(57)【要約】【課題】主流ラインおよび安全弁アセンブリを提供すること。【解決手段】このアセンブリは、スタンドパイプ１２に嵌合された主ライン１０と、スタンドパイプ内に嵌合された安全弁１４と、安全弁の下でスタンドパイプ内に挿入されたスリーブ２２であって、その遠位端２７は安全弁およびスタンドパイプアセンブリによって形成された深いキャビティの空気音響共鳴を防ぐように構成されたスリーブ２２とを備えている。空気音響共鳴は、深いキャビティの口にわたって対流する自由剪断層に関連する渦発生周波数と、深いキャビティの音響キャビティ周波数を分離させることによって、また垂直構造がキャビティ口の下流縁部で位相がそろったままではなく、および／またはこれにぶつからないように、深いキャビティの口で自由剪断層を遮断することによって防止される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタンドパイプ１２に嵌合された主ライン１０と、
前記スタンドパイプ内に嵌合された安全弁１４と、
前記安全弁の下で前記スタンドパイプ内に挿入されたスリーブ２２であって、その遠位端２７は前記主ライン内の境界層流を遮断するように構成されたスリーブ２２とを備えたことを特徴とする主流ラインと安全弁のアセンブリ。
【請求項２】
前記安全弁１４は、ボルト付フランジ継手で前記スタンドパイプ１２に結合され、前記スリーブはその近接端で径方向フランジ２４で形成され、前記径方向フランジは前記ボルト付フランジ継手に固定されていることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記径方向フランジ２４は、前記安全弁上のフランジ１８と前記スタンドパイプ上のフランジ１６の間に挟まれていることを特徴とする請求項２記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記スリーブ２２の外径は、前記スタンドパイプ１２の内径に近いことを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記スリーブの前記遠位端２７は、前記主ライン１０の内壁表面２８の径方向内側に突出していることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記スリーブ３０の前記遠位端はある角度で切断されていることを特徴とする請求項４記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記スリーブ４６の前記遠位端は、前記遠位端にわたって延びている１つまたは複数のリブ４８で形成されていることを特徴とする請求項１記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記スリーブ４６の前記遠位端は、前記主ライン５４の内壁表面５２とほぼ同一平面であることを特徴とする請求項７記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記遠位端の長い方の側部３６は前記主ライン内に突出し、前記遠位端の短い方の側部４０は前記主ラインの内壁表面４２とほぼ同一平面であることを特徴とする請求項６記載のアセンブリ。
【請求項１０】
主ラインに固定され、安全弁を支持するスタンドパイプ内で音響キャビティ共鳴を軽減する方法であって、
ａ）動作の電力レベルでオルガン管周波数から渦発生周波数を分離させるように前記スタンドパイプ１２にスリーブ２２を挿入する段階と、
ｂ）その遠位端２７が前記主ライン内の流れの境界または自由剪断層を遮断するように前記スリーブ２２を配置する段階とを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電力およびプロセス配管内に見られる深いキャビティ内の音響共鳴を軽減させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
深いキャビティ共鳴は、電力およびプロセスプラント配管システムにおける共通の問題である。普通、これらの共鳴は、例えば主蒸気ライン（ＭＳＬ）または同様の導管内の安全弁（ＳＲＶ）の早期の磨耗につながる。ＳＲＶの例では、普通の設置構成はＭＳＬに嵌合されたスタンドパイプ内に取り付けられたＳＲＶを有して、空気音響共鳴の影響を受けやすいスタンドパイプ内に深いキャビティを形成する。最近の数年では、いくつかの沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）蒸気乾燥機は、ＭＳＬのＳＲＶ内で開始される深いキャビティ共鳴によって生じる音響負荷の結果、かなりの劣化を受けている。これらのキャビティ共鳴の存在は、いくつかのＢＷＲの最適のレベルで動作する能力に影響を与えた。他の場合では、これらの共鳴は、公共施設に全ての機能停止中に影響を受けたバルブへの先の保守を行うかなりのお金を費やさせた。
【０００３】
理論的な見込みから、分岐ラインキャビティにわたる剪断層の渦発生周波数がＳＲＶスタンドパイプの１／４波オルガン管音響共鳴に近づくと、スタンドパイプ内の自己励起共鳴が起こる。２つの周波数が整合されると、この２つは「ロックオン」現象を示し、スタンドパイプ内に高振幅音響共鳴を作り出すことができる。この共鳴は実際、以下の動作を行うことによって緩和された。１．動作の電力レベルでオルガン管周波数から渦発生周波数を分離させる。２．上流側縁部から発生された渦がキャビティの下流側縁部上で位相がそろっていることができない、および／またはこれらにぶつかることができないように、剪断層を遮断する。普通に使用される緩和概念は、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｆｌｕｉｄｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｖｏｌ．１００、１９７８年６月の、Ｄ．ＲｏｃｋｗｅｌｌおよびＥ．Ｎａｕｄａｓｃｈｅｒによる「Ｒｅｖｉｅｗ  Ｓｅｌｆ−Ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｆｌｏｗ  Ｐａｓｔ  Ｃａｖｉｔｉｅｓ」というタイトルの記事に記載されている。
【０００４】
本開示に記載した概念は、過去に使用したものとは基本的に異なっていると考えられ、この文献には記載されていなかった。
【非特許文献１】Ｄ．ＲｏｃｋｗｅｌｌおよびＥ．Ｎａｕｄａｓｃｈｅｒによる「Ｒｅｖｉｅｗ  Ｓｅｌｆ−Ｓｕｓｔａｉｎｉｎｇ  Ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｆｌｏｗ  Ｐａｓｔ  Ｃａｖｉｔｉｅｓ」というタイトルの記事、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｆｌｕｉｄｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、Ｖｏｌ．１００、１９７８年６月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本明細書に記載されている限定的ではなく例示的な実施形態は、電力およびプロセス配管産業で使用されるＳＲＶに普通起こるような深いキャビティ内の音響共鳴の存在を緩和する。１つの例示的な実施形態では、スリーブはＳＲＶスタンドパイプ内に挿入され、スリーブの遠隔または遠位端はＭＳＬの流路内に突出している。スリーブは、これ以下に深いキャビティとして記載する組み合わせたＳＲＶおよびスタンドパイプキャビティへの２つのかなりの変化を達成する。第１の変化は、スリーブの挿入による深いキャビティ直径の減少である。第２の変化は、スリーブの遠位端を主流路内に突出させることによって、深いキャビティの口で自由剪断層の流路を遮断することである。第１の変化により、適切な寸法である場合に、システムを共鳴から離れるようにシフトすることができる構成に伴うストローハル数が小さくなる。第２の変化により、境界または自由剪断層が遮断され、その後、深いキャビティ内で空気音響共鳴を励起する原因である流体共鳴励起機構が遮断される。
【０００６】
スリーブは、バルブアセンブリに対する最小の変更で、既存のＳＲＶ構成内に設置することができる。これは、バルブおよびスタンドパイプが原子力発電所内で汚染されるので望ましい。非原子力応用例では、このような設置の容易さにより、プラント保守のための臨界経路回数が少なくなる。
【０００７】
別の例示的な実施形態では、スリーブの遠位端はある角度（これは本明細書では、「スリーブ斜面」と呼ぶ）で切断することができ、それによって遠位端の上流側は主流路内に突出し、遠位端の下流側はＭＳＬの内壁表面で終端する。
【０００８】
さらに別の例示的な実施形態では、スリーブの遠位端は、スリーブの遠位端にわたって延びている１つまたは複数の静翼または格子部材（これは本明細書では、「格子スリーブ」と呼ぶ）で形成されている、あるいはこれを備えている。この場合、スリーブの遠位端はスリーブの内壁表面と同一平面であってもよい。というのは、格子部材はＭＳＬ内の流れの境界または自由剪断層内に所望の遮断を生じさせるからである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
したがって、一態様では、本発明はスタンドパイプに嵌合された主ラインと、スタンドパイプ内に嵌合された安全弁と、安全弁の下でスタンドパイプ内に挿入されたスリーブであって、その遠位端は主ライン内の境界層流を遮断するように構成されたスリーブとを備えた、主流ラインおよび安全弁アセンブリに関する。
【００１０】
別の態様では、本発明は、ａ）動作の電力レベルでオルガン管周波数から渦発生周波数を分離させるようにスタンドパイプにスリーブを挿入する段階と、ｂ）その遠位端が主ライン内の流れの境界または自由剪断層を遮断するようにスリーブを配置する段階とを含む、主ラインに固定され、安全弁を支持するスタンドパイプ内で音響キャビティ共鳴を緩和する方法に関する。
【００１１】
例示的な実施形態を次に、図面に関連させてより詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１を参照すると、主蒸気ライン（ＭＳＬ）１０が、ＭＳＬとほぼ垂直に延びているスタンドパイプ１２と従来の方法で嵌合している。スタンドパイプ１２はその後、また従来の技術により、安全（ＳＲＶ）弁１４を取り付ける。普通、（スタンドパイプに溶接された、またはこれで形成された）スタンドパイプフランジ１６は、噛合ＳＲＶフランジ１８によって係合され（図３）、ボルト（図示せず）または他の知られている手段によってそこに固定されている。ガスケット溝２０は、密封ガスケット（図示せず）を受けるようにスタンドパイプフランジ１６内に形成することができる。
【００１３】
図２および３を特に参照し、限定的ではなく例示的な実施形態によると、フランジ付スリーブ２２は、ＳＲＶ１４の下でスタンドパイプ１２内に挿入される。スリーブは、ＳＲＶをスタンドパイプフランジから外し、スリーブをスタンドパイプ内に摺動させることによって挿入される。ＳＲＶはその後、スタンドパイプフランジにボルト留めされる。これにより、スリーブがスタンドパイプフランジとＳＲＶフランジの間に締め付けられる。上記組立てプロセスでは、スリーブ２２のフランジ２４はスタンドパイプフランジ１６内に形成された噛合溝２６内に着座している。スリーブ２２は下向きに延びており、スリーブの下端部２７はＭＳＬ１０の内径２８の下に、またはその径方向内側に突出している。
【００１４】
上記例では、ＳＲＶ弁体はボルト付フランジによりスタンドパイプに取り付けることができる。スタンドパイプはその後、ｓｗｅｅｐｏｌｅｔ嵌合によりＭＳＬに連結することができる。限定的ではなく例示的な例では、ＭＳＬは２０インチＳｃｈ．８０パイプであってもよく、スタンドパイプは６インチＳｃｈ．８０パイプであってもよいが、本発明は幅広い様々なパイプおよびスタンドパイプ寸法に適用可能である。
【００１５】
上記スリーブは、動作の電力レベルでオルガン管周波数から渦発生周波数を分離させ、また上流縁部から発生する渦がキャビティの下流縁部で位相がそろったままでいることができない、および／またはそれぶつかることができないように剪断層を遮断する点において効果的である。すなわち、スタンドパイプの直径を効果的に小さくすることで、共振が予測される電力レベルをより低いレベルまでシフトさせることによって、動作の電力レベルでのオルガン管周波数から渦発生周波数が分離される。同時に、スリーブの遠位端を主流剪断層内に突出させることにより剪断層が遮断されて、自己発振を作り出すのに必要なフィードバックが防止される。
【００１６】
流動励起振動（ＦＩＶ）変位が最小であるように、スリーブＯＤとスタンドパイプＩＤの間の間隙を最小限に抑えることが望ましい。
【００１７】
次に図４を参照すると、限定的ではなく代替の例示的な実施は、スタンドパイプ３２内に配置された略図の形で示した斜面スリーブ３０を利用している。スリーブ３０は、スリーブ２２がＳＲＶ１４に対してスタンドパイプ１２内に取り付けられるのと同じ方法で（図３参照）、スタンドパイプ内に固定することができることが分かるだろう。しかしこの場合、スリーブ３０の遠位端はある角度、例えば２０°で切断されて、斜面縁部３４を形成する。斜面縁部の長い方の側部３６は主流路３８内に突出し、斜面縁部の反対側の短い方の側部４０はＭＳＬ４４の内壁表面４２と同一平面であってもよい（しかし、そうである必要はない）。流路内への縁部３６の突起は、主流の境界または剪断層内に所望の遮断を作り出すのに十分である。したがって、縁部３６は流れをＭＳＬの中心に向かって効果的にぶつけ、渦がキャビティの下流縁部に衝突するのを防ぐ。
【００１８】
図５は、格子スリーブ４６が上記実施形態に関連して記載した同一の二重目的を達成するために利用される場合の、限定的ではなく別の例示的な代替スリーブ構造を示している。この構造では、スリーブ４６の遠位端はスリーブの遠位端にわたって、またその中に延びる１つまたは複数の（２つが示されている）リブまたは格子部材４８と嵌合している。この配置では、格子スリーブはスタンドパイプ５０内に配置することができ、遠位端はＭＳＬ５４の内壁表面５２と同一平面である。１つまたは複数のリブ４８は、遠位端を流路内に突出させる必要なく、主流の境界または自由剪断層の十分な遮断を生じさせることが発見された。
【００１９】
上に論じた２つの基準、すなわち、動作の電力レベルでオルガン管周波数から渦発生周波数を分離させること、および主流の剪断または境界層を遮断することを満たしている限り、他の構成も考えられることがさらに分かるだろう。これに関して、スリーブの遠位端はスタンドパイプ内に引っ込めることができ、さらに所望の境界層遮断を生じさせることができることも分かるだろう。いずれの場合では、突起または収縮寸法は、スタンドパイプキャビティにわたる大きな流れに対する平均圧力損失を最小限に抑えながら、所望の境界または自由剪断層遮断を行うように算出すべきである。
【００２０】
本発明を、現時点で最も実用的で好ましい実施形態であると考えられるものに関連して説明したが、本発明は開示した実施形態に限るものではなく、逆に、頭記の特許請求の範囲の精神および範囲内に含まれる様々な変更形態および同等の配置を含むことを意図していることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】スタントパイプに嵌合された主蒸気ラインと、安全弁すなわちＳＲＶの斜視図である。
【図２】例示的な実施形態によりスタンドパイプ内にスリーブを挿入した、図１に示すアセンブリの断面図である。
【図３】図２から取った、スタンドパイプ、安全弁およびスリーブの拡大図である。
【図４】スタンドパイプ内に挿入したスリーブ斜面を示す、別の例示的な実施形態の略側面図である。
【図５】スタンドパイプ内に挿入したスリーブ格子を示す、さらに別の例示的な実施形態の略側面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０、４４  主蒸気ライン（ＭＳＬ）
１２、３２、５０  スタンドパイプ
１４  安全弁（ＳＲＶ）
１６  スタンドパイプフランジ
１８  ＳＲＶフランジ
２０  ガスケット溝
２２  フランジ付スリーブ
２４  フランジ
２６  噛合溝
２７  下端部または遠位端
２８  内径
３０  斜面スリーブ
３４  斜面縁部
３６  長い方の側部
３８  主流路
４０  短い方の側部
４２、５２  内壁表面
４６  格子スリーブ
４８  格子部材またはリブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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