KR910002212B1 - 접합볼트 및 그 체결력의 조정방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

접합볼트 및 그 체결력의 조정방법

제1도는 본 발명에 의한 접합볼트의 일실시예를 나타낸 종단면도.

제2도, 제3도, 제4도는 씰재로서 각각 씰링(Seal ring) 카본패킹, 다이어프램씰을 사용한 본 발명에 의한 접합볼트의 부분확대 단면도.

제5도는 본 발명의 방법에 있어서, 접합볼트의 온도 조정조작을 설명하는 단면도.

제6도는 열매체로서 증기를 송급하는 경우의 구성을 나타낸 설명도.

제7도는 접합볼트 외면에 단열재를 코팅한 상태를 나타낸 단면도.

제8도는 일반적인 증기 터빈의 구조를 나타낸 단면도.

제9도는 증기터빈의 케이싱의 접합부분을 나타낸 단면도.

제10도는 접합볼트의 체결응력의 경시변화를 나타낸 그래프.

제11도는 종래의 접합볼트 및 그 주변의 온도를 조정하는 기구를 나타낸 평면도.

제12도는 제11도에 있어서의 ⅩⅡ- ⅩⅡ 화살표 단면도.

본 발명은 부재접합용 접합볼트에 관한 것이며, 특히 피접합부재에 대한 체결력을 간단히 조정할 수 있는 구조를 갖는 접합볼트와, 이 접합볼트에 의한 체결력의 조정방법에 관한 것이다.

종래 증기터빈등의 기기의 케이싱이나 플랜지는 접합볼트에 의해서 상호접합된다. 이 접합볼트의 체결력은 기기운전시의 온도에 있어서 소정의 값을 보지하도록 사전에 조정된다.

다음에 종래 사용되고 있는 접합볼트를 증기터빈의 케이싱의 접합부를 예로들어 설명하겠다.

제8도는 일반적인 증기터빈의 구조를 나타낸 단면도이다. 이 증기터빈은 외부테이싱 1내부에 내부케이싱 2가 수용되고 이 내부케이싱 2내에 터빈 날개 3을 갖는 로터 4가 배설된다. 또 외부케이싱 1에는 증기공급구 5가 형성되고 이 증기공급구 5에 신축가능한 연락관 6이 끼워 맞추어져 있고 또 이 연락관 6은 내부케이싱 2내의 환상의 노즐 박스 7에 접속된다. 또 내부케이싱의 내벽에는 노즐 8을 구비한 노즐 다이어프램 9가 설비된다.

이 노즐 다이어프램 9는 터빈날개 3과 더불어 터빈단락(段落)을 형성하고 있다. 또 외부케이싱 1의 양단부에는 그랜드 패킹 10이 채워 넣어져서 로터 4의 축밀봉을 행하는 밀봉구조로 되어 있다.

이 증기터빈에 있어서 고온고압의 증기는 증기송급구 5로부터 연락관 6을 거쳐서 노즐박스 7로 유입하고 노즐구로부터 고속류로 되어 터빈날개 3에 충돌하도록 안내되고 이때 터빈날개 3을 거쳐서 로터 4에 운동에너지를 부여한다. 그후에 각 노즐 다이어프램 9에 형성된 노즐 8을 통하여 재차 고속류가 되어서 다음단 터빈단락으로 차례로 안내되고 또한 최종단의 터빈단락을 통과한 증기는 고압터빈출구 11을 거쳐서 중압 또는 저압터빈으로 송급된다.

그런데 로터 4를 기밀로 수용하는 외부케이싱 1 및 내부케이싱 2는 일반적으로 제9도에 예시하는 바와같이 수평면에서 각각 상하로 2분할된 상태로 현장에 반입되고 분할된 케이싱 1a, 1b, 2a, 2b는 양 체결형식의 접합볼트 12 및 체결너트 13에 의해서 상하 일체적으로 접합되어 조립된다.

또 분할 케이싱의 접합면이 되는 플랜지부 14는 케이싱의 강성강도를 확보하기 위하여 살이 두껍게 형성되어 있다. 이 플랜지부 14에 접합볼트 12를 끼우고 이 접합볼트 12를 체결너트 13으로 강고히 조임으로써 케이싱 내압의 기밀성이 확보된다.

증기터빈의 내외부 케이싱 1, 2 모두 상하 한쌍으로 된 케이싱을 접합시키는 접합볼트 12에 작용하는 힘은 단지 케이싱 1, 2내의 증기압력만이 아니고, 상하의 케이싱을 강고하게 접합시키기 위하여 볼트 축방향으로 인장응력이 가산되고, 또 운전시에 있어서의 고열증기에 의한 열변형에 대항하는 응력이 부가된다. 이로인해서 모든 응력을 가산한 응력이 접합볼트에 작용하여 큰 값이 도달한다.

이 큰 응력을 받기 위하여 접합볼트 12는 거대해지고 예를들면 500MW급의 발전용 증기터빈에서는 접합볼트 12의 직경은 165mm에 이른다. 따라서 통상의 체결공구로는 조이기 어렵다. 그래서 종래에는 접합볼트 12의 내부에 중공구멍을 뚫고 그 중공구멍에 전기식 히터를 넣어 접합볼트 12를 가열하고 일시적으로 축방향으로 열팽창시킨 상태로 체결너트를 조이는 방법이 채용되고 있었다. 그러나 이 체결방법에 있어서는 히터의 착탈등의 작업준비에 다대한 노력을 요하는 결점이 있었다.

또다른 체결방법으로는 전기식 히터대신에 고온으로 가열시킨 공기 또는 열용량이 높은 특수가스를 중공구멍에 송입시키고 접합볼트를 축방향으로 연신시키는 방법도 채용되고 있었다. 그러나 이 경우에는 가열작업에 장시간을 요하는 문제점이 있었다.

또 이 체결방법은 케이싱의 플랜지부 14와 접합볼트 12와의 열팽창차를 이용하는 원리이다. 따라서 접합볼트 12의 가열과 더불어 플랜지부 14의 온도가 상승되지 않는 대책이 필요하다. 즉, 동시에 가열하는 접합볼트 12의 개수를 제한하고 국소적인 가열작업을 장시간 분할하여 실시하지 않으면 안되는 난점이 있고 작업의 효율이 저해되고 있었다.

또 상기의 열을 이용한 방법의 경우에는 접합볼트 12를 고온도로 가열하기 위하여 부재에 열변성이 생기기 쉽고 재질의 열화를 초래하고 특히 고온가스에 의한 가열방식에서는 중공구멍의 내면에 고온산화에 의한 부식이 생기는 가능성이 높고 접합볼트의 강도를 저하시키는 우려가 있었다.

종래 가열에 의해서 접합볼트를 연신시키고 그 상태로 체결하는 방식은 일반적으로 인력으로는 미치지 못하는 약 50kg/m 이상의 체결톨크가 필요로 되는 경우에 채용된다. 증기터빈에 있어서는 직경 50mm 이상의 접합볼트가 대상이 되고있다. 이 접합작업을 힘을 덜 들기고 쉽게 하기 위하여 유압기구를 이용한 톨크렌치도 사용되고 있지만 이 경우는 접합볼트 12에 비틀림 작용이 가해지기 때문에 접합볼트의 신장에 의한 인장응력과 비틀림 작용에 의한 전단응력의 조합응력으로 접합볼트의 강도설계를 행할 필요가 있다. 그때문에 인장허용응력은 접합볼트의 내력의 83%이내로 누르는 것이 설계상 요청되어 있으므로 체결력을 충분히 확보할 수 없는 우려도 있었다. 또 유압기구를 내장한 톨크렌치는 중장비이고, 접합장소 주위에 크레인으로 이동조작시킬 필요가 있는등 작업의 준비에 기동성이 결여되는 문제가 있었다.

상기의 문제점은 주로 정기점검시등에 있어서 조립 또는 분해작업을 행할 때 불편한개선해야 할 항목이지만 운전시의 접합부분의 강도관리면에서도 문제점이 많다.

즉, 증기터빈과 같이 고온상태로 사용되는 기기에 관해서는 특히 접합부분에 있어서의 체결력이 열팽창 또는 크리이프 현상에 의해서 경시적으로 변화하기 때문에 적당히 더조이는 등의 대책을 강구할 필요가 있다.

설계상 일반적으로는 피접합부재와 접합볼트의 열팽창 계수가 근사하도록 재료의 선정을 행함으로써 열팽창에 의한 상호영향을 상쇄시키게 하는 대책이 고려되어 있다.

그러나 광범위한 온도변화나 크리이프 현상이 상쇄되고 접합볼트의 체결력 즉 접합볼트 본체의 체결응력이 제10도에 나타낸 그대로이고 경시적으로 저하하는 예가 많다. 특히 접합볼트와 피접합부재의 열팽창계수 보다도 클 경우에는 운전온도가 상승함에 수반하여 접합볼트의 체결력이 저감되고 증기등의 고압유체를 누설시킬 우려가 있다. 이 경향은 수요량에 대응시켜 단시간에 빈번하게 터빈의 운전온도를 변경시키는 운전방식이 보금됨에 따라서 현저해지고 있다.

이 열팽창에 의한 접합볼트의 체결력 저하를 방지하는 대책으로서 종래의 증기터빈에 있어서는 제11도 및 제12도에 나타낸 바와같이 케이싱의 플랜지부 14에 뚫은 복수의 볼트구멍 20을 통하는 증기도입관 34를 설비하고 이 증기도입관 34에 소정온도의 증기를 통함으로써 접합볼트 본체 15를 냉각시키든지 또는 피접합부재인 케이싱의 플랜지부 14를 가열해서 체결력이 저하되는 것을 방지하고 있었다.

그러나 플랜지부 14는 일반적으로 살이 두껍게 형성되고, 면적이 넓기 때문에 열이 내부까지 전달되기 어렵고 또 운전조건에 따라서는 열용량이 작은 접합볼트 본체가 플랜지부의 팽창에 앞서서 연신되는 일도 있으므로 체결력이 저하되고 증기누출이 생기게 되는 우려가 있었다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 연구된 것으로, 피접합부재의 접합작업에 임해서 그 작업효율을 매우 향상시킴과 더불어 접합작업에 수반되는 접합볼트의 재질열화를 방지하고 강도적으도 신뢰성이 높은 접합볼트를 제공하는 것을 제1의 목적으로 한다.

또 본 발명의 제2의 목적은 프랜트 운전시에 있어서도 접합볼트의 체결력을 운전조건의 변경에 임기응변으로 대응하여 신속 또한 용이하게 조정할 수 있는 접합볼트의 체결력의 조정방법을 제공하는 것이다.

본건 제1의 발명에 관한 접합볼트는 체결너트를 조여서 피접합부재를 접합하는 접합볼트에 있어서 접합볼트 본체내의 축방향에 뚫은 중공구멍에 피스톤을 수용하고 상기 중공구멍의 개구단을 맹플러그로 봉지함과 더불어 상기 피스톤의 외주에는 중공구멍내를 가압유체 도입용의 가압공간과 열매체가 도입될 수 있는 온도 저절공간으로 구획시키는 씰재를 구비한 것을 특징으로 하고 있다.

또 본건 제2의 발명에 의한 접합볼트의 체결력의 조정방법은 접합볼트 본체의 축방향에 중공구멍을 설비하고 이 중공구멍에 씰재를 거쳐서 피스톤을 수용하고 피스톤의 한쪽에는 가압유제를 도입하는 가압공간을 형성함과 더불어 피스톤의 다른쪽에는 열매체를 도입하는 온도조절 공간을 형성하고 상기 온도조절 공간에 열매체를 송급하여 접합볼트를 소정온도로 조정하고 상기 소정온도에 있어서 목표로 하는 체결력이 작용되었을 때에 접합볼트에 발생하는 신장량을 산출하여 그 신장량을 가져오는 압력을 갖는 가압유체를 상기 가압공간에 송급하여 접합볼트를 연신시키고 그 연신상태에서 체결너트가 피접합부재에 밀착할 때까지 체결하고 그런다음에 가압유체를 뽑아내어 접합볼트를 수축시켜서 접합볼트의 체결력을 소정치로 설정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 접합볼트를 사용하여 부재를 접합할 때는 피스톤의 한쪽에 형성된 가압공간에 물 또는 기름등의 가압유제를 송급하여 접합볼트 본체를 축방향으로 연신시키고 이 연산된 상태에서 체결너트를 통상의 공구로 조인 다음에 가압유체를 방출하면 접합볼트의 축방향에 작용하고 있었든 인장응력이 해제되고, 접합볼트의 체결력이 소정치로 설정된다.

또 접합작업시에 있어서의 접합볼트의 온도가 설계온도로부터 크게 떨어져 있는 경우는 피스톤의 다른쪽에 형성된 온도조절 공간에 열매체를 송급하고 운전조건에 있어서의 설정온도 또는 설계온도로 조정한 다음에 접합작업을 행한다. 이 온도조정에 의해서 운전조건에 적합한 적합볼트의 체결력이 정확하게 설정될 수있다.

다음에 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하겠다.

제1도는 본 발명에 의한 접합볼트의 일실시예를 나타낸 종단면도이며, 접합볼트 l2는 피접합부재인 터빈케이싱의 플랜지부 14에 뚫린 볼트구멍 20에 끼워지고 양단에는 체결너트 13a,13b가 취부된다. 외경 Dø를 갖는 접합볼트 본체 15내에는 내경 d₂ø이고, 길이가 L₀의 중공구멍 16이 축방향으로 뚫린다. 이 중공구멍 16내에 중공구멍의 길이 L₀보다도 약간 짧은 길이 L₁을 갖는 피스톤 17이 수용되고, 제1도에 있어서 피스톤 17의 정부외주에는 씰재 18이 장착된다. 중공구멍 16의 개구단에는 중공구멍 16을 봉지하는 맹판으르서 맹플러그 19가 설비되고, 이 맹플러그 19는 나사결합 또는 용접에 의해서 취부된다.

접합볼트 본체 15를 형성하는 재료로서는 일반적으로 크롬 모리브텐 바나듐강(CrMoV 강) 또는 12크롬바나듐 텅그스텐강(l2 CrMoVW 강)이 채용되고 있다. 이들의 금속은 어느 것이든 열취약화가 생기기 쉽고 통상의 용접방법으로는 시공이 곤란하고 판홀이 생기기 쉽고 완전한 기밀성을 얻기가 어렵다. 따라서 맹플러그 19를 취부하는 경우는 용접입열량이 적고 또 완전한 기밀이 얻어지는 전자빔 용접으로 시공하는 것이바람직하다.

피스톤 17의 하단은 제1도에 있어서, 중공구멍 16의 저부에 접하고 있고, 피스톤의 상면측 즉 씰재 18의 상면측에는 가압유제를 도입하는 가압공간 21이 형성되어 있다. 맹플러그 19에는 가압유체 송급펌프 22로부터 송급된 가압유체가 유통되는 호스 23을 접속하는 호스 접속구 24가 설비된다.

한편 피스톤 17의 외주면측 즉 제1도에 있어서, 씰재 18의 하면측에는 열매체를 도입하기 위한 환상의 온도조절공간 25가 형성되고, 이 온도조절 공간 25로 열매체를 공급, 배출하기 위한 열매체 유입구 26과 열매체 유출구 27이 예를들면 접합볼트 본체 15 저부에 설비된다. 또 열매체 유입구 26 및 열매체 유출구 27은 온도조절공간 25로 연통홈 28,29를 거쳐서 연통된다. 이 연통홈 28, 29는 피스톤 17의 하단에 설비된다. 또 연통홈 28, 29는 열매체의 유통로로 되는 이외에 씰재 18의 상면측으로부터 온도조절공간 25내에 누설된 가압유체를 접합볼트 본체 15 밖으로 배출하는 배출로를 겸하고 있다. 또 접합볼트내에 형성되는 가압공간과 온도조절 공간의 상하배치는 제1도에 나타낸 것과 역이라도 좋다.

다음에 이 접합볼트 l2를 사용하여 터빈케이싱의 플랜지부 14를 접합시키는 방법을 아래에 설명하겠다. 터빈케이싱 1, 2의 플랜지부 14에 뚫린 볼트구멍 20에 접합볼트 12를 끼우고 양단에 체결너트 13a, 13b를 취부하고 통상의 체결공구로 조인다. 다음에 가압유체 송급펌프 22로부터 뻗어나온 호스 23을 맹플러그 19에 설비한 호스 접속구 24에 접속시키고 가압유체를 가압공간 21내에 송급한다.

가압공간 21에 송급된 가압유체는 그 압력에 의해서 피스톤 17을 압압하고 접합볼트 본체 l5를 축방향으로 연신시킨다.

이 가압유체가 접합볼트를 연신하는 힘 F₀은 다음 식을 구해진다.

여기에서 d₂는 중공구멍 16의 내경이고, P는 가압유체의 압력이다.

한편, 유효장

, 외경 D, 중공구멍의 내경 d₂의 접합볼트 12를 △

만큼 연신시키기 위하여 필요한 힘 F는 다음 식으로 구해진다.

단, E는 접합볼트재의 영율이다. (1), (2)식으로부터 △

의 신장을 주는 가압유체의 압력 P는 다음 식으로 구해진다.

따라서, (3)식의 계산식으로 산출되는 압력 P를 갖는 가압유체를 송급하고 접합볼트 본체 15를 △

만큼 연신시키고 한편 열매체를 온도조절 공간에 송급함으로써 접합볼트를 소정온도로 조절하고 이 상태로 체결너트 13a, 13b를 통상의 체결공구를 사용하여 조인다음에 가압유체를 방출하여 축방향의 인장응력을 해제하면 접합볼트 본체 15가 축방향으로 △

만큼 수축하려고 하지만 피접합부재의 두께로 구속되고 그 신장 △

를 생기게 하는 필요한 인장력이 체결력으로 발생된다.

예를들면 전술한 500MW급의 발전용 증기터빈에 있어서 이 접합볼트를 채용한 경우에 필요하게 되는 가압유체의 압력 P의 계산예를 나타내겠다. 즉, 접합볼트의 외경D=159mm, 중공구멍경 d₂=100mm, 영율E=21000kg/mm²또 접합볼트의 신율

를 0.2%정도로 하면 가압유제의 압력 P는 (3)식으로부터 약 6420kg/cm²가 된다. 즉, 6420kg/cm²의 압력을 갖는 가압유체를 가압공간에 송급함으로써 접합볼트는 유효장 의

만큼 연신하게 된다.

따라서 이 접합볼트를 채용하면 접합볼트 본체를 축방향으로 연신시키는 기구가 설비되어 있으므로 접합볼트의 조이는 작업이 대폭으로 간소화되고 1개당 수분으로 완료되는 것이 실증되어 있다. 종래 히터에 의한 가열방식을 채용한 종래의 접합볼트에 있어서는 터빈케이싱 1조를 접합할 경우 3일간의 공정이 되지만 본 실시예의 접합볼트를 사용하면 2-3시간으로 작업이 완료되고 작업시간은 1/20 이하로 단축될 수 있다.

또 본 실시예의 접합볼트의 체결너트를 조일 때에는 통상의 조이는 공구로 가볍게 조이는 것뿐이므로 접합볼트 본체에 비틀림 응력이 작용하는 일이 적다.

따라서 비틀림에 의한 전단응력과 인장응력을 복합한 허용응력을 채용하고 있던 종래법과 달라서 단지 접합볼트의 인장에 대한 내력을 허용응력으로 할 수 있으므로 강도설계상의 여유가 생긴다.

또 본 실시예의 접합볼트의 연식작업을 실시할 경우에 필요한 신장량을 관리하려면 단지 가압유체의 압력을 나타내는 압력계의 지시만 주의하면 되므로 작업관리가 매우 간소화된다. 즉, 종래에는 가열전후 또는 냉각후에 있어서 접합볼트 본체의 신장량을 스트레인 게이지등의 계측기를 사용하여 파악하고 있고 신장량이 부족했을 경우에는 재가열하여 더 조이고 냉각된 다음 신장량을 재계측한다는 번잡한 작업준비가 필요하였다. 본 실시예의 접합볼트를 채용하면 상기 작업준비는 모두 생략할 수 있고, 작업효율의 개선에 대폭으로 기여한다.

또 접합볼트는 고압의 유체로 연선되는 구조를 갖고 있으므로 체결작업은 실온에서 실시할 수 있다. 따라서 전기식 히터등의 고온열원을 사용하는 종래 방식과 달라서 접합볼트 본체의 열변성이나 취약화가 방지되고 재질, 기능의 양면에서 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이상 본 발명에 의한 접합볼트의 사용예를 터빈케이싱의 조립시를 예로들어 설명하였지만 정기 점검등으로 케이싱을 분해할 때에 접합볼트를 탈착하는 경우에도 똑같이 적용될 수 있는 것은 물론이다. 즉 체결너트를 늦추는 경우에는 조립시에 송급한 가압유체의 압력보다도 약간 높은 압력을 갖는 가압유체를 송급하여 접합볼트를 연신시키고 이 상태로 체결너트를 돌리면 용이하게 탈착할 수 있다.

또 가압공간에 송급된 고압의 가압유체로서는 비압축성 유체인 물 또는 유압작동유등이 바람직하지만 특히 한정되는 것은 아니다.

또 가압조작을 신속화시키기 위해서는 가압공간의 용적은 가급적으로 작게하는 것이 바람직하다. 따라서 씰재는 피스톤의 가압공간에 가깝게 단부외주에 설비하면 된다.

또 가압공간의 배설위치는 제1도에 나타냄과 같이 체결너트 13a의 높이 H의 거의 중간부에 설비하는 것이 강도상 바람직하다. 즉 가압공간 21로 송급한 가압유체의 압력에 의해서 접합볼트 본체가 반경방향으로 변형하는 것을 체결너트 13a의 강성에 의해서 억지할 수 있다.

또 접합볼트는 터빈케이싱의 접합용등의 예에서도 명백한 바와같이 상온시에 있어서 분해 또는 조립을 행할 때에 착탈되는 한편 고온 운전시에 있어서도 체결력을 조정하기 위하여 조작된다. 따라서 접합볼트를 구성하는 부품은 어느 것이든 동일 열팽창율을 갖는 부재로 형성시켜 놓으면 피스톤과 중공구멍과의 간격이 일정하게 보지되므로 가압유체가 씰부로부터 누설되는 일이 적다.

씰재의 상세구조로는 제2도 내지 제4도에 예시하는 것이 일반적으로 채용된다.

즉, 제2도에 있어서는 피스톤 17 상부외주에 씰링 30을 다단으로 겹쳐서 끼우고 최상단의 씰링을 고정하기 위하여 피스톤 l7에 리넬부 31을 형성한 구조로 하고 가압공간 21에 송급된 가압유체의 밀봉을 행하고있다. 또 제3도에 나타냄과 같이 피스톤 l7과 접합볼트 본체 15간에 카본패킹 32를 채워넣고 이 카본패킹32가 압력에 의해서 눌려 가압공간 21내면을 압압하여 밀봉하는 구조라도 좋다. 또 제4도에 나타낸 바와같이 링상의 다이어프램 씰 33의 내외단 연부를 각각 피스톤 17 및 접합볼트 본체 15내에 매꾸어 넣어 배설하여 가압유체를 밀봉하도록 구성해도 좋다. 다이어프램 33의 경우는 비교적 피스톤의 변위에 대해서 허용폭이 크므로 유리하다. 어느 경우에 있어서도 씰재의 끼워지는 단수, 충전량은 사용하는 가압유체의 압력범위에 의해서 최적구성이 결정된다.

본 발명에 의한 접합볼트에 의하면 프랜트가 운전중에 있어서도 체결력을 단시간에 조정할 수 있다. 전술한 바와같이 증기터빈등의 기기를 고온상태로 장기간 계속해서 운전하면 접합볼트에 크리이프 피로가 발생하고 접합볼트의 체결력이 경시적으로 감소하므로 적의 접합부를 냉각하는 등의 대책이 필요하다.

그 경우, 제5도에 나타낸 바와같이 접합볼트 본체 15 하단에 설비한 열매체 유입구 26으로부터 예를들면 저온증기를 주입한다. 주입된 저온증기는 피스톤 17의 주위를 회전하면서 온도조절공간 25내를 상승하여 접합볼트 본체 15를 내면으로부터 냉각한 후에 열매체 유출구 27로부터 유출된다. 냉각된 접합볼트 본체 15는 축방향으로 수축하여 체결너트 13을 끌어 당기므로 체결력이 증대된다.

또 기기의 운전조건의 광범위한 변동에 대응하기 위하여 온도조정용의 열매체의 온도를 여러가지로 조정변경할 수 있도록 제6도에 예시하는 열매체 혼합기 35를 장치해 놓으면 조정작업이 더 신속화된다. 즉, 열매체로서 예를들면 고온증기와 저온증기를 각각 조절변 36, 37을 거쳐서 열매체 혼합기 35로 도입하고 적의최적온도의 열매체를 송급할 수 있게한다. 즉, 조절변 36, 37의 변의 개방도의 조절에 의해서 적량씩 혼합된 소정온도로 조절된 열매체는 숭급배관 38을 경유하고 열매체 유입구 26으로부터 온도조절공간 25로 유입되고, 접합볼트 본체 15를 냉각 또는 가열하여 체결력을 증감시킨다.

예를들면 증기터빈의 운전중에 증기누출이 발생할 우려가 있는 경우에 있어서도 접합볼트의 온도조절 공간내에 냉각용 열매체를 송급하는 것만으로 순시간에 체결력을 증대시키고 누출을 방지할 수 있다. 왜냐하면 제11도 및 제12도에서 예시한 종래의 냉각 가열구조에 있어서는 접합볼트를 냉각할 경우는 피접합부까지 함께 냉각되어 버리기 때문에 온도차가 생기기 어려운 결점이 있고, 체결력의 증감은 곤란하였다. 그러나 본 발명의 접합볼트에 의하면, 냉각대상은 접합볼트 본체만이고, 그 열용량이 작고 또 열의 이동이 신속하기 때문에 체결력의 증감이 단시간에 가능해진다.

또 접합볼트 본체의 온도조절을 더욱 단시간에 행하기 위해서 제7도에 나타낸 바와같이 접합볼트 본체15의 외표면에 예를들면 세라믹등의 단열재 39를 코팅하고 외부로부터의 열의 침입의 영향을 저감시킬 수도 있다. 즉, 볼트구멍 20의 내면으로부터의 열을 주고받는 것을 접합볼트 본체 15만에 한정시키고 접합볼트의 주위로부터의 열영향을 적게하면 온도조절이 더욱 신속하게 완료된다.

이상 설명에서 명백한 바와같이 본 발명에 의한 접합볼트에 의하면 접합볼트 본체내에 가압유체를 도입시켜 접합볼트 본체를 축방향으로 연신자재한 기구와 열매체를 도입하여 접합볼트 본체의 온도를 소정치로 소정할 수 있는 기구를 구비하고 있고 소정온도에서 가압유체를 송급하여 접합볼트 본체를 연신시키고 그 상태에서 가볍게 체결너트를 조이는 것만으로 소정의 체결력으로 조정할 수 있으므로 종래의 방식과 비교하여 체결작업 또는 볼트의 탈착작업에 요하는 시간을 대폭으로 단축할 수 있게 된다. 그결과 기기의 정기점검기간을 대폭으로 단축시키고 설비 가동율의 향상에 크게 이바지할 수 있다.

또 본 발명에 의한 접합볼트를 사용한 체결력의 조정방법에 의하면 피접합부의 조립시 또는 분해시뿐만 아니라 일상 운전시에서도 운전조건의 빈번한 변경에 대응한 접합볼트의 체결력을 용이하고 신속하게 변경 조정할 수 있게 되어서 사용기기의 운전조건의 변동에 대한 추종응답성을 대폭으로 향상시킬 수 있는 것이다.

또 본 발명의 방법에 의하면 소정의 체결력을 얻기위한 조정작업시에 있어서의 관리항목은 가압유체의 압력만이고, 압력계의 지시도를 읽어내는 것만으로 대응하는 체결력이 한결같이 결정된다. 따라서 종래와 같이 복잡한 계측기기를 사용한 번잡한 작업을 적고 또 작업원의 기술, 경험의 다소에 의해서 조정치에 불균일이 생기는 일도 적고 따라서 확실한 정도로 신뢰성이 높은 체결력의 조정설정을 할 수 있다.

Claims (10)

1. 체결너트(13)를 조여서 피접합부재를 접합시키는 접합볼트(12)에 있어서, 접합볼트 본체(15)내에 축방향으로 뚫은 중공구멍(16)에 피스톤(17)을 수용하고 상기 중공구멍(l6)의 개구단을 맹플러그(19)로 봉지함과 더불어 상기 피스톤(17)의 외주에는 중공구멍(l6)내를 가압유체 도입용 가압공간(21)과 열매체를 도입가능한 온도조절 공간(25)으로 구획하는 씰재(18)를 구비한 것을 특징으로 하는 접합볼트.
2. 씰재(18)는 가압공간(21)의 용적을 가급적 작게하기 위하여 피스톤(17)의 가압공간(21)측의 단부외주에 설비하여 된 특허청구의 범위 제1항 기재의 접합볼트.
3. 가압공간(21)은 체결너트(13)가 나사맞춤되는 위치에 대응한 접합볼트(12)내에 형성되고 이 가압공간(21)에 가압유체를 공급함으로써 접합볼트(l2)를 축방향으로 연신시킨 특허청구의 범위 제1항 또는 제2항 기재의 접합볼트.
4. 피스톤(17)과 중공구멍(l6)과의 간격을 밀봉시키는 씰재(18)는 씰링(30), 카본 패킹(32), 다이어프램씰(33)중의 어느 것에 의해서 형성된 특허청구의 범위 제2항 기재의 접합볼트.
5. 온도조절공간(25)은 씰재(18)로부터 누설된 가압유체를 볼트본체외에 배출하는 연통홈(28,29)을 피스톤(17)의 다른쪽에 형성한 특허청구의 범위 제1항 기재의 접합볼트.
6. 맹플러그(19)는 나사 결합 또는 전자빔용접 결합에 의해서 중공구멍(16)의 개구단부에 고착된 특허청구의 범위 제1항 기재의 접합볼트.
7. 접합볼트 본체(15)는 외표면을 단열제(39)로 피복하여 이루어진 특허청구의 범위 제1항 기재의 접합볼트.
8. 접합볼트 본체(15)의 축방향에 중공구멍(16)을 설비하고 이 중공구멍(16)에 씰재(18)를 거쳐서 피스톤(17)을 수용하고 피스톤(17)의 한쪽에는 가압유체를 도입하는 가압공간(21)을 형성함과 더불어 피스톤(l7)의 다른쪽에는 열매체를 도입하는 온도조절공간(25)을 형성하고 상기 온도조절 공간(25)에 열매체를 송급하여 접합볼트(12)를 소정온도로 조정하고 상기 소정온도에 있어서 목표로하는 체결력이 작용했을 때에 접합볼트(12)에 발생하는 신장량을 산출하여 그 신장량을 가져오게하는 압력을 갖는 가압유체를 상기 가압공간(21)으로 송급하여 접합볼트(12)를 연신시키고, 그 연신상태에서 체결너트(13)가 피접합부재에 밀착되도록까지 조이고 그런 후에 가압유체를 뽑아내어 접합볼트(12)를 수축시켜서 접합볼트(12)의 체결력을 소정치로 설정하는 것을 특징으로 하는 접합볼트의 체결력 조정방법.
9. 가압유체는 물 또는 유압작동유를 사용하는 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 제8항 기재의 접합볼트의 체결력 조정방법.
10. 열매체는 증기를 사용하는 것을 특징으로 하는 특허청구의 범위 제8항 기재의 접합볼트의 체결력 조정방법.

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