JP7443384B2 - 膨張ファスナ用の液圧式の緊張および解放工具 - Google Patents

Description

本開示は、一般に、膨張ボルトおよび膨張ボルトの緊張および取外しのための装置に関する。

（関連出願）
本出願は、２０１８年１０月１５日に出願されたオーストラリア仮特許出願第２０１８９０３８９６号からの優先権を主張し、当該仮特許出願の開示は全て、参照によってここに援用する。

先行技術の方法、装置または文書への言及は、これらの方法、装置または文書が通常の一般的知識の一部を形成した、または形成するという証拠または承認とみなすべきではない。

一つの回転可能シャフトから別の回転可能シャフトへトルクを伝達するために、フランジ継手を用いて当該回転可能シャフトを相互接続することは、様々な状況で一般的に行われている。フランジ継手は大きなトルクを伝達するために使用されることが多く、製造費用が高く、当該フランジを通る内腔の公差および表面仕上げに対する要求が高い締まりばめ式のボルト締め要素を必要とする。前記内腔を機械加工またはホーニングした後も、組立時にさらなる位置調整が必要な場合が多い。さらに、従来のボルトは引き伸ばされるとその直径が減少し、その結果、前記内腔にぴったりと嵌合しなくなる可能性がある。

先行技術において膨張ボルト組立体が知られている。例えば、先行技術の膨張ボルト組立体の一種が、Ｓｕｐｅｒｂｏｌｔ社によって販売されており、重要なフランジ継手の領域において特に有用である。例示的な先行技術のＳｕｐｅｒｂｏｌｔ社の膨張ボルト組立体１を、図１では分解図で、図２では二つのフランジ３３および３５同士を締結するように使用されている状態で描写する。前記膨張ボルト組立体１は、第一の螺刻端部７および第二の螺刻端部９を有する細長いスタッド３を含む。前記第一の螺刻端部７と前記第二の螺刻端部９の間には中間テーパ部１１がある。当該テーパ部１１は、直径Ｌ２を有する第二の端部１２と、直径Ｌ１を有する第一の端部１４とを有し、Ｌ１はＬ２未満である。したがって、前記中間テーパ部１１の形状は円錐台形である。前記中間テーパ部１１とほぼ同じ軸方向長さである割れテーパスリーブ５が設けられている。当該割れテーパスリーブ５は、円筒形の外壁と、前記中間テーパ部１１の外側のテーパ輪郭と相補的なテーパ輪郭を有する内壁とを有する。前記割れテーパスリーブ５は、第二の端１８および第一の端１６を有し、これらの間に縦割れ８を有する。前記割れテーパスリーブ５は、静置形態において、当該スリーブ５の前記第二の端部１８が前記スタッド３の前記中間テーパ部１１の前記第二の端部１２に接近するように、前記中間テーパ部１１上を摺動される。前記割れスリーブ５を前記第二の端部１２の方へ前記中間テーパ部に沿ってさらに押し込むことによって、当該スリーブ５が径方向に膨張することになる。円筒形スペーサ１７が前記スタッド３の周囲に位置する。当該円筒形スペーサ１７は、前記フランジ３３の内腔に配置される。当該円筒形スペーサ１７は、第二の端２２および第一の端２０を有する。当該第二の端２２は、前記割れスリーブ５の前記第一の端１６に当接するように押し込まれる。

第一の強化ワッシャ２５が、前記スタッド３の前記第一の螺刻部７に被さるように配置され、前記円筒形スペーサ１７の前記第一の端部２０に当接する。前記スタッド３の前記第一の螺刻部７には、第一のマルチジャックテンショナ（ＭＪＴ）２７の形をした第一の拘束機構が螺着される。使用時は、前記ＭＪＴ２７のジャックボルト３２の先端が前記強化ワッシャ２５に押し付けられ、それによって当該ワッシャを押圧し、次いで前記円筒形スペーサ１７を押圧して、前記割れスリーブ５を前記スタッド３の前記中間テーパ部１１に沿って押し込み、それによって当該割れスリーブ５を径方向に膨張させる。

前記スタッド３の前記第二の螺刻部９は、前記第二のフランジ３５の内腔を貫通する。第二の強化ワッシャ２９が、第二のフランジ３５の外側で前記第二の螺刻部に被さるように位置し、ＭＪＴ３１の形をした第二の拘束機構が、前記スタッド３の前記第二の螺刻部９に手で締め付けられる。膨張ボルトはＭＪＴ以外のファスナを利用することができることが分かるだろう。例えば、標準的なボルトおよびワッシャをＭＪＴの代わりに使用することができるが、ＭＪＴは、各ＭＪＴにおける複数のジャックボルト、例えば八個のジャックボルトの周囲に締付張力を分散させ、その結果、標準的なボルトよりも安全かつ均一に締め付けることができ、緩めることもできるので好ましい。

図２で最もよく分かるように、使用時は、前記テーパスリーブ５を、前記スタッド３の前記中間テーパ部１１に沿って摺動する。次に、前記スタッド３の前記第一の螺刻部７を、第一のフランジ３３および第二のフランジ３５の前記内腔に挿通する。前記円筒形スペーサ１７を、前記第一の螺刻部７に被せるように配置し、前記スリーブ５に当接するようにフランジ３３の前記内腔の中へ摺動する。前記第一および第二のワッシャ２５、２９を、スタッド３の前記第一および第二の螺刻部７、９に被せるように配置し、前記第一のワッシャ２５は、円筒形スペーサ１７の前記第一の端部２０および前記フランジ３３に当接する。前記第二のワッシャ２９は前記フランジ３５に当接する。前記第一および第二のＭＪＴ２７、３１を、前記第一および第二のワッシャ２５、２９を圧迫するまでスタッド３の前記第一および第二の螺刻端７、９に手で螺着する。次に、前記第一および第二のＭＪＴのジャックボルト３２を、前記ワッシャ２５、２９に対して力を均一に分散させるように徐々に締め付ける。前記第一のＭＪＴ２７の前記ジャックボルトにトルクが与えられると、当該ＭＪＴ２７が前記テーパスタッド３を緊張し、その結果、前記中間テーパ部１１が、スペーサ１７を介して前記第一のワッシャ２５に対して静止されている前記割れスリーブ５に引き込まれ、それによって割れスリーブ５を径方向に膨張させ、その結果、当該割れスリーブ５が、前記フランジ３３、３５の前記内腔の内壁に対して、矢印３９で表す前記フランジからの等しい内方への径方向の力と逆向きの、矢印３７で示す外方への径方向の力を生じる。同時に、前記第二のＭＪＴ３１は、第一のＭＪＴ２７と協働して、前記スタッド３に矢印４１で示す張力を印加し、それによって前記フランジにおいて矢印４３、４５で示す逆向きの軸方向のクランプ力を生じ、したがって当該フランジ３３および３５同士を圧縮する。その結果、適切に緊張され、かつ前記スリーブ５が径方向に膨張した状態では、前記テーパスタッド３は、前記フランジとの径方向および軸方向の摩擦接触に必要な力を伝達し、それによって前記フランジ３３、３５同士を確実に締結する。

説明した前記膨張ファスナ１は、良好に作用すること、および蒸気タービンなどの重機械においてトルクを伝達するために使用し得るような、フランジ同士を結合するための安全かつ効果的な手段を提供することが分かっている。前記膨張ファスナのその他の変形も知られており、例えば、前記スタッド３をブラインドホールに使用する変形は、第二の
螺刻部を有するのではなく、前記膨張スリーブと前記内腔の間の摩擦が、前記第一の螺刻端７上の単一のＭＪＴおよびワッシャによって張力が印加されるように十分にしっかりと前記スタッドを保持することを利用する。

膨張ボルトにより生じることが分かっている問題は、望ましいときに、例えば、前記二つのフランジを分解する必要があるときに、膨張ボルトを取り外すことが困難な可能性があるということである。この困難の理由は、前記割れスリーブ５によって前記フランジの前記内腔の前記内壁に印加される前記径方向の力によって、前記スリーブ５と、スタッド３と、前記フランジ３３、３５の前記内腔との間に、トーチ切断などの特殊な技術を使用する、または前記ボルト組立体を「浮かせ」ようとして高圧油を加えなければ克服できない締まりばめが生じる可能性があるからである。

本開示の一つの目的は、上記問題のうちの少なくとも一つに対処することである。

本発明の第一の態様によれば、ワークピースを締結するためのテーパ部を有する細長い部材を有する種類の膨張ファスナ用の液圧式の緊張および解放工具において、
前記テーパ部の周囲に配置されるスリーブ、
前記ワークピースに対する圧縮力を生じるための少なくとも一つのシリンダを含む一つまたは複数のシリンダ、
前記スリーブを変位させるための解放ピストン、および前記細長い部材の一端に結合するための緊張ピストンであって、当該緊張ピストンと前記一つまたは複数のシリンダのうちの少なくとも一つとが少なくとも一つの緊張室を画定し、当該解放ピストンと前記一つまたは複数のシリンダのうちの少なくとも一つとが少なくとも一つの解放室を画定する、解放ピストンおよび緊張ピストン、
それぞれ前記細長い部材を緊張するためおよび前記テーパ部から前記スリーブを解放するために前記緊張ピストンおよび前記解放ピストンを変位させる前記緊張室および前記解放室への液圧の印加のための当該緊張室および当該解放室と流体連通した複数の液圧ポート、および
前記緊張室からの液圧の除去後に、緊張した前記細長い部材の前記一端を保持するための張力保持機構
を備える工具が提供される。

一実施形態において、前記緊張ピストンは、前記細長い部材の一端のための通路を含む。

一実施形態において、前記緊張ピストンは、前記細長い部材の前記一端に直接結合されるように構成される。

一実施形態において、緊張ピストンは、前記細長い部材の前記一端に螺着されるように構成される。

一実施形態において、前記緊張ピストンは、中間部材を介して前記細長い部材の前記一端に結合されるように構成される。

一実施形態において、前記中間部材は、前記細長い部材の前記一端に螺着されるナットを備え、前記ピストンは当該ナットに螺合締結される。

一実施形態において、前記ナットは、前記緊張ピストンの環状の緊張ピストンロッドの下端を受容するための同軸溝を互いの間に画定する内側同軸壁および外側同軸壁を含む。

一実施形態において、前記内壁の内側が、前記細長い部材の前記一端の対応するねじ山と係合するために螺刻されている。

一実施形態において、前記内側同軸壁の外側が、前記環状の緊張ピストンの内壁の対応する螺刻部に係合するために螺刻されている。

一実施形態において、前記張力保持機構はロックリングを備える。

一実施形態において、前記ナットの前記外壁の外側が、前記ロックリングの内側の対応するねじ山と係合するために螺刻されている。

一実施形態において、前記緊張ピストンは第一および第二の緊張ピストンヘッドを含む。

一実施形態において、前記一つまたは複数のシリンダは、前記第一および第二の緊張ピストンヘッドをそれぞれ受容する第一および第二の緊張シリンダを含む。

一実施形態において、前記第一および第二の緊張ピストンヘッドは軸方向にずれて直列である。

一実施形態において、前記第一および第二の緊張ピストンヘッドは、前記環状の緊張ピストンロッドの周囲に径方向に延出している。

一実施形態において、前記第一の緊張ピストンヘッドは、前記環状の緊張ピストンロッドと螺合される。

一実施形態において、前記第二の緊張ピストンヘッドは、前記環状の緊張ピストンロッドと一体形成されている。

一実施形態において、前記複数の液圧ポートは、前記第一のピストンヘッドを通るポートおよび前記第二の緊張シリンダを通るポートを含む。

一実施形態において、前記解放ピストンは、前記第一の環状のピストンロッドの周囲に位置する環状のピストンヘッドを含む。

一実施形態において、前記工具は、前記スリーブに結合するための第二の環状のピストンロッドを含む。

一実施形態において、前記解放ピストンは前記スリーブと一体形成されている。

一実施形態において、前記一つまたは複数の液圧シリンダは、前記ワークピースに圧縮力を印加するための解放シリンダを含む。

一実施形態において、前記工具は、ワークピース対する前記圧縮力を伝達するための前記ワークピースと前記少なくとも一つのシリンダの間のブリッジを含む。

一実施形態において、前記解放シリンダは前記ブリッジ内に位置する。

一実施形態において、前記ブリッジは、前記ロックリングの回転のための当該ロックリングの外側の歯と噛合するウォーム駆動体を含む。

一実施形態において、前記ロックリングは、前記解放シリンダに軸方向に隣接して配設される。

別の態様において、説明した前記工具は、テーパ部を有する細長い部材と当該テーパ部の周囲のスリーブとを備える膨張ファスナと組み合わせて提供し得る。

別の態様によれば、細長い部材を緊張するための液圧式の緊張工具において、
張力を受けた前記細長い部材を維持するためのロックリングであって、有歯外壁を有するロックリング、および
前記ロックリングの回転のために当該有歯外壁と噛合される回転駆動部材を含む駆動組立体
を含む工具が提供される。

一実施形態において、前記回転駆動部材はウォームを備える。

さらなる態様では、ワークピースを締結するための膨張ファスナにおいて、
当該ファスナの膨張スリーブに結合されたピストン、および
前記ピストンを着座させて互いの間に液圧室を画定し、当該ピストンと前記ワークピースの互いに対する移動のために位置させることができるシリンダ
を含み、
前記液圧室への液圧の印加により、前記ピストン、次いで前記膨張スリーブが、使用時の当該膨張ファスナのテーパ部から押し離される、膨張ファスナが提供される。

別の態様では、ワークピースを締結するために、テーパ部を有する細長い部材と当該テーパ部の周囲のスリーブとを有する種類の膨張ファスナを緊張する方法において、
周囲に前記スリーブを有する前記テーパ部を前記ワークピースの中に位置させるステップ、
第一の拘束機構、例えばＭＪＴで、前記ワークピースの第一の側に前記細長い部材の第一の端を拘束するステップ、
第二の拘束機構、例えばナットで、前記ワークピースの第二の側に前記細長い部材の第二の端を拘束するステップ、
前記第二の拘束機構に液圧緊張組立体を取り外し可能に締結するステップ、
前記液圧緊張組立体を操作して前記細長い部材を引き伸ばすステップ、
前記第二の拘束機構に張力保持部材を付加するステップ、および
前記第二の拘束機構から前記液圧緊張組立体を取り外し、それによって前記細長い部材が張力を受けたままにするステップ、
を備える方法が提供される。

一実施形態において、前記方法は、前記第二の拘束機構から前記張力保持部材を取り外し、それによって前記細長い部材を緊張から解くステップ、
前記スリーブと前記ワークピースの間に液圧を印加し、それによって前記細長い部材の前記テーパ部から前記スリーブを解放するステップ
を含む。

さらなる態様では、膨張ボルト組立体において、
ワークピースを締結するための、テーパ部を有する細長い部材および当該テーパ部の周囲のスリーブ、
前記ワークピースに対する圧縮力を生じるための少なくとも一つのシリンダを含む一つまたは複数のシリンダ、
前記スリーブを変位させるための解放ピストン、および前記細長い部材の一端に結合するための緊張ピストンであって、当該緊張ピストンと前記一つまたは複数のシリンダのうちの少なくとも一つとが少なくとも一つの緊張室を画定し、当該解放ピストンと前記一つまたは複数のシリンダのうちの少なくとも一つとが少なくとも一つの解放室を画定する、解放ピストンおよび緊張ピストン、
それぞれ前記細長い部材を緊張するためおよび前記テーパ部から前記スリーブを解放するために前記緊張ピストンおよび前記解放ピストンを変位させる前記緊張室および前記解放室への液圧の印加のための当該緊張室および当該解放室と流体連通した複数の液圧ポート、および
前記緊張室からの液圧の除去後に、緊張した前記細長い部材の前記一端を保持するための張力保持機構
を備える膨張ボルト組立体が提供される。

本発明の好適な特徴、実施形態および変形は、当業者が本発明を実施するのに十分な情報を提供する下記の詳細な説明から理解することができる。当該詳細な説明は、如何なる場合でも、本発明の上記概要の範囲を制限するものとみなすべきではない。本明細書に記載の実施形態は、添付の図面を参照することによって理解を深めることができる。
先行技術の膨張ファスナ組立体を分解図で描写する。 使用時の図１の前記ファスナ組立体の断面図である。 膨張ファスナに取り付けられて使用されている本発明の第一の実施形態に係る液圧式の緊張および解放工具の縦断面図である。 図３の細部Ａの平断面図であり、第一の室への液圧の印加を受けて前記工具のシリンダから上昇した第一のピストンを示す。 ロックリングが下方に螺進されて前記工具の前記第一のピストンと前記シリンダの間隔を維持し、それによって前記第一の室への前記液圧の除去後に前記膨張ファスナのスタッドにおける張力を維持する様子を示す。 前記膨張ファスナのスリーブを係脱するために、第二の室への液圧の印加により、前記工具の第二のピストンを上昇させる様子を示す。 液圧カプラが嵌合され、膨張ファスナと組み合わされた前記液圧式の緊張および解放工具を示す。 液圧カプラが取り外された、図７の前記組み合わせのさらなる図である。 膨張ファスナのスタッドの端部に取り付けられ、それによって膨張ボルト組立体を提供している様子で示されている、本発明の第二の好適な実施形態に係る液圧式の緊張および解放工具の縦断面図である。 図９に対応する分解図である。 一対の対向フランジを備えるワークピースに対する図９の前記工具の設置の第一の連続的な段階を示す。 一対の対向フランジを備えるワークピースに対する図９の前記工具の設置の第一の連続的な段階を示す。 一対の対向フランジを備えるワークピースに対する図９の前記工具の設置の第一の連続的な段階を示す。 一対の対向フランジを備えるワークピースに対する図９の前記工具の設置の第一の連続的な段階を示す。 一対の対向フランジを備えるワークピースに対する図９の前記工具の設置の第一の連続的な段階を示す。 ロックリング駆動組立体の外観を示す、前記設置工具の側面図である。 図１５ＡのＡ‐Ａ’線を通る前記設置工具の断面図である。 図９の前記工具の緊張組立体の断面図である。 図９の前記工具の前記設置の最終段階を示す。 緊張液圧が印加されてスタッドを引き伸ばした状態の図９の前記工具を示す。 前記工具のロックリングを下方へ回転させて緊張状態の前記スタッドを維持した図９の前記工具を示す。 最終的な緊張状態の図９の前記工具を示す。 前記スタッドからスリーブを解放するための図９の前記工具の解放室への液圧の印加を示す。 前記フランジの内腔からの前記スタッドおよびスリーブの取り外しを示す。 液圧で変位可能なスリーブを組み込んだ一実施形態を描写しており、細長いファスナの両端が、描写の例では互いに逆向きのＭＪＴを備える非液圧テンショナによって拘束かつ緊張されている。

図３は、第一の実施形態に係る液圧式の緊張および解放工具５０を描写している。当該液圧工具５０は、周囲に前記工具５０のスリーブ５が位置するテーパ部１１を有するスタッド３の形をした細長い部材を備える膨張ファスナに適用して使用されている状態で、かつ液圧コネクタ８８および８７が取り付けられた状態で示されている。

前記液圧工具５０は、緊張ピストン５７の中心の軸方向の螺刻内腔６２によって、前記スタッド３の上端７に螺着されている。前記スタッド３は、前記スリーブ５がスタッド３の前記テーパ部１１の周囲に位置する状態で、フランジ３３および３５の形をした隣接し合うワークピースの内腔に挿通された状態で示されている。スタッド３の下側螺刻端９がフランジ３５の底部から延出し、ワッシャ２９およびＭＪＴ３１によって拘束されている。

前記液圧式の緊張および解放工具５０は液圧シリンダ５１を備え、当該液圧シリンダ５１の基部５３は、使用時にフランジ３３に圧縮力を与えるために当該フランジ３３の外側５５に対して着座させる。前記液圧シリンダ５１に沿って軸方向に変位可能なように液圧シリンダ５１に受容される段部５９を有する緊張ピストン５７が設けられている。前記緊張ピストン５７は、前記スタッド３の前記上側螺刻端７が螺合するナットとして働くように中心の軸方向の螺刻内腔６２を含む環状の緊張ピストンヘッド６１を含む。

前記緊張ピストン５７は、前記緊張ピストンヘッド６１から同軸的に延出し、スタッド３の前記上端７を前記緊張ピストンヘッド６１に螺接させるために通過させるための通路を提供する第一の環状緊張ピストンロッド６３も含む。

前記液圧工具５０は、前記シリンダ５１に沿って変位可能な解放ピストン６９も含む。当該解放ピストン６９は、前記環状の緊張ピストンロッド６３の周囲に位置する環状の解放ピストンヘッド７１を含み、当該解放ピストンヘッド７１と同軸の環状の解放ピストンロッド７３も含む。当該環状の解放ピストンロッド７３の下端は、スリーブ５の相補的な螺刻部４に螺着するためのねじ山が形成されている。

緊張液圧室７５が、前記シリンダ５１と、前記緊張ピストン５７と、前記解放ピストン６９の前記環状のピストンヘッド７１の上側７７との間に形成されている。

解放液圧室７９（図６で最もよく分かる）が、前記シリンダ５１と前記環状の解放ピストンヘッド７１の下側８１の間に形成されている。

前記緊張液圧室７５は、前記緊張ピストン５７を貫通する流体内腔８５を介して前記緊張ピストン５７の上端に位置する第一の液圧流体入口ポート８３と流体連通している。緊張液圧室７５の形をした第一の液圧室を加圧するために前記第一の流体入口ポート８３に液圧源を結合するためのホースアダプタ８７が図３に示されている。

解放液圧室７９の形をした第二の液圧室は、前記シリンダ５１の上端に形成された第二の液圧流体入口ポート８９と流体連通している。前記緊張ピストン５７の外端から接触可能な前記第二のポート８９まで当該緊張ピストン５７に流体導管９２を通すための内腔９１が、前記緊張ピストン５７の外端を通って形成されている。前記流体導管は前記シリンダ５１を貫通する。ホースアダプタ８８が、前記流体導管９２の遠位端に位置する。前記流体導管９２の機械加工時に作製される横方向の出口を塞ぐための螺刻プラグ８２が設けられている。

前記緊張液圧室７５への液圧の印加により、前記緊張ピストン５７と前記解放ピストン６９が互いに離れるように付勢され、それによって、当該スリーブ５の径方向の膨張のため、かつ当該スタッドに沿って軸方向の張力を印加するための、前記スタッド３と前記スリーブ５の間の相対移動が生じる。逆に、前記解放液圧室７９への液圧の印加により、前記テーパ付きの細長い部材、すなわち、スタッド３の前記テーパ部１１から前記スリーブ５を係脱させるために、前記解放ピストン６９が前記緊張ピストンヘッド６１側に付勢される。

図４に示すように、使用時は、前記第一の液圧室７５に矢印７４で示す液圧を印加し、その結果、前記シリンダ５１がフランジ３３の前記上面５５を圧迫し、かつ前記緊張ピストン５７がシリンダ５１から上方に変位することになり、その結果、前記ＭＪＴ３２によってその底端が拘束された前記スタッド３は張力を受けて引き伸ばされることになる。その結果、前記シリンダ５１の上面と前記緊張ピストンヘッド６１の間に間隙５４が生じることになる。室７５への前記液圧が除去された後で前記スタッド３における張力が保持できるように、前記緊張ピストンヘッド６１と前記シリンダ５１の間の前記間隙５４を維持するための保持機構が設けられている。

現在説明中の例では、前記保持機構は、前記シリンダ５１の上方に、前記緊張ピストンヘッド６１である前記第一のピストンヘッドの外周に螺着したロックリング９３を備える。その結果、前記シリンダ５１から前記緊張ピストン５７を液圧で変位させて間隙５４を生じると、前記ロックリング９３は、下方へ螺進するように回転されることができるようになり、図５に示すように前記シリンダ５１に着座し、それによって前記緊張ピストン５７を所定の位置に保持し、したがって、前記スリーブ５が前記内腔に径方向の力を与える状態で、張力を受けかつ引き伸ばされた前記スタッド３を保持する。その後、液圧は前記第一の液圧室７５から切断されることができる。前記第一のピストンヘッド５７と前記シリンダ５１の間に位置させる一つまたは複数のシムまたはジャックボルトなどのその他の保持機構を設けることもできることが分かるだろう。

前記スリーブ５およびスタッド３を前記フランジ３３、３５の前記内腔から解放するためには、緊張室７５に矢印７４（図４）で示す液圧を再び印加して、図４の前記緊張したスタッドをさらに緊張し、その結果、前記ロックリング９３は、図４に示す位置まで螺退させることが可能になるように前記シリンダ５１から後退させることができる。次に前記液圧７４が除去される。図６の矢印７２で示す液圧が解放室７９に印加される。前記解放室７９への当該液圧の印加により、前記解放ピストン６９がフランジ３３から離れ、それによってスタッド３の前記テーパ部１１との係合が外れるように前記スリーブ５を引っ張り、その結果スリーブ５は径方向の直径が減少し、前記フランジ３３および３５の前記内腔に作用した前記径方向の力が除去され、その結果、前記スタッド３および前記スリーブ５を前記フランジ３３、３５の前記内腔から取り外すことができるようになる。

図７は、使用前に液圧カプラ８７および８８が取り付けられた前記液圧式の緊張および解放工具５０を含む膨張ファスナ組立体６０を示す。図８は、前記液圧カプラ８７および８８が取り外され、したがってエンドユーザへ出荷される状態にある前記膨張ファスナ組立体６０のさらなる図である。

ここで、本発明のさらなる好適な一実施形態およびその使用方法を、図９以降を参照して説明する。

図９は液圧式の緊張および解放工具１００を描写しており、図１０は当該解放工具を分解形態で示す。様々な構成部品の各々は実質的に環状であり、共通の縦軸に沿う断面で示されている。図９および図１０に示す前記様々な構成部品には緊張組立体１０１（図１６に組み立てられた状態で示す）が含まれる。緊張組立体１０１は、ピストンロッド１０７の上側螺刻外壁部１０６と螺合するための螺刻内壁１８１を含む環状の第一の緊張ピストンヘッド１０３を備える。当該第一の緊張ピストンヘッド１０３と第一の緊張シリンダ１０５の間に画定される第一の緊張室１２５（図１８）に液圧流体を導入するための液圧ポート１２１が、当該第一のピストンヘッド１０３を垂直に通って形成されている。当該ポートは、その代わりに、前記シリンダの壁を通って形成することもできることが分かるだろう。

緊張シリンダ１０５は、前記緊張ピストンロッド１０７の上端の下部１０８に被さるように位置し、全図面を通して黒く塗り潰された正方形および長方形として示されたシールによって当該下部１０８の周囲を封止する中心円形開口１８３を含む。

前記緊張ピストンロッド１０７は第二の緊張ピストンヘッド１１６を含み、当該第二の緊張ピストンヘッド１１６は、環状の緊張ピストンロッド１０７と一体形成され、当該環状の緊張ピストンロッド１０７の周囲に径方向に延出している。第二の緊張シリンダ１０９は、前記緊張ピストンロッド１０７の下部１６１の外周に封止的に位置する中心円形開口１１０を含む。前記第二の緊張シリンダ１０９は、前記第二の緊張ピストンヘッド１１６と当該第二の緊張シリンダ１０９の間に画定される第二の緊張室１２７（図１８）に液圧流体を導入するための径方向に延在する液圧ポート１２３が形成されている。

前記第二の緊張シリンダ１０９は環状のブリッジ組立体１１１上に支持され、当該環状のブリッジ組立体１１１は、ロックリング１１４の外壁の歯１２６（図１５Ｂに見られる）と噛合するロックリングウォーム駆動体１１２を含む。前記ブリッジ１１１は、前記第一および第二の緊張シリンダ１０３、１０９からワークピース、例えばフランジ３３へ圧縮力を伝達するように働く。

前記環状の緊張ピストンロッド１０７の前記下端１６１を受容するための同軸空洞１５９を互いの間に画定する内側同軸壁１５３および外側同軸壁１５７が軸方向に延出する環状の基部１５１を含むナット１１３が設けられている。前記内側シリンダ１５３の内側は、前記細長い部材３の上端１６７の対応するねじ山１６５に係合するためのねじ山１５２を有する。前記内側シリンダ１５３の外側１６９は、前記環状の緊張ピストン１０７の内壁１７１の対応するように螺刻された部分に係合するために螺刻されている。

前記外側シリンダ１５７の外側は、ロックリング１１４の内側１７３の対応するねじ山１５０に係合するためのねじ山１５８を有する。前記スタッド３の前記テーパ部１１を包囲し、一体的な解放ピストン１１７を含む膨張スリーブ１１５（例えば、先述のように縦に延在する縦割れを有する）が設けられている。前記解放ピストン１１７は、前記ロックリング１１４の下に位置しかつ前記スリーブ１１５およびスタッド３を取り囲む環状の解放シリンダ１１９に着座する。前記スタッド３は、緊張したときに前記スリーブ１１５に径方向の力を与えるためのテーパ部１１を有する細長い部材を備える。

ここで図１１を参照すると、まず、前記スタッド３を、締結対象であるフランジ３３および３５の形をしたワークピースの対応する内腔３４、３６に挿通する。ワッシャ２９およびジャックボルト３２を有するＭＪＴ３１の形をした第一の拘束機構を、前記スタッド３の下端（図１１以降に示す）に螺着し、それによって前記スタッド３の前記下端（図１２から図２２に示す）を拘束する。

前記解放シリンダ１１９を、スタッド３の前記上端に被せるように位置させ、図１２に示すようにフランジ３３の前記外側まで下げる。膨張スリーブ１１５を、前記スタッド３の頂部に被嵌し、解放ピストン１１７が図示のように解放シリンダ１１９内に位置するまで、前記スタッドと前記解放シリンダ１１９との間、次いで前記フランジ３３および３５の前記内腔の前記壁との間に入り込むように下方へ摺動する。

ここで図１３を参照すると、次に、ナット１１３の形をした第二の拘束機構を、スタッド３の前記上端に螺着し、下方へ回動して、スリーブ１１５の前記解放ピストン１１７の上側に当接させる。

次に、ロックリング１１４を、ナット１１３の外側に螺着し、下方へ回動して、図１４に示すように解放ピストン１１９の上端に当接させる。

次に、前記ブリッジ組立体１１１を、図１５に示すように前記ロックリング１１４および解放シリンダ１１９に被せるように位置させる。図１５Ａおよび図１５Ｂで最もよく分かるように、前記ブリッジ組立体１１１は、前記ロックリング１１４の外側に形成された歯１２６と噛合するウォーム駆動装置１１２を含む駆動組立体１２２を含む。ウォーム駆動体１１２は、説明するような形で液圧を印加して前記スタッドを緊張させる際に作業員が前記緊張工具から安全な距離を保つことができるように離れた位置から作動させることができる電気モータ１２４（またはその他の回転動力機構）によって駆動される。

緊張組立体１０１は図１６に示すように構成され、前記上側の第一の緊張シリンダ１０５の前記中心孔１８３（図１０）が、前記緊張ピストンロッド１０７の部分１０８（図１０）の周囲に位置しており、前記第一の緊張ピストン１０３が、前記緊張ピストンロッド１０７の前記外側が螺刻された上部１０６の周囲に螺着され、前記第一の緊張シリンダ１０５に着座している。前記緊張ピストンロッド１０７の前記下端１６１（図１０）は、前記第二の緊張シリンダ１０９の中央開口１１０に挿通し、第二のピストンヘッド１１６が前記シリンダ１０９に受容されている。互いに対応する外周凸部１１８と外周凹部１２０が、それぞれ前記第一の緊張シリンダ１０５の下側と前記第二の緊張シリンダ１０９の上側に形成されており、前記第一の緊張シリンダ１０５と前記第二の緊張シリンダ１０９の位置合わせを補助する。

次に、前記緊張ピストンロッド１０７の前記下側内壁１７１（図１０）を前記ナット１１３の前記上側外壁１６９に螺着することによって、前記緊張組立体１０１を前記ナット１１３に結合し、したがってナット１１３を介してスタッド３の前記上端に結合して、図１７に示す形態に至る。

ここで図１８を参照すると、次に、前記第一の緊張ピストン１０３の第一のポート１２１および前記第二の緊張ピストン１０９の第二のポート１２３に液圧流体圧力を印加し、その結果、第一のピストン緊張室１２５および第二のピストン室１２７に液圧が導入される。当該液圧により、前記ピストンヘッド１０３、１１６が押し上げられると同時に、前記緊張シリンダ１０５、１０９が押し下げられる。その結果、前記緊張シリンダは、前記スタッド３の他端の前記ＭＪＴ３１から生じる対応する圧縮力１３３と釣り合う圧縮力１３１を、前記ブリッジ１１１を介して前記ワークピース、すなわち、フランジ３３および３５に作用し、その結果、本使用例では前記ワークピースを備える前記フランジ３３および３５が互いに強く圧縮される。同時に、前記ピストンロッド１０７、したがってナット１１３およびスタッド３の上端１６７（図１０）が、矢印１２９で示すように上方に付勢され、それによって前記スタッド３を引き伸ばして緊張する。その結果、前記解放シリンダ１１９の上側および前記膨張スリーブ１１５の前記解放ピストン１１７の上側と、前記ナット１１３およびロックリング１１４の下側との間に間隙１３０が生じる。当該間隙１３０が維持されている間に、前記ロックリング１１４を、ウォーム駆動体１１２の遠隔操作によって、前記ナット１１３に沿って下方へ回転するように回動させ、その結果、ロックリング１１４の下端が図１９に示すように前記解放シリンダ１１９の上側に当接し、それによって、前記液圧がポート１２１および１２３から除去されると前記スタッド３における張力を保持する。

その後、前記スタッド３が図２０に示すように前記ロックリング１１４により緊張したまま残されるように、前記緊張組立体１０１およびブリッジ１１１を取り外すことができる。

その後、前記スタッド３を取り外したい場合は、前記ブリッジ組立体１１１および緊張組立体を、図１９に示すように所定の位置に戻す。ポート１２１および１２３から液圧を印加して、前記ロックリング１１４が後退されるように前記スタッドを僅かに引き伸ばす。次に、前記ロックリング１１４を、前記ナット１１３に沿って上方に回転することができ、次に、ポート１２１および１２３から前記液圧を除去し、その結果、前記スタッドは緊張を解かれる。次に、前記緊張組立体１０１、前記ブリッジ組立体１１１、ナット１１３およびロックリング１１４を取り外すことができる。

図２１を参照すると、前記スタッド３の前記テーパ部１１から前記膨張スリーブ１１５を解放するためには、次に、解放ピストン１１７の解放ポート１７８に液圧を印加し、その結果、解放室１７９は容積が増大し、ピストン１１７を変位させ、したがって前記スリーブ１１５を前記スタッド３から押し離し、したがってフランジ３３である前記ワークピースからも押し離し、その結果、スリーブ１１５は、その後の前記ポート１７８への前記液圧の切断後に、図２２に示すように、手で取り外すことができるようになる。

図２３は、シリンダ１１９に着座するピストン１１７が一体形成された、液圧で変位可能なスリーブ１１４を組み込んだ一実施形態を描写している。細長いファスナの両端は非液圧テンショナによって拘束されて緊張されており、当該非液圧テンショナは、図示の例では、逆向きのＭＪＴ２７および３１を備える。ＭＪＴ２７のワッシャ２５をシリンダ１１９およびピストン１１７の上に配置し、次にジャックボルト３２を緊張して、先述のように、スタッド３を引き伸ばし、スリーブ１１５を膨張させる。前記ファスナを分解したい場合は、前記ＭＪＴ２７をスタッド３から取り外すことができるように前記ジャックボルト３２からトルクを除去する。次に、ポート１７８に液圧を印加して、前記スタッド３のテーパ部１１から、および本例ではフランジ３３を備えるワークピースから離れるように前記スリーブを変位させることができる。

その結果、前記第二の好適な実施形態は、本発明の前記第一の実施形態に対していくつかのさらなる利点を含む。主な利点は、前記スタッドを緊張させ、前記ロックリングを下げて前記スタッドを前記緊張状態に維持したら完全に取り外すことができる前記緊張組立体１０１に緊張液圧系が全て組み込まれていることである。同様に、前記ブリッジも取り外されることができ、したがって、前記ナット、ロックリング、スタッド、解放ピストンを有するスリーブ、および解放シリンダのみが、前記スタッドにおける張力を維持するために残されればよい。

ここに引用した文書はいずれも参照によってここに援用するが、これは、当該援用資料が、既存の定義、記述、またはここに示すその他の文書と矛盾しない範囲に限る。本書における用語の意味または定義が、参照によって援用した文書における同一の用語の意味または定義と矛盾する限り、本書における当該用語に割り当てられた意味または定義を適用するものとする。いずれの文書の引用も、当該文書が本願に関する先行技術であるとの承認として解釈すべきではない。

具体的な実施形態を図示および説明したが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく様々なその他の変更および修正をなすことができることは、当業者には明白であろう。当業者は、日常の実験を用いるだけで、代替、変形、付加、削除、修正、および置換を含む、ここに記載の具体的な装置および方法に対する数多くの均等物を認識し、または特定することができるだろう。

したがって、添付の請求項を含む本願は、本願の範囲内である全てのそのような変更および修正を包含することを意図している。

本発明の具体的な態様、実施形態または例に関連して説明された特徴、整数、特性、化合物、化学部分または化学基は、両立しない場合を除き、ここに説明したその他のいかなる態様、実施形態または例に対しても適用可能であると理解すべきである。

Claims (34)

1. ワークピースを締結するためのテーパ部を有する細長い部材を有する種類の膨張ファスナ用の液圧式の緊張および解放工具において、
   前記テーパ部の周囲に配置されるスリーブ、
   前記ワークピースに対する圧縮力を生じるための少なくとも一つのシリンダを含む一つまたは複数のシリンダ、
   前記スリーブを変位させるための解放ピストン、および前記細長い部材の一端に結合するための緊張ピストンであって、該緊張ピストンと前記一つまたは複数のシリンダのうちの少なくとも一つとが少なくとも一つの緊張室を画定し、該解放ピストンと前記一つまたは複数のシリンダのうちの少なくとも一つとが少なくとも一つの解放室を画定する、解放ピストンおよび緊張ピストン、
   それぞれ前記細長い部材を緊張するためおよび前記テーパ部から前記スリーブを解放するために前記緊張ピストンおよび前記解放ピストンを変位させる前記緊張室および前記解放室への液圧の印加のための該緊張室および該解放室と流体連通した複数の液圧ポート、および
   前記緊張室からの液圧の除去後に、緊張した前記細長い部材の前記一端を保持するための張力保持機構
   を備える工具。
2. 前記緊張ピストンは、前記細長い部材の一端のための通路を含む、請求項１に記載の工具。
3. 前記緊張ピストンは、前記細長い部材の前記一端に直接結合されるように構成される、請求項２に記載の工具。
4. 前記緊張ピストンは、前記細長い部材の前記一端に螺着されるように構成される、請求項３に記載の工具。
5. 前記緊張ピストンは、中間部材を介して前記細長い部材の前記一端に結合されるように構成される、請求項２に記載の工具。
6. 前記中間部材は、前記細長い部材の前記一端に螺着されるナットを備え、前記緊張ピストンは該ナットに螺合締結される、請求項５に記載の工具。
7. 前記ナットは、前記緊張ピストンの環状の緊張ピストンロッドの下端を受容するための同軸溝を互いの間に画定する内側同軸壁および外側同軸壁を含む、請求項６に記載の工具。
8. 前記内側同軸壁の内側が、前記細長い部材の前記一端の対応するねじ山と係合するために螺刻されている、請求項７に記載の工具。
9. 前記内側同軸壁の外側が、前記環状の緊張ピストンの内壁の対応する螺刻部に係合するために螺刻されている、請求項８に記載の工具。
10. 前記張力保持機構はロックリングを備える、請求項７から９のいずれか一項に記載の工具。
11. 前記ナットの前記外側同軸壁の外側が、前記ロックリングの内側の対応するねじ山と係合するために螺刻されている、請求項１０に記載の工具。
12. 前記緊張ピストンは第一の緊張ピストンヘッドおよび第二の緊張ピストンヘッドを含む、請求項７から１１のいずれか一項に記載の工具。
13. 前記一つまたは複数のシリンダは、前記第一の緊張ピストンヘッドおよび前記第二の緊張ピストンヘッドをそれぞれ受容する第一および第二の緊張シリンダを含む、請求項１２に記載の工具。
14. 前記第一の緊張ピストンヘッドおよび前記第二の緊張ピストンヘッドは軸方向にずれて直列である、請求項１２または請求項１３に記載の工具。
15. 前記第一の緊張ピストンヘッドおよび前記第二の緊張ピストンヘッドは、前記環状の緊張ピストンロッドの周囲に径方向に延出している、請求項１４に記載の工具。
16. 前記第一の緊張ピストンヘッドは、前記環状の緊張ピストンロッドと螺合される、請求項１４または１５に記載の工具。
17. 前記第二の緊張ピストンヘッドは、前記環状の緊張ピストンロッドと一体形成されている、請求項１６に記載の工具。
18. 前記複数の液圧ポートは、前記第一の緊張ピストンヘッドを通るポートおよび前記第二の緊張シリンダを通るポートを含む、請求項１３を直接または間接的に引用する請求項１７に記載の工具。
19. 前記解放ピストンは、前記環状の緊張ピストンロッドの周囲に位置する環状のピストンヘッドを含む、請求項１８に記載の工具。
20. 前記スリーブに結合するための第二の環状のピストンロッドを含む、請求項１９に記載の工具。
21. 前記解放ピストンは前記スリーブと一体形成されている、請求項２０に記載の工具。
22. 前記一つまたは複数の液圧シリンダは、前記ワークピースに圧縮力を印加するための解放シリンダを含む、請求項１から２１のいずれか一項に記載の工具。
23. 前記一つまたは複数の液圧シリンダは、前記ワークピースに圧縮力を印加するための解放シリンダを含む、請求項１０から２１のいずれか一項に記載の工具。
24. ワークピース対する前記圧縮力を伝達するための前記ワークピースと前記少なくとも一つのシリンダの間のブリッジを含む、請求項２３に記載の工具。
25. 前記解放シリンダは前記ブリッジ内に位置する、請求項２４に記載の工具。
26. 前記ブリッジは、前記ロックリングの回転のための該ロックリングの外側の歯と噛合するウォーム駆動体を含む、請求項１０を直接若しくは間接的に引用する請求項２４または請求項２５に記載の工具。
27. 前記ロックリングは、前記解放シリンダに軸方向に隣接して配設される、請求項１０を直接若しくは間接的に引用する請求項１０から２１および請求項２５から２６のいずれか一項に記載の工具。
28. テーパ部を有する細長い部材と該テーパ部の周囲のスリーブとを備える膨張ファスナと組み合わされる請求項１から２７のいずれか一項に記載の工具。
29. 細長い部材を緊張するための液圧式の緊張工具において、
    張力を受けた前記細長い部材を維持するためのロックリングであって、有歯外壁を有するロックリング、および
    前記ロックリングの回転のために該有歯外壁と噛合される回転駆動部材を含む駆動組立体
    を含む工具。
30. 前記回転駆動部材はウォームを備える、請求項２９に記載の工具。
31. ワークピースを締結するための膨張ファスナにおいて、
    該ファスナの膨張スリーブに結合されたピストン、および
    前記ピストンを着座させて互いの間に液圧室を画定し、該ピストンと前記ワークピースの互いに対する移動のために位置させることができるシリンダ
    を含み、
    前記液圧室への液圧の印加により、前記ピストン、次いで前記膨張スリーブが、使用時の該膨張ファスナのテーパ部から押し離される、膨張ファスナ。
32. ワークピースを締結するために、テーパ部を有する細長い部材と該テーパ部の周囲のスリーブとを有する種類の膨張ファスナを緊張する方法において、
    周囲に前記スリーブを有する前記テーパ部を前記ワークピースの中に位置させるステップ、
    第一の拘束機構、例えばＭＪＴで、前記ワークピースの第一の側に前記細長い部材の第一の端を拘束するステップ、
    第二の拘束機構、例えばナットで、前記ワークピースの第二の側に前記細長い部材の第二の端を拘束するステップ、
    前記第二の拘束機構に液圧緊張組立体を取り外し可能に締結するステップ、
    前記液圧緊張組立体を操作して前記細長い部材を引き伸ばすステップ、
    前記第二の拘束機構に張力保持部材を付加するステップ、および
    前記第二の拘束機構から前記液圧緊張組立体を取り外し、それによって前記細長い部材が張力を受けたままにするステップ、
    を備える方法。
33. 前記第二の拘束機構から前記張力保持部材を取り外し、それによって前記細長い部材を緊張から解くステップ、
    前記スリーブと前記ワークピースの間に液圧を印加し、それによって前記細長い部材の前記テーパ部から前記スリーブを解放するステップ
    をさらに含む、請求項３２に記載の方法。
34. 膨張ボルト組立体において、
    ワークピースを締結するための、テーパ部を有する細長い部材および該テーパ部の周囲のスリーブ、
    前記ワークピースに対する圧縮力を生じるための少なくとも一つのシリンダを含む一つまたは複数のシリンダ、
    前記スリーブを変位させるための解放ピストン、および前記細長い部材の一端に結合するための緊張ピストンであって、該緊張ピストンと前記一つまたは複数のシリンダのうちの少なくとも一つとが少なくとも一つの緊張室を画定し、該解放ピストンと前記一つまたは複数のシリンダのうちの少なくとも一つとが少なくとも一つの解放室を画定する、解放ピストンおよび緊張ピストン、
    それぞれ前記細長い部材を緊張するためおよび前記テーパ部から前記スリーブを解放するために前記緊張ピストンおよび前記解放ピストンを変位させる前記緊張室および前記解放室への液圧の印加のための該緊張室および該解放室と流体連通した複数の液圧ポート、および
    前記緊張室からの液圧の除去後に、緊張した前記細長い部材の前記一端を保持するための張力保持機構
    を備える膨張ボルト組立体。
    

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