JPH01318892A - 流体の流れ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体の流れ制御装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば、この装置は、管形熱交換器と関連することがで
き、この熱交換器では、比較的高圧の第１　？Ａ体を入
ロヘソグーと出ロヘソグーとの間に延びる管の列に通し
て循環させ、これらの管は脳内を通っており、第２の流
体を脳内を循環させて両流体間の熱交換を行うようにな
っている。このような熱交換器を以後、特定種類の熱交
換器と称する。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の特定の一例では、熱交換器は液体金属冷却型高
速中性子炉プラントに使用する蒸気発生器よりなり、管
列を通して高圧で導びかれた水／水蒸気と管の外側で脳
内を循環している液体ナトリウムとの間で熱交換を行う
。このような発生器では、遠く離れていても、これらの
管のうちの１つが破…して高圧水側からすトリウム側へ
漏れが生じる恐れがある。その結果、ナトリウムと水と
の反応が起り、それにより隣接する管の破を員を引起し
、他の管の破損が急速に広がると、生じた圧力によりナ
トリウｌ、回路を１員傷させてしまう。

しかしながら、本発明は熱交換器に使用する制御装置に
限定されない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、流体用の導管を備えている流体の流れ
制御装置において、導管がこれを通る流体の流れを制限
するためにその内部と外部との間の流体圧の差に応じて
潰れることができることを特徴とする装置が提供される
。

この装置は導管のまわりに室を有しており、この室は上
流端が開口しており、下流端が閉鎖されている。この室
は外管により形成されるのがよい。

導管の外部はハウジングにより構成されるのがよい。

本発明は、少なくともいくつかの管の端部が上記のよう
な装置を介して関連したヘッダー内に開口している特定
種類の管形熱交換器において、上記端部がヘッダー内の
圧力にさらされており、上記装置の導管は各々、夫々の
管が破壊すると、ヘッダーと導管の内部との間に生じる
圧力差を受けて潰れることができ、それにより夫々の管
と通る流れがその管と関連した導管の圧潰に応じて制限
されることを特徴とする熱交換器を包含する。

好ましくは、管列の容管はその人口端およびその出口端
の両方に潰れることができるスリーブを備えている。

導管は、ベンチュリ作用によって圧力降下を生じるよう
にしぼり形状のものであるのがよい。一実施例では、各
スリーブは、その両端の中間の腰部で合体する一対の反
対方向にテーバ状の円錐形部分よりなる。他の実施例で
は、スリーブはその内圧を低下させるためにその自由端
に小さい横断面のオリフィスを有するほぼ円筒形の形状
のものである。更らに他の実施例では、スリーブの自由
端は、例えば、圧潰の制御を助けるために楕円形の横断
面を有するように平らにされている。

スリーブの肉厚は、圧潰の際、破壊する恐れを減じるた
めに、その固定端部で漸次増大しているのがよい。

〔実施例〕

添付図面を参照して本発明の実施例を以下に単なる例示
として説明する。

第１図を参照すると、管形熱交換器は、入口１２および
出口１４を有する胴１０を備えている。

胴１０内には、管板１６が設けられており、この管板１
６は、熱交換器のドーム状上端部１８と仕切２０とを含
むハウジングと一緒になって人口ヘッダー室２２および
出口ヘッダー室２４を構成しており、これらの室２２．
２４の各々には、ボート２６．２８が夫々設けられてい
る。数百本のＵ形管３０（それらのうち１つのみを図示
しである）の列が管板１６に連結され、人口ヘッダー室
２２と出口ヘッダー室２４との間に流路を形成している
。名前３０の端部は管板１６の下面で終っていてもよく
、管板１６の開口部３２と整合するように管板１６に溶
接したり他の方法で固着したりしてもよい。この熱交換
器は、例えば、ナトリウム冷却型高速中性子炉の二次ナ
トリウム回路に関連して使用する蒸気発生器よりなり、
この場合、高温液体ナトリウムを入口１２に供給し、胴
１０の管板１６の下の部分内を循環させ出口１４から排
出する。高圧水を入口ポート２６から入口ヘッダー室２
２に供給する。この水は管３０の列を通り、その結果生
じた水／水蒸気は出口ヘッダー室２４に入り、出口ポー
ト２８から排出される。

通常の運転では、管の水／水蒸気側の圧力はナトリウム
側の圧力よりも可成り高い。ところが、管が破損した場
合には、管の内部に圧力損失が生じ、その結果、水／水
蒸気は破損管の両端から管内に流れ込もうとする。その
結果生ずるす１−リウムと水との反応は隣接する管を田
傷させる。従って、隣接する管の破損が広がるのを防く
には、その後に破損管を通って流れる水の量を制限する
ことが必要である。これは、名前３０の各端部に設けら
れる後述の制流器３４によって達成される。

第２図に示すように、各制流器３４は、関連した管３０
がスリーブ３４ａのうち１つを介して入口ヘッダー室ま
たは出ロヘソグーに開口するように、管板１６の上面１
６ａに連結されたほぼ円筒形のスリーブ３４ａの形態を
とるのがよい。管３０の全横断面が入口ヘッダー室２２
の横断面よりも小さいので、人口ヘッダー室２２から制
流器３４に流入する水の速度は増大する。従って、制流
器３４の外面はその内部よりも大きな圧力にさらされる
。スリーブ３４ａは、通常の流れ状態中に発生する総外
圧に耐えるのに十分強いように設計されている。Ｕ字管
３０が破裂した場合には、（入口ヘッダー室および出口
ヘッダー室の両方で）各制流器の受ける総外圧は可成り
大きくなる。スリーブ３４ａは、これらの条件下でこれ
らの圧力差に耐えることができず、内方に圧潰し始める
ように設計されている。圧潰し始めると、スリーブ３４
ａの横断面積が小さくなり、その結果、圧力差の増大に
伴って流速が増大し、従って圧潰を促進する。完全に圧
潰し、関連したＵ字管３０を通る流路の両端が完全に遮
断されるのが理想的である。しかし、これは実際には必
要でないこともある。何故ならば、隣接する管の破損が
広がる程度以下まで破Ｉｎ管からの漏れを減小させるの
が主な要件だからである。漏れが生がると、水素検出器
のような適切な手段によりこの漏れを検出することがで
き、次いで発生器の稼動を停止して修理を行なえるよう
にする。制流器３４により、管の破壊とナトリウム／水
の相互作用の検出との間の短い時間間隔の間に破損の広
がりによる（具備を避けることができる。

スリーブ３４ａは、破壊せずに塑性変形するように適当
な延性材料（例えば、ステンレス鋼）で作られている。

第３図は、スリーブが腰部４０で合体する円錐形部分３
６．３８よりなる変更例の制流器３４を示している。ス
リーブ３４ａは、開口部３２の上端に嵌込まれたフェル
ール４２に溶接されているものとして示されている。こ
の場合にスリーブはベンチュリとして働き、その内部で
の圧力低下を高める。第２図の実施例と同様に、第３図
のスリーブは、通常条件で存在する圧力差に耐えるが、
管の破壊による圧力損失で圧潰を受ける。

第４図の実施例では、スリーブ３４ａは円筒形であり、
フェルール４２に取付けられているが、この場合、スリ
ーブ内の圧力低下はオリフィス形成挿入体４４によって
高められる。この挿入体４４は、従来のフェルール４２
を使用するのと同様に、管の間の流れ分布を制御しかつ
平行なチャンネルが不安定になるのを防くのにも役立つ
。

第５図ないし第７図の実施例では、制流器のスリーブ３
１１はその自由端３４ｂの近くでは平らになっており楕
円形ｔＪＲ面の開口部４６　（第５図および第６図に破
線で示すように）を形成している。

第７図は、フェルール４２に向かって肉１アが徐々に増
大するようにスリーブが設計されているのを示している
。この肉厚増大（これはここに述べる他の実施例にも用
いることができる）は、圧潰の際スリーブが破壊するお
それを減少させるのに役立つ。

第８図ないし第１０図の実施例では、スリーブはその自
由端で部分的に平らになっていてスリーブ状開口部４６
を構成しており、この開口部４６は閉じるときには全閉
する。この実施例は、断面の丸いスリーブを平らにし、
次いで平らになった端部を所望程度に再び広げるごとに
よって製造することができる。

本発明は管形熱交換器に制限されず、第１図ないし第１
０図の制流器は他の分野にも使用することができる。

例えば、第１１図および第１２図の制流器は、流体収容
部が破壊した場合に流体の漏出速度を制限することが望
まれる流体装置に使用することができる。流れの制限は
、特定の大きさの？Ａ世を許容するがもっと高い流量が
生じた場合に流路をしぼるように作動する装置を装着す
ることによっ°ζ達成することができる。

一般に、側流装置は延性材料で製造され、流体がこの装
置を通って流れるように流体装置内に装着された薄肉管
よりなる。この側流装置は、流れが生じると、管内の静
圧が外圧よりも小さくなるように設計されている。この
圧力差はいくつかの方法、例えば、管の入口のオリフィ
スによって、あるいは管をベンチュリの形で構成するこ
とによって達成することができる。この側流装置は、圧
力差が所定の値に達して流れを制限すると、管が圧潰す
るように設計されている。

かくして、第１１図では、側流装置５０は流体の流れが
矢印Ａの如くである外管５１を備えており、この外管５
１内には、制流器５２が位置決めされており、この制流
器５２は、外管５１と同軸であり、一端がアニユラス５
４により外管５１の内面５５に固着され、他端が中央オ
リフィス５６を構成する内部アニユラス５５を有する潰
れることができる管５３の形態である。かくして、管５
３の外側には、上流端が開口し、下流端が閉鎖された室
６０が構成されている。

第１２図では、潰れることができる管５２ａはベンチュ
リの形態であり、これは通常の運転では、ベンチュリの
末広部分５７で圧力ヘッドが回復され、圧力損失が減小
するという利用がある。

第１３図の構成では、流体の動的な力によってではなく
、外圧が大気圧を越えるような内圧の減少によって、管
５３を圧潰させるのに必要とされる差圧が生じる。第１
３図では、この側流装置は石油又はガスを移送する海底
パイプラインに装着されている。例えば、パイプライン
末端の海上ブラットボームでパイプラインが破壊した場
合には、パイプラインの内圧が低下して、制流器が海面
での静的ヘッドに耐えることができなくなり、かくして
、管６１が完全にあるいは所定の程度まで圧潰する。有
孔ケージ６０が管６２の薄肉要素６１を包囲している。

【図面の簡単な説明】

第１図は明確にするために１つの水／水蒸気管しか示し
ていないナトリウム−水／水蒸気熱交換器の概略断面図
；第２図は本発明による制流器を示す拡大図：第３図は
第２形態の制流器の同様の図；第４図は更らに他の形態
の制流器の図；第５図、第６図および第７図は夫々、他
の形態の制流器の正面図、端面図および部分断面図；第
８図、第９図および第１Ｏ図は夫々、更らに他の形態の
制流器の正面図、端面図および側面図；第１１図は所望
の圧力差を生じるためにオリフィスを有する制流器の部
分断面図；第１２図はベンチュリ形態の潰れることので
きる管の図；第１３図は他の構成を示す図である。 １０・・・・・・胴、　　　　　１２・・・・・・入口
、１４・・・・・・出口、　　　　　　１６・・・・・
・管板、２２．２４・・・・・・ヘッダー室、 ３０・・・・・・Ｕ字管、　　　　３４．５０・・・・
・・制流器、３４ａ・・・・・・スリーブ、 ５２ａ、５３・・・・・・潰れることができる管。 Ｆｉｇ、ブー。 Ｆｔ’ｇ、　７２゜ （＼ ５７　　　　　　Ｓ２゜ Ｆｉｇ、　７３゜ 海底

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、流体用の導管を備えている流体の流れ制御装置にお
   いて、導管（７０、５３、５７、６１）は、これを通る
   流体の流れを制限するために、その内部と外部との間の
   流体圧の差に応じて潰れることができることを特徴とす
   る装置。 ２、導管（５３又は５７）のまわりに室を備え、該室は
   上流端が開口し、下流端が閉鎖されていることを特徴と
   する請求項１記載の装置。 ３、導管（５７）はベンチユリ作用によって圧力降下を
   生じるようにしぼり形状のものであることを特徴とする
   請求項１又は２記載の装置。 ４、室は外管５１によって形成されていることを特徴と
   する請求項２又は３記載の装置。５、導管の外面はハウ
   ジング（１８）により定められていることを特徴とする
   請求項１記載の装置。 ６、導管（３４ａ）は、その内圧を低下させるために、
   自由端に小さい横断面のオリフィスを有するほぼ円筒形
   の形状のものであることを特徴とする請求項５記載の装
   置。 ７、導管の自由端（４６）は、圧潰の制御を助長するた
   めに平らになっていることを特徴とする請求項５又は６
   記載の装置。 ８、導管の肉厚は、自由端から遠去かる方向に漸次増大
   していることを特徴とする請求項５ないし７のうちのい
   ずれかに記載の装置。 ９、導管（３６、３８）はベンチユリ作用によって圧力
   降下を生じるようにしぼり形状のものであることを特徴
   とする請求項５記載の装置。 １０、少なくともいくつかの管の端部が請求項５ないし
   ９のうちのいずれかに記載の装置を介して関連したヘッ
   ダー内に開口している特定種類の管形熱交換器において
   、上記端部はヘッダー内の圧力にさらされており、上記
   装置の導管は各々、夫々の管が破壊すると、ヘッダーと
   導管の内部との間に生じる圧力差を受けて潰れることが
   でき、それにより夫々の管を通る流れがその管と関連し
   た導管の圧潰に応じて制限されることを特徴とする熱交
   換器。 １１、管列の各管（３０）は、夫々の管の入口端および
   出口端の両方にスリーブ（３４ａ）の形態の潰れること
   ができる導管を備えていることを特徴とする請求項１０
   記載の熱交換器。