JPS63289391A - Piping universal joint - Google Patents
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、配管自在継手に係り、特に高速増殖炉発電プ
ラントなど、液体金属を流通する配管系に配設され、配
管相互の熱膨張による変位を吸収する配管自在継手に関
する。[Detailed Description of the Invention] [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a piping universal joint, which is installed in a piping system that circulates liquid metal, such as a fast breeder reactor power plant, and This invention relates to a pipe universal joint that absorbs displacement due to mutual thermal expansion.
（従来の技術）
高速増殖炉（ＦＢＲ）発電プラントは、冷却材として高
温度で溶解した金属ナトリウムを使用しており、４その
液体金属を配管系内の熱交換器に循環させてタービン発
電機を駆動する蒸気を生成している。BACKGROUND OF THE INVENTION Fast breeder reactor (FBR) power plants use metallic sodium molten at high temperatures as a coolant,4 and the liquid metal is circulated through a heat exchanger in a piping system to power a turbine generator. It generates the steam that drives the
従来の高速増殖炉プラントにおける配管系の熱応力を緩
和する対策としては配管系内に多数のループ状の曲管部
を設けて管路を縦横に構成し、熱膨張、収縮による配管
の変位を各曲管部において吸収することにより発生ずる
曲げ応力を許容値内に抑制している。As a measure to alleviate the thermal stress of the piping system in conventional fast breeder reactor plants, a large number of loop-shaped curved pipe sections are installed in the piping system to configure the piping lines vertically and horizontally, thereby reducing the displacement of the piping due to thermal expansion and contraction. The bending stress generated by absorption in each curved pipe section is suppressed to within an allowable value.
ところで、高速増殖炉の冷却材として使用される金属ナ
トリウムは水、空気または蒸気等と接触すると激しく発
熱反応を起こす。このため、金属ナトリウムの循環配管
は、通常、−次系ナトリウムと二次系ナトリウムとの２
重の回路を設けることにより、蒸気側配管が破損した際
にも上記の水・ナトリウム反応の影響が炉心に波及しな
いように考慮されている。By the way, metallic sodium used as a coolant in fast breeder reactors causes a violent exothermic reaction when it comes into contact with water, air, steam, etc. For this reason, the circulation piping for metallic sodium usually consists of two systems, one for the negative system and the other for the secondary system.
By providing a heavy circuit, consideration has been given to ensuring that even if the steam-side piping is damaged, the effects of the above-mentioned water-sodium reaction will not spread to the reactor core.
そのため、配管系の熱応力を低減するために設ける曲管
部をも含めてナトリウム配管の延べ長さが極めて長大に
なり、建設費が膨大になる欠点がある。すなわち、ナト
リウム配管は流通づ−る金属ナトリウムが凝固しないよ
うに常に融点以上に加熱する装置およびす１ヘリウムの
漏洩を検出する検出器等の付属装置が必要とされるため
、単位長さ当りの建設費が軽水炉の場合と比較して高価
になる問題点がある。Therefore, the total length of the sodium piping, including the curved pipe section provided to reduce the thermal stress of the piping system, becomes extremely long, resulting in a disadvantage that the construction cost becomes enormous. In other words, sodium piping requires a device that constantly heats the flowing metallic sodium above its melting point so that it does not solidify, and accessory equipment such as a detector to detect leaks of helium. There is a problem in that the construction cost is higher than that of a light water reactor.
、 そこで最近は、長大な曲管部を形成して配管の変
位を吸収する方式から、可撓性材料で蛇腹状に形成した
ベローズ継手をナトリウム配管系に介装し、そのベロー
ズ継手によって変位を吸収する方式に転換することによ
って、ナトリウム配管の全長を可及的に短縮し、プラン
ト設備の建設費の低減を図ることが検討されている。Therefore, recently, instead of forming a long curved pipe section to absorb the displacement of the piping, a bellows joint formed in a bellows shape from a flexible material is inserted into the sodium piping system, and the bellows joint absorbs the displacement. It is being considered to shorten the overall length of sodium piping as much as possible and reduce the construction cost of plant equipment by converting to an absorption method.
（発明が解決しようとする問題点）
しかしながら、ベローズ継手は、一般に可撓性を有する
薄膜状のベローズで対向する配管相互を接続しているた
め、熱膨張、熱収縮による配管の軸方向の変位は充分に
吸収することができる一方、地震時等において配管の半
径方向に作用することができる曲げに対重る変位は充分
吸収し得ない問題点がある。(Problem to be Solved by the Invention) However, since bellows joints generally connect opposing pipes with a flexible thin-film bellows, axial displacement of the pipes due to thermal expansion and thermal contraction may occur. However, there is a problem in that it cannot sufficiently absorb displacement due to bending that can act in the radial direction of the piping during an earthquake or the like.
すなわち、配管の軸方向の変位を吸収する機能と流体を
シールする機能とを併有するベローズは、その両機能を
満足する強度を有する所定厚さの部材で構成されている
ため、半径方向に作用する曲げによる変形に対して弱く
、金属疲労等により損傷し易い。したがって、ベローズ
継手は、曲げによる変形量が所定値以上に達しないよう
に変形ωを規制する複雑な拘束部材および補強部材が必
要とされるため、その製造コストが高価になる欠点を有
する。In other words, bellows, which have both the function of absorbing displacement in the axial direction of piping and the function of sealing fluid, are made of a member with a certain thickness that has the strength to satisfy both functions, so it acts in the radial direction. It is weak against deformation due to bending and is easily damaged by metal fatigue. Therefore, the bellows joint requires complicated restraining members and reinforcing members that regulate the deformation ω so that the amount of deformation due to bending does not reach a predetermined value or more, and therefore has the drawback of high manufacturing cost.
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
あり、継手部分における気密性を維持しつつ、配管のあ
らゆる半径方向に作用した曲げ応力によって生じた変形
を充分に吸収することが可能である上に、構造が簡素で
あり、製作費が安価となる配管自在継手を提供すること
を目的とする。The present invention was made to solve the above problems, and it is possible to sufficiently absorb deformation caused by bending stress acting in all radial directions of the pipe while maintaining airtightness in the joint part. It is an object of the present invention to provide a piping universal joint that is simple in structure and inexpensive to manufacture.
〔発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明は、液体金属を流通する配管系に設けられ、接続
する配管相互の変位を吸収する配管自在継手において、
２つ割り構造を有するハウジングを一方の管端に固着し
、ハウジングの内面に球面座を形成づる一方、内部に断
熱層を右する球面継手を他方の管端に固着し、上記球面
継手を上記球面座に摺動自在どなるように嵌合するとと
もに、球面座と球面継手との間にシールリングを介装し
、かつシールリング部の温度を液体金属の融点未満に保
持したことを特徴とする。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention provides a piping universal joint that is installed in a piping system through which liquid metal flows and that absorbs mutual displacement between connected piping.
A housing having a two-part structure is fixed to one pipe end, and a spherical seat is formed on the inner surface of the housing, while a spherical joint with a heat insulating layer inside is fixed to the other pipe end, and the spherical joint is fixed to the other pipe end. It is characterized in that it is slidably fitted into the spherical seat, a seal ring is interposed between the spherical seat and the spherical joint, and the temperature of the seal ring portion is maintained below the melting point of the liquid metal. .
（作用）
上記構成の配管自在継手によれば、一方の管端に固着し
たハウジング内面に形成した球面座に、他方の管端に固
着した球面継手を摺動自在に嵌合しているため、対向す
る配管はあらゆる半径方向に生じた変形も充分に吸収す
ることができる。(Function) According to the piping universal joint having the above configuration, the spherical joint fixed to the other pipe end is slidably fitted into the spherical seat formed on the inner surface of the housing fixed to one pipe end. The opposing piping can sufficiently absorb any radial deformations.
また、球面座と球面継手との間隙部にシールリングが介
装され、その部分の温度が液体金属の融点未満に保持さ
れているため、間隙部に侵入し７た液体金属はその融点
以下の温瓜まで冷却され凝固する。凝固した金属は間隙
部を効果的に封止し、自在継手内を流通する液体金属が
外部に漏洩することが防止される。In addition, a seal ring is interposed in the gap between the spherical seat and the spherical joint, and the temperature of that area is maintained below the melting point of the liquid metal, so the liquid metal that enters the gap is below its melting point. Cool and solidify until warm. The solidified metal effectively seals the gap and prevents the liquid metal flowing within the universal joint from leaking to the outside.
一方、配管の熱膨張または地震により自在継手に曲げ応
ノコが作用したときは、シールリング部において凝固し
た金属が剪断されるため、対向する配管は相互に３次元
方向に自在に回動することが可能となり、変位が効果的
に吸収され、変形部に応力が作用することが少ない。On the other hand, when a bending saw acts on the universal joint due to thermal expansion of the piping or an earthquake, the solidified metal in the seal ring is sheared, so the opposing piping can freely rotate in three dimensions relative to each other. This makes it possible to effectively absorb displacement and reduce stress on deformed parts.
（実施例）
次に、本発明の一実施例について添付図面を参照して説
明する。(Example) Next, an example of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
第１図に示す配管自在継手は、２つ割り構造を右し、７
ランジにて一体的に結合したハウジング１を一方の配管
２ａの端部に溶接等によって固着し、そのハウジング１
内面に球面座３を形成する一方、内部に断熱層４を有す
る球面継手５を使方の配管２ｂの管端に固着し、上記球
面継手５を球面座３に摺動自在となるように嵌合して構
成する。The piping universal joint shown in Figure 1 has a two-part structure on the right, and a
The housing 1 which is integrally connected with a lunge is fixed to the end of one pipe 2a by welding or the like, and the housing 1
While forming a spherical seat 3 on the inner surface, a spherical joint 5 having a heat insulating layer 4 inside is fixed to the pipe end of the pipe 2b to be used, and the spherical joint 5 is fitted into the spherical seat 3 so as to be slidable. and configure it.
さらに、球面座３と球面継手５との間隙部に複数のシー
ルリング６を介装する。シールリング６を配設したハウ
ジング１部分を除き配管２外周には保温材７が装盾され
ている。また、シールリング６部の温度は、液体金属の
融点未満に保持される。Furthermore, a plurality of seal rings 6 are interposed in the gap between the spherical seat 3 and the spherical joint 5. The outer periphery of the pipe 2 is covered with a heat insulating material 7 except for a portion of the housing 1 where the seal ring 6 is disposed. Further, the temperature of the seal ring 6 is maintained below the melting point of the liquid metal.
本実施例の配管自在継手によれば、配管２内を流通する
液体金属であるナトリウムは、球面座３と球面継手５と
の間隙部に侵入し、シールリング６まで達する。According to the pipe universal joint of this embodiment, sodium, which is a liquid metal, flowing through the pipe 2 enters the gap between the spherical seat 3 and the spherical joint 5, and reaches the seal ring 6.
しかし、シールリング６部を内蔵したハウジング１の外
面は保温材が装着されず、また配管２内を流通する高温
度の金属ナトリウムからの熱伝導が断熱層４によって遮
断されるため、シールリング６部の温度は金属ナトリウ
ムの融点（約９７℃）未満に保持される。そのため、シ
ールリング６に到達した液体金属ナトリウムは、そこで
冷却され凝固する。凝固した金属ナトリウムはシールリ
ング６部分を効果的に封止し、配管２内を流通する金属
ナトリウムが外部に漏洩することが防止される。However, no heat insulating material is attached to the outer surface of the housing 1 containing the seal ring 6, and heat conduction from the high temperature metal sodium flowing through the pipe 2 is blocked by the heat insulating layer 4. The temperature of the sample is maintained below the melting point of sodium metal (approximately 97°C). Therefore, the liquid metal sodium that has reached the seal ring 6 is cooled and solidified there. The solidified metallic sodium effectively seals the seal ring 6 portion, and the metallic sodium flowing inside the pipe 2 is prevented from leaking to the outside.
なお、配管の熱膨張により、または地震により配管部に
曲げ応力が作用したときは自在継手のシールリング６部
において凝固した金属が剪断されるため、対向する配管
はあらゆる半径方向に自在に回動することが可能となり
、変位が効果的に吸収され、配管系に応力が作用するこ
とが少ない。Furthermore, when bending stress is applied to the piping due to thermal expansion of the piping or due to an earthquake, the solidified metal in the seal ring 6 of the universal joint is sheared, so the opposing piping can freely rotate in any radial direction. This makes it possible to effectively absorb displacement and reduce stress on the piping system.
また、本実施例に係る配管自在継手は、従来のベローズ
継手に比較して構造が簡単であり、製作費を大幅に低減
することが可能となる。Furthermore, the piping universal joint according to this embodiment has a simpler structure than a conventional bellows joint, and can significantly reduce manufacturing costs.
さらに、従来の曲管部に本実施例の配管自在継手を採用
すれば、配管の変位吸収機能および流体の漏洩防止機能
を損うことなく、ナトリウムの全配管長を短縮すること
が可能となり、ひいては高速増殖炉発電プラントの建設
費が大幅に低減される。Furthermore, if the piping universal joint of this example is adopted in a conventional bent pipe section, the total length of the sodium piping can be shortened without impairing the piping's displacement absorption function and fluid leakage prevention function. In turn, the construction cost of fast breeder reactor power plants will be significantly reduced.
次に、他の実施例について第２図を参照して説明する。Next, another embodiment will be described with reference to FIG.
第２図に例示する配管自在継手においては、球面座３お
よび球面継手５のそれぞれの接合面にセラミックの薄膜
層８ａ、 ８ｂを形成している。In the piping universal joint illustrated in FIG. 2, ceramic thin film layers 8a and 8b are formed on the joint surfaces of the spherical seat 3 and the spherical joint 5, respectively.
この場合、断熱性および耐熱性が向上し、シールリング
６部分に侵入した液体ナトリウムの冷却が効率的に進行
し、ナトリウムの凝固によるシール特性がより向上する
上に、薄膜層８ａ、 ８ｂ相互の接合面が円滑に摺動し
、摩耗も防１トすることができる。In this case, the heat insulation and heat resistance are improved, the liquid sodium that has entered the seal ring 6 is efficiently cooled, and the sealing properties due to solidification of the sodium are further improved. The joint surfaces can slide smoothly and wear can be prevented.
また、球面座３および球面継手５の少なくとも一方をセ
ラミックで調製することにより、上記断熱特性、耐摩耗
性をより向上することができる。Moreover, by preparing at least one of the spherical seat 3 and the spherical joint 5 from ceramic, the above-mentioned heat insulation properties and wear resistance can be further improved.
さらに、シールリング６に近接してハウジング１内部に
冷却配管９を設けることもできる。冷却流体としては、
金属ナトリウムと反応することがない低温度の不活性ガ
ス等が採用される。この場合は、金属ナトリウムの冷却
凝固がより迅速に進行し、シール特性が大幅に向上する
。Furthermore, a cooling pipe 9 may be provided inside the housing 1 adjacent to the seal ring 6. As a cooling fluid,
A low-temperature inert gas that does not react with metallic sodium is used. In this case, the cooling solidification of metallic sodium proceeds more rapidly, and the sealing properties are significantly improved.
上記説明の通り、本発明に係る配管自在継手によれば、
対向する配管の管端にそれぞれ球面座および球面継手を
形成し両者を液密に、かつ摺動自在に嵌合しているため
、対向する配管はあらゆる半径方向に生じた変形も充分
に吸収することが可能であり、変形部に無理な応力が作
用することが少ない。As explained above, according to the piping universal joint according to the present invention,
A spherical seat and a spherical joint are formed at each end of the opposing piping, and the two are fluid-tightly and slidably fitted, allowing the opposing piping to sufficiently absorb any deformation that occurs in the radial direction. This allows for less stress to be applied to the deformed portion.
また、シールリング部の温度が液体金属の融点未満に保
持されているため、シールリング部分に侵入した液体金
属は冷却されて凝固し、そのシール部分を効果的に封止
する。したがって、配管内を流通する液体金属が外部に
漏洩することが防止される。Additionally, since the temperature of the seal ring portion is maintained below the melting point of the liquid metal, the liquid metal that has entered the seal ring portion is cooled and solidified, effectively sealing the seal portion. Therefore, the liquid metal flowing inside the pipe is prevented from leaking to the outside.
さらに、配管の熱膨張または地震時における変形も容易
に吸収できるため、従来のベローズ継手と代替すること
も可能であり、液体金属の全配管長が短縮され、ひいて
は液体金属を使用するプラントの建設費を大幅に低減す
ることができる。In addition, it can easily absorb thermal expansion of piping or deformation during earthquakes, making it possible to replace traditional bellows fittings, reducing the total piping length for liquid metals and, in turn, improving the construction of plants using liquid metals. Costs can be significantly reduced.
第１図は本発明に係る配管自在継手の一実施例を示す断
面図、第２図は第１図における■部拡大図である。
１ 、１ ａ、 １ ｂ・Ａウジング、２．２ａ、２ｂ
・・・配管、３・・・球面座、４・・・断熱層、５・・
・球面継手、６・・・シールリング、７・・・保温材、
８ａ、８ｂ・・・セラミック薄膜層、９・・・冷ＩＪｌ
配管。
第１図
第２図FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the piping universal joint according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of the section ``■'' in FIG. 1. 1, 1 a, 1 b・A Uzing, 2.2a, 2b
... Piping, 3... Spherical seat, 4... Heat insulation layer, 5...
・Spherical joint, 6...Seal ring, 7...Heat insulation material,
8a, 8b...Ceramic thin film layer, 9...Cold IJl
Piping. Figure 1 Figure 2
Claims (1)
管相互の変位を吸収する配管自在継手において、２つ割
り構造を有するハウジングを一方の管端に固着し、ハウ
ジングの内面に球面座を形成する一方、内部に断熱層を
有する球面継手を他方の管端に固着し、上記球面継手を
上記球面座に摺動自在となるように嵌合するとともに、
球面座と球面継手との間にシールリングを介装し、かつ
シールリング部の温度を液体金属の融点未満に保持した
ことを特徴とする配管自在継手。 ２、球面座および球面継手の少なくとも一方の接合面は
セラミックの薄膜層を有する特許請求の範囲第１項記載
の配管自在継手。 ３、球面座および球面継手の少なくとも一方は、セラミ
ックで調製されてなる特許請求の範囲第１項記載の配管
自在継手。 ４、シールリング部は、冷却流体を流通せしめる冷却配
管を備えてなる特許請求の範囲第１項記載の配管自在継
手。[Claims] 1. In a piping universal joint that is installed in a piping system through which liquid metal flows and absorbs mutual displacement between the connected pipes, a housing having a two-piece structure is fixed to one end of the pipe, and the housing forming a spherical seat on the inner surface of the tube, while fixing a spherical joint having a heat insulating layer inside to the other end of the tube, and fitting the spherical joint to the spherical seat so as to be able to slide freely;
A piping universal joint characterized in that a seal ring is interposed between a spherical seat and a spherical joint, and the temperature of the seal ring portion is maintained below the melting point of liquid metal. 2. The piping universal joint according to claim 1, wherein at least one joint surface of the spherical seat and the spherical joint has a ceramic thin film layer. 3. The piping universal joint according to claim 1, wherein at least one of the spherical seat and the spherical joint is made of ceramic. 4. The piping universal joint according to claim 1, wherein the seal ring portion is provided with a cooling pipe through which cooling fluid flows.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123721A JPS63289391A (en) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | Piping universal joint |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123721A JPS63289391A (en) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | Piping universal joint |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63289391A true JPS63289391A (en) | 1988-11-25 |
Family
ID=14867719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62123721A Pending JPS63289391A (en) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | Piping universal joint |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63289391A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021076213A (en) * | 2019-11-12 | 2021-05-20 | 株式会社東芝 | Thermal stress absorption mechanism |
-
1987
- 1987-05-22 JP JP62123721A patent/JPS63289391A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021076213A (en) * | 2019-11-12 | 2021-05-20 | 株式会社東芝 | Thermal stress absorption mechanism |
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