JP2001041406A - 管寄せ支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炉壁と管寄せに熱伸び差があっても、炉壁の
変形破損や、側板と壁取付部材との溶接接合部及び炉壁
と壁取付部材との溶接接合部に割れ等が発生する恐れの
ないボイラの管寄せの支持構造を提供する。 【解決手段】 管寄せ２の両端を上下方向に支持する一
対の側板１４を支持部材１３に固定する。そして、ピン
１２を介して壁取付部材１０に支持部材１３を支持させ
る。また、管寄せ２を側板１４に水平方向移動自在に支
持させる。炉壁１と管寄せ２に熱伸び差が発生すると、
支持部材１３はピン１２を支点として回転し、両者の間
には曲げモーメントが発生しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、管寄せをボイラの
炉壁外部で支持する管寄せ支持装置に係り、特に、管寄
せとボイラ炉壁との温度差に起因する伸びの差を吸収す
る機能を有する管寄せ支持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボイラの管寄せ支持装置は、伝熱管で発
生した蒸気の回収等を行う管寄せを所定位置で支持する
装置である。図８は、このようなボイラの管寄せ支持装
置を示す正面図、図９は側面図である。図８及び図９に
おいて、管寄せ２はボイラの炉壁１に固定された一対の
取り付け部材４と側板５を介して炉壁１に取り付けられ
ている。管寄せ２は炉壁１の前面に炉壁１とほぼ平行か
つ水平に配置されている。この管寄せ２には、炉内から
炉壁１を貫通して突出した伝熱管３が接続されている。
伝熱管３は、１本の管寄せ２に対して数１０から数１０
０本が管寄せ２の長手方向に溶接により連通した状態で
固定されている。伝熱管３の外径は、管寄せ２の外径の
約１／１０程度である。壁取付部材４は、それぞれ一端
が炉壁１の側面に溶接により固定され、他端は炉壁１の
外側に突出し、その突出した部分に側板５の上端部が溶
接により固定されている。この側板５には、管寄せ２の
挿通孔が形成され、管寄せ２は当該挿通孔を通った状態
で側板５に溶接により固定されている。また、１本の管
寄せ２に対して１ないし２本（図では１本）の連結管６
が溶接により固定されている。連結管６の外径は管寄せ
２の外径に略等しい。なお、Ａ−Ａは炉壁１及び管寄せ
２の長手方向の中心である。

【０００３】以上の構成において、各伝熱管３から管寄
せ２に送られた蒸気は、管寄せ２の内部で混合され、温
度が均一になる。そして、均一な温度になった蒸気が連
絡管６を通り、次の管寄せに送られる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１０は炉壁１及び管
寄せ２の熱変形の様子を示す図で、（ａ）はボイラ起動
時の状態を、（ｂ）は通常運転時の状態をそれぞれ示し
ている。火炉で生成される熱により、炉壁１及び管寄せ
２は、いずれもＡ−Ａを中心として長手方向に伸縮す
る。この場合、ボイラ起動時は、炉壁１の温度が管寄せ
２に比べて高くなるため、（ａ）に示すように、側板５
は内側に変形する。また、通常運転時は、管寄せ２の温
度が炉壁１に比べて高くなるため、（ｂ）に示すよう
に、側板５は外側にハの字状に変形する。そして、熱変
形量の差（以下、熱伸び差という。）に起因する熱伸び
差反力は、壁取付部材４を介して炉壁１に伝達され、側
板５と壁取付部材４との接合部及び炉壁１と壁取付部材
４との接合部に曲げ応力が発生することになる。

【０００５】近年、ボイラの高効率化及び大型化に伴
い、管寄せ２と炉壁１との熱伸び差は増大傾向にある。
熱伸び差反力は熱伸び差に比例するので、このような熱
伸び差の増大は、炉壁１の変形破損や、側板５と壁取付
部材４との溶接接合部及び炉壁１と壁取付部材４との溶
接接合部に割れ等が発生するおそれが増大していること
を意味する。

【０００６】本発明はこのような背景に鑑みてなされた
もので、その目的は、ボイラの炉壁と管寄せに熱伸び差
があっても、炉壁の変形破損や、側板と壁取付部材との
溶接接合部及び炉壁と壁取付部材との溶接接合部に割れ
等が発生するおそれのない管寄せ支持装置を提供するに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、一端をボイラの炉壁の外側に突出するよ
うにして他端を前記炉壁の側面に固定した一対の取付部
材により、管寄せをボイラの炉壁の外部で支持する管寄
せ支持装置において、前記管寄せの両端を上下方向に支
持する一対の支持部材を設け、前記支持部材と前記取付
部材とを回動可能に結合し、管寄せと炉壁の熱伸び差を
回動動作によって吸収して、前記熱伸び差に起因する過
剰な応力の発生を防止するように構成した。

【０００８】この場合、前記管寄せの炉壁に対して近接
離間する方向の移動を規制する規制部材、前記管寄せの
回転方向の移動を規制する規制部材、および、前記管寄
せの軸方向の移動を規制する規制部材などの規制部材を
設け、移動範囲を規制することが望ましい。

【０００９】なお、回動自在に結合する手段としてピン
結合を用いることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施形態について説明する。なお、以下の説明において、
前述の従来例と同等な各部には同一の参照符号を付し、
重複する説明は省略する。

【００１１】図１は本発明の第１の実施形態に係るボイ
ラの要部斜視図、図２は支持部の側面図、図３は支持部
の正面図である。これらの図において、支持アーム１０
は、一端が炉壁１の外側に突出するようにして他端が炉
壁１の側面に溶接されている。支持アーム１０の前記一
端にはそれぞれ軸受板１１が所定の間隔をあけて溶接さ
れている。この軸受板１１にはピン１２が支持アーム１
０の長手方向に装着されている。このピン１２は、支柱
１３の上端に開設された穴１３ａに挿入され、この支柱
１３は前記軸受板１１に前記ピン１２を介して揺動可能
に取り付けられている。また、この支柱１３には側板１
４が固定されている。

【００１２】側板１４には管寄せ取り付け用の穴１４ａ
が設けられている。この穴１４ａは内径が管寄せ２の外
径よりも半径方向に数ｍｍ大きく形成され、この穴１４
ａに管寄せ２が挿入される。前記穴１４ａに対応する管
寄せの炉壁１側とその反対側の側面にはラグ１５が設け
られている。一方、図２に示すように前記穴１４ａの水
平方向の対向部の側板１４には、案内板１６が取り付け
られている。この案内板１６には、凹状の案内溝１６ａ
が形成され、前記ラグ１５がこの案内溝１６ａに挿入さ
れる。管寄せ２はラグ１５の下面が前記案内溝１６ａの
下側の面に当接することにより、案内板１６によって上
下方向に支持される。なお、ラグ１５の上面及び前後方
向は溝１６ａとの間に、それぞれ所定の隙間を設けてあ
る。また、ラグ１５水平方向の長さは、炉壁１と管寄せ
２の熱伸び差が最大の時でも溝１６ａから外れない長さ
に設定されている。

【００１３】また、炉壁１の側面には、上面が支柱１３
と隙間を持ち、かつ一端が炉壁１の外側に突出すように
してアーム２０の他端が溶接されている。このアーム２
０の先端の上面には、ストッパ２１が立設されている。
このストッパ２１は、それぞれ支柱１３と所定の間隔を
あけて溶接されている。また、連絡管６は大きなループ
を持たせて管寄せ２に固定してある。なお、この実施形
態におけるボイラでは、前記一対の側板１４の間隔は約
１０ｍ、支持アーム１０の炉壁１からの突出量は、約
１．５ｍである。

【００１４】このように大略構成された管寄せ支持装置
は、図４のボイラの運転状態と側板１４との相対位置を
示す説明図に示すように、ボイラ休止時は、実線で示す
ほぼ鉛直な位置にある。この位置からボイラが起動され
ると、ボイラ起動時は、炉壁１の温度が管寄せ２の温度
よりも先に上昇するので、炉壁１の伸びが管寄せ２の伸
びより大きくなり、側板１４は図４の２点鎖線で示すよ
うに内側に傾く。また、運転状態が進行し、所定の運転
時間が経過した後、もしくは定常運転時は、炉壁１と管
寄せ２との温度差が２００℃程度になる結果、管寄せ２
は炉壁１によりも前記長さの場合、約１５ｍｍ余計に伸
びる。この伸びにより、側板１４は図４において点線で
示すようにハの字状に傾く。そして、いずれの場合も支
柱１３が支持アーム１０に対して回転することにより、
管寄せ２と炉壁１の熱伸び差は吸収される。この結果、
側板１４および支持アーム１０に加わる曲げモーメント
は僅かである。なお、溝１６ａとラグ１５の間に設けた
上下方向の隙間により、溝１６ａの上端とラグ１５の上
端が干渉することはない。なお、前記間隔は、干渉しな
ような間隔に設定される。

【００１５】ところで、ボイラ休止時、起動時及び運転
時には、伝熱管３及び連絡管６も熱により長手方向に伸
縮する。伝熱管３及び連絡管６が長手方向に伸縮する
と、管寄せ２には炉壁１と直角の方向の力及び回転方向
の力が加わる。本実施形態では、ストッパ２１が管寄せ
２の炉壁１に対して直交する方向の移動を制限し、案内
板１６がラグ１５を介して管寄せ２の回転を制限するか
ら、伝熱管３が過大に変位して管寄せ２の接合部に過大
な応力が加わることを防止できる。なお、ストッパ２１
を設けない場合、管寄せ２は炉壁１と直交する方向に１
０ｍｍ程度移動する。そのため、前記ストッパ２１と支
柱１３との間隔は数ｍｍ程度の間隔に設定される。

【００１６】図５は本発明の第２の実施形態に係る支持
部の側面図である。なお、以下の説明において、前述の
第１の実施形態と同等な各部には同一の参照符号を付
し、重複する説明は省略する。

【００１７】この実施形態は図２に図示した第１の実施
形態における支持アーム１０とアーム２０を側面視コの
字形の支持アーム３０としてボイラ１の側面に固定し、
側板１４を支持アーム３０に水平方向に回動自在に取り
付けた構成に特徴がある。回動自在に取り付けるため
に、支持アーム３０の垂直部３０ａの上下に所定間隔を
おいてピン１２が嵌合する穴が開設された一対の軸受ブ
ロック３２を溶接により固定し、側板１４の上下の端部
に固定された軸受板３３と前記軸受ブロック３２とをピ
ン１２により結合したものである。

【００１８】このように構成すると、炉壁１と管寄せ２
の熱伸び差を前記ピン１２を中心とする回動動作で吸収
することができる。この第２の実施形態では、第１の実
施形態に比べて支持アーム３０の上下方向の寸法を小さ
くできることから、管寄せ２の上下方向の支持スペース
が狭い場合に有効である。その他、特に説明しない各部
は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能
する。

【００１９】ところで、図６に示すように、穴１３ａあ
るいは軸受板３３（または軸受ブロック３２）の穴を長
穴にしておき、支柱１３あるいは側板１４（または支持
アーム３０）がピン１２に対して水平方向に移動できる
ようにすると、側板１４を常に炉壁１に対して垂直位置
に保つことができ、側板１４および支持アーム１０に加
わる曲げモーメントをほぼ０にすることができる。

【００２０】この場合、図７に示すように、ラグ１５の
端部に水平方向の一対のストッパ３４を設けると、管寄
せ２が側板１４に対して水平方向に移動する範囲を制限
でき、伝熱管３が過大に変位して管寄せ２との接合部に
過大な応力が加わることを防止できる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
管寄せの両端を上下方向に支持する一対の支持部材を設
け、支持部材と取付部材とを回動自在に結合したので、
炉壁と管寄せに熱伸び差があっても、両者の間に曲げモ
ーメントが発生せず、炉壁の変形破損や、側板と壁取付
部材との溶接接合部及び炉壁と壁取付部材との溶接接合
部に割れ等を予防することができる。

【００２２】また、管寄せの炉壁に対する近接離間方向
の移動、回転方向の移動及び長手方向の移動を規制する
ようにしたので、伝熱管および伝熱管の管寄せ接続部に
過大な応力が加わることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係るボイラと管寄せ
支持装置の斜視図である。

【図２】図１の管寄せの支持部側面図である。

【図３】図１の管寄せの支持部正面図である。

【図４】本発明に係るボイラ運転休止時及び運転時の側
板の炉壁に対する相対位置を示す説明図である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る支持部の側面図
であ。

【図６】本発明の支持部の変形例を示す図である。

【図７】本発明の管寄せ支持部の変形例を示す図であ
る。

【図８】従来のボイラにおける管寄せ支持装置の正面図
である。

【図９】従来のボイラにおける管寄せ支持装置の側面図
である。

【図１０】従来の炉壁及び管寄せの熱変形の様子を示す
図である。

【符号の説明】

２ 管寄せ １０ 壁取付部材 １２ ピン １３ 支持部材 １４ 側板

フロントページの続き (72)発明者 楠部 辰一 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 東川 謙示 広島県呉市宝町６番９号 バブコツク日立 株式会社呉工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端をボイラの炉壁の外側に突出するよ
   うにして他端を前記炉壁の側面に固定した一対の取付部
   材により、管寄せをボイラの炉壁の外部で支持する管寄
   せ支持装置において、 前記管寄せの両端を上下方向に支持する一対の支持部材
   を設け、前記支持部材と前記取付部材とを回動可能に結
   合したことを特徴とする管寄せ支持装置。
2. 【請求項２】 前記管寄せの前後方向の移動を規制する
   規制部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の管
   寄せ支持装置。
3. 【請求項３】 前記管寄せの回転方向の移動を規制する
   規制部材を設けたことを特徴とする請求項１または２に
   記載の管寄せ支持装置。
4. 【請求項４】 前記管寄せの軸方向の移動を規制する規
   制部材を設けたことを特徴とする請求項１ないし３にい
   ずれか１項に記載の管寄せ支持装置。
5. 【請求項５】 前記回動可能に結合するためにピン結合
   としたことを特徴とする請求項１記載の管寄せ支持装
   置。