(57)【要約】【課題】ＥＣＣＳストレーナモジュール用のコンプライアントコネクタを提供する。【解決手段】本コンプライアントコネクタは、隣り合うストレーナモジュール（１０）間の接合部荷重の発生を阻止しながら熱膨張差及び／又は心ずれに適応する該モジュール間のカップリング（５４）、（７４）、（９４）を含む。本コネクタは、隣り合うストレーナモジュールの入口／出口（４８）、（５２）との内部又は外部結合を構成するカップリングを含む。本カップリングは、各端部においてガータスプリング（５８）からなるコンプライアントシールを収容するように構成される。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流路（１４）と、出口（４８）を有する第１のモジュール（４６）と、前記出口から間隔を置いて配置された入口（５２）を有する第２のモジュール（５０）とを各々が含む１対の隣り合うフローモジュールと、
前記第１のモジュールから第２のモジュールへの流体の流れを可能にするために前記出口及び入口間に配置され、前記第１のモジュールの出口に隣接する入口（６０）と前記第２のモジュールの入口に隣接する出口（６２）とを備えたカプラ（５４）、（７４）、（９４）と、
前記第１のモジュール出口と前記カプラ入口との間に挿入された第１のガータスプリング（５８）と、
前記第２のモジュール入口と前記カプラ出口との間に挿入された第２のガータスプリング（５８）と、を含み、
前記スプリングが、それぞれ前記カプラ及びモジュール間に水密シールを形成せずに所定の寸法を越えた粒子の前記第２のモジュール内への通過を阻止する、ことを特徴とするコンプライアント結合構造。
【請求項２】
前記カプラが、前記カプラ入口及びカプラ出口の１つに隣接して内径に沿った陥凹部（５６）を含み、前記第１及び第２のガータスプリングの１つが前記陥凹部内に配置される、請求項１記載の結合構造。
【請求項３】
前記カプラが、前記カプラ入口及びカプラ出口に隣接してその内径に沿った陥凹部（５６）を含み、前記第１及び第２のガータスプリングが前記それぞれの陥凹部に配置されることを特徴とする請求項１記載の結合構造。
【請求項４】
前記流路が互いに同軸であることを特徴とする請求項３記載の結合構造。
【請求項５】
前記カプラ（５４）が、前記カプラ入口及びカプラ出口の１つに隣接して内径に沿った陥凹部（５６）を含み、前記第１及び第２のガータスプリング（５８）の１つが、前記陥凹部内に配置され、前記第１及び第２のガータスプリング（５８）の別の１つが、前記カプラ入口及びカプラ出口の別の１つに隣接して前記カプラの外径の周りに配置されることを特徴とする請求項１記載の結合構造。
【請求項６】
前記カプラが、１つのモジュールから別のモジュールに向かってテーパした内部流路（８２）を有することを特徴とする請求項５記載の結合構造。
【請求項７】
前記カプラ（９４）が、前記カプラ入口及びカプラ出口に隣接してその内径に沿った陥凹部を含み、前記第１及び第２のガータスプリング（９６）が前記それぞれの陥凹部内に配置され、前記流路が互いに角度的にずれていることを特徴とする請求項１記載の結合構造。
【請求項８】
前記カプラ（５４）が、前記流路の各々の内径に対応した内径を有することを特徴とする請求項１記載の結合構造。
【請求項９】
原子炉用の緊急炉心冷却システムであって、
１対の隣り合うフローストレーナモジュールであって、その各々が、中央流路（１４）と、該モジュールを囲む流体からデブリを濾過しかつ濾過した流体を該モジュールの前記中央流路内に導くための複数のディスク（１６）、（１８）と、流路出口（４８）を有する該モジュールの対のうちの第１のモジュール（４６）と、前記流路出口から間隔を置いて配置された流路入口（５２）を有する該モジュールの対のうちの第２のモジュール（５０）とを含む１対の隣り合うフローストレーナモジュールと、
前記第１のモジュールから第２のモジュールへの前記濾過した流体の流れを可能するために前記流路出口及び流路入口間に配置されかつ前記第１のモジュールの流路出口に隣接する入口（６０）と前記第２のモジュールの流路入口に隣接する出口（６２）とを備えたカプラ（５４）、（７４）を含む、前記１対のモジュール間に配置されたコンプライアント結合構造と、
前記第１のモジュール流路出口と前記カプラ入口との間に挿入された第１のガータスプリング（５８）と、
前記第２のモジュール流路入口と前記カプラ出口との間に挿入された第２ガータスプリング（５８）と、を含み、
前記スプリングが、それぞれ前記カプラ及びモジュール間に流体密封シールを形成せずに所定の寸法を越えた粒子の前記第２のモジュール流路内への通過を阻止することを特徴とするシステム。
【請求項１０】
前記カプラが、前記カプラ入口及びカプラ出口の１つに隣接して内径に沿った陥凹部（５６）を含み、前記第１及び第２のガータスプリングの１つが前記陥凹部内に配置されることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隣接するストレーナモジュールを結合するためのコンプライアントコネクタに関し、具体的には、モジュール間の接合部荷重の発生を阻止しながら隣接するストレーナモジュール間の熱膨張差及び心ずれに適応するために、原子炉の緊急炉心冷却システム（ＥＣＣＳ）内で使用する吸込ストレーナ用のコンプライアントコネクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば加圧水型原子炉（ＰＷＲ）のような原子力発電プラントの緊急炉心冷却システムは一般的に、吸込ストレーナモジュールを使用して、冷却材喪失事故（ＬＯＣＡ）の場合に原子炉容器から排出されたデブリ混入状態の水を濾過する。冷却材喪失事故は、１つ又はそれ以上の高圧噴流を形成する蒸気、水、ガスなどの非常に高エネルギーの噴出を含む可能性がある。これらの噴流は、「影響範囲」として知られている、例えば配管断熱材のような隣接区域に影響を与える。冷却材喪失事故によって発生したデブリは一般的に、水が集まる原子炉の下方レベルに洗い流されることになる。水は格納容器内で使用されまた再循環されるので、例えば断熱材、ラベル、ペイントデブリなどのデブリ混入状態の水は、濾過しなければ水を再循環させることができない。従って、一般的に集水区域内に１つ又はそれ以上のストレーナモジュールを設置して、例えば０．１インチを越えた粒子のような所定の寸法を越えた粒子を水から濾過する。
【０００３】
１つ又はそれ以上のストレーナモジュールは一般的に、各モジュール内に複数のディスクを含む。各ディスクは、それらの間に流路を形成したリブを有する１対の間隔を置いて配置された多孔板を含み、これらの流路により、濾過した水をほぼ半径方向内向きに、例えばモジュールを貫通する中央パイプのような配管内に導く。濾過した水は、モジュールからサンプ区域内の吸込入口に流れて格納容器に還流するようになる。一般的に、一連のモジュールが配備され、ボルト締めしたフランジ付きコネクタを用いてモジュールが相互結合される。そのようなコネクタは、１つのモジュールから次のモジュールへの連続したリークタイプの流路を保証する。しかしながら、このタイプの結合構造は理想的なものではない。例えば、１２〜２４インチのオーダの関心がある寸法のパイプフランジは非常に重くなりがちであり、そのことは設置を困難にし、また原子力等級基準に合せて製作するときに大きなコストを付加することになる。ボルト締めフランジ結合構造の剛性は、フランジ面における必要な金属対金属接触及びシール性を得るために、関連するモジュールが、互いに完全に整列することを必要とする。モジュールの寸法及び剛性並びに製造公差のために、所定の用途においてこのことを達成するのは容易でない。さらに、モジュール自体におけるボルト締めフランジ結合構造の剛性により、隣り合うストレーナモジュール間の熱膨張差及び／又は心ずれに適応するためのストレーナモジュール軸線に沿った可撓性が殆どない。従って、関連するハードウェア内には熱及び／又は断熱応力が誘起され、モジュール固定部及び／又は支持部の設計を困難にする。
【０００４】
類似の用途では、上述の配管フランジ結合構造に加えて、編組ワイヤメッシュ又はベローズ構成で製作された可撓性ホースセクションが使用されてきた。しかしながら、これらのホース部分は、隣り合うフランジを結合するホースセグメントの可撓性により膨張差及び心ずれに適応することができるが、それでも依然として隣り合うストレーナモジュール間でボルト締めフランジ結合構造を使用している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、ストレーナモジュール間の接合部荷重の発生を阻止しながらモジュール間の異なる熱膨張及び心ずれに適応する、該モジュールを相互結合するためのコンプライアントコネクタを提供する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の好ましい態様では、コンプライアント結合構造を提供し、本コンプライアント結合構造は、配管と配管出口を有する第１のモジュールと該配管出口から間隔を置いて配置された配管入口を有する第２のモジュールとを各々が含む１対の隣り合うフローモジュールと、第１のモジュールから第２のモジュールへの流体の流れを可能にするために配管出口及び配管入口間に配置されかつ第１のモジュールの配管出口に隣接する入口と第２のモジュールの配管入口に隣接する出口とを備えたカプラと、第１のモジュール配管出口とカプラ入口との間に挿入された第１のガータスプリングと、第２のモジュール配管入口とカプラ出口との間に挿入された第２のガータスプリングとを含み、スプリングは、それぞれカプラ及びモジュール間に流体密封シールを形成せずに所定の寸法を越えた粒子の第２のモジュール配管内への通過を阻止する。
【０００７】
本発明の別の好ましい態様では、原子炉用の緊急炉心冷却システムを提供し、本緊急炉心冷却システムは、１対の隣り合うフローストレーナモジュールであって、その各々が、中央配管と該モジュールを囲む流体からデブリを濾過しかつ濾過した流体を該モジュールの中央配管内に導くための複数のディスクと配管出口を有する該モジュールの対のうちの第１のモジュールと該配管出口から間隔を置いて配置された配管入口を有する該モジュールの対のうちの第２のモジュールとを含む１対の隣り合うフローストレーナモジュールと、第１のモジュールから第２のモジュールへの濾過した流体の流れを可能するために配管出口及び配管入口間に配置されかつ第１のモジュールの配管出口に隣接する入口と第２のモジュールの配管入口に隣接する出口とを備えたカプラを含む、１対のモジュール間に配置されたコンプライアント結合構造と、第１のモジュール配管出口とカプラ入口との間に挿入された第１のガータスプリングと、第２のモジュール配管入口とカプラ出口との間に挿入された第２ガータスプリングとを含み、スプリングは、それぞれカプラ及びモジュール間に流体密封シールを形成せずに所定の寸法を越えた粒子の第２のモジュール配管内への通過を阻止する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、図面の図、特に図１を参照すると、全体を符号１０で表した１対の吸込ストレーナ又はフローモジュールを示す。各モジュールは、軸方向に延びる中央内部パイプ１４に固定されかつその周りで延びる複数の間隔を置いて配置されたディスクを含む。ディスク１２の各々は、フレーム２０の両側の１対のプレート１６及び１８（図２）を含み、フレーム２０は、その周辺部から内向きに延びる複数のリブ２２を含む。プレート１６及び１８の各々は、水を濾過して該プレートとリブとの間の区域内に流して中央パイプ１４内に流すようになった一連の孔２４を有する。各プレート１６及び１８は、中央パイプ１４を受けるための中央開口部２６を含み、パイプ１４はまた、リブ２２の内端部によって形成された中央開口部２８を貫通する。図２及び図３に示すように、プレート１６及び１８の多孔２４を通って流れる水は濾過され、配管１４の壁内の開口部３０（図３）によって中央配管１４に流入する。前に説明したように、モジュール１０は原子炉の下方レベルに設置され、冷却材喪失事故の場合に水及びデブリは、モジュールを囲む下方区域に流入し、多孔プレートによって濾過された水は、吸込サンプ区域（図示せず）への中央配管１４に流入するようになる。従って、濾過した水のみが、中央配管１４内を通って流れて原子炉加圧容器に還流するようになる。
【０００９】
図１及び図３に示すように、中央配管１４は一般的に、該配管１４とモジュール１０とを互いにボルト締めするのを可能にする大きい入口及び出口フランジを有する。前述のように、隣り合うモジュール間のこのタイプのコネクタは理想的なものではない。
【００１０】
次に図４を参照すると、全体を符号４０で表した１対の同様のモジュールを示しており、この１対のモジュールは、中央配管４４の周りに順次に間隔を置いて配置されたディスク１２と同様のディスク４２を有する。図４のモジュールの濾過作用の態様は、隣り合うモジュール管の結合構造以外は、図１〜図３に開示した態様と同様である。明確にするため、流れの方向は矢印Ｆで示し、モジュールはそれぞれ上流及び下流モジュールとして説明する。２つよりも多いモジュールを設けることができ、また２つよりも多いモジュールを使用するのが好ましいことが分かるであろう。
【００１１】
図４に示すように、上流又は第１のモジュール４６は、第１のモジュール配管出口４８で終端し、また第２の又は下流モジュール５０は配管入口５２を有する。第１のモジュール配管出口４８及び第２のモジュール配管入口５２は、半径方向に延びるフランジを有していないことが分かるであろう。上流及び下流配管を結合するために、好ましくは円筒形の円筒カプラ５４は、両端部に１対の環状陥凹部５６を含む。ガータスプリング５８が、陥凹部５６内に配置され、従ってそれぞれ第１のモジュール配管出口４８とカプラ入口６０との間及び第２のモジュール配管入口５２とカプラ出口６２との間に配置される。カプラ５４の両端部における階段状の又は陥凹した内径は、隣り合うモジュール４６及び５０の配管４４間の一定の流路面積を形成する。ガータスプリング５８は、螺旋状の伸張又は圧縮スプリングであり、その端部は、スプリング５８が円形に保持されるのを可能にするように結合される。前述のように、ガータスプリングは、完全なシールを形成しないが、それらは所定の寸法を越えた粒子が配管４４の内部に進入するのを封じるための有効なシールを形成する。
【００１２】
図５には、本発明の別の態様を示しており、この態様では、上流及び下流モジュール６６及び６８はそれぞれ、異なる直径の中央配管７０及び７２を有する。図示するように、上流配管７０は、その直径が下流配管７２よりも小さい。直径の差異に適応するために、モジュール６６及び６８間のカプラ７４の上流端部は、図４に示したものと同一である。しかしながら、下流モジュール６８のより大きい直径の配管７２に適応するために、ガータスプリング７６は、カップリング７４の下流端部７８の外径と下流モジュール配管入口８０の内径と間に取り付けられる。カプラ７４の内径は、その入口からその出口までの間８２においてテーパしていることもまた留意されたい。この態様は、流路内の連続するモジュールが漸増する内径を有することを可能にする。このことにより、水がストレーナディスクを通って流れてモジュールの中央部における軸方向流路内に流れる結果として、連続するモジュールを通る全体積流量が増加するにもかかわらず、各モジュール内の平均軸方向流速がより均一に維持されることが可能になる。
【００１３】
次に図６を参照すると、上流及び下流モジュール９０及び９２は、前に説明したモジュールと同様である。しかしながら、図示するようなこの態様では、モジュールは、互いに角度的に心ずれしている。円筒カプラ９４と上流及び下流モジュールの配管の入口及び出口端部との間に配置されたガータスプリング９６は、それぞれ図４に示したものと同様である。モジュールの心ずれにも拘らず、ガータスプリング９６の圧縮／変形は大きくは変化せず、接合部荷重は、熱膨張又は心ずれの何れによっても生じない。
【００１４】
図７を参照すると、上流及び下流モジュール１００及び１０２はそれぞれ、前述のモジュールと同様である。しかしながら、この態様では、上流及び下流モジュール１００及び１０２は、中央配管１０４及び１０６の軸線が互いに平行なままの状態で、横方向にずれている。図示するように、ガータスプリング１０８の圧縮／変形は、スプリングの周囲の周りで変化している。カップリング１０９は、図６に示したカップリングと同様である。しかしながら、接合部荷重は、スプリングに固有なコンプライアンスにより適度に維持される。ガータスプリングの使用によって角度的ずれ及び横方向ずれの組み合わせを達成することができることが分かるであろう。
【００１５】
次に図８を参照すると、それぞれ上述のモジュールと同様な上流及び下流モジュール１１０及び１１２は、互いにずれておりかつ平行な軸線を有する。この態様では、カプラ１１４は、それぞれの上流及び下流モジュールの中央配管１１８及び１２０の軸線に対して傾斜した軸線を有する。ガータスプリングシール１１６の圧縮／変形は大きくは変化せず、接合部荷重は、熱膨張又は心ずれの何れによっても生じない。
【００１６】
図４〜図８に記載した本発明の様々な態様は、これ迄使用されていたパイプフランジ並びにそれに伴う設置の困難性及び原子力等級基準に対応する高い製作コストを完全に排除することが分かるであろう。隣り合うモジュールの中央配管間の正確な位置合せの必要性もまた、ガータスプリングの圧縮／変形により排除される。さらに、説明した様々な態様におけるガータスプリングと組み合わせたカプラは、カップリングが隣り合うモジュール間の熱膨張差及び／又は心ずれに適応するのを可能にする。
【００１７】
さらに、本発明のコンプライアンスカップリングは、最小の損失水頭でのモジュールからモジュールへの正流を可能にし、所定の寸法よりも大きいデブリ粒子が結合継手を通り抜けるのを継手におけるリークタイプのシールを必要とせずに阻止し、隣り合うストレーナモジュールとの間の心ずれに対して接合部荷重を誘起せずに適応し、隣り合うストレーナモジュール間の熱膨張差に対して接合部荷重を誘起せずに適応し、かつモジュールからモジュールへの移行及び配管寸法を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来技術による、原子炉の緊急炉心冷却システム内で使用される1対の吸込ストレーナモジュールの斜視図。
【図２】モジュールの各々によって支持されて水を濾過するようになった複数の多孔ディスクの１つを示す分解斜視図。
【図３】隣り合うモジュール間で高荷重フランジを用いる従来技術の相互結合構造を示す断面図。
【図４】本発明の好ましい態様によるストレーナモジュール用のコンプライアントコネクタを示す、図３と同様な図。
【図５】本発明のコンプライアントコネクタの別の実施形態を示す、図４と同様な図。
【図６】本発明のコンプライアントコネクタの別の実施形態を示す、図４と同様な図。
【図７】本発明のコンプライアントコネクタの別の実施形態を示す、図４と同様な図。
【図８】本発明のコンプライアントコネクタの別の実施形態を示す、図４と同様な図。
【符号の説明】
【００１９】
４０  １対のフローモジュール
４２  ディスク
４４  中央配管
４６  上流モジュール
４８  上流モジュール配管出口
５０  下流モジュール
５２  下流モジュール配管入口
５４  円筒カプラ
５６  陥凹部
５８  ガータスプリング
６０  カプラ入口
６２  カプラ出口
Ｆ  流れの方向
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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