JP5795388B2

JP5795388B2 - ユニオンナットによる取外可能な接合

Info

Publication number: JP5795388B2
Application number: JP2013554837A
Authority: JP
Inventors: バスティアン・ガイスラー
Original assignee: シーメンスアクティエンゲゼルシャフト
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2032-02-06
Also published as: CN103392091A; JP2014511464A; WO2012113639A1; EP2492567A1; EP2652381A1

Description

本発明は、第１パイプコネクタ端部を有する第１パイプコネクタと、第２パイプコネクタ端部を有する第２パイプコネクタと、ネジ山を介して第１パイプコネクタと接合されているユニオンナットとを備える接合構造体に関する。

そのような接合構造体は、機械工学の様々な領域で用いられる。特に、そのような接合構造体は、流体機械構造、特に蒸気タービン構造で使われる。高圧蒸気タービンにおいては、通常、比較すると非常に高い蒸気パラメータを備える蒸気が用いられる。それで、高圧蒸気タービン用の生蒸気の温度と圧力は、６００℃以上と３００バール以上になる。この場合の技術的問題は、適切な手段で、部分高圧タービンの流路に蒸気を誘導することである。高圧蒸気タービンは本質的に、ロータと、内部ハウジングと、当該内部ハウジングの周囲に設けられている外部ハウジングとを備える。蒸気は、流路に達するために、外部ハウジングと内部ハウジングとを通って誘導されなくてはならない。通常蒸気は、外部ハウジングを通り、流入コネクタを介して内部ハウジングを通って、流路に誘導される。流入コネクタは、バルブ構造体と接合されている。高い蒸気パラメータには、同様にバルブ構造体に対する大きな負荷が必要とされ、その結果バルブ構造体は比較的高い質量と改善された冷却システムとを備える。バルブ構造体は、通常、パイプコネクタ端部としても形成されている外部ハウジングの流入コネクタとともに設けられるパイプコネクタ端部を備える。修正作業の際に、外部ハウジングへの到達を可能にするために、この接合はできる限り取外可能に構築されている必要がある。

従来の接合構造体は、第１パイプコネクタ端部を有する第１パイプコネクタを備え、このパイプコネクタ端部はネジ山を備え、かつ第２パイプコネクタ端部を備える第２パイプコネクタを有するバルブ構造体を備える。この第２パイプコネクタ端部は、通常、第１パイプコネクタ端部と同じ直径を備える。比較的大きいユニオンナットによって、第１パイプコネクタ端部は、第２パイプコネクタ端部と効果的に互いにネジの力で接合される。バルブから外部ハウジングへの伝達力を伝達できるようにするために、ユニオンナットは、第１取り付けステップにおいて第１パイプコネクタ端部の周囲に設けられる突起部を備える。第２取り付けステップにおいて、パイプコネクタ端部は、残りのバルブコネクタと、コストの高いナローギャップ溶接によって、費用をかけて互いに溶接される。しかしながら、ユニオンナットをその後に、もはや破壊することなくバルブ構造体から取り外すことができない。

ユニオンナットをバルブハウジングから分離するのを可能にする、取外可能な接合構造体を手に入れることが望ましい。それゆえ本発明の課題は、コストの高いナローギャップ溶接を行わない、取外可能な接合構造体を提供することである。

この課題は、第１パイプコネクタ端部を有する第１パイプコネクタと、第２パイプコネクタ端部を有する第２パイプコネクタと、当該第２パイプコネクタ端部に設けられているネジ山リングと、ネジ山を介して第１パイプコネクタと接合されていて、第１パイプコネクタの方向にネジ山リングに対して伝達力が及び得るように形成されているユニオンナットとを備える接合構造体によって解決される。

それによって本発明に従えば、さらなる構成部材、すなわち、第２パイプコネクタ端部に設けられているネジ山リングを考慮することが提案される。ネジ山リングは、ネジ山リングと第２パイプコネクタ端部との間のネジ山を介して取り付けられる。ネジ山リングの外径は、続いて、第１パイプコネクタ端部の直径とほぼ同じである。ユニオンナットの力は、ネジ山リングに作用する。その際ユニオンナットは、ネジ山リングが第２パイプコネクタに設けられていない場合、ユニオンナットを第２パイプコネクタ端部から取り除くことができるように、形成される。すなわち、ユニオンナットの最小直径は、第２パイプコネクタ端部の直径よりも大きいということである。それで、第２パイプコネクタ端部は、鋳造から作られてよく、複雑でコストの高いナローギャップ溶接を行わなくてよい。

従属請求項においては、有利なさらなる形態が挙げられている。

それで第１の有利なさらなる一形態においては、クロム鋼あるいはニッケル基が用いられる。

それで、ネジ山リングがネジ山を介して第２パイプコネクタ端部と接合されていれば、有利である。それによって、ネジ山リングを取外可能に第２パイプコネクタ端部と接合する、比較的簡単な可能性がもたらされる。

さらなる有利な一形態において、ネジ山リングとユニオンナットとは、ユニオンナットが第２パイプコネクタ端部から分離可能に形成されている。すなわち、第１近似では、ユニオンナットの内径が、第２パイプコネクタ端部の外径よりも大きいということである。

さらなる有利な一形態において、第１パイプコネクタ端部は第１直径を備え、ネジ山リングは外径を備え、第１直径と外径とはほぼ同一である。それで、ネジ山リングから第１パイプコネクタ端部への最適な力伝達が可能である。

さらなる有利な一形態において、ユニオンナットは、ネジ山リングと当接するユニオンナット接触面を有する内側突起部を備え、当該ユニオンナット接触面を介して伝達力が及び得る。有利には、このユニオンナット接触面は、ほぼ流れ軸に沿って示されている対称軸に対してほぼ垂直に形成されている。

さらなる有利な一形態において、第１パイプコネクタ端部と第２パイプコネクタ端部とは、互いに接触して設けられている。それによって、第１パイプコネクタ端部と第２パイプコネクタ端部との間に、最適な密封構造体が形成される。その上、第１パイプコネクタ端部と第２パイプコネクタとの間に、さらに付加的な密封要素が挿入されてよい。

さらなる有利な一形態において、第１パイプコネクタは、流体機械の流入コネクタとして、第２パイプコネクタは、バルブのバルブコネクタとして形成されている。

本発明の実施例は、図に基づいて以下に記述される。実施例は図を縮尺通りに描写するものではなく、むしろ図は、概略的なおよび／あるいは少し歪めた形状で実施されている。図から直接分かる教示の補足に関して、ここでは関連する従来技術が指摘される。

本発明に係る接合構造体の横断面図を詳細に示している。

唯一の図に従った接合構造体１は、本質的に、外部ハウジング２と、バルブハウジング３とを備える。外部ハウジング２は、蒸気タービン４の一部であり、当該蒸気タービン４はさらに、回転軸５回りで回転可能に支承されたロータ６と、当該ロータ６の周囲に設けられた内部ハウジング７とを備える。

ロータ６と内部ハウジング７との間に、詳細に表わされていない流路８が形成されており、駆動時には当該流路８を通って、内部ハウジング７内の進入開口部９を介して蒸気が流れる。その際この蒸気は、ロータ６の回転運動の基となっている。

外部ハウジング２は、第１パイプコネクタ端部１１を有する第１パイプコネクタ１０に合流するように形成されている。第１パイプコネクタ１０と第１パイプコネクタ端部１１とは、ほぼ対称軸１２に関して回転対称に形成されている。その際第１パイプコネクタ端部１１は、本質的に、直径Ｄ１を備える。第１直径Ｄ１の外端部には、第１ネジ山１３が設けられている。第１パイプコネクタ端部１１の内部には、バルブコネクタ１４が、内部ハウジング７に対して密封して設けられている。

バルブハウジング３は、ほぼ対称軸１２に関して形成されている、第２パイプコネクタ端部１６を有する第２パイプコネクタ１５を備える。第２パイプコネクタ端部１６は、第１直径Ｄ１よりも小さい第２直径Ｄ２を備える。第２パイプコネクタ端部１６では、ネジ山リング１７が、ネジ山１８を介して第２パイプコネクタ端部１６と接合可能である。ネジ山リング１７の直径Ｄ３は、およそ第１直径Ｄ１に相当する。

ユニオンナット１９は、第１ネジ山１３を介して第１パイプコネクタ１０と接合され、かつ第１パイプコネクタ１０の方向２０にネジ山リング１７に対して伝達力が及び得るように形成されている。

その際ネジ山リング１７とユニオンナット１９とは、ユニオンナット１９が第２パイプコネクタ１５から分離可能に形成されている。ユニオンナット１９は、ユニオンナット接触面２２が備わっている内側突起部２１を備える。その際、方向２０での力伝達は、ユニオンナット接触面２２を介してネジ山リング１７に対して行われる。

その際第１パイプコネクタ端部１１と第２パイプコネクタ端部１６とは、互いに接触し合うように形成されている。

第１パイプコネクタ端部１１もしくは第１パイプコネクタ１０は、蒸気タービン４の流入コネクタとして、第２パイプコネクタ１５は、バルブ２３のバルブコネクタとして形成されている。

図に従った接合構造体１は、取り付けられた状態でも取り外された状態でも表わされており、取り外された状態は、一点鎖線２４で表わされている。その際ユニオンナット１９は、ネジ山１３がもはや螺合しなくなるまで回転される。次のステップにおいて、バルブ２３全体が、ネジ山リング１７とユニオンナット１９とともに、第１パイプコネクタ端部１１から分離され得る。ユニオンナット１９をバルブ２３から分離できるようにするために、ユニオンナット１９を、一点鎖線で表わされた、少なくともネジ山リング１７の長さがなくてはならない取り外し位置に持ってこなくてはならない。ユニオンナット１９がこの取り外し位置に設けられると、ネジ山リング１７は、ネジ山１８を介して第２パイプコネクタ端部１６から分離され得る。

ネジ山リング１７が第２パイプコネクタ端部１６から取り外されると、第２直径Ｄ２よりもわずかばかり内径Ｄ４が大きいユニオンナット１９を、第２パイプコネクタ端部から分離することができる。それゆえ内径Ｄ４は、内側突起部２１の内側半径に相当する。

ネジ山リング１７が駆動中に外れないようにするために、半径方向にさらなるネジ、ボルトあるいはピンが、ネジ山リング１７を通って設けられてよい。

そのためにネジ山リング１７は、２か所から４か所穴を開けられなくてはならない。これらの穴には、続いて、シリンダピンあるいは同様のものがはめ込まれる。修正のために、ネジ山リング１７は、強制的に取り外される必要はない。ユニオンナット１９を外し、バルブ２３の方向に移動させ、そこに固定すれば充分である。

そのような接合構造体１によって、バルブ２３を鋳造から作ることができる。それだけでなく、バルブ２３と蒸気タービン４との間の距離を縮めることができ、これによってすなわち構造空間がより小さくなる。

１接合構造体
２外部ハウジング
３バルブハウジング
４蒸気タービン
５回転軸
６ロータ
７内部ハウジング
８流路
９進入開口部
１０第１パイプコネクタ
１１第１パイプコネクタ端部
１２対称軸
１３ネジ山
１４バルブコネクタ
１５第２パイプコネクタ
１６第２パイプコネクタ端部
１７ネジ山リング
１８ネジ山
１９ユニオンナット
２０方向
２１内側突起部
２２ユニオンナット接触面
２３バルブ
２４取り外された状態
Ｄ１−Ｄ４直径

Claims

蒸気タービン（４）にバルブを繋合するための接合構造体（１）であって、第１パイプコネクタ端部（１１）を有する第１パイプコネクタ（１０）と、第２パイプコネクタ端部（１６）を有する第２パイプコネクタ（１５）と、前記第２パイプコネクタ端部（１６）に設けられているネジ山リング（１７）と、ネジ山（１３）を介して前記第１パイプコネクタ（１０）と接合されていて、該第１パイプコネクタ（１０）の方向に前記ネジ山リング（１７）に対して伝達力が及び得るように形成されているユニオンナット（１９）とを備え、
前記第１パイプコネクタ端部（１１）と、前記第２パイプコネクタ（１５）と、前記第２パイプコネクタ端部（１６）と、前記ネジ山リング（１７）とが、クロム鋼あるいはニッケル基合金から形成され、
前記第２パイプコネクタ（１５）が、前記第２パイプコネクタ端部（１６）において前記ユニオンナット（１９）に向かって突出し、
前記ネジ山リング（１７）が、ネジ山（１８）を介して前記第２パイプコネクタ端部（１６）における前記ユニオンナット（１９）に向かう面と接合されている接合構造体（１）。
前記ネジ山リング（１７）と前記ユニオンナット（１９）とは、該ユニオンナット（１９）が前記第２パイプコネクタ（１５）から分離可能に形成されている、請求項１に記載の接合構造体（１）。
前記第１パイプコネクタ端部（１１）は第１直径（Ｄ１）を備え、前記ネジ山リング（１７）は外径（Ｄ３）を備え、前記第１直径（Ｄ１）と前記外径（Ｄ３）とはほぼ同一である、請求項１又は２に記載の接合構造体（１）。
前記ユニオンナット（１９）は、前記ネジ山リング（１７）に当接するユニオンナット接触面（２２）を有する内側突起部（２１）を備え、前記ユニオンナット接触面（２２）を介して伝達力が及び得る、請求項１から３のいずれか１項に記載の接合構造体（１）。
前記第１パイプコネクタ端部（１１）と前記第２パイプコネクタ端部（１６）とは、互いに接触して設けられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の接合構造体（１）。
前記第１パイプコネクタ（１０）は、流体機械の流入コネクタとして、前記第２パイプコネクタ（１５）は、バルブ（２３）のバルブコネクタとして形成されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の接合構造体（１）。