JPS61103073A - 逆止め弁 - 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】 本発明は、液体の流路における流れの反転に応答して自
動的に閉じる型の逆止め弁に関し、特に、逆止め弁の急
激な閉鎖の結果として流路に生ずる圧力サージを抑圧す
るための手段に関する。

典型的な原子力蒸気発電プラントにおいては。

原子炉の冷却水は、蒸気発生器を介して循環され、原子
炉からの冷却水は２次給水に対して熱交換関係で循環さ
れる。給水は加熱されて蒸気に変換され、該蒸気はそこ
で関連の蒸気タービンを介して復水器に送られ、該復水
器で蒸気は再び水に変換され、復水は再び給水として蒸
気発生器にポンプ送りされる。幾つかの蒸気発生器から
の排出蒸気はマニホールド配列で、該蒸気発生器と関連
の蒸気タービンとの間で結合することができる。典型的
には、タービン、復水器および関連のポンプ設備は、蒸
気発生器から成る距離だけ離間して配設されている。地
震その他の激しい衝激が生じた時には、ポンプ設備と蒸
気発生器との間に設けられている比較的長い導管は容易
に損傷もしくは破裂する可能性がある。したがって、こ
の導管には、蒸気発生器に隣接し、逆止め弁を設けるの
が普通である。

逆止め弁の上流側で導管に破裂が生じた場合には、この
破裂による圧力の急激な降下で大きな圧力差が生じ、そ
の結果、蒸気発生器内の加圧された給水は逆止め弁を経
て破断箇所に向かい逆の方向に流れることになる。逆止
め弁は、この反対方向の流れに応動して直ちに閉じる。

従来の逆止め弁の１つの問題点は、急激に閉じた場合に
、圧力サージもしくは「水撃」作用が生じ、これが蒸気
発生器と逆止め弁との間で前後に反射されることである
。この圧力サージは、通常の管路圧力よりも６倍も大き
くなり得るので、蒸気発生器の管や管路内の計器が損傷
し得る。

このような「水撃」作用を最小にするために逆止め弁に
減衰機能を持たせることが知られて　゛いる。言い換え
るならば、逆止め弁の閉成を、瞬時的に閉じないように
減速するのである。こ−の方法によれば、圧力サージは
非常に満足に軽減されるが、弁は比較的長期間開いてい
るこ吉になるために、必然的に、破断箇所を介して蒸気
発生器からの給水の損失は非常に大きくなる。

原子力蒸気発生器の場合には、これは由々しい欠点であ
る。なぜならば、蒸気発生器内の給水は、原子炉の冷却
水として働き、したがってこの冷却材の大きな損失が生
ずれば、その結果として炉心の加熱が増大し得るからで
ある。蒸気発生器には一般に代替給水管路が設けられて
おり、主給水管路に破断が生じた場合にそれに代って給
水を供給するようになっているが、これらの代替管路の
直径は非常に小さく、したがって損失した蒸気発生器の
給水を非常に迅速に補充することはできない。

本発明の主たる目的は、圧力サージを抑圧し、同時に弁
の迅速な閉鎖を可能にししかも構造が比較的単純で経済
的であり、そして分解が容易である逆止め弁を提供する
ことにある。

上の目的で、本発明によれは、流体通路を画定する本体
と、流体の通流を許容する開位置及び流体の通流を阻止
する閉位置の間で運動可能なように前記本体により支持
されて該流体通路を入口部分及び出口部分に分割する弁
手段とを備えた逆止め弁において、前記本体に連結され
て前記流体通路の出口部分き連通ずる円筒状のハウジン
グと、該ハウジング内に配置されて、前記流体通路の出
口部分と連通ずる室を該ハウジングと協働して画定する
第１のピストンとを備え、該第１のピストンは前記室に
対し最小の容積を与える前記流体通路における通常の伸
長位置と、前記室の容積を大きくするように前記流体通
路から離れた引込み位置との間で前記ハウジング内で軸
方向に運動可能であり、さらに、前記第１のピストンか
ら離間して前記ハウジング内に配置された第２のピスト
ンと、前記第１および第２のピストンの間に配置されて
前記第１のピストンを前記伸長位置に弾力的に押圧する
ばねとを備え、前記第１のピストンは前記流体通路の前
記出口部分における予め定められた圧力に応答して前記
ばねの力に抗し前記引込み位置へと運動して前記室の容
積を増大し、以って前記流体通路の出口部分における圧
力サージを抑圧し、さらに、前記第２のピストンの位置
を制御して前記予め定められた圧力を調節するために前
記第２のピストンに連結された制御手段を備えているこ
とを特徴とする逆止め弁が提案される。

本発明は、添付図面に単なる例として示した好ましい実
施例に関する以下の説明から一層容易に理解されるであ
ろう。

第１図を参照するに、この図には、標準の仕方で蒸気発
生器１２が接続されている原子炉１１を備えた原子力蒸
気発生プラントが略示してあり、該プラントは参照数字
１０で総括的に表されている。さらに詳しく述べると、
原子炉１１の炉心からの冷却水は、導管１３を介して蒸
気発生器１２へと循環され、そこで冷却水は熱交換管１
４を通り再び導管１５を介して原子炉１１へと循環され
る。２次給水が導管１４と熱交換関係で導管１４の周囲
を循環され、給水は蒸気に変換され、該蒸気は関連の蒸
気タービン１６および復水器１６ａへと導管１７を介し
て循環され、復水器の復水はポンプ１Ｂおよび導管１９
：　　　を介し１蒸気発”器゛′へと戻され６・本発明
による逆止め弁２０は、蒸気発生器１２に密に隣接して
導管１９に配置されている。説明の便宜上唯一つの蒸気
発生器１２しか示さなかったが、実際は、原子炉１１と
蒸気タービン１６との間にマニホールド配列で複数の蒸
気発生器１２を接続することができ、各蒸気発生器１２
に逆止め弁２ａが設けられることは理解されるであろう
。典型的には、蒸気発生器１２は原子炉１１゛に密に隣
接して配置され、タービン１６からは相当の距離で配置
される。したがって、導管１９の長さは２００ないし３
００フイート（６０ｍないし９０ｍ）となり得る。した
がって、導管１９は地震によって生じ得るような過激な
衝激に起因し損傷を受は易い。

次に、図面中、第２図ないし第５図をも参照するに、逆
止め弁２０は入口ボート２２および出口ボート２３を有
する一体の弁箱、即ち本体２１を備えており、該ポート
の各々には、逆止め弁２０を導管１９の関連部分に固定
するための取付はフランジ２４が設けられている。本体
２１は、導管１９と連通ずるように入口および出口ポー
ト２２および２３間に貫通する流体通路２５を形成して
おり、該流体通路２５は、入口室（入口部分）２６およ
び出口室（出口部分）２７を備えている。本体２１には
また中空のネック部２８が設けられており、このネック
部２８は出口室２７と連通している。該ネック部２８に
は環状の取付はフランジ２９が設けられている。

本体２１内には弁体（弁手段）３０が配置されておって
、この弁体３０には耳部３１が設けられており、該耳部
３１は、アーム３３の一端に形成された相補形の開口番
こ受けられていて、ナツト３２により該アームに固定さ
れている。

アーム３３の他端は、本体２１のネック部２８に形成さ
れている突出部３５に、例えはピン３４により枢着され
ている。したがって、弁体３０は、耳部３１がストッパ
３５ａと係合して第２図に矢印で示すように通常の順方
向の流れ方向に流体通路２５を通過する流体の自由な流
れを許容する開放位置（第２図）と、弁体３０が環状の
弁座３６とその全周に渡って係合して流体通路２５を閉
じ入口室２６を出口室２７から分離している閉状態（第
４図および第５図）との間て回動するように適応されて
いることは理解されるであろう。また、通常の作動の際
には、ポンプ１８により設定される順方向の流れで弁体
３０は開位置もしくは開状態に保持されることも理解さ
れよう。

ネック部２８の外端には、環状の凹部３７が設けられて
おり、該凹部内には、硬化合金から形成することができ
る環状のシート部材３８が配置されている。また、フラ
ンジ２９に形成された相補形の環状の溝内には、ネック
部２８に取付けられている円筒状のハウジング４０と密
封を形成するように適当なガスケット３９が配置されて
いる。より詳細に述べると、ハウジング４０は、カスケ
ラ）３９．、：密封係合関係で配置された環状の端面４
１を有しており、そしてハウジング４０にも、例えばボ
ルト４３による等してフランジ２９に固定される環状の
取付はフランジ４２が設けられている。ハウジング４θ
にはまた、その外端に、後述する目的から、環状の取付
はフランジ４４が設けられている。ハウジング４０は、
その縦軸線が実質的に流体通路２５の軸線に対して垂直
になるように配置されており、一般には垂直位置に配位
して使用される。ハウジング４ｏには、その側部にポー
ト４５が設けられており、このポートは導管４６により
関連の回収装置（図示せず）に結合されている。さらに
、ハウジング４０には、その上端に隣接して、後述する
目的で通気ポート４７が設けられている。

ハウジング４０内には、その下端部に隣接して、円筒状
の蓄圧ピストン（第１のピストン）５０が配置されてお
り、この蓄圧ピストン５゜はその下端部に円筒状の軸方
向の空洞部５１を備えており、この空洞部は、本体２１
の出口室２７と連通ずる室５２を形成している。ピスト
ン５０の円筒状の外面はピストンの下端部で。

参照数字５３で示すように面取りされていて、シート部
材３８と同面関係で座着係合するようになっている。ピ
ストン５ｏは、ハウジング４゜の軸方向に摺動可能なよ
うに配置されており、一対の軸方向に離間した円周シー
ル５４が設けられており、これらシールはそれぞれ、ピ
ストン５０の外面に形成された対応の円周溝内に座着さ
れていてハウジング４０の内面と密封係合するようにな
っている。ピストン５ｏには、該ピストンからハウジン
グ４０と同軸関係で上方に延びるように細長い棒５５が
取付けられている。具体的に述べると、このＦｉ５５は
、その下端部がねじ切りされており、ピストン５ｏの上
面に形成された孔５６と螺合し、ナツト５７に　　”よ
り定位置に鎖錠固定することができる。しかしながら、
ピストン５Ｇに対する棒５５の取付けのために他の手段
を使用し得る仁とは理解に難くない。

棒５５の上端は、ハウジング４０内で軸方向に摺動可能
に配置された円筒状の圧縮ピストン（第２のピストン）
６０の軸方向の円筒状の孔５９を貫通している。圧縮ピ
ストン６０の上方で棒５５の上端には、ナツト６１が螺
合している。このナツト６１は孔５９の直径よりも大き
い直径を有している。ピストン６０には、一対の軸方向
に離間した円周シール６２が設けられており、これらシ
ールはそれぞれ、ピストン６０の外面に形成された相補
形の溝内に配置されていてハウジング４０の内面と密封
係合する。また、孔５９内には、シール６３が棒５５と
摺動密封係合するように設けられている。ピストン５０
および６０は、ハウジング４０と協働して、それらの間
に室６４を画定する。該室６４内には、ピストン５０お
よび６０に当接する圧縮コイルばね６５が配置されてい
る。ポート４５は室６４と連通している。

また、参照数字７０て総括的に表した制御アセンブリ（
制御手段）が設けられており、この制御アセンブリは、
はぼコツプ形状をした連結部材７１を備えている。該連
結部材７１はハウジング４０内に配置されており、その
下端部に。

ねじ７３等によりピストン６ｏの上面に磯付けるための
環状の取付はフランジ７２が設けられている。連結部材
７１には１円筒状の空洞部７４が下端に設けられており
、この空洞部７４はナツト６１を収容している。連結部
材７１の上端には、ハウジング４０と同軸関係で上向き
に延びる細長い螺刻された心棒７５が固定的に取付けら
れている。具体的に述べると、この心棒７５　　・は、
連結部材７１の頂部に形成された凹部７６内に螺合して
、ナツト７７により位置固定することができる。尤も、
所望ならば別の取付は手段を用いることも可能であるこ
とは理解されよう。

心棒７５には、下端に環状のフランジ８１が設けられて
いる円筒状の心棒ナツト８０が螺合している。この心棒
ナツト８０はボルト８４等により取付はフランジ４４に
固定されている扁平の円形カバー板８３に形成されてい
る相補形の開口８２を貫通しており、ハウジング４０の
上端を閉鎖している。なおフランジ８１は、カバー板８
３の内面Ｃ（当接している。

心棒ナツト８０には、その上端に隣接して、心棒ナツト
８０の手動回転を容易にするために、ハンドル車８５が
固定的に取付けられている。

心棒ナツト８０の上方て心棒７５の上端には、ナツト８
７および薄ナツト８８が螺合している。

心棒ナツト８０の上端部には、環状の支承板８９が設け
られている。通気ポート４７は、ピストン６０とカバー
板８３との間でハウジング４゜の内部と連通しているこ
とは図から明らかであろう。

作動の際に、制御アセンブリ７０は圧縮ピストン６０を
、圧縮コイルはね６５が座着する固定ベースとなるよう
にハウシンク４ｏ内の位置に保持する働きをなす。した
がって、圧縮コイルばね６５は、第２図に示すように、
蓄圧ピストン５０をシート部材３日としっかりと座着係
合する完全に伸長された位置に弾性的に偏倚もしくは付
勢する。

通常の動作においては、流体通路２５を流れる給水の順
方向の流れで、弁体３０は第２図に示すように開状態に
保持される。この通常動作モード（こおいては、ポンプ
１８により設定される導管１９内の内圧は、典型的に約
＋　５００　ｐｓｉである。この通常圧力は、蓄圧ピス
トン５ｏに作用して、該ピストンをハウシンク４０内で
上方に偏倚する傾向を示す。しかしながら、圧縮コイル
ばね６５は、この通常作用圧力が該ばね６５の偏倚力を
克服するのには不十分であるように設計されており、し
たがって蓄圧ピストン５０は第２図に示した位置に座着
した状態に留まる。

ポンプ１８と逆止め弁２０との間で導管１９　　。

に破壊もしくは破裂が生じた場合には、逆止め弁２０の
入口側の圧力が急に降下する。そこでポンプ１８はトリ
ップされ、そしてその時点で。

なお加圧されている蒸気発生器１２は逆止め弁２０の両
側に逆方向の圧力差を発生し、この圧力差で、第３図に
矢印で示すように、逆止め弁２０を経る給水の逆方向の
流れが設定される傾向となる。この逆方向の流れで弁体
３０は、閉位置に向かって動かされる。弁体３０が閉位
置に接近するに伴い、逆止め弁２０の出口室２７内の圧
力は圧縮コイルばね６５によって及ぼされる予め定めら
れた偏倚力を克服して上昇し、したがって、蓄圧ピスト
ン５０は、第３図に示すように、圧縮コイルはね６５の
偏倚作用に抗して上昇し始める。弁体３０が弁座３６に
完全に当接して閉状態になると、出口室２７内の圧力サ
ージがピーク値に達し、そして蓄圧ピストン５０はさら
に、第４図に示した引込み位置へと上昇する。連結部材
７１内に形成された空洞部は、ピストン５０のこの引込
み運動を許容するのに十分な深さを有している。

蓄圧ピストン５０の上向きの運動で、ハウジング４０の
下側の部分は、ピストン５０内の室５２ならびに逆止め
弁２０の出口室２７と連通せしめられ、室５２および出
口室２７の容積は実効的に増加する。この容積の増加の
結果として、出口室２７内の圧力は相応に減少し、それ
により弁体３０の迅速な閉成により生じた圧力サージは
効果的に抑圧され、「水撃」作用は実効的に除去される
。これと関連して、水は実質的に非圧縮性の物質である
ので、出口室２７の容積の極く僅かな増加で、大きな圧
力増加を消散するのに十分であることは理解されるであ
ろう。蒸気発生器１２および関連の導管が平衡状態に戻
った後に、蓄圧ピストン５０は、第５図に示すように圧
縮コイルばね６５の付勢下で通常の伸長位置へと戻る。

本発明の１つの有意味な特徴は、制御アセンブリ７０に
より、蓄圧ピストン５０が上昇し始める予め定められた
圧力を調節するために圧縮コイルはね６５に対する予荷
重を選択的に調節できる点にある。即ち、ハンドル車８
５を手動で回転することにより、心棒ナツト８０が回転
されそれにより心棒７５は軸方向に偏倚せしめられ、そ
れと共に連結部材７１および圧縮ピストン６０も偏倚す
る。圧縮ピストン６０が下方に移動するとそれに伴い圧
縮コイルばね６５１ζ対する予荷重が増加し、他方、圧
縮コイルはね６０が上方に移動すると該予荷重は減少す
る。

ナツト８７および８８は、心棒７５の下向きの運動を制
限して圧縮ピストン６０が不本意にも、圧縮コイルばね
６５を完全に圧縮したり該ばねに永久変形を与える点ま
で下向きに駆動されるの阻止する。圧縮ピストン６０の
位置を適切に調節することによって、蓄圧ピストン５０
を上昇するのに必要な圧力は、通常の管路圧力の１チま
たは２％から該通常の管路圧力の約２ないし３倍まで調
節することができる。

本発明は主として関連の導管１９に破裂が生した場合に
、逆止め弁２０の迅速な閉鎖から生ずる大きい圧力サー
ジを除去するように企図されているものであるが、本発
明はまた、例えば、原子力蒸気発生プラント１０の通常
の運転中に生ずるようなより穏やかな圧力サージを抑圧
するのにも有用であり、この点においても有意味である
。即ち、ポンプ１８の作用ならびにプラント１０の他の
装置或いは部品の作用の結果として、系内には、通常、
圧力振動が生ずる。そこで、制御アセンブリ７０を、こ
のような通常発生する圧力変動をも抑圧することができ
るように設定することが可能である。

、　本発明の他の重要な特徴は、ピストン５０および６
０ならびに制御アセンブリ７０を、ハウシンク４０から
完全に最外してきる点にある。

細ち、カバー板８３を取外すことにより、・・ントル車
８５を持上げて、アセンブリ全体を持上げて取出すこと
ができる。即ち、心棒ナツト８０はカバー板８３を引張
り上げ、連結部材７１は圧縮ピストン６０を引張り上げ
、一方、該ビス　　。

トン６０はナツト６１と係合して棒５５および　　゛蓄
圧ピストン５０を引張り上げる。このようにして幾つか
の部品を個々に取外す必要無く、−回の操作で、アセン
ブリ全体をハウジング４０から取出すことが可能である
ことが判る。

通気ポート４７は、圧縮ピストン６０の上方でハウジン
グ４０内に大気圧を維持する。それにより、圧縮ピスト
ン６０が上下動する際に、該圧縮ピストン６０の上方に
圧力形成や減圧が生ずるのが阻止される。シール５４は
、給水が蓄圧ピストン５０を通ってピストン５０と６０
七の間の空間内に入ることを効果的に禁止する。

しかしながら、さらにポート４５を設けることにより、
例えばシール５４の欠陥等が原因で、ピストン５０と６
０との間のハウジング４０の空間内に侵入し得る水を除
去することができる。

このドレン作用は本質的に重要である。と言うのは、水
は非圧縮性であるので、ピストン５０と６０との間の空
間に水が充填されると、蓄圧ピストン５０の揚程が実効
的に阻止されてしまうからである。

原子カプラントでの使用と関連して逆止め弁２０を説明
したが、本発明の原理はまた、他の種類の用途にも適応
し得るであろうことは理解されよう。同様に、逆止め弁
２０は、揺動するディスク型のものとして説明したが、
他の型式の逆止め弁構造を利用することも可能であろう
。

さらに、蓄圧ピストン５０のための偏倚手段さして圧縮
コイルばねを用いる旨述べたが、例えば、空気圧その他
、他の型の圧縮可能な偏倚構造を用いることができよう
。

本発明の構造モデルにおいては、本体２１およびハウジ
ング４０は、ピストン５０．６０および連結部材７１と
同様に適当な金属から形成することができ、ガスケット
３９はグラファイト材料とすることができ、そしてシー
ル５４．６２および６３はゴムその他の適当な撓み性の
ある弾性材料から形成することができよう。しかしなが
ら、本発明は種々な大きさおよび種類の逆止め弁に適応
可能であり、したがって用いられる特定の材料は特定の
用途に依存するものであることは理解されよう。評言す
れば、逆止め弁２０の材料および寸法は、逆止め弁２０
を流れる液体の特定の化学的組成ならびに運転圧力およ
び温度で変イつるものである。

以上の説明から、本発明は、比較的簡単で経済的な構造
を有し、逆止め弁の迅速な閉鎖を保証しつ＼圧力サージ
を効果的に抑圧し、然も作動閾値圧力のための制御手段
および逆止め弁を簡単に一回の操作で分解することを可
能にする手段を備えている改善された逆止め弁が提供さ
れなことが理解されるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従い本発明を実施するように構成し
た逆止め弁を備える原子力蒸気発生プラントのブロック
図、第２図は本発明による逆止め弁を、その通常開放状
態で示す垂直断面図、第３図は、逆方向流れ状態で、弁
体が部分的に閉さされた状態で本発明による逆止め弁を
示す第２図に類似の部分断面図、第４図は第２図に類似
の図であって、逆止め弁を閉鎖時の状態で示す図、第５
図は、管路圧力が平衡状態に戻った後の閉じた逆止め弁
を示す第３図に類似の図である。 ２０・・逆止め弁　　　２１・・本体 ２５・・流体通路　　　　２６・・入口部分（入口室）
２７・・出口部分（出口室）　　３０　・　・弁体４０
・Ｏハウジング　　５０・・第１のピストン（蓄圧ピス
トン） ５２　・　Ｏ室　　　　　　　　６０・・第２のピスト
ン（圧縮ピストン） ６５・・ばね（圧縮コ　７０・・制御手段（制イルばね
）　　　　　　　　御アセンフリ）；　　　　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体通路を画定する本体と、流体の通流を許容する開位
   置及び流体の通流を阻止する閉位置の間で運動可能なよ
   うに前記本体により支持されて該流体通路を入口部分及
   び出口部分に分割する弁手段とを備えた逆止め弁におい
   て、前記本体に連結されて前記流体通路の出口部分と連
   通する円筒状のハウジングと、該ハウジング内に配置さ
   れて、前記流体通路の出口部分と連通する室を該ハウジ
   ングと協働して画定する第１のピストンとを備え、該第
   １のピストンは前記室に対し最小の容積を与える前記流
   体通路における通常の伸長位置と、前記室の容積を大き
   くするように前記流体通路から離れた引込み位置との間
   で前記ハウジング内で軸方向に運動可能であり、さらに
   、前記第１のピストンから離間して前記ハウジング内に
   配置された第２のピストンと、前記第１および第２のピ
   ストンの間に配置されて前記第１のピストンを前記伸長
   位置に弾力的に押圧するばねとを備え、前記第１のピス
   トンは前記流体通路の前記出口部分における予め定めら
   れた圧力に応答して前記ばねの力に抗し前記引込み位置
   へと運動して前記室の容積を増大し、以つて前記流体通
   路の出口部分における圧力サージを抑圧し、さらに、前
   記第２のピストンの位置を制御して前記予め定められた
   圧力を調節するために前記第２のピストンに連結された
   制御手段を備えていることを特徴とする逆止め弁。