JP5387324B2 - バックステー連結機構 - Google Patents

Description

本発明は、火炉の高さ方向に配設される垂直バックステーと火炉の幅方向に配設される水平バックステーとを連結するためのバックステー連結機構に関するものである。

周知のように、火力発電所等に設置される火炉は、複数の水管とこれらの水管同士の間に配置されるフィンとによって構成される炉壁を有している。
このような炉壁は、火炉を覆って建てられる建屋から吊り下げられることによって支持されており、剛性が弱い。このため、炉壁の剛性を高め、炉壁の熱膨張や炉内の圧力変動によって火炉が大きく変形することを抑止するために、火炉周りに複数のバックステーが配置されている。
これらのバックステーは、火炉周りに炉壁に沿って水平に配置される水平バックステーと、火炉周りに炉壁に沿って垂直に配置される垂直バックステーとによって構成されており、各バックステーが例えばＨ型鋼等から構成されている。

特開２００１−２２１４０４号公報

ところで、バックステーは、火炉の過度な変形を防止するものの、その変形を完全に抑えるものではない。このため、火炉が熱膨張によって変形した場合には、これに伴ってバックステーも変位することとなる。
通常、バックステーは、火炉の高さ方向に配設される垂直バックステーと火炉の幅方向に配設される水平バックステーとから構成されている。そして、これらの垂直バックステーと水平バックステーとは連結されているが、上述の火炉の変形によって垂直バックステーが水平バックステーに対して上下方向に移動するため、垂直バックステーが水平バックステーに対して上下方向にスライド可能に連結されている。

より詳細に説明すると、水平バックステーは、火炉の高さ方向に複数段に配設されており、垂直バックステーが各段の間に配設されている。そして、各垂直バックステーは、上端が自らの上に配設された水平バックステーに溶接されて固定され、下端を含む下部が自らの下に配設された水平バックステーに設けられた枠形状のソケット部に挿入されている。ここで、垂直バックステーの下端は、水平バックステーと固定されておらず、ソケット部に挿入されているのみであるため、火炉の変形によって垂直バックステーが水平バックステーに対して上下方向に移動した場合には垂直バックステーが水平バックステーに対して上下方向にスライドする。

なお、このように垂直バックステーは、水平バックステーに対して上下方向にスライドするものの、その下端は常にソケット部の内部に位置する。このため、垂直バックステーとソケット部の内壁面とが常に当接可能とされており、これによって水平バックステーの倒れが防止されている。

さて、火力発電所等の建設時にこのようなバックステーを火炉周りに配設する場合には、先に水平バックステーを配設し、その後水平バックステー間に垂直バックステーを配設している。ところが、水平バックステーの倒れを防止する機能を有する垂直バックステーが、上端が上方の水平バックステーに溶接され、下部が下方の水平バックステーに設けられたソケット部に挿入されるまでの間は、水平バックステーの倒れを抑える必要があるため、火炉周りに水平バックステーを支持する仮設材を設置している。このような仮設材は、倒れようとする水平バックステーを全て水平のまま支持する必要があるため、非常に多くの建設資材が必要となる。また、全ての垂直バックステーを配設した後は、仮設材を全て撤去する必要がある。このため、水平バックステーを支持するための仮設材に起因して、火力発電所等の建設における工期の長期化及び建設コストの増加を招くこととなる。

また、垂直バックステーを配設する場合には、建設現場において、垂直バックステーの上端と水平バックステーとを溶接し、その後垂直バックステーの下部を囲むように水平バックステーに対してソケット部を溶接する。このため、建設現場における溶接作業が多く、これに起因して工期の長期化及び建設コストの増加を招くこととなる。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、垂直バックステーと水平バックステーとを連結する際に要する溶接作業の負担低減、及び、水平バックステーの倒れを防止するための仮設材に必要とされる建設資材の低減を図ることを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、火炉の高さ方向に配設される垂直バックステーと火炉の幅方向に配設される水平バックステーとを連結するためのバックステー連結機構であって、上記垂直バックステーの下端と上記水平バックステーとの間にて上記垂直バックステーの下端から離間されて上記水平バックステーに固定されるソケット部と、上記垂直バックステーの下部に固定されると共に上記ソケット部に上下スライド可能に差し込まれて上記水平バックステーの火炉の水平方向に対する傾斜を抑制し、さらに上記ソケット部に締結可能とされた差込部とを備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記差込部の下部及び上記ソケット部にボルト挿通孔を有し、これらの挿通孔を重ねてボルトを挿通して固定することによって上記ソケット部と上記差込部とが締結されるという構成を採用する。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記差込部がボルト締結により上記垂直バックステーの下部に固定されているという構成を採用する。

第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記垂直バックステーの上部と上記水平バックステーとがボルト締結により固定されているという構成を採用する。

第５の発明は、上記第１〜第４いずれかの発明において、上記垂直バックステー及び上記ソケット部が、断面が同一サイズのＨ型形状を有し、平面視がＨ型となりかつ平面視で重ねて配置されているという構成を採用する。

本発明によれば、垂直バックステーの下部に固定されると共にソケット部に上下スライド可能に差し込まれる差込部がソケット部に締結可能とされている。このため、水平バックステー及び垂直バックステーを配設する際に、差込部をソケット部に締結させておくことによって垂直バックステーと水平バックステーとが剛結合された状態となる。このため、倒れようとする水平バックステーに起因する荷重の少なくとも一部を垂直バックステーによって受けることが可能となり、従来の仮設材の建設資材を低減させる、あるいは従来の仮設材を設けることなく水平バックステー及び垂直バックステーの配設が可能となる。
なお、水平バックステーと垂直バックステーの配設が完了し、水平バックステーを炉壁等によって支持可能となった場合には、差込部とソケット部との締結を解除することによって、差込部すなわち垂直バックステーが水平バックステーに対して上下方向にスライド可能となる。また、水平バックステーの倒れが差込部とソケット部の内壁とが当接することによって防止される。

また、本発明によれば、差込部を垂直バックステーと別体とすることによって、垂直バックステーの全長が短くなり、垂直バックステーと下の水平バックステーとの間にソケット部を配置することが可能となっている。このため、水平バックステーと垂直バックステーの配設時に、垂直バックステーとソケット部とが干渉することがなく、工場において予めソケット部を水平バックステーに溶接しておくことができる。よって、本発明によれば、現場における溶接作業の負担低減を図ることが可能となる。

以上のように、本発明によれば、垂直バックステーと水平バックステーとを連結する際に要する溶接作業の負担低減、及び、水平バックステーの倒れを防止するための仮設材に必要とされる建設資材の低減を図ることが可能となる。

火炉周りに配設されたバックスステーを示す斜視図である。 本発明の一実施形態におけるバックステー連結機構を含む垂直バックステー及び水平バックステーの側面図である。 図２のＡ−Ａ線矢視図である。 図２のＢ−Ｂ線矢視図である。

以下、図面を参照して、本発明に係るバックステー連結機構の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

図１は、火炉Ｂ周りに配設されたバックステー１を示す斜視図である。バックステー１は、火炉Ｂの炉壁に対して所定の間隔を空けて配設されると共に不図示の支材によって火炉Ｂと接続されており、これによって火炉Ｂの変形を抑制するものである。なお、バックステー１自体は、例えば火炉Ｂの上部に設置される支持構造体Ｋから、火炉Ｂと共に吊り下げ支持されている。

このバックステー１は、図１に示すように、火炉Ｂの高さ方向に配設される垂直バックステー２と、火炉Ｂの幅方向に配設される水平バックステー３とから構成されている。
水平バックステー３は、平面視において火炉Ｂの周囲全体を囲うように配置され、高さ方向に複数段配設されている。
垂直バックステー２は、水平バックステー３の各段の間に配設されている。この垂直バックステー２は、上述のバックステーとしての機能に加え、水平バックステー３の倒れを防止するための突っ張り棒として機能も有している。より詳細には、水平バックステー３は、火炉Ｂの路壁に近い側が不図示の支材によって火炉Ｂの路壁に接続されているため、自重によって支材料との接続箇所を中心として傾斜し倒れようとする。これに対して、上下に離間する水平バックステー３の間に垂直バックステー２を配設することによって、水平バックステー３が倒れようとすることを防止している。
なお、本実施形態においてこれらの垂直バックステー２と水平バックステー３とは、Ｈ型鋼によって構成されている。また、垂直バックステー２は、水平バックステー３よりも小さな断面積のＨ型鋼とされている。

そして、本実施形態のバックステー連結機構１０は、上述の垂直バックステー２と水平バックステー３とを連結するためのものである。
図２は、バックステー連結機構１０を含む垂直バックステー２及び水平バックステー３の側面図である。また、図３が図２のＡ−Ａ線矢視図であり、図４がＢ−Ｂ線矢視図である。
なお、図２に示すように、本実施形態において水平バックステー３は、自らのウェブ３ａが水平となり、フランジ３ｂが炉壁から離間する方向に配列されるように姿勢設定されている。また、垂直バックステー２は、自らのウェブ２ａが垂直となり、フランジ２ｂが炉壁から離間する方向に配列されるように姿勢設定されている。

図２〜図４に示すように、本実施形態のバックステー連結機構１０は、ソケット部２０と、下部スプライスプレート３０（差込部）と、上部固定部４０と、上部スプライスプレート５０とを有している。

ソケット部２０は、下部スプライスプレート３０が差し込まれるものであり、垂直バックステー２の下端２ｃと水平バックステー３との間に配置される。そしてソケット部２０は、上端が垂直バックステー２の下端２ｃから僅かに離間して配置されると共に、下端が水平バックステー３のウェブ３ａに溶接されて固定されている。なお、水平バックステー３のウェブ３ａ上にはフランジ３ｂ間にリブ３ｃが形成されており、このリブ３ｃにもソケット部２０が溶接されることで強固に固定されている。
このソケット部２０は、図３に示すように、断面が垂直バックステー２と同一サイズのＨ型を有しており、垂直バックステー２と同様に自らのウェブ２０ａが垂直となり、フランジ２０ｂが炉壁から離間する方向に配列されるように姿勢設定されている。そして、ソケット部２０と垂直バックステー２とは、平面視において重なるように上下方向に並んで配置されている。
また、ソケット部２０のウェブ２０ａの上部にはボルトが挿通可能な貫通孔２０ｃが水平方向に並んで２つ形成されている。

下部スプライスプレート３０は、垂直バックステー２の下部に固定されると共に、ソケット部２０に上下スライド可能に差し込まれている。より詳細には、本実施形態において下部スプライスプレート３０は、ソケット部２０のウェブ２０ａとフランジ２０ｂとによって囲われた領域に差し込まれる。
この下部スプライスプレート３０は、図３に示すように、ソケット部２０のウェブ２０ａの壁面に当接される中央部３０ａと、ソケット２０のフランジ２０ｂの壁面に当接される屈曲部３０ｂとを備える、平面視が略コの字状のプレート部材である。そして、下部スプライスプレート３０は、ソケット部２０の両側の各々に対して設置されることによって合計２つ設けられている。
また、各下部スプライスプレート３０は、その上部が２つのボルト６０によって垂直バックステー２の下部に固定されている。すなわち、下部スプライスプレート３０は、ボルト締結により垂直バックステーの下部に固定されている。

そして、本実施形態のバックステー連結機構１０においては、下部スプライスプレート３０の下部に、ボルトが挿通可能な貫通孔３０ｃが形成されている。そして、この貫通孔３０ｃは、ソケット部２０のウェブ２０ａに形成された貫通孔２０ｃと重なるように、貫通孔２０ｃと同様に水平方向に並んで２つ形成されている。
つまり、本実施形態のバックステー連結機構１０では、貫通孔２０ｃと貫通孔３０ｃとを重ねてボルトを挿通すると共にナットを装着することによって、下部スプライスプレート３０がソケット部２０に対して締結可能とされている。

上部固定部４０は、ソケット部２０と略同一サイズのＨ型鋼によって形成されており、水平バックステー３のウェブ３ａの下面に対して溶接されることによって固定されている。なお、水平バックステー３のウェブ３ａの下面にもフランジ３ｂ間にリブ３ｄが形成されており、このリブ３ｄにも上部固定部４０が溶接されることで強固に固定されている。そして、この上部固定部４０も、ソケット部２０と同様に、垂直バックステー２に対して平面視において重なるように配置されている。

上部スプライスプレート５０は、垂直バックステー２の上部と上部固定部４０とを接続するためのプレート部材である。そして、上部固定部４０と垂直バックステー２とは、互いに上部スプライスプレート５０にボルト７０によって締結されることによって接続される。
なお、上部スプライスプレート５０は、図４に示すように、垂直バックステー２のウェブ２ａと上部固定部４０のウェブ４０ａとを接続するための２つのウェブ接続プレート５０ａと、垂直バックステー２のフランジ２ｂと上部固定部４０のフランジ４０ｂとを接続するための４つのフランジ接続プレート５０ｂとによって構成されている。

このような構成を有する本実施形態のバックステー連結機構１０において、下部スプライスプレート３０がソケット部２０に締結されていないと、熱膨張等によって火炉Ｂが高さ方向に伸縮し、これによって垂直バックステー２と水平バックステー３との高さ方向の位置関係が変位した場合であっても、下部スプライスプレート３０がソケット部２０に差し込まれた状態でスライドすることによって垂直バックステー２や水平バックステー３に応力が作用することを抑止することができる。
また、下部スプライスプレート３０の屈曲部３０ｂがソケット２０のフランジ２０ｂの壁面に当接されていることから、水平バックステー３が、炉壁から離間した側のフランジ部３ｂが下方に向かうように傾斜しようとした場合であっても、その傾斜を抑えることができる。

そして、本実施形態のバックステー連結機構１０によれば、火力発電所の建設時において、水平バックステー及び垂直バックステーを火炉Ｂ周りに配設する際に、下部スプライスプレート３０をソケット部２０に締結させておくことによって垂直バックステー２と水平バックステー３とが剛結合された状態となる。このため、配設途中において倒れようとする水平バックステー２に起因する荷重の少なくとも一部を垂直バックステー３によって受けることが可能となり、従来の仮設材の建設資材を低減させるあるいは従来の仮設材を設けることなく水平バックステー３及び垂直バックステー２の配設が可能となる。
なお、水平バックステー３と垂直バックステー２の配設が完了し、水平バックステー３を炉壁等によって支持可能となった場合には、下部スプライスプレート３０とソケット部２０との締結を解除することによって、下部スプライスプレート３０すなわち垂直バックステー２が水平バックステー３に対して上下方向にスライド可能となる。また、水平バックステー３の倒れが下部スプライスプレート３０とソケット部２０の壁面とが当接することによって防止される。

また、本実施形態のバックステー連結機構１０によれば、下部スプライスプレート３０を垂直バックステー２と別体とすることによって、垂直バックステー２の全長が短くなり、垂直バックステー２と下の水平バックステー３との間にソケット部２０を配置することが可能となっている。このため、水平バックステー３と垂直バックステー２の配設時に、垂直バックステー２とソケット部２０とが干渉することがなく、工場において予めソケット部２０を水平バックステー３に溶接しておくことができる。よって、本実施形態のバックステー連結機構１０によれば、現場における溶接作業の負担低減を図ることが可能となる。

以上のように、本実施形態のバックステー連結機構１０によれば、垂直バックステー２と水平バックステー３とを連結する際に要する溶接作業の負担低減、及び、水平バックステー２の倒れを防止するための仮設材に必要とされる建設資材の低減を図ることが可能となる。

また、本実施形態のバックステー連結機構１０によれば、予め下部スプライスプレート３０の下部及びソケット部２０にボルト挿通孔３０ｃ，２０ｃを有し、これらの挿通孔を重ねてボルトを挿通して固定する。
このため、本実施形態のバックステー連結機構１０によれば、下部スプライスプレート３０とソケット部２０とをより簡単に締結することができると共に、締結の解除も容易に行うことができる。

また、本実施形態のバックステー連結機構１０においては、垂直バックステー２の上部と水平バックステー３とが、上部固定部４０及び上部スプライスプレート５０とによってボルト締結により固定されている。
このため、垂直バックステー２の上部と水平バックステー３とを溶接することなく垂直バックステー２の上部と水平バックステー３とを固定することができる。よって、垂直バックステー２と水平バックステー３とを連結する際に要する溶接作業の負担をさらに低減させることが可能となる。

以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、垂直バックステー２、水平バックステー３、ソケット部２０等がＨ型鋼からなる構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものでなく、垂直バックステー２、水平バックステー３及びソケット部２０等が異なる形状を有していても良い。

また、上記実施形態においては、垂直バックステー２の上部と水平バックステー３とが、上部固定部４０及び上部スプライスプレート５０とによってボルト締結により固定されている構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、垂直バックステー２の上部と水平バックステー３とを溶接によって固定するようにしても良い。

１０……バックステー連結機構、２０……ソケット部、３０……上部スプライスプレート（差込部）、４０……上部固定部、５０……上部スプライスプレート、Ｂ……ボイラ

Claims (5)

1. 火炉の高さ方向に配設される垂直バックステーと火炉の幅方向に配設される水平バックステーとを連結するためのバックステー連結機構であって、
   前記垂直バックステーの下端と前記水平バックステーとの間にて前記垂直バックステーの下端から離間されて前記水平バックステーに固定されるソケット部と、
   前記垂直バックステーの下部に固定されると共に前記ソケット部に上下スライド可能に差し込まれて前記水平バックステーの火炉の水平方向に対する傾斜を抑制し、さらに前記ソケット部に締結可能とされた差込部と
   を備えることを特徴とするバックステー連結機構。
2. 前記差込部の下部及び前記ソケット部にボルト挿通孔を有し、これらの挿通孔を重ねてボルトを挿通して固定することによって前記ソケット部と前記差込部とが締結されることを特徴とする請求項１記載のバックステー連結機構。
3. 前記差込部がボルト締結により前記垂直バックステーの下部に固定されていることを特徴とする請求項１または２記載のバックステー連結機構。
4. 前記垂直バックステーの上部と前記水平バックステーとがボルト締結により固定されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載のバックステー連結機構。
5. 前記垂直バックステー及び前記ソケット部は、断面が同一サイズのＨ型形状を有し、平面視がＨ型となりかつ平面視で重ねて配置されていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載のバックステー連結機構。

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