WO2000077409A1 - Tightening bolt - Google Patents

Description

明 細 書 締結ボルト [技術分野]

本発明は、 ナットなどと組合わせ、 フランジなどの被締結物を締結 する締結ボルトに関する。

[背景技術]

従来から、 ボルトおよびナットの組合わせは、 基本的な締結要素と して広く利用されている。 ボルトは、 軸の一端に外径が軸よりも大き な頭部を有し、 軸の外周には外ねじが形成され、 内ねじか形成されて いるナットに螺合する。 頭部とナットとの間で、 被締結物を挟持し、 ボルトおよびナツトとの間の螺合状態を調整したり、 座金ゃスぺーサ などを用いて、 締結状態の調整が行われる。

溶融還元プラントなどでは、 溶融還元炉を分割して、 耐火物レンガ の内張りを定期的に補修する必要がある炉底部分のみを交換可能にし ておけば、 炉全体を 2組設けて、 一方の補修中に他方を稼働させるよ うな方式よりも、 大幅にコストダウンが可能となる。 商業用のプラン トでは、 溶融還元炉の容積はかなり大きくなり、 炉底と他の部分とを フランジで結合する際には、 多数の締結ボルトを必要とする。 溶融還 元炉では、 炉内圧力が数 k g f / c m ² G程度とかなり高くなるので、 フランジ結合部は気密性が必要であり、 かつブラントの稼働率を低下 させないためには、 迅速に交換を行うことが必要となる。 従来の一般 的なボルトとナットでそのようなフランジの締結を行う場合には、 多 数のボルトおよびナツトを、 気密性を考慮してバランスよく締結し、 あるいは締結を解除して緩めるように操作しなけれはならない。

第 1 1図は、 油圧を利用して締付けが可能なボルトについて、 実開 昭 6 3— 1 5 7 4 0 7で開示されている先行技術を示す。 ガイ ドベー ス l aは、 クランプ 2を締付けたり、 締付けを解除したりすることに よって、 レス トバー 3に対して固定された状態となったり、 レス トバ 一 3に沿って紙面に垂直な方向に摺動変位可能な状態となったりする,: 締付け力を発生するために設けられる締付け軸 4の先端側は、 ビス ト ン 5に揷入される。 ビス トン 5に油圧空間 6が生じるように油圧が作 用すると、 締付け軸 4の先端に螺合される固定ナツト 7の位置が軸線 方向に沿って離隔するように'押圧する。 固定ナット 7に対する押圧力 の反力は、 ピス トン 5と組合されるシリンダ一 8がクランプ 2を押圧 することによって得られる。

第 1 1図の上半部分は、 油圧を作用させない状態を示し、 この状態 でビス トン 5の外周に形成されるねじに螺合する締付けナツト 9でシ リンダ 8の端面を締付けた状態としておく。 第 1 1図の下半部分に示 すように、 ピス トン 5とシリンダ 8との当後部分に油圧を作用させて 油圧空間 6を発生させると、 ビス トン 5は締付け軸 4の軸線方向を、 締付け軸 4の頭部から離隔する方向に変位し、 シリンダ 8の端面と締 付けナツト 9との間に間隙 Gを形成する。 このときビストン 5の端面 で固定ナツト 7が軸線方向を締付け軸 4の頭部から離隔する方向に押 圧され、 締付け軸 4は軸線方向に伸長する。 間隙 Gが形成された状態 で、 締付けナツト 9を締付けて締付けナツト 9とシリンダー 8の端面 とを再び密着させる。 油圧を解除しても、 締付けナット 9がピス トン 5とシリンダー 8との間の相対的変位を規制し、 第 1 1図の下半部分 のような固定ナット 7の位置の状態を保持する。 なお、 クランプ 2と シリンダ一 8との間には、 凸面ナツト 1 2および凹面ナツト 1 3が設 けられ、 ビストン 5の端面と固定ナツト 7との間にはスぺ一サ 1 4が 設けられている。

第 1 1図に示すような油圧を利用して締結可能なボルトを用いれば、 多数のボルトを確実に締付けられる可能性はある。 同様に油圧を利用 して締結を行う先行技術は、 たとえば特開平 2— 2 6 2 9 7 1ゃ特開 平 5— 7 9 3 0 2などにも開示されている。 特開平 2— 2 6 2 9 7 1 では、 ターンバックルの締付け力を、 油圧によってボルトを伸長させ ることによって発生させ、 油圧を解除しても締付け状態が維持される ようにロックする手段を設けている。 特開平 5— 7 9 3 0 2では、 両 ナツ トボルトの頭部にテンションナツトを螺合させ、 油圧作動のシリ ンダでテンションナツトを引上げて所定の締結力を発生させ、 その状 態をナッ トを締付けて保持するようにしている。

実開昭 6 3— 1 5 7 4 0 7、 特開平 2— 2 6 2 9 7 1あるいは特開 平 5— 7 9 3 0 2に開示されている考え方をフランジなどの締結ボル トに適用すると、 油圧を利用して多数の締結ボルトを同時に締結した りすることは可能となっても、 締結を解除して締結を解放することは 困難である。 第 1 1図に示す実開昭 6 3 - 1 5 7 4 0 7の先行技術で は、 油圧空間 6にさらに油圧を印加すれば、 締付けナッ ト 9とシリン ダ 8との間には再ぴ間隙 Gが形成され、 締付けナツト 9を手で緩めた りすることは可能になる。 しかしながら、 ピス トン 5の端面と固定ナ ット 7との間は強力に押圧されており、 締付け軸 4に対して固定ナツ ト 7を緩めるには大きなトルクが必要である。 締付け軸 4から固定ナ ッ ト 7を取外さない限り、 クランプ 2をガイ ドベース 1 aやレス トバ 一 3から取外すことはできない。 第 1 1図に示すような締付け軸 4と ピス トン 5およびシリンダ 8を、 フランジの締結に使用しているよう な場合も、 固定ナット 7を締付け軸 4から取外さない限り、 フランジ の分離は不可能である。

ボルトの締結おょぴ解放を自動的に行うためには、 たとえば油圧モ —タでナツトを回転させる方式が考えられる。 しかしながらそのよう な方式は、 次のような欠点を有する。

①設備が高価。

②複雑で高価な油圧装置が必要。

③装置が大掛かりになるために、 必要とするスペースが大きく、 フラ ンジ径が大きくてボルト数が多くなると装置間の干渉が生じて、 設置 するのが困難。

一般のボルトおよびナッ トを使用して、 手でボルトを締結し、 緩め 操作を行う場合は、 次のような欠点を有する。

①ボルト径が大きくなると、 手で操作するのは困難。

②ボルトの重量が重いため、 ボルトの抜取り '挿入が困難。

③クランプを手で操作しても、 ボルト数が多くなると全操作に要する 時間が大きい。 すなわち、 プラントの稼働率が低くなる。

④ボルト締付け力を、 締付け操作毎に微妙に調整する必要があり、 ト ルクレンチ等で締付け力の調整が必要。

本発明の目的は、 簡単な構造で容易に締結および解放を行うことが でき、 締付け操作毎に締付け力の調整を行う必要がない締結ボル卜を 提供することである。

[発明の開示]

本発明は、 軸の一端側の頭部と、 軸の外周に形成されるねじ部に螺 合するナツトとの間で被締結物の締結を行う締結ボルトにおいて、 頭 部とナツ 卜との間で被締結物を締結している状態で、 流体圧を印加す ることによって、 頭部とねじ部との間の軸を伸長させ、 被締結物に対 する締結状態を解除して解放状態とすることが可能な流体圧印加手段 を備えることを特徴とする締結ボルトである。

本発明に従えば、 被締結物を頭部とナツトとの間で締結する締結ボ ノレトの軸を流体圧の印加によって伸長させることができるので、 伸長 させた状態でナツトを容易に緩めて締結の解除を行うことができる。 流体圧を印加して軸が伸長している状態で、 ナットを締付けると、 流 体圧を解除した状態で大きな締付け力を発生させることができ、 流体 圧の調整で締付け力の調整も容易に行うことができる。 すなわち、 軸 の一端側の頭部と軸の外周に形成されるねじ部に螺合するナツトとの 間で、 被締結物の締結を行う締結ボルトの頭部とナツ トとの間の軸を、 流体圧印加手段によって印加する流体圧で伸長させ、 被締結物に対す る締結状態を解除して解放状態とすることができる。 解放状態では、 ナットを容易に緩め、 軸から除去することも容易である。 軸が伸長し ている状態でナツトを締結し、 油圧を解放して軸の伸長を停止させれ ば、 ナツトと頭部との間で被締結物を強力に締結することができる。 この締結状態は、 ナットをかなり強力に締付けた状態に相当する。 流 体圧を作用させて軸を伸長させている状態でナットを締付ける力は、 たとえば人力で可能な程度としておき、 流体圧の調整で最終的な締付 け力が適切な範囲となるように容易に調整することができる。

また本発明で、 前記伸長する軸の内部には、 空洞部が形成されてお り、 前記流体圧印加手段は、 空洞部に流体圧を印加し、 また空洞部の 流体圧を解放することを特徴とする。

本発明に従えば、 軸の内部の空洞部に流体圧を印加することによつ て軸が伸長するので、 簡単な構成で軸を伸長可能にすることができる,: すなわち、 軸の内部に形成される空洞部に流体圧印加手段によって流 体圧を印加すると、 空洞部の内圧によって軸が伸長し、 流体圧を解放 すれば伸長状態が経時し、 軸の長さは元に戻すことができる,:， また本発明で、 前記流体圧印加手段は、 シリンダおよびピストンの 組合わせを備え、 シリンダおよびピス トンは、 前記流体圧の印加によ つて、 前記軸の軸線方向に離隔するように変位し、 シリンダおよびピ ストンのうちの一方は、 前記軸に結合され、 シリンダおよびピス トン のうちの他方は、 前記流体圧印加時の変位によって、 前記ナットを前 記頭部から離隔するように押圧することを特徴とする。

本発明に従えば、 シリンダおよびビストンを用いて軸の伸長を行う ので、 軸の径が小さく空洞部を形成することが困難なような場合など でも容易に軸の伸長を行うことができる。 すなわち、 流体圧印加手段 にはシリンダおよびビストンの組合わせが備えられる。 流体圧を印加 すると、 シリンダおよびピストンは、 締結ボルトの軸の軸線方向に離 隔するように変位し、 シリンダおよびビストンのうちの一方は軸に結 合され、 他方はナットを頭部から離隔するように押圧するので、 軸と ナツ トとの間を流体圧の印加によって離隔するように伸長させること ができる。

また本発明は、 前記被締結物と前記ナットとの間に、 前記軸の軸線 方向に延びる形状を有するカラーが設けられることを特徴とする。 本発明に従えば、 カラーを用いて軸の長さを延長させることができ るので、 流体圧の加圧力が小さくても充分な伸長を行うことができる。 すなわち、 被締結物とナットとの間には、 軸の軸線方向に延びる形状 を有するカラーが設けられるので、 伸長させる軸の長さを長くするこ とができ、 この範囲に流体圧印加手段を形成することが容易となる。 また本発明は、 前記被締結物を、 球面座金を介して締結することを 特徴とする。

本発明に従えば、 球面座金を利用して締結力の均一な印加を行うこ とができる。 すなわち、 被締結物を球面座金を介して締結するので、 締結の際に調芯作用を有し、 締結力を軸線まわりに均等に作用させる ことができる。

また本発明で、 前記頭部は、 前記軸の軸線方向と垂直な方向に延び る槌型形状を有することを特徴とする。

本発明に従えば、 締結ボルトの違った形状の頭部に適合するボルト 孔を被締結物に形成しておくことによって、 解放状態で容易に締結ボ ノレトを被締結物から除去することができる。 すなわち、 締結ボルトの 頭部は軸の軸線方向と垂直な方向に延びる槌型形状を有するので、 被 締結物に形成するボルト孔の形状を槌型形状に対応する長孔としてお き、 締結状態では頭部とボルト孔とが直交し、 解放状態でボルト頭と ボルト孔との方向が一致するように角変位させれば、 被締結物の締結 と締結を解除しての解放とを容易に切換えることができる。

また本発明で、 前記頭部は、 前記軸の軸線方向と垂直な方向に延び る槌型形状のコッタを着脱可能であることを特徴とする。

本発明に従えば、 締結ボルトの頭部からコッタを除去することによ つて、 締結ボルトを被締結物から容易に除去することができる。 すな わち、 締結ボルトの頭部に軸の軸線方向と垂直な方向に延びる槌型形 状のコッタを装着すれば、 締結ボルトの軸よりも少し大きい内径のボ ルト孔に対し、 ボルトの頭部の挿通を阻止し、 被締結物を締付ける作 用を行わせることができる。 コッタを締結ボルトの頭部から離脱させ れば、 被締結物に形成されているボルト孔に締結ボルトの軸が通過可 能な状態となり、 締結ボルトを被締結物から容易に引抜いて締結を解 放することが可能となる。

また本発明で、 前記ナツトは、 前記軸の軸線方向と垂直な平面での 断面形状が円形とはならない異方形状のスぺ一サを介して締結される ことを特徴とする。

本発明に従えば、 ナツト側に挿入する異方形状のスぺーサが通過可 能な孔を被締結物に形成しておくことによって、 異方形状のスぺ一サ と孔との方向を合わせるだけで、 容易にナツト側を被締結物から除去 することができる。 すなわち、 締結ボルトとともに被締結物を締結す るナツトは、 軸の軸線方向と垂直な平面で断面形状か円形とはならな ぃ異方形状のスぺーサを介して締結されるので、 被締結物にナツトが 通過可能で異方形状のスぺーサが所定の方向を向いているときに通過 可能で、 他の方向を向いているときには通過が不可能なボルト孔を形 成しておくことによって、 被締結物の締結状態と締結状態を解除して 解放状態とするときの被締結物からの締結ボルトの除去とを、 容易に 行うことができる。

また本発明は、 前記槌型形状の頭部が軸部と一体ではなく、 スぺー サ的に設けられ、 かつ頭部の反被締結物側に別のナットを設け、 この ナツトによって槌型形状の頭部の軸方向位置を制限していることを特 徴とする。

本発明に従えば、 槌型形状の頭部の中心部に穴を設けることによつ て軸とフリーにさせてスぺ一サ的役割をさせ、 さらに頭部の外側に軸 部のねじ部と螺合するナットを新たに設けることによつて締結ボルト が解放された状態で槌型形状の頭部の軸方向の制限位置を容易に調整 することができる。

[図面の簡単な説明]

第 1図は、 本発明の実施の第 1形態としての締結ボルト 2 0につい て、 締結状態と締結を解除する解放状態とを示す断面図である。

第 2図は、 本発明の実施の第 2形態としての締結ボルト 4 0の締結 状態を示す断面図である。

第 3図は、 本発明の実施の第 3形態としての締結ボルト 5 0の締結 状態を示す断面図である。

第 4図は、 本発明の実施の第 4形態としての締結ボルト 6 0につい て、 締結状態と解放状態とを示す断面図である。

第 5図は、 第 1図の実施形態で締結状態におけるボルト頭 2 4の向 きとフランジ 2 1に形成するボルト孔 7 8の向きとの関係を示す側面 断面図および平面図である。

第 6図は、 第 1図の実施形態の締結ボルト 2 0のボルト頭の向きと フランジ 2 1に形成するボルト孔 7 8の向きとの解放状態における関 係を示す平面図おょぴ側面断面図である。

第 7図は、 本発明の実施の第 5形態としての締結ボルト 8 0の部分 的な構成を示す側面断面図および斜視図である。

第 8図は、 本発明の実施の第 6形態としての締結ボルト 9 0のナツ ト側の構成を示す側面断面図および斜視図である。

第 9図は、 第 1図の実施形態の締結ボルト 2 0を用いるフランジ締 結ボルト 2◦が締結状態である場合を示す側面図である。

第 1 0図は、 第 9図のフランジ締結装置で、 締結ボルト 2 0が解放 状態であり、 フランジ間が離れている状態を示す側面図である。

第 1 1図は、 先行技術による締結ボルトの構成を示す断面図である,:

[発明を実施するための最良の形態]

第 1図は、 本発明の実施の第 1形態としての締結ボルト 2 0の基本 的な構成を示す。 第 1図 （a ) は締結状態を示し、 第 1図 （b ) は締 結を解除した解放状態を示す。 締結ボルト 2 0は、 たとえばフランジ 2 1， 2 2間の締結に使用される。 フランジ 2 1， 2 2を挿通する軸 2 3の一端側の頭部にはボルト頭 2 4が形成される。 軸 2 3の他方寄 りの外周にはねじ部 2 5が形成され、 内部には空洞部 2 6が形成され る。 空洞部 2 6の軸線方向他端寄りの内周面には、 内ねじ 2 7が形成 され、 栓部材 2 8が挿入される。 栓部材 2 8は、 空洞部 2 6を封止す る。 栓部材 2 8には給油圧口 2 9が形成され、 空洞部 2 6に油圧印加 用の作動油を供給することができる。

第 1図 （a ) は、 空洞部 2 6には油圧を印加させず、 ねじ部 2 5に ナッ ト 3 0を螺合させて、 ボルト頭 2 4との間でフランジ 2 1 ， 2 2 を締結している状態を示す。 なお、 ナッ ト 3 0による締付け力がフラ ンジ 2 2に均等に印加されるように、 調芯作用を有する球面座金 3 1 ，

3 2を介してナツト 3 0による締付けを行っている。 第 1図 ( b ) は、 給油圧口 2 9を介して空洞部 2 6に作動油を供給し、 空洞 部 2 6内の油圧によって軸 2 3を伸長させている状態を示す。 空洞部 2 6に油圧を作用させると、 軸 2 3自体が伸長し、 伸長分がナット 3 0とボルト頭 2 4の間に隙間 3 3 ， 3 4として現れる。 この状態では、 ナツト 3 0の締付け力はほとんど消失してフリーな状態となり、 人手 でも容易にナツト 3 0をねじ部 2 5から外すことが可能となる。

また第 1図 （b ) に示すように、 空洞部 2 6に油圧を作用させて軸 2 3を伸長させた状態で、 ナツト 3 0を人手で締付け、 空洞部 2 6 へ の油圧の印加を停止させれば、 第 1図 （a ) に示すように軸 2 3の伸 長が解除され、 大きな締付け力でナット 3 0がフランジ 2 1 ， 2 2間 を締結することができる。 このときの締結力は、 第 1図 （b ) で空洞 部 2 6に作用させている油圧によって調整することが可能である。 ま た油圧を一定にしておけば、 球面座金 3 1 ， 3 2とナット 3 0との間 の隙間 3 3と、 フランジ 2 1 とボルト頭 2 4との間の隙間 3 4の合計 によって決定されることになる。 この場合、 合計の隙間が小さいほど 締付け力は大きくなる。

第 2図は、 本発明の実施の第 2形態としての締結ボルト 4 0の概略 的な構成を示す。 なお、 第 2図以降の各図で、 先行する図に示した部 分と対応する部分には同一の参照符を付し重複する説明を省略する。 本実施形態の軸 4 3には、 第 1図の実施形態の空洞部 2 6に比較して 小さな体積の空洞部 4 6を形成する。 第 1図の実施形態では、 空洞部 2 6の体積が大きいため、 締結ボルト 2 0内には常時多量の作動油が 存在する。 本実施形態では、 空洞部 4 6の体積が小さいので、 作動油 の存在量を少なくすることができるという長所がある。 作動油の量が 多いと、 熱によって作動油が膨張する場合の影響が大きくなる。 すな わち作動油の量が少ないと、 少し軸 4 3が伸長しても、 空洞部 4 6内 の圧力は大幅に低下するので、 空洞部 4 6内の作動油の熱膨張による 伸長量の増大に対する影響を少なくすることができる。

第 3図は、 本発明の実施の第 3形態としての締結ボルト 5 0の概略 的な構成を示す。 本実施形態では、 軸 5 3の軸線方向の長さを伸ばし、 空洞部 5 6の軸線方向の長さも増大させている。 これによつて、 空洞 部 5 6の先端の内ねじ 5 7に螺合する栓部材 5 8の給油圧口 5 9を介 して供給する作動油の出力に対し軸 5 6の伸長量を大きくすることが できる。 球面座金 3 2とナット 3 0との間には、 円筒状のカラー 5 5 を挿入して、 長さの調整を行う。

第 4図は、 本発明の実施の第 4形態としての締結ボルト 6 0の構成 を示す。 本実施形態では、 実施の第 1〜第 3形態とは異なり、 ボルト 6 1の軸 6 3内部に空洞部などを形成しない。 軸 6 3の一端側にはボ ルト頭 2 4が形成され、 他端側の外周にはねじ部 6 5が形成される。 軸 6 3力 フランジ 2 1， 2 2を挿通する部分よりも他端側寄りの位 置に、 突起部 6 6が設けられる。 突起部 6 6よりも軸 6 3の他端側に は、 シリンダ 6 7およぴピストン 6 8の組合わせが挿入される,: シリ ンダ 6 7には、 シリンダ 6 7とピス トン 6 8の当接部分に連通する給 油口 6 9が設けられる。 ねじ部 6 5にはナット 7 0が螺合する。 ナツ ト 7 0とフランジ 2 2との間には、 球面座金 7 1， 7 2とカラ一 7 5 とが介在される。 ピストン 6 8はシリンダ 6 7に対してボルト 6 1の 軸線方向に摺動変位可能である。

第 4図 （a ) は給油口 6 9から油圧を供給していない締結状態を示 し、 第 4図 （b ) は給油口 6 9から油圧を供給し、 シリンダ 6 7とピ ストン 6 8との間の当接状態を解除し、 加圧空間 7 7を形成している 状態を示す。 加圧空間 7 7の形成によって、 ボルト頭 2 4とナッ ト 7 0との間の軸 6 3の長さは増大し、 ボルト頭 2 4とフランジ 2 1 との 間やカラ一 7 5とナツト 7 0との間に隙間が発生する。

第 4図 （a ) では、 フランジ 2 1， 2 2が球面座金 7 1， 7 2と円 筒状のカラー 7 5を経由して、 ボルト頭 2 4とナット 7 0との間で締 付けられる。 ボルト 6 1の一部に形成する突起部 6 6は、 たとえばナ ットを溶接することなどによって形成することができる。 突起部 6 6 とナツト 7 0との間にシリンダ 6 7とピストン 6 8とが存在する。 給 油口 6 9に油圧をかけると、 ピストン 6 8がシリンダ 6 7から離れて ナット 7 0を押し、 ボルト 6 1の軸 6 3を伸長させることができる。 第 4図 （b ) に示すように、 給油口 6 9から作動油を送り込むと、 油圧によってボルト 6 1の軸 6 3が伸長し、 ボルト頭 6 4とナット 7 0との間の長さが被締結物であるフランジ 2 1， 2 2および球面座金 7 1， 7 2およびカラー 7 5の合計厚さよりも大きくなるので、 たと えばボルト頭 2 4とフランジ 2 1 との間に隙間ができる。

第 4図 （b ) に示すような状態でナット 7 0の位置を調整してボル ト -ナット間長を合わせ、 油圧を解除するとボルト 6 1は収縮し、 フ ランジ 2 1， 2 2間を締付けることができる。 なおシリンダ 6 7とピ ストン 6 8との間の摺動部分には Oリング 7 6が設けられ、 作動油の 漏れを防ぐ。 ナット 7 0は、 所定の位置を決めた後でまわり止めが施 される。 油圧の供給は、 フレキシブルホースなどを経由して行う。 ポ ルト 6 1の伸長量が不足する場合は、 軸 6 3の長さをさらに長くする,: 第 5図は、 実施の第 1形態に用いられているボルト頭 2 4の締結状 態での働きを示す。 第 5図 （a ) は側面視した状態を示し、 第 5図 ( b ) は平面視した状態を示す。 ボルト頭 2 4は、 軸 2 3の軸線 2 3 aに垂直な方向 2 4 aに向かって延びる槌型形状を有する。 フランジ 2 1には、 ボルト頭 2 4の外形に対応するような矩形のボルト孔 7 8 が設けられている。 第 5図 （b ) に示すように、 ボルト頭 2 4の軸線 2 4 a と、 ボルト孔 7 8の断面形状の軸線 7 8 aとがほぼ直交してい る状態では、 ボルト頭 2 4はボルト孔 7 8を通過不能であり、 ボルト 頭 2 4の下面でフランジ 2 4の上面を押圧することが可能である。 第 6図は、 ボルト頭 2 4の軸線 2 4 aをフランジ 2 1に形成するポ ノレト孔 7 8の軸線 7 8 aの方向に合わせ、 ボルト頭 2 4をポルト孔 7 8に通過させる状態を示す。 第 6図 （a ) は平面視した状態を示し、 ボルト頭 2 4の形状はボルト孔 7 8の断面形状である矩形内に収まる ので、 第 6図 （b ) に側面に示すような状態から、 第 6図 （c ) に側 面視して示す状態のように、 ボルト孔 7 8を通過させて引抜くことが 可能である。

第 1図〜第 4図に示す各実施の各形態では、 第 1図 （b ) あるいは 第 4図 （b ) に示すようにボルトを伸長させて締結を緩めた状態で、 ボルト頭 2 4を角変位させ、 第 5図に示すような状態から第 6図に示 すような状態にすることによって、 容易にボルト頭 2 4をフランジ 2 1， 2 2のボルト孔 7 8を通過させて引抜くことができる。 第 7図は、 本発明の実施の第 5形態としての締結ボルト 8 0の概略 的な構成を示す。 第 7図 （a ) に示すように、 締結ボルト 8 0のボル ト頭 8 4は、 コッタ孔 8 5を有し、 コッタ孔 8 5にコッタ 8 6が着脱 可能である。 被締結物であるフランジ 2 1には、 締結ボルト 8 0の軸 8 3が挿通可能なボルト孔 8 8が形成されている。 コッタ 8 6を装着 した状態では締結ボルト 8 0はボルト孔 8 8を通過することができな レ、。 第 7図 （b ) に示すように、 コッタ 8 6をコッタ孔 8 5から除去 すると、 ボルト頭 8 4はボルト孔 8 8を通過可能となる。 すなわち、 コッタ 8 6を引抜けば、 締結ボルト 8 0を被締結物から容易に引抜く ことができる。 本実施形態のコッタ 8 6の着脱も、 たとえば第 1図の 実施形態で第 1図 （b ) に示すような軸を伸長させた解放状態と同様 に行えば、 容易に行うことが可能となる。 第 1図 （a ) に示すような 軸の締結状態では、 コッタ 8 6の側面でフランジ 2 1の表面を強く押 圧しているので、 着脱は困難である。

第 8図は、 本発明の実施の第 6形態としての締結ボルト 9 0の部分 的な構成を示す。 本実施形態のポルト 9 1は、 軸 9 3の先端寄りに形 成されているねじ部 9 5に螺合するナツト 9 6を、 槌型スぺ一サ 9 7 を介して締付ける。 したがって、 ボルト 9 1は一般的な頭部形状を有 するものを使用可能である。 槌型スぺ一サ 9 7は、 フランジ 2 1， 2 2の接合面に平行な行方向に細長い形状を有し、 被締結物であるフラ ンジ 2 1， 2 2には槌型スぺーサ 9 7の形状に適合したボルト孔 9 8， 9 9が形成されている。 槌型スぺーサ 9 7の向きをボルト孔 9 8， 9 9の向きに合わせると、 ボルト孔 9 8， 9 9をナット 9 6が通過可能 であれば、 槌型スぺ一サ 9 7およびナツト 9 6を含めてボルト 9 1を フランジ 2 1， 2 2から引抜くことができる。

すなわち、 ボルト 9 1を外すためのフランジ解放時は、 まずボルト 9 1に圧力を付加して伸長させ、 槌型スぺ一サ 9 7とフランジ 2 2と の間をフリーな状態とする。 ポルトに対する圧力の付加は、 第 1図〜 第 4図に示す各実施形態のいずれかと同様に行う。 槌型スぺーサ 9 7 およびフランジ 2 2間をフリーにした状態で、 槌型スぺ一サ 9 7を 9 0度回転させ、 ナット 9 6と槌型スぺーサ 9 7とがボルト孔 9 8， 9 9を通過可能な位置関係になる。 両フランジ 2 1， 2 2間を広げると、 ナッ ト 9 6と槌型スぺ一サ 9 7とはボルト孔 9 8， 9 9を通過する。

フランジ締結時は、 締結前にナット 9 6を充分緩めておき、 ナット 9 6と槌型スぺーサ 9 7をボルト孔 9 8， 9 9を通過させて、 第 8図 に示すような状態とする。 しかる後に、 油圧を付加し、 ボルト 9 1を 延ばしたままの状態で、 ナット 9 6を手で緩く締め、 ナット 9 6と槌 型スぺ一サ 9 7とがフランジ 2 2と接触したとき、 ナット 9 6の締め 動作を停止する。 しかる後に、 油圧を解放して零にすると、 ボルト 9 1は縮んでフランジ 2 1， 2 2は締結される。 加える油圧が一定なら、 フランジ 2 1， 2 2に微小な凹凸があっても、 全てのボルト 9 1の締 結力は一定となる。

なお、 本実施形態のような構成は、 頭部側に設けることもできる。 すなわち、 槌型形状の頭部が軸部と一体ではなく、 スぺーサ的に設け られ、 かつ頭部の反被締結物側に別のナットを設け、 このナットによ つて槌型形状の頭部の軸方向位置を制限する。 槌型形状の頭部の中心 部に穴を設けることによって軸とフリーにさせてスぺ一サ的役割をさ せ、 さらに頭部の外側に軸部のねじ部と螺合するナツトを新たに設け ることによって締結ボルトが解放された状態で槌型形状の頭部の軸方 向の制限位置を容易に調整することができる。

第 9図は、 第 1図に示す実施形態の締結ボルト 2 0を用いてフラン ジの締結を行う装置の構成を示す。 炉 1 0 0は、 たとえば鉄を溶融還 元法によって製造するための溶融還元炉であり、 炉底 1 0 1 と炉体上 部 1 0 2との間で分割される。 炉底 1 0 1には、 耐火物レンガによる 内張りが施されているけれども、 操業を続けると耐火物レンガが消耗 し、 補修を行う必要が生じる。 補修の際には、 炉底 1 0 1を炉体上部 1 0 2から分離する。 1つの炉体上部 1 0 2に対して複数の炉底 1 0

1を用意しておき、 1つの炉底 1 0 1を炉体上部 1 0 2と結合して操 業を行っている間に、 他の炉底 1 0 1に対して耐火物レンガの内張り 補修を行っておけば、 炉底 1 0 1の交換で操業を再開することができ、 プラントの稼動率の低下を防ぐことができる。 炉底 1 0 1のみ交換可 能としておくと、 炉 1 0 0全体を交換するよりも低コスト溶融還元プ ラントを形成することができる。

炉体上部 1 0 2および炉底 1 0 1の接合部分には、 フランジ 2 1， 2 2をそれぞれ装着し、 フランジ 2 1， 2 2間を締結ボルト 2 0で締 結することによって、 炉 1 0 0としての操業が可能となる。 炉 1 0 0 は、 炉体支持装置 1 0 3によって支持され、 炉体支持装置 1 0 3の軸 を中心に、 全体的に傾動させることも可能である。

炉底 1 0 1の交換のために、 炉 1 0 0の下方には、 炉底移動台車 1 0 4がレール 1 0 5上を走行して進入可能である。 炉底移動台車 1 0 4の上面には、 昇降変位可能なリフタ 1 0 6が設置される。 リフタ 1 0 6の上面に炉底 1 0 1を載置すれば、 リフタ 1 0 6の昇降変位で炉 底 1 0 1を炉体上部 1 0 2に装着したり、 下降変位で炉体上部 1 0 2 からの炉底 1 ◦ 1を引離すこともできる。 炉底 1 0 1には、 各締結ボ ルト 2 0の先端部を支持するボルトサポート 1 0 7が設けられる。 各 締結ボルト 2 0の先端がボルトサポート 1 0 7によって支持されてい るので、 各締結ボルト 2 0に油圧を印加して伸長させると、 フランジ 2 1の上面と締結ボルト 2 0の頭部との間に隙間が生じる。 この状態 で、 締結ボルト 2 0の頭部はフリーに角変位させることができるので、 第 5図に示すような締結状態から第 6図に示すような解放状態にポル ト頭の向きを容易に変えることができる。

各締結ボルト 2 0に対して作動油を供給し、 また作動油を

排出するためにボルト用油圧配管 1 0 8が設けられる。 ボルト油圧配 管 1 0 8には、 配管コネクタ 1 0 9を介して油圧装置 1 1 0が接続さ れる。 油圧装置 1 1 0内には、 作動油を圧送するポンプや作動油を貯 留するタンクなどが設けられる。

第 1 0図は、 各締結ボノレト 2 0のボノレト頭の向きを、 フランジ 2 1 に形成されるボルト孔の向きに合わせて解放状態とし、 リフタ 1 0 6 を下降させて各締結ボルト 2 0をフランジ 2 1から引抜き、 全体の締 結ボルト 2 0、 フランジ 2 2およびボルトサポ一ト 1 0 7を炉底 1 0 1とともに下降させた状態を示す。 締結ボルト 2 0の頭部が上側のフ ランジ 2 1よりも下方になれば、 炉底移動台車 1 0 4をレール 1 0 5 上で走行させ、 炉底 1 0 1を炉体上部 1 0 2の下方の位置から移動さ せることができる。 前述のように、 他の場所で耐火物レンガの内張り などの補修を完了させておいた炉底 1 0 1を炉体上部 1 0 2の下方に 進入させると、 同様に第 1 0図に示すような状態となる,:， 炉底 1 0 1 とともに、 フランジ 2 2、 ボルトサポート 1 0 7、 ボルト用抽圧配管 1 0 8を複数組用意しておけば、 1つの炉底 1 0 1に対する補修作業 中に、 他の炉底 1 0 1を用いて操業を続けることができる。 新たな炉 底 1 0 1は、 第 1 0図に示す状態からリフタ 1 0 6を上昇させること によって、 炉体上部 1 0 2と接合させることができる。 このとき締結 ボルト 2 0のボルト頭は、 上側のフランジ 2 1に形成されている方向 性があるボルト孔を通過する。 リフタ 1 0 6を上昇させて、 フランジ 2 1， 2 2が接合された状態で、 油圧装置 1 1 0から作動油を供給し て各締結ボルト 2 0を伸長させると、 第 9図に示すように締結ボルト 2 0の頭部を 9 0度回して、 上部のフランジ 2 1に形成されているボ ノレト孔を通過しない状態に変えることができる。 全部の締結ボルト 2 0の頭部の向きを変えた後、 油圧装置 1 1 0を作動させて各締結ポル ト 2 0に対する油圧による加圧を解除し、 作動油を排出すれば、 各締 結ボルト 2 0を締結状態にすることができる。

前述のように、 各締結ボルト 2 0の締結力は、 伸長状態での隙間に よって調整することができ、 油圧の解除によって全締結ボルト 2 0を 一斉に締結状態とすることができるので、 フランジ 2 1， 2 2間の締 結を均等に行うことができる。 なお、 締結ボルト 2 0をグループ分け し、 グループ毎に締結と解放とを行うようにすることもできる。 また 第 9図おょぴ第 1 0図のフランジ 2 1 , 2 2の締結面はほぼ水平であ るけれども、 締結面がほぼ鉛直となるような横向きの締結や、 傾斜し た方向となるような斜めの締結も同機に可能である。 また、 本発明の 締結ボルトは、 フランジ間の締結ばかりではなく、 ボルトおよびナツ トを組合わせる締結に広く適用することができる。

さらにまた、 第 9図および第 1 0図に示す実施形態では締結ボルト は解放時フランジ 2 2側に位置するが、 締結ボルトを逆に

ジ 2 1側に常時位置させることもできる。

[産業上の利用の可能性]

本発明は以上説明したような構成を有するので、 簡単な構造で容易 に締結および解放を行うことができ、 締付け操作毎に締付け力の調整 を行う必要がない締結ボルトとして適している。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 軸の一端側の頭部と、 軸の外周に形成されるねじ部に螺合する ナットとの間で被締結物の締結を行う締結ボルトにおいて、 頭部とナットとの間で被締結物を締結している状態で、 流体圧を 印加することによって、 頭部とねじ部との間の軸を伸長させ、 被締 結物に対する締結状態を解除して解放状態とすることが可能な流体 圧印加手段を備えることを特徴とする締結ボルト。

2 . 前記伸長する軸の内部には、 空洞部が形成されており、 前記流 体圧印加手段は、 空洞部に流体圧を印加し、 また空洞部の流体圧を 解放することを特徴とする請求項 1記載の締結ボルト。

3 . 前記流体圧印加手段は、 シリンダおよびピストンの組合わせを 備え、 シリンダおよびピストンは、 前記流体圧の印加によって、 前 記軸の軸線方向に離隔するように変位し、 シリンダおよびビス トン のうちの一方は、 前記軸に結合され、 シリンダおよびピストンのう ちの他方は、 前記流体圧印加時の変位によって、 前記ナットを前記 頭部から離隔するように押圧することを特徴とする請求項 1記載の 締結ボルト。

4 . 前記被締結物と前記ナットとの間に、 前記軸の軸線方向に延び る形状を有するカラ一が設けられることを特徴とする請求項 1〜 3 のいずれかに記載の締結ボルト。

5 . 前記被締結物を、 球面座金を介して締結することを特徴とする 請求項 1〜4のいずれかに記載の締結ボルト。

6 . 前記頭部は、 前記軸の軸線方向と垂直な方向に延びる槌型形状 を有することを特徴とする請求項 1〜 5のいずれかに記載の締結ボ ノレ卜。

. 前記頭部は、 前記軸の軸線方向と垂直な方向に延びる槌型形状の コッタを着脱可能であることを特徴とする請求項 1〜 5のいずれか に記載の締結ボルト。

. 前記ナッ トは、 前記軸の軸線方向と垂直な平面での断面形状が 円形とはならない異方形状のスぺーサを介して締結されることを特 徴とする請求項 1〜 7のいずれかに記載の締結ボルト。

. 前記槌型形状の頭部が軸部と一体ではなく、 スぺーサ的に設け られ、 かつ頭部の反被締結物側に別のナットを設け、 このナッ トに よって槌型形状の頭部の軸方向位置を制限していることを特徴とす る請求項 6および 7のいずれかに記載の締結ボルト。