DE112021005813T5

DE112021005813T5 - Rohrträgerstruktur

Info

Publication number: DE112021005813T5
Application number: DE112021005813.4T
Authority: DE
Inventors: Ryutaro FUJISAWA; Hikaru Kurosaki; Kohei HATANO; Toyosei Aota; Yoshimasa Tsumura
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2021-01-28
Filing date: 2021-07-28
Publication date: 2023-08-17
Also published as: JPWO2022162974A1; CN116783420A; US20230358339A1; KR20230113643A; WO2022162974A1

Abstract

Eine Rohrträgerstruktur schließt ein: ein plattenförmiges Element, das in Kontakt mit einer Außenfläche eines Rohrs steht; ein rohrförmiges Element, das konfiguriert ist, um das plattenförmige Element zu tragen; und eine Basis, die konfiguriert ist, um das rohrförmige Element zu tragen, wobei das plattenförmige Element einen getragenen Abschnitt, der von dem rohrförmigen Element getragen wird, und einen inneren Seitenabschnitt, der von dem getragenen Abschnitt umgeben ist, einschließt, und der innere Seitenabschnitt eine kleinere Wärmekapazität pro Volumeneinheit als der getragene Abschnitt aufweist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rohrträgerstruktur.
Stand der Technik
Das Patentdokument 1 beschreibt ein Beispiel für eine bekannte Konfiguration zum Tragen eines Rohrs, in dem ein Fluid, wie z. B. Gas, fließt.
Literaturliste
Patentdokument
Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Veröffentlichung Nr. H05-263971
Kurzdarstellung der Erfindung
Technisches Problem
Die in Patentdokument 1 beschriebene Rohrträgerstruktur klemmt ein Rohr, wobei eine Verstärkungsplatte zwischen der Struktur und einem Träger vorgesehen ist. Für diese Konfiguration sind zahlreiche Verarbeitungsschritte erforderlich. Vor diesem Hintergrund wurde eine Konfiguration vorgeschlagen, bei der ein plattenförmiges Element durch Schweißen an der Außenfläche des Rohrs befestigt wird und eine Trägerstruktur, wie z. B. ein rohrförmiges Element, an das plattenförmige Element geschweißt wird.
Bei der Konfiguration, bei der das plattenförmige Element z. B. durch Schweißen an der Außenfläche des Rohrs befestigt ist, kann ein Zustand, in dem die Temperatur zwischen der Innenseite und der Außenseite des Rohrs variiert, zu einem Temperaturdifferenz zwischen dem Rohr und dem plattenförmigen Element führen. Der Temperaturdifferenz führt zu einer Verformung des plattenförmigen Elements, wodurch thermische Spannungen entstehen, die zu einer Beschädigung der Rohrträgerstruktur führen können, wie z. B. zum Ablösen des plattenförmigen Elements vom Rohr.
Die vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht der obigen Ausführungen gemacht, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Rohrträgerstruktur bereitzustellen, mit der eine Beschädigung durch thermische Spannungen verhindert werden kann.
Lösung des Problems
Eine Rohrträgerstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung schließt ein: ein plattenförmiges Element, das in Kontakt mit einer Außenfläche eines Rohrs steht; ein rohrförmiges Element, das konfiguriert ist, um das plattenförmige Element zu tragen; und eine Basis, die konfiguriert ist, um das rohrförmige Element zu tragen, wobei das plattenförmige Element einen getragenen Abschnitt, der von dem rohrförmigen Element getragen wird, und einen inneren Seitenabschnitt, der von dem getragenen Abschnitt umgeben ist, einschließt, und der innere Seitenabschnitt eine kleinere Wärmekapazität pro Volumeneinheit als der getragene Abschnitt aufweist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung kann eine Rohrträgerstruktur bereitgestellt werden, mit der eine Beschädigung durch thermische Spannungen verhindert werden kann.
Figurenliste

1 ist eine Ansicht, die einen Modus veranschaulicht, in dem eine Rohrträgerstruktur gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Rohr innerhalb eines Kanals trägt.
2 ist eine Ansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines Beispiels für die Rohrträgerstruktur veranschaulicht.
3 ist eine Ansicht, die die Rohrträgerstruktur von der Rohrseite aus gesehen veranschaulicht.
4 ist eine Ansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines anderen Beispiels für eine Rohrträgerstruktur veranschaulicht.
5 ist eine Ansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines anderen Beispiels für eine Rohrträgerstruktur veranschaulicht.
6 ist eine Ansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines anderen Beispiels für eine Rohrträgerstruktur veranschaulicht.
7 ist eine Ansicht, die das andere Beispiel der Rohrträgerstruktur von der Rohrseite aus gesehen veranschaulicht.
8 ist eine Ansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines anderen Beispiels für eine Rohrträgerstruktur veranschaulicht.
9 ist eine Ansicht, die das andere Beispiel für die Rohrstützstruktur von der Rohrseite aus gesehen veranschaulicht.
10 ist eine Ansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines anderen Beispiels für eine Rohrträgerstruktur veranschaulicht.
11 ist eine Ansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines anderen Beispiels für ein Rohr und eine Rohrträgerstruktur veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun eine Ausführungsform einer Rohrträgerstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, dass die Erfindung nicht auf die Ausführungsformen beschränkt ist. Außerdem schließen die Bestandteile in den folgenden Ausführungsformen Bestandteile ein, die im Wesentlichen die gleichen Bestandteile sind, oder Bestandteile, die durch einen Fachmann leicht ersetzt werden können.
1 ist eine Ansicht, die einen Modus veranschaulicht, in dem eine Rohrträgerstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Rohr 50 innerhalb eines Kanals 60 trägt. Die Rohrträgerstruktur 100 trägt das in den Kanal 60 eingeführte Rohr 50. Beispiele für den Kanal 60 beinhalten einen Abgaskanal einer Gasturbine. In diesem Fall ist das im Kanal 60 strömende Gas G1 ein Hochtemperaturgas. Es ist zu beachten, dass der Kanal 60 nicht auf den Abgaskanal der Gasturbine beschränkt ist.
Beispiele für das Rohr 50 beinhalten ein Zapfluftrohr einer Gasturbine. Das Rohr 50 kann eine zylindrische oder rechteckige Rohrform haben. Das Rohr 50 wird in den Kanal 60 eingeführt, während es in Bezug auf die Strömungsrichtung des im Kanal 60 strömenden Gases G1 geneigt ist, und wird so gebogen, dass es sich entlang der Strömungsrichtung des Gases G1 im Kanal 60 erstreckt. Das im Rohr 50 strömende Gas G2 ist z. B. ein Niedertemperaturgas, dessen Temperatur niedriger ist als die des Gases G1, das ein Hochtemperaturgas ist, d. h. es besteht eine Temperaturdifferenz zwischen dem Gas G1 und dem Gas G2. Das Rohr 50 ist nicht auf das Zapfluftrohr der Gasturbine beschränkt.
Zwischen der Innenseite des Kanals 60 und der Innenseite des Rohrs 50, d. h. der Innenseite und der Außenseite des Rohrs 50, besteht eine bestimmte Temperaturdifferenz, die auf den Temperaturen von Gas G1 und Gas G2 beruht. Bei der Rohrträgerstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beträgt die bestimmte Temperaturdifferenz, die zwischen der Innenseite und der Außenseite des Rohrs 50 aufgrund des strömenden Gases G1 und des Gases G2 auftreten kann, beispielsweise 100 °C oder mehr. Diese bestimmte Temperaturdifferenz ist größer als eine Temperaturdifferenz, die in einer natürlichen Umgebung auftreten kann, wie z. B. eine mögliche Temperaturdifferenz zwischen Sommer und Winter. Somit wird das Rohr 50 in einer Umgebung platziert, in der die bestimmte Temperaturdifferenz, z. B. eine Temperaturdifferenz von 100 °C oder mehr, die größer ist als eine Temperaturdifferenz, die in der natürlichen Umgebung auftreten kann, zwischen der Innenseite und der Außenseite des Rohrs 50 auftreten kann.
2 ist eine Ansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines Beispiels für die Rohrträgerstruktur 100 veranschaulicht. 3 ist eine Ansicht, die die Rohrträgerstruktur 100 von der Seite des Rohrs 50 aus gesehen veranschaulicht. Wie in 2 und 3 veranschaulicht, schließt die Rohrträgerstruktur 100 ein plattenförmiges Element 10, ein rohrförmiges Element 20, eine Gleitplatte (zweites plattenförmiges Element) 30 und eine Basis 40 ein. Die Rohrträgerstruktur 100 trägt die distale Endseite eines gebogenen Abschnitts des Rohrs 50.
Das plattenförmige Element 10 steht in Kontakt mit einer Außenfläche 51 des Rohrs 50 und wird mit dem Rohr 50 durch Schweißen verbunden, z. B. mittels Durchschweißen oder Kehlnahtschweißen. Das plattenförmige Element 10 weist bei Betrachtung in einer Tragrichtung, in der das Rohr 50 getragen wird, d. h. in einer axialen Richtung einer Mittelachse AX des unten beschriebenen rohrförmigen Elements 20, eine kreisförmige Form auf.
Das plattenförmige Element 10 schließt einen getragenen Abschnitt 11 und einen Innenseitenabschnitt 12 ein. Der getragene Abschnitt 11 ist ein ringförmiger Abschnitt, der die Außenfläche des plattenförmigen Elements 10 einschließt und auf dem unten beschriebenen rohrförmigen Element 20 getragen und mit diesem verbunden ist.
Der Innenseitenabschnitt 12 ist ein kreisförmiger Abschnitt, der bei Betrachtung in der Tragrichtung (der axialen Richtung der Mittelachse AX) des Rohrs 50 auf der Innenseite des getragenen Abschnitts 11 angeordnet ist. Die Wärmekapazität pro Volumeneinheit des Innenseitenabschnitts 12 ist kleiner als die des getragenen Abschnitts 11. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Innenseitenabschnitt 12 offen. Bei dieser Konfiguration ist das Ausmaß der thermischen Verformung des plattenförmigen Elements 10 gering, verglichen mit einer Konfiguration, bei der die Wärmekapazität pro Volumeneinheit zwischen dem Innenseitenabschnitt 12 und dem getragenen Abschnitt 11 gleich ist. Mit dieser Konfiguration, bei der das plattenförmige Element 10 im Innenseitenabschnitt 12 keine thermische Verformung erfährt, kann die thermische Verformung des plattenförmigen Elements 10 als Ganzes verhindert werden.
Das rohrförmige Element 20 weist eine zylindrische Form mit der Mittelachse AX in der Mitte auf und ist beispielsweise durch Schweißen oder ähnliches an dem plattenförmigen Element 10 befestigt. Das rohrförmige Element 20 trägt das plattenförmige Element 10 und weist eine Endfläche 20a auf, die mit dem plattenförmigen Element 10 in Kontakt steht.
Die Gleitplatte 30 ist zwischen dem rohrförmigen Element 20 und der Basis 40 angeordnet. Die Gleitplatte 30 trägt das rohrförmige Element 20, während sie mit der anderen Endfläche 20b des rohrförmigen Elements 20 in Kontakt steht. Die Gleitplatte 30 schließt einen Trägerabschnitt 31, der das rohrförmige Element 20 trägt, und einen Öffnungsabschnitt 32 ein, der an der Innenseite des Trägerabschnitts 31 angeordnet ist. Bei der mit dem Öffnungsabschnitt 32 versehenen Gleitplatte 30 wird die thermische Verformung der Gleitplatte 30 verhindert, wie es bei dem oben beschriebenen plattenförmigen Element 10 der Fall ist.
Die Basis 40 trägt das rohrförmige Element 20 mit der dazwischen befindlichen Gleitplatte 30. Die Basis 40 schließt einen Trägerabschnitt (basisseitiger Trägerabschnitt) 41, der die Gleitplatte 30 trägt, und einen Öffnungsabschnitt 32 ein, der an der Innenseite des Trägerabschnitts 41 angeordnet ist. Mit der Basis 40, die mit dem Öffnungsabschnitt 42 versehen ist, wird die thermische Verformung der Basis 40 unterdrückt, wie im Fall des plattenförmigen Elements 10 und der Gleitplatte 30 wie vorstehend beschrieben.
Die oben beschriebene Rohrträgerstruktur 100 wird wie folgt an dem Rohr 50 angebracht. Zunächst wird das plattenförmige Element 10 so positioniert, dass es sich an einer vorgegebenen Stelle der Außenfläche 51 des Rohrs 50 befindet, und das plattenförmige Element 10 wird durch Schweißen mit dem Rohr 50 verbunden. Sobald das plattenförmige Element 10 verbunden ist, wird die Endfläche 20a des rohrförmigen Elements 20 mit dem getragenen Abschnitt 11 des plattenförmigen Elements 10 in Kontakt gebracht, und das rohrförmige Element 20 wird mit dem plattenförmigen Element 10 durch Durchschweißen verbunden.
Sobald das rohrförmige Element 20 verbunden ist, wird der Trägerabschnitt 31 der Gleitplatte 30 mit der anderen Endfläche 20b des rohrförmigen Elements 20 in Kontakt gebracht, und die Gleitplatte 30 wird durch Durchschweißen mit dem rohrförmigen Element 20 verbunden. Sobald die Gleitplatte 30 verbunden ist, wird die Basis 40 angeordnet, um die Gleitplatte 30 zu tragen. Dabei wird die Basis 40 so angeordnet, dass der Öffnungsabschnitt 42 mit dem Öffnungsabschnitt 32 der Gleitplatte 30 übereinstimmt.
Die Rohrträgerstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, beinhaltet: das plattenförmige Element 10, das in Kontakt mit der Außenfläche 51 des Rohrs 50 gebracht wird; das rohrförmige Element 20, das eine rohrförmige Form aufweist und an dem plattenförmigen Element 10 befestigt ist, wobei die eine Endfläche 20a in axialer Richtung der Mittelachse AX in Kontakt mit dem plattenförmigen Element 10 steht; und die Basis 40, die die andere Endfläche 20a des rohrförmigen Elements 20 in axialer Richtung trägt. Der Innenseitenabschnitt 12 des getragenen Abschnitts 11 des plattenförmigen Elements 10, mit dem das rohrförmige Element 20 in axialer Richtung gesehen in Kontakt gebracht wird, hat eine kleinere Wärmekapazität pro Volumeneinheit als der getragene Abschnitt 11.
Bei dieser Konfiguration ist die Wärmekapazität des Innenseitenabschnitts 12, der ein Abschnitt des plattenförmigen Elements 10 ist, in dem wahrscheinlich eine thermische Verformung auftritt, im Vergleich zu dem getragenen Abschnitt 11 gering, wodurch die thermische Verformung des plattenförmigen Elements 10 aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen dem Rohr 50 und dem plattenförmigen Element 10 verhindert werden kann. Somit kann die Entstehung von thermischen Spannungen in dem plattenförmigen Element 10 verhindert werden, wodurch eine Beschädigung der Rohrträgerstruktur 100 aufgrund der thermischen Spannungen verhindert werden kann.
Das Rohr 50, für das die Rohrstützstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, kann in einer Umgebung platziert werden, in der eine vorgegebene Temperaturdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des Rohrs 50 auftreten kann. Die vorgegebene Temperaturdifferenz beträgt z. B. 100 °C oder mehr, was größer ist als die Temperaturdifferenz zwischen innen und außen, der in einer natürlichen Umgebung auftreten kann. Mit dieser Konfiguration kann eine thermische Verformung des plattenförmigen Elements 10 aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen dem Rohr 50 und dem plattenförmigen Element 10 verhindert werden, selbst wenn die bestimmte Temperaturdifferenz größer ist als eine Temperaturdifferenz, die zwischen der Innenseite und der Außenseite des Rohrs 50 unter natürlichen Bedingungen auftreten kann.
Bei der Rohrträgerstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform weist das plattenförmige Element 10 in axialer Richtung gesehen eine kreisförmige Außenform auf. So kann die thermische Verformung des plattenförmigen Elements 10 aufgrund einer Temperaturdifferenz zwischen dem Rohr 50 und dem plattenförmigen Element 10 zuverlässiger verhindert werden.
Bei der Rohrträgerstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Innenseitenabschnitt 12 des plattenförmigen Elements 10 offen. Im Vergleich zu einem Fall, in dem der Innenseitenabschnitt 12 nicht offen ist, ist der Abschnitt des plattenförmigen Elements 10, in dem die thermische Verformung auftreten kann, klein, wodurch eine Beschädigung der Rohrträgerstruktur 100 aufgrund von thermischer Belastung zuverlässiger verhindert werden kann.
Die Rohrträgerstruktur 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet ferner die Gleitplatte 30, die zwischen dem rohrförmigen Element 20 und der Basis 40 angeordnet ist, wobei die Innenseite des Abschnitts 31 der Gleitplatte 30, der das rohrförmige Element 20 trägt, offen ist. Die Innenseite des Trägerabschnitts 41 der Basis 40, der das rohrförmige Element 20 trägt, ist offen. Dadurch ist ein Abschnitt, in dem die thermische Verformung in der Rohrträgerstruktur 100 insgesamt auftreten kann, klein, wodurch eine Beschädigung der Rohrträgerstruktur 100 aufgrund von thermischer Spannung zuverlässiger verhindert werden kann.
4 ist eine Ansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines anderen Beispiels für eine Rohrträgerstruktur veranschaulicht. Eine in 4 veranschaulichte Rohrträgerstruktur 200 beinhaltet das plattenförmige Element 10, das rohrförmige Element 20, die Gleitplatte 30 und die Basis 40, wie bei der oben beschriebenen Rohrträgerstruktur 100. Bei der Rohrträgerstruktur 200 ist eine dem offenen Innenseitenabschnitt 12 zugewandte Innenfläche 11a des getragenen Abschnitts 11 des plattenförmigen Elements 10 über einen Schweißabschnitt 13 mit dem Rohr 50 verschweißt. Bei dieser Konfiguration ist das plattenförmige Element 10 fester mit dem Rohr 50 verbunden. Andere Konfigurationen sind identisch mit denen der oben beschriebenen Rohrträgerstruktur 100.
Wie oben beschrieben, ist bei der Rohrträgerstruktur 200 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Innenfläche 11a des plattenförmigen Elements 10 über den Schweißabschnitt 13 mit dem Rohr 50 verschweißt, wodurch das plattenförmige Element 10 fester mit dem Rohr 50 verbunden werden kann. So kann eine Beschädigung der Rohrträgerstruktur 200 aufgrund thermischer Spannung zuverlässiger verhindert werden.
5 ist eine Ansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines anderen Beispiels für eine Rohrträgerstruktur veranschaulicht. Eine in 5 veranschaulichte Rohrträgerstruktur 300 schließt das plattenförmige Element 10, ein rohrförmiges Element 320, die Gleitplatte 30 und die Basis 40 ein. Die dem Innenseitenabschnitt 12 zugewandte Innenfläche 11a des plattenförmigen Elements 10 ist über den Schweißabschnitt 13 mit dem Rohr 50 verschweißt. Bei der Rohrträgerstruktur 300 ist das rohrförmige Element 320 in einem Zustand bereitgestellt, in dem zwei Elemente, nämlich ein erstes rohrförmiges Element 21 und ein zweites rohrförmiges Element 22, jeweils auf der Seite des plattenförmigen Elements 10 und der Seite der Basis 40 in axialer Richtung über einen Schweißabschnitt 23 miteinander verschweißt sind. Andere Konfigurationen sind identisch mit denen der oben beschriebenen Rohrträgerstruktur 200.
Die Rohrträgerstruktur 300 wird in ähnlicher Weise wie oben beschrieben an dem oben beschriebenen Rohr 50 angebracht. Konkret wird zunächst das plattenförmige Element 10 mit dem Rohr 50 mittels Durchschweißen verbunden, und das erste rohrförmige Element 21 wird mittels Durchschweißen mit dem getragenen Abschnitt 11 des plattenförmigen Elements 10 verbunden. Dabei kann ein verbundener Abschnitt zwischen dem ersten rohrförmigen Element 21 und dem getragenen Abschnitt 11 von der inneren Umfangsseite, vom Endabschnitt des ersten rohrförmigen Elements 21 auf der Basisseite, geprüft werden. So kann überprüft werden, ob es ein Problem bei der Verschweißung zwischen dem ersten rohrförmigen Element 21 und dem getragenen Abschnitt 11 gibt. Sobald das erste rohrförmige Element 21 verbunden ist, wird das zweite rohrförmige Element 22 durch Schweißen mit dem ersten rohrförmigen Element 21 verbunden.
Wie oben beschrieben, ist bei der Rohrträgerstruktur 300 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das rohrförmige Element 20 in einem Zustand bereitgestellt, in dem die beiden Elemente, nämlich das erste rohrförmige Element 21 und das zweite rohrförmige Element 22, auf der Seite des plattenförmigen Elements 10 bzw. auf der Seite der Basis 40 in axialer Richtung aneinander geschweißt sind. So kann z. B. beim Verbinden des ersten rohrförmigen Elements 21 mit dem plattenförmigen Element 10 überprüft werden, ob es ein Problem bei der Verbindung zwischen dem ersten rohrförmigen Element 21 und dem getragenen Abschnitt 11 gibt.
6 und 7 sind Ansichten, die eine Querschnittskonfiguration eines anderen Beispiels für eine Rohrträgerstruktur veranschaulichen. 6 veranschaulicht eine Querschnittskonfiguration, und 7 veranschaulicht eine Konfiguration von der Seite des Rohrs 50 aus gesehen. Eine Rohrträgerstruktur 400, wie in 6 und 7 veranschaulicht, schließt ein plattenförmiges Element 410, das rohrförmige Element 20, die Gleitplatte 30 und die Basis 40 ein. Bei der Rohrträgerstruktur 400 weist das plattenförmige Element 410 einen porösen Innenseitenabschnitt 14 auf. Dadurch ist die Wärmekapazität pro Volumeneinheit geringer als bei einer Konfiguration, bei der der Innenseitenabschnitt 14 statt eines porösen Abschnitts ein fester Abschnitt ist, wie im Fall des getragenen Abschnitts 11. Dadurch wird die thermische Verformung des Innenseitenabschnitts 14 verhindert, wodurch die Entstehung von thermischer Spannung verhindert werden kann.
Wie oben beschrieben, weist bei der Rohrträgerstruktur 400 gemäß der vorliegenden Ausführungsform das plattenförmige Element 410 den porösen Innenseitenabschnitt 14 auf. So kann der Innenseitenabschnitt 14 eine geringere Wärmekapazität pro Volumeneinheit aufweisen, wodurch die thermische Verformung des Innenseitenabschnitts 14 verhindert und somit die Entstehung von thermischer Spannung verhindert werden kann.
8 und 9 sind Ansichten, die eine Querschnittskonfiguration eines anderen Beispiels für eine Rohrträgerstruktur veranschaulichen. 8 veranschaulicht eine Querschnittskonfiguration, und 9 veranschaulicht eine Konfiguration von der Seite des Rohrs 50 aus gesehen. Eine Rohrträgerstruktur 500, wie in 8 und 9 veranschaulicht, schließt ein plattenförmiges Element 510, das rohrförmige Element 20, die Gleitplatte 30 und die Basis 40 ein.
Bei der Rohrträgerstruktur 500 beinhaltet das plattenförmige Element 510 mehrere geteilte Elemente 511. Die mehreren geteilten Elemente 511 sind in einer Richtung um die Mittelachse AX angeordnet, um einen Innenseitenabschnitt 512 zu umgeben, wobei sich dazwischen Zwischenräume 513 befinden (siehe 9). 9 veranschaulicht ein Beispiel für eine Konfiguration, bei der vier geteilte Elemente 511 mit denselben Zwischenräumen 513 in der Richtung um die Mittelachse AX angeordnet sind, wobei die Konfiguration jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist. Es können drei oder weniger oder fünf oder mehr geteilte Elemente 511 vorhanden sein. Mindestens einer der Zwischenräume 513 kann sich von einem anderen unterscheiden.
Der oben beschriebene Zwischenraum 513 ist ein Abschnitt, in dem keine thermische Verformung auftritt. Wie oben beschrieben, hat das plattenförmige Element 510 eine Konfiguration, die neben dem Öffnungsabschnitt des Innenseitenabschnitts 512 auch die Zwischenräume 513 als Abschnitte beinhaltet, die in der Richtung um die Mittelachse AX keine thermische Verformung aufweisen. Somit kann mit dem plattenförmigen Element 510 die thermische Verformung effektiver verhindert werden.
Wie oben beschrieben, weist das plattenförmige Element 510 in der Rohrträgerstruktur 500 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mehrere geteilte Elemente 511 auf, die in der axialen Richtung der Mittelachse AX angeordnet sind, um den Innenseitenabschnitt 12 zu umgeben, wobei dazwischen die Zwischenräume 513 vorgesehen sind. Mit dieser Konfiguration kann der Abschnitt, in dem die thermische Verformung auftreten kann, in dem plattenförmigen Element 510 weiter verkleinert werden, wodurch die thermische Verformung effektiver verhindert werden kann. So kann eine Beschädigung der Rohrträgerstruktur 500 aufgrund von thermischer Spannung zuverlässiger verhindert werden.
10 ist eine Ansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines anderen Beispiels für eine Rohrträgerstruktur veranschaulicht. Eine Rohrträgerstruktur 600, wie in 10 veranschaulicht, schließt ein plattenförmiges Element 610, das rohrförmige Element 20, die Gleitplatte 30 und die Basis 40 ein. Bei dem plattenförmigen Element 610 der Rohrträgerstruktur 600 ist die Dicke eines Innenseitenabschnitts 612 geringer als die Dicke eines getragenen Bereichs 611. Insbesondere ist der Innenseitenabschnitt 612 so geformt, dass die Oberfläche auf Seiten des rohrförmigen Elements 20 vertieft ist. Der Innenseitenabschnitt 612 kann mit einer auf der Seite des Rohrs 50 vertieften Oberfläche oder mit vertieften Oberflächen sowohl auf der Seite des rohrförmigen Elements 20 als auch auf der Seite des Rohrs 50 ausgebildet sein.
Wie oben beschrieben, ist bei dem plattenförmigen Element 610 der Rohrträgerstruktur 600 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Dicke des Innenseitenabschnitts 612 kleiner als die Dicke des getragenen Bereichs 611 in axialer Richtung. Mit dieser Konfiguration kann der Abschnitt, in dem die thermische Verformung auftreten kann, im plattenförmigen Element 610 weiter verkleinert werden, wodurch eine Beschädigung der Rohrträgerstruktur 600 aufgrund von thermischer Spannung zuverlässiger verhindert werden kann.
11 ist eine Ansicht, die eine Querschnittskonfiguration eines anderen Beispiels für ein Rohr und eine Rohrträgerstruktur veranschaulicht. In dem in 11 veranschaulichten Beispiel weist ein Rohr 50A eine Öffnung 52 auf. Zwar ist die Rohrträgerstruktur 100 als Beispiel für eine Rohrträgerstruktur veranschaulicht, die das Rohr 50A trägt, doch ist die Struktur nicht darauf beschränkt, und es kann jede der oben beschriebenen Rohrträgerstrukturen 200, 300, 400, 500 und 600 verwendet werden. Das Rohr 50A weist die Öffnung 52 in einem Abschnitt auf, der dem getragenen Abschnitt 11 des plattenförmigen Elements 10 entspricht. Die Öffnung 52 ist so geformt, dass ihre Abmessungen denen des Innenseitenabschnitts 12 des plattenförmigen Elements 10 entsprechen. Das Rohr 50A kann eine beliebige Konfiguration aufweisen, solange der Abschnitt, der dem plattenförmigen Element 10 entspricht, eine geringere Wärmekapazität pro Volumeneinheit aufweist als die anderen Abschnitte. So kann das Rohr 50A in dem Abschnitt, der dem plattenförmigen Element 10 entspricht, anstelle der Öffnung 52 einen dünnen Abschnitt (Vertiefungsabschnitt) oder einen porösen Abschnitt aufweisen. Wenn das Rohr 50A mit einem vertieften Abschnitt versehen ist, kann der vertiefte Abschnitt an der Innenseite oder an der Außenseite des Rohrs 50A bereitgestellt sein.
Wenn die Rohrträgerstruktur 100 am Rohr 50A angebracht wird, werden zunächst die Öffnung 52 des Rohrs 50A und der Innenseitenabschnitt 12 des plattenförmigen Elements 10 aneinander ausgerichtet. Dann wird das plattenförmige Element 10 mit der Außenfläche 51 des Rohrs 50A in Kontakt gebracht und das plattenförmige Element 10 durch Durchschweißen mit dem Rohr 50A verbunden. Anschließend wird das rohrförmige Element 20 mit dem getragenen Abschnitt 11 des plattenförmigen Elements 10 mittels Durchschweißen verbunden.
Wie oben beschrieben, hat der Abschnitt des Rohrs 50A, der dem plattenförmigen Element 10 entspricht, eine geringere Wärmekapazität pro Volumeneinheit als andere Abschnitte, wodurch eine thermische Verformung auf der Seite des Rohrs 50A verhindert werden kann. Wenn zum Beispiel das Rohr 50A mit der Öffnung 52 versehen ist, wird die Rohrträgerstruktur 100 an der Position angebracht, die der Öffnung 52 entspricht. Auf diese Weise kann ein Abschnitt, in dem thermische Verformungen auftreten können, auf der Seite des Rohrs 50A verkleinert werden, wodurch eine Beschädigung der Rohrträgerstruktur 100 aufgrund von thermischer Spannung verhindert werden kann.
Der technische Umfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die vorstehend erwähnten Ausführungsformen beschränkt und kann gegebenenfalls geändert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. In der oben beschriebenen Ausführungsform wird beispielsweise eine Konfiguration beschrieben, bei der das Rohr 50, 50A in dem Kanal 60 bereitgestellt wird, wobei der Kanal 60 jedoch nicht in einem einschränkenden Sinne zu verstehen ist. Das Rohr 50, 50A kann in einem anderen Rohr als dem Kanal 60 oder in einem Raum in einem Ofen oder einem Zimmer, nicht in dem Rohr, platziert werden, solange das Rohr 50, 50A in einer Umgebung platziert wird, in der die Temperaturdifferenz zwischen innen und außen z. B. in einem Bereich von 100 °C oder mehr liegt und größer als die Temperaturdifferenz zwischen Sommer und Winter ist.
Darüber hinaus wird in der oben beschriebenen Ausführungsform ein Beispiel beschrieben, bei dem das dem Kanal 60 zugeführte Gas G1 ein Hochtemperaturgas und das im Rohr 50, 50A strömende Gas G2 ein Niedertemperaturgas ist, doch liegt keine Beschränkung hierauf vor. So kann beispielsweise das Gas G2 eine höhere Temperatur aufweisen als das Gas G1. Wenn die Temperatur innerhalb und außerhalb des Rohrs 50, 50A hoch bzw. niedrig ist, kann eine Temperaturdifferenz zwischen dem Rohr 50, 50A und dem plattenförmigen Element 10 bestehen. Dennoch kann mit der Konfiguration gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform die thermische Verformung des plattenförmigen Elements 10 aufgrund dieser Temperaturdifferenz verhindert werden. Auch wenn das Gas G2 eine höhere Temperatur als das Gas G1 hat, beträgt die bestimmte Temperaturdifferenz, der zwischen der Innenseite und der Außenseite des Rohrs 50, 50A auftreten kann, beispielsweise 100 °C oder mehr, was größer ist als ein Temperaturdifferenz zwischen Sommer und Winter wie im oben beschriebenen Fall.
Bezugszeichenliste

10, 410, 510, 610: plattenförmiges Element
11: getragener Abschnitt
11a: Innenfläche
12, 14, 512, 612: Innenseitenabschnitt
13, 23: Schweißabschnitt
20,320: rohrförmiges Element
20a, 20b: Endfläche
21: erstes rohrförmiges Element
22: zweites rohrförmiges Element
30: Gleitplatte (zweites plattenförmiges Element)
31, 41: Trägerabschnitt
32, 42: Öffnungsabschnitt
40: Basis
50, 50A: Rohr
51: Außenfläche
52: Öffnung
60: Kanal
100, 200, 300, 400, 500, 600: Rohrträgerstruktur
511: geteiltes Element
513: Zwischenraum
611: getragener Bereich
AX: Mittelachse
G1, G2: Gas

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP H05263971 [0003]

Claims

Rohrträgerstruktur, umfassend: ein plattenförmiges Element, das mit einer Außenfläche eines Rohrs in Kontakt steht; ein rohrförmiges Element mit einer rohrförmigen Form, das an dem plattenförmigen Element in einem Zustand befestigt ist, in dem ein Endabschnitt in einer axialen Richtung einer Mittelachse in Kontakt mit dem plattenförmigen Element steht; und eine Basis, die konfiguriert ist, um einen anderen Endabschnitt des rohrförmigen Elements in der axialen Richtung zu tragen, wobei ein Innenseitenabschnitt eines getragenen Abschnitts, der in dem plattenförmigen Element in der axialen Richtung gesehen in Kontakt mit dem rohrförmigen Element steht, eine kleinere Wärmekapazität pro Volumeneinheit aufweist als der getragene Abschnitt.
Rohrträgerstruktur nach Anspruch 1, wobei das Rohr in einer Umgebung platziert ist, in der eine bestimmte Temperaturdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des Rohrs auftreten kann.
Rohrträgerstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei das plattenförmige Element in axialer Richtung gesehen eine kreisförmige Form aufweist.
Rohrträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Innenseitenabschnitt des plattenförmigen Elements offen ist.
Rohrträgerstruktur nach Anspruch 4, wobei das plattenförmige Element eine Innenfläche aufweist, die dem Innenseitenabschnitt zugewandt ist, wobei die Innenfläche mit dem Rohr verschweißt ist.
Rohrträgerstruktur nach Anspruch 4 oder 5, wobei das rohrförmige Element in einem Zustand bereitgestellt ist, in dem ein erstes rohrförmiges Element und ein zweites rohrförmiges Element miteinander verschweißt sind, wobei das erste rohrförmige Element auf einer Seite nahe dem plattenförmigen Element in der axialen Richtung angeordnet ist und das zweite rohrförmige Element auf einer Seite nahe der Basis in der axialen Richtung angeordnet ist.
Rohrträgerstruktur nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das plattenförmige Element mehrere geteilte Elemente einschließt, die mit einem Zwischenraum in einer Richtung um die Mittelachse herum angeordnet sind, so dass sie den Innenseitenabschnitt umgeben.
Rohrträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Innenseitenabschnitt des plattenförmigen Elements porös ist.
Rohrträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei bei dem plattenförmigen Element die Dicke des Innenseitenabschnitts kleiner ist als die Dicke des getragenen Bereichs in der axialen Richtung.
Rohrträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 9, ferner umfassend ein zweites plattenförmiges Element, das zwischen dem rohrförmigen Element und der Basis angeordnet ist, wobei das zweite plattenförmige Element an einer Innenseite eines Trägerabschnitts offen ist, der das rohrförmige Element trägt.
Rohrträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Basis an einer Innenseite eines basisseitigen Abschnitts, der das rohrförmige Element trägt, offen ist.
Rohrträgerstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei ein Abschnitt des Rohrs, der dem plattenförmigen Element entspricht, eine kleinere Wärmekapazität pro Volumeneinheit aufweist als ein anderer Abschnitt des Rohrs.