(57)【要約】    【課題】  本発明の目的は、操作性及び作業効率が高く、短時間でボルトを冷却できるボルト冷却装置を提供することにある。    【解決手段】  本発明は、ボルトに設けられた孔より小さい直径を有し内部に液体冷媒を有するヒートパイプと、該ヒートパイプの一方の端部に設けられた複数の放熱フィンとを有することを特徴とするボルト冷却装置にある。【選択図】  図１
2005337586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトに設けられた孔より小さい直径を有し内部に液体冷媒を有するヒートパイプと、該ヒートパイプの一方の端部に設けられた複数の放熱フィンとを有することを特徴とするボルト冷却装置。
【請求項２】
請求項１において、前記ヒートパイプの放熱フィン側に前記孔の直径より大きい直径を有するフランジ部を有することを特徴とするボルト冷却装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記放熱フィンは複数の板からなり、前記ヒートパイプの円周面に放射状に形成されていることを特徴とするボルト冷却装置。
【請求項４】
請求項３において、前記ヒートパイプの前記端部に前記ヒートパイプの外径より大きい外径を有する放熱フィン取り付け部材を有し、該放熱フィン取り付け部材に前記複数の板が接合されていることを特徴とするボルト冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電所における蒸気タービン等のケーシングをボルト締結する際の新規なボルト冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所や原子力発電所に設置される蒸気タービンの定期点検等においては、蒸気タービンのケーシングを再組み立てする際に、締結用のボルトを所定の温度に加熱し、所定のトルクで締め付けた後、冷却する作業がある。締め付けが不完全だと、蒸気の漏洩をきたし、蒸気タービンの運転上に支障を招く恐れがあり、この作業は適切に行う必要がある。
【０００３】
蒸気タービンが稼働される際のケーシング温度は数百℃、例えば２００℃程度となり、常温状態でボルトを締め付けても、ケーシングとボルトとの熱膨張係数差によって高温時にボルトが伸び、所定の締め付けトルクが保持できず緩んでしまうため、前もってボルトを加熱しておき、所定のトルクで締め付けた後冷却し、次のボルトを順次加熱して締め付け、冷却するという作業を行っている。ケーシングも熱膨張で伸びるが、通常はボルトの膨張係数の方が大きいため、前述したような緩みを防止する締め付け作業が必要となる。
【０００４】
又、ボルトには孔が軸方向に設置され、加熱用の棒状ヒータを挿入して所定の温度に達した後、又は相当時間経過後棒状ヒータを抜き、所定のトルクで締め付ける。従来は、冷却するために自然放置するか、強制的に風を吹き付け所定の温度に低下した後、次のボルトを同様に順次締め付ける作業方法で行われる。
【０００５】
この種のボルトは、例えば直径１５０ｍｍ、長さ１ｍと非常に大きく、また数十本を締め付ける作業であり、加熱締め付け作業のみならず自然冷却では、温度が常温状態に戻った後、次のボルト締め付けに移るには約１５時間もの長時間を要する問題があった。また、強制的に風を吹き付ける方法では時間短縮を図ることができるが、それでも４時間程度を要していた。この種の発電所では、電力需要の少ない時期や時間帯を選定し、予備の発電機で需要を賄い、当該発電機に対してこの作業を行うようにしている。
【０００６】
図５は、加熱したボルト２によって蒸気タービンケーシングのフランジ５，６に締結した後、特許文献１に記載のボルト冷却器を用いて冷却する状態を示す断面図である。図５に示すように、ボルト２、ナット３ａ、３ｂ、ワッシャ４により上側ケーシングフランジ５と下側ケーシングフランジ６とを締結している。ボルト２には軸方向の孔２ａを設け、加熱時にはヒータを挿入し、通電して加熱した後、所定の温度、２５０℃に相当する時間通電した後、規定のトルクでナット３ａ、３ｂを締め付ける。この作業が終了すると、数十本あるボルトの内、隣接したボルトを同様に加熱及び締め付け作業する。これらの締め付け作業が、例えばボルト３本分終了した後、冷却作業に移る。所定の温度に低下した後または相当時間後、締め付けトルクが規定値を満足できるか、所定部位の寸法測定換算により確認する工程を経た後、次の締め付け作業を行う。冷却器７は、下側の筒状部分に冷却空気吹き出し用の孔を複数個有し、冷却空気導入用ホース７ａを接続し、締め付け作業終了後、筒状部分をボルトの孔２ａに挿入し、図示しない冷却装置からこの孔２ａの内壁面に冷却空気を送って吹き付け冷却するものである。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１１７７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら特許文献１のボルト冷却装置は、冷却用のコンプレッサ、送風機等の装置が必要であると共に、電源ケーブルや空気導入ホースの取り回しが必要で、操作性が低い。又、作業時間を短縮することは、重要な課題である。
【０００９】
本発明の目的は、操作性及び作業効率が高く、短時間でボルトを冷却できるボルト冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ボルトに設けられた孔より小さい直径を有し内部に液体冷媒を有するヒートパイプと、該ヒートパイプの一方の端部に設けられた複数の放熱フィンとを有することを特徴とするボルト冷却装置にある。
【００１１】
又、本発明は、前記ヒートパイプの放熱フィン側に前記孔の直径より大きい直径を有するフランジ部を有すること、前記放熱フィンは複数の板から成り、前記ヒートパイプの円周面に放射状に形成されていることが好ましい。
【００１２】
更に、本発明は、前記ヒートパイプの前記端部に前記ヒートパイプの外径より大きい外径を有する放熱フィン取り付け部材を有し、該放熱フィン取り付け部材に前記複数の板が接合されていること、又、前記ヒートパイプの内部にはその軸方向に添って複数本の金属線がその長手方向に設けられていることが好ましい。
【００１３】
更に、前記ヒートパイプ、放熱フィン、放熱フィン取り付け部材及び金属線はアルミニウム製及び銅製の少なくとも一方であること、冷媒が水、有機冷媒等が好ましい。
【００１４】
又、本発明は、被締結部材を軸方向に孔を有するボルトによって締結し、前記孔にヒータを挿入し通電加熱した後、規定のトルクでナットを締め、次いで隣接したボルトを前記加熱及び締め付け作業し、該締め付け作業を複数本終了した後、前記孔にそれより小さい直径を有し内部に液体冷媒を有するヒートパイプを挿入し、該ヒートパイプの一方の端部に設けられた複数の放熱フィンを通して前記ボルトを冷却することを特徴とするボルト冷却方法にある。
【００１５】
前記ボルトを冷却した後、締め付けトルクが規定値を満足できるか、所定部位の寸法測定換算により確認する工程を経た後、次の締め付け作業を行うこと、又、前記被締結部材が上側ケーシングフランジと下側ケーシングフランジとの締結であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、操作性及び作業効率が高く、短時間でボルトを冷却できるボルト冷却装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は本発明のボルト冷却装置を示す斜視図である。ボルト冷却装置１は、放熱フィン１ａ、フランジ部１ｂ、ヒートパイプ１ｃを有する。ヒートパイプ１ｃの内部には水が封入されており、ケースの外側に触れる媒体の熱を放熱フィン１ａに伝導する役目を果たす。
【００１８】
図２は本発明のボルト冷却装置を使用する状態を示す断面図であり、ボルト冷却装置は正面図である。図２に示すように、ボルト２、ナット３ａ、３ｂ、ワッシャ４により蒸気タービンの上側ケーシングフランジ５と下側ケーシングフランジ６とを締結している。ボルト２には軸方向の貫通孔２ａが設けられ、その加熱時には棒状ヒータをその貫通孔２ａ内に挿入し、通電によって所定の温度の２００℃に相当する時間通電した後、規定のトルクでナット３ａ、３ｂをスパナによって手作業で締め付ける。この加熱作業が終了すると、数十本あるボルト２の内、隣接したボルト２を１本おきに同様に加熱及び締め付け作業する。これらの締め付け作業が、例えばボルト３本終了した後、冷却作業に移る。冷却によって所定の温度に低下した後又は相当時間経過後、締め付けトルクが規定値を満足できるか、所定部位の寸法測定換算により確認する工程を経た後、次の締め付け作業を前述と同様に行う。次の締め付け作業はケーシングの平面に対して対称的に行われる。
【００１９】
図３は、本発明に係るボルト冷却装置の断面図である。図に示すように、本ボルト冷却装置は、放熱フィン１ａ、フランジ部１ｂ、ヒートパイプ１ｃ、放熱フィン取り付け部材８、ヒートパイプ１ｃ内に設けられた金属線９及び冷媒１０を有し、ヒートパイプ１ｃをボルト２に設けられた貫通孔２ａ内に挿入することにより加熱されたボルト２の冷却が行われる。
【００２０】
上部に設置された複数の放熱フィン１ａは、アルミニウム等の熱伝導がよく軽量な板材で製作され、ヒートパイプ１ｃの一方の端部に放射状に形成されている。又、その板材は円盤状でも良く、放熱フィン取り付け部材８の直径に相当する孔を有し、その孔を通して焼嵌め、溶接等によって形成することができる。
【００２１】
放熱フィン取り付け部材８は、円筒状の中実材であり、ヒートパイプ１ｃの直径に相当する孔を有し、その孔を通してヒートパイプ１ｃに焼嵌め、溶接等によって形成することができる。放熱フィン取り付け部材８はヒートパイプ１ｃからの熱を十分に蓄積して放熱フィン１ａを通して放熱するためにその熱容量を大きくするように放熱フィン１ａの径方向の幅に比べてそれよりも５〜１０倍の大きい径方向の長さの直径を有する。又、その軸方向長さはヒートパイプ１ｃの挿入長さに対して１５〜３５％の長さが好ましい。
【００２２】
フランジ部１ｂも同様にヒートパイプ１ｃの直径に相当する孔を有し、その孔を通して焼嵌め、溶接等によって形成することができる。ヒートパイプ１ｃの内部には、多数のアルミニウム線９が挿入されており、更に冷媒１０が充填されている。
【００２３】
前述の冷却作業は、加熱されたボルト２が、ワッシャ４を介してナット３ａ、３ｂで締め付けられ、上側ケーシングフランジ５と下側ケーシングフランジ６とが締結された後、ボルト冷却装置１のヒートパイプ１ｃを貫通孔２ａに挿入すると、フランジ部１ｂがボルト２の上端面に接して停止する。この状態で時間の経過よって高温になっているボルト２の熱はヒートパイプ１ｃ内の水に伝達し、その暖められた水は水蒸気となって放熱フィン１ａ側に上昇し、その熱が放熱フィン１ａを介して大気中に放出され、その放出によって水蒸気は再び水に戻って金属線９を通ってヒートパイプ１ｃの下部に集まり、その循環の繰り返しによってボルト２が冷却される。本実施例の主な仕様は以下の通りである。
【００２４】
ボルト２：直径１５０ｍｍ、長さ１ｍ、
ヒートパイプ：アルミニウム材、外径３０ｍｍ、内径２０ｍｍ、長さ１ｍ
放熱フィン１a：アルミニウム材、厚さ２ｍｍ、幅５０ｍｍ、長さ２５０ｍｍ、５０枚
放熱フィン取り付け部材８：アルミニウム材、外径５５０ｍｍ、内径２０.２ｍｍ、
幅２５０ｍｍ、焼嵌め接合
金属線：アルミニウム材、直径１ｍｍ、長さ８００ｍｍ、２５０本
図４は、本実施例により、冷却されるボルトの温度と経過時間との関係を示す線図である。ボルト２の初期の加熱温度が約２００℃であり、９０分でほぼ常温に低下する。自然冷却では１５時間程度を要し、強制空冷でも４時間程度必要であったが、本実施例のボルト冷却装置により時間短縮を図ることができた。
【００２５】
以上、本実施例によれば、従来必要であったコンプレッサや冷却空気導入ホースが不要となり、ボルトの孔に挿入するだけの極めて操作性及び作業効率が高く、又、短時間でボルトを冷却できるボルト冷却装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るボルト冷却装置の斜視図である。
【図２】本発明に係るボルト冷却装置をボルト締結部に挿入した断面図である。
【図３】本発明に係るボルト冷却装置をボルト締結部に挿入した断面図である。
【図４】本発明に係るボルト冷却装置によってボルト締結部のボルトの温度と時間との関係を示す線図である。
【図５】従来例のボルト冷却器をボルト締結部に挿入した断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１…冷却装置、１ａ…放熱フィン、１ｂ…フランジ部、１ｃ…ヒートパイプ、２…ボルト、２ａ…孔、３ａ、３ｂ…ナット、４…ワッシャ、５…上側ケーシングフランジ、６…下側ケーシングフランジ、７…冷却器、８…放熱フィン取り付け部材、９…金属線、１０…冷媒。
【図１】
2005337586.tif 000003
【図２】
2005337586.tif 000004
【図３】
2005337586.tif 000005
【図４】
2005337586.tif 000006
【図５】
2005337586.tif 000007