JPH0526005A - ボルト締付応力制御装置 - Google Patents
ボルト締付応力制御装置Info
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- JPH0526005A JPH0526005A JP20247791A JP20247791A JPH0526005A JP H0526005 A JPH0526005 A JP H0526005A JP 20247791 A JP20247791 A JP 20247791A JP 20247791 A JP20247791 A JP 20247791A JP H0526005 A JPH0526005 A JP H0526005A
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- Japan
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- bolt
- temperature
- chamber
- tightening
- cooling air
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
- B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
- B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
- B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
- B23P19/067—Bolt tensioners
- B23P19/068—Bolt tensioners by using heating means
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pressure Vessels And Lids Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 分割された圧力容器を締付けるボルトの締付
応力が起動中及び停止中で変化してボルト降伏応力より
大きくなったり、締付応力不足により容器内流体が漏洩
したりするのを防止すること。 【構成】 圧力容器１を締付ける締付ボルト４に中心孔
７を設け、これにボルト冷却用の空気を通すボルト冷却
手段８，９，１０を接続するとともに、その中心孔７に
ボルト加熱手段１１を配設し、圧力容器１及びその締付
ボルトに取付けた温度計測手段１２，１３で計測した温
度から温度差ΔＴ（＝容器温度−ボルト温度）を求め、
温度差ΔＴが所定の最小値より小さければボルト冷却手
段８，９，１０を、所定の最大値より大きければボルト
加熱手段１１を作動させて、温度差ΔＴひいてはボルト
締付応力を常に一定範囲内に制御するもの。
応力が起動中及び停止中で変化してボルト降伏応力より
大きくなったり、締付応力不足により容器内流体が漏洩
したりするのを防止すること。 【構成】 圧力容器１を締付ける締付ボルト４に中心孔
７を設け、これにボルト冷却用の空気を通すボルト冷却
手段８，９，１０を接続するとともに、その中心孔７に
ボルト加熱手段１１を配設し、圧力容器１及びその締付
ボルトに取付けた温度計測手段１２，１３で計測した温
度から温度差ΔＴ（＝容器温度−ボルト温度）を求め、
温度差ΔＴが所定の最小値より小さければボルト冷却手
段８，９，１０を、所定の最大値より大きければボルト
加熱手段１１を作動させて、温度差ΔＴひいてはボルト
締付応力を常に一定範囲内に制御するもの。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は圧力容器を組立てる締付
ボルトの締付応力を制御する装置に関し、ボルトで締付
けられる分割圧力容器、蒸気タービンの二分割車室又は
弁室を締付けるボルトに適用することができる。
ボルトの締付応力を制御する装置に関し、ボルトで締付
けられる分割圧力容器、蒸気タービンの二分割車室又は
弁室を締付けるボルトに適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】圧力容器の例として、ここでは、水平面
で上下に二分割され、ボルトで一体に締付けられる蒸気
タービンの車室について述べる。蒸気タービンの車室の
組立てられた状態を図４に、図４のＡ−Ａ断面を図５に
示す。これらの図において、符号１は車室、２は車室締
付ナット、３は座金、４は車室締付ボルト、５はロー
タ、６はフランジを示している。
で上下に二分割され、ボルトで一体に締付けられる蒸気
タービンの車室について述べる。蒸気タービンの車室の
組立てられた状態を図４に、図４のＡ−Ａ断面を図５に
示す。これらの図において、符号１は車室、２は車室締
付ナット、３は座金、４は車室締付ボルト、５はロー
タ、６はフランジを示している。
【０００３】蒸気タービンの車室１は車室内部に収めら
れたロータ５などの開放を容易にするため、水平面で上
下に二分割されている。この二分割にて製作された車室
１はそのフランジ６に穿設された孔を介して設置された
車室締付ボルト４及び車室締付ナット２による締付けに
よって圧力容器として組立てられる。このようにして組
立てられた車室１の内部はその運転中に高温高圧の作動
流体、たとえば蒸気タービンの場合は蒸気が流れる。
れたロータ５などの開放を容易にするため、水平面で上
下に二分割されている。この二分割にて製作された車室
１はそのフランジ６に穿設された孔を介して設置された
車室締付ボルト４及び車室締付ナット２による締付けに
よって圧力容器として組立てられる。このようにして組
立てられた車室１の内部はその運転中に高温高圧の作動
流体、たとえば蒸気タービンの場合は蒸気が流れる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】常温でボルトを締付け
ることによって組立てられた車室に蒸気が流入すると、
車室の温度は上昇するが、このときの温度変化を車室締
付ボルトの温度変化と共に図６に示してある。蒸気ター
ビンの起動中は、車室がまず蒸気にさらされるため、図
６に実線で示した車室温度は破線で示したボルト温度よ
りも速く上昇する。定常運転になれば、車室温度とボル
ト温度とはほぼ等しくなり、停止中は、車室内を流れる
蒸気の温度が低下するため、車室温度の方が速く低下す
る。このように、起動中及び停止中にはボルトと車室に
温度差が発生し、この温度差によってボルトの締付応力
に変化が生じる。
ることによって組立てられた車室に蒸気が流入すると、
車室の温度は上昇するが、このときの温度変化を車室締
付ボルトの温度変化と共に図６に示してある。蒸気ター
ビンの起動中は、車室がまず蒸気にさらされるため、図
６に実線で示した車室温度は破線で示したボルト温度よ
りも速く上昇する。定常運転になれば、車室温度とボル
ト温度とはほぼ等しくなり、停止中は、車室内を流れる
蒸気の温度が低下するため、車室温度の方が速く低下す
る。このように、起動中及び停止中にはボルトと車室に
温度差が発生し、この温度差によってボルトの締付応力
に変化が生じる。
【０００５】ボルト締付応力σBは近似的に
【数１】 で示される。ここに、 ＴF ：車室温度（℃） ＴB ：ボルト温度（℃） αF ：車室線膨張係数（１／℃） αB ：ボルト線膨張係数（１／℃） ＥFO：常温での車室ヤング率（Kg／mm2） ＥBO：常温でのボルトヤング率（Kg／mm2） Ｒ ：ボルト断面積／フランジ面積 σBO：常温で車室を締付ける時のボルト締付応力（Kg／
mm2） ＥF ：運転中の車室のヤング率 ＥB ：運転中のボルトのヤング率。
mm2） ＥF ：運転中の車室のヤング率 ＥB ：運転中のボルトのヤング率。
【０００６】このボルト締付応力σBの変化を図示する
と図７のようになる。ここで、点ａは常温Ｔ0での初期
ボルト締付応力を示し、実線ｂは起動中のボルト締付応
力の変化を示し、点ｃは定常運転中のボルト締付応力を
示し、破線ｄは停止中のボルト締付応力の変化を示して
いる。また、ボルト締付応力を求めるための線膨張係数
及びヤング率の例を図８及び図９に示す。
と図７のようになる。ここで、点ａは常温Ｔ0での初期
ボルト締付応力を示し、実線ｂは起動中のボルト締付応
力の変化を示し、点ｃは定常運転中のボルト締付応力を
示し、破線ｄは停止中のボルト締付応力の変化を示して
いる。また、ボルト締付応力を求めるための線膨張係数
及びヤング率の例を図８及び図９に示す。
【０００７】ボルト締付応力は図７に示すように、起動
中ｅ点で最大となり、停止中はｆ点で最小となる。図７
のｅ点、ｆ点の値は図６に示した起動及び停止中のボル
ト及び車室の温度変化によって決まるが、起動及び停止
の時間が短かければボルトと車室との温度差ΔＴが大き
くなるため、ｅ点はより大きく、ｆ点はより小さい値と
なる。
中ｅ点で最大となり、停止中はｆ点で最小となる。図７
のｅ点、ｆ点の値は図６に示した起動及び停止中のボル
ト及び車室の温度変化によって決まるが、起動及び停止
の時間が短かければボルトと車室との温度差ΔＴが大き
くなるため、ｅ点はより大きく、ｆ点はより小さい値と
なる。
【０００８】ボルトに過大な応力を生ぜしめないように
するには、起動時間を十分長くとって、ｅ点の応力が少
なくともボルト降伏応力より小さくする必要がある。ま
た、停止中の車室のボルト締付応力が過小となって、車
室の分割面より蒸気が洩れるのを防止するため、ｆ点の
応力は車室分割面の面圧が十分（通常、蒸気圧力の２〜
３倍）確保できるように、停止時間を十分長く取る必要
がある。
するには、起動時間を十分長くとって、ｅ点の応力が少
なくともボルト降伏応力より小さくする必要がある。ま
た、停止中の車室のボルト締付応力が過小となって、車
室の分割面より蒸気が洩れるのを防止するため、ｆ点の
応力は車室分割面の面圧が十分（通常、蒸気圧力の２〜
３倍）確保できるように、停止時間を十分長く取る必要
がある。
【０００９】ところが。蒸気タービンの場合、最近は毎
日起動・停止の要求が増加してきており、これに伴い、
起動及び停止時間の短縮の必要性が大きくなってきてい
る。本発明は、このような起動・停止時間の短縮を可能
としたボルト締付応力制御装置を提供することを目的と
する。
日起動・停止の要求が増加してきており、これに伴い、
起動及び停止時間の短縮の必要性が大きくなってきてい
る。本発明は、このような起動・停止時間の短縮を可能
としたボルト締付応力制御装置を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的に対し、本発
明によれば、分割圧力容器のフランジを締付ける締付ボ
ルトの中心に設けた中心孔にボルト冷却用の空気を通す
ボルト冷却手段と、前記中心孔に設置されたボルト加熱
手段と、圧力容器及び締付ボルトの温度を計測する温度
計測手段と、この温度計測手段によって計測された温度
に応じて前記冷却手段又は加熱手段を作動させる制御手
段とを備えてなるボルト締付応力制御装置が提供され
る。
明によれば、分割圧力容器のフランジを締付ける締付ボ
ルトの中心に設けた中心孔にボルト冷却用の空気を通す
ボルト冷却手段と、前記中心孔に設置されたボルト加熱
手段と、圧力容器及び締付ボルトの温度を計測する温度
計測手段と、この温度計測手段によって計測された温度
に応じて前記冷却手段又は加熱手段を作動させる制御手
段とを備えてなるボルト締付応力制御装置が提供され
る。
【００１１】
【作用】上記の手段によれば、圧力容器及びボルトの計
測温度からそれらの温度差がある最大値より大きくなる
起動時においてはボルト加熱手段が作動し、その温度差
がある最小値より小さくなる停止時においてはボルト冷
却手段が作動してそれらの温度差を積極的に減少させ、
これによりボルト締付応力の過大及び過小が防止され
て、起動・停止時間の短縮が可能となる。
測温度からそれらの温度差がある最大値より大きくなる
起動時においてはボルト加熱手段が作動し、その温度差
がある最小値より小さくなる停止時においてはボルト冷
却手段が作動してそれらの温度差を積極的に減少させ、
これによりボルト締付応力の過大及び過小が防止され
て、起動・停止時間の短縮が可能となる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明によるボルト締付応力制御装置
の具体的な実施例を示したもので、圧力容器として蒸気
タービンの車室への適用例を示している。図１におい
て、符号１は上下に二分割された車室、２は車室締付ナ
ット、３は座金、４は車室締付ボルト、６はフランジで
ある。車室締付ボルト４の中央には中心孔７が設けられ
ており、これにボルト冷却手段、すなわち冷却空気管
８、冷却空気制御弁９及びエアコンプレッサなどの冷却
空気源１０が接続されている。また、車室締付ボルト４
の中心孔７の中にはボルト加熱手段としての電気ヒータ
１１が設置されている。車室１及び車室締付ボルト４の
温度を計測するため、車室１（図示の例ではフランジ
７）に車室温度計測用熱電対１２が取付けられ、車室締
付ボルト４にボルト温度計測用熱電対１３が取付けられ
ている。そして、これら熱電対１２，１３、電気ヒータ
１１及び冷却空気制御弁９には図示しない制御手段が接
続されている。
の具体的な実施例を示したもので、圧力容器として蒸気
タービンの車室への適用例を示している。図１におい
て、符号１は上下に二分割された車室、２は車室締付ナ
ット、３は座金、４は車室締付ボルト、６はフランジで
ある。車室締付ボルト４の中央には中心孔７が設けられ
ており、これにボルト冷却手段、すなわち冷却空気管
８、冷却空気制御弁９及びエアコンプレッサなどの冷却
空気源１０が接続されている。また、車室締付ボルト４
の中心孔７の中にはボルト加熱手段としての電気ヒータ
１１が設置されている。車室１及び車室締付ボルト４の
温度を計測するため、車室１（図示の例ではフランジ
７）に車室温度計測用熱電対１２が取付けられ、車室締
付ボルト４にボルト温度計測用熱電対１３が取付けられ
ている。そして、これら熱電対１２，１３、電気ヒータ
１１及び冷却空気制御弁９には図示しない制御手段が接
続されている。
【００１３】この制御手段の制御機能の一例を図２に示
す。図２によれば、熱電対１２及び１３からそれぞれ車
室温度及びボルト温度が計測され、これらの計測温度か
ら温度差ΔＴ（＝車室温度−ボルト温度）が求められ
る。この温度差ΔＴがある最小値Ｔminより小さくなれ
ば、冷却空気制御弁９を開けて車室締付ボルト４に冷却
空気を通し、ボルトを冷却してボルト温度を車室温度に
近付け、温度差ΔＴを小さくする。一方、温度差ΔＴが
ある最大値Ｔmaxより大きくなれば、電気ヒータ１１が
通電されて車室締付ボルト４が加熱され、ボルト温度を
車室温度に近付け、温度差ΔＴを小さくする。また、温
度差ΔＴが最小値Ｔminと最大値Ｔmaxとの間では、冷却
空気制御弁９は閉にされ、電気ヒータ１１はオフにされ
る。
す。図２によれば、熱電対１２及び１３からそれぞれ車
室温度及びボルト温度が計測され、これらの計測温度か
ら温度差ΔＴ（＝車室温度−ボルト温度）が求められ
る。この温度差ΔＴがある最小値Ｔminより小さくなれ
ば、冷却空気制御弁９を開けて車室締付ボルト４に冷却
空気を通し、ボルトを冷却してボルト温度を車室温度に
近付け、温度差ΔＴを小さくする。一方、温度差ΔＴが
ある最大値Ｔmaxより大きくなれば、電気ヒータ１１が
通電されて車室締付ボルト４が加熱され、ボルト温度を
車室温度に近付け、温度差ΔＴを小さくする。また、温
度差ΔＴが最小値Ｔminと最大値Ｔmaxとの間では、冷却
空気制御弁９は閉にされ、電気ヒータ１１はオフにされ
る。
【００１４】温度差の最小値Ｔmin及び最大値Ｔmaxは図
８及び図９に示したように、使用する材料の線膨張係数
及びヤング率によって決められ、図２の例では、Ｔmin
＝０℃、Ｔmax＝３０℃としてある。
８及び図９に示したように、使用する材料の線膨張係数
及びヤング率によって決められ、図２の例では、Ｔmin
＝０℃、Ｔmax＝３０℃としてある。
【００１５】起動中及び停止中において車室締付ボルト
４を温度制御したことにより、車室１との温度差ΔＴは
常に小さくなるよう制御され、したがって、数１で示さ
れるボルト締付応力σBのＴF×αF−ＴB×αBの項が小
さくなるので、起動中及び停止中のボルト締付応力の変
化も減少する。この変化の様子を図３に示す。図３にお
いて、点ａは常温での初期ボルト締付応力を示し、実線
ｂは起動中のボルト締付応力の変化を示し、点ｃは定常
運転中のボルト締付応力を示し、そして破線ｄは停止中
のボルト締付応力の変化を示している。図３のボルト締
付応力の変化によれば、起動中の最大ボルト締付応力は
小さくなり、また、停止中の最小ボルト締付応力は大き
くなっている。
４を温度制御したことにより、車室１との温度差ΔＴは
常に小さくなるよう制御され、したがって、数１で示さ
れるボルト締付応力σBのＴF×αF−ＴB×αBの項が小
さくなるので、起動中及び停止中のボルト締付応力の変
化も減少する。この変化の様子を図３に示す。図３にお
いて、点ａは常温での初期ボルト締付応力を示し、実線
ｂは起動中のボルト締付応力の変化を示し、点ｃは定常
運転中のボルト締付応力を示し、そして破線ｄは停止中
のボルト締付応力の変化を示している。図３のボルト締
付応力の変化によれば、起動中の最大ボルト締付応力は
小さくなり、また、停止中の最小ボルト締付応力は大き
くなっている。
【００１６】なお、図１の実施例においては、ボルト加
熱手段として電気ヒータ１１を採用したが、他の熱源、
たとえば加熱空気、蒸気などを利用して中心孔７に選択
的に導入するようにしてもよい。また、図２の実施例に
おいて、温度差ΔＴがＴmin≦ΔＴ≦Ｔmaxの範囲にある
とき、冷却空気制御弁９を閉、電気ヒータ１１をオフと
するいわゆるオン・オフ制御としたが、冷却空気制御弁
９の開度及び電気ヒータ１１の通電電流を連続的に制御
するようにしてもよい。
熱手段として電気ヒータ１１を採用したが、他の熱源、
たとえば加熱空気、蒸気などを利用して中心孔７に選択
的に導入するようにしてもよい。また、図２の実施例に
おいて、温度差ΔＴがＴmin≦ΔＴ≦Ｔmaxの範囲にある
とき、冷却空気制御弁９を閉、電気ヒータ１１をオフと
するいわゆるオン・オフ制御としたが、冷却空気制御弁
９の開度及び電気ヒータ１１の通電電流を連続的に制御
するようにしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】本発明によれば、圧力容器である車室と
その締付ボルトとの温度差を常に一定範囲内に制御でき
るため、起動・停止を含めた全運転範囲内でボルトの締
付応力が制御できることになり、ボルトの過大な締付応
力が防止でき、また、蒸気洩れを発生させる原因となっ
ていたボルトの過小締付応力の発生も防止できる。した
がって、ボルト締付応力はもはや起動中及び停止中のネ
ックとはならず、起動及び停止時間の短縮に大きく寄与
することができる。
その締付ボルトとの温度差を常に一定範囲内に制御でき
るため、起動・停止を含めた全運転範囲内でボルトの締
付応力が制御できることになり、ボルトの過大な締付応
力が防止でき、また、蒸気洩れを発生させる原因となっ
ていたボルトの過小締付応力の発生も防止できる。した
がって、ボルト締付応力はもはや起動中及び停止中のネ
ックとはならず、起動及び停止時間の短縮に大きく寄与
することができる。
【図１】本発明によるボルト締付応力制御装置の一例を
示した構成図である。
示した構成図である。
【図２】本発明の制御機能を示すブロック図である。
【図３】本発明によるボルト締付応力制御装置を実施し
た場合のボルト締付応力の変化を示す図である。
た場合のボルト締付応力の変化を示す図である。
【図４】圧力容器の一例として示した蒸気タービンの車
室の斜視図である。
室の斜視図である。
【図５】図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】車室及びその締付ボルトの温度変化を示す図で
ある。
ある。
【図７】従来のボルト締付応力の変化を示す図である。
【図８】車室及びその締付ボルトの線膨張係数の一例を
示す図である。
示す図である。
【図９】車室及びその締付ボルトのヤング率の一例を示
す図である。
す図である。
１ 車室 ４ 車室締付ボルト ７ 中心孔 ８ 冷却空気管 ９ 冷却空気制御弁 １０ 冷却空気源 １１ 電気ヒータ １２，１３ 熱電対
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】分割圧力容器のフランジを締付ける締付ボ
ルトの中心に設けた中心孔にボルト冷却用の空気を通す
ボルト冷却手段と、前記中心孔に設置されたボルト加熱
手段と、圧力容器及び締付ボルトの温度を計測する温度
計測手段と、この温度計測手段によって計測された温度
に応じて前記冷却手段又は加熱手段を作動させる制御手
段とを備えてなるボルト締付応力制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20247791A JPH0526005A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | ボルト締付応力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20247791A JPH0526005A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | ボルト締付応力制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0526005A true JPH0526005A (ja) | 1993-02-02 |
Family
ID=16458166
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20247791A Withdrawn JPH0526005A (ja) | 1991-07-17 | 1991-07-17 | ボルト締付応力制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0526005A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7059103B2 (en) | 2001-03-28 | 2006-06-13 | Uni-Charm Corporation | Sealing apparatus and manufacturing process of soft article having sealed portion |
| US7060142B2 (en) | 2003-03-31 | 2006-06-13 | Uni-Charm Corporation | Sealing apparatus and sealing method using the sealing apparatus |
| JP2011137387A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 蒸気タービンおよび蒸気タービンの運転方法 |
-
1991
- 1991-07-17 JP JP20247791A patent/JPH0526005A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7059103B2 (en) | 2001-03-28 | 2006-06-13 | Uni-Charm Corporation | Sealing apparatus and manufacturing process of soft article having sealed portion |
| US7060142B2 (en) | 2003-03-31 | 2006-06-13 | Uni-Charm Corporation | Sealing apparatus and sealing method using the sealing apparatus |
| JP2011137387A (ja) * | 2009-12-25 | 2011-07-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 蒸気タービンおよび蒸気タービンの運転方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981008 |