隔离装置、更换隔离结构部的方法及控制其载荷的方法
【专利摘要】提供了一种隔离装置、更换隔离结构部的方法和控制所述隔离结构部的载荷的方法。在上部结构和下部结构之间配置的隔离装置包括用于实现隔离功能的隔离结构部、在所述隔离结构部和上部结构之间以及所述隔离结构部和下部结构之间的至少一个位置上配置的高度可调节部，所述高度可调节部的高度通过在其中供给或从其中排出流体来调节。
【专利说明】隔离装置、更换隔离结构部的方法及控制其载荷的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用隔离装置的隔离系统设计，其能够确保结构对于自然灾害尤其是地震的稳定性并且在诸如核电站建筑物的建筑结构的设计中提高所述结构的生命周期。
【背景技术】
[0002]对于诸如核电站结构的关键设施，地震破坏对公众的影响可能是非常大的。因此，与一般结构相比，在隔离系统中所需的安全性能应该是非常高的。
[0003]而且，对于近年设计的核电站结构，考虑到大约60年或更长时间的设计生命、连续操作和停运的时期，在设计中应考虑大约100年或更长时间的剩余时间。因此，隔离系统的完整性也应该能维持100年或更长时间。
[0004]当隔离装置被外部疲劳、和地震等破坏时，需要更换所述隔离装置。当更换隔离装置时，可能主要更换在所述隔离装置中提供隔离功能的隔离结构部。
[0005]通常，在更换隔离结构部时，上部结构可能被抬起以更换所述隔离结构部。然而，上面描述的方法可能需要相当长的时间和昂贵的费用。此外，所述上部结构的完整性可能被置于险境。
[0006]施加了相对大的载荷的隔离结构部在隔离功能方面与其他隔离结构部相比可能会相对快地劣化。然而，尚未提出控制隔离结构部的载荷的方法。
[0007]日本专利公开2012-172314公开了在其中的具有螺纹结构的可动构件旋转以提供工作空间的功能，从而更换隔离装置。然而，可动构件的旋转可能会需要相当大的空间和时间。
【发明内容】
[0008]本发明提供了其中易于更换隔离结构部并且易于控制载荷的隔离装置。本发明还提供了更换隔离结构部的方法和控制所述隔离结构部的载荷的方法。
[0009]根据本发明的一个方面，配置在上部结构和下部结构之间的隔离装置包括:用于实现隔离功能的隔离结构部；和配置在所述隔离结构部和上部结构之间以及所述隔离结构部和下部结构之间的至少一个位置上的高度可调节部，所述高度可调节部通过在其中供给或从其中排出流体调节高度。
[0010]所述高度可调节部可包括:提供在其中供给流体的流体空间的可变形壳体；和与所述流体空间连通并连接到外部流体供给单元的连接器，所述连接器暴露到外部。
[0011]所述隔离装置可还包括包围所述高度可调节部的侧面的至少一部分的防水平变形部以防止所述高度可调节部在水平方向上的变形。
[0012]所述高度可调节部可配置在所述下部结构和隔离结构部之间，所述隔离结构部的载荷可通过向所述高度可调节部供给和从中排放流体来改变。
[0013]所述隔离装置可进一步包括连接到所述高度可调节部的压力计以测量高度可调节部内的流体的压力。[0014]所述隔离装置可进一步包括可拆卸地连接到所述上部结构和下部结构的保护罩，其中所述保护罩可与所述隔离结构部间隔开以包围所述隔离结构部。
[0015]当发生超过设计标准的地震时，所述保护罩可与所述上部结构和下部结构中的至少一个分离。
[0016]所述隔离结构部可包括:铅芯；包围所述铅芯的堆叠式橡胶轴承；在所述铅芯和堆叠式橡胶轴承的上部和下部上的保护板；和与所述保护板连接的盖，其中所述盖可与所述保护板分分离以限定通过其取回所述铅芯的通道。
[0017]根据本发明的另一个方面，更换配置在上部结构和下部结构之间的隔离装置中实现隔离功能的隔离结构部(其中所述隔离装置进一步包括配置在所述隔离结构部和上部结构之间以及所述隔离结构部和下部结构之间的至少一个位置上的高度可调节部，所述高度可调节部的高度通过在其中注入或从其中排出流体来调节)的方法包括:从所述高度可调节部排出流体以降低所述高度可调节部的高度并且除去所述隔离结构部的载荷；在所述高度可调节部的高度降低的状态下移走所述隔离结构部以插入新的隔离结构部；和向所述高度可调节部注入流体以增加所述高度可调节部的高度从而给所述新的隔离结构部施加载荷。
[0018]所述隔离结构部可包括:铅芯；包围所述铅芯的堆叠式橡胶轴承；在所述铅芯和堆叠式橡胶轴承上部和下部的保护板；和与所述保护板连接的盖，其中所述盖可与所述保护板分离以限定通过其取回所述铅芯的通道，所述新的隔离结构部可通过向所述堆叠式橡胶轴承内插入新的铅芯来提供。
[0019]根据本发明的另一个方面，控制配置在上部结构和下部结构之间的隔离装置中实现隔离功能的隔离结构部(其中所述隔离装置进一步包括配置在所述隔离结构部和上部结构之间以及所述隔离结构部和下部结构之间的至少一个位置上的高度可调节部，所述高度可调节部的高度通过在其中注入或从其中排出流体来调节)的方法包括:测量在所述高度可调节部内流体的压力；基于所测量的压力向所述高度可调节部供给流体或从所述高度可调节部排出流体。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]通过参照附图详细描述其示例性的实施方案，本发明的上述和其他的特征和优点将变得更加明显，其中，
[0021]图1为根据本发明的第一实施方案的隔离装置的截面图；
[0022]图2为示出了根据本发明第一实施方案的隔离装置中的高度可调节部和防水平变形部的连接结构的透视图；
[0023]图3A到3C为用于解释根据本发明第一实施方案的隔离装置中的隔离结构部的更换的截面图；
[0024]图4为示出了控制根据本发明第一实施方案的隔离装置中隔离结构部的负载的方法的截面图；
[0025]图5为根据本发明第二实施方案的隔离装置的截面图；
[0026]图6和7为根据本发明第二实施方案的隔离装置中保护罩的视图；
[0027]图8为根据本发明第三实施方案的隔离装置中的隔离结构部的视图；和[0028]图9为用于解释根据本发明第三实施方案的隔离装置中的铅芯的更换的视图；【具体实施方式】
[0029]虽然根据本发明的隔离装置应用于以下描述的核电站结构中，但是本发明不限于此。
[0030]图1为根据本发明的第一实施方案的隔离装置的截面图，图2为示出了根据本发明第一实施方案的隔离装置中的高度可调节部和防水平变形部的连接结构的透视图。
[0031]隔离装置I配置在上部结构10和下部结构20之间以在发生地震时实现隔离功能。所述上部结构10和下部结构20可包括混凝土结构。
[0032]隔离装置I包括上部隔离结构部100、下部隔离结构部200和防水平变形部300。此外，所述隔离装置I包括上板510、下板520、连接件531和532、防止移动件533和中间金属板540。
[0033]隔离结构部100具有方柱形。而且，橡胶板101和金属板102交替地相互层叠以构成隔离结构部100。在发生地震时，隔离结构部100防止下部结构20的振动被传递到上部结构10以保护上部结构10。
[0034]高度可调节部200配置在隔离结构部100的下方。而且，高度可调节部200的下部和侧表面由下部结构20包围。所述高度可调节部200包括提供用于容纳流体的流体空间的壳体210、用于向壳体210供给流体和从壳体210排出流体的连接器220、和将壳体210连接到连接器220的注射管230。
[0035]壳体210整体上具有方板形状。而且，壳体210的体积可通过供给和排出流体而变化。也就是说，如果大量流体注入到壳体210中，则壳体210的体积可能会增加。另一方面，如果少量流体注入到壳体210中，壳体210的体积可能会减小。壳体210的下侧表面可具有褶皱的形状以能够实现壳体210的体积变化。
[0036]当大量流体被注入时，壳体210的褶皱部分可伸展，使得壳体210的高度增加。另一方面，当少量流体被注入时，壳体210的褶皱部分可收缩，使得壳体210的高度降低。
[0037]对于本发明，可使用液体或气体作为所述流体。具体地，可使用根据温度变化具有小的体积变化的不可压缩的流体作为所述流体。如果用于建造核电站结构的地点的温度不降到零度以下，可使用水作为所述流体。如果所述流体被冻住，注入和排出所述流体可能是非常困难的。此外，高度可调节部200的高度可能会不希望地变化，以使得结构10和20的完整性劣化。因此，可使用考虑到周围温度未被冻住的材料作为所述流体。例如，可使用硅油作为所述流体。
[0038]壳体210可由诸如橡胶的柔性材料形成。壳体的内部可涂有诸如金属的其他材料。壳体210可由承受施加于其的压力、具有优良的耐久性和柔性的多种材料形成。
[0039]注射管230和连接器220配置在壳体210的侧面以注入和排出所述流体。注射管230从壳体210的侧表面水平延伸然后竖直延伸。连接到外部的连接器220配置在注射管230的末端上。连接器220暴露到外部。连接器220也与外部注入装置连接以向壳体210注入流体或从壳体210排出流体。如果连接器220通常关闭注射管230并且必要时将注射管230连接到外部，则连接器220可具有各种形状。
[0040]在另一实施方案中，连接器220可保持在一直打开的状态。而且，开/关阀可提供在注射管230处。在这种情况下，连接器220到外部流体注入装置的连接和断开可在所述阀处于关的状态中实现。
[0041]防水平变形部300具有方带形以包围高度可调节部200的侧表面。防水平变形部300可由诸如不锈钢的金属形成。用于容纳注射管230的注射管容纳部310配置在防水平变形部300中。注射管230容纳在注射管容纳部310内以防止注射管230和防水平形变部分300相互干扰。防水平变形部300的上侧表面面对隔离结构部10的下部以限制隔离结构部100的水平移动。
[0042]防水平变形部300防止高度可调节部200变形。当向高度可调节部200中供给流体时，防水平变形部300防止高度可调节部200的水平变形以有效地增加高度可调节部200的高度。
[0043]上板510、下板520、连接件531和532、防移动件533固定隔离结构部100和防水平变形部300，具体地，限制隔离结构部100和防水平变形部300的水平移动。在第一实施方案中，下板520可具有空的中间部分以容纳高度可调节部200和防水平变形部300。
[0044]中间金属板540配置在隔离结构部100和高度可调节部200之间。中间金属板540和下部结构20的顶表面在高度上重叠。而且，中间金属板540抵抗由于地震载荷产生的剪切力并且将竖直载荷均匀地传送到高度可调节部200的流体。并且，中间金属板540防止隔离结构部100旋转。
[0045]在下文中，将参照附图3A到3C描述根据本发明第一实施方案的隔离装置中的隔离结构部的更换。
[0046]参照图3A，高度可调节部200的连接器220连接到外部装置以排出在高度可调节部200中的流体。因此，壳体210的体积减小以降低壳体210的高度，从而降低高度可调节部200的闻度。
[0047]当高度可调节部200的高度降低时，隔离结构部100的负载被除去。因此当隔离结构部100向下移动时，隔离结构部100和上板510彼此间隔开。
[0048]此后，如图3B所示，上板510、连接件531和防移动件533被移走，然后移开隔离结构部100。
[0049]此后，如图3C中所示，插入新的隔离结构部100’。然后，引入上板510并固定，向壳体210中供给流体。当所述流体被供给到壳体210中时，高度可调节部200的高度增加。因此，下部结构20、高度可调节部200、中间金属板540、隔离结构部100’、上板510和上部结构10相互紧密地连接以通过新的隔离结构部100’实现隔离的功能。
[0050]所述隔离结构部的上述更换方法可进行多种变化。
[0051]例如，隔离结构部100可被更换而不移开上板510、连接件531和防移动件533。为此，上板510和/或防水平变形部30可变形。或者，只有防移动件533可被移开而不移开上板510和连接件531以更换隔离结构部100。
[0052]参照图3A到3C所描述的过程可被实施以检查隔离结构部100而不更换隔离结构部100。在检查隔离结构部100的情况下，如果确定隔离结构部100具有适当的性能，隔离结构部100可再使用。
[0053]在本发明中，术语“更换”可包括隔离结构部100的仅一部分的更换。
[0054]为了更换隔离结构部100，应消除隔离结构部100的载荷，并且一些构件应彼此间隔开以提供工作空间。根据本发明，在高度可调节部200中的流体可被排出以快速并简单地消除隔离结构部100的载荷并且使得一些构件彼此间隔开。因此，隔离结构部100可在短时间内有效地更换。
[0055]如果发生严重的地震，隔离结构部100可能被损坏。之后，在随后的余震中被损坏的隔离结构部100可能无法实现适当的隔离功能。隔离结构部100的不适当的隔离功能在安全性尤其重要的核电站结构中是高度敏感的问题。根据本发明，隔离结构部100可由更少的工人快速地更换以安全地保护所述核电站结构。
[0056]将参照附图4描述控制根据本发明第一实施方案的隔离装置中的隔离结构部的载荷的方法。
[0057]在本说明书中，术语“载荷”表示施加到所述隔离装置或隔离结构部的垂直围压。
[0058]几十到几百个隔离装置被配置在所述核电站建筑物的下部。这里，如果未给其施加建筑物的载荷或施加非常小的载荷的隔离装置存在，载荷可集中到其他隔离装置中。因此，可能难以恰当地实现所述隔离功能，而且所述隔离装置的生命周期可能缩短。然而，检查适当载荷是否施加到存在的隔离装置的每一个可能是困难的。
[0059]根据本发明，如图4所示，压力计可连接到连接器220以通过使用所测量的压力容易地确定施加到相应隔离装置的载荷。如果向具有低压的隔离装置中进一步注入流体，高度可调节部200的高度可增加由此可以紧密地接合到隔离结构部100以增加施加到所述隔离装置的载荷。另一方面，如果部分流体从具有高压的隔离装置中排出，则高度可调节部200的高度可降低，由此其间的接合度可能会降低以减小施加到所述隔离装置的载荷。
[0060]因此，根据本发明，可容易地获得施加到所述隔离装置的每一个的载荷以容易地控制所述载荷。
[0061]根据本发明的另一实施方案，压力计240可安装到高度可调节部200。这里，数字压力计可结合到两个以上高度可调节部200的每一个以通过无线或有线的连通接收所测量的压力。此外，流体箱、流体供给单元和流体控制单元可连接到高度可调节部200的每一个以根据所测量的压力值远程或自动地供给流体。
[0062]如上所述，根据本发明，施加到隔离装置100的每一个的载荷可在短时间容易地获得和有效地控制。因此，可有效地管理隔离结构部100的隔离功能以在发生地震时有效地保护所述核电站结构。
[0063]图5、6和7为根据本发明第二实施方案的隔离装置的视图。
[0064]在第二实施方案中，保护罩400包围隔离结构部100。
[0065]因为隔离装置I暴露到外部而不是安装在建筑物内，隔离装置I可能会由于火、雨水、由用于维护和管理的设备(梯)移动的碰撞等而意外损伤。此外，隔离装置I应受到保护以防止物理/化学影响，如放射性的。
[0066]保护罩400被分成四个部分以分别包围隔离装置100的四个侧。每一部分包括连接到下部结构20的第一部分410、弯曲的并且从第一部分410延伸以保护隔离结构部100的第二部分420、和弯曲的并且从第二部分420延伸且连接到上部结构10的第三部分430。
[0067]连接孔411被限定在第一部分410中。连接板440和连接突出物441配置在下部结构20上。连接突出物441被插入到连接孔411内。然后，如图7所示，连接突出物441旋转以将保护罩400固定到下部结构20。[0068]第三部分430通过使用密封剂固定到上部结构10。在另一实施方案中，第三部分430可通过使用磁铁固定到上部结构10或通过使用与第一部分410相同的方法固定到上部结构10。
[0069]保护罩400可由不锈钢材料形成。而且，保护罩400可以多层的形状提供，如果保护罩400以多层的形状提供，被暴露到外部的最顶层可由具有耐热性、耐水性和硬度的诸如不锈钢板的材料形成，最底层可由具有抗辐射性的诸如铅的材料形成。
[0070]因为根据第二实施方案的保护罩400与隔离结构部100间隔开，保护罩400对隔离结构部100的隔离功能没有影响。并且当检查和更换隔离装置I时，保护罩400可容易地分开。如果发生超过设计标准的地震，保护罩400可与上部结构10和/或下部结构20分离。因此，保护罩400对隔离结构部100的隔离功能没有影响。
[0071]将参照附图8到9描述根据第三实施方案的隔离装置。
[0072]在图8和图9中仅示出隔离结构部110。其他部分可具有与第一实施方案的那些相同的结构，而且，根据第二实施方案的保护罩在当前实施方案中可以采用。然而，对于具有圆柱形的隔离结构部110，高度可调节部200和防水平变形部300的形状可足够地变形。
[0073]隔离结构部110在整体上具有圆柱的形状。隔离结构部110包括具有圆柱形状的铅芯111、包围铅芯111的堆叠式橡胶轴承112、上保护板113和下保护板114。上保护板113和下保护板114中的每一个可包括橡胶板。
[0074]在第三实施方案中，隔离结构部110的铅芯111可作为用于吸收地震力的阻尼器。堆叠式橡胶轴承112可实现抵抗竖直载荷的功能、水平变形功能和恢复功能。
[0075]然而，当发生地震时相比于堆叠式橡胶轴承112，铅芯111更可能损坏。因此，如果只有铅芯111的完整性劣化，堆叠式橡胶轴承112可再使用以节省更换成本，可以只更换铅芯 111。
[0076]根据第三实施方案的隔离结构部110，盖116和117分别配置在上保护板113和下保护板114上以使得铅芯111容易地更换。盖116和117可通过配置在盖116和117中每一个上的螺纹118和配置在保护板113和114中每一个上的螺纹115从保护板113和114中移走。当盖116和117移走时，铅芯111可通过盖116和117的每一个配置在其中的空间更换。当铅芯111移开时，铅芯111被推入通过移走上盖116所形成的空间中，然后通过由移开下盖117所形成的空间取回。
[0077]在铅芯111被更换之后盖116和117再次安装时，可提供其中仅铅芯111被更换和实现正常隔离功能的隔离结构部110。诸如油脂的润滑剂可填充到新铅芯111和堆叠式橡胶轴承112之间的空的空间中。润滑剂注射孔可形成在盖116和117和/或保护板113和114中以供给润滑剂。
[0078]根据本发明，可提供其中的隔离结构部易于更换和载荷易于控制的隔离装置。此夕卜，本发明可提供短时间有效地更换所述隔离结构部的方法和控制所述隔离结构部的载荷的方法。
[0079]虽然已参照其示例性的实施方案具体示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该了解，可以对其中的形式和细节实施不同的改变而不脱离由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。因此，对本发明实施方案的未来的改变不可脱离本发明的技术范围。
【权利要求】
1.一种隔离装置，其配置在上部结构和下部结构之间，所述隔离装置包括: 用于实现隔离功能的隔离结构部；和 配置在所述隔离结构部和所述上部结构之间以及所述隔离结构部和所述下部结构之间的至少一个位置上的高度可调节部，所述高度可调节部的高度通过在其中供给流体或从其中排出流体来调节。
2.根据权利要求1所述的隔离装置，其中所述高度可调节部包括: 提供在其中供给流体的流体空间的可变形壳体，和 与所述流体空间连通并且连接到外部流体供给单元的连接器，所述连接器暴露到外部。
3.根据权利要求1所述的隔离装置，其进一步包括包围所述高度可调节部的侧表面的至少一部分的防水平变形部以防止所述高度可调节部在水平方向上的变形。
4.根据权利要求1所述的隔离装置，其中所述高度可调节部配置在所述下部结构和所述隔离结构部之间，和 所述隔离结构部的载荷通过向所述高度可调节部供给流体和从所述高度可调节部排出流体来变化。
5.根据权利要求1所述的隔离装置，其进一步包括连接到所述高度可调节部的压力计以测量在所述高度可调节部内的流体的压力。
6.根据权利要求1所述的隔离装置，其进一步包括可拆卸地连接到所述上部结构和所述下部结构的保护罩， 其中所述保护罩与所述隔离结构部间隔开以包围所述隔离结构部。
7.根据权利要求6所述的隔离装置，其中当发生超过设计标准的地震时，所述保护罩与所述上部结构和所述下部结构中的至少一个分离。
8.根据权利要求1所述的隔离装置，其中所述隔离结构部包括: 铅芯； 包围所述铅芯的堆叠式橡胶轴承； 在所述铅芯和所述堆叠式橡胶轴承的上部和下部的保护板；和 连接到所述保护板的盖； 其中，所述盖与所述保护板分离以限定通过其取回所述铅芯的通道。
9.一种更换配置在上部结构和下部结构之间的隔离装置中实现隔离功能的隔离结构部的方法，其中所述隔离装置进一步包括配置在所述隔离结构部和所述上部结构之间以及所述隔离结构部和所述下部结构之间的至少一个位置上的高度可调节部，所述高度可调节部的高度通过在其中供给流体或从其中排出流体来调节，所述方法包括: 从所述高度可调节部排出流体以降低所述高度可调节部的高度并且除去所述隔离结构部的载荷； 在所述高度可调节部的高度降低的状态下移走所述隔离结构部以插入新的隔离结构部；和 向所述高度可调节部注入流体以增加所述高度可调节部的高度从而给所述新的隔离结构部施加载荷。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述隔离结构部包括:铅芯； 包围所述铅芯的堆叠式橡胶轴承； 在所述铅芯和所述堆叠式橡胶轴承的上部和下部的保护板； 连接到所述保护板的盖； 其中，所述盖与所述保护板分离以限定通过其取回所述铅芯的通道，和 所述新的隔离结构部通过将新的铅芯插入到所述堆叠式橡胶轴承来提供。
11.一种控制配置在上部结构和下部结构之间的隔离装置中实现隔离功能的隔离结构部的载荷的方法，其中所述隔离装置进一步包括配置在所述隔离结构部和所述上部结构之间以及所述隔离结构部和所述下部结构之间的至少一个位置上的高度可调节部，所述高度可调节部的高度通过在其中注入流体或从其中排出流体来调节，所述方法包括: 测量在所述高度可调节部内的流体的压力；和 基于所测量的压力向所述高度可调节部供给流体或从所述高度可调节部排出流体。
【文档编号】E04B1/98GK104005484SQ201310060455
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年2月26日 优先权日:2013年2月26日
【发明者】赵城国, 金钟鹤, 朱光浩, 金贤旭, 盧相勋 申请人:杰斯韩国株式会社