JPH07102905A - 分割圧力容器の結合装置 - Google Patents
分割圧力容器の結合装置Info
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- JPH07102905A JPH07102905A JP25414893A JP25414893A JPH07102905A JP H07102905 A JPH07102905 A JP H07102905A JP 25414893 A JP25414893 A JP 25414893A JP 25414893 A JP25414893 A JP 25414893A JP H07102905 A JPH07102905 A JP H07102905A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 高温高圧蒸気等を導入する蒸気タービン車室
の結合は、一種類のボルトで行っていたため、結合され
る車室と結合ボルトの温度履歴の違いによる様々の不具
合を解消する。 【構成】 分割された圧力容器を結合するための締付ボ
ルトを、圧力容器より線膨張係数の大きい第１の締付ボ
ルト４Ｂと、線膨張係数の小さい第２の締付ボルト４Ａ
とで形成し、圧力容器を結合するとき、第１の締付ボル
トと第２の締付ボルトとを交互に配置して締付けるよう
にした。これにより、第１の締付ボルトのみで締付けて
いたときの、初期締付力を大きくするためのボルトの加
熱、冷却又はボルトを延伸するための油圧装置が不要と
なる。さらに第２の締付ボルトのみで締付けていたと
き、車室と結合ボルトの温度履歴の違いに伴う、車室結
合面の降伏による高圧蒸気の漏洩を防止できる。
の結合は、一種類のボルトで行っていたため、結合され
る車室と結合ボルトの温度履歴の違いによる様々の不具
合を解消する。 【構成】 分割された圧力容器を結合するための締付ボ
ルトを、圧力容器より線膨張係数の大きい第１の締付ボ
ルト４Ｂと、線膨張係数の小さい第２の締付ボルト４Ａ
とで形成し、圧力容器を結合するとき、第１の締付ボル
トと第２の締付ボルトとを交互に配置して締付けるよう
にした。これにより、第１の締付ボルトのみで締付けて
いたときの、初期締付力を大きくするためのボルトの加
熱、冷却又はボルトを延伸するための油圧装置が不要と
なる。さらに第２の締付ボルトのみで締付けていたと
き、車室と結合ボルトの温度履歴の違いに伴う、車室結
合面の降伏による高圧蒸気の漏洩を防止できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば蒸気タービンの
二分割車室または弁室などの、高温高圧の蒸気が導入さ
れる分割圧力容器を構成する分割体を１体に組立てると
き、分割面を結合するための分割圧力容器の結合装置に
関する。
二分割車室または弁室などの、高温高圧の蒸気が導入さ
れる分割圧力容器を構成する分割体を１体に組立てると
き、分割面を結合するための分割圧力容器の結合装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】分割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、締付ボルトで一体に組立てら
れる蒸気タービンの車室について述べる。
平面で上下に二分割され、締付ボルトで一体に組立てら
れる蒸気タービンの車室について述べる。
【０００３】蒸気タービンの車室の組立てられた状態を
図５に、図５のＡ−Ａ断面を図６に示す。これらの図に
おいて、符号１は車室、２は車室の締付ナット、３は座
金、４は車室の締付ボルト、５はタービン動翼が設けら
れるロータ、６は車室と一体に形成されたフランジを示
している。
図５に、図５のＡ−Ａ断面を図６に示す。これらの図に
おいて、符号１は車室、２は車室の締付ナット、３は座
金、４は車室の締付ボルト、５はタービン動翼が設けら
れるロータ、６は車室と一体に形成されたフランジを示
している。
【０００４】蒸気タービンの車室１は、車室１内部に収
められたロータ５などの据付，点検取外しを容易にする
ため、水平面で上下に二分割され、上側の分割体を取外
し開放できるようにされている。この二分割され製作さ
れた車室１は、車室１と一体に製作された、上下フラン
ジ６に各々穿設された孔を挿通して、設置された締付ボ
ルト４及び車室締付ナット２による締付けによって、一
体化され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、本例の蒸気タービンの場合は
蒸気が流れる。
められたロータ５などの据付，点検取外しを容易にする
ため、水平面で上下に二分割され、上側の分割体を取外
し開放できるようにされている。この二分割され製作さ
れた車室１は、車室１と一体に製作された、上下フラン
ジ６に各々穿設された孔を挿通して、設置された締付ボ
ルト４及び車室締付ナット２による締付けによって、一
体化され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、本例の蒸気タービンの場合は
蒸気が流れる。
【０００５】常温で、締付ボルト４を締付けることによ
って、一体化され、組立てられた車室１に蒸気が流入す
ると、蒸気タービンの回転数の増加とともに、車室１の
温度は上昇するが、このときの車室１の温度変化を締付
ボルト４の温度変化と共に図７に示す。蒸気タービンの
起動中は、まず車室１が蒸気にさらされるため、図７に
実線で示す車室１の温度ＴF は、破線で示す締付ボルト
４の温度ＴB よりも速く上昇するが、定常運転になれ
は、車室温度ＴF とボルト温度ＴB とはほぼ等しくな
る。このように、起動中には締付ボルト４と車室１に温
度差ΔＴが発生し、この温度差ΔＴによって締付ボルト
４の応力に変化が生じる。
って、一体化され、組立てられた車室１に蒸気が流入す
ると、蒸気タービンの回転数の増加とともに、車室１の
温度は上昇するが、このときの車室１の温度変化を締付
ボルト４の温度変化と共に図７に示す。蒸気タービンの
起動中は、まず車室１が蒸気にさらされるため、図７に
実線で示す車室１の温度ＴF は、破線で示す締付ボルト
４の温度ＴB よりも速く上昇するが、定常運転になれ
は、車室温度ＴF とボルト温度ＴB とはほぼ等しくな
る。このように、起動中には締付ボルト４と車室１に温
度差ΔＴが発生し、この温度差ΔＴによって締付ボルト
４の応力に変化が生じる。
【０００６】締付ボルト４の応力σB は、近似的に次式
で示される。
で示される。
【０００７】
【数１】
【０００８】数式（１）で示されるように、締付ボルト
４の応力σB は、車室１および締付ボルト４の温度
ＴF ，ＴB ，形状で定まる常数Ｒ，常温での締付時のボ
ルト応力σBOと、車室１および締付ボルト４に使用する
材料の物性値である、ヤング率Ｅ FO，ＥF ，ＥBO，ＥB
と線膨張係数αF ，αB によって決まる。このボルト応
力材σB を求めるための、車室１および締付ボルト４の
線膨張係数及びヤング率の１例を図８及び図９に示す。
図８，図９には、締付ボルト４の例として、それぞれ材
質の異なるボルト材Ａおよびボルト材Ｂの線膨張係数α
BA，αBB，ヤング率ＥBA，ＥBBを示してある。前述の数
式１により、図８の線膨張係数と図９のヤング率、およ
び車室１，締付ボルト４の形状で決まるＲ，締付時のボ
ルト応力σBOを実機を想定して定めて、求めたボルト応
力σB の例として、車室１よりも小さな線膨張係数αBA
を有するボルト材Ａを用いた場合の、ボルト応力σB を
図１０に、車室１よりも大きな線膨張係数αBBを有する
ボルト材Ｂを用いた場合の、ボルト応力σB を図１１に
示す。
４の応力σB は、車室１および締付ボルト４の温度
ＴF ，ＴB ，形状で定まる常数Ｒ，常温での締付時のボ
ルト応力σBOと、車室１および締付ボルト４に使用する
材料の物性値である、ヤング率Ｅ FO，ＥF ，ＥBO，ＥB
と線膨張係数αF ，αB によって決まる。このボルト応
力材σB を求めるための、車室１および締付ボルト４の
線膨張係数及びヤング率の１例を図８及び図９に示す。
図８，図９には、締付ボルト４の例として、それぞれ材
質の異なるボルト材Ａおよびボルト材Ｂの線膨張係数α
BA，αBB，ヤング率ＥBA，ＥBBを示してある。前述の数
式１により、図８の線膨張係数と図９のヤング率、およ
び車室１，締付ボルト４の形状で決まるＲ，締付時のボ
ルト応力σBOを実機を想定して定めて、求めたボルト応
力σB の例として、車室１よりも小さな線膨張係数αBA
を有するボルト材Ａを用いた場合の、ボルト応力σB を
図１０に、車室１よりも大きな線膨張係数αBBを有する
ボルト材Ｂを用いた場合の、ボルト応力σB を図１１に
示す。
【０００９】図１０および図１１において、点ａは室温
ＴO で車室１を締付けた時のボルト応力σBOを示し、点
ｂは起動中の車室温度ＴF とボルト温度ＴB の温度差Δ
Ｔが最大となる点でのボルト応力σB ，点ｃは定常運転
中のボルト応力σB を示す。何れの場合も、点ｂでのボ
ルト応力σB が最大値を示すことが理解できよう。
ＴO で車室１を締付けた時のボルト応力σBOを示し、点
ｂは起動中の車室温度ＴF とボルト温度ＴB の温度差Δ
Ｔが最大となる点でのボルト応力σB ，点ｃは定常運転
中のボルト応力σB を示す。何れの場合も、点ｂでのボ
ルト応力σB が最大値を示すことが理解できよう。
【００１０】ところで、従来車室１を締付ける締付ボル
ト４の材質は全部同じ種類のものが使用されるか、又は
車室１の温度により、高温部の車室１には、高温強度を
有する材質のものを、低温部の車室１には、炭素鋼・低
合金鋼などの材質のものを使い分ける、せいぜい２種類
程度の締付ボルト４が使用されており、いずれにして
も、同一車室１に隣接して、配設される締付ボルト４
は、同一の材質で製作されている。図１２は図５のＢ−
Ｂ矢視で示すフランジ６の結合部側面図の一部である。
この図に示す、それぞれの締付ボルト４の締付応力σB
が、フランジ面に作用する応力σFBを図１３の実線で示
す。また、この応力σFBを合成したものがフランジ面圧
σF であり、図１３の破線で示す。
ト４の材質は全部同じ種類のものが使用されるか、又は
車室１の温度により、高温部の車室１には、高温強度を
有する材質のものを、低温部の車室１には、炭素鋼・低
合金鋼などの材質のものを使い分ける、せいぜい２種類
程度の締付ボルト４が使用されており、いずれにして
も、同一車室１に隣接して、配設される締付ボルト４
は、同一の材質で製作されている。図１２は図５のＢ−
Ｂ矢視で示すフランジ６の結合部側面図の一部である。
この図に示す、それぞれの締付ボルト４の締付応力σB
が、フランジ面に作用する応力σFBを図１３の実線で示
す。また、この応力σFBを合成したものがフランジ面圧
σF であり、図１３の破線で示す。
【００１１】次に、図１４は車室１よりも線膨張係数の
小さなボルト材Ａを使用したときの、締付ボルト４の締
付応力σB がフランジ面に作用する応力σFBを実線で、
フランジ面圧σF を破線で示す。この図のうち、図１４
（Ａ）は室温でのボルト締付時（図１０のａ点），図１
４（Ｂ）は起動中の締付ボルト４と車室１（フランジ
６）の温度差ΔＴが最大時（図１０のｂ点），図１４
（Ｃ）は定常運転中（図１０のｃ点）のものを、それぞ
れ示している。 これらの図から、図１０のｂ点，即
ち、締付ボルト４とフランジ６の温度差ΔＴが最大とな
るとき、ボルト応力σFBとともに、フランジ面圧σ F も
最大となり、２５kg／mm2 近くにもなることがわかる。
一方、車室１が、例えば１ 1／4 Ｃｒ０．５Ｍｏ鋳鋼の
低合金鋳鋼で製作されている場合では、鋳鋼車室１の実
体の降伏応力は２５kg／mm2 程度であり、図１４（Ｂ）
に示すフランジ面圧σF はこの降伏応力に近く、フラン
ジ６が降伏する可能性のある事を示している。フランジ
６面が降伏し、永久変形が発生すると、フランジ６分割
面は、もはや密着せず気密性が損なわれ、内部の作動流
体が漏洩する事となる。
小さなボルト材Ａを使用したときの、締付ボルト４の締
付応力σB がフランジ面に作用する応力σFBを実線で、
フランジ面圧σF を破線で示す。この図のうち、図１４
（Ａ）は室温でのボルト締付時（図１０のａ点），図１
４（Ｂ）は起動中の締付ボルト４と車室１（フランジ
６）の温度差ΔＴが最大時（図１０のｂ点），図１４
（Ｃ）は定常運転中（図１０のｃ点）のものを、それぞ
れ示している。 これらの図から、図１０のｂ点，即
ち、締付ボルト４とフランジ６の温度差ΔＴが最大とな
るとき、ボルト応力σFBとともに、フランジ面圧σ F も
最大となり、２５kg／mm2 近くにもなることがわかる。
一方、車室１が、例えば１ 1／4 Ｃｒ０．５Ｍｏ鋳鋼の
低合金鋳鋼で製作されている場合では、鋳鋼車室１の実
体の降伏応力は２５kg／mm2 程度であり、図１４（Ｂ）
に示すフランジ面圧σF はこの降伏応力に近く、フラン
ジ６が降伏する可能性のある事を示している。フランジ
６面が降伏し、永久変形が発生すると、フランジ６分割
面は、もはや密着せず気密性が損なわれ、内部の作動流
体が漏洩する事となる。
【００１２】このフランジ６面の降伏を防止する為に
は、（ａ） 例えば、１２Ｃｒ鋳鋼等の強度の高い材料
を車室１材として使用するか、（ｂ） フランジ面圧σ
F を小さくする為に、締付ボルト４とフランジ６の温度
差ΔＴを小さくして、図１０のｂ点のボルト応力σB を
小さくする、方法がある。しかし、（ａ）では、車室１
材のコストが大巾に高価となり、又（ｂ）では、温度差
ΔＴを小さくする為に、図７に示す蒸気タービンの起動
に要する時間を長くする必要があるが、今日の発電プラ
ント等に使用される蒸気タービンでは、ＤＳＳ（毎日起
動・停止）の運用が増え、起動時間は極力短かくすると
いうニーズがあり、これに合わなくなるという欠点があ
る。
は、（ａ） 例えば、１２Ｃｒ鋳鋼等の強度の高い材料
を車室１材として使用するか、（ｂ） フランジ面圧σ
F を小さくする為に、締付ボルト４とフランジ６の温度
差ΔＴを小さくして、図１０のｂ点のボルト応力σB を
小さくする、方法がある。しかし、（ａ）では、車室１
材のコストが大巾に高価となり、又（ｂ）では、温度差
ΔＴを小さくする為に、図７に示す蒸気タービンの起動
に要する時間を長くする必要があるが、今日の発電プラ
ント等に使用される蒸気タービンでは、ＤＳＳ（毎日起
動・停止）の運用が増え、起動時間は極力短かくすると
いうニーズがあり、これに合わなくなるという欠点があ
る。
【００１３】一方、車室１よりも大きな線膨張係数を有
するボルト材Ｂを使用する場合は、締付ボルト４とフラ
ンジ６の温度差ΔＴがなくなる、定常運転中において、
フランジ６よりも締付ボルト４の方が伸びる為、図１１
の点Ｃに示すように、締付ボルト４の締付応力σB は大
巾に低下し、最悪の場合、分割面面圧が低下し内部の作
動流体が漏洩するという不具合がある。
するボルト材Ｂを使用する場合は、締付ボルト４とフラ
ンジ６の温度差ΔＴがなくなる、定常運転中において、
フランジ６よりも締付ボルト４の方が伸びる為、図１１
の点Ｃに示すように、締付ボルト４の締付応力σB は大
巾に低下し、最悪の場合、分割面面圧が低下し内部の作
動流体が漏洩するという不具合がある。
【００１４】すなわち、室温での締付ボルト４の締付応
力σBOがフランジ面に作用する応力σFBを、図１５
（Ａ）に示すように、図１４（Ａ）に示すものより大き
くしておいても、締付ボルト４とフランジ６の温度差Δ
Ｔが最大となるとき（図１１のｂ点）のフランジ面圧σ
F は、図１５（Ｂ）に示すように、図１４（Ｂ）に比較
し小さくなり、ボルト材Ａを使用したときの問題点が生
じない代り、定常運転中は図１５（ｃ）に示すように図
１４（ｃ）の場合に比較し、フランジ面圧σF は半減す
る。
力σBOがフランジ面に作用する応力σFBを、図１５
（Ａ）に示すように、図１４（Ａ）に示すものより大き
くしておいても、締付ボルト４とフランジ６の温度差Δ
Ｔが最大となるとき（図１１のｂ点）のフランジ面圧σ
F は、図１５（Ｂ）に示すように、図１４（Ｂ）に比較
し小さくなり、ボルト材Ａを使用したときの問題点が生
じない代り、定常運転中は図１５（ｃ）に示すように図
１４（ｃ）の場合に比較し、フランジ面圧σF は半減す
る。
【００１５】このため、車室１より線膨張係数の大きい
ボルト材Ｂを使用する場合の室温でのボルト初期締付力
σBOは、４２kg／mm2 （図１１の点ａ参照）程度とし、
線膨張係数の小さいボルト材Ａの初期締付力σBO，３２
kg／mm2 （図１０のａ点参照）よりも大きくして、定常
時のボルト応力σBOを確保する必要がある。
ボルト材Ｂを使用する場合の室温でのボルト初期締付力
σBOは、４２kg／mm2 （図１１の点ａ参照）程度とし、
線膨張係数の小さいボルト材Ａの初期締付力σBO，３２
kg／mm2 （図１０のａ点参照）よりも大きくして、定常
時のボルト応力σBOを確保する必要がある。
【００１６】この締付ボルト４を締付する方法として
は、（ａ） ボルトを電気コイル等で加熱して締付ボル
ト４をあらかじめ伸ばして締付ける方法、または（ｂ）
締付ボルト４を油圧装置等で引張って、伸ばした状態で
締付ける方法、などが採用される。しかし、（ａ）では
より大きな初期締付力σBOを与えるには、締付ボルト４
伸びを大きく与える必要があるので加熱時間が長くな
り、又、初期締付力σBOを正確に求めるには、次式によ
り算出しなければならず、
は、（ａ） ボルトを電気コイル等で加熱して締付ボル
ト４をあらかじめ伸ばして締付ける方法、または（ｂ）
締付ボルト４を油圧装置等で引張って、伸ばした状態で
締付ける方法、などが採用される。しかし、（ａ）では
より大きな初期締付力σBOを与えるには、締付ボルト４
伸びを大きく与える必要があるので加熱時間が長くな
り、又、初期締付力σBOを正確に求めるには、次式によ
り算出しなければならず、
【００１７】
【数２】
【００１８】このため、加熱した締付ボルト４を、再び
室温まで冷却して締付前・後の締付ボルト４の全長
ｌo ，ｌを計測する必要があり、冷却時間も長くなり、
締付ボルト４の締付作業に要する時間が長くなるという
欠点がある。さらに（ｂ）においても、より大きな初期
締付力σBOを与えようとすれば、車室締付ボルト４を引
張るための油圧装置等が大型化し、高価になるという欠
点がある。
室温まで冷却して締付前・後の締付ボルト４の全長
ｌo ，ｌを計測する必要があり、冷却時間も長くなり、
締付ボルト４の締付作業に要する時間が長くなるという
欠点がある。さらに（ｂ）においても、より大きな初期
締付力σBOを与えようとすれば、車室締付ボルト４を引
張るための油圧装置等が大型化し、高価になるという欠
点がある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、締付ボルト
で分割体を相互に締付けて、組立てられる高温高圧の作
動流体を導入する、分割圧力容器の結合装置において、
圧力容器の気密性を確保するために、締付ボルトの初期
締付力をいたずらに大きくする事なく、また、車室フラ
ンジの降伏する事を懸念して、不必要に高価な材料を使
用することなく、また起動時間を長くし、蒸気タービン
のニーズに合わなくなることを防止できる分割圧力容器
の結合装置を提供することを課題とする。
で分割体を相互に締付けて、組立てられる高温高圧の作
動流体を導入する、分割圧力容器の結合装置において、
圧力容器の気密性を確保するために、締付ボルトの初期
締付力をいたずらに大きくする事なく、また、車室フラ
ンジの降伏する事を懸念して、不必要に高価な材料を使
用することなく、また起動時間を長くし、蒸気タービン
のニーズに合わなくなることを防止できる分割圧力容器
の結合装置を提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の分割圧力容器の
結合装置は、次の手段とした。 （１） 高温，高圧の流体を導入する分割圧力容器を構
成する、分割体それぞれの分割面を結合する締付ボルト
を、分割体形成材より大きい線膨張係数を有する材質か
らなる第１の締付ボルトと、分割体形成材より小さい線
膨張係数を有する材質からなる第２の締付ボルトで構成
した。 （２） 分割体それぞれの分割面を結合する締付ボルト
の配置を、第１の締付ボルトと第２の締付ボルトを交互
に配置し、第１の締付ボルトと第２の締付ボルトが互い
に隣接させて分割面を結合するようにした。
結合装置は、次の手段とした。 （１） 高温，高圧の流体を導入する分割圧力容器を構
成する、分割体それぞれの分割面を結合する締付ボルト
を、分割体形成材より大きい線膨張係数を有する材質か
らなる第１の締付ボルトと、分割体形成材より小さい線
膨張係数を有する材質からなる第２の締付ボルトで構成
した。 （２） 分割体それぞれの分割面を結合する締付ボルト
の配置を、第１の締付ボルトと第２の締付ボルトを交互
に配置し、第１の締付ボルトと第２の締付ボルトが互い
に隣接させて分割面を結合するようにした。
【００２１】
【作用】分割体よりも線膨張係数が大きい第１の締付ボ
ルトと、小さい第２の締付ボルトとを隣接して交互に配
置し、分割体相互を結合するため、一方の締付ボルトの
みで分割体相互を結合したときに生じる不具合を、隣接
して配置した他方の締付ボルトの結合により解消するこ
とができる。すなわち、第１の締付ボルトのみで分割体
を結合するとき、締付ボルトの初期締付力を非常に大き
くなければならないことに付随する不具合、（１） ボ
ルト締付作業に要する時間が長くなる，（２） 大きな
締付け力を付与するための装置の大型化，高コスト化，
が、第２の締付ボルトを隣接して配置することによっ
て、初期締付力を緩和でき、解消する。
ルトと、小さい第２の締付ボルトとを隣接して交互に配
置し、分割体相互を結合するため、一方の締付ボルトの
みで分割体相互を結合したときに生じる不具合を、隣接
して配置した他方の締付ボルトの結合により解消するこ
とができる。すなわち、第１の締付ボルトのみで分割体
を結合するとき、締付ボルトの初期締付力を非常に大き
くなければならないことに付随する不具合、（１） ボ
ルト締付作業に要する時間が長くなる，（２） 大きな
締付け力を付与するための装置の大型化，高コスト化，
が、第２の締付ボルトを隣接して配置することによっ
て、初期締付力を緩和でき、解消する。
【００２２】また、第２の締付ボルトのみで分割体を結
合したとき、起動中の締付ボルトと分割体との温度差Δ
Ｔが最大になる時に、フランジ面圧が過大になるのを防
止するために付随する不具合、 （１） 分割圧力容器に強度の高い、高価な材料を使用
する必要がある。
合したとき、起動中の締付ボルトと分割体との温度差Δ
Ｔが最大になる時に、フランジ面圧が過大になるのを防
止するために付随する不具合、 （１） 分割圧力容器に強度の高い、高価な材料を使用
する必要がある。
【００２３】（２） 起動時間を充分長く取り温度差Δ
Ｔを小さくする必要がある。 が、第１の締付ボルトを隣接して配置することによっ
て、起動中のフランジ面圧の過大化を緩和でき、解消で
きる。
Ｔを小さくする必要がある。 が、第１の締付ボルトを隣接して配置することによっ
て、起動中のフランジ面圧の過大化を緩和でき、解消で
きる。
【００２４】
【実施例】以下、本発明の分割圧力容器の結合装置を図
面により説明する。図１は、本発明の１実施例を適用す
る蒸気タービンの車室の組立てられた状態を示す図、図
２は図１の矢視Ｃ−Ｃ断面の一部を示す側面図である。
面により説明する。図１は、本発明の１実施例を適用す
る蒸気タービンの車室の組立てられた状態を示す図、図
２は図１の矢視Ｃ−Ｃ断面の一部を示す側面図である。
【００２５】図１，図２において、符号１は上下に二分
割され分割体で形成される車室、２は車室の締付ナッ
ト、３は座金、４は車室のボルト、６はフランジであ
る。蒸気タービンの車室１は、車室１内部に収容される
図示しない、ロータ，ロータディスク，タービン動翼又
は軸受部等の据付，調整，点検あるいは取外し等を容易
にするために、水平面で上下に二分割される分割体で構
成され、上側の分割体を取外し、開放できるように構成
されている。この二分割され、製作された車室１は、分
割面を形成する車室１と一体に製作された上下のフラン
ジ６に、各々穿設された孔を挿通して設置された締付ボ
ルト４、及び締付ナット２による締付けによって一体化
され、圧力容器として組立てられる。
割され分割体で形成される車室、２は車室の締付ナッ
ト、３は座金、４は車室のボルト、６はフランジであ
る。蒸気タービンの車室１は、車室１内部に収容される
図示しない、ロータ，ロータディスク，タービン動翼又
は軸受部等の据付，調整，点検あるいは取外し等を容易
にするために、水平面で上下に二分割される分割体で構
成され、上側の分割体を取外し、開放できるように構成
されている。この二分割され、製作された車室１は、分
割面を形成する車室１と一体に製作された上下のフラン
ジ６に、各々穿設された孔を挿通して設置された締付ボ
ルト４、及び締付ナット２による締付けによって一体化
され、圧力容器として組立てられる。
【００２６】この上下のフランジ６を締付ける締付ボル
ト４は、図２に示すように、４Ａで示す、車室１（フラ
ンジ６）よりも線膨張係数の小さい第２の締付ボルトと
してのボルトＡと、４Ｂで示す、車室１（フランジ６）
よりも線膨張係数の大きい第１の締付ボルトとしてのボ
ルトＢで構成され、ロータ軸方向に、交互に配置されて
上下のフランジ６を結合している。このボルトＡ４Ａ，
ボルトＢ４Ｂは、図３の点ａに示す様に、室温で等しい
ボルト応力σBO（σBO＝３２kg／mm2 ）になる様に締付
けられている。
ト４は、図２に示すように、４Ａで示す、車室１（フラ
ンジ６）よりも線膨張係数の小さい第２の締付ボルトと
してのボルトＡと、４Ｂで示す、車室１（フランジ６）
よりも線膨張係数の大きい第１の締付ボルトとしてのボ
ルトＢで構成され、ロータ軸方向に、交互に配置されて
上下のフランジ６を結合している。このボルトＡ４Ａ，
ボルトＢ４Ｂは、図３の点ａに示す様に、室温で等しい
ボルト応力σBO（σBO＝３２kg／mm2 ）になる様に締付
けられている。
【００２７】このようにして、一体化され、組立てられ
た車室１に、蒸気タービンを駆動する蒸気が導入される
と、車室１，締付ボルト４Ａ，４Ｂの温度は上昇する
が、これらの温度上昇に伴う締付ボルト４Ａ，４Ｂのボ
ルト応力σB を示したものが図３である。このボルト応
力σB の算出は次の条件で行っている。
た車室１に、蒸気タービンを駆動する蒸気が導入される
と、車室１，締付ボルト４Ａ，４Ｂの温度は上昇する
が、これらの温度上昇に伴う締付ボルト４Ａ，４Ｂのボ
ルト応力σB を示したものが図３である。このボルト応
力σB の算出は次の条件で行っている。
【００２８】 算式 ：数式１ 車室温度・ボルト温度 ：図７ ＴF ，ＴB 車室 線膨張係数 ：図８ αF ヤング率 ：図９ ＥF ボルトＡ 線膨張係数 ：図８ αBA ヤング率 ：図９ ＥBA ボルトＢ 線膨張係数 ：図８ αBB ヤング率 ：図９ ＥBB 初期締付応力 ：３２kg／mm2 ボルト断面積／フランジ面積：図１０，図１１に同じ また、図４は締付ボルト４Ａの締付応力σB がフランジ
面に作用する応力σFB A を実線で、締付ボルト４Ｂの締
付応力σB がフランジ面に作用する応力σFBBを一点鎖
線で、またこれらの応力σFBA ，σFBB を合成したフラ
ンジ面圧σF を点線で示す。さらに、図４（Ａ）は、室
温で締付ボルト４Ａ，４Ｂを締付けた時の図３の点ａ、
図４（Ｂ）は、起動中の締付ボルト４Ａ，４Ｂとフラン
ジ６との温度差が最大となる点ｂ、また図４（Ｃ）は定
常運転中の点ｃ、におけるフランジ面に作用する応力σ
FBA ，σFBB およびフランジ面圧σF をそれぞれ示す。
面に作用する応力σFB A を実線で、締付ボルト４Ｂの締
付応力σB がフランジ面に作用する応力σFBBを一点鎖
線で、またこれらの応力σFBA ，σFBB を合成したフラ
ンジ面圧σF を点線で示す。さらに、図４（Ａ）は、室
温で締付ボルト４Ａ，４Ｂを締付けた時の図３の点ａ、
図４（Ｂ）は、起動中の締付ボルト４Ａ，４Ｂとフラン
ジ６との温度差が最大となる点ｂ、また図４（Ｃ）は定
常運転中の点ｃ、におけるフランジ面に作用する応力σ
FBA ，σFBB およびフランジ面圧σF をそれぞれ示す。
【００２９】図４において、線膨張係数の大きい締付ボ
ルトＢ，４Ｂの初期締付力（３２／kg／mm2 ）は、線膨
張係数の大きい締付ボルトのみで締付けた、初期締付圧
４２kg／mm2 （図１１のａ点参照）よりも小さいにもか
かわらず、定常運転時の点ｃでのフランジ面圧σF は、
図４（Ｃ）と図１５（Ｃ）の比較から判るように、２倍
以上の大きい値が維持出来ており、分割圧力容器の気密
性確保の点から有利である事が判る。また、図４におい
て、線膨張係数の小さい締付ボルトＡ４Ａの初期締付圧
を線膨張係数の小さい締付ボルトのみで締付けた、初期
締付圧３２kg／mm2 （図１０のａ点参照）と同じにした
にもかかわらず、起動中の締付ボルト４Ａとフランジ６
の温度差ΔＴが最大となる点ｂでの、フランジ面圧σF
は、図４（Ｂ）と図１４（Ｂ）との比較から判るよう
に、本実施例の場合がかなり小さく、２０kg／mm2以下
となっており、フランジ（車室１）６の降伏の懸念はな
くなる。
ルトＢ，４Ｂの初期締付力（３２／kg／mm2 ）は、線膨
張係数の大きい締付ボルトのみで締付けた、初期締付圧
４２kg／mm2 （図１１のａ点参照）よりも小さいにもか
かわらず、定常運転時の点ｃでのフランジ面圧σF は、
図４（Ｃ）と図１５（Ｃ）の比較から判るように、２倍
以上の大きい値が維持出来ており、分割圧力容器の気密
性確保の点から有利である事が判る。また、図４におい
て、線膨張係数の小さい締付ボルトＡ４Ａの初期締付圧
を線膨張係数の小さい締付ボルトのみで締付けた、初期
締付圧３２kg／mm2 （図１０のａ点参照）と同じにした
にもかかわらず、起動中の締付ボルト４Ａとフランジ６
の温度差ΔＴが最大となる点ｂでの、フランジ面圧σF
は、図４（Ｂ）と図１４（Ｂ）との比較から判るよう
に、本実施例の場合がかなり小さく、２０kg／mm2以下
となっており、フランジ（車室１）６の降伏の懸念はな
くなる。
【００３０】以上、説明した実施例では、二分割圧力容
器について説明したが、三分割以上の圧力容器にも、本
発明は適用可能であり、また２種類のボルトを使用した
例について説明したが、車室よりも線膨張係数が大きい
ボルトと小さいボルトの３種類以上を組合せることもで
きるものである。
器について説明したが、三分割以上の圧力容器にも、本
発明は適用可能であり、また２種類のボルトを使用した
例について説明したが、車室よりも線膨張係数が大きい
ボルトと小さいボルトの３種類以上を組合せることもで
きるものである。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の分割圧力容
器の結合装置によれば、特許請求の範囲に示す簡素な構
成により、定常運転時のフランジ面圧を確保できるの
で、ボルトの初期締付力を必要以上に大きくする必要が
なくなり、ボルト締付作業が短期間に行なえ、締付用の
油圧装置なども大型化にする必要もなくなる。また、起
動中のボルトとフランジの温度差が最大となる点でのフ
ランジ面圧の降伏を懸念して、高価な車室材を使用する
必要がなく、また起動時間を長くとる必要がなく、起動
時間の短縮に寄与でき、分割圧力容器の運用を広くでき
るものである。
器の結合装置によれば、特許請求の範囲に示す簡素な構
成により、定常運転時のフランジ面圧を確保できるの
で、ボルトの初期締付力を必要以上に大きくする必要が
なくなり、ボルト締付作業が短期間に行なえ、締付用の
油圧装置なども大型化にする必要もなくなる。また、起
動中のボルトとフランジの温度差が最大となる点でのフ
ランジ面圧の降伏を懸念して、高価な車室材を使用する
必要がなく、また起動時間を長くとる必要がなく、起動
時間の短縮に寄与でき、分割圧力容器の運用を広くでき
るものである。
【図１】本発明の分割圧力容器の１実施例を適用する蒸
気タービン車室の斜視図
気タービン車室の斜視図
【図２】図１の矢視Ｃ−Ｃ断面を示す側断面図
【図３】本実施例のボルト応力を示す線図
【図４】本実施例の締付ボルトがフランジ面に作用する
応力と、これらの応力を分割したフランジ面圧を示す線
図
応力と、これらの応力を分割したフランジ面圧を示す線
図
【図５】分割圧力容器の一例としての蒸気タービン車室
の斜視図
の斜視図
【図６】図５の矢視Ａ−Ａ横断面図
【図７】図５の車室および締付ボルトの蒸気タービン起
動中，定常運転中の温度変化の一例を示す線図
動中，定常運転中の温度変化の一例を示す線図
【図８】車室および締付ボルトの線膨張係数の一例を示
す線図
す線図
【図９】車室および締付ボルトのヤング率の一例を示す
線図
線図
【図１０】車室よりも線膨張係数の小さい締付ボルトの
みを使用した時の、ボルト応力を示す線図
みを使用した時の、ボルト応力を示す線図
【図１１】車室よりも線膨張係数の大きい締付ボルトの
みを使用した時の、ボルト応力を示す線図
みを使用した時の、ボルト応力を示す線図
【図１２】図５の矢視Ｂ−Ｂの一部を示す側面図
【図１３】締付ボルトの締付力がフランジ面に作用する
応力と、フランジ面圧の関係を示した線図
応力と、フランジ面圧の関係を示した線図
【図１４】車室よりも線膨張係数の小さい締付ボルトの
みを使用した時の、フランジ面に作用する応力とフラン
ジ面圧を示す線図
みを使用した時の、フランジ面に作用する応力とフラン
ジ面圧を示す線図
【図１５】車室よりも線膨張係数の大きい締付ボルトの
みを使用した時の、フランジ面に作用する応力とフラン
ジ面圧を示す線図である。
みを使用した時の、フランジ面に作用する応力とフラン
ジ面圧を示す線図である。
１ 車室 ２ 締付ナット ３ 座金 ４ 締付ボルト ４Ａ 第２の締付ボルトとしてのボルトＡ ４Ｂ 第１の締付ボルトとしてのボルトＢ ５ ロータ ６ フランジ
Claims (1)
- 【請求項１】 高温高圧の流体を導入する分割圧力容器
の分割面を結合する分割圧力容器の結合装置において、
前記分割圧力容器を構成する分割体の結合を行う締付ボ
ルトが分割体より大きい線膨張係数を有する第１の締付
ボルトと前記分割体より小さい線膨張係数を有する第２
の締付ボルトとから構成され、前記分割体の結合部に前
記第１の締付ボルトと第２の締付ボルトを交互に配設し
て前記分割体を結合したことを特徴とする分割圧力容器
の結合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25414893A JPH07102905A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 分割圧力容器の結合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25414893A JPH07102905A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 分割圧力容器の結合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07102905A true JPH07102905A (ja) | 1995-04-18 |
Family
ID=17260897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25414893A Withdrawn JPH07102905A (ja) | 1993-10-12 | 1993-10-12 | 分割圧力容器の結合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07102905A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109667631A (zh) * | 2017-10-16 | 2019-04-23 | 通用电气公司 | 用于固定涡轮机壳体的紧固件组件和用于固定壳体的方法 |
-
1993
- 1993-10-12 JP JP25414893A patent/JPH07102905A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109667631A (zh) * | 2017-10-16 | 2019-04-23 | 通用电气公司 | 用于固定涡轮机壳体的紧固件组件和用于固定壳体的方法 |
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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: 20001226 |