JPS58200883A - パイプ支持装置 - 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】 本発明は、熱膨張及び収縮により位置の変化する装置、
特にパイプ類の変位を制御するための支持装置に関する
。

パイプ類は通常、そのパイプの変位かゆるやかであれは
自由に変位できるよう、もしその変位が急速であればそ
れに逆□らうように、ハンガーやスナバ−により支持さ
れる。

パイプ類を、加熱や冷却による寸法変化に順応できるよ
うに支持する装置か他にも知られている。

しかしながら、パイプの成る種の変位にＩｌｊ応できる
支持装置のほとんどは複雑であり、したがって同価であ
る。それらはまた、故障しや１く定期的な保守及び試験
か必要である。

従って、本発明の主要目的は低い応力を牛４１しめるよ
うまた機械的に単純な態様でパイプ類を支持し、それに
より取付は及び保守にか＼る費用を低減できる装置を提
供することにある。

本発明の一実施例によれは、パイプとパイプにより相互
接続した機カ≦度変化により位置か変化する、その機器
に所定の点で接続したパイプのための支持装置は、前記
パイプとそのパイプに隣接する支持体に枢動接続されて
そのパイプを支持する剛性リンクを有し、各リンクの長
さ及びパイプに関する各リンクの角度位ｉ、ｒ５　／、
ｔ、パイプの軸方向変位によりリンクかパイプに応力を
加え、その結果パイプの形状か前記機器・＼の接続点で
比較的小さい応力を生せしめ旧設ツクイブ全体にわたり
応力ピークを回避できるような形状になるように選択さ
れることを特徴とする。

剛性リンクによるパイプの支持装置は、一端をそのパイ
プに枢動接続され、他端を定置アンカーに同様に枢動接
続された剛性リンクを有する。パイプ及び機器の変位時
、リンクは両方の接続点で枢動する。剛性リンク支持装
置は、据付けに先たって、パイプの温度変化時、その変
位及び寸法変化によって生じる力及び変位により剛性リ
ンクに応力を加え、そして（または）枢動せしめ、パイ
プかその長期の動作１１旧Ｗ時に適ｉＥな応力を受は支
持されるように設計されている。剛性リンク支持装置は
パイプの温度変化による変位にたゾ単に順応できるたけ
て−なく、その変位を利用してパイプにか＼る応力を調
節し、パイプがさらに変位するのを阻止する力を発生す
る。

剛性リンク支持装置は、リンクの長さ方向におけるパイ
プ及び機器の変位を阻止し、さらにその他の方向におけ
る運動を、その運動にリンクにより圧縮的あるいは張力
的に加えられる、さらに別の方向性成分を含ましめるこ
とによ一′）で抑えることを特徴とする。

設計上、剛性リンクか動作ｌ！ｌＡ度において応力を受
けるようにすることは必要条件でなく、実際にそのとき
応力を受けないように設計してもよい。この場合、リン
クは依然としてリンクの長さ方向のパイプ及び機器の変
位をｌｌＴｌ　＋Ｉ−Ｌ、またその他のパイプの変位を
抑＋Ｌする。

ｒｏｌｌ性リンク支持装置の据付けは、パイプ及び機器
が動作温度及び室温のいずれか、あるいはそのいずれに
おいてもその自然の自由位１直からはすれて、そのパイ
プ及び機器に“スブリンギング（Ｓｐｒｉｎｇｉｎｇ）
“と呼ばれる応力付加状態を発生させるよう計画するこ
とかできる。

剛性リンク支持装置は、蒸気発電所あるいは冷却装置に
用いるのに特に適しているが、これはか＼るところでは
パイプ類の動作温度は通常既知で、一定の高温あるいは
低ム）であるからである。

以ド、本発明を添付図面に示した実施例に従って詳細に
説明する。

パイプ支持装置は、その一端をパイプ取付体に枢動接続
され、他端をパイプの支持アンカーとして適当な構造体
１−のアンカー取付体に枢動接続した剛性リンクを有し
、室温におけるリンクの長さ及びパイプに関するリンク
の取付は角度か、加熱あるいは冷却によりパイプか変位
するとリンクか枢動してパイプが応力ピークを回避でき
るような位置に来るような値に選はれている。

剛性リンク支持装置は、リンクの長さ及びパイプに関す
るリンクの角度を適当に選ぶことにより、パイプ及びリ
ンクに室温で応力が存在するように取イ、ｊけてもよい
。この状態をこ５では″室温応力付加状態”と呼ふ。

第１図は、室ｌ晶てのパイプ１とその支持装置を示す。

アンカー３とパイプ１には、取付は部材７か設けられて
いる。剛性リンク（図示せず）の装着には、ピン４を用
いる。

パイプ１かその一部を構成する系を解析した結果、温度
が室温からパイプ１の動作１品度（室温より高い場合と
低い場合かある）へ変化するとパイプ１が矢印乙の図面
で右方向へ鉛位することが判明したと仮定する。

第２図において、パイプ１にはリンク２が取付けられて
いる。パイプ１は依然として室温の状態にあるが、リン
ク２の長さか第１図のピン４相々−間の距離より大きい
ため、第２図のようにリンク２を取付けるとパイプ１か
士方に押トけられる。従って、パイプ１とアンカー表向
６との間の距離は、第１図の場合より距離δだけ増加し
、剛性リンク２とパイプ１かともに応力を受け、前述の
室温応力付加状態となる。

第３図は、パイプ１の温度が室温から動作温度へ変化し
た場合に生じた系の状態を示す。パイプ１は、第２図で
矢印乙の方向に変位すると斜辺である直角三角形の側辺
の長さ〕を引いた長さだＣノ押ドけられる。

パイプ１はまた、剛性リンク２の熱膨張よりさらに小さ
い距離たけ押下けられる（もしリンク２か動作１！Ｉａ
度への温度変化の過程で冷却される場合は、パイプ１が
押下けられる距離は減少する）。剛性リンク２の長さの
変化をα９へＴとして表わすと、αはリンク２の膨張係
数１．へＴは室１１、品から動作温度へのリンク２のｔ
晶度の変化用であり９．へＴは正または負の値をとる。

この計算の詳細は、建物、リンク及び取付は部材の温度
及び膨張係数たけでなく、その支持体及び建物全体の構
造形状に依存する。パイプの半径方向の膨張は、パイプ
か第３図のように支持されるときは重要でない。

第６図において、パイプ１はアンカー表面６から距離（
ＪＪ−（δ４Ｃ−ｂ）（１−ｆα４′＼Ｔ）だけ押下け
られた状態で示されている。

パイプ１が特定の温度変化ｌへＴにより矢印６の方向に
変位する距離は、通常の場合知られたＶである。この変
位距離を、第１図で点線２６で示す。第１図に示す角度
１４とリンク２の長さは、第６図におけるパイプ１の動
作温度状態時のパイプ及びリンクの配置形状でそれらに
か＼る応力か受は入れることのできるそして所望の値で
あるように選ぶことができる。

第１，２及び６図に示す配置形状は、加熱（あるいは冷
却）時パイプ１をさらにアンカー表。

面６から離れる方向に変位させるのに適当である。剛性
リンク支持装置はまた、第４及び５図に示すように、加
熱（あるいは冷却）時パイプ１をアンカー表面６に接近
する方向に移動させるようにすることができる。第４図
は、室？！＋Ａの状態でパイプ１に剛性リンク支持装置
８を取付けた状態を示す。もしパイプ１が第４図におい
てリンク２により多少、右方向に変位させられるとする
と、それを室温応力付加状態にあると占う。パイプ１は
、第５図に示すように、動作〆！Ｉｉ’＋度へ向けて温
度か変化すると、矢印乙の右方向に変位することがわか
る。

パイプ１が右方に変位すると、リンク２はパイブ１を押
１−ケ、このためパイプ１に応力がかかる。その結果、
リンク２にひずみが生しる。

これら応力およびひずみの大きさは、パイプ１を支持す
るのに適当な値である。もしリンク２か温度ゆ化により
パイプ１が自然に押」二けられる距離以１−に押１−け
られると、リンク２が応力を受けるか、その応力は張力
である。

もしパイプ１か温度変化により右方に変位してリンク２
か許容する以」−の大きさたけアンカー表面乙の方向に
、つまり上方に押」−けられると、リンク２に圧縮応力
が生じる。

１個のパイプあるいは複数のパイプよりなる糸は、第１
，２及び３図に示した押上は型及び（あるいは）第４及
び５図に示した押下は型の複数の剛性リンク支持装置、
あるいはこれらと他の型のパイプ支持手段を組合せるこ
とによりｉ　　　　　支持することができる。第６図は
、剛性リンク支持装置８とスナバ−９でパイプ１を支持
するように設計した系を示す。パイプ１は、ポンプ１１
と熱交換器１２を相〃接続する。か＼る系は、パイプ系
統を建設する前に、各剛性リンク支持装置８をして種々
の位置において必要な押１．けあるいは押Ｆけ型の支持
を提供せ１．め、パイプ全体が動作状態たけてなく過渡
的なあるいはウヘノ期間の動作状態においても適＋Ｈに
支持されるようＩこ設計できる。他の型の支持装置と組
合わせることにより、耐震保護機能のような特殊な機能
をもたせるように設計することもできる。

第７図は、第６図に示したパイプ系統を支持するために
複数の剛性リンクシ持装置８を用いた場合を示すグラフ
である。パイプ１は、解析に便利なように線１６に沿い
直線を形成するものとして示されており、ポンプ１１及
び熱交換器１２の位置も示されている。スナバ−９は、
本発明とは関係のない特殊な機能をもつため第７図から
省略されている。

第７図において、ポンプ１１と熱交換器１２の間でパイ
プ１は直線的に延ひるので、室温時−６のパイプ１の垂
直方向たわみのない位置（支持装置を取付けない場合）
は線１７で示すような水・１１−な直線である。

糸の設Ｊ１解析を行なった結果、支持装置を取付けない
動作温度状態時のパイプ１の配置形状として、線１８か
ＬＪえられると仮定する。ポンプ１１の取付は具２ノは
、室を晶から動作温度への温度変化で２インチＦ方に変
位するか、熱交換器１２の取付は位置点２８は１．３イ
ンチだけＦ方に変位していることに注意されたい。この
特定の構成では、動作温度におけるパイプ（支持装置な
し）の熱膨張応力は解析の結果、受は容れると吉のでき
る４ｉｔｆであることか判明した。これは、剛性リンク
支持装置の使用にとっては必要条件でなく、たＸ゛この
例で生じることである。

４つの剛性リンク支持装置Ｒｉ　、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４
を取（＝ｔ　４Ｊると、パイプ１は線１７の位置から線
１９で示される室温応力たわみ状態になる。１剛性リン
ク支持装置Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３及びＲ４の数、位置及び長
さは、これらの支持装置にパイプ１を室温で支持させる
ことの他に、パイプの動作温度状態時に、支持なしのた
わみ線１８に近い線２０に沿うようパイプを支持するた
め、パイプを線１９にｌイ）う室温応力たわみ状態で支
持するように選はれる。剛性リンク支持装置Ｒ１、Ｒ２
、Ｒ３及びｉｔ４は、パイプ１を支持なし位置１８から
動作位置２０−＼１一方に押上けて、動作温度応力付加
状態と定義されるように動作温度応力をり−え、パイプ
１にＹ軸方向（第６図の座標軸を参照）の支持をり、え
る。

同様なグラフをＸＺ平而面ついてもｌＩｌ／ｉ　＜こと
かできるが、これはパイプ１をその４７面において支持
するために剛性リンク支持装置の位置、長さ及び数を選
ぶための手段として用いることができる。

を剛性リンク支持装置をナトリウム冷却層ｒｂｉのポン
プからのひる垂直なパイプ類の支持に使用する場合は、
支持装置の設計を変更する。

第８図１は、保護容器２３内に収容されたポンプ１１を
示す。パイプの支持点６０は、加熱時に１インチだけド
方に移動することが知られている。

ポンプ１に、室温時だけでなく動作温度で１インチド方
に移動〔、たあとのための垂直方向支持１段を設けるこ
とか望ましい。

ポンプの取（、Ｊけ部材２７が垂直方間に１インチ変位
する条（／１のもとてリンクを用いると、パイプ１、特
にエルボー２９の点で応力が過度にか＼ることになる。

この解決方法としては、リンク２とアンカー３０）−，
１：：一方取付は部材７にスロット２２を設ける。パイ
プに固着したＦ方取付は部材１０を、パイプへの取付け
か便利なように細長くしてもよい。リンク２は、取付は
部材７及び１０にピン４で取イ・Ｊける。

第８図において、支持装置は室ｊＷ　地力付加状態（パ
イプは抑ドけられている）で示されている。第９図に示
すように一パイプ１か加熱時下方に変位すると、室ｌ晶
応力付加状態での応力か取去られ、さらに加熱してパイ
プ１かさらに１下方へｔ　位すると、ピン４はスロット
２２内で自由に移動できるため、さらに押上けたりある
いは押Ｆけたすする力は生じない。第１０図は、パイプ
１がド方に変位してピン４がスロット２２の端へ到達し
たときの温度での配置形状を示Ｊ。さらに加熱すると、
応力か生し、パイプ１か支持される。スロット２２の効
果は、パイプ・１ルポー２９へ応力を発生させるための
、バイブ１ノ１インチの下方向変位の部分を減少するこ
、１．である。

第６図に示すように、リンク２はバイブ１か動作温ｌｉ
ｔで所定の応力を受けるとき、パイプ１に対して垂直で
ある。しかしながら、リンク２は動作温度でパイプ１と
９０°の角度をなす点に依然として到達していない方が
望ましいかもしれない。

第１１図は、調節可能なリンク支持装置を小し、その取
付は手段７はボルト吉ナツト２４をそなえて、アンカー
表面６からの離隔距離の調節を可能にする。

剛性リンクの主要な用途としては、液体金属高速増殖炉
プラントのバイブ類の支持かある。

以ト、か＼る高速増殖炉プラントの一次ポンプ３５と熱
交換器３６を結ぶパイプに本発明を通用した場合に−）
いて説明する。

第１２図は、スナバ−９とスナバ−とノλンカーを組合
せたもの３７を備えた従来型の構成を示す。

第１６図に示すように、本発明の剛性リンクによる支持
方法を用いると、６つのノ＼ンガーすべでと、８個のス
ナバ−の内６個を、４個の剛性リンク８て置き換えるこ
とができる。さらにこの考えを推し進めると、スロット
付きの剛性リンクを用いて、残り２つのスナバ−９を無
くすことができる。

第１４．１５及び１６図は、この方法を力学的に解析し
た結果を示す。

第１４図は、バイブ系統が４７０℃に加熱される場合、
熱膨張により点６９及び６４か無制限に動く様ｒ−を示
す。第１５図は、４７０℃に加熱した場合の点３９の通
常変位量２Ｇのうち低温応力付加（ｃｏｌｄ　ｓｐｒｉ
ｎｇｉｎｇ）により鎖点３９をＺ方向でｌ　ｃｍ変位さ
せることにより、また同時に、４７０℃加熱時の点６４
の通常変位ｂｉ　５　ｃｍのうち低温応力付加により該
６４をＸ方向で２．８　ｃｍ変位させることにより、パ
イプか合理的な軌囲内の値の応力をエルボ−に発生させ
る。パイプか加熱されると点ろ９及び３４における予荷
重はその予荷ＦＪｊか零になる６１５℃に到達するまで
減少する。４００℃の近くで剛性リンクは点ろ９及び３
４においてパイプ系統の熱膨張を抑制しはじめる。第１
６図にｉＪ＜ずように、フルパワーの４７０℃で、点６
９及び３４の両方にはかなりの荷重かか５るか、最も大
きいエルボ−の応力は２１８０　Ｋｇ／ｃｍ２より小さ
い。ｌｌｔ　’Ｉ：４解析によると、パイプが持−１−
けられるにしてもその大きさは非常に小さく、その結果
地展による応力は問題ないことか判明している。従−〕
で、第１３図に示すような２つのスナバ−をギャップ付
きの剛性リンクと置き換える設計は使用１丁能である。

すなわち、この特定のバイブループでは、６つのハンガ
ーと８つのスナバ−か、６−）の剛性リンク（２つはギ
ャップ付き）により置き換えられた。応力の範囲は、ｆ
ｉｌｌ性リンクを用いた場合、低温で−２，１００々／
温２から高温て＋　３．１００１ｃｍ２であり、コレハ
従来”　設計（０／低１１−４冒−」ろｏ　、ｏｏｏ　
ｐｓｉ、、’高温）の場合にくらべて大きかった。しか
しながら、室温への回帰勺イクルかそう頻繁でないなら
は、これは大きな短ｆＩＪｒ、Ｌ−はならないであろう
。

第１７図は、第１３図から第１６図までの結果を合成し
たもので、パイプか低温（曲線４０）から高点の応力は
動作温度で比較的小さく、動作中折損の起こる１１」能
性は低い。さらＩこ、パイプ類は応力状態にある剛性の
リンク１こより支持されるため、たとえは地張の時など
振動が起こりにくい。

【図面の簡単な説明】

第１図は室温状態時におけるパイプをンｆ＜す図：第２
図はパイプとそれを支持する剛性リンク安易 １　　　　持装置を室温応力付加状態で不す倒立面図：
第６図はパイプの温度が第２図の状態から変化した場合
の配置形状の変化を示す図：第４図は室温状態時におけ
るパイプとそのパイプを支持する剛性リンク支持装置の
倒立面図：第５図は第４図に関連してパイプの温ＩＩ１
．かゆ化した場合の配置形状の変化を示す図：第６図は
剛性リンク支持装置とスナバ−とにより支持されるパイ
プ系統を示す概略図：第７図は第６図に示した系統の垂
直方向パイプ変位の程度を示すグラフ：第８図は垂直に
のひるパイプを支持するスロット付き剛性リンク支持装
置の概略図：第９及び１０図は第８図に関連して、パイ
プの温度かゆ化した場合の配置形状の変化を示す図二第
１１図は長さを変化できる剛性リンク支持装置の一例を
示す図：第１２，１ろ、　１４　、１５及び１６図はポ
ンプと熱交換器とを結ぶパイプの支持構成の概略図；第
１７図は加熱時の変位を示す支持装置の概略図である。 １・・・パイプ：２・−・剛性リンク：６・・・アンカ
ー表面：４・・・ピン：９・・・スナバー：１１１・・
・ポンプ：１２・・・熱交換器。 ＦＩＧ、９．　　　　　　　　　　　　　　　ＦＩＯ。 ＦＩＧ、　１５ ＦＩＧ、　　１６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　パイプとパイプにより相互接続した機器の温度変
   化により位置か変化する、ＩＹＪ記機器機器定の点て接
   続したパイプの支持装置において、１）す記パイプとそ
   のパイプに隣接する支持体へ枢動可能に接続されて前記
   パイプを支持する剛性リンクを含み、各リンクの長さ及
   び前記パイプに関する各リンクの角度位置は、前記パイ
   プが軸方向に変位すると前記リンクにより前記パイプに
   応力か加わり、その結果パイプの形状か前記機器への接
   続点て比較的小さい応力を生せしめ、＋＞ｉｌ前記イプ
   全体にわたり応力ピークを回避できるような形状になる
   ように選択されていることを特徴とするパイプの支持装
   置。 ２、　前記リンクの少なくともひとつはその両端の位置
   で空動接続され、その空動接、続部の長さはそれぞれの
   パイプの変位より小さく、そのため支持力かｔ’＋　ｉ
   Ｊ記パイプにＭｉＩ記機器機器作温度て１１１１記空動
   接続部の一方の端の位置を介してまた、１１７Ｊ記機器
   の休止温度では１〕；Ｉ記空動接続部の他方の端の位置
   を介して前記リンクにより加えられることを特徴とする
   、前記第１項記載の支持装置。 ろ、　前記パイプは、その一般的な長さ方向に対して本
   質的に直角方向に動くようになされた点で前記機器に接
   続され、前記リンクは、パイプの膨張によりパイプが軸
   方向に変位するとパイプか曲かり、その端部が前記機器
   のパイプとの接続点とともに変位するような角度に配置
   されていることを特徴とする、前記第１あるいは２項記
   載の支持装置。 ４、　前記パイプは、Ｕ字型部分を有し、５ＡＳ１及び
   第２の脚は前記機器に接続され、そのＵ′：ｒ′型部分
   の湾曲部は前記Ｕ字型パイプ部分を含む１・而に本質的
   に直角に延ひる少なくとも第１の剛性枢動リンクと、そ
   の平面内において前記第１の剛性枢動リンクに本質的に
   直角な方向に延びる第２の剛性枢動リンクとにより支持
   されていることを特徴とする、［）１■記第１，２ある
   いはろ項記載の支持装置。 ５、　前記＄１の脚は１）１１記Ｕ字型部分を含む平面
   内で本質的に９０°の曲がり部を有し、空動接続部を有
   する２つの呻１性リンクはその９０の曲がり部の近くで
   前記パイプに取付けられ、その各々は１）す記パイプの
   方向に配向され、ひとつは前記９０°の曲がり部の一方
   の側に、もうひとつのリンクは他方の側に配置されてい
   ることを特徴とする、１）１■記第４項記載の支持装置
   。