JP2002098116A - シェルフランジ連結ボルト近傍の割れ発生の低減 - Google Patents

シェルフランジ連結ボルト近傍の割れ発生の低減

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シェルフランジ連結ボルト近傍の割れ発生の
低減。 【解決手段】 連結フランジを有する１対のケーシング
シェルをボルト連結によって一体的に連結するためのフ
ランジ継手連結。この連結により、フランジとケーシン
グシェル面との接合部に設けられたフィレット近傍の支
持応力の集中が減少する。直線状端縁部が、ボルト頭又
はスペーサあるいはその両方に設けられ、ボルト頭又は
スペーサとフランジ面又はフィレットとの点接触が回避
される。直線状端縁部はフィレットに面する凸状曲面を
有する。ボルト穴とフィレット間での割れの発生並びに
隣接するボルト穴間の円周方向の割れの発生が大幅に減
少する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シェルセクション
を一体的に結合し、管状のケーシングを得るボルト締め
フランジ継手に関する。より具体的には、本発明は、航
空機ガスタービンエンジンのケーシングフランジ継手に
おける突き合わせフランジのボルト穴近傍の応力に起因
する割れの発生を減少させるための、部品及び方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】管状ケーシングは、それぞれが連結され
るときにケーシングを構成するプレート又はシェルの端
部に担持されるフランジを、一体的にボルト締めするこ
とによって組み立てられる場合が多い。そのような管状
ケーシングは、航空機ガスタービンエンジンの主要な構
成要素を取囲み収納するのに用いられ、その場合、比較
的薄壁のシェルセクションがフランジ継手で一体的に連
結され、エンジンの外側ケーシングを構成する。シェル
セクションの端部に、外方に延びるフランジが設けら
れ、セクションはフランジに設けられた複数のそれぞれ
位置合わせされたボルト穴を貫通するフランジボルトに
よって、それぞれの突き合わせフランジにおいて一体的
に結合される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】航空機ガスタービンエ
ンジンの外側ケーシングは、一体的に結合されるいくつ
かのシェルセクションを含み、従って、それらは、多く
のフランジケーシング継手を含む。各フランジ継手は、
フランジ材料の２倍の厚さ、フランジとケーシング外面
の接合部に存在するフィレット半径、及びそのようなフ
ランジ継手の各々におけるいくつかの連結ボルトのため
に、エンジンの全体重量が増大する。飛行の安全性に見
合ったエンジン重量の最小化が、航空機エンジン設計者
の継続的な目標であるので、フランジを薄くしフランジ
の半径（放射）方向長さを小さくすることはエンジンの
軽量化に寄与することになる。
【０００４】しかしながら、フランジ厚さを薄くするこ
とに対して実用上の材料強度に関する制約があり、この
ことは強固なフランジ継手を維持するために注目する必
要がある。また、所定のフランジ材料と所定のフランジ
厚さにおいて、フランジ継手の強度を維持するためにフ
ランジ材料はボルト穴の外周を超える必要があるので、
突き合わせフランジの半径方向の長さを減少させること
はボルト穴の大きさによって制約される。その点に関し
て、フランジボルト穴をケーシング外面の近くに移動す
ることによってフランジ外側周縁の半径方向範囲を減少
させるエンジン軽量化の試みには制約がある。連結ボル
ト頭、ナット、及びワッシャ又はスペーサの大きさ、さ
らにフランジと外側ケーシング面との接合部におけるフ
ィレット半径の大きさが、ボルト穴中心の最も内側の位
置を制約するものとなる。その点に関して、ボルト穴が
フィレットの半径に近い場合、ボルト頭の外端縁部及び
ナット又はワッシャの外端縁部が、フィレットの半径に
すぐ隣接する位置においてフランジに対して押圧され、
それによりエンジン及び航空機の運転中にエンジン外側
ケーシングが受ける通常負荷をフランジ継手が受けると
きに、それらの位置に応力集中が発生する。それらの負
荷は大部分引張り応力と曲げ応力であり、これらの応力
が、そのような応力集中が起きる可能性がある、ボルト
頭及びワッシャと隣接シェル構造との間の半径方向最内
側の接触領域に、応力に起因する表面の割れを引き起こ
す可能性がある。最初に発生したそのような表面割れは
いずも、次にシェル材料内で伝播し、ボルト穴の間隔に
もよるが、それらは１つのボルト穴から次の隣り合った
ボルト穴へ伝播し、外側ケーシングそのものの構造的完
全性に悪影響を及ぼす。
【０００５】従って、一連の連結ボルトによって隣接す
るシェル構造のフランジと連結される端部フランジ近傍
におけるシェル構造部分の応力に起因する割れ傾向を最
小にする方法を提供するのが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】簡潔に述べると、本発明
の１つの態様によると、ケーシング要素を一体的に固定
し、縦軸線を有する管状ケーシングを構成するするため
のフランジ継手連結が提供される。隣接するケーシング
要素の各々は、フランジを貫通して延びる位置合わせさ
れた開口を備えるそれぞれの突き合わせフランジを有
し、フランジは各フランジとそれぞれのケーシング要素
の外面との接合部にフィレットを備える。連結装置は、
ボルト頭とボルト頭から延びる雄ねじ付きボルト本体と
を有するボルトを含む。ボルト頭は、第１フランジの外
側に向いた半径方向に延びる面と面接触し、ボルト本体
は位置合わせされた開口を通って、第１フランジと突き
合わせの関係にある第２フランジの外側に向いた半径方
向に延びる面を超えて、外側に延びる。ナットは、第２
フランジの外側に向いた半径方向に延びる面の近傍でね
じ付きボルト本体と螺合され、スペーサは、ナットの各
々と第２フランジの外側に向いた半径方向に延びる面と
の間に、それらに面接触して配置される。スペーサは、
第２フランジのフランジフィレットに隣接して配置さ
れ、管状ケーシングの縦軸線と同心の中心を有する仮想
円と実質的に正接する関係にある、実質的に直線状の端
縁部を有し、ナットがスペーサに対して締め付けられた
ときに、ケーシングフランジに発生する応力を支持表面
に直線状に分布させる。
【０００７】本発明の別の態様によると、管状ケーシン
グから外方に延びるフランジのボルト穴近傍のボルト締
めされたフランジ連結における応力に起因する割れ発生
を減少させるための方法が提供される。この方法は、そ
の周縁に実質的に直線状の平坦部を有するワッシャを準
備する段階と、ワッシャを、直線状平坦部がフランジと
ケーシングの外面の接合部におけるフィレットと隣接す
るように方向合わせする段階とを含む。ワッシャの直線
状平坦部は、それがケーシングの縦軸線上にその中心が
位置する仮想円と実質的に正接するように配置される。
ボルトが締め付けられ、ワッシャの直線状平坦部とフラ
ンジとの間で実質的に線接触が生じるように、ワッシャ
をフランジに対して押圧する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の構造、作動、及び利点
は、添付の図面を参照して以下の説明を考察することに
よって更に明らかになるであろう。
【０００９】図面、特にその図１を参照すると、航空機
用ガスタービンエンジン１０の縦方向断面図が示され、
エンジン１０はエンジンのいくつかの構成要素を収納す
る管状の外側ケーシング１２によって取り囲まれてい
る。エンジン１０は縦軸線１３を有し、その軸線の周り
をエンジンのいくつかの回転部品が回転する。空気吸入
口１４が設けられ、その中に空気が吸入されてファンセ
クション１６に導入され、その中で吸入空気が加圧され
増速される。ファンセクション１６は、ファンケーシン
グ１８に取り囲まれている単段ファン１７を有する。フ
ァン１７から出るファン流出空気は、環状ディバイダ１
９を通過し、環状ディバイダはファン流出空気をバイパ
ス空気流２０とコア空気流２１とに分岐させる。バイパ
ス空気流２０は環状バイパスダクト２２を通って流れ、
コア空気流２１は加圧ブースタセクション２３に流入す
る。加圧ブースタセクション２３からコア空気流２１は
環状吸入口２６を有するコアエンジン２４に流れる。
【００１０】コアエンジン２４は吸入口２６の下流に配
置され、コアエンジン２４に入る空気の圧力を更に増大
させる軸流圧縮機を有する。高圧空気は圧縮機２８を出
て環状燃焼室３０に入り、その中に燃料供給源からそれ
ぞれ円周方向に間隔を置いて配置された燃料ノズル３２
を通して燃料が噴射され、点火されて、圧縮機を出る加
圧空気の温度を上昇させて、それにより加圧空気にエネ
ルギーを付与する。高温の燃焼生成物は、燃焼室３０を
通過して、圧縮機２８を駆動するように連結されて圧縮
機２８を回転させる第１の高圧タービン３４を駆動し、
次に、ファン１７及び加圧ブースタ２３を駆動するよう
に連結されてファン１７及び加圧ブースタ２３回転させ
る第２の低圧タービン３６に進む。低圧タービン３６を
出る燃焼生成物は、排気ノズル４０を通って流れ、推進
力の一部をもたらし、一方、エンジン１０の全推進力の
別の部分はバイパス空気流２０によって得られる。
【００１１】上記に特定したエンジン１０の連続して配
置された主要な構成要素の各々を取り囲むのは、それぞ
れの環状ケーシングセクションである。従って、エンジ
ン１０は、ファンケーシング１８及びコアエンジンケー
シング１２を含む。コアエンジン２４は、順に圧縮機外
側ケーシング４８、燃焼器外側ケーシング５０、及びタ
ービン外側ケーシング５２を含む。エンジン１０のそれ
ぞれのケーシングセクションは、円周方向及び縦方向の
端部フランジを有する相互接続された曲面プレート又は
環状シェルによって通常構成され、端部フランジによっ
てそれぞれの隣接する曲面プレート及びシェルを確実に
一体的に連結することができる。
【００１２】図２は、圧縮機ケーシング４８及び燃焼ケ
ーシング５０の部分を示す。圧縮機ケーシング４８は、
円周方向端部フランジ６０、６２及び縦方向端部フラン
ジ６４、６６を備えた１対の半円筒シェル５６、５８を
含む。燃焼器外側ケーシング５０は、リング６８の形状
の環状構造として示されているが、それに代えて、必要
に応じて１対の半円筒の形とすることができる。ケーシ
ング５０は、それぞれの燃料噴射ノズル（図示せず）を
受入れる貫通穴７２を有する複数の円周方向に間隔を置
いて配置されたボスを備える。圧縮機ケーシング４８の
端部フランジ６０及び６２と端部フランジ６４及び６
６、それに燃焼器ケーシング５０の端部フランジ７４及
び７６の各々は、複数の等間隔で円周方向に配置された
貫通穴７８及び８０（図２では貫通穴８０のみが見え
る）をそれぞれ有し、連結ボルト（図示せず）を受入
れ、ケーシング４８及び５０を確実に一体的に連結す
る。
【００１３】通常の従来のボルト締めフランジ連結を図
３に示すが、この図は、圧縮機ケーシング４８と燃焼器
ケーシング５０の間のフランジ連結の拡大断面図であ
る。ケーシング壁５６は、外方に延びている半径方向フ
ランジ６０を含み、これが時にレバーフランジと呼ばれ
るものを構成する。フランジ６０は、連結ボルト８４の
ねじ付き本体８２を受入れる貫通穴７８を含み、連結ボ
ルト８４は、ボルト８４が締め付けられたときに、フラ
ンジ外側面９０と緊密に接触係合する環状支持面８８を
有するボルト頭８６を含む。同様に、隣接するケーシン
グ壁６８は、ボルト８４の本体８２を受入れる貫通穴８
０を備えた外方に延びる半径方向フランジ７４を含む。
ボルト８４の外側端部９２は、ナット９４及び環状スペ
ーサ９６を担持し、ボルト８４及びナット９４が締め付
けられたときに、スペーサ９６の環状端面９８がフラン
ジ７４のフランジ外側面１００と緊密な接触関係にな
る。凹状曲面フィレット１０２が、フランジ６０の外側
面９０とケーシング５６の隣接外面１０４の間に延び、
また同様の凹状曲面フィレット１０６が、フランジ７４
の外側面１００とケーシング６８の隣接外面１０８の間
に延びる。
【００１４】図３に示すように、位置合わせされた貫通
穴７８及び８０によって構成されたボルト穴は、ケーシ
ング外面１０４及び１０８から十分な距離で間隔を置い
て配置された縦軸線を有し、この十分な距離が、環状の
支持面８８及び９８の各々の半径方向に最も低い端縁部
が、それぞれのフランジ面の平面平坦部分上に、フィレ
ット１０２及び１０６から間隔をおいて位置することを
可能にする。従って、それぞれのフランジ面９０及び１
００に加わる支持応力は、当初は実質的に均一に分布す
る。
【００１５】エンジンが航空機に取り付けられ、航空機
がそのフライト運行包絡面内で通常の操縦をされている
とき、エンジンケーシングには様々な種類の負荷がかか
る。ケーシングの各々は、第１に圧力容器であるが、特
に軸方向引張り応力、熱による応力、ねじり応力、そし
て曲げ応力も受ける。それらのいくつかの応力のため
に、また一般にそれらの常時のサイクル特性のために、
ケーシングの結合部に割れが発生する可能性がある。そ
れらの割れが発生する場所の例を図４及び図５に示す。
図４は、連結ボルト（図示せず）がフランジ面１００に
対して締め付けられたときに、それに対してボルト頭又
はスペーサが押圧される支持面８１の、エンジンの縦軸
線に関して、半径方向最内側の端縁部に隣接して、フラ
ンジ７４に発生する可能性がある円周方向の割れ１１０
を示す。割れ１１０は、フランジ面１００とケーシング
外側面１０８の交差部に設けられたフィレット１０６に
隣接して発生する。フランジにかかる負荷が十分に長い
時間続いた場合、又は負荷が何らかの理由で増加した場
合、図４に示す初期の円周方向の割れが円周方向に伝播
して、最終的に１つにつながって、図５に示すような実
質的に連続した割れ１１２を形成する。割れ１１２は、
実質的にフィレット１０６と平行に延び、それぞれの支
持面８１の半径方向最内側の端縁部のすぐ隣に位置し、
その中に大きな割れが発生する範囲でケーシングの完全
性を実質的に悪化させる。可能性のある説明１つだけに
限定するつもりはないが、そのような円周方向の割れの
原因はおそらく、重なっているボルト頭の面又は重なっ
ているスペーサの面の支持面の、ケーシングの縦軸線に
関して、半径方向最内側の端縁部直下の位置におけるフ
ランジフィレット近傍の組合わせ応力によるものである
と理論づけられる。
【００１６】エンジンケーシングフランジに含まれる材
料の重量を軽減する１つの方法は、連結ボルト穴の中心
線を半径方向内方に、ケーシング面に近づくように移動
させてフランジ周縁部の半径を小さくすることを可能に
することである。しかしながら、そのようにすると、ケ
ーシングの縦軸線に関して、ボルト頭とスペーサの半径
方向最内側の端縁部が隣接するフィレットの表面と接触
する傾向が大きくなる。また、その接触は基本的に点接
触であり、このことはその位置においてより高い応力を
生じる応力集中を引き起こし、それにより時間の経過と
共にフランジの割れの可能性につながる。
【００１７】そのようなフランジの割れの可能性を小さ
くするために、図６乃至図８に示すような構成の連結ボ
ルト要素を有するボルト締め連結により、フランジフィ
レットに隣接した実質的に線状の接触が得られる。それ
らの図に示すように、ボルト頭１１８とスペーサ１２０
の各々は、その周縁部に沿って直線状端縁部１１４、１
１６をそれぞれ含み、それぞれの直線状端縁部は、それ
らがフィレット１０２及び１０６に隣接して位置するよ
うに方向合わせされる。好ましくは、直線状端縁部１１
４、１１６は、それらがケーシング縦軸線と同心の中心
を持つそれぞれの仮想円と実質的に正接するように、そ
れらのそれぞれのケーシング外面に対して配置される。
【００１８】それぞれの直線状端縁部を有するのに加
え、ボルト頭１１８及びスペーサ１２０はまた、そのフ
ランジ接触面１２６、１２８から直線状端縁部１１４、
１１６に延びるそれぞれの凸状曲面の端部１２２、１２
４をそれぞれ備えている。凸状曲面の端部は、いずれの
接触力をもフランジ面に沿って直線状に分散させること
によって点接触に関連する応力集中を防止し、それによ
り応力集中を減少させるのに役立つ。その観点から、凸
状曲面の端部１２２及び１２４は、円弧によって構成す
ることができ、その円弧は、約１．２７ｍｍから約７．
６２ｍｍまで、好ましくは約２．５４ｍｍから約３．０
５ｍｍまでの曲率半径を有することができる。最も好ま
しくは、凸状曲面の端縁部１２２及び１２４の曲率半径
は、隣接するフランジフィレットの半径に実質的に等し
く、その結果それらの間のいずれの接触も直線状接触で
はなく、更に応力集中を減少させる傾向にある面積範囲
の接触となる。
【００１９】図９乃至図１３に示すように、直線状端縁
部及び隣接曲面端部は、連結ボルト組立体の別の要素に
装備することができる。従って、矩形スペーサ１３０
は、図９に示すように、対向する各対の直線状端縁部１
３２、１３４と、対応する曲面端部１３６、１３８を有
するようにすることができる。図１０に示すように直線
状端縁部１３２及び１３４を長さを等しくし正方形スペ
ーサ１４４とするときは、スペーサは、４つの直線状端
縁部のうちのいずれか１つをフランジフィレットに隣接
して配置するように方向合わせをすることができる。
【００２０】図１１は、連結ナットと一体化した図９に
示す構造を持つスペーサを含む実施形態を示す。スペー
サは、ナットに設けられた雌ねじと同じ直径及びピッチ
を持つ雌ねじ１４２を有する。別の方法として、スペー
サは、ナット１４０の支持面に対して、溶接などの方法
によって適切に固着された別個の要素として作ることが
できる。
【００２１】図１２は、図９に示す構造を持つスペーサ
１３０が、連結ボルト１４８のボルト頭１４６と一体化
された実施形態を示す。それに代えて、スペーサ１３０
は、ボルト頭１４６の支持面に対して、溶接などの方法
によって適切に固着された別個の要素として作ることが
できる。
【００２２】図１３は、図９に示す構造を持ち、ボルト
１５６のねじのないシャン部１５４上に緩く担持され
た、ねじ付き貫通穴１５２を備えたスペーサ１３０を含
む実施形態を示す。ねじ付き貫通穴１５２は、ボルトね
じ１５８と同一のねじピッチ及びねじ直径を持つので、
ボルト１５６によってねじを介して受入れられ、シャン
ク部１５４に緩く保持され、スペーサがボルトによって
担持されているために、フランジの連結や分離を含む保
守作業が簡単になる。
【００２３】当業者に容易に理解されるように、本明細
書では曲面シェルセクションについて説明し、また曲線
フランジを有する曲面シェルセクションを図示し説明し
てきたが、本発明は、実質的に平坦なプレートによって
担持される直線状フランジによって構成されるフランジ
継手にも適用できる。更に、本発明は、図２に示す圧縮
機ケーシングシェル５６、５８のような直線状フランジ
を有する曲面プレートにも適用可能である。
【００２４】本発明の特定の実施形態について図示し説
明したが、本発明の技術思想から逸脱することなく、種
々の変更及び改良が可能なことは同業者にとっては明ら
かであろう。従って、本発明の技術的範囲に含まれるそ
れら全ての変更及び改良が添付の特許請求の範囲に含ま
れることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 一体的にボルト締めされたフランジを有する
複数のシェルセクションによって構成された、外側ケー
シングを有する航空機用ガスタービンエンジンの縦方向
断面図。
【図２】 図１に示すエンジンの外側ケーシングの一部
におけるフランジ継手連結を示す拡大破断斜視図。
【図３】 従来技術のフランジ継手連結の拡大破断断面
図。
【図４】 エンジンケーシングフランジの応力に起因す
る割れ発生の１つの形態を示すフランジの一部の破断
図。
【図５】 エンジンケーシングフランジの応力に起因す
る割れ発生の別の形態を示す、図４と同様の破断図。
【図６】 本発明の実施形態であるフランジ継手連結を
示す、図３と同様の拡大破断断面図。
【図７】 図６の線７?７に沿った断面図。
【図８】 図６の線８?８に沿った断面図。
【図９】 本発明を実施するワッシャの１つの形態の拡
大斜視図。
【図１０】 本発明を実施するワッシャの別の形態の拡
大斜視図。
【図１１】 本発明を実施するナット及び一体ワッシャ
の拡大斜視図。
【図１２】 本発明を実施するボルト及び一体ワッシャ
の拡大斜視図。
【図１３】 本発明を実施するボルト及びワッシャの別
の形態の拡大斜視図。
【符号の説明】
５６ シェル（ケーシング） ６０ フランジ ６８ リング（ケーシング） ７４ フランジ ７８ 貫通穴 ８０ 貫通穴 ８２ ボルト本体 ９０ フランジ外側面 ９２ 外側端部 ９４ ナット １００ フランジ外側面 １０２ 凹状曲面フィレット １０４ ケーシング外面 １０６ 凹状曲面フィレット １０８ 隣接外面（ケーシング外面） １１４ 直線状端縁部 １１６ 直線状端縁部 １１８ ボルト頭 １２０ スペーサ １２２ 凸状曲面端縁部 １２４ 凸状曲面端縁部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｂ 43/00 Ｆ１６Ｂ 43/00 Ｚ (72)発明者 マイケル・レオン・バロン アメリカ合衆国、テネシー州、テン・マイ ル、ベイサイド・ドライブ、160番 Ｆターム(参考） 3J034 AA20 BA11 BA15 CA03 DA06 3J039 AA02 GA01 GA07

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）１対のフランジ付きケーシングセ
    クション（４８、５０）のそれぞれによって担持され、
    各々が、それを貫通して延びる複数の間隔を置いて配置
    され位置合わせされた開口（７８、８０）と、前記フラ
    ンジと前記ケーシングセクション（４８、５０）の隣接
    面（１０４、１０８）との接合部におけるフィレット
    （１０２、１０６）と、を有する１対の第１及び第２突
    き合わせ端部フランジ（６０、７４）と、 （ｂ）ボルト頭（１１８）、及び前記ボルト頭（１１
    ８）から延びる雄ねじ付きボルト本体（８２）を備え、
    前記ボルト頭（１１８）が第１ケーシング要素（５６）
    のケーシング面（１０４）に対して横断方向に延びる第
    １フランジ面（９０）と面接触しており、前記ボルト本
    体（８２）が前記位置合わせされた開口（７８、８０）
    を通って第２ケーシング要素（６８）のケーシング面
    （１０８）に対して横断方向に延びるフランジ面（１０
    ０）を超えて外側に延びているボルト（１１７）と、 （ｃ）前記第２フランジ（７４）の前記横断方向に延び
    るフランジ面（１００）の近傍で前記ねじ付きボルト本
    体（８２）と螺合するナット（９４）と、 （ｄ）前記ナット（９４）の各々と前記第２フランジ
    （７４）の前記横断方向に延びるフランジ面（１００）
    との間にそれらに面接触して配置され、前記ボルト本体
    を受入れるための貫通する開口を有し、前記第２フラン
    ジ（７４）のフランジフィレット（１０６）に隣接し、
    かつ前記管状ケーシングの縦軸線と同心の中心を有する
    仮想円と実質的に正接する関係に配置された、実質的に
    直線の外側端縁部（１１６）を有し、前記ナット（９
    ４）がスペーサ（１２０）に対して締め付けられたとき
    に、前記ケーシング第２フランジ（７４）に発生する応
    力を前記第２フランジ（７４）の大部分にわたって直線
    状に分布させるスペーサ（１２０）と、を含むことを特
    徴とするフランジ継手連結。
  2. 【請求項２】 前記スペーサ（１２０）の前記直線状端
    縁部（１１６）が、前記第２フランジ（７４）の前記フ
    ィレット（１０６）に隣接しそれに面する凸状曲面の端
    縁面（１２４）を含むことを特徴とする請求項１に記載
    のフランジ継手連結。
  3. 【請求項３】 前記スペーサ（１２０）が環状ディスク
    の形状をしていることを特徴とする請求項２に記載のフ
    ランジ継手連結。
  4. 【請求項４】 前記端縁面（１２４）が実質的に円形で
    あることを特徴とする請求項２に記載のフランジ継手連
    結。
  5. 【請求項５】 前記スペーサ（１２０）が実質的に矩形
    の形態であることを特徴とする請求項１に記載のフラン
    ジ継手連結。
  6. 【請求項６】 前記スペーサ（１２０）が正方形の形態
    であることを特徴とする請求項５に記載のフランジ継手
    連結。
  7. 【請求項７】 前記ボルト頭（１１８）が、前記第１フ
    ランジ（６０）の前記フランジフィレット（１０２）に
    隣接し、かつ前記管状ケーシングの縦軸線と同心の中心
    を有する仮想円と実質的に正接する関係に配置された、
    実質的に直線状の端縁部（１１４）を含むことを特徴と
    する請求項１に記載のフランジ継手連結。
  8. 【請求項８】 前記ボルト頭（１１８）の前記直線状端
    縁部（１１４）が、前記第１フランジ（６０）の前記フ
    ィレット（１０２）に隣接しそれに面する凸状曲面の端
    縁面（１２２）を含むことを特徴とする請求項７に記載
    のフランジ継手連結。
  9. 【請求項９】 前記ボルト頭（１４０）と前記第１フラ
    ンジ（６０）の前記外側に面して半径方向に延びる面
    （９０）との間にそれらに面接触して配置され、前記第
    １フランジ（６０）の前記フランジフィレット（１０
    ２）に隣接し、かつ前記管状ケーシングの縦軸線と同心
    の中心を有する仮想円と実質的に正接する関係に配置さ
    れた、実質的に直線状の端縁部（１１６）を有し、前記
    ボルト（８２）及びナット（９４）が前記それぞれのス
    ペーサ（１２０、１３０）に対して締め付けられたとき
    に、前記ケーシング第１フランジ（６０）に発生する応
    力を前記第１フランジ（６０）の前記外側の半径方向面
    （９０）の大部分にわたって分布させる第２スペーサ
    （１３０）を含むことを特徴とする請求項１に記載のフ
    ランジ継手連結。
  10. 【請求項１０】 前記第２スペーサ（１３０）の前記直
    線状端縁部（１１６）が、前記第１フランジ（６０）の
    前記フィレット（１０２）に隣接しそれに面する凸状曲
    面（１３６）を含むことを特徴とする請求項９に記載の
    フランジ継手連結。
  11. 【請求項１１】 前記ボルト本体ねじ（１５８）が、前
    記ボルト本体に沿う前記ボルト頭（１５６）から間隔を
    置いた軸方向位置で始まり、また前記第２スペーサ（１
    ３０）が前記ボルト本体の雄ねじ（１５８）と螺合可能
    な雌ねじ（１５２）を備えた開口を含み、前記ボルト頭
    （１５６）と前記ボルト本体ねじが始まる位置との間の
    位置で前記第２スペーサ（１３０）を前記ボルト本体上
    に保持することを特徴とする請求項９に記載のフランジ
    継手連結。
  12. 【請求項１２】 前記凸状曲面の端縁面（１２４）が、
    約２．５４ｍｍから約７．６２ｍｍまでの半径を有する
    円弧によって構成されることを特徴とする請求項２に記
    載のフランジ継手連結。
  13. 【請求項１３】 前記第２フランジ（７４）の前記フィ
    レット（１０６）が凹状曲面の外側表面を有し、前記ス
    ペーサ曲面端縁面（１２４）が前記第２フランジ（７
    ４）における前記凹状曲面の外側フィレット表面の曲率
    に実質的に一致する曲率を有することを特徴とする請求
    項２に記載のフランジ継手連結。
  14. 【請求項１４】 前記凸状曲面の端縁面（１２２）が少
    なくとも１つの円弧によって構成されることを特徴とす
    る請求項８に記載のフランジ継手連結。
  15. 【請求項１５】 前記凸状曲面の端縁面（１２２）が、
    約２．５４ｍｍから約７．６２ｍｍまでの半径を有する
    円弧によって構成されることを特徴とする請求項８に記
    載のフランジ継手連結。
  16. 【請求項１６】 前記第１フランジ（６０）における前
    記フィレット（１０２）が凹状曲面の外側表面を有し、
    前記第２スペーサ（１３０）の前記曲面端縁面が前記第
    １フランジ（６０）における前記フィレット（１０２）
    の前記凹状曲面の外側表面の曲率に実質的に一致する曲
    率を有することを特徴とする請求項９に記載のフランジ
    継手連結。
  17. 【請求項１７】 管状ケーシングの外面から横断方向に
    延びるフランジのボルト穴近傍のボルト締めされたフラ
    ンジ連結の連結ボルト近傍の、応力に起因する割れ発生
    を減少させるための方法であって、（ａ）周縁に実質的
    に直線状の平坦部（１１６）を有するスペーサ（１２
    ０）を準備する段階と、（ｂ）スペーサ（１２０）を、
    前記直線状平坦部（１１６）が前記ケーシングのフラン
    ジ（７４）及び外面（１０８）の接合部におけるフィレ
    ット（１０６）に隣接するように方向合わせする段階
    と、（ｃ）前記スペーサの直線状平坦部（１１６）を、
    それが前記ケーシングの縦軸線上にその中心が位置する
    仮想円と実質的に正接するように配置する段階と、
    （ｄ）前記スペーサ（１２０）を貫通するボルト（８
    ２）を締め付け、前記スペーサ（１２０）がフランジの
    半径方向面（１００）に対して押圧されるように前記ボ
    ルト（８２）を締め付けることにより前記フランジ面に
    発生する支持応力を、前記フランジ面の大部分にわたっ
    て分布させる段階と、を含むことを特徴とする方法。
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