JPH0642306A - ケーシングボルトに予備応力を付与する方法およびこの方法を実施する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特に、タービンケーシング等におけるボルト
に対し、水圧的に予備応力を付与する方法およびこの方
法を実施する装置を得る。 【構成】 横方向のアクセスが縮小される場所に配列さ
れるボルト、特にタービンのケーシングボルトに、予備
応力を付与する方法を開示し、そしてこの方法は、ブリ
ッジ要素４１を、予備応力を付与すべく選択されたボル
ト２２の両側に位置する支持ボルト２１、２３のねじ付
き端部の端面上に装着する工程と、前記ボルト２２を、
前記ブリッジ要素４１内に配置した水圧応力付与手段４
２、４５を介して予備応力を付与する工程とから構成さ
れている。また、本発明は前記方法を実施する装置も開
示し、この装置は、ブリッジ要素４１と，このブリッジ
要素上に配置される水圧駆動手段４５を備えた引っ張り
スリーブ４２と、および水圧を発生する手段とから構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業状の利用分野】本発明は、横方向に縮小されるア
クセス位置に互いに群をなし且つ平行して配置されるボ
ルト、殊に蒸気もしくはガスタービンおよびこれらター
ビンのバルブに対するケーシングボルトに予備応力を付
与する方法、並びにこの方法を実施する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ガス或いは蒸気タービンのケーシングは
大きく且つ重く、しかもこれらは互いに気密に組み付け
られねばならない。この組み付けは、ケーシングの周辺
領域に対して適用される円形もしくは別の幾何学的形状
において互いに所定間隔をもって配置される多数組みの
ボルトによって達成されるが、ここで、前記ボルトはか
なりの力の適用により予備応力が付与されている。とこ
ろで、前記予備応力の付与は、近来効率改善のためター
ビン内の蒸気或いはガス圧力が増大されるに従い増大し
ている。

【０００３】このようなボルトの予備応力の付与に関し
ては、種々の方法が知られているが、今日最も広く用い
られている方法は、いわゆる加熱ボルト、すなわち加熱
されてその熱い時に機械的に応力を付与されたボルトを
使用する方法である。ボルトを加熱および冷却するに
は、かなりの時間を必要とするので、大きなガス或いは
蒸気タービンのケーシングを装着するには、数日の日数
を必要とする。

【０００４】正確な予備応力の付与が達成されたかどう
かを検査するには、ボルトが冷却されるまで待たなけれ
ばならない。若し正確な予備応力の付与が達成されてい
ない場合には、加熱および冷却工程を再び繰り返さなけ
ればならないが、これには時間が更に浪費される。

【０００５】タービンケーシング等のボルトに予備応力
を付与し固定する際には、応力がケーシングそれ自体の
内部に発生し、そしてこの応力は、全てのボルトが装着
された後でも残存する。若しボルトが機械的に予備応力
が付与される場合には、タービンケーシング等における
前記応力は、ケーシングの中心に関して対称的に配置さ
れるボルトを同時に応力付与することにより、或いは少
しづつ応力付与することにより、すなわち各ボルトに対
する前記予備応力の付与を実質的に同じ程度に且つ同時
に増大することにより、減少することができる。しかし
ながら、加熱予備応力付与方法を使用する場合には、前
記処理は不可能である。従って、必然的に劣悪な予備応
力の付与が招来される。

【０００６】大形タービンの修理および保守作業に際し
ては、これらを停止しなければならないので、その費用
はしばしば極めて高価となる。このため、修理および保
守に要する時間の短縮が要望されている。

【０００７】ボルトを水圧的に予備緊張することは、充
分以前から公知である。水圧予備緊張方法は、加熱によ
って達成される予備応力の付与よりも、その再現が実質
的に速く且つ容易である。しかしながら、前記方法をタ
ービンケーシング等におけるボルトに適用することは、
この方法に要する装置の適用スペースが従来通常の方法
においては不足するため、不可能であった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述した種
類のボルトを、所要の装置を従来の方法で適用するには
スペースが不足するような場所において、より速く且つ
より良い再現性をもって予備応力を付与することができ
る方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】従って、本発明は、殊
に、タービンケーシング等におけるボルトを水圧的に予
備応力を付与する方法を開示し、そしてこの方法は、ブ
リッジ要素を２つもしくはそれ以上の支持ボルトのねじ
付き端部上に配置するものであって、前記支持ボルトは
予備応力を付与すべく選択されるボルトの両側に配置さ
れている工程と、前記ボルトをブリッジ要素上に配置し
た水圧負荷要素手段を介して予備応力を付与する工程と
を含むよう構成される。

【００１０】この場合、好適には、ボルトは、直線或い
はカーブに沿って配置される多数の穴、例えば蒸気もし
くはガスタービンのタービンケーシング或いはこれらタ
ービンの仕切りもしくは制御バルブにおける穴内に装着
し、そして前記ボルトは予備応力を付与された状態でナ
ットを締め付けることにより固定するが、但しここで、
前記ボルトの少なくとも１つの作動ボルトと称されるボ
ルトは、緊張された状態に水圧的に緊張し且つ締め付け
るよう構成する。

【００１１】更に、好適には、前記種類のボルトに予備
応力を付与し且つ締め付けるために、下記の工程、すな
わち ａ）作動ボルトを配置すべきボルト穴を選択する工程
と、 ｂ）作動ボルトをボルト穴内に装着する工程であって、
作動ボルトはナットにより螺着されると共に締め付けら
れており、 ｃ）支持ボルトを作動ボルトの一方の側部に位置する穴
内に、そして別の支持ボルトを作動ボルトの他方の側部
に位置する穴内に装着する工程であって、支持ボルトは
ナット手段により螺着されると共に締め付けられてお
り、また支持ボルトの自由端部の表面は好適には実質的
に平らに形成されており、 ｄ）ブリッジ要素を支持ボルト上に装着する工程であっ
て、前記ブリッジ要素は少なくとも１つの貫通開口部を
有すると共にその一側面を支持ボルトの平らな端面に対
接し且つ支持されるよう構成されており、また前記ブリ
ッジ要素はその貫通開口部を作動ボルトに重なり合う位
置に移動されるよう配置されており、 ｅ）水圧駆動手段を備えた引っ張りスリーブをブリッジ
要素の開口部内へ挿入すると共に引っ張りスリーブを作
動ボルト上に螺着する工程であって、前記水圧駆動手段
はブリッジ要素に対接されるよう形成されており、 ｆ）水圧駆動手段を作動する工程であって、水圧駆動手
段は引っ張りスリーブを介して伝達される力により作動
ボルトを、予め設定された伸長度が達成されるまで緊張
するよう構成されており、 ｇ）作動ボルトを、ナットを締め付けることにより、そ
の緊張位置に固定する工程と、および ｈ）水圧駆動手段を停止し、引っ張りスリーブをボルト
から取り外すと共に水圧駆動手段を備えた引っ張りスリ
ーブをブリッジ要素から取り外し、そしてブリッジ要素
を組み外す工程とからなり、しかも、工程ｃ）は工程
ｂ）に先行できる条件付きであることから構成すること
ができる。

【００１２】本発明の好適な実施態様によれば、１つも
しくは幾つかのスペーサが、ブリッジ要素を支持ボルト
上に装着する際に、ブリッジ要素と１つもしくは幾つか
の支持ボルトとの間に配置される。

【００１３】更に、工程ｄ）において、１つもしくは幾
つかのスペーサを、ブリッジ要素を支持ボルト上に装着
する際に、ブリッジ要素と１つもしくは幾つかの支持ボ
ルトとの間に配置すると好適である。

【００１４】更に、全く同一のボルトが、近接のボルト
に予備応力を付与する際の支持ボルトとしても、予備応
力を付与すべきボルトとしても機能されるよう構成する
と好適である。また、１つのボルトが、予備応力の付与
および応力の解除の双方の状態における支持ボルトとし
て機能されるようよう構成すると好適である。

【００１５】本発明の好適な実施態様によれば、前述し
た種類のボルトは、その予備応力の付与の変化を測定さ
れ、そしてこの予備応力の付与が水圧を介して制御され
る。

【００１６】また、タービンケーシング等における２つ
もしくはそれ以上のボルトであって、ボルトは好適には
ケーシングの中心に対して対称的形状を有するものを、
同時に応力付与すると好適である。これによれば、ケー
シング内に、装着中に発生し或いはその後に残留する応
力が減少される。

【００１７】また、本発明によれば、本発明の前記方法
を実施するための装置が開示される。この装置は、鋼材
もしくは同等の材料から形成されるブリッジ要素からな
り、この要素は、１つもしくはいくつかの応力付与手段
を配置するための１つもしくは幾つかの貫通開口部を有
し、そしてこの各貫通開口部は、引っ張りスリーブおよ
び水圧手段から形成されている。好適には、方法を実施
する装置に対して、ブリッジ要素と１つもしくは幾つか
の支持ボルトとの間にスペーサを配置するよう構成す
る。更に好適には、装置に対して、水圧を指示する手段
を設ける。更に好適には、水圧指示手段に対して、水圧
を制限してこの水圧が予め設定した最大値を越えないよ
う制御する手段を設ける。２つもしくはそれ以上の貫通
穴を備えたブリッジ要素を有する実施態様においては、
前記貫通穴の中心間の間隔が、ブリッジ要素により応力
付与される２つもしくはそれ以上のボルトの中心と、ブ
リッジ要素に配置される応力付与手段との間の間隔に、
実質的に同一となるように構成する。

【００１８】

【実施例】次に、本発明を、その方法を実施する好適な
装置を示す添付図面を参照しながら、以下詳細に説明す
る。

【００１９】図１ないし図３は、本発明方法を実施する
装置の一実施例を示すものである。この実施例におい
て、ガスタービンのケーシング１が多数の平行ボルト手
段によりタービン上に装着されており、そして図２に
は、前記ボルト手段の中の、ナット３１、３２、３３を
備えた３つのボルト２１、２２、２３のみが、ケーシン
グ１に対接されたナット３１、３２、３３に螺着されて
いるが、緊張されてはいない状態で、図示されている。
ケーシング１およびボルト２１、２２、２３は、部分的
にしか示されていない。

【００２０】本質的に四角且つ平板形状で、しかも平行
な上下面および部分的面取り角部を有するブリッジ要素
が、支持ボルト２１および２３の平らな端面上に、その
下面を対接されるよう載置されている。ブリッジ要素４
１は、その上下面上に左右対称的に芯決めされる開口部
を有する。開口部の直径は、本質的に回転対称的なフラ
ンジ４４付き引っ張りスリーブ４２に含まれるスリーブ
部分４３の外径より幾らか大き目に設定されている。ス
リーブ部分４３は、その長手方向の大部分に亘って内ね
じを備えた穴部を有し、この穴部は、フランジでない方
の端部から拡大されている。内ねじは、その寸法を、予
備緊張すべく意図されるボルト２２の外ねじに対応され
ている。

【００２１】スリーブ部分４３は、フランジ４４に隣接
し且つこれに対接する実質的に環状の水圧要素４５で包
囲されており、そしてこの水圧要素の内径は、スリーブ
部分４３の外径よりは幾らか大き目に設定されている。
図示例においては、引っ張りスリーブ４２のスリーブ部
分４３はボルト２２の端部に螺着され、また水圧要素４
５もブリッジ要素４１に対接されている状態で示されい
る。水圧要素４５は環状ピストン要素４６を有し、この
ピストン要素は、水圧要素４５の環状凹部内において水
圧要素４５の回転軸の方向へ移動可能に配置されてい
る。ピストン要素４６は、凹部の壁部をシールすると共
に凹部の底部に対向するピストン要素の端面に水圧流体
的に連通するシーリング４７と、ピストン要素およびニ
ップル４８間を水圧流体的に連通する連結導管とを有す
る。ニップル４８には、圧力流体を圧力流体圧縮機（図
示せず）から供給するための可撓流体配管（図示せず）
が取り外し可能に連結されている。

【００２２】圧縮機内の圧力が上昇すると、水圧要素４
５が作動し、そしてこの水圧要素は、ブリッジ要素４１
と対接するピストン要素４６から離間する方向へ変位す
る。水圧要素４５の変位は引っ張りスリーブ４２へ伝達
され、次いでこれから、緊張されるべきボルトへと伝達
される。流体圧縮機に設けた圧力計（図示せず）手段に
より圧力が読み取られる。緊張は、所定の圧力に達する
と停止される。ボルト２２は、ナット４３を締め付ける
ことにより緊張位置に固定される。その後、流体圧縮機
の圧力安全弁（図示せず）が開かれ、水圧システム内の
圧力が解放される。これにより、装置は容易に組み外さ
れる。

【００２３】幾つかのボルトを同時に緊張応力付与する
場合には、水圧要素は、好適には同一の流体圧縮機に結
合する。これにより、前記ボルトは同一の圧力が自動的
に応力付与される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るケーシングボルトに予備応力を付
与する方法を実施する装置の好適な一実施例を示す略平
面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１ ケーシング ２１、２２、２３ ボルト ３１、３２、３３ ナット ４１ ブリッジ要素 ４２ 引っ張りスリーブ ４３ スリーブ部分 ４４ フランジ ４５ 水圧要素 ４６ ピストン要素 ４７ シーリング ４８ ニップル

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 横方向に縮小されるアクセス位置に互い
   に群をなし且つ平行して配置されるボルト、殊に蒸気も
   しくはガスタービンおよびこれらタービンのバルブに対
   するケーシングボルトに、予備応力を付与する方法にお
   いて、 ブリッジ要素（４１）を２つもしくはそれ以上の支持ボ
   ルト（２１、２３）のねじ付き端部上に配置し、かつ前
   記支持ボルト（２１、０３）は予備応力を付与すべく選
   択されるボルト（２２）の両側に配置し、 前記ボルト（２２）をブリッジ要素（４１）上に配置し
   た水圧負荷要素手段（４２、４５）を介して予備応力を
   付与する、工程からなることを特徴とする方法。
2. 【請求項２】 ボルトが、直線或いはカーブに沿って配
   置される多数の穴、例えば蒸気もしくはガスタービンの
   タービンケーシング或いはこれらタービンの仕切りもし
   くは制御バルブにおける穴内に装着され、そして前記ボ
   ルトが予備応力を付与した状態でナットを締め付けるこ
   とにより固定される方法であって、前記ボルトの少なく
   とも１つは作動ボルトと称されものであって、緊張され
   た状態に水圧的に緊張し且つ締め付ける工程を含むこと
   を特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 ａ）作動ボルト（２２）を配置すべきボ
   ルト穴を選択し、 ｂ）作動ボルト（２２）をボルト穴内に装着し、かつ作
   動ボルトはナット（３２）により螺着されると共に締め
   付けられ、 ｃ）支持ボルト（２１）を作動ボルト（２２）の一方の
   側部に位置する穴内に、そして別の支持ボルト（２３）
   を作動ボルト（２２）の他方の側部に位置する穴内に装
   着し、かつ支持ボルト（２１、２３）はナット手段（３
   １，３３）により螺着されると共に締め付けられてお
   り、また支持ボルト（２１，２３）の自由端部の表面は
   好適には実質的に平らに形成され、 ｄ）ブリッジ要素（４１）を支持ボルト（２１、２３）
   上に装着し、かつ前記ブリッジ要素（４１）は少なくと
   も１つの貫通開口部を有すると共にその一側面を支持ボ
   ルト（２１、２３）の平らな端面に対接しかつ支持され
   るよう構成されており、また前記ブリッジ要素（４１）
   はその貫通開口部を作動ボルトに重なり合う位置に移動
   するよう配置され、 ｅ）水圧駆動手段（４５）を備えた引っ張りスリーブ
   （４２）をブリッジ要素（４１）の開口部内へ挿入する
   と共に引っ張りスリーブ（４２）を作動ボルト（２２）
   上に螺着し、かつ前記水圧駆動手段（４５）はブリッジ
   要素（４１）に対接されるよう形成し、 ｆ）水圧駆動手段（４５）を作動し、かつ水圧駆動手段
   （４５）は引っ張りスリーブ（４２）を介して伝達され
   る力により作動ボルト（４１）を、予め設定された伸長
   度が達成されるまで緊張し、 ｇ）作動ボルト（２２）を、ナット（３２）を締め付け
   ることにより、その緊張位置に固定し、そして ｈ）水圧駆動手段（４５）を停止し、引っ張りスリーブ
   （４２）をボルト（２２）から取り外すと共に水圧駆動
   手段（４５）を備えた引っ張りスリーブ（４２）をブリ
   ッジ要素（４１）から取り外し、さらにブリッジ要素
   （４１）を組み外す工程からなり、 しかも前記工程ｃ）は工程ｂ）に先行できる条件付きで
   あることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 工程ｄ）において、ブリッジ要素（４
   １）を支持ボルト（２１、２３）上に装着する際に、１
   つもしくは幾つかのスペーサをブリッジ要素（４１）と
   １つもしくは幾つかの支持ボルト（２１、２３）との間
   に配置することを特徴とする請求項３記載の方法。
5. 【請求項５】 全く同一のボルトが、近接のボルトを予
   備応力を付与する際の支持ボルトとしても、予備応力を
   付与すべきボルトとしても、同時ではなく機能するよう
   配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
   に記載の方法。
6. 【請求項６】 １つのボルトが、予備応力の付与および
   応力解除の双方の状態における支持ボルトとして使用さ
   れることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
   の方法。
7. 【請求項７】 工程ｆ）において、ボルトの予備応力の
   付与の変化が測定され、そして前記予備応力の付与が水
   圧を介して制御されることを特徴とする請求項１乃至６
   のいずれかに記載の方法。
8. 【請求項８】 タービンケーシング（１）等における２
   つもしくはそれ以上のボルトが同時に応力付与され、ボ
   ルトは好適にはケーシング（１）の中心に対して対称的
   形状を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれ
   かに記載の方法。
9. 【請求項９】 鋼材もしくは同等の材料から形成される
   ブリッジ要素（４１）からなり、前記要素は１つもしく
   はいくつかの応力付与手段（４２、４５）を配置するた
   めの１つもしくはいくつかの貫通開口部を有し、そして
   前記各貫通開口部は引っ張りスリーブ（４２）および水
   圧手段（４５）から形成されていることを特徴とする請
   求項１乃至７のいずれかに記載の方法を実施するための
   装置。
10. 【請求項１０】 ブリッジ要素（４１）と１つもしくは
    幾つかの支持ボルト（３１、３３）との間に配置される
    スペーサを有し、これにより引っ張りスリーブ（４２）
    の対称軸線が位置決めされることを特徴とする請求項９
    記載の装置。
11. 【請求項１１】 水圧を指示する手段を含むことを特徴
    とする請求項１０記載の装置。
12. 【請求項１２】 水圧指示手段は、水圧を制限してこの
    水圧が予め設定された最大値を越えないよう制御する手
    段を有することを特徴とする請求項１１記載の装置。
13. 【請求項１３】 ブリッジ要素は、それぞれ１つの応力
    付与手段を配置するための２つもしくはそれ以上の貫通
    穴を有し、そしてこれら貫通穴の中心間の間隔は、ブリ
    ッジ要素により負荷される２つもしくはそれ以上のボル
    トの中心とブリッジ要素に配置される応力付与手段（４
    ２、４５）との間の間隔に、実質的に同一となるよう構
    成されていることを特徴とする請求項９乃至１２のいず
    れかに記載の装置。