JP4977546B2

JP4977546B2 - 耐圧シール装置

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Publication number: JP4977546B2
Application number: JP2007198534A
Authority: JP
Inventors: 奏一朗上田; 敬二洲野
Original assignee: Mutsubushi Rubber Co Ltd
Current assignee: Mutsubushi Rubber Co Ltd
Priority date: 2007-07-31
Filing date: 2007-07-31
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-07-31
Also published as: JP2009036524A

Description

本発明は、プラント設備内の配管に接続されるバルブを交換するとき、又はバルブを分解点検するとき等に、配管内を流れる流体を止めるための耐圧シール装置に関する。

図７は、原子力発電プラント１のシステムを概略示す図面である。図７に示す原子力発電プラント１は、いわゆる沸騰水型原子炉であり、原子炉圧力容器２内の炉心３における核分裂反応によって発生した熱を利用して原子炉圧力容器２内の冷却水を加熱して蒸気を生成する。この蒸気は、主蒸気配管４を通って蒸気タービン５に移送され、蒸気タービン５を回転させる。この回転によって蒸気タービン５に接続される発電機６が発電する。前記蒸気は、復水器７を通ることで海水によって冷却されて水に戻される。その後、配管８及び複数のバルブ９を通って、原子炉圧力容器２に注水される。このようにして冷却水が原子力発電プラント１内を循環する。

このように原子力発電プラント１は、炉心３における核分裂反応によって発生した熱を利用して、冷却水を加熱し蒸気を生成するので、原子炉の運転中において、炉心３の周囲の圧力及び温度が上昇する。また冷却水を炉心３に強制的に送り込む再循環ポンプ１０が設けられており、この再循環ポンプ１０が炉心３に送り込む流体の流れによって流体振動が発生する。このような炉心３の周囲の圧力及び温度上昇、ならびに流体振動が発生する厳しい環境下で、配管８及び複数のバルブ９が使用されるため、各部材８，９に大きな負荷が作用することとなる。したがって配管８及びバルブ９等が損傷したり又は破断したりすることが十分予想される。これに関して先行技術文献はない。

しかしながら、何らかの原因によって配管８及びバルブ９等にクラック又は破断が生じた場合、前記原子力発電プラント１が高放射線管理区域であるがために、原子炉運転中に前記配管８及びバルブ９等に接近することは、極めて困難なことである。ましてやその補修作業となると不可能である。

そこで破損が予測される配管８及びバルブ９の補修手段としては、原子力発電プラント１の定期点検作業時に、配管８及びバルブ９を予め交換しておくことが考えられる。この配管８及びバルブ９の交換作業には耐圧リーク試験がともない、交換後に耐圧リーク試験を行って、その配管８及びバルブ９の安全性の確認を行う必要がある。この耐圧リーク試験は、交換されたバルブ９の上流側及び下流側のバルブ９を閉じて行う必要がある。しかしながら全てのバルブ９は、バルブの開閉の方位が同一である、つまり同一方向の流れに対して同一の開閉動作を行う。それ故に配管８に流体が流れると、上流側及び下流側のバルブ９のうち一方が必ず開いてしまう。それ故、耐圧リーク試験には、上流側及び下流側のバルブ９をともに使用することができず、配管８を止水するための装置を別途用いて行う必要があり、これによって長期間の工事になるという課題がある。このように工事が長期間にわたると、定期検査の期間が長期化して原子力発電プラント１の稼働率が低下するばかりでなく、作業員の放射線被爆量の増加を招くという問題がある。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、短時間でかつ安全で確実に配管を流れる流体を止めることができる耐圧シール装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、バルブが接続される配管内を流れる流体を止めるための耐圧シール装置であって、前記バルブ内に着脱可能に構成され、前記バルブ内に装着することで前記配管内にシールを達成した状態で取り付けられるシール機構と、前記シール機構が前記配管内を流れる流体から受ける力に抗して前記シール機構を支持するジャッキと、前記バルブ内で前記ジャッキを保持する保持プレートとを備え、前記バルブは、配管に接続している流路を開閉する弁体と、前記弁体を収納する弁室と、前記弁室に前記弁体を挿入して配設すべく前記弁室の上部に連なる弁体挿入孔とを有し、前記保持プレートは、前記弁室と前記弁体挿入孔とにわたって配置され、前記保持部プレートには、前記弁体挿入孔に嵌合可能な支持板が一体的に設けられ、前記保持プレートは、前記支持板が前記弁体挿入孔に嵌合した状態で前記弁室の底部に支持されることで、前記弁室内に保持されている耐圧シール装置である。

本発明に従えば、シール機構をバルブ内に装着することで、このシール機構を配管内にシールを達成した状態で取り付けることができる。さらに保持プレートで保持されるジャッキによってシール機構を支持することで、配管内を流れる流体から受ける力に抗するようにシール機構が支持され、配管内の流体を漏れなく止めることができる。このようにシール機構をバルブに装着し、さらにジャッキで支持するだけの簡単な作業で、配管内の流体を漏れることなく止めることができる。これによって短時間でかつ確実に配管内の流体を止めることができる。例えば原子炉の定期点検時に行われるバルブ交換作業の後に行う耐圧リーク試験のためのシール装置の取り付けが短時間でかつ確実に行え、作業員の放射線被爆量を大幅に低減することができる。また、本発明に従えば、弁体挿入孔から保持プレートを挿入して、弁室及び弁体挿入孔に配置することで、支持板が弁体挿入孔に嵌合され、保持プレートが弁室の底部で支持される。これによって保持プレートが弁室内に保持される。このような簡単な作業で保持プレートを弁室内に装着することができ、短時間でかつ確実に保持プレートをバルブ内に保持させることができる。

上記発明において、前記シール機構は、複数のシール部材とシール本体とを有し、前記複数のシール部材は、環状にそれぞれ形成され、かつ圧縮された状態で前記シール本体の外周面に互いに間隔をあけてそれぞれ取り付けられ、前記シール本体は、前記複数のシール部材によって配管の内壁とシール本体の外周面との間が密封された状態で、前記配管内に配設可能な構成であることが好ましい。

本発明に従えば、複数のシール部材がシール本体の外周面に間隔をあけて配設され、シール本体と配管の内壁との間が複数のシール部材によって密封されている。これによって配管内に高圧流体が流れても、漏れることなく止めることができる。また各シール部材を圧縮機構で予め圧縮することで、シール部材の変形を抑制し、シール部材と配管の内壁との間に隙間が生じて、この隙間から配管内の高圧流体が漏れることを防ぐことができる。このような構成によれば、例えば前述のような原子炉の定期点検時の止水を短時間でかつ確実に行え、作業員の放射線被爆量を大幅に低減することができ、安全に作業することができる。

上記発明において、前記シール機構は、前記複数のシール部材のうち対応するシール部材を押圧して圧縮する複数の押圧機構を更に有することが好ましい。本発明に従えば、シール部材毎に作用する押圧力を調整することができ、適正な押圧力でシール部材を圧縮することができる。これによって各シール部材が適正な状態でシール本体と配管の内壁との間に配設され、良好なシールを達成することができる。

上記発明において、前記シール機構は、前記複数のシール部材を押圧して圧縮する押圧機構を更に有することが好ましい。本発明に従えば、一度に複数のシール部材を圧縮することができるので、シール部材を圧縮する作業が容易であり、シール機構を配管内に短時間でかつ確実に装着できる。

上記発明において、前記ジャッキは、前記シール機構に向って伸縮可能に構成され、かつ伸縮する方向一端部が保持プレートに保持されると共に伸縮する方向他端部が部分球面状に形成され、前記シール機構は、前記ジャッキの伸縮する方向他端部が着座する座部を有し、前記座部は、球面座であることが好ましい。

本発明に従えば、ジャッキを伸縮させることで、ジャッキを確実にシール機構に着座させることができる。またジャッキの伸縮する方向他端部が部分球面状に形成されるとともに、この他端部が着座する座部が球面座であるので、ジャッキが片当たりすることなくシール機構を支持する。これに伴いシール部材の配管内での片当たりも抑制され、どのような状態でジャッキがシール機構の座部に着座しても、シール性能を維持することができる。このようにジャッキを伸縮するだけの簡単な作業であっても、確実にシールした状態でシール機構を配管内に装着することができ、短時間でかつ確実にシール機構を装着することができる。

上記発明において、前記保持プレートは、バルブの内壁面に係合可能な係合部を有し、前記係合部をバルブの内壁面に係合させることでバルブ内に配設可能な構成であることが好ましい。

本発明に従えば、保持プレートの係合部をバルブの内壁に係合することによって、保持プレートをバルブ内に配設することができる。このような係合させるだけの簡単な作業であるので、保持プレートを短時間でかつ確実に装着することができる。

上記発明において、前記バルブの内壁との間に当て板を介在させて係合していることが好ましい。本発明に従えば、係合部とバルブの内壁との間に当て板を介在させることで、係合部が前記バルブの内壁に食い込むことを抑制できる。これによってバルブの内壁が損傷及び破損することを防止できる。

上記発明において、前記シール機構を吊下げ可能な吊下げ手段を更に備え、前記吊下げ手段は、前記バルブ内に着脱可能であって、吊下げた状態でシール機構を配管内に取付可能に構成されていることが好ましい。

本発明に従えば、吊下げ手段によってシール機構を吊下げ、配管内にシール機構を取付けができる。これによって例えば、バルブ内において鉛直下方の手が届かないような位置に配管が配置されている場合であっても、吊下げ手段を用いることでシール機構を取付けることができ、取付け作業が容易になり、短時間でシール機構の取り付けが行える。またこの吊下げ手段をバルブ内に装着することができるので、吊下げ手段をシール機構から取り外す手間が省ける。

上記発明において、バルブ内における前記シール機構の位置決めを行うための位置決めガイドを更に有し、前記位置決めガイドは、前記シール機構に着脱可能に構成されていることが好ましい。

本発明に従えば、位置決めガイドによって、バルブ内におけるシール機構の位置が決められる。これによって作業者がバルブ内でシール機構の位置決めに確実に行うことができ、また取り付けが容易になると共に、位置決めに費やす時間を低減することができる。したがってシール機構を短時間でかつ確実に装着することができる。

上記発明において、耐圧シール装置は、プラントの配管に接続される複数のバルブのうち一のバルブを交換した後に行われる耐圧リーク試験において、前記一のバルブより上流側及び下流側で配管にそれぞれ接続されるバルブのうち少なくとも一方のバルブ内に配設されて、配管を流れる流体を止めるために用いられることが好ましい。

本発明に従えば、耐圧リーク試験を行う際、耐圧シール装置によって短時間でかつ確実に配管内の流体を止めることができる。特に原子炉の定期点検時に行われるバルブ交換作業の後に行う耐圧リーク試験のためのシール装置の取り付けが短時間でかつ確実に行え、作業員の放射線被爆量を大幅に低減することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、短時間でかつ安全で確実に配管を流れる流体を止めることができる。

本発明の実施の形態に係るバルブ内耐圧シール装置（以下、単に「耐圧シール装置」という）５０は、原子力発電プラント等のプラントの配管に介在するバルブ内に設けられ、配管内を流れる流体、例えば冷却水を止水するための装置である。耐圧シール装置５０は、原子力発電プラントにおいて、主にバルブを交換した後に耐圧リーク試験を行うために用いる。ただし耐圧シール装置５０は、原子力発電プラントに使用されるものに限定されず、他のプラントなどの配管で使用されてもよい。以下では、まず耐圧シール装置５０を用いる原子力発電プラントの構成の一例について説明し、次に耐圧シール装置５０について説明する。

図１は、原子力発電プラント２１のシステムを概略示す図面である。原子力発電プラント２１は、原子炉圧力容器２２を備える。この原子炉圧力容器２２の内部には、多数体の燃料集合体（図示せず）により構成される炉心２３が収納されている。この炉心２３の下部は、炉心支持板２４によって支持され、上部は、上部格子板２５によって支持されている。さらに原子炉圧力容器２２内の炉心２３の上方には、炉心上部プレナム２６が形成されている。

原子炉圧力容器２２内には冷却水が供給され、この冷却水が炉心２３で加熱され二層流体となって、炉心上部プレナム２６に流入する。流入した二層流体は、炉心上部プレナム２６で均一に混合され、さらに気液分離される。これによって分離された蒸気は、原子炉圧力容器２２の上側に設けられる蒸気乾燥器２７によって乾燥される。

このようにして乾燥された乾燥蒸気は、原子炉圧力容器２２に接続される主蒸気配管２８を介して蒸気タービン２９に移送される。この移送された乾燥蒸気は、蒸気タービン２９を回転させ、これによって蒸気タービン２９が接続される発電機３０が発電する。このように発電機３０の発電に供された乾燥蒸気は、復水器３１を通ることで海水によって冷却されて水に戻される。その後、原子炉圧力容器２２に接続される配管３２及び配管３２に介在する複数のバルブ３３を通って、原子炉圧力容器２２に注水される。このようにして冷却水が原子力発電プラント２１内を循環する。また原子炉圧力容器２２には、炉心２３に冷却水を送り込むための再循環ポンプ３４が設けられている。この再循環ポンプ３４によって原子炉圧力容器２２内の冷却水を炉心２３に送り込み、炉心２３で冷却水を加熱している。

図２は、配管３２に介在するバルブ３３を示す断面図である。バルブ３３は、いわゆる逆止弁であり、弁室４１と、弁体挿入孔４２と、弁体４３と、蓋体４４とを有する。弁室４１は、配管３２に介在しその内壁面４５が部分球面状に形成されている。また弁室４１には、配管３２の上流側の部分３２ａ（図２において左側の部分）の端部から弁室４１の内方に向って突出する弁内配管４１ａが形成されている。この弁内配管４１ａの内壁面には、周方向全周にわたってシート部４６が配設されている。

さらに弁室４１の上部には、弁体４３を弁室４１に挿入するための円筒状の弁体挿入孔４２が連なっている。弁体４３は、この弁体挿入孔４２から弁室４１に挿入され、シート部４６に着座可能に弁室４１内に配設される。また弁体４３は、揺動部材４８に連結され、この揺動部材４８が揺動ピン部材４７によって弁体挿入孔４２に軸支されている。

このようにして配設された弁体４３は、揺動ピン部材４７を支点に、シート部４６に着座する位置と前記シート部４６から離反する位置とにわたって揺動し、前記弁内配管４１ａを開閉する。弁室４１の内壁面４５には、このように揺動する弁体４３がシート部４６から離反した状態で着座し、これによって弁体４３の揺動を制限する着座部４５ａが形成されている。さらに弁体挿入孔４２の開口部には、蓋体４４が着脱可能に装着され、複数の締付けボルト４９（図２では、１つの締付けボルト４９だけが示されている）で締め付け固定されている。これによって前記開口部が閉じられている。

このようにして構成されるバルブ３３は、配管３２内を上流側から下流側に向う方向である図２の矢符Ａの方向に冷却水が流れると、弁体４３が弁内配管４１ａを開き、図２の矢符Ｂの方向に冷却水が流れると、弁体４３が弁内配管４１ａを閉じる。これによってバルブ３３は、冷却水が配管３２を矢符Ｂの方向に逆流することを防いでいる。

このような構成を有する原子力発電プラント２１では、炉心２３で加熱された高温高圧の冷却水が配管３２内を流れると共に、再循環ポンプ３４により流体振動が発生している。このような過酷な環境下に晒されている配管３２及びバルブ３３は、損傷及び破断しやすい。そのため損傷及び破断する前に、原子力発電プラント２１の定期点検時に、配管３２及びバルブ３３を交換している。配管３２及びバルブ３３を交換した後には、配管３２及びバルブ３３の耐圧性能及びリークを調べるため耐圧リーク試験が行われる。この耐圧リーク試験は、交換したバルブ３３の上流側および下流側を塞き止めて行う必要があり、本実施の形態では、交換すべきバルブ３３の下流側に配設されるバルブ３３内に耐圧シール装置５０を装着して冷却水を塞き止め、その後バルブ３３の交換および耐圧リーク試験が行われる。

図３は、本発明の第１の実施形態の耐圧シール装置５０を示す正面断面図である。図４は、耐圧シール装置５０を示す平面断面図である。図５は、シール機構５１を示す正面図である。耐圧シール装置５０は、シール機構５１と保持プレート５２と押圧ジャッキ５３とを有している。さらにシール機構５１は、シール本体５５と、第１シール部材５６と、中間リング５７と、押圧プレート５８と、第２シール部材５９とを有する。シール本体５５は、ステンレス鋼から成り、大略的に円柱状に形成されている。シール本体５５の外周面は、全周にわたって階段状に３段階の切欠きが形成されている。以下では、最も大径の軸線方向一端部の外周面から順に第１外周面５５ａ、第２外周面５５ｂ、第３外周面５５ｃ及び第４外周面５５ｄという。第２外周面５５ｂには、Ｏリングである第１シール部材５６が嵌装されている。

第３外周面５５ｃには、ステンレス鋼から成る有底円筒状の中間リング５７が嵌装され、この中間リング５７は、第３外周面５５ｃをシール本体５５の軸線方向に摺動変位可能に構成されている。押圧機構である中間リング５７と第３外周面５５ｃとの間には、Ｏリング６０が介在し、このＯリング６０によってシールが達成されている。中間リング５７の底部５７ａには、シール本体５５の軸線方向他端部が挿通され、また２つの締め付けねじ６１が軸線方向に沿って螺着されている。この締め付けねじ６１は、前記底部５７ａを貫通し、シール本体５５に形成される２つの雌ねじ部６１ａにそれぞれ螺着されている。この締め付けねじ６１は、専用のレンチで締め付け可能に構成されている。また中間リング５７の開口端側には、段部５７ｂが形成される。これによってその外周面に小径の小径外周面５７ｄと大径の大径外周面５７ｅとが形成され、また中間リング５７の開口端部５７ｃが第２外周面５５ｂに摺動変位可能に構成されると共に、摺動変位することで第１シール部材５６を押圧可能に構成される。

中間リング５７の大径外周面５７ｅには、ステンレス鋼から成る有底円筒状の押圧プレート５８が嵌装され、さらにこの押圧プレート５８は、大径外周面５７ｅをシール本体５５の軸線方向に摺動変位可能に構成されている。押圧機構である押圧プレート５８、その底部５８ａに貫通孔５８ｂが形成され、この貫通孔５８ｂにシール本体５５の軸線方向他端部が挿入されている。さらに底部５８ａには、各締め付けねじ６１の頭部に対応する位置に座ぐり孔６２が形成され、前記各締め付けねじ６１の頭部が挿入されている。また底部５８ａには、２つの締め付けねじ６３が螺着されている。これら締め付けねじ６３は、前記底部５７ａを貫通して、中間リング５７の底部５７ａにも螺着され、さらにこの中間リング５７の底部５７ａをも貫通し、シール本体５５に形成される２つの雌ねじ部６３ａにそれぞれ螺着されている。この締め付けねじ６３は、専用のレンチで締め付け可能に構成されている。

このようにして配設された押圧プレート５８の開口端部５８ｃと中間リング５７の段部５７ｂとの間に配置されるように、Ｏリングである第２シール部材５９が中間リング５７の大径外周面５７ｅに嵌装されている。これによって第２シール部材５９が中間リング５７を介してシール本体５５に取り付けられる。

このようにして構成される中間リング５７及び押圧プレート５８は、締め付けねじ６１、６３を締め込むことで、シール本体５５の軸線方向一端部に向ってスライドさせることができる。中間リング５７をスライドさせることで、第２外周面５５ｂと第１外周面５５ａとに連なる第１接触面５５ｅと中間リング５７の開口端部５７ｃとによって第１シール部材５６が挟持され、さらにスライドさせて押圧することで第１シール部材５６が圧縮される。また押圧プレート５８をスライドさせることで、小径外周面５７ｄと小径外周面５７ｄとに連なる第２接触面５７ｆと押圧プレート５８の開口端部５８ｃと第２接触面５５ｅとによって第２シール部材５９が挟持され、さらにスライドさせて押圧することで第２シール部材５９が圧縮される。

このようにして第１シール部材５６および第２シール部材５９をそれぞれ挟持する第１接触面５５ｅおよび第２接触面５７ｆは、シール本体５５の軸線方向他端部から一端部に行くに従って拡径するように傾斜するテーパ形状に形成されている。これによって第１シール部材５６及び第２シール部材５９が過度に圧縮されて損傷および破損するを防ぐと共に、適正な押圧力で第１シール部材５６及び第２シール部材５９が圧縮されることを補助している。

このように各シール部材５６，５９は、締め付けねじ６１、６３を締め込むだけの容易な作業でその圧縮を実現できると共に、適正な状態でシール本体５５に取り付けることができる。また締め付けねじ６１、６３毎に締め付け量を変えることで、各シール部材５６，５９の押圧力を適正なものに調整することができ、これによって各シール部材５６，５９を適正な状態に圧縮できる。

このようにして構成されるシール機構５１は、弁内配管４１ａに取り付けられる。これによってシール機構５１と弁内配管４１ａとの間が、第１シール部材５６と第２シール部材５９とでシールされる。第１シール部材５６と第２シール部材５９を圧縮して弁内配管４１ａ内に取り付けることで、各シール部材５６，５９の変形を抑制し、良好にシールを達成することができる。さらに各シール部材５６，５９の押圧力を調整することで、各シール部材５６，５９が適正な状態に押しつぶされ、これによって良好な状態でシールを達成することができる。

シール機構５１には、吊耳６４と位置決めガイド６５とが設けられている。吊下げ手段である吊耳６４は、ステンレス鋼から成り、シール機構５１を吊下げた状態でシール機構５１を略水平状態で保持できるように、つまりシール機構５１を吊下げた状態でシール機構５１の軸線が水平方向に略平行になるようにシール機構５１に設けられている。本実施の形態では、吊耳６４は、押圧プレート５８の底部５８ａの鉛直方向上部（図３の紙面上部に相当）に設けられている。ただしこのような位置に設けられることに限定するものでない。このようにシール機構５１を吊下げて弁体挿入孔４２に挿入することができるので、本実施の形態のような手が届きにくい位置であっても容易に作業することができる。またシール機構５１が略水平状で保持されているので、シール機構５１の弁内配管４１ａに挿入する作業を行い易い。

さらに吊耳６４は、シール機構５１を弁内配管４１ａに取り付けた状態で、揺動部材４８が揺動ピン部材４７によって軸支される位置に、ピン部材６６によって支持可能に構成されている。これによってシール機構５１を吊耳６４によって支持することができ、この状態で一度作業を中断することができる。これによって原子力発電プラント２１の高放射線管理区域のように、作業員一人一人の作業時間が短時間しか許されない場合であっても、各自分担して作業を行うことができる。またシール機構５１を弁内配管４１ａに取り付けた後の吊耳６４を取り外す作業、及び前記シール機構５１を弁内配管４１ａから取り外す際の吊耳６４の取り付け作業を省くことができ、取り付け及び取り外しの作業の時間を短縮することができる。

位置決めガイド６５は、弁内配管４１ａにシール機構５１を案内すると共に、弁内配管４１ａ内におけるシール機構５１の位置決めを可能に構成されている。本実施の形態では、位置決めガイド６５は、押圧プレート５８の底部５８ａの下部（図３の紙面上部に相当）に設けられている。ただしこのような位置に設けられることに限定されない。この位置決めガイド６５は、弁室４１の下部の内壁面４５に当接可能に構成され、当接することでシール機構５１の弁内配管４１ａへの案内が可能なり、さらに弁内配管４１ａ内におけるシール機構５１の位置決めを行うことができる。このような位置決めガイド６５を設けることで、吊耳６４で吊下げるという不安定な状態であっても、弁内配管４１ａ内にシール機構５１を容易に取り付けることができると共に、正確な位置に取り付けることができ、取り付け作業を短時間でかつ確実に行うことができる。

また弁室４１内の下流側には、シール機構５１に対し間隔をあけて保持プレート５２が配置されている。保持プレート５２は、ステンレス鋼から成り、大略的に円板状に形成される。保持プレート５２は、弁室４１の内壁面４５に係合可能に構成されている。更に詳細に説明すると、保持プレート５２の外周部には、弁室４１の内壁面４５に形成される着座部４５ａを避けるべく切欠き６７が形成されている。この切欠き６７は、位置決めの手段として用いることができる。また保持プレート５２の外周部には、その切欠き６７を除く周方向全周にわたって弾性部材、たとえば合成ゴムから成る係合部６８が設けられている。

保持プレート５２は、弁室４１内を下流側に押し込むことで、この係合部６８が弁室４１の内壁面４５に嵌合されて保持される。このとき係合部６８が内壁面４５の形状に合わせて弾性変形するので、係合作業が容易であり、保持プレート５２を短時間でかつ容易に取り付けることができる。またこのように弾性変形するので、内壁面４５を損傷させることがない。

この保持プレート５２とシール機構５１との間には、押圧ジャッキ５３が介在している。ジャッキである押圧ジャッキ５３は、ステンレス鋼から成り、基台７１とメートル台形ねじ部７２とを有する。基台７１は、保持プレート５２のシール機構５１に対向する面に固定されている。メートル台形ねじ部７２は、この基台７１に着脱可能に螺着されている。螺着されたメートル台形ねじ部７２は、回動することで、シール機構５１に向って突出又は引込み可能に構成される。したがって押圧ジャッキ５３は、メートル台形ねじ部７２を回動させることで、シール機構５１に向って伸縮可能に構成される。

このように構成される押圧ジャッキ５３は、メートル台形ねじ部７２の頭部７３がシール機構５１のシール本体５５の球面皿７５に当接可能に構成されている。この球面皿７５は、保持プレート５２に対向する面、具体的にはシール本体５５の軸線方向他端部に形成されている。頭部７３を球面皿７５に当接させることで、押圧ジャッキ５３は、配管３２を図３の矢符Ａ方向（図２の矢符Ａと同一方向）に流れる流体からシール機構５１が受ける力に抗して支持することができる。

頭部７３及び球面皿７５について更に詳細に説明すると、メートル台形ねじ部７２の頭部７３は、球面皿７５に着座する面、即ち端面が凸状の部分球面形状に形成され、球面皿７５は、凹状の部分球面形状に形成されている、すなわち球面座として形成されている。これによってシール機構５１と押圧ジャッキ５３とが各々の軸線がずれた状態で当接しても押圧ジャッキ５３がシール機構５１に片当たりすることを抑制でき、良好なシールを達成できる。それ故、押圧ジャッキ５３をシール機構５１に当接させる際、各々の相対位置の制限が少なくすることができ、その分取り付け作業が容易になる。

さらに各々がずれた状態で当接されても、シール機構５１から押圧ジャッキ５３に対して作用する力は、押圧ジャッキ５３の軸線に略平行な方向に作用する、つまり剛性の高い軸線方向に力を作用させることができる。これによって高圧流体が配管内に供給される耐圧リーク試験であっても、押圧ジャッキ５３の損傷又は破損を抑制でき、押圧ジャッキ５３を小形化することができる。

以下では、このようにして構成される耐圧シール装置５０の取り付け方について説明する。まず揺動ピン部材４７を外して、揺動部材４８及び弁体４３を弁体挿入孔４２から取り出す。次に予め締め付けねじ６１，６３を締め付けて、第１シール部材５６及び第２シール部材５９を圧縮させたシール機構５１を吊耳６４によって吊下げ、弁体挿入孔４２から挿入し、位置決めガイド６５が弁室４１内の下部の内壁面４５に当接するまで下ろす。ここで第１シール部材５６及び第２シール部材５９は、必ずしも予め圧縮しておく必要はなく、シール機構５１を取り付けた後であってもよい。更に位置決めガイド６５が当接した状態のままで、シール機構５１を弁内配管４１ａに向って移動させる。これによってシール機構５１が内壁面４５によって案内され、シール機構５１が位置決めされた状態で弁内配管４１ａ内に取り付けられる。そして吊耳６４をピン部材６６で留めて、弁体挿入孔４２内の後述の作業の邪魔にならない位置に配設しておく。

その次に押圧ジャッキ５３が固定された保持プレート５２を弁体挿入孔４２から挿入する。このとき押圧ジャッキ５３は収縮されている。挿入した保持プレート５２を弁室４１の下流側の内壁面４５に押し込んで係合させ、それによって保持させる。この状態で、メートル台形ねじ部７２を回動し、シール機構５１に向かって伸ばすことで、メートル台形ねじ部７２の頭部７３を球面皿７５に当接（着座）させる。頭部７３を球面皿７５に当接させることで、耐圧シール装置５０をバルブ３３内に取り付けが完了し、これによってバルブ３３の交換および耐圧リーク試験を行うことができる。また取り外す場合は、前述した取り付け手順の逆の手順で耐圧シール装置５０を取り外し、弁体４２を装着することができる。

このようにシール機構５１、保持プレート５２及び押圧ジャッキ５３の取り付け作業が簡単であるので、耐圧シール装置５０をバルブ３３内に短時間でかつ正確に取り付けることができる。特に、本実施の形態のような原子力発電プラント２１におけるバルブ３３の交換及び耐圧リーク試験などの作業が長時間にわたると、作業員の放射線被爆量が大きくなる。それ故、短時間でかつ漏れのない確実な作業が要求される。耐圧シール装置５０は、上述のような簡単な作業で配管内の冷却水を止水することができると共に、保持プレート５２、押圧ジャッキ５３及び位置決めガイド６５によって確実に止水することができるので、原子力発電プラント２１において、より好適な止水装置である。この耐圧シール装置５０を用いることで、止水時の作業員の作業工数を低減することができる。これによって短時間でかつ確実な止水が可能となり、作業員の放射線被爆量を大幅に低減することができ、耐圧リーク試験を安全に行うことができる。またこのように短時間で作業を終えることができるので、原子力発電プラント２１の定期点検の期間を短縮することで稼動停止期間を短縮でき、原子力発電プラント２１の稼働率を向上させることができる。

図６は、本発明の第２の実施形態の耐圧シール装置５０Ａを示す正面断面図である。第２の実施形態の耐圧シール装置５０Ａは、第１の実施形態の耐圧シール装置５０と構成が類似している。したがって耐圧シール装置５０Ａの構成については、第１の実施形態の耐圧シール装置５０と異なる構成についてだけ説明し、同一の構成は同一の符号を付してその説明を省略する。

耐圧シール装置５０Ａは、基本的に、シール機構５１と、保持プレート５２Ａと、押圧ジャッキ５３とを有する。保持プレート５２Ａは、大略的に円板状に形成され、その外周部との間に当て板８１を介在させて、弁室４１の内壁面４５の下流側底部に支持されている。当て板８１は、鋼板であり、これを介在させることで保持プレート５２Ａの食い込みを防ぎ、前記食い込みに伴う内壁面４５の損傷及び破損を防止できる。

さらに保持プレート５２Ａは、その上端部が弁体挿入孔４２まで延び、その上端部に支持板８２が一体的に固定されている。支持板８２は、弁体挿入孔４２に嵌合可能に構成されている。したがって保持プレート５２Ａを弁体挿入孔４２に挿入することで、支持板８２が嵌合されると共に、保持プレート５２Ａの下部が内壁面４５に支持されるので、保持プレート５２Ａが保持される。さらに保持プレート５２Ａには、保持プレート５２と同様に押圧ジャッキ５３が固定されている。

このような構成の保持プレート５２Ａは、内壁面４５に嵌め込んで後に、その上端部を支持板８２によって押圧するだけで保持プレート５２Ａを保持させることができ、作業が容易である。したがって第１の実施形態の耐圧シール装置５０と同様の作用効果が得られる。

本実施の形態では、第１シール部材５６及び第２シール部材５９の２つのシール部材が設けられているけれども、３つ以上のシール部材が設けられてもよい。

以上のように、本発明に係る耐圧シール装置は、短時間でかつ安全で確実に配管の流れを止めることができる優れた作用効果を奏し、例えば原子力発電プラントの配管に用いると有益で有る。

原子力発電プラント２１のシステムを概略示す図面である。配管３２に介在するバルブ３３を示す断面図である。本発明の第１の実施形態の耐圧シール装置５０を示す正面断面図である。耐圧シール装置５０を示す平面断面図である。シール機構５１を示す正面図である。本発明の第２の実施形態の耐圧シール装置５０Ａを示す正面断面図である。原子力発電プラント１のシステムを概略示す図面である。

符号の説明

４１弁室
４２弁体挿入孔
４３弁体
４５内壁面
５０，５０Ａ耐圧シール装置
５１シール機構
５２，５２Ａ保持プレート
５３押圧ジャッキ
５５シール本体
５６第１シール部材
５７中間リング
５８押圧プレート
５９第２シール部材
６４吊耳
６５位置決めガイド
６８係合部
７３頭部
７５球面皿
８１当て板
８２支持板

Claims

バルブが接続される配管内を流れる流体を止めるための耐圧シール装置であって、
前記バルブ内に着脱可能に構成され、前記バルブ内に装着することで前記配管内にシールを達成した状態で取り付けられるシール機構と、
前記シール機構が前記配管内を流れる流体から受ける力に抗して前記シール機構を支持するジャッキと、
前記バルブ内で前記ジャッキを保持する保持プレートとを備え、
前記バルブは、配管に接続している流路を開閉する弁体と、前記弁体を収納する弁室と、前記弁室に前記弁体を挿入して配設すべく前記弁室の上部に連なる弁体挿入孔とを有し、
前記保持プレートは、前記弁室と前記弁体挿入孔とにわたって配置され、
前記保持部プレートには、前記弁体挿入孔に嵌合可能な支持板が一体的に設けられ、
前記保持プレートは、前記支持板が前記弁体挿入孔に嵌合した状態で前記弁室の底部に支持されることで、前記弁室内に保持されていることを特徴とする耐圧シール装置。
前記シール機構は、複数のシール部材とシール本体とを有し、
前記複数のシール部材は、環状にそれぞれ形成され、かつ圧縮された状態で前記シール本体の外周面に互いに間隔をあけてそれぞれ取り付けられ、
前記シール本体は、前記複数のシール部材によって配管の内壁とシール本体の外周面との間が密封された状態で、前記配管内に配設可能な構成であることを特徴とする請求項１に記載の耐圧シール装置。
前記シール機構は、前記複数のシール部材のうち対応するシール部材を押圧して圧縮する複数の押圧機構を更に有することを特徴とする請求項２に記載の耐圧シール装置。
前記シール機構は、前記複数のシール部材を押圧して圧縮する押圧機構を更に有することを特徴とする請求項２に記載の耐圧シール装置。
前記ジャッキは、前記シール機構に向って伸縮可能に構成され、かつ伸縮する方向一端部が保持プレートに保持されると共に伸縮する方向他端部が部分球面状に形成され、
前記シール機構は、前記ジャッキの伸縮する方向他端部が着座する座部を有し、
前記座部は、球面座であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の耐圧シール装置。
前記保持プレートは、バルブの内壁面に係合可能な係合部を有し、
前記係合部をバルブの内壁面に係合させることでバルブ内に配設可能な構成であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の耐圧シール装置。
前記係合部は、前記バルブの内壁との間に当て板を介在させて係合していることを特徴とする請求項６に記載の耐圧シール装置。
前記シール機構を吊下げ可能な吊下げ手段を更に備え、
前記吊下げ手段は、前記バルブ内に着脱可能であって、吊下げた状態でシール機構を配管内に取付可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の耐圧シール装置。
バルブ内における前記シール機構の位置決めを行うための位置決めガイドを更に有し、
前記位置決めガイドは、前記シール機構に着脱可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の耐圧シール装置。
請求項１乃至９のいずれか１つに記載の耐圧シール装置は、プラントの配管に接続される複数のバルブのうち一のバルブを交換した後に行われる耐圧リーク試験において、前記一のバルブより上流側及び下流側で配管にそれぞれ接続されるバルブのうち少なくとも一方のバルブ内に配設されて、配管を流れる流体を止めるために用いられることを特徴とする耐圧シール装置。