JP2014220224A - ボルト誘導加熱システム - Google Patents

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    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications

Abstract

【課題】本発明は、ボルト誘導加熱システムを提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態によるボルト誘導加熱システムは、ボルトの規格および寸法に応じた加熱条件を入力するための条件設定部と冷却流体供給部とを備える本体、および前記本体に着脱可能に複数が連結され、分解および組み立てが可能な構造で形成され、前記ボルトを高周波によって誘導加熱方式で加熱する加熱部を含む。
【選択図】図1

Description

本発明は、ボルト加熱システムに関し、より詳しくは、発電所に備えられる蒸気タービンのような大型構造物に締結されるボルトを誘導加熱方式で加熱する加熱部が複数形成されるボルト誘導加熱システムに関する。
一般的に、火力発電所や、原子力発電所などの発展設備に設けられた蒸気タービンの定期点検のために蒸気タービンのケーシングを分解および再組み立てする過程が行われる。この時、蒸気タービンを再組み立てする時、常温状態でボルトをしっかり締めても、ケーシングが加熱されると、ケーシングとボルトとの線膨脹係数の差によってボルトの締めトルクが維持できないため、ボルトの緩み(締めたものが緩くなる)現象が発生する。
このような理由で、現在では、ケーシングを組み立てする時、ボルトの緩み現象を防止するために常温状態でボルトを所定温度に加熱するためのボルト加熱器が使われている。
現在広く使われているボルト加熱器は、大きく、直接火炎を発生させて加熱する火炎生成加熱方式と電気抵抗加熱方式の2つの加熱方式でボルトを加熱しており、一般的には電気抵抗加熱方式が多く使われている。
しかし、電気抵抗加熱方式のボルトヒーター加熱器は、ニクロム線のような抵抗発熱体からなるヒーターをボルト孔に挿入して直接加熱する間接加熱構造であるため、ボルトを加熱する時間が多くかかり、ボルト加熱後にヒーターを取り除く際に作業者が加熱されたヒーターによって火傷を負う事故が頻繁に発生した。
また、一般的なボルトヒーター加熱器には1つのヒーターだけが形成されているため、複数のボルトで結合されるケーシングの組み立て時には相当な作業時間が必要となる。
そこで、現場では、組み立て時間の短縮のために複数のボルトヒーター加熱器をケーシングを基準に互いに対称する位置で作業を行ったりもする。しかし、配管およびその他の設備が複雑に設けられた狭い作業環境のために複数のボルトヒーター加熱器を使う方法も根本的な解決策にはなれない。
さらに、ボルトヒーター加熱器の限定されたケーブルの長さのため、ボールトを加熱する度に作業者がボルトヒーター加熱器の本体を手動で移動させなければならないという非常に非効率的な過程が行われなければならなかった。
本発明は、前記のような問題点を解決するために導き出されたものであり、ボルトを誘導加熱方式で加熱し、各構成要素が着脱可能に結合可能な加熱部を複数構成することによってボルトの加熱時間を短縮させ、加熱装置の移動がなくても1つのボルト加熱装置によって複数のボルト加熱作業が同時に行われるボルト誘導加熱システムを提供することになる。
本発明の一実施形態によれば、ボルトの規格および寸法に応じた加熱条件を入力するための条件設定部と冷却流体供給部とを備える本体、および前記本体に着脱可能に複数が連結され、分解および組み立てが可能な構造で形成され、前記ボルトを高周波によって誘導加熱方式で加熱する加熱部を含むボルト誘導加熱システムが提供される。
この時、前記条件設定部は、前記ボルトの加熱条件を入力するための条件入力部、および前記条件入力部を介して入力した加熱条件およびそれに応じた最適出力を表示する第1ディスプレイ部を含んで構成されてもよい。
また、前記加熱部は、前記本体と電力ケーブルで連結され、前記本体から印加される電流を高周波電流に変換する変流器と、前記変流器と高周波ケーブルで連結されるターミナルブロック、および前記ターミナルブロックに連結される誘導加熱ヒーターを含み、前記本体、前記電力ケーブル、前記変流器、前記高周波ケーブル、前記ターミナルブロック、および誘導加熱ヒーターは、互いに分解/組み立てが可能であってもよい。
なお、前記加熱部は、電力ケーブルまたは高周波ケーブルの選択的な連結によって長さが可変してもよい。
また、前記電力ケーブルおよび前記高周波ケーブルには、冷却流体流動部が形成された連結端子が備えられ、前記本体、前記変流器、および前記ターミナルブロックには、前記連結端子と結合および結合の解除が可能な端子連結部が形成されてもよい。
なお、前記変流器は、前記変流器の一側に形成される電磁石と、前記電磁石に供給される電流を制御する電磁石オン/オフスイッチ、および前記変流器に供給される電流または冷却水の温度を表示する第2ディスプレイ部を含んで構成されてもよい。
また、前記ターミナルブロックは、前記誘導加熱ヒーターが結合される誘導加熱ヒーター連結部、および前記誘導加熱ヒーターに供給される高周波電流の供給可否を制御する電源オン/オフスイッチを含んで構成されてもよい。
なお、前記誘導加熱ヒーター連結部には、電流を通電させるための第1電極、および冷却流体が流動するようにするための冷却流体流動部が形成されてもよい。
また、前記ターミナルブロックは、前記電源オン/オフスイッチの操作可否を確認することができる電源表示ランプ、および高周波電流の供給時間を表示する第3ディスプレイ部をさらに含んでもよい。
なお、前記誘導加熱ヒーターは、第2電極および連結プレートで構成され、ターミナルブロックに脱着可能に連結される誘導加熱ヒーター連結部材と、前記誘導加熱ヒーター連結部材と連結され、ボルトに高周波電流を供給し、内部に冷却流体が流動するヒーターコイルと、前記ヒーターコイルに形成される少なくとも1つのセラミックホルダー、および前記ヒーターコイルに熱が伝達されることを防止するための断熱チューブを含んで構成されてもよい。
この時、前記セラミックホルダーは、前記ヒーターコイルの長さ方向に沿って複数形成されてもよい。
また、前記断熱チューブは、前記ヒーターコイルに直接に形成される第1断熱チューブ、および前記セラミックホルダーと共に前記ヒーターコイルの全体を囲む第2断熱チューブに区分して形成されてもよい。
なお、前記断熱チューブは、ガラス繊維で形成されてもよい。
さらに、前記誘導加熱ヒーターは、所定範囲で曲げられるように形成されてもよい。
本発明の一実施形態によるボルト誘導加熱システムは、ボルトを高周波による誘導加熱方式で加熱することにより、電気抵抗でボルトを間接加熱する方法に比べてより短い時間内にボルトを加熱することができ、これに応じた全般的な作業時間を短縮させることができる。
また、ボルトを誘導加熱方式で加熱し、セラミックホルダー、断熱チューブ、および冷却流体によって誘導加熱ヒーターが高温に加熱されることが防止されることにより、作業者がヒーターによって火傷を負う事故を防止することができる。
なお、加熱部が複数備えられ、加熱部を構成する各構成要素が着脱可能になることにより、1つの加熱システムで複数のボルトを加熱することができ、様々な長さのケーブルを選択的に適用して加熱部を構成できることにより、ボルトの位置に関係なく加熱作業が容易に行われることができる。
本発明の一実施形態によるボルト誘導加熱システムを示す概略図である。 図1のボルト誘導加熱システムの分解斜視図である。 図2に示された加熱部を示す部分斜視図である。 図3の変流器を概略的に示す詳細図である。 図3に示されたターミナルブロックを色々な方向から概略的に示す詳細図である。 図3に示されたターミナルブロックを色々な方向から概略的に示す詳細図である。 図3に示された誘導加熱ヒーターの構造を概略的に示す断面図である。 図6に示された誘導加熱ヒーターの構造を示す部分拡大図である。 図3に示されたターミナルブロックと誘導加熱ヒーターの結合構造を概略的に示す部分斜視図である。 図6に示された誘導加熱ヒーターの曲げを概略的に示す状態図である。
図1は、本発明の一実施形態によるボルト誘導加熱システムを示す概略図である。図2は、図1のボルト誘導加熱システムの分解斜視図である。
本発明の一実施形態によるボルト誘導加熱システムは、本体100、および前記本体100と着脱可能に連結される複数の加熱部200を含んで構成される。
前記本体100は、加熱しようとするボルトに応じて加熱条件を入力するための条件設定部110と、前記加熱部の連結のための端子連結部(図示せず)、および冷却流体供給部(図示せず)を含むことができる。
前記条件設定部110は、加熱しようとするボルトに応じて求められる加熱発熱量または電流供給量のような最適出力を算出するための様々な加熱条件を入力することができる。この時、前記加熱条件には、ボルトの締結条件、材質、形状、および寸法などが含まれてもよい。
また、前記条件設定部110は、各加熱部に対応する数だけ複数形成されることができる。さらに、前記条件設定部には、ボルトの様々な加熱条件を入力できるように入力部111および第1ディスプレイ部112が形成されることができる。
これにより、各々の加熱部200に相違する出力を供給することができるため、様々な規格および寸法に応じたボルトを加熱するための電力制御の効率を増大させることができ、加熱作業条件の確認が容易である。
前記端子連結部(図示せず)は、以下で後述する加熱部200の電力ケーブル210が連結される構成であり、前記端子連結部には、前記電力ケーブル210の一端側の連結端子212が挿入して結合されることができる。この時、前記端子連結部は、加熱部200の数に応じて複数形成されてもよい。
前記冷却流体供給部は、前記加熱部200の以下で後述する誘導加熱ヒーター250を冷却するための冷却流体を供給するものであり、冷却流体貯蔵部と貯蔵された冷却流体を循環させるための循環ポンプなどを含んで構成されることができる。
また、前記本体100の下部側には前記本体の移動を容易にするための転がり部120をさらに含んで構成されることができ、この時、前記転がり部120は様々な形態の構造で形成されることができる。例えば、前記転がり部120は方向転換可能な輪のような構成であってもよく、底に設けられたレールに沿って移動可能なローラーのような構成であってもよい。本発明の一実施形態では、前記転がり部120が方向転換可能な輪構造で形成されたものを一例にして説明する。
図3は、図2に示された加熱部200を示す部分斜視図である。図4は、図3の変流器220を概略的に示す詳細図である。図5aおよび5bは、図3に示されたターミナルブロック240を色々な方向から概略的に示す詳細図である。
図3〜図5bを参照すれば、前記加熱部200は、前記本体100と電力ケーブル210で連結される変流器(Current Transformer)220と、前記変流器220と高周波ケーブル230で連結されるターミナルブロック240、および前記ターミナルブロック240と連結される誘導加熱ヒーター250を含むことができる。
前記電力ケーブル210は、前記本体100から供給される電流を前記変流器220に伝達するための構成であり、様々な長さで形成されることができ、前記本体100および前記変流器220と各々着脱可能に連結されることができる。
前記高周波ケーブル230は、前記変流器220から供給される高周波電流を前記ターミナルブロック240に伝達するための構成であり、様々な長さで形成されることができ、前記変流器220および前記ターミナルブロック240と各々着脱可能に連結されることができる。
また、前記電力ケーブル210および高周波ケーブル230の両端には、前記本体100、前記変流器220、および前記ターミナルブロック240に形成された端子連結部に挿入固定できる連結端子212が形成されることができる。この時、前記連結端子212には、冷却流体の流動ができるように冷却流体流動部211が形成されることができる。
ここで、作業者は、作業環境に応じて求められる長さの電力ケーブル210または高周波ケーブル230を選択して前記加熱部200を組み立てることにより、前記加熱部200の全般的な長さを容易に可変させることができる。
前記変流器220は、前記本体100から伝達された電流を変換して高周波電流を生成する構成であり、少なくとも1つ以上の端子連結部と、電磁石部222、および第2ディスプレイ部225が形成されることができる。
前記端子連結部は、前記本体に形成された端子連結部と類似する構造で前記変流器の両端に形成されることができ、図4のように端子連結部221が突出した構造で形成されることができる。この時、前記端子連結部は、各々、前記電力ケーブル210および前記高周波ケーブル230と連結されることができる。
前記電磁石部222は、前記変流器220の一側に形成され、前記変流器220をケーシングのような金属構造物に脱付着させるための構成であり、電流の供給によって磁力を発生させる電磁石223、および前記電磁石223に供給される電流を制御するオン/オフスイッチ224を含むことができる。この時、前記電磁石223は、最大の付着力を確保するために前記変流器220で最大面積を有する一側面、例えば、変流器220の底面などに形成されることができる。また、前記電磁石オン/オフスイッチ224は、作業者の操作が容易になるように前記変流器220の一側に形成されることができる。このような電磁石部222は、前記変流器220を選択的にケーシングに脱付着することができることにより、ケーブル210,230の長さが長くて重量が増加した場合にも作業に必要な力が少なく要求される。
前記第2ディスプレイ部225は、前記変流器220に供給される電流または前記変流器を通過する冷却水の温度を示すものであり、電流または冷却水の温度を統合して表示するために1つ形成されてもよく、各々を表示するように複数形成されてもよい。
なお、前記変流器220は、上部側に形成される把持部226をさらに含むことができる。前記把持部226は、作業者が前記変流器220を作業位置に移動させるか、電磁石部222による脱付着作業を容易に行うようにすることができる。
前記ターミナルブロック240は、前記変流器220と連結された高周波ケーブル230と誘導加熱ヒーター250を連結するための接続ブロックであり、端子連結部および誘導加熱ヒーター連結部241が形成されることができる。
前記端子連結部は、前記本体100および前記変流器220に形成された端子連結部と類似する構造で前記ターミナルブロック240の一側に形成されることができる。また、前記端子連結部には、前記変流器220と連結された高周波ケーブル230の一端が挿入固定されることができる。
一方、前記誘導加熱ヒーター連結部241は、前記誘導加熱ヒーター250が結合される部分であり、前記ターミナルブロック240の下段に形成されることができる。これにより、前記誘導加熱ヒーター250が前記ターミナルブロック240と垂直に結合されることができる。この時、前記ターミナルブロック240と前記誘導加熱ヒーター250は、ボルトBのような結合部材によって着脱可能に結合されることができる。
また、前記誘導加熱ヒーター連結部241には、第1電極243および冷却流体流動部242が形成されることができる。これにより、誘導加熱ヒーター250は、前記ターミナルブロック240に結合して電気的に通電することができ、冷却流体が流動することができる。これと関連する内容は後述する誘導加熱ヒーター250と共により詳細に説明する。
また、前記ターミナルブロック240は、一側に形成される電源オン/オフスイッチ244、電源表示ランプ245、および高周波電流供給時間を表示する第3ディスプレイ部246を含むことができる。前記電源オン/オフスイッチ244は、誘導加熱ヒーター250に高周波電流の供給および供給の遮断を制御し、前記電源表示ランプ245および第3ディスプレイ部246を介して高周波電流の供給可否および供給時間を容易に確認することができる。
なお、前記ターミナルブロック240は、上側に形成される把持部247をさらに含むことができる。前記把持部247は、作業者が誘導加熱ヒーター250を移動させるか、ボルト締結部に誘導加熱ヒーター250の挿入および引き出し作業を容易に行うようにすることができる。
図6は、図3に示された誘導加熱ヒーター250の構造を概略的に示す断面図である。図7は、図6に示された誘導加熱ヒーター250の構造を示す部分拡大図である。図8は、図3に示されたターミナルブロック240と誘導加熱ヒーター250の結合構造を概略的に示す部分分解斜視図である。
図6〜図8を参照すれば、前記誘導加熱ヒーター250は、ボルト締結部に挿入され、高周波電流をボルトに印加させて誘導加熱させる構成であり、誘導加熱ヒーター連結部材251、および前記誘導加熱ヒーター連結部材251に結合されるヒーターコイル255を含むことができる。
前記誘導加熱ヒーター連結部材251は、誘導加熱ヒーター250を前記誘導加熱ヒーター連結部241に連結させるためのものであり、連結プレート252、および前記連結プレート252上に形成される第2電極253を含むことができる。
前記連結プレート252は、前記誘導加熱ヒーター連結部241と着脱可能に連結されるための複数の締結孔Hが形成されることができる。
前記第2電極253は、冷却流体が流動できる冷却流体流動孔254が形成されることができる。この時、誘導加熱ヒーター連結部材251が前記誘導加熱ヒーター連結部241に結合時、第1電極243と接すると同時に、前記第1電極243の冷却流体流動部242と第2電極253に形成された冷却流体流動孔254が連結されることができる。また、前記第1電極243および第2電極253の間には、冷却流体の流出を防止するためのシール部材253aが備えられることができる。
前記ヒーターコイル255は、高周波電流をボルトに供給するものであり、「U」形状のパイプ構造で形成されることができる。前記ヒーターコイル255の上側両端は、前記第2電極253の冷却流体流動孔254に対応するように結合されることができる。これにより、前記ヒーターコイル255に高周波電流が供給されることができ、冷却水が循環することができる。
また、前記誘導加熱ヒーター250は、前記ヒーターコイル255に形成されるセラミックホルダー256および断熱チューブ257をさらに含むことができる。
前記セラミックホルダー256は、前記ヒーターコイル255に少なくとも1つ以上形成され、ヒーターコイル255の過度な変形および熱伝達を防止することができる。この時、前記セラミックホルダー256は、前記ヒーターコイル255の長さ方向に沿って互いに離隔して複数形成されることもできる。
前記断熱チューブ257は、加熱されたボルトから発生した熱が前記ヒーターコイル255に伝達されることを防止するためのものであり、第1断熱チューブ258および第2断熱チューブ259に区分して形成されることができる。また、前記断熱チューブ257は、熱遮断性に優れたガラス繊維のような材質で形成されることができる。
前記第1断熱チューブ258は、前記ヒーターコイル255に直接に形成されることができ、具体的には、前記セラミックホルダー256の間の前記ヒーターコイル255に直接に形成されることができる。
一方、前記第2断熱チューブ259は、前記セラミックホルダー256と共に前記第1断熱チューブ258が形成されたヒーターコイル255を全般的に囲む構造で形成されることができる。このような、断熱チューブ257は、加熱されたボルトから誘導加熱ヒーター250に伝達される熱を二重に遮断することができる。
さらに、前記誘導加熱ヒーター250は、前記ヒーターコイル255がフレキシブルな構造で所定範囲内で曲げられることができる。この時、前記セラミックホルダー256と前記断熱チューブ257により、図9のように過度な曲げが防止されることができる。
以上、上述した本発明の一実施形態によるボルト誘導加熱システムは、ボルトを高周波によって誘導加熱方式で加熱することにより、電気抵抗でボルトを間接加熱する方法に比べて短い時間内にボルトを加熱することができ、これに応じた作業時間を短縮させることができる。
また、ボルトを誘導加熱方式で加熱し、前記誘導加熱ヒーター250がセラミックホルダー256、断熱チューブ257、および内部で循環する冷却流体によって高温に加熱されることが防止されることにより、作業者がヒーターによって火傷を負う事故を防止することができる。
なお、加熱部200が複数備えられ、加熱部200を構成する各構成要素が分解および組み立てが可能になることにより、1つの加熱システムで複数のボルトを加熱することができ、様々な長さのケーブル210,230を選択的に適用して加熱部200の長さを可変できることにより、ボルトの位置に関係なく加熱作業が容易に行われることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、当該技術分野で通常の知識を有した者であれば、特許請求の範囲に記載された本発明の思想から逸脱しない範囲内で、構成要素の付加、変更、削除または追加などによって本発明を様々に修正および変更させることができ、また、これも本発明の権利範囲内に含まれると言える。
100 ・・・本体
200 ・・・加熱部
110 ・・・条件設定部
210 ・・・電力ケーブル
220 ・・・変流器
222 ・・・電磁石部
230 ・・・高周波ケーブル
240 ・・・ターミナルブロック
241 ・・・誘導加熱ヒーター連結部
250 ・・・誘導加熱ヒーター
255 ・・・ヒーターコイル
256 ・・・セラミックホルダー
257 ・・・断熱チューブ

Claims (14)

  1. ボルトの規格および寸法に応じた加熱条件を入力するための条件設定部と冷却流体供給部とを備える本体、および
    前記本体に着脱可能に複数が連結され、分解および組み立てが可能な構造で形成され、前記ボルトを高周波によって誘導加熱方式で加熱する加熱部、
    を含むボルト誘導加熱システム。
  2. 前記条件設定部は、
    前記ボルトの加熱条件を入力するための条件入力部、および
    前記条件入力部を介して入力した加熱条件およびそれに応じた最適出力を表示する第1ディスプレイ部、
    を含む、請求項1に記載のボルト誘導加熱システム。
  3. 前記加熱部は、
    前記本体と電力ケーブルで連結され、前記本体から印加される電流を高周波電流に変換する変流器と、
    前記変流器と高周波ケーブルで連結されるターミナルブロック、および
    前記ターミナルブロックに連結される誘導加熱ヒーター、
    を含み、
    前記本体、前記電力ケーブル、前記変流器、前記高周波ケーブル、前記ターミナルブロック、および誘導加熱ヒーターは、互いに分解/組み立てが可能である、請求項1に記載のボルト誘導加熱システム。
  4. 前記加熱部は、
    電力ケーブルまたは高周波ケーブルの選択的な連結によって長さが可変できる、請求項1に記載のボルト誘導加熱システム。
  5. 前記電力ケーブルおよび前記高周波ケーブルには、冷却流体流動部が形成された連結端子が備えられ、
    前記本体、前記変流器、および前記ターミナルブロックには、前記連結端子と結合および結合の解除が可能な端子連結部が形成される、請求項3に記載のボルト誘導加熱システム。
  6. 前記変流器は、
    前記変流器の一側に形成される電磁石と、
    前記電磁石に供給される電流を制御する電磁石オン/オフスイッチ、および
    前記変流器に供給される電流または冷却水の温度を表示する第2ディスプレイ部、
    を含む、請求項3に記載のボルト誘導加熱システム。
  7. 前記ターミナルブロックは、
    前記誘導加熱ヒーターが結合される誘導加熱ヒーター連結部、および
    前記誘導加熱ヒーターに供給される高周波電流の供給可否を制御する電源オン/オフスイッチ、
    を含む、請求項3に記載のボルト誘導加熱システム。
  8. 前記誘導加熱ヒーター連結部には、
    電流を通電させるための第1電極、および
    冷却流体が流動するようにするための冷却流体流動部が形成される、請求項6に記載のボルト誘導加熱システム。
  9. 前記ターミナルブロックは、
    前記電源オン/オフスイッチの操作可否を確認することができる電源表示ランプ、および
    高周波電流の供給時間を表示する第3ディスプレイ部、
    をさらに含む、請求項3に記載のボルト誘導加熱システム。
  10. 前記誘導加熱ヒーターは、
    第2電極および連結プレートで構成され、ターミナルブロックに脱着可能に連結される誘導加熱ヒーター連結部材と、
    前記誘導加熱ヒーター連結部材と連結され、ボルトに高周波電流を供給し、内部に冷却流体が流動するヒーターコイルと、
    前記ヒーターコイルに形成される少なくとも1つのセラミックホルダー、および
    前記ヒーターコイルに熱が伝達されることを防止するための断熱チューブ、
    を含む、請求項3に記載のボルト誘導加熱システム。
  11. 前記セラミックホルダーは、
    前記ヒーターコイルの長さ方向に沿って複数形成される、請求項10に記載のボルト誘導加熱システム。
  12. 前記断熱チューブは、
    前記ヒーターコイルに直接に形成される第1断熱チューブ、および
    前記セラミックホルダーと共に前記ヒーターコイルの全体を囲む第2断熱チューブに区分して形成される、請求項10に記載のボルト誘導加熱システム。
  13. 前記断熱チューブは、ガラス繊維で形成される、請求項10に記載のボルト誘導加熱システム。
  14. 前記誘導加熱ヒーターは、所定範囲で曲げられるように形成される、請求項3に記載のボルト誘導加熱システム。
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