JPH0310894B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加圧流体に露される構成要素からの流
体の漏れを監視するための装置に関するものであ
り、特に、加圧流体系中の流体の流れを制御する
ための弁の弁ステムを通る流体の漏れを監視する
装置に関するものである。

加圧水系、例えば加圧水型原子炉では、系中の
水の流れを制御する弁の１次と２次の弁ステムパ
ツキンの間に漏れ抜き出し管路を設けることは公
知である。第１弁ステムパツキンを通つた漏れ水
は第１と第２の弁ステムパツキンの間に設けられ
た溜め中に集められてからタンクへ抜き出され
る。このように排水することにより第２パツキン
が破損してそれから漏れが生じる状態となるパツ
キン間での流体圧力の発生が防止される。加圧水
型原子炉の場合には閉じた流体系から放射能汚染
された水が漏れないようにするために上記のよう
にすることが特に重要である。

多数の弁を含む加圧水系では、各弁が漏れを抜
き出す管路を有していて、タンクへ流入する水量
を測定すれば系の漏れ全体を求めることができ、
タンクへ過剰に流入すれば弁の一つの第１パツキ
ンが極単に劣化したということがわかる。しか
し、この方法では任意の一つの弁の状態を遠隔で
時前評価することはできず、どの弁が劣化したか
を手動で一つづつチエツクしなければならない。
加圧水型原子炉の場合には、第１パツキンからの
漏れが多量の時にはパツキン間の溜め容量をオー
バーするため、手動でのチエツクは危検である。
さらに第２パツキンに加わる圧力によつて汚染水
が第２パツキンから漏れると人体に危険であるこ
とは明らかである。

トルーマン達の米国特許第3276246号には石油
井戸用の漏れ検出器が開示されており、井戸の頂
部から漏れて上側と下側のパツキンのグランド間
に溜まつた油を回収するための容器中に浮子スイ
ツチが入れられている。この浮子は油より小さな
比重を有している。この容器中に回収した油のレ
ベルが上がると浮子が上昇し、一定レベルで浮子
が近接スイツチを駆動して井戸の抜き出しモータ
ーを止めるようになつている。容器には油およ
び／または潤滑剤の蓄積量の一部を抜き出すため
の流出孔と、多量の油が容器に入つた時に容器を
排出するために手動で外せる排油プラグとが設け
られている。この装置の欠点は過剰の油漏れがあ
つて、何らかの原因で浮子が動かなくなつたり、
容器に油が充満するまでにモータを止めることが
できなかつたりすると上側パツキングランドに背
圧が加わつてそれが破損するという点にある。

本発明の第１の目的は各第１パツキンからの過
剰な漏れを防止するために系中の各弁の状態を連
続的に遠隔で時前評価できる手段を提供すること
にある。

この目的で提供される加圧流体系に結合された
構成要素中のシールを横切る流体の漏れを検出す
る本発明装置はシールを横切つて漏れた流体を受
ける入口とこの流体を放出する出口とを有するチ
ヤンバーを区画するハウジングで構成され、上記
チヤンバーを上記入口を通つて受けるための第１
チヤンバー空間とオリフイスを通つてこの第１チ
ヤンバー空間からの液体を受け且つその流体を前
記出口から排出するための第２チヤンバー空間と
に分けるために上記入口と出口との間で上記チヤ
ンバー中に配置された上記オリフイスを有するプ
レートと、このプレートの上記オリフイスの面内
の開口面積を調節するために移動自在に取付けら
れたプラグと、このプラグに結合されて第１チヤ
ンバー空間に流入する流体の速度が所定速度以下
の時に第１チヤンバー空間に入る流体速度と同じ
速度でオリフイスを通つて第１チヤンバー空間か
ら流体を出せるようにオリフイスの面に所定開口
面積を生じさせるようにプラグを位置決めする位
置決め手段とを有し、この位置決め手段は所定速
度以上の速度で第１チヤンバー空間へ流入する流
体に応答してプラグをオリフイスから離して第１
チヤンバー空間から流体が第１チヤンバー空間に
入る速度に等しい速度で出続けるようになつてお
り、さらに、上記プラグの運動を検出する検出手
段を有し、この検出手段はプラグが動く距離に対
応した出力信号を出すことを特徴としている。

本発明の好ましい具体例では、上記の漏れ監視
装置は加圧流体系中の流体流を制御する弁と組合
されて用いられ、この弁は弁本体と、弁本体中を
軸方向に移動し且つ系の圧力を受ける一端を有す
る弁ステムとを含んでいる。弁本体と弁ステムの
間の漏れを最小にするためのシールを構成するた
めに弁ステムに沿つて互いに軸方向に隔てられた
第１と第２の弁パツキンが設けられている。第１
パツキンは系の圧力を受ける弁ステムの上記一端
と第２パツキンとの間に配置される。漏れ抜き出
し管路は第１と第２のパツキンの間に設けた漏め
と漏れ監視装置の入口とを結合している。

本発明はさらに上記の流体漏れ監視装置を用い
て加圧流体に露される構成要素のシールを保守す
る有利な方法を提供する。この方法は上記シール
を横切る漏れ流体を受けるように装置の入口に結
合し、この装置の出口を溜めタンクに結合し、検
出手段の出力を表示器に送つて装置を通つて溜め
タンクへ流れる漏れ流体の量を表示させ、装置を
通る漏れ流体の量が所定値を超えた時にシールの
補修をすることを含んでいる。

本発明は添付図面に示した好ましい実施例に関
する以下の説明からより容易に明らかになるであ
ろう。添付図面は本発明による配置の横断面を示
している。しかし、この実施例は単なる例示にす
ぎない。

図示したように、弁１は一部分のみを示してい
る。この弁１は弁本体３を含み、これを軸方向に
貫通して可動な弁ステム（弁棒）５を有してい
る。弁ステム５の弁プラグ７は弁入口１１から弁
出口１３へ流れるシステム流を制御するための弁
座９と制御自在に係合している。すなわち、弁プ
ラグ７が弁座９から引き離されると流体が矢印１
５方向に流れる。この弁が開けられると弁本体３
と弁ステム５の境界部分１７にシステム圧力が加
わるということは理解できよう。システム流が弁
ステム５と弁本体３との間から弁の外へ漏れるの
を防止するために設けられている２重シール構造
体には１次パツキン１９と２次パツキン２１とこ
れらの間に設けられたランタンリング（lantern
ring）２３とが含まれる。このランタンリング２
３には穴２９を介して互いに連通している内側と
外側の環状溝２５，２７が形成されている。これ
らの溝２５，２７はどんなメカニカルシールの場
合でも必ず生じる１次パツキン１９を通るシステ
ム流体の漏れを回収する溜めの役目をする。弁本
体３に螺合可能なパツキン用フランジ３０は２次
パツキン２１を押圧してシール構造体を固定する
役目をしている。

弁本体３を貫通した穴３１は外側溝２７中に開
口して、通常の構造では流体の漏れを収容するた
めの溜め３５へ直接導かれている漏れ抜き出し管
３３を介して、ランタンリング２３の空間内で回
収したシステム流を抜き出すようになつている。
１次パツキン１９を介して漏れる流体を常に抜き
出すことによつて２次パツキン２１に加わる流体
圧力は小さくなり、その結果２次パツキン２１が
弁ステム５と弁本体３との間からの漏れに対して
有効なバリヤーとなる。

運転時には、弁ステム５は数千回の上下運動を
するため、パツキンの劣化は避けられない。１次
パツキンを通る漏れが過剰になると、漏れた流体
を迅速に抜き出すことが不可能になり、背圧が生
じて２次パツキン２１を通して漏れが生じること
になる。

この２次パツキン２１からの漏れは漏れ管路３
３を介して漏れ流体が抜き出される速度を監視し
ている装置３７を設けることにより、本発明に従
つて、低下させることができる。図示するよう
に、この装置３７は端部部材４１に螺合された本
体３９を有するハウジングで構成されている。使
用中に本体３９と端部部材４１とが回転しないよ
うにするために固定ネジ４２を用いるのが好まし
い。本体３９には漏れ抜き出し用管路３３と連通
した入口開口４３が設けられている。端部部材４
１は溜め３５へのびたパイプ４７と結合した出口
開口４５を有している。

本体３９と端部部材４１とで構成される２部材
ハウジングは中心オリフイス５１を有するプレー
ト４９によつて第１チヤンバー空間すなわち上側
チヤンバー空間５３と第２チヤンバー空間すなわ
ち下側チヤンバー空間５５とに分けられた一つの
チヤンバーを囲んでいる。プレート４９の下側で
且つ本体３９と端部部材４１との間にはガスケツ
ト５６が配置され、それによつて以下で説明する
ように前記オリフイス５１以外では上側チヤンバ
ー空間５３から下側チヤンバー空間５５へ漏れた
り、外部へ漏れたりしないようになつている。

上側チヤンバー空間５３中に収容された浮動ピ
ストン５７はその上面６１と本体３９の端面６３
との間に支持された上側圧縮バネ５９とピストン
５７の下面６７とオリフイスプレート４９上に載
置された円形シムリング６９との間に支持された
下側圧縮バネ６５とにより動的平衡状態に保持さ
れている。従つて、ピストン５７は上側チヤンバ
ー空間５３をピストン５７とオリフイスプレート
４９との間の部分空間５３ａとピストン５７と本
体３９の端面６３との間の部分空間５３ｂとに分
けている。

ピストン５７には中空管７１がそれを貫通した
状態で固着されている。この中空管７１はオリフ
イス５１を通り抜けた所まで下方へのびており、
そのオリフイス５１のすぐ上の所には以下で説明
するようにオリフイス５１の面内の開口面積を調
整するための形状をするプラグ７３が固定されて
いる。中空管７１の反対端に設けられた磁性端部
７５は本体３９の上端の帽子状部分７９で囲まれ
たスロツト７７中に出入り運動する。帽子状部分
７９には磁性端部７５によつて順次駆動される複
数（図では２つしか示していない）の近接スイツ
チ８１が互いに軸方向に間隔をあけて設けられて
いる。これらスイツチを包つて保護するためのス
イツチカバー８３はネジ８５によつて本体３９の
上端に取付けられている。スイツチ８１への導線
８７はスイツチカバー８３を貫通し、電路８９を
通つて表示装置９０に結合されている。

運転時に１次パツキン１９を介して弁ステムの
漏れが生じると、漏れた流体がランタンリング２
３の空間中に溜まり、漏れ抜き出し管路３３によ
り入口４３から上記装置３７の部分チヤンバー空
間５３ａへと伝達される。既に述べたように、１
次パツキン１９により与えられるシールの機械特
性により、少量すなわち最低限の漏れは常に生じ
る前提になつている。従つて、バネ５９，６５と
シムリング６９とを適当に選択することによつ
て、プラグ７３はオリフイス５１の面の開口を通
つて部分チヤンバー空間５３ａから下側チヤンバ
ー空間５５へ流体が流れて部分空間５３ａへの漏
れ流体の公称流入量と等しくなるようにオリフイ
ス５１に対して初期設定される。部分チヤンバー
空間５３ａへ流入する流体速度がオリフイス５１
を通つてこの空間の外へ流れる流体の速度に等し
い限り、ピストン５７、ロツド７１及びプラグ７
３の位置は不変である。しかし、部分チヤンバー
空間５３ａ中へ流入する流体速度がこの部分チヤ
ンバー空間から出ていく流体の速度を超えると、
部分チヤンバー空間５３ａが流体でいつぱいにな
り、浮動ピストン５７を上方へ押し上げる。ピス
トン５７の上方運動によつてプラグ７３も上方運
動し、それによりオリフイス５１の面の開口面積
が拡大する。オリフイス５１の面の開口面積の拡
大速度はオリフイス５１に隣接するプラグ７３の
面を適当な形にすることにより調節できる。

１次パツキン１９が使用とともにさらに劣化す
ると、装置３７へ入る漏れ速度が増し、ピストン
５７をさらにチヤンバー空間５３内で上方へ押
す。ピストン５７と一緒に動く磁性端部７５が最
初の近接スイツチ８１に到達してそれを閉じるこ
とになる。この近接スイツチが閉じることにより
流れる電流はデイスプレー装置９０に送られて、
それを駆動し、弁ステムの１次パツキンを通つた
漏れが所定速度に達したことが表示される。漏れ
がさらに増加するとその次の近接スイツチの範囲
に磁性端部７５が移動し、それにより漏れ速度が
さらに大きくなつたということが表示される。各
近接スイツチは一連の上昇位置に配置されている
ため、各近接スイツチが順次駆動されたことを表
示するデイスプレー装置９０を観察することによ
つて漏れ速度を細かく監視することができる。表
示装置９０は各スイツチ８１の状態を示す任意の
適当な設計にすることができる。

漏れ速度は１次パツキン１９の劣化に対応する
ので、弁ステムのパツキン１９，２１の交換や補
修の時機は本発明装置を用いて決定することがで
きる。

中空管７１には放射状の吐出口９１が設けられ
ていて、ピストンのシール７０が破損した場合に
部分チヤンバー空間５３ｂへ漏れた液体がこの吐
出口９１を通つて中空管７１から下へ落ち、出口
開口４５とパイプ４７を介して溜め３５へ放出さ
れるようになつている。すなわち、部分チヤンバ
ー空間５３ｂは流体が充填されないようになつて
いる。この空間５３ｂに流体が充填されると装置
が作動しなくなる。

本発明装置は弁ステムの１次パツキンを通る漏
れ速度を監視するように作動すると同時に、この
装置に入つてくる速度と同じ速度で漏れた流体を
装置外へ出すことができるので、２次パツキン２
１の漏れの原因となる部分チヤンバー空間５３ａ
中での圧力上昇は実質的に無い。

本発明装置は弁の漏れ状態を表示するため、弁
ステムのパツキンの保守時期がいつかのガイドと
して用いることができる。

表示装置９０は装置３７と一緒の所に設けるこ
とができるが、複数の弁の各々の漏れ速度を監視
するための複数の装置３７と遠隔結合することも
できる。

位置決め用プラグ７３用に示したピストン構造
の代わりに、ベロー状装置や変位可能なダイヤフ
ラム構造のような他の位置決め機構を用いること
も本発明の範囲に入るということは理解できよ
う。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による構造体の側部断面図である。 １９……１次パツキン、３９……本体、４１…
…端部部材、４３……入口、４５……出口、４９
……プレート、５１……オリフイス、５３……上
側チヤンバー空間（第１次チヤンバー空間）５３
ａ及び５３ｂ……部分チヤンバー空間、５５……
下側チヤンバー空間（第２チヤンバー空間）、５
７……ピストン、５９……上側圧縮バネ、６５…
…下側圧縮バネ、７１……ロツド、７３……プラ
グ、７５……磁性端部、８１……近接スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加圧流体系に結合された構成要素中のシール
   を横切つて漏れる流体の漏れを検出する装置であ
   つて、この装置は上記シールを横切る流体の漏れ
   を受けるための入口とこの流体を放出する出口と
   を有するチヤンバーを区画するハウジングで構成
   され、上記入口を通る液体を受けるための第１チ
   ヤンバー空間とオリフイスを介して上記第１チヤ
   ンバー空間からの液体を受け且つ前記出口を介し
   て流体を放出するための第２チヤンバー空間とに
   上記チヤンバーを分割するために上記入口と上記
   出口との間で上記チヤンバー中に配置された上記
   オリフイスを有するプレートと、このプレートの
   上記オリフイスの面の開口面積を調節するために
   移動自在に取り付けられたプラグと、第１チヤン
   バー空間に流入する流体の速度が所定速度以下の
   時に第１チヤンバー空間へ流入する流体速度と同
   じ速度で上記オリフイスを通して第１チヤンバー
   空間から流体を出すことができるように上記オリ
   フイスの面に所定開口面積を生じさせるように上
   記プラグを位置決めするための上記プラグに結合
   された位置決め手段とを有し、この位置決め手段
   は上記所定速度より大きな速度で第１チヤンバー
   空間へ流入する流体に応答してプラグをオリフイ
   スから離す方向へ移動させて第１チヤンバー空間
   から出てゆく流体が第１チヤンバー空間へ流入す
   る流体速度と等しくなるまで続行するようになつ
   ており、さらに上記プラグの運動を検出する検出
   手段を有し、この検出手段は上記プラグにより動
   かされた距離に対応した出力信号を出すことを特
   徴とする装置。 ２ 上記位置決め手段が前記チヤンバーの縦軸の
   方向に移動するように第１チヤンバー空間中に配
   置されたピストンと、このピストンをプラグに結
   合するロツドと、第１チヤンバー空間に流入する
   流体の速度が所定速度以下の時に上記ピストンを
   所定位置に付勢するためのバネ手段とを含み、上
   記ピストンの上記所定位置が上記オリフイスの面
   の所定開口面積を生じさせるプラグの位置に対応
   しており、上記ピストンは第１チヤンバー空間中
   に流体圧の発生に対応して移動されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３ 前記プレートと上記ピストンとの間に第１の
   圧縮バネが配置され、上記ピストンとハウジング
   の端との間に第２の圧縮バネが配置されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の装
   置。