パイプホイップレストレイント
【課題】 Ｕロッドに設計時の解析通りの強度を発揮させることができるようにする。
【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とからなる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置し、Ｕロッド３の接続部６を固定側に固定する。Ｕロッド３よりも破断想定配管２に想定される破断口より離反する側におけるＵロッド３の湾曲部４近傍位置に、Ｕロッド３の湾曲部４よりも外側へ突出するずれ防止具１０を配置し、その基端部を破断想定配管２に固定して、パイプホイップレストレイント１を形成する。破断想定配管２が破断した後、Ｕロッド３で受け止められる際に傾斜しても、Ｕロッド３が配管２の外面を滑って配管長手方向へずれることをずれ防止具１０で阻止することで、Ｕロッド３の根元部分の曲がりを防止させる。
【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とからなる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置し、Ｕロッド３の接続部６を固定側に固定する。Ｕロッド３よりも破断想定配管２に想定される破断口より離反する側におけるＵロッド３の湾曲部４近傍位置に、Ｕロッド３の湾曲部４よりも外側へ突出するずれ防止具１０を配置し、その基端部を破断想定配管２に固定して、パイプホイップレストレイント１を形成する。破断想定配管２が破断した後、Ｕロッド３で受け止められる際に傾斜しても、Ｕロッド３が配管２の外面を滑って配管長手方向へずれることをずれ防止具１０で阻止することで、Ｕロッド３の根元部分の曲がりを防止させる。
【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５（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５（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。９は上記各Ｕロッド３の湾曲部４の内側に個別に取り付けた板状部材であり、上記破断想定配管２が破断して振れるときには、破断した配管２が、上記板状部材９を介在させた状態で上記各Ｕロッド３の湾曲部４の内側に衝突させることができるようにしてある（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の変位や歪量、及び、パイプホイップレストレイント１の各Ｕロッド３の直線部の軸心方向への延び変形量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ため、該破断した配管２が、パイプホイップレストレイント１のクレビス７に対して傾斜した配置となる。そのために、上記破断した配管２を受け止めたパイプホイップレストレイント１では、破断した配管２を受け止める際に大きな荷重が作用する各Ｕロッド３が、上記クレビス７に対して傾斜した配置となっている破断した配管２の外面に沿って滑ることで、図６（なお、図６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、該各Ｕロッド３が、上記破断して傾斜した配管２の軸心方向に垂直な方向に傾く傾向が生じてしまう。このために、該傾いたＵロッド３では、根元部分が、たとえば、直線部５とその先端側の接続部６との間で配管長手方向に曲げられてしまうというのが実状である。
【０００８】
しかし、従来の上記パイプホイップレストレイント１の強度設計は、一般に、各Ｕロッド３の根元部分の曲がりを考慮しない状態、すなわち、図６に一点鎖線で示すように、各Ｕロッド３が配管長手方向に傾くことなく当初配置された平面と同じ平面内で弾性変形したり塑性変形するという前提条件下での解析によって行われていることから、上述したように、破断した配管２を受け止める際にパイプホイップレストレイント１のＵロッド３の根元部分に曲がりが生じることは、設計時の解析で求められた各Ｕロッド３に作用する荷重や、破断した配管２の挙動防止に対して危険側に作用するため、各Ｕロッド３の伸び変形量や破断した配管の挙動する範囲が、パイプホイップレストレイント１の設計時の解析で求められた値を逸脱する虞が懸念される。
【０００９】
更に、上記のようにして破断した配管２を受け止める際にパイプホイップレストレイント１のＵロッド３に配管長手方向の傾きが生じると、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が、図６に一点鎖線で示す如き根元部分の曲がり変形が考慮されていない場合における破断口２ａに最も近いＵロッド３との衝突個所Ｙに比して、破断口２ａより離隔する側へずれることで、該破断した配管２における実際の衝突個所Ｘに対して作用する荷重が、設計時の解析値よりも大きくなる虞も懸念される。
【００１０】
特に、１本のＵロッド３で破断した配管２を受け止める型式のパイプホイップレストレイント１では、設計時の解析のときのＵロッド３の位置と、破断した配管２を受け止める際に上記Ｕロッド３に実際に生じる現象との差が、パイプホイップレストレイント１の全体の強度の差に直接影響するため、設計強度と実機の強度とのずれが拡大し易い。
【００１１】
そこで、本発明は、破断想定配管が破断して、該破断した配管をＵロッドで受け止める際に、該Ｕロッドの根元部分に配管長手方向の曲がりが生じる虞を未然に防止できて、強度設計通りの強度を発揮でき、しかも、破断した配管の長手方向の所要個所に局所的に設計時の解析値以上の荷重が作用す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外側を所要の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で単数又は配管長手方向に複数本配置して、該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ロッドの湾曲部の上記破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を備えてなる構成とする。
【００１３】
又、上記構成において、Ｕロッドの湾曲部の破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を、Ｕロッドよりも破断想定配管に想定される破断口より離反する側におけるＵロッドの湾曲部の近傍位置にて、破断想定配管の外面位置から上記Ｕロッドの湾曲部よりも外側へ突出する位置まで延びる一体物として、該ずれ防止具の基端部を破断想定配管に固定してなる構成とする。
【００１４】
同様に、上記構成において、Ｕロッドの湾曲部の破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を、上記Ｕロッドの湾曲部の外周側に取り付けたラグと、破断想定配管における上記Ｕロッドよりも想定される破断口寄りの所要個所に設けたラグとをロッド部材を介して連結してなる構成とする。
【発明の効果】
【００１５】
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外側を所要の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で単数又は配管長手方向に複数本配置して、該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ロッドの湾曲部の上記破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を備えてなる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、上記Ｕロッドにより受け止めさせることができる。この際、破断した配管は当初位置より傾斜するが、上記ずれ防止具によって上記Ｕロッドの湾曲部が傾斜する配管の外面を滑って配管長手方向に相対変位することが阻止されるため、上記破断した配管を受け止めたＵロッドが配管長手方向に傾いたり、Ｕロッドの根元部分に曲がりが生じる虞を解消できる。よって、Ｕロッドに、設計時の解析通りの強度を発揮させることが可能となる。更に、上記破断した配管の長手方向に局所的に設計時の解析値よりも大きな荷重が作用する虞を未然に防止できる。
（２）Ｕロッドの湾曲部の破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を、Ｕロッドよりも破断想定配管に想定される破断口より離反する側におけるＵロッドの湾曲部の近傍位置にて、破断想定配管の外面位置から上記Ｕロッドの湾曲部よりも外側へ突出する位置まで延びる一体物として、該ずれ防止具の基端部を破断想定配管に固定してなる構成、又は、Ｕロッドの湾曲部の破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を、上記Ｕロッドの湾曲部の外周側に取り付けたラグと、破断想定配管における上記Ｕロッドよりも想定される破断口寄りの所要個所に設けたラグとをロッド部材を介して連結してなる構成とすることにより、上記（１）の効果を得るための装置構成を容易に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１（イ）（ロ）及び図２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として、Ｕロッド３が１本の型式のパイプホイップレストレイントに適用する場合を示すもので、図５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置して、該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Ｕロッド３の湾曲部４に対して上記破断想定配管２に想定される破断口２ａより離反する側へずれた該湾曲部４の近傍位置に、破断想定配管２の外面位置から上記Ｕロッド３よりも外側へ所要寸法突出する位置までほぼ放射方向に延びるずれ防止具１０を配置して、該ずれ防止具１０の基端部を、破断想定配管２の外面に固定する。
【００１８】
具体的には、たとえば、上記破断想定配管２の内径を１５ｃｍとし、内部流体の圧力を７．５ＭＰａとすると、上記破断想定配管２が円周方向破断した場合の破断口２ａから噴出する流体の推力は、７．５ＭＰａ≒７．５×１０．２ｋｇ／ｃｍ２と置くことで、
π（１５／２）２×７．５×１０．２＝１３５１２［ｋｇ］
となる。
【００１９】
上記破断想定配管２が破断して、該破断した配管２が上記パイプホイップレストレイント１のＵロッド３に衝突する際に、このＵロッド３を配管軸心方向にずれさせる方向に働く力の係数を０．２とすると、このＵロッド３の配管軸心方向へのずれを防止するために必要とされる力Ｆは、
Ｆ＝１３５１２×０．２＝２７０２［ｋｇ］
となる。
【００２０】
上記ずれ防止具１０の材質をＳＳ４００とした場合、単位溶接面積当り約４０００ｋｇ／ｃｍ２の力を受けることができることから、上記２７０２ｋｇ及び安全係数６．０の力を受け止めるために必要とされる該ずれ防止具１０の溶接面積は、
２７０２×６．０／４０００＝４．１［ｃｍ２］
となる。
【００２１】
したがって、上記ずれ防止具１０は、たとえば、配管長手方向に沿う長さ寸法Ｌを５ｃｍとし、配管長手方向と直角な幅方向寸法Ｗを１ｃｍとすればよい。更に、高さ寸法は、上記破断想定配管２の外周面と、上記Ｕロッド３の湾曲部４との間の上記所定の間隔をやや超える寸法、たとえば、破断想定配管２の外周面から上記Ｕロッド３の湾曲部４までの間隔が７５ｍｍ程度（３インチ）である場合には、高さ寸法Ｈを１０ｃｍ（１００ｍｍ）として、該ずれ防止具１０を直方体形状とし、その下端部を、上記破断想定配管２における所定位置の外面に溶接により取り付けるようにすればよい。
【００２２】
その他の構成は図５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。
【００２３】
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、上記パイプホイップレストレイント１の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、該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、上記湾曲部４の内側で上記破断した配管２に接している状態の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。
【００２４】
上記のようにして破断した配管２が上記パイプホイップレストレイント１のＵロッド３で受け止められるときには、該破断した配管２が、図２に示すように、破断口２ａ側へ行くにしたがって当初位置からの変位量が大きくなるように傾斜するが、この際、上記破断した配管２の配管長手方向における上記Ｕロッド３に臨む位置よりもやや反破断口２ａ側となる位置の外面には、上記ずれ防止具１０が上記Ｕロッド３よりも外側へ突出させて設けてあるため、破断した配管２を受け止める際に上記傾斜姿勢となる破断した配管２の外面に接するＵロッド３に大きな荷重が作用しても、該Ｕロッド３が上記ずれ防止具１０に当接することで、該Ｕロッド３が破断した配管２の外面を滑って配管長手方向へずれる虞が阻止される。
【００２５】
したがって、上記破断した配管２を受け止める際に、上記Ｕロッド３に配管長手方向の傾きが生じる虞がなくなるため、該破断した配管２を受け止めたＵロッド３の根元部分に曲がりが発生することはない。
【００２６】
このように、本発明のパイプホイップレストレイント１によれば、上記破断した配管２を受け止める際に上記Ｕロッド３に配管長手方向の傾きが発生したり、該Ｕロッド３の根元部分に曲がりが生じる虞を未然に防止できるため、設計時の解析のときのＵロッド３の位置と、破断した配管２を受け止める際に上記Ｕロッド３に実際に生じる現象とを良好に合致させることができる。よって、上記パイプホイップレストレイント１に、設計強度通りの強度を発揮させることができる。
【００２７】
更に、上記したように、破断した配管２を受け止める際、Ｕロッド３が破断した配管２の配管長手方向にずれる虞がないことから、破断した配管２の長手方向における上記Ｕロッド３との実際の衝突個所を、設計時の解析個所と良好に合致させることができる。このため、破断した配管２における上記Ｕロッド３との衝突個所に作用する荷重が、設計時の解析値よりも大きくなる虞を未然に防止することができる。
【００２８】
次に、図３（イ）（ロ）及び図４は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）及び図２に示したと同様の構成において、Ｕロッド３の湾曲部４に対して上記破断想定配管２に想定される破断口２ａより離反する側へずれた該湾曲部４の近傍位置に、ずれ防止具１０を配置して、該ずれ防止具１０の基端部を破断想定配管２の外面に固定した構成に代えて、上記Ｕロッド３の湾曲部４の外周側に取り付けたラグ１２と、上記破断想定配管２の長手方向における上記Ｕロッド３よりも想定される破断口２ａ寄りとなる所要個所に設けたラグ１３と、該各ラグ１２と１３同士の間に配置して、長手方向両端部を各ラグ１２，１３にピン１５を介して破断想定配管２が破断した場合に振れる方向に沿って揺動可能に連結したロッド部材１４とからなる構成を備えたずれ防止具１１を設けたものである。
【００２９】
なお、上記ラグ１２のＵロッド３に対する取付強度、ラグ１３の破断想定配管２に対する取付強度、ロッド部材１４の引張強度等は、上記実施の形態におけるずれ防止具１０の破断想定配管２に対する取付強度の導出と同様に、上記破断想定配管２の破断時に、破断した配管２を受け止めるＵロッド３の配管軸心方向へのずれを防止するために必要とされる力を考慮して適宜定めるようにすればよい。その他の構成は図１（イ）（ロ）及び図２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。
【００３０】
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３（イ）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、上記パイプホイップレストレイント１のＵロッド３に衝突して受け止められた後、該Ｕロッド３の弾性変形と、直線部５の伸び方向の塑性変形により、上記破断した配管２の運動エネルギーが吸収されて、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。
【００３１】
この際、上記Ｕロッド３は、その湾曲部４が上記破断した配管２における破断口２ａ寄りの所要個所に上記ずれ防止具１１のラグ１２，１３とロッド部材１４とピン１５を介して連結されているため、図４に示すように、上記破断した配管２が、上記パイプホイップレストレイント１のＵロッド３で受け止められることで破断口２ａ側へ行くにしたがって当初位置からの変位量が大きくなるような傾斜姿勢となっても、該破断した配管２の外面に接するＵロッド３は、配管２の長手方向に対する相対変位がほぼ阻止される。
【００３２】
よって、上記破断した配管２を受け止める際に、上記Ｕロッド３が破断した配管２の外面を滑って配管長手方向へずれる虞がないため、該Ｕロッド３に配管長手方向の傾きが生じることはなくよって、上記破断した配管３を受け止めたＵロッド３の根元部分に曲がりが発生することはない。
【００３３】
したがって、本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
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、２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に適用してもよく、この場合は、パイプホイップレストレイント１に装備される複数本のＵロッド３のうち、少なくとも、破断した配管２を受け止める際に他のＵロッド３に比して最も大きな荷重が作用することとなる上記破断想定配管２に想定される破断口２ａに最も近い位置にあるＵロッド３に対応させて、ずれ防止具１０又は１１を設けるようにすればよい。
【００３５】
図１（イ）（ロ）及び図２の実施の形態におけるずれ防止具１０は、破断想定配管２の内径や内部流体の圧力、該配管２及びずれ防止具１０の材質等に応じて、上記破断想定配管２の外面に対する溶接面積を適宜変更してよい。又、Ｕロッド３と接する面が破断想定配管２よりほぼ放射方向に延びるようにしてあれば、直方体以外の形状としてもよい。
【００３６】
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】
【００３７】
【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概略側面図である。
【図３】本発明の実施の他の形態を示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ方向矢視拡大図である。
【図４】図３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。
【図５】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６】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】
【００３８】
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
１０ ずれ防止具
１１ ずれ防止具
１２ ラグ
１３ ラグ
１４ ロッド部材
【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５（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５（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。９は上記各Ｕロッド３の湾曲部４の内側に個別に取り付けた板状部材であり、上記破断想定配管２が破断して振れるときには、破断した配管２が、上記板状部材９を介在させた状態で上記各Ｕロッド３の湾曲部４の内側に衝突させることができるようにしてある（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の変位や歪量、及び、パイプホイップレストレイント１の各Ｕロッド３の直線部の軸心方向への延び変形量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ため、該破断した配管２が、パイプホイップレストレイント１のクレビス７に対して傾斜した配置となる。そのために、上記破断した配管２を受け止めたパイプホイップレストレイント１では、破断した配管２を受け止める際に大きな荷重が作用する各Ｕロッド３が、上記クレビス７に対して傾斜した配置となっている破断した配管２の外面に沿って滑ることで、図６（なお、図６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、該各Ｕロッド３が、上記破断して傾斜した配管２の軸心方向に垂直な方向に傾く傾向が生じてしまう。このために、該傾いたＵロッド３では、根元部分が、たとえば、直線部５とその先端側の接続部６との間で配管長手方向に曲げられてしまうというのが実状である。
【０００８】
しかし、従来の上記パイプホイップレストレイント１の強度設計は、一般に、各Ｕロッド３の根元部分の曲がりを考慮しない状態、すなわち、図６に一点鎖線で示すように、各Ｕロッド３が配管長手方向に傾くことなく当初配置された平面と同じ平面内で弾性変形したり塑性変形するという前提条件下での解析によって行われていることから、上述したように、破断した配管２を受け止める際にパイプホイップレストレイント１のＵロッド３の根元部分に曲がりが生じることは、設計時の解析で求められた各Ｕロッド３に作用する荷重や、破断した配管２の挙動防止に対して危険側に作用するため、各Ｕロッド３の伸び変形量や破断した配管の挙動する範囲が、パイプホイップレストレイント１の設計時の解析で求められた値を逸脱する虞が懸念される。
【０００９】
更に、上記のようにして破断した配管２を受け止める際にパイプホイップレストレイント１のＵロッド３に配管長手方向の傾きが生じると、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が、図６に一点鎖線で示す如き根元部分の曲がり変形が考慮されていない場合における破断口２ａに最も近いＵロッド３との衝突個所Ｙに比して、破断口２ａより離隔する側へずれることで、該破断した配管２における実際の衝突個所Ｘに対して作用する荷重が、設計時の解析値よりも大きくなる虞も懸念される。
【００１０】
特に、１本のＵロッド３で破断した配管２を受け止める型式のパイプホイップレストレイント１では、設計時の解析のときのＵロッド３の位置と、破断した配管２を受け止める際に上記Ｕロッド３に実際に生じる現象との差が、パイプホイップレストレイント１の全体の強度の差に直接影響するため、設計強度と実機の強度とのずれが拡大し易い。
【００１１】
そこで、本発明は、破断想定配管が破断して、該破断した配管をＵロッドで受け止める際に、該Ｕロッドの根元部分に配管長手方向の曲がりが生じる虞を未然に防止できて、強度設計通りの強度を発揮でき、しかも、破断した配管の長手方向の所要個所に局所的に設計時の解析値以上の荷重が作用す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外側を所要の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で単数又は配管長手方向に複数本配置して、該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ロッドの湾曲部の上記破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を備えてなる構成とする。
【００１３】
又、上記構成において、Ｕロッドの湾曲部の破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を、Ｕロッドよりも破断想定配管に想定される破断口より離反する側におけるＵロッドの湾曲部の近傍位置にて、破断想定配管の外面位置から上記Ｕロッドの湾曲部よりも外側へ突出する位置まで延びる一体物として、該ずれ防止具の基端部を破断想定配管に固定してなる構成とする。
【００１４】
同様に、上記構成において、Ｕロッドの湾曲部の破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を、上記Ｕロッドの湾曲部の外周側に取り付けたラグと、破断想定配管における上記Ｕロッドよりも想定される破断口寄りの所要個所に設けたラグとをロッド部材を介して連結してなる構成とする。
【発明の効果】
【００１５】
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外側を所要の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で単数又は配管長手方向に複数本配置して、該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ロッドの湾曲部の上記破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を備えてなる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、上記Ｕロッドにより受け止めさせることができる。この際、破断した配管は当初位置より傾斜するが、上記ずれ防止具によって上記Ｕロッドの湾曲部が傾斜する配管の外面を滑って配管長手方向に相対変位することが阻止されるため、上記破断した配管を受け止めたＵロッドが配管長手方向に傾いたり、Ｕロッドの根元部分に曲がりが生じる虞を解消できる。よって、Ｕロッドに、設計時の解析通りの強度を発揮させることが可能となる。更に、上記破断した配管の長手方向に局所的に設計時の解析値よりも大きな荷重が作用する虞を未然に防止できる。
（２）Ｕロッドの湾曲部の破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を、Ｕロッドよりも破断想定配管に想定される破断口より離反する側におけるＵロッドの湾曲部の近傍位置にて、破断想定配管の外面位置から上記Ｕロッドの湾曲部よりも外側へ突出する位置まで延びる一体物として、該ずれ防止具の基端部を破断想定配管に固定してなる構成、又は、Ｕロッドの湾曲部の破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を、上記Ｕロッドの湾曲部の外周側に取り付けたラグと、破断想定配管における上記Ｕロッドよりも想定される破断口寄りの所要個所に設けたラグとをロッド部材を介して連結してなる構成とすることにより、上記（１）の効果を得るための装置構成を容易に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
図１（イ）（ロ）及び図２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として、Ｕロッド３が１本の型式のパイプホイップレストレイントに適用する場合を示すもので、図５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置して、該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Ｕロッド３の湾曲部４に対して上記破断想定配管２に想定される破断口２ａより離反する側へずれた該湾曲部４の近傍位置に、破断想定配管２の外面位置から上記Ｕロッド３よりも外側へ所要寸法突出する位置までほぼ放射方向に延びるずれ防止具１０を配置して、該ずれ防止具１０の基端部を、破断想定配管２の外面に固定する。
【００１８】
具体的には、たとえば、上記破断想定配管２の内径を１５ｃｍとし、内部流体の圧力を７．５ＭＰａとすると、上記破断想定配管２が円周方向破断した場合の破断口２ａから噴出する流体の推力は、７．５ＭＰａ≒７．５×１０．２ｋｇ／ｃｍ２と置くことで、
π（１５／２）２×７．５×１０．２＝１３５１２［ｋｇ］
となる。
【００１９】
上記破断想定配管２が破断して、該破断した配管２が上記パイプホイップレストレイント１のＵロッド３に衝突する際に、このＵロッド３を配管軸心方向にずれさせる方向に働く力の係数を０．２とすると、このＵロッド３の配管軸心方向へのずれを防止するために必要とされる力Ｆは、
Ｆ＝１３５１２×０．２＝２７０２［ｋｇ］
となる。
【００２０】
上記ずれ防止具１０の材質をＳＳ４００とした場合、単位溶接面積当り約４０００ｋｇ／ｃｍ２の力を受けることができることから、上記２７０２ｋｇ及び安全係数６．０の力を受け止めるために必要とされる該ずれ防止具１０の溶接面積は、
２７０２×６．０／４０００＝４．１［ｃｍ２］
となる。
【００２１】
したがって、上記ずれ防止具１０は、たとえば、配管長手方向に沿う長さ寸法Ｌを５ｃｍとし、配管長手方向と直角な幅方向寸法Ｗを１ｃｍとすればよい。更に、高さ寸法は、上記破断想定配管２の外周面と、上記Ｕロッド３の湾曲部４との間の上記所定の間隔をやや超える寸法、たとえば、破断想定配管２の外周面から上記Ｕロッド３の湾曲部４までの間隔が７５ｍｍ程度（３インチ）である場合には、高さ寸法Ｈを１０ｃｍ（１００ｍｍ）として、該ずれ防止具１０を直方体形状とし、その下端部を、上記破断想定配管２における所定位置の外面に溶接により取り付けるようにすればよい。
【００２２】
その他の構成は図５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。
【００２３】
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、上記パイプホイップレストレイント１の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、該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、上記湾曲部４の内側で上記破断した配管２に接している状態の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。
【００２４】
上記のようにして破断した配管２が上記パイプホイップレストレイント１のＵロッド３で受け止められるときには、該破断した配管２が、図２に示すように、破断口２ａ側へ行くにしたがって当初位置からの変位量が大きくなるように傾斜するが、この際、上記破断した配管２の配管長手方向における上記Ｕロッド３に臨む位置よりもやや反破断口２ａ側となる位置の外面には、上記ずれ防止具１０が上記Ｕロッド３よりも外側へ突出させて設けてあるため、破断した配管２を受け止める際に上記傾斜姿勢となる破断した配管２の外面に接するＵロッド３に大きな荷重が作用しても、該Ｕロッド３が上記ずれ防止具１０に当接することで、該Ｕロッド３が破断した配管２の外面を滑って配管長手方向へずれる虞が阻止される。
【００２５】
したがって、上記破断した配管２を受け止める際に、上記Ｕロッド３に配管長手方向の傾きが生じる虞がなくなるため、該破断した配管２を受け止めたＵロッド３の根元部分に曲がりが発生することはない。
【００２６】
このように、本発明のパイプホイップレストレイント１によれば、上記破断した配管２を受け止める際に上記Ｕロッド３に配管長手方向の傾きが発生したり、該Ｕロッド３の根元部分に曲がりが生じる虞を未然に防止できるため、設計時の解析のときのＵロッド３の位置と、破断した配管２を受け止める際に上記Ｕロッド３に実際に生じる現象とを良好に合致させることができる。よって、上記パイプホイップレストレイント１に、設計強度通りの強度を発揮させることができる。
【００２７】
更に、上記したように、破断した配管２を受け止める際、Ｕロッド３が破断した配管２の配管長手方向にずれる虞がないことから、破断した配管２の長手方向における上記Ｕロッド３との実際の衝突個所を、設計時の解析個所と良好に合致させることができる。このため、破断した配管２における上記Ｕロッド３との衝突個所に作用する荷重が、設計時の解析値よりも大きくなる虞を未然に防止することができる。
【００２８】
次に、図３（イ）（ロ）及び図４は本発明の実施の他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）及び図２に示したと同様の構成において、Ｕロッド３の湾曲部４に対して上記破断想定配管２に想定される破断口２ａより離反する側へずれた該湾曲部４の近傍位置に、ずれ防止具１０を配置して、該ずれ防止具１０の基端部を破断想定配管２の外面に固定した構成に代えて、上記Ｕロッド３の湾曲部４の外周側に取り付けたラグ１２と、上記破断想定配管２の長手方向における上記Ｕロッド３よりも想定される破断口２ａ寄りとなる所要個所に設けたラグ１３と、該各ラグ１２と１３同士の間に配置して、長手方向両端部を各ラグ１２，１３にピン１５を介して破断想定配管２が破断した場合に振れる方向に沿って揺動可能に連結したロッド部材１４とからなる構成を備えたずれ防止具１１を設けたものである。
【００２９】
なお、上記ラグ１２のＵロッド３に対する取付強度、ラグ１３の破断想定配管２に対する取付強度、ロッド部材１４の引張強度等は、上記実施の形態におけるずれ防止具１０の破断想定配管２に対する取付強度の導出と同様に、上記破断想定配管２の破断時に、破断した配管２を受け止めるＵロッド３の配管軸心方向へのずれを防止するために必要とされる力を考慮して適宜定めるようにすればよい。その他の構成は図１（イ）（ロ）及び図２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。
【００３０】
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３（イ）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、上記パイプホイップレストレイント１のＵロッド３に衝突して受け止められた後、該Ｕロッド３の弾性変形と、直線部５の伸び方向の塑性変形により、上記破断した配管２の運動エネルギーが吸収されて、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。
【００３１】
この際、上記Ｕロッド３は、その湾曲部４が上記破断した配管２における破断口２ａ寄りの所要個所に上記ずれ防止具１１のラグ１２，１３とロッド部材１４とピン１５を介して連結されているため、図４に示すように、上記破断した配管２が、上記パイプホイップレストレイント１のＵロッド３で受け止められることで破断口２ａ側へ行くにしたがって当初位置からの変位量が大きくなるような傾斜姿勢となっても、該破断した配管２の外面に接するＵロッド３は、配管２の長手方向に対する相対変位がほぼ阻止される。
【００３２】
よって、上記破断した配管２を受け止める際に、上記Ｕロッド３が破断した配管２の外面を滑って配管長手方向へずれる虞がないため、該Ｕロッド３に配管長手方向の傾きが生じることはなくよって、上記破断した配管３を受け止めたＵロッド３の根元部分に曲がりが発生することはない。
【００３３】
したがって、本実施の形態によっても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３４】
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、２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に適用してもよく、この場合は、パイプホイップレストレイント１に装備される複数本のＵロッド３のうち、少なくとも、破断した配管２を受け止める際に他のＵロッド３に比して最も大きな荷重が作用することとなる上記破断想定配管２に想定される破断口２ａに最も近い位置にあるＵロッド３に対応させて、ずれ防止具１０又は１１を設けるようにすればよい。
【００３５】
図１（イ）（ロ）及び図２の実施の形態におけるずれ防止具１０は、破断想定配管２の内径や内部流体の圧力、該配管２及びずれ防止具１０の材質等に応じて、上記破断想定配管２の外面に対する溶接面積を適宜変更してよい。又、Ｕロッド３と接する面が破断想定配管２よりほぼ放射方向に延びるようにしてあれば、直方体以外の形状としてもよい。
【００３６】
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】
【００３７】
【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概略側面図である。
【図３】本発明の実施の他の形態を示すもので、（イ）は概略側面図、（ロ）は（イ）のＢ−Ｂ方向矢視拡大図である。
【図４】図３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。
【図５】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６】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】
【００３８】
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
１０ ずれ防止具
１１ ずれ防止具
１２ ラグ
１３ ラグ
１４ ロッド部材
【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外側を所要の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で単数又は配管長手方向に複数本配置して、該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ロッドの湾曲部の上記破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を備え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ストレイント。
【請求項２】
Ｕロッドの湾曲部の破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を、Ｕロッドよりも破断想定配管に想定される破断口より離反する側におけるＵロッドの湾曲部の近傍位置にて、破断想定配管の外面位置から上記Ｕロッドの湾曲部よりも外側へ突出する位置まで延びる一体物として、該ずれ防止具の基端部を破断想定配管に固定してなる構成とした請求項１記載のパイプホイップレストレイント。
【請求項３】
Ｕロッドの湾曲部の破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を、上記Ｕロッドの湾曲部の外周側に取り付けたラグと、破断想定配管における上記Ｕロッドよりも想定される破断口寄りの所要個所に設けたラグとをロッド部材を介して連結してなる構成とした請求項１記載のパイプホイップレストレイント。
【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外側を所要の隙間を隔てて取り囲むようにした姿勢で単数又は配管長手方向に複数本配置して、該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ロッドの湾曲部の上記破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を備え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ストレイント。
【請求項２】
Ｕロッドの湾曲部の破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を、Ｕロッドよりも破断想定配管に想定される破断口より離反する側におけるＵロッドの湾曲部の近傍位置にて、破断想定配管の外面位置から上記Ｕロッドの湾曲部よりも外側へ突出する位置まで延びる一体物として、該ずれ防止具の基端部を破断想定配管に固定してなる構成とした請求項１記載のパイプホイップレストレイント。
【請求項３】
Ｕロッドの湾曲部の破断想定配管に対する配管長手方向の相対変位を防止するためのずれ防止具を、上記Ｕロッドの湾曲部の外周側に取り付けたラグと、破断想定配管における上記Ｕロッドよりも想定される破断口寄りの所要個所に設けたラグとをロッド部材を介して連結してなる構成とした請求項１記載のパイプホイップレストレイント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２０９９５１（Ｐ２００９−２０９９５１Ａ）
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５０３２７（Ｐ２００８−５０３２７）
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２９日（２００８．２．２９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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