上の伸縮式接続システム１０が少なくとも２つの相違する軸線に沿って配置されている場合もある。図４に概略的に表わすように、本発明の第２の実施例における接続装置１は、２つの直交する軸線Ａ１，Ａ２に沿って配置されている４つの配管に接続されるように構成されている。接続装置は、動作機構を備えており、当該動作機構の第１の部分は、キャリアハウジング２の内側に配置されており、優位には、ハブ３２′と、ハブ３２′を伸縮式接続システム１０それぞれに機械式に接続するための４つの連結式ロッド３３′とを備えている。

本発明における接続装置１の伸縮式接続システム１０は、伸縮式接続システム１０に接続されている配管１００の内側に挿入されるように構成されているとは限らない。逆に、伸縮式接続システム１０は、配管１００の管状の先端部分に対して押圧されるように構成されている、可動式管状要素１１を備えていることに留意すべきである。膨張可能シール１５が密封状態の接続を形成するために利用される場合には、膨張可能シール１５は、配管１００の管状の先端部分の外面と密着状態で接続するように、可動式管状要素１１の内面に取り付けられるだろう。

言うまでもなく、本発明は、膨張可能シールを利用することに制限される訳ではなく、例えば硬質であるが膨張可能な要素を具備するシールのような任意のタイプのシールの利用も含まれている。さらに、制御ロッド３１は、制御ロッド３１が横断しているキャリアハウジング２の壁の近傍において密閉状態を確立するために優位であったとしても、回転することによって移動可能となるタイプに限定される訳ではない。優位には、制御ロッド３１は、動作機構３の連結式ロッドと共に並進移動可能とされることに留意すべきである。この場合には、動作機構３それぞれは、例えば制御ロッド３１の制御ロッド軸線Ｚと対応する伸縮式接続システム１０が並進する方向の軸線とによって形成される、平面上に配置されている。

さらに、単一の配管に接続されるように構成されている、すなわち単一の伸縮式接続システム１０を備えている接続装置１の場合には、例えば配管から流出する流体を遠位に離隔している流体回収装置に向かって別経路で輸送するために、キャリアハウジング２が、可撓性又は高剛性の流体輸送導管と連通していることに留意すべきである。このような実施例は、水中環境において、例えばタンカーの破損した水中配管から流出したオイルを収集するために有益である。この場合には、接続装置１は、遠隔制御ロボットによって水中配管に据付可能とされる。

１ 接続装置
２ キャリアハウジング
３ 動作機構
４ 圧力容器
５ 蒸気発生器
１０ 伸縮式接続システム
１１ 可動式管状要素
１１Ａ 前方部分
１１Ｂ 主要部分
１１Ｈ 内部導管
１２ 固定式管状案内要素
１５ 膨張可能シール
１６ パイピング回路
２０ 位置決め案内システム
２１ フレーム
２２ 伸縮式位置決めレッグ
２３ アクチュエータ
３０ 第１の部分
３１ 制御ロッド
３２ ハブ
３３ 連結式接続アーム
３５ 制御システム
４５ 垂直スタッド
１００ 配管
１６０ 直線状部分
１６１ 可撓性部分
１６２ 接続配管
１６３ 外側部分
Ａ１ 長手方向軸線（並進方向軸線）
Ａ２ 長手方向軸線（並進方向軸線）
Ｚ 制御ロッド軸線

Claims (12)

1. 少なくとも１つの配管（１００）に接続するための接続装置（１，１′）であって、
   キャリアハウジング（２）に取り付けられている少なくとも１つの伸縮式接続システム（１０）であって、展開することによって前記配管（１００）に接続させるための動作機構（３）を介して、並進方向軸線（Ａ１，Ａ２）に沿って動作するように構成されている少なくとも１つの前記伸縮式接続システム（１０）を備えている前記接続装置（１，１′）において、
   前記伸縮式接続システム（１０）が、前記キャリアハウジング（２）内に配置されている前記動作機構（３）の第１の部分（３０）に接続されており、
   前記動作機構（３）が、前記キャリアハウジング（２）の少なくとも１つの壁を横断している制御ロッド（３１）であって、前記キャリアハウジング（２）の外側に配置されている制御システム（３５）に前記第１の部分（３０）を接続している前記制御ロッド（３１）を備えており、
   前記動作機構（３）が、複数の前記伸縮式接続システム（１０）を共に動作させるように構成されている、単一の前記第１の部分（３０）を備えていることを特徴とする接続装置。
2. 少なくとも１つの前記伸縮式接続システム（１０）が、流体が前記伸縮式接続システム（１０）に接続されている前記配管（１００）と前記キャリアハウジング（２）の内部空間との間を通過するように構成されている、内部導管（１１Ｈ）を備えていることを特徴とする請求項１に記載の接続装置。
3. 少なくとも１つの前記伸縮式接続システム（１０）が、前記伸縮式接続システム（１０）に接続されている前記配管（１００）を遮断するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の接続装置。
4. 前記制御ロッド（３１）が、前記キャリアハウジング（２）の内部空間の境界を形成している少なくとも１つの壁を密着状態で横断していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の接続装置。
5. 前記制御ロッド（３１）が、前記伸縮式接続システム（１０）それぞれの前記並進方向軸線（Ａ１，Ａ２）に対して直角とされる軸線（Ｚ）に沿って延在しており、前記制御ロッド（３１）のロッド軸線を中心として自在に回転可能とされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の接続装置。
6. 前記動作機構（３）の前記第１の部分（３０）が、前記制御ロッド（３１）と回転可能に一体化されているハブ（３２，３２′）を備えており、
   前記ハブ（３２）が、前記伸縮式接続システム（１０）が連結式ロッド（３３，３３′）を介して並進運動する際に移動可能とされる、要素に機械式に接続されていることを特徴とする請求項１に従属する場合の請求項５に記載の接続装置。
7. 少なくとも１つの前記伸縮式接続システム（１０）が、前記キャリアハウジング（２）に対して並進移動可能とされると共に少なくとも１つの膨張可能シール（１５）を具備する、可動式管状要素（１１）を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の接続装置。
8. 前記可動式管状要素（１１）が、前記可動式管状要素（１１）に接続可能とされる前記配管（１００）の内径（Ｄ）より小さい外径を有しており、
   前記膨張可能シール（１５）が、前記可動式管状要素（１１）の外面に取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載の接続装置。
9. パイピング回路（１６）からの流体が、前記膨張可能シール（１５）に供給されており、
   前記パイピング回路（１６）が、前記キャリアハウジング（２）内に又は前記キャリアハウジング（２）の近傍に配置されている可撓性部分（１６１）と、前記キャリアハウジング（２）の外側に配置されていると共に前記制御ロッドに対して平行に延在している外側部分（１６３）とを備えていることを特徴とする請求項７又は８に記載の接続装置。
10. 前記接続装置が、前記キャリアハウジング（２）を支持するように構成されているフレーム（２１）を具備する、位置決め案内システム（２０）を備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の接続装置。
11. 前記制御システム（３５）が、前記フレーム（２１）によって支持されているモータユニットを備えており、前記制御ロッド（３１）を回転動作させるように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の接続装置。
12. 前記位置決め案内システム（２０）が、前記フレーム（２１）を支持している伸縮式位置決めレッグ（２２）を備えており、
    前記伸縮式位置決めレッグ（２２）が、前記フレーム（２１）を垂直方向に移動させるための遠隔動作式アクチュエータ（２３）を備えていることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の接続装置。

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