JP6646335B2 - 衝撃緩衝装置 - Google Patents

Description

本発明は、重量物の落下などによる衝撃をパイプの軸線方向の塑性変形によって緩衝し、重量物それ自身やこれを受ける床面の破壊を防止するための緩衝装置に関するものである。

従来、重量物の落下などによる衝撃をパイプの軸線方向の塑性変形によって緩衝する装置として、例えば特許文献１に記載されるものが知られている。これは、衝撃荷重を直接受ける上板と衝撃荷重を支持する下板との間に、軸線を衝撃荷重の方向に一致させて多数の円筒状の金属製クラッシャブルパイプを並列に介設して成るものである。クラッシャブルパイプは、さらに、上板と下板との間に、上下方向に直列に、互いに上下端を突合せて複数段に重ねられる。各段に並列する複数のクラッシャブルパイプが均等に衝撃荷重を受けるように、クラッシャブルパイプの上下の接合部を軸線直交方向に連結する連結板が設けられる。上板、連結板及び下板におけるクラッシャブルパイプを固定する個所には、軸線を上下に一致させて複数の貫通孔が設けられる。上板の貫通孔には、上部ふた体が嵌合される。連結板には、上下のクラッシャブルパイプの下端、上端に当接する上下一対の連結リングが嵌合される。下板の貫通孔には、下部ふた体が嵌合される。上下に直列した複数のクラッシャブルパイプ内には、軸線方向に締め付けロッドが貫通し、その上端部のねじ部が上部ふた体に螺合され、下端部のねじ部が下部ふた体に螺合され、これによって上板、下板間の複数のクラッシャブルパイプと連結板とが上下方向に締め付け固定される。上下部蓋体には、締め付けロッドの上下端のねじ部に螺合させるために回転させる必要上、工具掛け部が設けられる。

特開平３-１６８４２８号公報

特許文献１に記載の緩衝装置は、重量物の落下による衝撃エネルギの大きさに応じてクラッシャブルパイプの数量や段数を変更し、吸収エネルギを変える必要がある。特に、大きい衝撃エネルギを吸収させる場合には、緩衝装置が大型化するので、限られた空間内での衝撃吸収には限界がある。
したがって、本発明は、クラッシャブルパイプの数量、段数を変更せずに、より大きな落下衝撃エネルギを吸収できる衝撃緩衝装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための、本発明の緩衝装置においては、最上部に位置するクラッシャブルパイプ４の上端に、円板状の上端フランジ体６が嵌合される。上端フランジ体６は、クラッシャブルパイプ４の上端に載る外側フランジ６ａを有し、かつ中央に開口６ｂを有する。中間に位置するクラッシャブルパイプ４の上下端には、円板状の中間フランジ体７が嵌合される。中間フランジ体７は、それぞれ上及び下に突き合わされるクラッシャブルパイプ４の間に介在するように、上下の中間部に外側フランジ７ａを有し、かつ中央に開口７ｂを有する。最下部に位置するクラッシャブルパイプ４の下端には、円板状の下端フランジ体８が嵌合される。下端フランジ体８は、クラッシャブルパイプ４の下端が載る外側フランジ８ａを有し、かつ中央に開口８ｂを有する。上板２の下面には、上端フランジ体６の外側フランジ６ａを嵌合させる複数の嵌合凹部２ａと、当該上端フランジ体の開口６ｂから上方へ突出する締め付けロッド９の上端ねじ部９ａが螺合するねじ穴２ｂとを具備する。下板３の上面には、下端フランジ体８の外側フランジ８ａを嵌合させる複数の嵌合凹部３ａと、当該下端フランジ体の開口８ｂから下方へ突出する締め付けロッド９の下端ねじ部９ｂが貫通するロッド孔３ｂとを具備する。ロッド孔３ｂを下方へ貫通した締め付けロッド９の下端ねじ部９ｂに螺合されるナット１２により、上板２、下板３間の複数のクラッシャブルパイプ４と連結板５とが上下方向に締め付け固定される。

本発明の衝撃緩衝装置においては、上下のクラッシャブルパイプ４間に介設される従来の上下各一対の連結リングが単一の中間フランジ体７に置き換えられ、締め付けロッド９の上下端は、上下部蓋体に螺合されることなく、直接上板２、下板３に螺合固定されるから、部品点数が大幅に減少し、組み込み手数が減じられると共に、上下部蓋体を回転操作することなく、締め付けロッド９のねじ込みとナット１２の装着のみで容易に上板２、下板３間の複数のクラッシャブルパイプ４と連結板５とを上下方向に締め付け固定できる。

本発明に係る衝撃緩衝装置の縦断正面図である。 図１の衝撃緩衝装置の平面図である。 図１の衝撃緩衝装置の一部の断面図である。 図１の衝撃緩衝装置の使用状態を示す正面図である。 肉厚が均等な円筒形クラッシャブルパイプに圧縮荷重をかけたときの塑性変形の様子を示す写真である。 本発明に係る内側螺旋溝を有する円筒形のクラッシャブルパイプに圧縮荷重をかけたときの塑性変形の様子を示す写真である。 肉厚が均等な円筒形クラッシャブルパイプと本発明に係る内側螺旋溝を有する円筒形のクラッシャブルパイプにおける塑性変形時の荷重と変位の変化を比較して示すグラフである。

図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
原子力発電所等から廃棄される放射性廃棄物の溶融固化体を収容するキャニスタＣは、図４に示すように、ピットＰ内に複数上下に積み上げて保管される。キャニスタＣの搬入の際に、これを誤ってピットＰ内に落下させると、衝撃によりキャニスタＣが破壊され、放射性物質が漏出するおそれがある。これを防止するために、この実施例の衝撃緩衝装置１が、ピットＰの底部に設置される。

第１図、第２図において、衝撃緩衝装置１は、衝撃荷重を直接受ける円形の上板２と、それの下方に平行に間隔をおいて設けられ、ピットＰの底部において衝撃荷重を支持する円形の下板３と、衝撃荷重を受けて軸線方向に塑性変形するように、上板２と下板３との間に環状に並列された複数の円筒状の金属製クラッシャブルパイプ４とを具備する。上板２上にキャニスタＣのような大重量物が落下したとき、クラッシャブルパイプ４が軸線方向に塑性変形して衝撃のエネルギを吸収し、キャニスタＣあるいはピットＰの床の破壊を防止する。

クラッシャブルパイプ４は、また、互いに上下端を突合せて上下軸線方向に直列的にも複数段配列される。

各クラッシャブルパイプ４は、肉厚が均等な円筒状のものや、その内周に、上端から下端まで平行に連続する少なくとも１本の螺旋溝が形成されたものを用いることができる。図５に示すクラッシャブルパイプ４は、肉厚が均等な円筒状のものであり、図６に示すクラッシャブルパイプ４は、円周方向９０°間隔に上端から下端まで平行に連続する４本の螺旋溝４ａが形成されたものである。各クラッシャブルパイプ４の内部に発泡アルミニウムを充填して、緩衝効率を調整することができる。

クラッシャブルパイプ４の上下の接合部には、円形の連結板５が介設される。この連結板５は、各上下段の複数のクラッシャブルパイプ４が均等に衝撃荷重を受けるように、クラッシャブルパイプ４を軸線直交方向に連結するものである。

最上部に位置するクラッシャブルパイプ４の上端には、円板状の上端フランジ体６が嵌合される。上端フランジ体６は、クラッシャブルパイプ４の上端に載る外側フランジ６ａを有すると共に、中央に開口６ｂを有する。

中間に位置するクラッシャブルパイプ４の上下端には、それぞれ上及び下に突き合わされる他のクラッシャブルパイプ４との間に介在するように、円板状の中間フランジ体７が嵌合される。中間フランジ体７は、上下の中間部に外側フランジ７ａを有すると共に、中央に開口７ｂを有する、

最下部に位置するクラッシャブルパイプ４の下端には、円板状の下端フランジ体８が嵌合される。下端フランジ体８は、クラッシャブルパイプ４の下端が載る外側フランジ８ａを有すると共に、中央に開口８ｂを有する。

上板２は、下面の、各クラッシャブルパイプ４の固定位置に円形の嵌合凹部２ａを有し、この貫通孔２ａに、上端フランジ体６の外側フランジ６ａが嵌め込まれる。嵌合凹部２ａの中心部には、ねじ穴２ｂが形成される。

下板３は、上面の、各クラッシャブルパイプ４の固定位置に円形の嵌合凹部３ａを有し、この嵌合凹部３ａに、下端フランジ体８の外側フランジ８ａが嵌め込まれる。嵌合凹部３ａの中心部には、貫通孔３ｂが上下に貫通する。

連結板５は、同じく各クラッシャブルパイプ４の固定位置に、円形の貫通孔５ａを有し、この貫通孔５ａに、中間フランジ体７が嵌め込まれる。

中間フランジ体７は、クラッシャブルパイプ４を連結板５に結合するためのものであり、外側フランジ７ａが貫通孔５ａの周縁上面に載せられ、その外側フランジ７ａ上に、上部のクラッシャブルパイプ４の下端が載せられる。

上下に積層された複数のクラッシャブルパイプ４の中心部には、上下端部にねじ部９ａ、９ｂを有する締め付けロッド９が軸線方向に貫通する。この締め付けロッド９の上部ねじ部９ａは、上板２のねじ穴２ｂに螺合され、下部ねじ部９ｂは、下板３の貫通孔３ｂを貫通し、下板３の下面側においてナット１２が螺合される。締め付けロッド９によって、上板２、下板３間の複数のクラッシャブルパイプ４と連結板５とが軸線方向に締め付け固定される。

この実施形態の衝撃緩衝装置１においては、例えば、上板２の下面を上向きにして床上に置き、締め付けロッド９のねじ部９ａを上板２のねじ穴２ｂに螺合させて起立させ、その上に他の構成部材を組み上げ、最後に下板３を下端フランジ体８の上に載せ、貫通孔３ｂから突出した締め付けロッド９のねじ部９ｂにナット１２を螺合させて締め付ける工程によって組み立てることができる。

しかして、この実施形態の衝撃緩衝装置１は、図４に示すように、放射性物質の溶融固化体等を収容したキャニスタＣを保管するためのピットＰ内の底部に設置される。そして、キャニスタＣをピットＰ内に吊り降ろす際に、誤ってキャニスタＣをピットＰ内に落下させたような場合には、図５，図６に示すように、その衝撃荷重によりクラッシャブルパイプ４が軸線方向に塑性変形し、衝撃荷重のエネルギを吸収する。図５，図６は、クラッシャブルパイプ４に上方から徐々に荷重をかけ、完全座屈に至るまでの変位（塑性変形）の様子を撮影した写真である。図５に示すクラッシャブルパイプ４−１は、溝がなく肉厚が均等な円筒状であり、図６に示すクラッシャブルパイプ４−２は、円周方向９０°間隔に上端から下端まで平行に連続する４本の螺旋溝４ａが形成されたものである。いずれのクラッシャブルパイプ４も、図５、６（Ｂ）〜（Ｅ）にそれぞれ示すように、下端から順次ほぼ均等に３段に波打って座屈し、図５、６（Ａ）の完全座屈状態に至る。この間、図７に示すように、塑性変形による変位と荷重との関係が変化する。図７において実線はクラッシャブルパイプ４−１の圧縮荷重と変位の変化曲線、破線はクラッシャブルパイプ４−２のそれを示す。クラッシャブルパイプ４−２は、クラッシャブルパイプ４−１に比べて圧縮荷重の変化が滑らかであり、衝撃荷重の緩衝特性に優れていると評価できる。クラッシャブルパイプ４−２は、螺旋溝４ａの影響で、座屈部の形状が波形座金の態様を呈する。このため、座屈時にばね特性が表れるものと推測される。なお、螺旋溝４ａをクラッシャブルパイプ４の外周側に設けても同様の効果を生じる。

並列的に並んだ多数のクラッシャブルパイプ４は、衝撃荷重の中心から等距離に並んでおり、しかも上板２、連結板５、下板３により夫々水平方向に連結されているので、荷重によりほぼ均等に変形する。

上板２、連結板５、下板３及びクラッシャブルパイプ４の４者は、締め付けロッド９で連結されるので、衝撃を受けて変形しても、何れの部材も本体から離脱することがない。クラッシャブルパイプ４が衝撃荷重により軸線方向に圧潰されるとき、締め付けロッッド９もクラッシャブルパイプ４内で蛇行して曲折するから、クラッシャブルパイプ４の変形に実用上何ら影響を及ぼさない。締め付けロッド９の強度は、クラッシャブルパイプ４の変形に影響を及ぼさない条件で適宜選択する。

１ 衝撃緩衝装置
２ 上板
２ａ 嵌合凹部
２ｂ ねじ穴
３ 下板
３ａ 嵌合凹部
３ｂ ロッド孔
４ クラッシャブルパイプ
４ａ 螺旋溝
５ 連結板
６ 上端フランジ体
６ａ 外側フランジ
６ｂ 開口
７ 中間フランジ体
７ａ 外側フランジ
７ｂ 開口
８ 下端フランジ体
８ａ 外側フランジ
８ｂ 開口
９ 締め付けロッド
９ａ ねじ部
９ｂ ねじ部
Ｃ キャニスタ
Ｐ ピット

Claims (3)

1. 下方への衝撃荷重を直接受ける上板と、当該衝撃荷重を支持するように、前記上板の下方に平行に間隔をおいて設けられた下板と、
   これら上板と下板との間にあって、夫々前記衝撃荷重の方向と軸心が一致するように並列的に複数配置されると共に、互いに上下端を突合せて軸線方向に直列的に複数段に配列され、かつ衝撃荷重を受けて軸線方向に塑性変形可能な金属製円筒状のクラッシャブルパイプと、
   前記並列的に配列された上下各段の複数のクラッシャブルパイプが均等に衝撃荷重を受けるようにクラッシャブルパイプの上下の接合部を軸線直交方向に連結する連結板と、
   上下に配列された複数の前記クラッシャブルパイプの中心を上下に貫通し、上下端部にそれぞれねじ部を有し、前記上板と下板との間を締め付ける締め付けロッドとを具備した衝撃緩衝装置において、
   最上部に位置する前記クラッシャブルパイプの上端には、円板状の上端フランジ体が嵌合され、
   中間に位置する前記クラッシャブルパイプの上下端には、円板状の中間フランジ体が嵌合され、
   最下部に位置する前記クラッシャブルパイプの下端には、円板状の下端フランジ体が嵌合され、
   前記上端フランジ体は、最上部に位置するクラッシャブルパイプの上端に載る外側フランジと、前記締め付けロッドが貫通する中央の開口とを有し、
   前記中間フランジ体は、それぞれ上及び下に突き合わされる前記クラッシャブルパイプとの間に介在するように、上下の中間部に形成された外側フランジと、前記締め付けロッドが貫通する中央の開口とを有し、
   前記下端フランジ体は、最下端に位置する前記クラッシャブルパイプの下端が載る外側フランジと、前記締め付けロッドが貫通する中央の開口とを有し、
   前記上板の下面には、前記上端フランジ体の外側フランジを嵌合させる複数の嵌合凹部と、当該上端フランジの前記開口から上方へ突出する前記締め付けロッドの上端ねじ部が螺合するねじ穴とを具備し、
   前記下板の上面には、前記下端フランジ体の外側フランジを嵌合させる複数の嵌合凹部と、当該下端フランジ体の前記開口から下方へ突出する前記締め付けロッドの下端ねじ部が貫通するロッド孔とを具備し、
   前記ロッド孔を下方へ貫通した前記締め付けロッドの下端ねじ部に螺合されるナットにより、上板、下板間の複数のクラッシャブルパイプと連結板とが軸線方向に締め付け固定されることを特徴とする請求項１に記載の衝撃緩衝装置。
2. 前記各クラッシャブルパイプの外周又は内周には、上端から下端に連続する少なくとも１本の螺旋溝が形成されることを特徴とする請求項１に記載の衝撃緩衝装置。
3. 前記各クラッシャブルパイプの内部に発泡アルミニウムが充填されることを特徴とする請求項１又は２に記載の衝撃緩衝装置。

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