JP2010192805A - 変圧器タンクおよび変圧器タンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の変圧器タンクにおいて分割されて製造された分割タンクを締結して溶接するときに、分割タンクを接合するフランジ部を多数のＣ型クランプで全周締結している。このため、締結作業時間が長く、コスト高となっていた。
【解決手段】分割タンクの外側面に固定座を設けて油圧締付装置を固定し、油圧締付装置を介して分割タンクを相互に締結することで、分割タンクのフランジ部の締結作業が迅速・容易となり、変圧器タンクの製造コストの低減を図ることが出来る。
【選択図】図２

Description

この発明は、複数に分割されて成る密閉構造の変圧器タンクおよび変圧器タンクの製造方法に関するものである。

従来の変圧器タンクは、水平方向又は垂直方向に分割して構成したタンクをそれぞれのフランジ部で接合し、多数のＣ型クランプでタンク全周にわたって締め付けて固定した後、溶接していた（例えば、特許文献１参照）。

特開平４−１８０２０６号公報

変圧器タンクは、輸送・製作作業の都合から水平方向又は垂直方向に分割して複数の分割タンクとして製造され、分割タンクをそれぞれのフランジ部で接合して組み立てる場合が多い。
分割タンクを組み合わせた後、接合するフランジ部同士をＣ型クランプで締め付ける。
Ｃ型クランプは個々の作業性が良い反面、１個あたりの締付面積・締付力を大きく取れない為多数必要とし、締結作業に長い時間を要する。

この発明は、上述のような問題点を解決する為になされたもので、発明の目的は、分割タンクのフランジ部同士の締結作業の迅速性・容易性の向上により変圧器タンクの組み立てコストの低減をはかることである。

この発明に係る変圧器タンクにおいては、分割タンクの互いに接合すべき部分にフランジ部を設け、分割タンクの外側面に油圧締付装置を設置するための固定座を設け、油圧締付装置の締付座を固定座に固定してフランジ部で接合する分割タンク同士を互いに締結できるようにしたものである。

この発明は、分割タンクの外側面の固定座に油圧締付装置の締付座を固定して分割タンクを互いに締結できるようにしたので、分割タンクの互いのフランジ部の締結作業の迅速性・容易性が向上でき変圧器タンクの製造コストの低減をはかることができる。

この発明の実施の形態１を示す変圧器タンクの断面図である。 この発明の実施の形態１を示す変圧器タンクの締結前の接合部を拡大した断面図である。 この発明の実施の形態１の油圧締付装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態１を示す変圧器タンクの締結中の接合部を拡大した断面図である。 この発明の実施の形態２を示す変圧器タンクの断面図である。 この発明の実施の形態２を示す変圧器タンクの締結前の接合部を拡大した断面図である。 この発明の実施の形態２の油圧締付装置の構成を示す図である。 この発明の実施の形態２を示す変圧器タンクの固定座を拡大した断面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す変圧器タンク１ａを縦方向に見た断面図である。
図２は、図１の変圧器タンク１ａにおいて、油圧締付装置１３ａを介して上部タンク４と下部タンク５を締結する前の状態の接合部を拡大した断面図である。
図３は油圧締付装置１３ａの構成を示す図である。
変圧器タンク１ａは、変圧器のＵ，Ｖ，Ｗの三相巻線を横に並べ、これを収容する為に横長の直方体形状に構成されている。変圧器タンク１ａ内には、変圧器本体２が電気絶縁油３に浸漬されて収納されている。
この変圧器タンク１ａは、輸送及び組立作業の都合上、上部タンク４及び下部タンク５のような分割タンクとして別々に製造される。上部タンク４と下部タンク５はそれぞれのフランジ部６，７で互いに接合される。変圧器タンク１ａを構成する上部タンク４及び下部タンク５の外側面の周囲には夫々補強用リブが配置されている。すなわち、上部タンク４及び下部タンク５を構成するハウジングの外側面を補強するため、断面コの字型の鋼製補強リブ8、及び断面J型の鋼製補強リブ9が夫々取り付けられている。鋼製補強リブ8及び9には、上部タンク４と下部タンク５を互いに締結させる油圧締付装置の締付座が固定される固定座１０ａ，１１ａが溶接により固定されている。
油圧締付装置１３ａは、変圧器タンク１ａの長辺の外側面の補強リブに、各面３箇所、短辺の外側面の補強リブに各面１箇所、合計８箇所に計８個取り付けられる。即ち、上部タンク４に固定座１０ａが８個、下部タンク５に固定座１１ａが８個、それぞれ補強リブを介して固定されている。

図４は、図１の変圧器タンク１ａにおいて、油圧締付装置１３ａを介して上部タンク４と下部タンク５を締結している途中の状態の接合部を拡大した断面図である。
図２〜図4により、上記構成の変圧器タンク１ａの上部タンク４と下部タンク５の組立工程、締付工程、溶接工程及び取外工程について説明する。

組立工程は変圧器タンク１ａの中に変圧器本体２を収納する工程を含み、異物による汚染を防止する為クリーンルーム内で行われる。
まず、下部タンク５に変圧器本体２を収納した後、下部タンク5のフランジ７の上面に耐熱ガスケット１２を配置させて下部タンク５に上部タンク４を被せる。この結果、フランジ６，７が間に耐熱ガスケットを挟んで向かい合うこととなる。

次に、油圧締付装置１３ａを使用した締付工程について説明する。
図２に示すように、油圧締付装置１３ａを変圧器タンク１ａの固定座１０ａ，１１ａに取り付ける。
上部タンク４と下部タンク５の固定座１０ａ，１１ａにそれぞれ締付座１４ａ，１５ａをボルト１６で締付けて固定する。ボルト１６による取り付けは簡易な工具により容易に実施できる。
締付座１５ａから、１４ａまでロッド１７を貫通させて挿入し、ナット１８で締付座１４ａに固定する。その後に油圧シリンダー１９をロッド１７に装着し油圧を加えることによって締付座１４ａ，１５ａが互いに引き寄せられるよう固定する。
図４では油圧締付装置１３ａに油圧を供給し、図２に対して油圧締結装置の力で上部タンク４及び下部タンク５のフランジ部６及び７が引き寄せられて接触面が締結される。

続いて、溶接工程について説明する。
油圧締付装置１３ａに油圧が供給され油圧締付装置１３ａを介して締結し上部タンク４のフランジ６と下部タンク５のフランジ７が締結されている状態で、フランジ先端部を溶接する。
フランジ６，７の間には耐熱ガスケット１２が挿入されているので、上部タンク４と下部タンク５の間の継ぎ目の気密が守られ、溶接作業時における変圧器タンク内への飛び火の進入防止と、変圧器本体２への吸湿防止が図られている。

最後に、取外工程について説明する。
分割タンクの互いのフランジ部を溶接した後、油圧締結装置を取り外す。タンクのフランジを溶接した後、溶接によって上部タンクと下部タンクは堅固に接合されているので、油圧締付装置を取り外しても強度的に問題は無い。

このように、実施の形態１では、締結すべき隣接するタンクの側面に油圧締付装置を設置するための固定座を設け、油圧締付装置を固定座に設置して隣接するタンクを締結するようにした。
油圧締付装置１３ａの各部品は分割構造となっており、人力で容易に取り付けが可能である。また、油圧締付装置１３ａは、従来のＣ型クランプと比較して、非常に大きな力を加えることが出来るので、必要な締付箇所はＣ型クランプに比較して数分の一から数十分の一となり、大幅に減少する。
よって、上部タンク４と下部タンク５のそれぞれのフランジ部６，７の締結作業の迅速性・容易性が向上でき変圧器タンクの製造コストの低減をはかることができる。

また、従来のように多数のＣ型クランプでフランジ部を締め付けて固定した場合は、Ｃ型クランプの局所的な加圧でフランジの一部変形を生じやすい。このため変圧器タンクの接合したフランジ部の変形により、気密性・油密性が不安定である。加えて、Ｃ型クランプは取り付けられた近傍で溶接作業が行われることが多いため、溶接時のスラッジが付着して汚損されるが、汚損後再利用する場合に、タンク締結時にクリーンルーム内を汚染する可能性がある。
これに対し、この実施の形態１では、締結すべき分割タンクの外側面に油圧締付装置を
設置するための固定座を設け、油圧締付装置の締付座を固定座に固定して分割タンクを互
いに締結するようにしたので、油圧により各締結装置に同じタイミングで同じ力を加える
ことが出来、フランジ部に均一に圧力を加えることができる。これにより、フランジの接
合部の変形を抑制し機密性・油密性を向上することができる。
さらに、Ｃ型クランプを用いないので、Ｃ型クランプに付着したスラッジ持込によるク
リーンルームの汚染を防止することができる。

さらに、油圧締付装置の締付座をタンク外側面に設置した固定座にボルト固定することができるので、汎用性が高く、簡易な工具で容易に装着することができる。

油圧締付装置１３ａによって上部タンク４及び下部タンク５は締結され、それぞれのフ
ランジ６及び７は密着して接合される。この後フランジ６及び７を溶接して油圧締付装置を外すこととしてもよい。また、溶接をせず油圧締付装置で締結した状態で、保存、試験、運用に供することも出来る。
油圧締付装置１３ａで締結した状態で運用すれば、運用期間途中での分解検査および修理にも容易に変圧器タンクを分解して対応することが出来る。また、使用中の経年変化に対応した増し締めを実施することもできる。
油圧締付装置１３ａで締結した状態で、フランジ６及び７を溶接し、油圧締結装置１３ａを締結したまま運用することも出来る。分割タンクの分割部分の耐久力が溶接と油圧締付装置の２重の力で担保されるので破壊に対する安全性が高くなる。

従来のように多数のＣ型クランプを使用してフランジを締結していた場合は、Ｃ型クラ
ンプを設置した場所は溶接を実施できず、多数のＣ型クランプを使用する為、断続的な溶接しかできない。これに対し、この実施の形態１では、隣接する２つの油圧締付装置の間の区間は比較的に長く、この区間のフランジ６，７は連続して溶接を実施することができる。これにより溶接工期の短縮と溶接コストの低減ができ、溶接の品質も安定する。

また図４では、溶接すべきフランジ６，７の先端と、油圧締付装置１３ａの間に十分な距離が確保されているので溶接作業が容易に実施できる。
溶接器具のアクセス方向が制限される狭い場所の溶接の場合、アクセス方向を変えて不連続に実施するしかない場合が多い。これに対して、例えば５０ｃｍ程度の十分な距離が確保されていれば、タンク全周を連続的に溶接してゆくことが出来る。
よって溶接が効率的に実施でき、加えて溶接の品質の均一化を計ることが可能である。
また、十分な空間を確保できるので、自動溶接機による溶接実施を適用しやすくなり、自動溶接機による、作業の高速化・効率化と品質の安定化にも寄与する。

図１に示された上部タンク４と下部タンク５の固定座１０ａ，１１ａは上部タンク４及び下部タンク５の外側面の全周に設けられた補強リブ８，９に各面１個または３個が等間隔で設置されている。
変圧器タンク１ａの外側面には、タンクの剛性を確保するための補強リブが設置されているが、これらのリブ部分に油圧締付装置の固定座１０ａ，１０ｂを設置することで、油圧締付装置の締付力をタンク側面全体に拡散し、応力の偏りや集中を防ぐことができ、フランジ６，７の全周にわたって均一に圧着力を加えることが出来る。
このように既に設置されている補強リブを共用することで、油圧締付装置を設置する固定座１０ａ，１０ｂを設置するためだけに外側面に補強箇所を増設する必要が無くなり、コストが削減できる。

分割タンクを互いのフランジ部で組み合わせる組立工程と、前記分割タンクの外側面に設けられた固定座に油圧締付装置の締付座を固定して分割タンクを互いに締結する締結工程を有する変圧器タンクの製造方法について説明した。この製造方法を採用することによって、従来のＣ型クランプを使用した変圧器タンクの製造方法に比べて、多数のC型クランプ締結作業が無くなり、工数が削減でき製造期間も短縮できるのでコストを低減できる。

また、分割タンクを互いに締結する締結工程の後、分割タンクを締結した状態で互いのフランジ部を溶接する溶接工程を加えた、変圧器タンクの製造方法についても説明した。
このような方法で変圧器タンクを製造することによって、製造方法が効率的となり費用
が削減できる。Ｃ型クランプを用いたときと比べ、連続的な溶接が可能となり、溶接工期の短縮と溶接コストの低減ができ、溶接の品質も安定する。

さらに、分割タンクの互いのフランジ部を溶接した後、油圧締結装置を取り外す取外工程についても説明した。油圧締付装置を取り外せば、タンク側面及びフランジ溶接部がよりアクセスしやすくなり、点検も容易となる。また、油圧締付装置は、別のタンクのために再利用することができ、コスト低減にも寄与する。

分割タンクに設ける油圧締付装置を固定する固定座は、原則として数ｍ間隔で各面１箇所〜３箇所設置するが、分割タンクの大きさと油圧締付装置の出力に応じて設置個数および設置間隔を変更する。
分割タンクの補強リブは、全周連続設置形態以外に、各面毎に設置される場合や、特別に補強する区間のみに設置される場合もあるので、最適な位置を選んで固定座の設置場所を選定する。
固定座は必ずしも既存の補強リブの上に設置する必要はなく、分割タンクの側面折り曲げ部即ち垂直各辺に設置してもよい。また、補強リブとは別に、独自に分割タンクの外側面に設置してもよい。

実施の形態２．
次に油圧締付装置の固定において、ストッパによる噛み合い嵌合構造を採用した実施例について説明する。
図５は、この発明の実施の形態２を示す変圧器タンク１ｂの断面図である。
図６は、この発明の実施の形態２を示す変圧器タンク１ｂの締結前の接合部を拡大した断面図である。
図７は、この発明の実施の形態２の油圧締付装置１３ｂの構成を示す図である。
図８は、この発明の実施の形態２を示す変圧器タンク１ｂの固定座１０ｂを拡大した断面図である。
変圧器タンク１ｂは分割タンクである上部タンク４及び下部タンク５を組み立てて構成されている。上部タンク４及び下部タンク５の外側面の鋼製補強リブ８及び９には、油圧締付装置１３ｂの固定を目的とした固定座１０ｂ，１１ｂが溶接されて取り付けられている。
固定座１０ｂ，１１ｂは、油圧締付装置１３ｂの、締付座１４ｂ，１５ｂの接触部とほぼ同じ外形で、略長方形の金属板材を折り曲げたＬ字型をしており、締付座１４ｂ，１５ｂの凹部と嵌合して固定するため帯状で凸型のストッパ２０を有している。
油圧締付装置１３ｂの、締付座１４ｂ，１５ｂは、Ｌ字型の接触部を有しており、固定座１０ｂ，１１ｂのストッパ２０と嵌合する部分に帯状の凸凹部を有している。

上記構成の変圧器タンク２ａの組立工程と溶接工程は、実施の形態１．と同じであるため、説明を省略する。
締付工程について説明する。上部タンク４及び下部タンク５の固定座１０ｂ及び１１ｂは、油圧締付装置１３ｂの締付座１４ｂ及び１５ｂと、ストッパ２０及び締付座噛み合い部２３とで噛み合って嵌合により固定される構造となっている。締付座１５ｂから、１４ｂまでロッド１７を貫通させて挿入し、ナット１８で締付座１４ｂに固定する。その後に油圧シリンダー１９をロッド１７に装着し油圧を加えることによって締付座１４ｂ，１５ｂが互いに引き寄せられるよう固定する。
油圧シリンダー１９に油圧を供給し油圧締結装置１３ｂの力で、変圧器タンク１ｂの上部タンク４及び下部タンク５のフランジ６及び７が引き寄せられて接触面が締結される。

油圧締付装置１３ｂにおいて、固定座１０ｂ，１１ｂのストッパ２０と締付座１４ｂ，１５ｂの凹部が噛み合って固定される嵌合構造を採用することによって、図２のボルト１６の締付けによる固定を省略できる。これによって、油圧締付装置１３ｂの取り付け作業時間をさらに短縮することができるので、納期及びコスト削減の効果を得ることができる。

実施の形態３．
実施の形態１と２で説明した変圧器タンクにおいて、油圧締付装置に換えてスクリュージャッキを用いても同様の効果を得ることができる。油圧締付装置が油圧源と、油圧締付装置と油圧源を結ぶ高圧ホースを必要とするのに対し、スクリュージャッキは油圧源がない場所でも使用でき高圧ホースも不要である。
スクリュージャッキとしては、ウォームギヤジャッキと呼ばれ、ウォーム歯車と台形ネジ軸を使用したジャッキがある。また、これを高性能化した、ハイリードスクリュージャッキやハイリードボールスクリュージャッキなどがあり、いずれも人力で操作できる。
一般にスクリュージャッキは油圧締付装置より安価なので、コスト削減にも寄与する。またスクリュージャッキは取り扱いが容易で簡単に操作できる。
スクリュージャッキ採用時に於いても、分割タンクの外側部に設けた固定座に、ジャッキの引っ張り力を及ぼす部分、即ち締付座をボルトまたは嵌合により固定する。
スクリュージャッキは、同一の油圧源に高圧ホースで接続された油圧締付装置と比較して、同時に一様に締結力を増加させてゆく事が難しい。しかし、複数のスクリュージャッキの締結力を順番に少しずつ加えてゆくことで、大きく偏った力がかかることを抑制できる。また、複数の操作者がスクリュージャッキを操作し一斉に締結力を増加させてゆくことで、偏った力がかかることを防止することも出来る。

油圧締付装置に換えてスクリュージャッキを用いれば、油圧源がない場所でも変圧器タンクの組立ができ、操作が簡単で、コストを削減することが出来る。

１ａ，１ｂ 変圧器タンク
４ 上部タンク
５ 下部タンク
６，７ フランジ
８，９ 補強リブ
１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂ 固定座
１３ａ，１３ｂ 油圧締付装置
１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ 締付座
１６ ボルト

Claims (10)

1. 互いに接合する部分にフランジ部を有する複数の分割タンクと、
   前記分割タンクの外側面に配され、前記分割タンクを互いに締結させる油圧締付装置の締付座を固定する固定座を備えた変圧器タンク。
2. 固定座には、ボルトにより油圧締付装置の締付座が固定されることを特徴とした請求項１に記載の変圧器タンク。
3. 固定座には、嵌合により油圧締付装置の締付座が固定されることを特徴とした請求項１に記載の変圧器タンク。
4. 分割タンクは、油圧締付装置で互いに締結された状態で、前記分割タンクの互いに接合するフランジ部が溶接されたことを特徴とした請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の変圧器タンク。
5. 固定座は、油圧締付装置が分割タンクのフランジ部から所定距離だけ離れて固定されるように配された請求項４に記載の変圧器タンク。
6. 固定座は、分割タンクの外側面にある補強用リブに配されたことを特徴とした請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の変圧器タンク。
7. 油圧締付装置に換えてスクリュージャッキを用いることを特徴とした請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の変圧器タンク。
8. 互いに接合する部分にフランジ部を有する複数の分割タンクを組み合わせる組立工程と、前記分割タンクの外側面に設けられた固定座に油圧締付装置の締付座を固定して前記分割タンクを互いに締結させる締結工程とを備えた変圧器タンクの製造方法。
9. 分割タンクを互いに締結した状態で互いのフランジ部を溶接する溶接工程を備えたことを特徴とした請求項８に記載の変圧器タンクの製造方法。
10. 分割タンクの互いのフランジ部を溶接した後、油圧締結装置を取外す取外工程を備えたことを特徴とした請求項９に記載の変圧器タンクの製造方法。

Images