JP4659218B2 - テンション付加用流体圧ナット - Google Patents

Description

【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、テンション付加用固着具のための流体圧システム、それによりテンションが付加されるべきナット、それと共に使用されるべき工具、それと共に用いるその他の類似タイプの構造及び付属部品に関する。
【０００２】
２．先行技術
油圧ナットはすでに知られている。本件出願人に対するオーストラリア特許第６２５,４９５号（ＡＵ−Ｂ−２５４０３／８８）の明細書では、かかるナットについて記述されている。これらのナットは、例えばタービンケーシングアセンブリなどといったさまざまな分野に応用されている。
【０００３】
電力事業のタービンケーシングは、つねに、タービンロータが中で作動する基本的に対称なシェルを作るべく軸方向に接合された２つの半部分の形をしている。ケーシング間の接合箇所は、内部にある加圧蒸気の作用によって生成される巨大な分離力に耐えるのに充分な力で、かつケーシングの漏れ又はひずみを防止するべく高い整合性をもってクランプされなくてはならない。蒸気タービンは必然的に高温で作動し、かくして、ボルト内で使用される材料の性質は、かかる条件下でクリープ（緩慢な弛緩）に耐えるものでなくてはならない。このため、特に強度の高い熱処理された合金の固着具を使用する可能性は排除され、従って、とられる工学的解決法は、少ない離隔距離（ボルトピッチ）で大きい断面積をもつスタッドボルトを使用することにある。この少ない離隔距離はすなわち、ボルトのまわりにひじょうに小さな作用空間しかないことを意味している。こうして、部材中に求められる荷重を提供するのに必要な高いトルクを適用する上での問題が発生する。従って大部分のタービン製造業者は、ケーシングボルトのテンション付加のために熱により誘発される個々のスタッドの伸長及びその後の収縮の実践を推奨することを選択した。これは、消費される時間の量という点できわめてコストの高くつく方法であり、かつ固着具の信頼性に対し有害な効果をもたらす。
【０００４】
タービン製造業者に対しては、発電公益事業会社の側から、この分野において使用される方法を改善するべく多大な圧力が加えられてきた。例えば原子力発電所におけるベースライン発電機の「機能停止」には一日につき多額なコストがかかる可能性がある。性能を改善することには、経済的な理由がある。公益事業会社は、常設された流体圧固着具がこれらのスタッドボルトに力を加える理想的な方法であるという見解をもっている。しかしながら、製造業者及び取締り当局の承認を必要とするこのような機器を最もうまく適合させるには、設計上の変更が必要となり、従って、大きな設計上の変更無しでも流体圧テンション付加の使用を可能にするような中間的段階が考案されてきた。理想的には、適用後に離脱されてスタッドボルト自体を交換する必要のない工具といったような機器が使用されることになる。
【０００５】
発明の概要
電力産業のための高温流体圧ナットの開発において得られた経験に従って、本発明者は、本明細書において、タービンケーシングを固定する上で使用される固着具といったような、限定された作業構成しか提供しないような状況下で応用されるテンション付加用固着具に固有の問題に対する解決法を提案している。
【０００６】
本発明の目的は、上述の問題に対処する1つ以上の改良及び開発を提供することにある。特に本発明の好ましい目的は、非常に制限された空間内で高い引張り力を加えることのできる流体圧ボルトテンショナ及びそのための付属部品を製造することにある。以下ではさまざまなその他の好ましい目的及び特定の利点が明らかとなることだろう。
【０００７】
本明細書全体を通して、「スタッドボルト」という語は、ボルトとその他の固着具を含むものとする。
【０００８】
本発明は、第１の態様においては、ナットが取付けられたスタッドボルトと共に利用するための流体圧テンショナにおいて、
スタッドボルトと雌ネジで係合するためのプラーバー、
スタッドボルト上の雄ネジ及びプラーバーと係合し、ナットのまわり及び／又はナット全体の上でブリッジを介して及びプラーバーに対して作用を及ぼしスタッドボルトにテンションを加えるため流体圧手段と共に作動するプラーバディを有するか、含み又はこれらから成る流体圧テンショナを提供している。
【０００９】
第２の態様においては、本発明は、１つの物品又は機械から延びる、ナットを有するスタッドボルト又はそれに類するもののための流体圧テンショナにおいて、スタッドボルトの一端部内の雌ネジで係合するためのプラーバー、物品又は機械と係合可能である、ナットのまわり及び／又は上に延びるブリッジ、及びプラーバーとブリッジの間にあり、物品又は機械から離れる方向にスタッドボルトの一端を引張ることにより、プラーバーがスタッドボルトにテンションを加えるようにするべく作動可能である流体圧手段を含み又はこれらから成るテンショナにある。
【００１０】
好ましくは、流体圧テンショナは、スタッドボルトの一端近傍で雄ネジと係合可能でありかつプラーバーと係合可能なプラーバディをさらに含んでいる。
【００１１】
好ましくは、スタッドボルト内の雌ネジの直径は階段状になっており、プラーバーは、相補的な段付き雄ネジを伴うネジ付き端部を有している。
【００１２】
あるいは、スタッドボルト内の雌ネジは、実質的に円錐形又はテーパ付きであり、かつプラーバーは、相補的な実質的に円錐形の又はテーパ付きの雄ネジを伴うネジ端部を有している。
【００１３】
好ましくは、スタッドボルト上の雌ネジ及びプラーバーの端部上の雄ネジは、テーパ付き鋸歯ネジである。
【００１４】
好ましくは、鋸歯ネジの肩は、（スタッドボルトとプラーバーの水平軸に対する法線に対して）約１０度の角度を成している。
【００１５】
好ましくは、プラーバー上の雄ネジのピッチは、スタッドボルト内の雌ネジのピッチよりも大きい。
【００１６】
好ましくは、プラーバー上の雄ネジのピッチは、スタッドボルト内の垂直ネジ山のピッチの１００.１％〜１００.５％である。
【００１７】
第３の態様では、本発明は、スタッドボルト上の雌ネジ及びプラーバーの端部上の雄ネジがテーパ付き鋸歯ネジである、以上で記したとおりのタイプの流体圧テンショナに用いる軸継手にある。
【００１８】
好ましくは、鋸歯ネジの肩は（スタッドボルト及びプラーバーの水平方向軸に対する法線に対し）約１０度の角度を成している。
【００１９】
好ましくは、プラーバー上の雄ネジのピッチは、スタッドボルト内の雌ネジのピッチよりも大きい。
【００２０】
好ましくは、プラーバー上の雄ネジのピッチがスタッドボルト内の垂直ネジ山のピッチの１００.１％〜１００.５％である。
【００２１】
好ましくは、鋸歯タイプのネジの輪郭が、誇張されたネジのルート半径を有するものである。
【００２２】
第４の態様においては、本発明は更に、上述の流体圧テンショナと共に作動するのに適した特定の属性を持つナットにおいて、実質的に円錐形の又はテーパ付きの外周面を伴うナット本体、使用中、ナット本体を受入れるべく相補的円錐形又はテーパ付き凹部を伴う環状シェルを有するか、含み又はこれらから成り、ナット本体が、使用中環状シェルの凹部内でスタッドボルト上に螺合されているナットを提供している。
【００２３】
第５の態様においては、本発明は、上述のとおりの流体圧テンショナと共に用いるナットアセンブリにおいて、 実質的に円錐形の又はテーパ付きの外周面を伴うナット本体、使用中、ナット本体を受入れるべく相補的円錐形又はテーパ付き凹部を伴う環状カラー又はシェルを有するか、含み又はこれらから成り、ナット本体が、使用中環状カラー又はシェルの凹部内でスタッドボルト上に螺合されている、ナットアセンブリを提供している。
【００２４】
好ましくは、ナットアセンブリにはさらに、ベースワッシャ及び環状カラー又はシェルが自動調心式となることができるようにするべく環状カラー又はシェル上の相補的な部分球面によって係合可能な実質的な部分球面を有するベースワッシャをさらに含んでいる。
【００２５】
本発明はさらに、第６の態様において、上述のテンショナ及び円錐形ナットと共に用いて理想的に適するワッシャにおいて、ワッシャの軸に直交する平面に対して角度がついている滑り面で接合する第１及び第２の環状手段、及び所定の場所にあるときに、前記第１及び第２の環状手段間にある滑り面における相対的滑りに対し第１及び第２の環状手段を保持する離脱可能な又は解除可能な手段を有するか、含み又はこれらから成るワッシャが提供されている。
【００２６】
本発明について、ここで、添付図面中にさらに詳細に見られるさまざまな好ましい実施態様を基準にして記述することにする。
【００２７】
本発明の好ましい実施態様の説明
図１は、ナット上を進むためにブリッジを使用する上述の問題に対する既知のアプローチを例示している。スタッドボルト１０には、ナットローテイタを適切な工具と係合させて回転できるようにする穴をもつナットローテイタ１２を備えたナット１１を有する。ナット１１の上には、スタッド１０上にネジにより係合されシリンダ部材１５の中に下方へと延びるピストン部材１４を含む流体圧アセンブリ１３があり、２つの部材１４、１５は、間にある膨張チャンバと共に作動し、このチャンバ内には（充填ポート１６を介して）加圧された作動油が充填され得、この膨張チャンバは符号１７の部分において当業者にとって既知の手段で密封されている。このタイプの構造は上述の先行オーストラリア特許明細書中に見られる。流体圧アセンブリのシリンダ部材１５は、ナット１１全体の上に位置してブリッジ１８に対して作動させられる。流体圧アセンブリ１３の膨張がアセンブリを膨張させ、スタッドボルト１０にテンションを加えてナットローテイタ１２が回転してナットを締めることができるようにする。ナット１１が、スタッドボルト１０により保持されている要素の面に対ししっかりと螺合された後、流体圧は解除され、流体圧アセンブリ１３はスタッドボルト１０から離脱され得、このスタッドボルト１０はかくしてテンションを受けた状態にとどまる。明らかに、スタッドボルト１０に対して横方向の、適用された流体圧アセンブリ１３の寸法は、隣接するスタッドボルト１０間の間隔どりの度合によって制限されることになる。
【００２８】
上述の先行技術の実施態様は、中でナット１１が回転するためのアクセスを可能にするブリッジ１８が例示された状態で、ナット１１全体の上に取付けられている。明らかに、隣接するスタッドボルト１０とナット１１の間にほとんど空間がない場合、ブリッジ１８の壁は薄くなければならず、ブリッジは、作動時に接合面上に高い支圧応力を加えることになる。実際には、ナット１１はほぼ触れるほど近く、このことは、最も近い干渉点といずれかのスタッドボルト１０の直径の間の距離が、テンショナ内に多くの環状領域を許容しないということをも意味している。空間的制限より上になるように拡張したスタッドボルトの使用を必要とするボルトテンショナが製造されてきた。交換用取付け具として使用された場合には、全てのスタッドボルトを交換しタービン絶縁カバーを多大なコストをかけて改変しなければならないことになる。
【００２９】
上述のスタッドボルトは、当然ながら、もとの機器と同じ強度をもつものであり、従って、ボルトテンショナとの連結部分の直径が低減されてボルトテンショナ工具がより多くの内部環状圧力部域をもつことができるようにすることはできない。このことはすなわち、テンショナが、（当業者にとって既知の積層構成の）複数のロードセル及びそれを収容するためのより一層長いスタッド長を有することが必要となるということを意味している。この分野のその他の人々によって作られた、結果としてのテンショナは、従って、機械に対する修正を伴う特殊なスタッドを必要とする巨大な品目であり、近接して使用できない。従って、これらは、連続するスタッド上で使用する場合、ひどく干渉することになる。
【００３０】
上述のことを念頭において、発明者は、比較的にかなり小さい形で製造でき、それでもなお既存のタービンケーシングの浅座ぐり寸法内で高いテンション付加力を提供するような本明細書で記述する流体圧ボルトテンショナを設計した。その結果、これらの品目は従って、全てのケーシングボルト上で同時に使用でき、このことは生産性にとって大きなあと押しとなる。発明者は、既存のスタッドボルト１０をこのシステムに適合させるためそれに対する修正を提案する。最良の実践として、発明者は、既存のナット１１を、より優れたネジ山荷重分布特性をもつ機械的にさらに品質の高いタイプのナット２１という姉妹開発品で置換することを提案している。その他の特別な改良形態としてはスタッドボルト内におけるテンションが除去されるワッシャ２４にある。
【００３１】
以下で提案されるナット２０は、はめ込まれた実質的に円錐形の部材２１又はそれと同等のもの及び好ましくは標準的に球形ベースワッシャ２４上に載っているカラー状の部材２３の３部品アセンブリであってよい。好ましい実施形態（以下参照）においては、円錐ナット２１は、テンション付加中のその回転を可能にするか又は許容するためその外径に切込まれた歯車２２を有するものとすることができる。
【００３２】
図２及び図３には、本発明に従った１つの開発が例示されている。スタッドボルト１９は、本発明に従った流体圧テンション付加用アセンブリ２５内に円錐ナット２１を内蔵するナット構造２０を適用することのできる雄ネジ１９ａを有するものでもよい。流体圧アセンブリ２５には、たとえばロードセル２６について示されているように２９及び３０といったようなそれぞれのピストン及びシリンダを各々伴いかつロードセル２６の場合には充填ポート３１を各々伴う（充填ポート３１はマニホルド３２に連結されている）、この例では２６、２７、２８という番号のついた３基である多数のロードセルの関与を妨げない。ロードセル２６、２７、２８は、（付加的に）スタッドボルト１９内の相補的な中ぐりとネジによって係合しうるネジ付き端部３６までロードセル２６−２８の中心を下向きに延びている、以下「プラーバー」と呼ぶテンション伝達部材３３上で、バーナット３４に対して上向きに働く。プラーバー３３は、ネジによってか又はその他の形でスタッドボルト１９上の雄ネジ（この例では）と係合した以下「プラーバディ」３７と呼ぶ中間荷重伝達手段と共に作用するか又はこの手段に対して働く係合面又は肩部３５を有していてよい。プラーバー３３とプラーバディ３７は連動してスタッドボルト１９にテンションを加える。流体圧アセンブリ２５は、円錐ナット２１を通過し、好ましくは、シェル２３の上面に載ることのできるブリッジ３８を介して下向きに延び、かくしてスタッドボルト１９にテンション付加する過程においてワッシャ２４に対し作用するか又は働く。スタッドボルト１９上のテンション付加アセンブリ２５の作用によるスタッドボルト１９のテンション付加の結果もたらされる伸長は、円錐ナット２１の回転によって吸収することができる。
【００３３】
以上では、スタッドボルト１９の係合用ネジ１９ａを損傷することなく又は各サイズについて許容可能な浅座ぐり寸法を上回ることなく高い引張荷重を加えることのできる手段が例示されている。例示されているとおりに製造されたテンショナアセンブリ２５は、２”のスタッドボルト上で１平方インチあたり５０トンの引張力を生み出すことができる。図示した配置は、スタッドボルト１９の雌ネジ１９ｂ上にプラーバー３３によって加えられた荷重及び雄ネジ１９ａ上にプラーバディ３７によって加えられた荷重をテンション付加中にそれぞれの係合用ネジ山の間で分布させることができるようにする。送出され得る力は、前記力を受けているスタッドボルト１９の断面領域の引張強度によってのみ制限されうる。これは、雌ネジ１９ｂ及び雄ネジ１９ａを介した実際の荷重付加点を操作することによって最大にすることができる。例えば、内側バーが例示通り比較的短かく、プラーバディ３７が例示通りスタッドボルト１９の全厚み内の荷重を取上げたならば、このとき全荷重は、きわめて有利な形で断面を横断して分布することができる。
【００３４】
図５は、図４のスタッドボルト１９、プラーバー３３及びプラーバディ３７を示す。スタッドボルト１９の雌ネジ１９ｂ内のプラーバー３３のネジ付き端部３６のネジ山及びスタッドボルトの雄ネジ１９ａ上のプラーバディ３７のネジ山の相対的範囲は、以上で論述したように符号３９、４０に示す荷重の集中を生み出すように配置することができる。
【００３５】
発明者は、プラーバディタイプの連結が示す組合せではなくむしろプラーバーとスタッドボルトの間の内部又は外部のいずれかのみがネジ切りされた軸継手を有するような本発明の好ましい目的に従ったさらなる装置を設計した。
【００３６】
発明者は、円錐タイプのナットの使用に依存しないこのように記述されてきたテンショナ装置の変形形態も設計した。例示したとおり（以下の論述参照）、六角ナットの作動強度は、その最小壁厚によって支配される。ここで、修正された球形ワッシャ上に全浅座ぐり寸法にて直接ブリッジをとりつけるために六角ナットの対辺間及び対角間寸法の差異を利用することが提案されうる。接合部より上には、リングナットをはめ込むのに充分なスタッド突出部が存在していてよく、テンション付加の完了後、ネジ山を保護するために上面にキャップナットをネジ込むことができる。
【００３７】
図６〜図８は、円錐ナットを使用しないシステムに適用された図４にあるタイプのアセンブリを示す。この実施態様では、スタッドボルト４１には、プラーバー４４及びプラーバディ４５を介してスタッド４１にテンションを加えるため流体圧アセンブリ４３を伴って、ナット４２がはめ込まれている。アセンブリ４３は、ブリッジ４７を介してワッシャ４８まで下方に作用する。図８に見られるようにスタッド４１の露呈端部に保護キャップ（図示せず）がはめ込まれた状態で、ナット４２のテンション付加及び締めつけ後にアセンブリを離脱することができる。ナット４２は、荷重を保持するのにちょうど充分なだけの厚みの丸ナットである。図７には、それと同等の六角ナットが破線の輪郭で示された状態で、丸ナットが見られる。六角ナット構造から離れることにより全体的直径が節約され、テンショナをスタッドボルトに適用したとき共に働くための空間がより大きなものとなる。
【００３８】
タービンテンション付加システムのための全パッケージの一部として、発明者は、アセンブリの一片を切断し除去することによりクランプ力をより迅速に解除できると考えられる場合に往々にして使用されるトーチリングと置換するよう設計されたデバイスを開発した。犠牲部品の使用及び何百万ドルもするハードウェアのまわりでのその酸素切断を擁護するのはむずかしいため、発明者は、任意に解放できる「摩擦ワッシャ」５１の使用を提案している。
【００３９】
図９は、本発明に従った摩擦ワッシャを例示する。このワッシャ５１は、ライン５４で勾配付き表面を横断してかみ合う２つの部分つまり半部分５２、５３から成る。２つの部分５２、５３は、部分５２内のネジ山（図示せず）と穴５６の中でボルト５５によって所定の位置に保持される。ナットを離脱しようとする場合、ボルト５５をとり外すことができ、ハンマーで軽く叩いて、滑り面５４にテンションを解除させることができる。摩擦ワッシャ５１は、接合部に加えられた圧縮力による荷重を受け、２つの半部分５２、５３は摩擦によって合わさった状態に保持される。勾配度は、保持ボルト又はくさび（以下参照）の後にワッシャ５１に衝撃が与えられた時点で、滑りを可能にするように選択される。
【００４０】
上述の摩擦ワッシャ５１は、相対する面の間の摩擦がボルトテンションにより下向きに加えられた力の一つの機能としてワッシャを合わせて保持している。単純ではあるものの有効なデバイスである。関係は基本的に線形であることから、このとき、適正な滑り面角度は、これらの固有の因子及び基本材料の摩擦係数から決定できる。これは、ボルトがテンション下にあるとき、押えネジがアセンブリを一緒に保持するのにちょうど充分な力を提供するような形で設定される。押えネジを離脱し付着摩擦を克服するためのわずかな打撃を加えると、ワッシャは滑り面に沿って分離する。ワッシャの設計は、変えることができる。
【００４１】
図１０及び図１２には、図９のスリップワッシャの変形形態が示されている。図９、図１０及び図１１では、２つの部分は、２つの断面の滑りを可能にするために取外しできるキー５７、５８つまり小さなくさびによって保持されている。図１２では、滑り面は、肩を通って拡張された１といったような穴の中に供給されたボルトと容易に組立てられるように、符号５９で段がついている。高い引張り荷重下でのボルトの取外しについてなおも疑いをもつ人々のためには、これらのことが多大な確信を提供してくれる。実際には、取外し時間が大きく節約される可能性があるため、現在記述されているシステムのその他の特徴を利用しない利用分野においてこれらが大いに役立つかもしれない。
【００４２】
図１３は、環状ロックリング６２がはめ込まれたワッシャの平面図を例示している。このワッシャは、滑り面で遭遇する多数の断面の形で形成されていてよく、図面中では３つ示されている。ワッシャ及びリングは、図１４に横方向断面図で示されている。図１４中、ワッシャは、断面６１、６３及び６４が相対する勾配滑り面でかみ合わさっている状態にある３部分構造である。ロックリング６２は、設置中アセンブリを合わせて保持している。ロックリング６２は、断面の移動を可能にするべく取外しされ得る。図１５及び図１６では、ワッシャ断面６７、６８及び６９がくさび６５、６６により合わせて保持されている３部分アセンブリが示されている。
【００４３】
図１７は、スタッドボルト７１上の円錐ナット７０が、ブリッジ７２内のスロット７３を介して符号７５で示すような穴の中に係合されたトミー・バー７４を用いて回転させられるところを詳細に示す。図１８には１つの変形形態が示されている。図１８では、円錐ナット７０は、ギヤ７７が円錐ナット７０と係合された状態でギヤアセンブリ７６によって回転させられる。ギヤアセンブリ７６は、符号７８において適切な駆動装置を適用することによって回転させられる。
【００４４】
図１９〜図２７には、ロックリング７９が、合わせてワッシャとして作用する符号８０で示すセグメントを保持している、上述のワッシャの変形形態が例示されている。ロックリングを取外すと、これらのセグメントが解放され荷重を解除する。図２１の部品８１は、円錐形の面を有していてよい。図２７の部品８３は、合わさって図２５のアセンブリを形成する平坦な面８４を伴って形成されている。
【００４５】
図２８は、スタッドボルト１１９に円錐ナットアセンブリ１２０が備わりこのスタッドボルト１１９上の雄ネジ１１９ａの直径の減少がないプラーバー１３３／プラーバディ１３７の組合せを流体圧テンションシステム１２５が有している１つの配置を示す。
【００４６】
図２９では、スタッドボルト２１９上の雄ネジ２１９ａは減少した直径をもつものである。
【００４７】
図３０は、プラーバー３３３が、スタッドボルト３１９内の段付き中ぐり内の雌ネジ３１９ｂと係合させるべくそれぞれの段付き直径領域３３６ａ及び３３６ｂ（係合部３３５から離れる方向）の形に分割されたネジ付き端部３３６を有している流体圧テンション付加システム３２５を示す。プラーバディ３３７がスタッドボルト上で雄ネジ３１９ｂと係合させられている。
【００４８】
図３３は、それぞれのネジ４３６ａ（ＢＢ４３３上）及び４１９ｂ（スタッドボルト４１９上）が図３３に拡大して示したような（実質的に）円錐形の相補的な形態をもっている、（流体圧テンションシステム４２５の）プラーバー４３３とスタッドボルト４１９の間のより好ましい軸継手配置を示している。
【００４９】
発明者は、テンショナ／スタッドボルトの界面のためのさまざまなネジ付き連結を検討し、最高の応力分布をもつ最も単純な形態が特にこの目的でモデリングされた１０°のテーパのついた鋸歯ネジであることを発見した。６０°のネジ山を伴うテーパ付き円錐形状は、試錐において使用される産業用の回転式地中掘削孔用ハンマーが、砕岩装置の構成要素と同様、修正されたテーパ付き鋸歯ネジの形を有することから、ドリル鋼といったような引張りロッドのためのコネクタとして、広く存在してきた。このタイプのネジを使用することのもつ特定的な利点は、ゆるみに強く、取外しが迅速であるという点にあり、又ネジ型としての薄壁要素の使用は、半径方向のスラスト力を生成しない。発明者は、ネジ山上にほぼ完璧な荷重分布を与える（スタッドボルト上で３.００mmであるのに比べ）プラー上でわずかな過剰ピッチ（増大したネジ山ピッチ）（例えば３.００５mm）を伴う修正型鋸歯ネジを使用することを選択した。鋸歯形ネジの肩は、基本的にプラーとボルトの共通軸に対し垂直であり、従って半径方向のスラストを全くもたない。
【００５０】
発明者は、図３３に示されているようなこの利用分野のための特定的なネジ型を設計した。これは、一般的型に共通の応力集中を防ぐため、きわめて低いすくい角と誇張されたルート半径を有する。構成要素中のより均等な応力集中パターンが図３４に示された応力集中パターンについて例示されている。
【００５１】
円錐ナットアセンブリ２０は、次の目的で可能なかぎり最良の構成要素形状を得るためコンピュータモデリングを用いて特定的に設計することができる。 すなわち、
１．荷重ナットアセンブリに伝達するときに、流体圧機構によって提供されたこの荷重の最大の割合を保持するため、
２．標準的なナット／ボルト連結で見い出される荷重集中よりもむしろネジ付き界面の均等な荷重付加を提供するため。
【００５２】
このことは好ましくは、「テンション付加後の」理想的なたわんだ形状を与えることになる「テンション付加前」の精確な寸法セットを決定するべくテンショナの完全な作動サイクル中の構成要素のたわみをモデリングすることによって達成される。当然、構成要素のさまざまな断面の形状は、サイクル中に変わり、設計者は、それらの圧縮された形状が固着具の最適化された性能を可能にするような形でそれらをどんな形状で作るべきかを知らなくてはならない。
【００５３】
「円錐ナット」アセンブリ２０の作動はかなり複雑である。流体圧圧送段階中所定の位置に螺合された後、圧力がシステムから解除された時点で（内部円錐面を伴う）上部ナット部分はまず最初にテンションを受け、単純に、カラー又は円錐外側部分２３との係合用上部面をしっかり保持する。その後、圧力解除が続くにつれて、「円錐ナット」アセンブリ２０に伝送されている荷重は増大し、ネジの下部部分は、漸進的に上向きに半径方向にたわみ、カラーの隣接したテーパ付き面と接触する。この作用は、実際にネジ接触領域全体を通して荷重集中を散逸させ、従って、半径方向スラスト係数及びシステム内の引張荷重及びボルト拡張の付随する損失を制限する。
【００５４】
本発明は、理想的にそれが応用されるタスクに関係する好適な配置に関して記述されてきた。本発明の範囲は、ここで記述された実施態様及び用途に制限されるわけではなく、当業者にとって明らかであるその他の広範な利用分野に及んでいる。いくつかの例としては、その構成要素が引張り部材によって保持されるバルブ、フランジ、ポンプ、コンプレッサ、エンジン及び圧力容器がある。
【図面の簡単な説明】
図１はスタッドボルト上のナットにテンション付加するための先行技術のアプローチを例示している。
図２及び図３は本発明に従ったナットの平面及び垂直断面図である。
図４は図２及び図３に見られるタイプのナットに取付けられた流体圧テンショナを通る垂直断面図である。
図５は図４中の細部の図である。
図６〜８は本発明に従ったもう１つの流体圧テンショナの垂直断面図、平面図及び断面詳細図である。
図９は本発明に従ったワッシャの一実施態様の図である。
図１０〜１２は本発明と共に用いるワッシャの変形実施態様の図である。
図１３〜１６は本発明に従ったワッシャについてのさらなる実施態様を示す。
図１７及び１８は本発明に従ったテンション付加システム内で利用されるナットを回転させるための機構の詳細図を示す。
図１９〜２７は本発明に従ったワッシャについての付加的な実施態様を示す。
図２８はテンション付加手段とスタッドボルトの間の軸継手の１つの実施態様を示す垂直断面図である。
図２９は軸継手の第２の実施態様の類似の図である。
図３０は軸継手の第３の実施態様の類似の図である。
図３１は図３０のプラーバーの垂直立面図である。
図３２は軸継手の第４の実施態様の垂直断面図である。
図３３は拡大した軸継手のネジの断面図である。
図３４は図３３の軸継手における応力集中を示す断面図である。

Claims (14)

1. １つの物品又は機械から延びるナットを有するスタッドボルト又はそれに類するもののためのテンショナにおいて、
   スタッドボルトの一端部内の雌ネジで係合するためのプラーバー、
   物品又は機械と係合可能である、ナットのまわり及び／又は上に延びるブリッジ、
   プラーバーとブリッジの間にあり、物品又は機械から離れる方向にスタッドボルトの一端を引張ることにより、プラーバーがスタッドボルトにテンションを加えるようにするべく作動可能である流体圧手段、及び
   前記ナットと前記物品又は機械の間に配置されるワッシャであって、該ワッシャの軸に直交する平面に対して角度がついている滑り面で接合する第１及び第２の環状手段、及び所定の場所にあるときに前記第１及び第２の環状手段間の前記滑り面における相対的滑りに対し前記第１及び第２の環状手段を保持する離脱可能な又は解除可能な手段を含むワッシャ、
   を含む又はこれらから成る流体圧テンショナ。
2. スタッドボルトの一端近傍で雄ネジと係合可能でありかつプラーバーと係合可能なプラーバディをさらに含む請求項１記載の流体圧テンショナ。
3. スタッドボルト内の雌ネジの直径が階段状になっており、プラーバーが、相補的な段付き雄ネジを伴うネジ付き端部を有する請求項１又は２記載の流体圧テンショナ。
4. スタッドボルト内の雌ネジが実質的に円錐形又はテーパ付きであり、かつ プラーバーが、相補的な実質的に円錐形又はテーパ付きの雄ネジを伴うネジ端部を有する請求項１又は２記載の流体圧テンショナ。
5. スタッドボルト上の雌ネジ及びプラーバーの端部上の雄ネジが、テーパ付き鋸歯ネジである請求項１、２又は４記載の流体圧テンショナ。
6. 鋸歯ネジの肩が、スタッドボルトとプラーバーの水平軸に対する法線に対して約１０度の角度を有する請求項５記載の流体圧テンショナ。
7. プラーバー上の雄ネジのピッチが、スタッドボルト内の雌ネジのピッチよりも大きい、請求項６記載の流体圧テンショナ。
8. プラーバー上の雄ネジのピッチが、スタッドボルト内のかみ合わせネジ山のピッチの１００.１％〜１００.５％である請求項７記載の流体圧テンショナ。
9. 実質的に円錐形の又はテーパ付きの外周面を伴うナット本体、
   使用中、ナット本体を受入れるべく相補的円錐形又はテーパ付きリセスを伴う環状カラー又はシェル、及び、
   前記環状カラー又はシェルと前記物品又は機械の間に配置される前記ワッシャを有するか、含み又はこれらから成り、
   ナット本体は、使用中環状カラー又はシェルの凹部内で前記スタッドボルト上に螺合されており、
   前記ワッシャが、該ワッシャの軸に直交する平面に対して角度がついている滑り面で接合する第１及び第２の環状手段、及び、所定の場所にあるときに前記第１及び第２の環状手段間の前記滑り面における相対的滑りに対し前記第１及び第２の環状手段を保持する離脱可能な又は解除可能な手段を含む請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体圧テンショナに用いるナットアセンブリ。
10. 前記ワッシャ及び環状カラー又はシェルが自動調心式となることができるようにするべく、前記ワッシャに環状カラー又はシェル上の相補的な部分球面と係合可能な実質的な部分球面を設けた請求項９記載のナットアセンブリ。
11. ワッシャの軸に直交する平面に対して角度がついている滑り面で接合する第１及び第２の環状手段、及び
    所定の場所にあるときに前記第１及び第２の環状手段間の前記滑り面における相対的滑りに対し前記第１及び第２の環状手段を保持する離脱可能な又は解除可能な手段、
    を有するか、含む又はこれらから成る請求項１〜８のいずれか１項記載のテンショナ及び／又は請求項９又は１０に記載のナットアセンブリに用いるワッシャ。
12. ナットが取付けられたスタッドボルトと共に利用するための流体圧テンショナにおいて、
    スタッドボルトと雌ネジで係合するためのプラーバー、
    スタッドボルト上の雄ネジ及びプラーバーと係合するためのプラーバディ、
    ナットのまわり及び／又はナット全体の上でブリッジを介して及びプラーバーに対して作用を及ぼし、スタッドボルトにテンションを加える流体圧手段、
    前記ナットと共にスタッドボルトに取り付けられるワッシャであって、該ワッシャの軸に直交する平面に対して角度がついている滑り面で接合する第１及び第２の環状手段、及び所定の場所にあるときに前記第１及び第２の環状手段間の前記滑り面における相対的滑りに対し前記第１及び第２の環状手段を保持する離脱可能な又は解除可能な手段を含むワッシャ、
    を有するか、含む又はこれらから成る流体圧テンショナ。
13. 請求項１２に記載の流体圧テンショナに用いるナットアセンブリにおいて，
    前記ナットアセンブリがナットと前記ワッシャを有するか、含み又はこれらから成り、
    前記ナットが、
    実質的に円錐形の又はテーパ付きの外周面を伴うナット本体、
    使用中、ナット本体を受入れるべく相補的円錐形又はテーパ付き凹部を伴う環状シェルを含み、
    前記ナット本体が、使用中環状シェルの凹部内でスタッドボルト上に螺合されていると共に、
    前記ワッシャが、
    該ワッシャの軸に直交する平面に対し角度がついている滑り面で接合する第１及び第２の環状手段、及び
    所定の場所にあるときに前記第１及び第２の環状手段間の前記滑り面における相対的滑りに対し前記第１及び第２の環状手段を保持する離脱可能な又は解除可能な手段を含むナットアセンブリ。
14. ワッシャの軸に直交する平面に対し角度がついている滑り面で接合する第１及び第２の環状手段、及び
    所定の場所にあるときに前記第１及び第２の環状手段間の前記滑り面における相対的滑りに対し前記第１及び第２の環状手段を保持する離脱可能な又は解除可能な手段を含む又はこれらから成る請求項１２記載のテンショナ及び／又は請求項１３記載のナットアセンブリに用いるワッシャ。

Images