JPS6236123B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、壁を貫通する蒸気配管および蒸気配
管の系統内に位置する主要弁を有し、この主要弁
のケーシングが別の付属弁のケーシングと接続さ
れているような蒸気原動所特に原子力原動所に関
する。

西ドイツ特許第2403668号明細書で知られてい
る加圧水形原子炉の場合、主要弁に後続接続され
ている別の付属弁とは安全弁であり、この安全弁
は他方では放出孔に連通している。三つのすべて
の付属弁は一列に配置されているので、その流路
はまつすぐな管を形成している。この管の横断面
積および最後の付属弁から出ている放出配管の横
断面積は、壁に取り付けられかつすべての付属弁
を支持している蒸気配管の横断面積にほぼ相応し
ている。

本発明の目的は、冒頭に述べた形成の蒸気配管
に関連して必要とされる複数個の弁を、一つの弁
に後続接続されている放出配管に破損が生じて大
きな曲げモーメントが生じた場合でも接続箇所の
場所では絶対に漏れが生じないように、僅かな機
械的に経費で強固に形成することにある。このこ
とは、上述のような漏れが前置接続された付属弁
ではしばしば遮蔽できずに大きな追従損傷を生じ
てしまうので、極めて重要である。

本発明によればこの目的は、主要弁よりも小さ
な内径を有している複数個の付属弁が並置して主
要弁のケーシングに取付けられ、各付属弁の主要
弁との接続箇所の曲げ抵抗モーメントが、付属弁
に後続接続された配管の曲げ抵抗モーメントより
も２倍以上に大きくされていることによつて達成
される。

本発明の場合、各付属弁は互いに横に並べて主
要弁に設置されていて、一列には配置されていな
い。それによつて蒸気配管および主要弁の機械的
な荷重はかなり減少される。なぜならば曲げ力が
すべての付属弁から同時に与えられる場合でも、
主要弁に伝えられるこの曲げ力は、大きなスパン
をもつた従来の配置構造の場合よりも小さくなる
からである。更に互いに横に並べて設置された付
属弁は荷重の空間的な分布を生ずる。なぜならば
力の伝達がはるかに均一になり、それによつて周
知のものの場合にとられていた一列配置構造の場
合よりも良好になるからである。

後続接続された付属弁の比較的小さな形成は、
安全弁の場合には結果的に次のような絞り作用を
同時に生ずる。つまりこの絞り作用は、過圧を逃
す際の放出蒸気量が定格運転中において後続接続
されたタービンの大きな抵抗によつて与えられる
蒸気量よりも許容できない程大きくならないよう
にする。かかる絞り作用は、弁から出ている放出
断面積が後述するように小さな断面積の並列的な
付属弁で形成されている場合には、段階的に変え
ても良い。

本発明を実施する場合、両者の曲げ抵抗モーメ
ントの比率を４〜10にすると特に良い。このよう
に決めることによつて次のことが保証される。つ
まり、もし後続接続された放出配管の不利な位置
に破損が生じて合成推力あるいは横方向力が放出
配管にいわゆる全塑性曲げモーメントを加える場
合でも、主要弁と付属弁との間の接続箇所の応力
は安全な小さな値に保たれる。

本発明の優れた実施形態の場合、アングル弁と
して形成された主要弁に、アングル弁として形成
された少なくとも３個の付属弁が均一に分布され
た配置構造で接続される。この場合実施例を参照
して後述するように、後続の配管が相互に干渉す
ることなしに、弁はかなり密集してまとめられる
ことができる。

付属弁に後続接続された配管を片側が開いてい
る管で取り囲むことができる。このことは、配管
がその管の下で破損した場合に、それによつて生
ずる噴出蒸気流が付属弁の制御を行うことはなく
またその機能が失われない、という利点を有して
いる。この二重構造管は、配管の横方向運動が小
さく制御されるように、支持されている。その遊
隙はたとえば配管の肉厚よりも小さくしなければ
ならない。それによつて、温度変化に起因して必
要な運動を考慮した場合、組み合せ弁の安全性を
著しく高めることができる。その管は付属弁に可
動的に、特に揺動自在に設置すると有利である。
そうすると管は付属弁に曲げモーメントを伝達し
ない。好ましくはその管は配管で貫通されている
壁にまで達していて、管がこの壁に対して横方向
に遊隙なしで支持されると良い。更に配管は壁の
反付属弁側に曲り管を持たなければならない。そ
れによつて、配管における外力が付属弁に直に接
続された配管部材に大きな引張力を惹き起すこと
を防止するような力の転向が得られる。

たとえば配管が破損した場合の力の望ましくな
い伝達を避けるための別の方策は、配管と付属弁
との間に補償器を置くことにある。かかる補償
器、すなわちたとえば波形管の形式の可撓性管部
材は僅かな横方向力を伝えるだけであるので、後
続された配管による付属弁の応力は相応して小さ
く保持される。

主要弁に接続された付属弁の形成および形状は
任意にすることができる。すなわち本発明によれ
ば、所要空間および機械的な応力に関して良好な
配置構造が得られる。しかし、付属弁の少なくと
も数個が異なつた内径の安全弁である場合に特に
良い。このことによつて既に上述したように、蒸
気原動所において停止の際に必要な種々の放出能
力に対して、遮断弁の直列接続を制御弁で行なう
ことなしに、特に良好に適合することができる。
その場合弁は段階的に全部を開くかあるいは個々
に開かれる。

製作が容易にかつ安価にできるという意味での
本発明による別の改良は、付属弁のケーシング
が、主要弁の弁ケーシングから放射方向に出てか
つこの方向に対して横方向に走るフランジを有し
ている、弁ケーシングの突出短管によつて形成さ
れていることによつて達成される。それによつて
付属弁は外見上独立したケーシング部分はもた
ず、これは第１の弁ケーシングと接続されかつ独
立していた。むしろこの複合構造様式は、肉厚に
関連したより大きな強度、および可動部品を従来
よりも良好に弁ケーシングに適合する可能性を生
ずる。更にたとえば配管破損のために予想される
曲げ力に対して相応して小さなスパンを生ずるよ
うな短い出力接続が生ずる。その場合本発明にお
ける短管とは、蒸気配管の第１の大形弁のケーシ
ングからの管状特に断面円形の突起部を指し、こ
れはその長手方向において実質的に同じ大きさの
断面積を有している。

付属弁の可動弁体は短管の長手軸心方向に移動
するようにすると有利である。このためにこの可
動弁体は、短管の中に突出部で支持されている案
内体によつて短管の中に設けられている。その場
合好ましくは案内体と短管とは同心配置構造が採
られる。

次に原子力原動所から出てくる蒸気配管を対象
としている図示の実施例に基づいて本発明を詳細
に説明する。

たとえば電気出力1300MWeの加圧水形原子力
原動所は、二次遮蔽体で取り囲まれる格納容器の
中に閉じ込められている。第１図には蒸気配管２
が水平に貫通している前記二次遮蔽体１の一部が
示されている。たとえば内径700mmの蒸気配管２
は加圧水形原子炉の蒸気発器（図示せず）から途
中に弁をもたずに導き出され、二次遮蔽体１の場
所においては二重構造管３として形成され、円錐
状支持体４に支持されている。この支持体４は二
次遮蔽体１に取り付けられているので、蒸気配管
２の固定点が生じている。

蒸気配管系における急速閉鎖弁７の弁ケーシン
グ６の接続箇所５は二次遮蔽体１の外に位置して
いる。この急速閉鎖弁７はアングル弁である。そ
の可動弁体８はピストン９に接続されており、駆
動装置１０によつて駆動される。弁ケーシング６
は大きな機械的強度をもつた鍛造品であり、接続
箇所５の肉厚はたとえば90mmである。従つて約
50000cm³の曲げ抵抗モーメント（断面係数）が生
ずる。

急速閉鎖弁７から下方に垂直に走る内径700mm
の蒸気配管部分１２も二重構造管として作られて
いる。この配管部分１２の外側管１３は水平壁１
５に設けられている支持体１４に導かれている。
更に配管部分１２は90゜の曲り管１６を形成して
おり、外側管１３の自由端は開かれている。従つ
て配管部分１２は急速閉鎖弁７に力が与えられる
ことなしに熱膨張できる。内側管の肉厚は14mmで
あり、従つて5300cm³の曲げ抵抗モーメント（断面
係数）が生ずる。

第２図から分るように、急速閉鎖弁７の弁ケー
シング６には横方向に等間隔を隔てて４個の付属
弁が直に接続されている。この場合、たとえば内
径100mmの予熱弁１８、内径200mmの安全弁１９、
内径300mmの安全弁２０、および内径250mmの別の
安全弁２１が対象となつている。

予熱弁１８には駆動装置２２が設けられてお
り、予熱弁１８は遠隔操作によつてこの駆動装置
２２で開閉される。急速閉鎖弁７に後続接続され
た配管部分１２を少量の蒸気で過熱しかつ圧力を
付与するために、タービンを始動する前にこの予
熱弁１８によつて少量の蒸気を急速閉鎖弁７を迂
回して蒸気配管２から配管部分１２に送ることが
できる。このことによつて急速閉鎖弁７の開放が
容易になる。

安全弁１９〜２１は同形に形成されており、第
１図に示されてしるようにそれ自体周知の構造が
採られている。すなわち弁２０の垂直断面図から
分るように、鍛造部品から構成された弁ケーシン
グ２４は接続箇所２５で直接弁ケーシング６に溶
接されている。この弁ケーシング２４の中におい
て、ピストン２５が開口２７をもつた管２６の中
に導かれている。その開口２７は図示された位置
において弁体２９で閉じられている弁座２８に通
じている。従つてピストン２５には開放方向には
開放圧力を決定する力が作用しており、この力は
ばねあるいは他の媒体たとえば流体圧によつて与
えられる。

弁ケーシング２４には放出配管３０が接続され
ている。放出配管３０は、水平中間壁３２の場所
まで導かれている別の管３１によつて二重構造管
として形成されている。管３１は第１図に示され
ているように弁２０の弁ケーシング２４に揺動自
在に支持されている。その中間壁３２内における
支持装置３３も二重構造管１３の支持装置１４と
同じように横方向に対して遊びなしに作られてい
る。中間壁３２の弁２０と反対の側には90゜曲が
つている曲り管３４が設けられており、配管部分
３５を介して消音器（図示せず）に導かれてい
る。ここでも管３１は片側が開かれているので、
放出配管３０によつて弁２０に大きな力が与えら
れることはない。

蒸気配管の内径が700mmであるのに対して、安
全弁２０の内径は300mmである。このことは安全
弁２０に後続接続された配管部分３０，３４，３
５に対してと同様に接続箇所２５についても言え
る。接続箇所の内径が400mmで肉厚が50mmである
場合、接続箇所２５の曲げ抵抗モーメント（断面
係数）は約4500cm³になる。内径324mm、肉厚7.1mm
の管３０に対しては約550cm³の曲げ抵抗モーメン
ト（断面係数）が生ずる。従つて配管部分３０，
３４，３５から出る曲げモーメントは接続箇所を
２５を介して伝達される曲げモーメントと同じよ
うに、弁ケーシング６を支持装置４との間の接続
箇所５に与えられる曲げ強さよりも数倍小さくな
る。更に第１図から、配管部分３０，３４，３５
の非常に薄い肉厚も、接続箇所２５に比べて数倍
も小さな曲げ抵抗モーメントをもたらすことがわ
かる。このことは、予想しうるすべての曲げ荷重
において蒸気配管２の配管系が急速閉鎖弁７の場
所では決して破損されないことを意味している。

上述の形成は急速閉鎖弁７に接続された他のす
べての付属弁１８，１９，２０，２１に対しても
適用される。弁ケーシング６の一部としての付属
弁１８，１９，２０，２１の形成は、常に十分に
安定している。なぜならば、弁ケーシング６との
接続部に過負荷がかかる前にそれらに接続された
配管が破損するからである。溶接継手として形成
された接続箇所２５，３７，３８，３９は後続接
続された配管よりも４〜10倍の曲げ抵抗モーメン
トを有している。

安全弁１９，２０，２１はこの順番において20
％、50％、30％、の放出能力に対して設計されて
いる。従つてこれらの安全弁１９，２０，２１は
それぞれ上述の分量の蒸気を放出することがで
き、またすべての安全弁１９，２０，２１でまと
めて100％の蒸気量を直ちに放出できる。それに
よつて蒸気の効果的な部分放出で蒸気圧力が低下
する場合、蒸気発生設備の過負荷あるいはたとえ
ば原子炉の急速な冷やし過ぎが防止できる。

第３図における配管系統図において本発明を詳
細に説明する。図面から分かるように、壁１を貫
通して支持体４に取り付けられている主蒸気配管
２は、太陽の場所において強固な耐圧鍛造品とし
て形成され、これは付属弁のケーシングが接続さ
れている弁ケーシング６に相応している。その場
合第３図では遮断弁７のほかに予熱弁１８が注目
される。この予熱弁１８は直径100mmの貫流断面
積を有し、その出口配管４０は、壁１５の後方に
位置している主蒸気配管部分１２に通じている。

第３図の実施例の場合、直径300mmの配管が安
全弁２０を介して放出配管４２に通じており、こ
の放出配管４２は直径800mmで作られ、消音器
（図示せず）に通じている。またここでも安全弁
２０の後方に位置する配管３０は二重管３１で保
護されており、壁３２の後方には曲り管３４が設
けられている。この曲り管３４は、壁３２の後方
で力がかかつた場合大きな引張力が弁２０に直接
かからないようにするために価値がある。なおそ
の引張力はスパンによつて曲げモーメントとして
支持体４の接続箇所５に作用してしまう。

第３図において同じく300mmの直径の配管が第
２の安全弁１９を介して放出配管４２に通じてい
る。

第２図における弁２１と一致する第３の弁とし
て、内径250mmの遮断弁が設けられており、これ
は駆動装置４３が示されているようにモータで駆
動される。この弁２１には壁３２の外にある遮断
制御弁４５が付属されており、この弁４５は同様
に放出配管４２に放出されている。この放出制御
弁４５は、事故時において、通常の冷熱源すなわ
ち復水器付きのタービンが停止してしまつた場
合、蒸気の形による熱の放出を制御するために使
用する。その場合付属弁として弁ケーシング６に
付属された強固な弁を本発明に基づいて配置すれ
ば、事故の際原子炉の許容できない停止が行われ
ない保証が与えられる。第３図において弁２１に
後続接続されて制御弁４５に通じている配管４６
は可撓的に形成されている。

第４図の実施例の場合、急速閉鎖弁７の弁ケー
シング６には予熱弁１８のほかに３個の安全弁２
０，１９，２１が接続されており、これらの弁は
駆動装置４７，４８，４９に示されているように
補助的に調節できる。安全弁はそれぞれ300mm、
250mm、200mmの内径を有しており、これらは個々
に制御できるので、第３図に示された放出制御弁
の代りとなる。従つて安全弁１９，２０，２１の
１個あるいは数個を開くことによつて所望の放出
能力を段階的に得ることができる。

第５図に示されているように、二重壁構造で二
次遮蔽体５３を貫通している主蒸気配管５２の系
統には組み合せ弁５１が配置されている。ここで
は主蒸気配管５２は円錐状支持体５４に支持され
ている。

主蒸気配管の中には遮断弁５４があり、その弁
ケーシング５６はほぼ球形をしている。弁ケーシ
ング５６の上端にあるフランジ５７には、電磁弁
５９，６０で制御される駆動装置５８が取り付け
られている。主蒸気配管２は弁ケーシング５６の
後方において二重壁構造の配管６２として作られ
ている。その配管部分６２はその前方にある配管
部分と同様に700mmの内径をしている。

第６図は、弁ケーシング５６に別の４個の付属
弁が直接接続されていることを示している。ここ
では予熱弁６５、定格蒸気量の20％に対して設計
された安全弁６６、および定格蒸気量の50％に対
して設計された安全弁６７、および定格蒸気量の
30％に対して設計された安全弁６８が対象となつ
ている。７０，７１，７２，７３はそれぞれ予熱
弁６５ないし安全弁６６，６７，６８に後続接続
された配管であり、これらは組み合せ弁を取り囲
む壁７５を貫通し、第５図に示されているように
壁７５の場所まで二重壁構造で作られている。

特に第６図は、弁６５，６６，６７，６８のケ
ーシングが大部分において接続短管で同じように
形成され、その反弁ケーシング５６が側端がフラ
ンジで終えていることを明瞭に示しており、その
フランジには出口配管がフランジ結合されてい
る。そのフランジ結合は、第７図において後述す
るように、同時に可動弁部品の組み込みを可能に
している。

第７図において、弁ケーシング５６は放射方
向、すなわち球状弁ケーシング５６に対して半径
方向に走る短管７８に移行しており、この短管７
８は断面円形をしていて、その自由端にフランジ
７９を有している。弁ケーシングカバー８０はこ
のフランジ７９によつてボルト８１を介して接続
されているので、弁ケーシング５６と出口配管７
５との間の中間部材として位置する、内部を閉鎖
された弁ケーシングが生ずる。

弁ケーシングカバー８０は突起部８４で可動弁
体８５に対する弁座を形成している。弁体８５は
シリンダ８７内のピストン８６によつて配管７８
の長手軸心方向に可動的に案内されている。ピス
トン８６は弁体８５を閉鎖方向に押圧する閉鎖ば
ね８８の作用を受けている。シリンダ８７の圧力
付勢は、その流れ抵抗を絞り９１によつて調節さ
れる流路９０を介して行われる。別の２つの流路
９２，９２は弁ケーシング８２の外にある電磁弁
９４，９５に通じている。なお、これらの電磁弁
９４，９５には止め弁９６，９７が前置接続され
ており、これらは通常は開かれていて、電磁弁は
圧力に応じて制御される。従つて弁体８５は安全
弁の一部として作用する。

短管７８の中には突出部８３によつて同心的に
支持された案内体８２が置かれている。この案内
体８２は別の可動弁体としてスライド管１００を
有しており、このスライド管１００はばね１０１
によつて図示された開放位置に保持されている。
スライド管１００はその内側端にあるピストン状
厚肉部１０２の部分で圧力媒体によつて駆動でき
る。その場合スライド管１００は弁ケーシングス
バー８０に設けられている弁座１０４に向つて移
動する。

以上の如く本発明によれば、付属弁６５〜６８
のケーシングを主要弁のケーシング５６と僅かに
突き出た短管の形で構造的にまとめることによつ
て、これらの弁６５〜６８の弁ケーシングの強固
な形成が得られる。短管の突き出し寸法はほぼ短
管の外径寸法の範囲内にある。それでもなおこの
短管の中に組み合せ弁の駆動部品が設置される。
その固定弁部品すなわち弁座はフランジ結合され
たカバーに配置される。それによつて良好な組立
の可能性が生じ、更に弁座に磨耗が生じてしまつ
た場合に修理の機会が生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく原子力原動所の蒸気配
管の一部垂直断面図、第２図は第１図における蒸
気配管部分の平面図、第３図および第４図はそれ
ぞれ蒸気配管の概略系統図、第５図および第６図
は本発明に基づく異なる実施例の蒸気配管部分の
垂直断面図およびその平面図、第７図は第５図お
よび第６図の実施例における要部拡大詳細図であ
る。 １……二次遮蔽体、２……蒸気配管、３……二
重構造管、４……支持体、５……接続箇所、６…
…弁ケーシング、７……急速閉鎖弁、１８，１
９，２０，２１……付属弁、２５，３７，３８，
３９……接続箇所、３０……配管、３１……管、
３２……壁、５５……弁、５６……弁ケーシン
グ、６５，６６，６７，６８……付属弁、７８…
…短管、７９……フランジ、８２……案内体、８
３……突出部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 壁を貫通する蒸気配管と蒸気配管の系統内に
   ある主要弁とを有し、この主要弁のケーシングが
   別の付属弁のケーシングと接続されているような
   蒸気原動所において、主要弁７よりも小さな内径
   を有している複数個の付属弁１８，１９，２０，
   ２１が並置して主要弁７のケーシング６に取付け
   られ、各付属弁１８，１９，２０，２１の主要弁
   ７との接続箇所３７，３８，２５，３９の曲げ抵
   抗モーメントが、付属弁２０に後続接続された配
   管３０の曲げ抵抗モーメントよりも２倍以上に大
   きくされていることを特徴とする蒸気原動所。 ２ 両者の曲げ抵抗モーメントの比率が４〜10で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の蒸気原動所。 ３ アングル弁として形成された主要弁７に、ア
   ングル弁として形成された少くとも３個の付属弁
   １８，１９，２０，２１が均一に分布された配置
   構造で接続されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の蒸気原動所。 ４ 付属弁１８，１９，２０，２１に後続接続さ
   れた配管３０が、一端が開放している管３１で取
   り囲まれていることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項ないし第３項のいずれかに記載の蒸気原動
   所。 ５ 管３１が付属弁１８，１９，２０，２１のケ
   ーシングに可動的に、特に揺動自在に支持されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
   の蒸気原動所。 ６ 管３１が配管３０で貫通される壁３２にまで
   達していることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項又は第５項記載の蒸気原動所。 ７ 管３１が壁３２に横方向に遊隙なしに支持さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第６項
   記載の蒸気原動所。 ８ 付属弁６５〜６８のケーシングが、主要弁５
   ５の弁ケーシング５６から放射方向に出てかつこ
   の方向に対して横方向に走るフランジ７９を有し
   ている、弁ケーシング５６の突出短管７８によつ
   て形成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第７項のいずれかに記載の蒸気原
   動所。 ９ 付属弁６５〜６８の可動弁体が短管７８の長
   手軸心方向に運動することを特徴とする特許請求
   の範囲第８項記載の蒸気原動所。 １０ 短管７８の中に可動弁体の案内体８２が突
   出部８３で支持されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第８項又は第９項記載の蒸気原動所。 １１ 案内体８２が短管７８の中に同心的に配置
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ０項記載の蒸気原動所。