JP7203384B2

JP7203384B2 - 二重管型継手構造

Info

Publication number: JP7203384B2
Application number: JP2019123346A
Authority: JP
Inventors: 聡石坂; 勉田中舘; 常男高柳; 高明榊田; 進一淺田; 佳弘寺田
Original assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd; Victaulic Company of Japan Ltd
Current assignee: Hitachi GE Nuclear Energy Ltd; Victaulic Company of Japan Ltd
Priority date: 2019-07-02
Filing date: 2019-07-02
Publication date: 2023-01-13
Anticipated expiration: 2039-07-02
Also published as: JP2021008920A

Description

本発明は、二重管型継手構造に関する。

原子力プラントにおいては、海水等の冷却水を建屋から建屋に移送する配管が土中埋設されている。この配管には、地震発生時に接続先建屋間の相対変位を吸収できるように、伸縮可撓継手が適用されている。また、この伸縮可撓継手は、外側配管と内側配管とを有する二重管構造になっており、冷却水は内側配管によって移送される。そして、外側配管と内側配管とは、移送する水の漏洩を防ぐために共に水密構造を有している。二重管構造を採る理由は、内側配管への土圧の伝播や、外部からの接液による腐食を防止するためである。また、伸縮可撓継手が土中埋設された後も、外側配管内をアクセスルートとして内側配管の漏洩検知やメンテナンスを行うことが可能である。伸縮可撓継手は、例えば以下の特許文献１，２に示されている。

特開２００８－１８０３２３号公報特開２０１３－１９４８７７号公報

ところで、原子力プラントの耐震条件の成立性評価に用いる地震動が、従来よりも厳しい条件に見直されつつある。このため、特に既設建屋間の土中埋設配管について、従来の伸縮可撓継手では所期の相対変位を吸収することが困難になりつつある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、許容変位が大きい二重管型継手構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明の二重管型継手構造は、流体をシールする複数の外側用シール部材を介して連続的に順次接続された第１の外側管と、第２の外側管と、第３の外側管と、を有する外側伸縮可撓継手と、流体をシールする複数の内側用シール部材を介して連続的に順次接続された第１の内側管と、第２の内側管と、第３の内側管と、第４の内側管と、第５の内側管と、を有する内側伸縮可撓継手と、前記第１の内側管と前記第１の外側管とを固定する第１の固定部材と、前記第３の内側管と前記第２の外側管とを固定する第２の固定部材と、前記第５の内側管と前記第３の外側管とを固定する第３の固定部材と、を備え、前記第１の内側管は前記第１の外側管の内側に位置し、前記第２の内側管は前記第１の外側管と前記第２の外側管との接続位置の内側に位置し、前記第３の内側管は前記第２の外側管の内側に位置し、前記第４の内側管は前記第２の外側管と前記第３の外側管との接続位置の内側に位置し、前記第５の内側管は前記第３の外側管の内側に位置し、複数の前記外側用シール部材は、第１の可撓角度以内の範囲内で曲げ方向に相対的に変位可能になるように、前記第１の外側管の外周面と前記第２の外側管の内周面とを接続し、前記第３の外側管の外周面と前記第２の外側管の内周面とを接続するものであり、複数の前記内側用シール部材は、前記第１の可撓角度よりも小さい第２の可撓角度以内の範囲内で曲げ方向に相対的に変位可能になるように、前記第１の内側管の外周面と前記第２の内側管の内周面とを接続し、前記第３の内側管の外周面と前記第２の内側管の内周面とを接続し、前記第３の内側管の外周面と前記第４の内側管の内周面とを接続し、前記第５の内側管の外周面と前記第４の内側管の内周面とを接続するものであることを特徴とする。

本発明によれば、許容変位が大きい二重管型継手構造を実現できる。

本発明の一実施形態による二重管型継手構造の断面図である。

〈実施形態の概要〉
上述した特許文献１，２には、継手構造を二重化する点は特に記載されていないが、径の大きい継手構造の内側に径の小さい継手構造を配置すると、二重管型継手構造を実現できると考えられる。このような二重管型継手構造において、許容相対変位量を向上する第１の方法として、複数の二重管型継手構造を連結することで、可撓角度（許容できる折れ曲がり角）を大きくできると考えられる。

しかし、複数の可撓点を持つ折れ線の両端が移動した場合、各可撓点における変位の組合せは複数存在する。特に、慣性力（主に重量が関係する）が異なる内側配管と外側配管に対して地震による振動が与えられた場合、各可撓点での変位の組合せが相違する可能性がある。すなわち、地震時において、慣性力の相違によって内側配管と外側配管とに異なる変位が生じると、両者に干渉が発生する。この干渉の際の衝撃による接触部分および継手部分の破損を考慮すると、単純な伸縮可撓継手の連結では二重管構造の成立性を担保できない可能性がある。
また、許容相対変位量を向上する第２の方法として、接続建屋間距離を大きくすることにより、可撓継手を用いた際の全体から見た許容相対変位量を大きくする方法が考えられる。しかし、既設の建屋に適用する場合、建屋間の距離は事実上変更できず、この第２の方法は採用できない。

そこで、後述する実施形態においては、上述の第１の方法を採用し、可撓角度を大きくしながら、二重管構造を成立させている。そのため、内側配管と外側配管とが一体となって変位するように構造を工夫している。具体的には、内側配管と外側配管の可撓点以外の直管部分を拘束用サポートによって３軸方向の移動および回転を拘束することで、内側配管と外側配管の各可撓点の相対位置を統一し、内側配管と外側配管の変位モードが常に一体化するように調整した。また、拘束用サポートの設置は伸縮可撓継手の追加によって増加した自重による変位の制御や地震による応力発生を抑える点においても有効である。拘束用サポートの設置によって、内側配管と外側配管の干渉が回避され、二重管構造の成立性が確保できる。これにより、伸縮可撓継手の連結による可撓角度と軸方法伸縮量の増大が可能となった。

〈実施形態の構成〉
図１は、本発明の第１実施形態による二重管型継手構造１の断面図である。
図１において、二重管型継手構造１は、二重管路状に配置された外側伸縮可撓継手１０と、内側伸縮可撓継手２０と、を有する。外側伸縮可撓継手１０は、略円筒状の外側管１１，１２，１３（第１～第３の外側管）と、シール部材４１，４２（外側用シール部材）と、を備えている。また、内側伸縮可撓継手２０は、略円筒状の内側管２１，２２，２３，２４，２５（第１～第５の内側管）と、シール部材５１，５２，５３，５４（内側用シール部材）と、を備えている。図上で、内側伸縮可撓継手２０の右側および左側には、図示せぬ管路（例えば、建屋に固定された管路）が結合される。

外側管１１，１３の内径および外径は等しく、外側管１２の内径は、外側管１１，１３の外径よりも大きくなっている。シール部材４１は略円環状に形成され、外側管１２の内周面左端部と、外側管１１の外周面との間に挿入されている。シール部材４１は、外側管１１，１２を軸方向に沿って相対移動可能にし、所定の可撓角度θ１以内の範囲で曲げ方向にも相対的に変位可能にし、かつ、水密構造で外側管１１，１２を接続している。シール部材４２は、シール部材４１と同様に構成され、外側管１２の内周面右端部と、外側管１３の外周面との間に挿入され、可撓角度θ１を確保しつつ水密構造で外側管１２，１３を接続している。

また、内側管２１，２３，２５の内径および外径は等しく、内側管２２，２４の内径は、内側管２１，２３，２５の外径よりも大きくなっている。シール部材５１は、略円環状に形成され、内側管２２の内周面左端部と、内側管２１の外周面との間に挿入されている。シール部材５１は、内側管２１，２２を軸方向に沿って相対移動可能にし、所定の可撓角度θ２以内の範囲で曲げ方向にも相対的に変位可能にしつつ、水密構造で内側管２１，２２を接続している。ここで、可撓角度θ２は、上述した可撓角度θ１よりも小さくなっている。これは、内側伸縮可撓継手２０の内部には高圧の冷却水が流れるため、シール部材５１に要求される耐圧性能が高くなり、曲げ方向の変位に対する制約が大きくなるためである。

シール部材５２は、シール部材５１と同様に構成され、内側管２２の内周面右端部と、内側管２３の外周面との間に挿入されている。シール部材５２も、可撓角度θ２を確保しつつ水密構造を維持し、軸方向に沿って相対移動可能に内側管２２，２３を接続している。シール部材５３も、シール部材５１と同様に構成され、内側管２４の内周面左端部と、内側管２３の外周面との間に挿入されている。シール部材５３も、可撓角度θ２を確保しつつ水密構造を維持し、軸方向に沿って相対移動可能に内側管２３，２４を接続している。シール部材５４も、シール部材５１と同様に構成され、内側管２４の内周面右端部と、内側管２５の外周面との間に挿入されている。シール部材５４も、可撓角度θ２を確保しつつ水密構造を維持し、軸方向に沿って相対移動可能に内側管２４，２５を接続している。また、内側管２１，２３，２５には、随所にフランジ２１２，２３２，２３４，２５２が形成されている。これにより、内側管２１，２３，２５の交換や分解等を行う際の搬入性やメンテナンス性を高めることができる。上述したシール部材４１，４２，５１～５４は、流体をシールする機能を有するものであれば特に限定されないが、例えば、上述した特許文献１に記載されているものを適用するとよい。

拘束用サポート３１，３２，３３（第１～第３の固定部材）は、何れも円環板状の部材である。拘束用サポート３１は、外側管１１と内側管２１との間に挿入されつつ両者に固定されている。より詳細には、両者の３軸方向の相対的移動および相対的回転を規制する。同様に、拘束用サポート３２は、外側管１２と内側管２３との間に挿入されつつ両者に固定され、両者の３軸方向の相対的移動および相対的回転を規制する。同様に、拘束用サポート３３は、外側管１３と内側管２５との間に挿入されつつ両者に固定され、両者の３軸方向の相対的移動および相対的回転を規制する。

〈実施形態の動作〉
上記構成において、二重管型継手構造１の両端の内側管２１，２５の相対位置が曲げ方向に移動すると、内側管２２，２３，２４および外側管１１，１２，１３等のなす角度がシール部材４１，４２，５１～５４において変化し、曲げ方向の変位を吸収する。また、内側管２１，２５の相対位置が軸方向に変化すると、シール部材４１，４２，５１～５４によって内側管２２，２３，２４および外側管１１，１２，１３等の軸方向の相対位置が変化し、軸方向の変位を吸収する。その際、内側管２２の中心点Ｃ２２は、シール部材４１の中心位置と一致し、内側管２４の中心点Ｃ２４は、シール部材４２の中心位置と一致する。

このように、本実施形態によれば、一つのシール部材４１，４２，５１～５４あたりの可撓角度θ１，θ２が異なる外側伸縮可撓継手１０および内側伸縮可撓継手２０を適用しつつ、シール部材４１，４２，５１～５４の数を調整することによって必要な許容相対変位量を達成することができる。

〈第１実施形態の効果〉
以上のように本実施形態によれば、複数の外側用シール部材（４１，４２）は、第１の外側管（１１）の外周面と第２の外側管（１２）の内周面とを接続し、第３の外側管（１３）の外周面と第２の外側管（１２）の内周面とを接続するものであり、複数の内側用シール部材（５１～５４）は、第１の内側管（２１）の外周面と第２の内側管（２２）の内周面とを接続し、第３の内側管（２３）の外周面と第２の内側管（２２）の内周面とを接続し、第３の内側管（２３）の外周面と第４の内側管（２４）の内周面とを接続し、第５の内側管（２５）の外周面と第４の内側管（２４）の内周面とを接続するものである。
すなわち、１個の外側用シール部材（４１，４２）に対応して複数の（本実施形態では２個の）内側用シール部材（５１～５４）を配置したため、内側用シール部材（５１～５４）の可撓角度が小さい場合であっても、大きな許容変位を確保できる。

さらに、本実施形態によれば、第１の内側管（２１）と第１の外側管（１１）とを固定する第１の固定部材（３１）と、第３の内側管（２３）と第２の外側管（１２）とを固定する第２の固定部材（３２）と、第５の内側管（２５）と第３の外側管（１３）とを固定する第３の固定部材（３３）と、を備えている。
これにより、外側伸縮可撓継手（１０）と内側伸縮可撓継手（２０）とを一体的に変位させることができ、両者の二重管構造を安定的に維持できる。

〈変形例〉
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、上記実施形態の構成に他の構成を追加してもよく、構成の一部について他の構成に置換をすることも可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。

（１）図１に示した二重管型継手構造１によって所期の許容相対変位量を満たせない場合は、図示の範囲の外側伸縮可撓継手１０および内側伸縮可撓継手２０を複数連結してもよい。上述のように、上記実施形態においては、拘束用サポート３１，３２，３３を設けたことにより、外側伸縮可撓継手１０と内側伸縮可撓継手２０とを一体となって変位させることができ、二重管構造の成立性を維持できる。これにより、二重管型継手構造１を単に連結することによって可撓角度と軸方向伸縮量を増大させることができる。

（２）上記実施形態においては、１本の外側伸縮可撓継手１０の内部に１本の内側伸縮可撓継手２０を配置した。しかし、１本の外側伸縮可撓継手１０の内部に複数本の内側伸縮可撓継手２０を並設してもよい。この変形例においても、二重管型継手構造が許容相対変位量を満たせない場合には、外側伸縮可撓継手１０および内側伸縮可撓継手２０を複数連結してもよい。

１二重管型継手構造
１０外側伸縮可撓継手
１１，１２，１３外側管（第１～第３の外側管）
２０内側伸縮可撓継手
２１，２２，２３，２４，２５内側管（第１～第５の内側管）
３１，３２，３３拘束用サポート（第１～第３の固定部材）
４１，４２シール部材（外側用シール部材）
５１～５４シール部材（内側用シール部材）

Claims

流体をシールする複数の外側用シール部材を介して連続的に順次接続された第１の外側管と、第２の外側管と、第３の外側管と、を有する外側伸縮可撓継手と、
流体をシールする複数の内側用シール部材を介して連続的に順次接続された第１の内側管と、第２の内側管と、第３の内側管と、第４の内側管と、第５の内側管と、を有する内側伸縮可撓継手と、
前記第１の内側管と前記第１の外側管とを固定する第１の固定部材と、
前記第３の内側管と前記第２の外側管とを固定する第２の固定部材と、
前記第５の内側管と前記第３の外側管とを固定する第３の固定部材と、を備え、
前記第１の内側管は前記第１の外側管の内側に位置し、
前記第２の内側管は前記第１の外側管と前記第２の外側管との接続位置の内側に位置し、
前記第３の内側管は前記第２の外側管の内側に位置し、
前記第４の内側管は前記第２の外側管と前記第３の外側管との接続位置の内側に位置し、
前記第５の内側管は前記第３の外側管の内側に位置し、
複数の前記外側用シール部材は、第１の可撓角度以内の範囲内で曲げ方向に相対的に変位可能になるように、前記第１の外側管の外周面と前記第２の外側管の内周面とを接続し、前記第３の外側管の外周面と前記第２の外側管の内周面とを接続するものであり、
複数の前記内側用シール部材は、前記第１の可撓角度よりも小さい第２の可撓角度以内の範囲内で曲げ方向に相対的に変位可能になるように、前記第１の内側管の外周面と前記第２の内側管の内周面とを接続し、前記第３の内側管の外周面と前記第２の内側管の内周面とを接続し、前記第３の内側管の外周面と前記第４の内側管の内周面とを接続し、前記第５の内側管の外周面と前記第４の内側管の内周面とを接続するものである
ことを特徴とする二重管型継手構造。
一の前記外側伸縮可撓継手の内部に複数の前記内側伸縮可撓継手が並設されている
ことを特徴とする請求項１に記載の二重管型継手構造。
前記外側伸縮可撓継手は複数設けられ相互に連結されており、
前記内側伸縮可撓継手は複数設けられ相互に連結されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の二重管型継手構造。