(57)【要約】【課題】  破断した配管の破断口側端部の不測の配管挙動を防止する。【解決手段】  破断想定配管２の外側に、湾曲部４と直線部５と接続部６からなるＵロッド３を、湾曲部４が破断想定配管２の破断時に振れる方向の外周を所定の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で、配管長手方向に３本配置し、各Ｕロッド３の接続部６を固定側に固定する。シールド部材９を、設計時の解析により、破断想定配管２が破断した場合に破断した配管２の運動エネルギーをＵロッド３の弾性変形と伸び方向の塑性変形で吸収する際に生じる破断した配管２の変位によってその破断口側の端部が達すると想定される位置に設ける。破断想定配管２が破断して各Ｕロッド３に受け止められる際に、破断口に最も近い位置のＵロッド３との衝突個所に設計時の解析値以上の荷重が作用しても、破断した配管２の破断口側端部の更なる変位をシールド部材９で阻止させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
破断想定配管の所要個所の外側に、半円状の湾曲部と該湾曲部の両端にそれぞれ連なる直線部とを備えたＵロッドを、該Ｕロッドの湾曲部が上記破断想定配管の破断時における変位方向の外側を所要の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で配管長手方向に複数本配列して、該各Ｕロッドの直線部の先端部を所要の固定部に取り付けて、上記破断想定配管が破断した場合に、該破断した配管を各Ｕロッドの湾曲部の内側に受け止めることができるようにしてあるパイプホイップレストレイントにおいて、上記Ｕロッドの湾曲部外方の所要個所に、シールド部材を設けて、上記破断想定配管が破断した場合に、破断した配管が上記Ｕロッドに受け止められた状態で、該破断した配管の破断口側が上記シールド部材に突き当たるようにしてなる構成を有することを特徴とするパイプホイップレトレイント。
【請求項２】
Ｕロッドの湾曲部外方の所要個所に設けるシールド部材を、設計時の解析により、破断想定配管が破断した場合に破断した配管の運動エネルギーをＵロッドの弾性変形と伸び方向の塑性変形で吸収する際の該Ｕロッドの塑性変形に伴う上記破断した配管の変位によって該破断した配管の破断口側が達する位置と対応するように設けるようにした請求項１記載のパイプホイップレストレイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種プラントにおける配管が破断した場合に該破断した配管の振れ回りを防止するために用いるパイプホイップレストレイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、各種プラントでは、圧力配管のような配管が、たとえば、溶接線の部分等で円周方向破断すると、該配管の破断口側の端部が、破断口からの圧力流体の流出に伴うジェット力によって鞭打つように振れ回る虞があり、この振れ回る破断管が周辺機器や付近に配してある別の重要配管等に衝突すると、被害が拡大する虞があることに鑑みて、破断が想定される配管には、図３（イ）（ロ）にその一例の概略を示す如きパイプホイップレストレイント１を付設することが行われてきている。
【０００３】
上記パイプホイップレストレイント１は、図３（イ）（ロ）に示す如く、破断した場合に振れ回ることが想定される配管（破断想定配管）２の半径寸法よりも所要寸法大きな半径寸法で半円状に湾曲する湾曲部４と、該湾曲部４の両端にそれぞれ連なる所要の長さ寸法の直線部５とからなるＵロッド３を、該Ｕロッド３の湾曲部４が上記破断想定配管２が破断した場合に振れる側（変位する側）の外周を所定の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で、配管の長手方向に複数本（図では５本）並べて配置すると共に、上記各Ｕロッド３の各直線部５の先端にそれぞれ設けてある図示しないピン孔を備えた接続部６を、所要の固定部に設置した一対のクレビス７に、ピン８を介してそれぞれ連結した構成としてある（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
以上の構成としてあるパイプホイップレストレイント１によれば、上記破断想定配管２が破断して、該配管２の破断口側の端部が、破断口より流出する圧力流体のジェット力によって振れるときには、先ず、この振れる配管２を上記各Ｕロッド３の湾曲部４の内側に衝突させて受け止めた後、上記各Ｕロッド３が上記破断した配管２の振れに応じて弾性変形することで、上記振れ始めた配管２の運動エネルギーの一部を吸収し、更に、上記湾曲部４の内側で上記破断した配管２と接している状態の各Ｕロッド３の直線部５が引き伸ばされるように塑性変形することで、上記配管２の運動エネルギーの残りを吸収するようにして、上記破断した配管２の振れ回りを阻止できるようにしてある。
【０００５】
なお、上記のような配管長手方向に配列された複数本のＵロッド３で構成されるパイプホイップレストレイント１についての設計時の解析としては、通常、配管長手方向に複数本のＵロッド３が配列されている領域の配管長手方向中央部で、且つ破断想定配管２の中心となる位置に解析対象となる点を設定し、該解析対象点と固定側との間を所要強度のばねで連結した構成の解析モデルに基いて、上記破断想定配管２が破断した場合における該配管２及びパイプホイップレストレイント１の変位や歪量についての解析を行うようにしてある。
【０００６】
【特許文献１】特開昭６３−１９０９９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、破断想定配管２が円周方向破断するときには、該配管２は破断口側の端部が最も大きく振れるようになる。このため、上記のパイプホイップレストレイント１によって円周方向破断した配管２を受け止めた場合は、該パイプホイップレストレイント１の各Ｕロッド３が均等に荷重を受け止めるのではなく、配管長手方向に配列されている各Ｕロッド３のうち、配管２の破断口２ａに最も近い側に位置するＵロッド３に最も大きい荷重がかかるようになる。よって、図４（なお、図４では図示する便宜上、パイプホイップレストレイント１におけるＵロッド３の本数を３本として示してある。）に示すように、この配管２の破断口２ａに最も近い側のＵロッド３の歪量（延び量）が最も大きくなる。
【０００８】
一方、上記配管２側でも、各Ｕロッド３との衝突個所に均等に荷重が作用するのではなく、該配管２の破断口２ａに最も近い側のＵロッド３に衝突した個所（図４におけるＸ部）に最も大きな荷重が作用するようになるため、この破断口２ａに最も近い側のＵロッド３との衝突個所Ｘの歪量が一番大きくなる。
【０００９】
そのために、前述したように、配管長手方向に複数本のＵロッド３が配列されている領域の配管長手方向中央部で、且つ図４に二点鎖線で示す如き破断前の破断想定配管２の中心となる位置に設定されるパイプホイップレストレイント１の設計時の解析対象点の位置（図４におけるＹ部）と、上記配管２が破断した場合に最も大きい荷重が作用することとなる破断口２ａに最も近いＵロッド３との衝突個所Ｘには位置のずれが生じるため、上記破断した配管２における破断口２ａに最も近いＵロッド３との衝突個所Ｘに対しては、設計時の解析値以上の力が局所的に加わる虞が生じてしまうというのが実状である。
【００１０】
更に、上記破断した配管２における破断口２ａに最も近いＵロッド３との衝突個所Ｘに局所的に作用する荷重が大きくなると、該配管２の破断口２ａ側端部における破断口２ａに最も近いＵロッド３との衝突個所Ｘよりも突出する部分が、図４に矢印Ｚで示すように、該衝突個所Ｘを中心に更に振れるようになることで、配管挙動が更に大きくなり、周辺機器や付近に配してある別の重要配管等に衝突して被害が広がる虞も懸念される。
【００１１】
そこで、本発明は、破断想定配管が破断した場合に、該破断した配管の長手方向における破断口に最も近い位置のＵロッドとの衝突個所に対して設計時の解析値以上の力が局所的に加わるとしても、破断した配管の破断口側端部における破断口に最も近い位置のＵロッドとの衝突個所よりも突出する部分に、不測の配管挙動が生じる虞を未然に防止できるようにしたパイプホイップレストレイントを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項１に対応して、破断想定配管の所要個所の外側に、半円状の湾曲部と該湾曲部の両端にそれぞれ連なる直線部とを備えたＵロッドを、該Ｕロッドの湾曲部が上記破断想定配管の破断時における変位方向の外側を所要の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で配管長手方向に複数本配列して、該各Ｕロッドの直線部の先端部を所要の固定部に取り付けて、上記破断想定配管が破断した場合に、該破断した配管を各Ｕロッドの湾曲部の内側に受け止めることができるようにしてあるパイプホイップレストレイントにおいて、上記Ｕロッドの湾曲部外方の所要個所に、シールド部材を設けて、上記破断想定配管が破断した場合に、破断した配管が上記Ｕロッドに受け止められた状態で、該破断した配管の破断口側が上記シールド部材に突き当たるようにしてなる構成とする。
【００１３】
又、上記構成において、Ｕロッドの湾曲部外方の所要個所に設けるシールド部材を、設計時の解析により、破断想定配管が破断した場合に破断した配管の運動エネルギーをＵロッドの弾性変形と伸び方向の塑性変形で吸収する際の該Ｕロッドの塑性変形に伴う上記破断した配管の変位によって該破断した配管の破断口側が達する位置と対応するように設けるようにした構成とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のパイプホイップレストレイントによれば、以下のような優れた効果を発揮する。  
（１）破断想定配管の所要個所の外側に、半円状の湾曲部と該湾曲部の両端にそれぞれ連なる直線部とを備えたＵロッドを、該Ｕロッドの湾曲部が上記破断想定配管の破断時における変位方向の外側を所要の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で配管長手方向に複数本配列して、該各Ｕロッドの直線部の先端部を所要の固定部に取り付けて、上記破断想定配管が破断した場合に、該破断した配管を各Ｕロッドの湾曲部の内側に受け止めることができるようにしてあるパイプホイップレストレイントにおいて、上記Ｕロッドの湾曲部外方の所要個所に、シールド部材を設けて、上記破断想定配管が破断した場合に、破断した配管が上記Ｕロッドに受け止められた状態で、該破断した配管の破断口側が上記シールド部材に突き当たるようにしてなる構成、より具体的には、Ｕロッドの湾曲部外方の所要個所に設けるシールド部材を、設計時の解析により、破断想定配管が破断した場合に破断した配管の運動エネルギーをＵロッドの弾性変形と伸び方向の塑性変形で吸収する際の該Ｕロッドの塑性変形に伴う上記破断した配管の変位によって該破断した配管の破断口側が達する位置と対応するように設けるようにした構成としてあるので、破断想定配管が破断した場合には、該破断した配管を各Ｕロッドにより受け止めることができて、上記破断した配管との衝突により生じる荷重を、上記各Ｕロッドの弾性変形と、該各Ｕロッドの伸び方向の塑性変形により吸収でき、更に、この各Ｕロッドの伸び方向の塑性変形により衝突荷重が吸収された時点で、上記破断した配管の破断口側がシールド部材に突き当たることから、該破断した配管の破断口側の端部の更なる変位を阻止できる。よって、たとえ、破断した配管における破断口に最も近い位置のＵロッドとの衝突個所に、設計時の解析値以上の力が局所的に加わるとしても、上記配管の破断口側の端部における上記破断口に最も近い位置のＵロッドとの衝突個所よりも突出する部分に、更なる配管挙動が生じる虞を未然に防止することができる。  
（２）したがって、上記破断した配管の破断口側端部における破断口に最も近い位置のＵロッドとの衝突個所よりも突出する部分に不測の配管挙動が生じる虞を未然に防止できるため、周辺機器や他の配管の配置設計を容易なものとすることが可能になると共に、スペースの有効利用を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）は本発明のパイプホイップレストレイントの実施の一形態を示すもので、図３（イ）（ロ）に示したパイプホイップレストレイント１と同様に、破断想定配管２の所要個所の外側に、湾曲部４と直線部５と接続部６とからなるＵロッド３を、該Ｕロッド３の湾曲部４が上記破断想定配管２の破断時に振れる方向（図１（イ）（ロ）における上方向）の外周を所定の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で、配管長手方向に複数本、たとえば、３本配置し、該各Ｕロッド３の接続部６を、固定部に設けたクレビス７にピン８を介して固定してなる構成において、上記各Ｕロッド３の湾曲部４の外方の所要位置に、シールド部材９を設けて、上記破断想定配管２が破断した後、該破断した配管２が上記各Ｕロッド３の弾性変形と伸び方向の塑性変形によりその運動エネルギーが吸収されて受け止められる状態のときに、該破断した配管２の破断口２ａ側の端部が、上記シールド部材９に突き当たるようにした構成とする。
【００１７】
詳述すると、上記シールド部材９は、鉄板等の剛性を有する材質により破断想定配管２の長手方向に所要寸法延びる所要幅の略円筒壁形状に形成してある。
【００１８】
更に、上記シールド部材９は、上記Ｕロッド３の外方にて、設計時の解析により、上記破断想定配管２が破断した場合に該破断した配管２の運動エネルギーが上記各Ｕロッド３の弾性変形とその後の伸び方向の塑性変形で吸収される際、該各Ｕロッド３の伸び方向の塑性変形に伴われて生じる上記破断した配管２の変位によって該破断した配管２の破断口２ａ側の端部側が達する位置と対応する位置に配置して、その外周面側の所要個所を、コンクリート壁等の強固な固定部１０に固定してある。
【００１９】
その他の構成は図３（イ）（ロ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。
【００２０】
以上の構成としてあるパイプホイップレストレイント１を付設してある破断想定配管２が、想定される破断口２ａの位置で円周方向破断して、該破断した配管２における破断口２ａ側の端部が、破断口２ａより流出する圧力流体のジェット力によって図１（イ）（ロ）における上側へ振れるようになると、該破断した配管２が、各Ｕロッド３の湾曲部４の内側に衝突して受け止められた後、上記各Ｕロッド３が上記破断した配管２の振れに応じて弾性変形することで、該配管２の運動エネルギーの一部が吸収され、更に、図２（イ）（ロ）に示す如く、上記配管２に接している状態の各Ｕロッド３の直線部５が引き伸ばされるように塑性変形することで、上記配管２の運動エネルギーの残りが吸収されて、上記破断した配管２の振れ回りが阻止されるようになる。
【００２１】
この際、上記各Ｕロッドの伸び方向の塑性変形により衝突荷重が吸収された時点で、破断した配管２の破断口２ａ側の端部が、上記シールド部材９に突き当たるようになるため、該配管２の破断口２ａ側端部の更なる変位は、上記シールド部材９によって確実に阻止されるようになる。
【００２２】
このように、本発明のパイプホイップレストレイントによれば、破断想定配管２が想定される破断口２ａの位置で破断した後、各Ｕロッド３で受け止められるときに、たとえ、上記破断した配管２における破断口２ａに最も近い位置のＵロッド３との衝突個所Ｘに設計時の解析値以上の力が局所的に加わるとしても、上記配管２の破断口２ａ側がシールド部材９に突き当たった状態で拘束されているため、該破断した配管２の破断口２ａ側端部における破断口２ａに最も近いＵロッド３との衝突個所Ｘよりも突出する部分に、更なる配管挙動が生じる虞を未然に防止することができる。
【００２３】
したがって、上記破断想定配管２が破断した場合、破断した配管２の破断口２ａ側端部における最も破断口２ａに近い位置のＵロッド３との衝突部分Ｘよりも突出する部分に、設計段階で解析した以上の不測の配管挙動が生じる虞を未然に防止できる。これにより、周辺機器や付近に配してある別の重要配管等に影響が及ぶ虞を解消できることから、該周辺機器や別の重要配管等の配置設計を容易なものとすることが可能になると共に、スペースの有効利用を図ることが可能になる。
【００２４】
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、上記シールド部材９は、設計時の解析により、上記破断想定配管２が破断した場合に該破断した配管２の運動エネルギーが上記各Ｕロッド３の弾性変形とその後の伸び方向の塑性変形で吸収される際、該各Ｕロッド３の伸び方向の塑性変形に伴われて上記破断した配管２が変位するときに、該破断した配管２の破断口２ａ側の端部が達すると想定される位置に配設してあり、且つ上記破断した配管２の破断口２ａ側の端部を受け止める強度を備えていれば、鉄板以外のいかなる材料を用いてもよい。又、上記破断した配管２の破断口２ａ側の端部を受け止めることができれば、配管２の長手方向に所要寸法延びるチャネル形状（樋状）や、平板状や、その他、略円筒壁形状以外のいかなる形状を採用してもよい。
【００２５】
２本又は４本以上のＵロッド３を備えたパイプホイップレストレイント１に適用してもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のパイプホイップレストレイントの実施の一形態を示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【図２】図１のパイプホイップレストレイントの配管破断時の状態を示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。
【図３】従来のパイプホイップレストレイントを示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は（イ）のＣ−Ｃ方向矢視図である。
【図４】従来のパイプホイップレストレイントの配管破断時の状態を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  パイプホイップレストレイント
２  配管（破断想定配管）
３  Ｕロッド
４  湾曲部
５  直線部
９  シールド部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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