JP2012021560A - Seal structure for heat exchanger - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、火力発電設備における燃料油加熱器や、発電プラントにおける給水加熱器といった熱交換器に用いられるシール構造、即ち熱交換器用シール構造に関するものである。 The present invention relates to a seal structure used for a heat exchanger such as a fuel oil heater in a thermal power generation facility and a feed water heater in a power plant, that is, a seal structure for a heat exchanger.
熱交換器の例としては、特許文献1において開示される火力発電所の排熱回収装置に適用される熱交換器や、特許文献2において開示される発電プラントの給水加熱システムに適用される給水加熱器が挙げられる。そして、熱交換器用シール構造の従来例としては、特許文献3において開示されたように、胴体(10)の管板(8)と水室(11)の水室フランジ(12)との間にシールリング(ガスケット:1)を介装して成るものが知られている。つまり、熱交換器用シール構造を端的に表すと、一対のフランジ面間に環状のシールを挟んで締め付けるというものである。
As an example of a heat exchanger, the water supply applied to the heat exchanger applied to the exhaust heat recovery apparatus of the thermal power plant disclosed in
従来、熱交換器用シール構造は、圧縮量が大きくて耐熱性にも優れるメタルジャケット形ガスケットやうず巻形ガスケット(特許文献3を参照)を用いることが一般的であった。これらのガスケットは、組付時(初期の組付状態)からフランジ面間が変化しない(フランジが変形しない)初期状態が維持されているならば十分なシール性能が発揮される。しかしながら、実使用状況においては、種々の現象(原因)により漏れを皆無にはできないことが分かってきた。 Conventionally, a heat exchanger seal structure generally uses a metal jacket type gasket or a spiral wound gasket (see Patent Document 3) which has a large compression amount and excellent heat resistance. These gaskets exhibit sufficient sealing performance if the initial state is maintained in which the gap between the flange surfaces does not change (the flange is not deformed) from the time of assembly (initial assembly state). However, it has been found that leaks cannot be completely eliminated due to various phenomena (causes) in actual use situations.
即ち、温度変化に伴う機器やその各部の熱膨張差により、一対のフランジ面の間隔が繰り返し増減変化してガスケットの過剰圧縮や永久変形が生じることがあり、そうなると正規の間隔に戻ってもガスケットがそれに追従できず、締付圧が徐々に低下していき、遂には漏れが生じるという具合である。 That is, the gap between the pair of flange surfaces may repeatedly increase and decrease due to the difference in thermal expansion between the equipment and its parts accompanying temperature changes, resulting in over-compression and permanent deformation of the gasket. However, it cannot follow it, the tightening pressure gradually decreases, and finally leakage occurs.
また、フランジローテーションによって漏れが生じることもあった。フランジローテーションとは、図12に示すように、ボルト締結力や流体圧に起因して各フランジ34,35又は一方のフランジ34又は35がガスケットGを基準として湾曲変形(回転変形とも言う)を起こすことである。これが発生すると、フランジ34,35の間隔に大小ができてしまい、それによって漏れが生じてしまうという不都合な現象である。これらの不都合は、フランジが大口径である場合にはより顕著化されて表れる。
In addition, leakage may occur due to the flange rotation. As shown in FIG. 12, the flange rotation causes each
本発明の目的は、上述の不都合、即ち、温度変化に伴う機器の熱膨張差によるフランジ面どうしの間隔変化の抑制又は解消、及び、フランジローテーションによるフランジ面どうしの間隔変化の抑制又は解消が図れて漏れが生じないように改善される熱交換器用シール構造を提供する点にある。 The object of the present invention is to suppress or eliminate the above-mentioned inconveniences, that is, to suppress or eliminate the change in the spacing between the flange surfaces due to the difference in thermal expansion of the equipment due to temperature change, and to suppress or eliminate the change in the spacing between the flange surfaces due to flange rotation. Therefore, the present invention is to provide a heat exchanger sealing structure which is improved so as not to leak.
請求項1に係る発明は、温度調節対象の流体を内部流通させるための流体容器4を構成する有底筒状の第1構成要素Y1と、前記第1構成要素Y1に連結一体化される第2構成要素Y2と、前記第1構成要素Y1と前記第2構成要素Y2との間に介装されるシールリングRとを備え、前記第1構成要素Y1の端部に形成されるフランジfと前記第2構成要素Y2とが前記シールリングRを介装して締付連結されている熱交換器用シール構造において、
前記フランジfと前記第2構成要素Y2との何れか一方に、前記シールリングRを嵌入配備させる環状凹入溝mが形成され、かつ、前記フランジfと前記第2構成要素Y2との何れか他方に、前記環状凹入溝mに嵌り込み可能な環状突条jが形成されており、
前記シールリングRが、断面波形の金属帯kと帯状の膨張黒鉛dとを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成る渦巻部uを有する構造のものに構成され、前記フランジfと前記第2構成要素Y2とが締付連結される組付状態においては、前記環状凹入溝mに嵌入配備される前記シールリングRが前記環状突条jによって所定量圧縮される状態となるように、前記フランジfと前記第2構成要素Y2との間に介装するスペーサLが装備されていることを特徴とするものである。
The invention according to
Either one of the flange f and the second component Y2 is formed with an annular recess groove m into which the seal ring R is fitted and deployed, and either the flange f or the second component Y2 On the other hand, an annular protrusion j that can be fitted into the annular recessed groove m is formed,
The seal ring R is configured to have a structure having a spiral portion u formed by spirally winding a metal strip k having a corrugated cross section and a strip-shaped expanded graphite d in a state of being superposed on each other, and the flange f In the assembled state in which the second component Y2 is tightened and connected, the seal ring R fitted and deployed in the annular recess groove m is compressed by a predetermined amount by the annular protrusion j. Thus, a spacer L interposed between the flange f and the second component Y2 is provided.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載の熱交換器用シール構造において、前記フランジfと前記第2構成要素Y2と前記スペーサLとの三者が互いに同一又はほぼ同一の硬さのものに形成されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載の熱交換器用シール構造において、前記渦巻部uの径内側端部及び/又は径外側端部においては前記金属帯kのみが複数回渦巻き状に巻回されていることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the heat exchanger sealing structure according to the first or second aspect, only the metal band k is swirled a plurality of times at the radially inner end and / or radially outer end of the spiral portion u. It is characterized by being wound into a shape.
請求項4に係る発明は、請求項1〜3の何れか一項に記載の熱交換器用シール構造において、前記シールリングRが、前記渦巻部uの径内側に、前記渦巻部uの厚さから前記所定量を減じた値よりも小なる厚さを有する食み出し防止リングrが一体的に装備されて構成されていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項5に係る発明は、請求項1〜4の何れか一項に記載の熱交換器用シール構造において、前記フランジfと前記第2構成要素Y2とを締付連結する手段7が、それらの外周部どうしに亘って配備される複数のボルトであり、前記スペーサLが、複数の前記ボルト7のうちの適宜のボルト7毎に嵌装されるリング状のものに構成されていることを特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the heat exchanger seal structure according to any one of the first to fourth aspects, the
請求項6に係る発明は、請求項1〜5の何れか一項に記載の熱交換器用シール構造において、前記シールリングRの内周端どうしを短絡連結するシール部材hが設けられていることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項7に係る発明は、請求項1〜6の何れか一項に記載の熱交換器用シール構造において、前記流体容器4が、火力発電設備における燃料用の燃料油加熱器のものであることを特徴とするものである。
The invention according to
請求項1の発明によれば、環状凹入溝に入れ込み配置されるうず巻きガスケット構造を有するシールリングを、環状凹入溝と環状突条とで強制的に挟み込み圧縮させるとともに、第1構成要素と第2構成要素とがスペーサの介装によって締切連結されるようになる。従って、フランジと第2構成要素との間に配置されるスペーサによる締切構造でシールリングを挟み込み介装させるから、第1構成要素と第2構成要素とが局部的に変形するとか前述のフランジローテーションを起したりが無くなる。そして、その剛性に優れる連結構造故に、温度変化に伴う各部の熱膨張差に因る歪みも抑制されることになる。その結果、温度変化に伴う機器の熱膨張差によるフランジ面どうしの間隔変化の抑制又は解消、及び、フランジローテーションによるフランジ面どうしの間隔変化の抑制又は解消が図れて漏れが生じないように改善される熱交換器用シール構造を提供することができる。 According to the first aspect of the present invention, the seal ring having a spiral wound gasket structure inserted and arranged in the annular recessed groove is forcibly sandwiched and compressed between the annular recessed groove and the annular protrusion, and the first component The second component is connected to the second component by a spacer. Accordingly, since the seal ring is sandwiched and interposed by a spacer structure disposed between the flange and the second component, the first component and the second component are locally deformed or the above-described flange rotation is performed. Will not occur. And since it is the connection structure excellent in the rigidity, the distortion resulting from the thermal expansion difference of each part accompanying a temperature change will also be suppressed. As a result, it is possible to suppress or eliminate the change in the gap between the flange surfaces due to the difference in thermal expansion of the equipment due to the temperature change, and to suppress or eliminate the change in the gap between the flange faces due to the flange rotation so that no leakage occurs. A heat exchanger sealing structure can be provided.
請求項2の発明は、フランジと第2構成要素とスペーサとが互いに同一又はほぼ同一の硬さとするものである。フランジや第2構成要素よりもスペーサが硬い場合には、フランジや第2構成要素がスペーサで傷付けられるおそれがあり、フランジや第2要素を交換又は補修するとなると膨大なコストが掛かる。また、フランジや第2構成要素がスペーサよりも硬い場合には、スペーサが異常変形し易く、これにより渦巻部のシール性が早期に劣化するおそれがある。これに対して本請求項3の発明によるシール構造では、それらいずれのおそれもなく、コスト増を招くことなく良好なシール機能が発揮されるようになる利点がある。
According to the invention of
請求項3の発明によれば次のような効果がある。即ち、環状凹入溝と環状突条とでシールリングを強制的に挟み込み圧縮させる構造では、組付時に環状凹入溝と環状突条とが円滑に嵌合するように、それら両者の径方向にはある程度の間隙が存在するように設定される。故に、金属帯と帯状の膨張黒鉛とを重ねて巻き付ける渦巻部のみから成る構造のシールリングを用いると、前記間隙の存在により環状突条の径内外端が膨張黒鉛の部分に位置する状態でシールリングを圧縮する状況になることがあり、そうなると比較的柔らかい膨張黒鉛が金属帯を伴いながら前記間隙に食み出し、シールリング全体としての面圧としてみれば特に問題はないのであるが、径内外端においては若干シール面圧の低下をきたすおそれがある。これに対して請求項3の発明によるシール構造においては、渦巻部の径内側端部及び/又は径外側端部に金属帯のみを複数回渦巻き状に巻回させて膨張黒鉛が存在しない部分を意図的に設けてあるから、環状凹入溝と環状突条とで強制圧縮されても環状突条の径内外端が膨張黒鉛部分に位置することがなく、強度や剛性で有利な金属帯の部分に位置することになる。従って、前述の「膨張黒鉛が金属帯を伴いながら前記間隙に食み出す」というおそれが生ぜず、所期の面圧が維持されてシール性がより一層良好なものにできるという利点がある。
The invention according to
請求項4の発明のように、渦巻部の径内側に食み出し防止リングを装備したシールリングとしても良く、よりシール性の向上が期待できるものになる。また、シール構造の分解時において、渦巻部がフランジ等に貼り付いて(へばり付いて)容易に取れない場合には、食み出し防止リングに工具を引っ掛ける等して引き剥がすことが可能であり、取扱い性に優れるという付随効果も得られる。
As in the invention of
請求項5の発明によれば、連結構造が構造簡易なボルトによって廉価で生産性良く実現できるとともに、スペーサをそのボルトに介装されるリング状のものとすれば、一切の追加部品や特別な組付け方法、並びに手間をかけることなく、スペーサ介装による確かな締切形のシール構造とすることができる利点がある。
According to the invention of
請求項6の発明のように、使用される機器の状況に応じる等によって、或いは内部構造をシールするために内周端どうしを短絡連結するシール部材が設けられるシールリングも有用である。さらに、本発明による熱交換器用シール構造は、請求項7にて規定されるように、燃料油加熱器に大変好適である。
As in the sixth aspect of the invention, a seal ring provided with a seal member for short-circuiting the inner peripheral ends is also useful depending on the situation of the equipment used or for sealing the internal structure. Furthermore, the heat exchanger seal structure according to the present invention is very suitable for a fuel oil heater as defined in
以下に、本発明による熱交換器用シール構造の実施の形態を、火力発電設備に適用される場合において図面を参照しながら説明する。 Embodiments of a heat exchanger seal structure according to the present invention will be described below with reference to the drawings when applied to a thermal power generation facility.
〔実施例1,2〕
図1に火力発電設備の模式図が示されている。タンカーFによって運ばれてきた燃料油(重油、その他)は、まず貯蔵タンクQに移送され、必要量が蓄えられる。貯蔵タンクQから出た燃料油は、燃料油加熱器(熱交換器の一例)Hによって燃焼に適した温度に加温(加熱)され、その加温燃料油がボイラーVに給されて燃焼し、その圧によって駆動されるタービンTで発電機Eを動かし、電力を生じさせるのである。
Examples 1 and 2
FIG. 1 shows a schematic diagram of a thermal power generation facility. The fuel oil (heavy oil, etc.) carried by the tanker F is first transferred to the storage tank Q, where a necessary amount is stored. The fuel oil discharged from the storage tank Q is heated (heated) to a temperature suitable for combustion by a fuel oil heater (an example of a heat exchanger) H, and the heated fuel oil is supplied to the boiler V and combusted. The generator E is moved by the turbine T driven by the pressure to generate electric power.
燃料油加熱器Hは、図2及び図4に示すように、有底筒状に形成される主容器1と、補助容器2と、これら両者1,2の間に介装される管板3と、を備えて軸心Pを持つカプセル状(長筒容器状)の流体容器4を有して構成されている。主容器1と管板3とがこれらの間に第1シールリング5を介装する状態でボルト連結され、そして補助容器2と管板3とがこれらの間に第2シールリング6を介装する状態でボルト連結されている。
As shown in FIGS. 2 and 4, the fuel oil heater H includes a
主容器1は、鋼板製の容器本体1Hに、加熱流体の給排口1a,1bや、開口側に形成されるフランジ(開口部を形成するフランジ)1F、開口側端から底である湾曲した側壁1cに向かって延びる縦仕切り壁1d等が設けられて構成されている。縦仕切り壁1dは、開口側端から底1cの近くに亘る縦壁として存在していて、図3(b)に示すように、主容器1の内部空間を低温室1eと高温室1fとに左右に仕切っており、それら低温室1eと高温室1fとは底1c側端において連通されている。そして、それら両室1e,1fには多数の加熱用ヒートパイプ(図示省略)が収容配備されている。
The
補助容器2は、図2及び図3(a)に示すように、鋼板製の容器本体2Hに、入口管2a、出口管2b、底である湾曲した側壁2c、縦仕切り壁2d、及びフランジ2F等が設けられて構成されており、主容器1を短くしたような構造を持つ有底筒状の部材である。縦仕切り壁2dはその軸心P方向の全長に亘って形成されていて、その内部を、入口管2aに連通する入口室2eと、出口管2bに連通する出口室2fとに二分している。また、図4に示すように、管板3にも縦仕切り壁3dが形成されていて内部空間が左右に二分されており、従って、低温室1eと入口室2e、及び高温室1fと出口室2fのそれぞれsが各別に連通されている。
As shown in FIGS. 2 and 3 (a), the
入口管2aから入る低温(常温)の燃料油eは、入口室2e及び管板3の一方の内部を通って低温室1eに入り、図示しない多数のヒートパイプによって加熱されながら底1cに向かって進む。つまり、入口室2eや低温室1e等で成る往路w1(破線の矢印で示される部分)を進む。次いで、底1c部分で矢印イのように高温室1fに入り、図示しない多数のヒートパイプによって加熱されながら進み、管板3の他方の内部を通って出口室2fに入る。つまり、高温室1fや出口室2f等で成る復路w2(二点破線の矢印で示される部分)を進む。そして、低温室1e及び高温室1fとによって十分に加熱された燃料油eは、出口管2bから出て行くのである。これが燃料油加熱器Hにおける燃料油の加温(加熱)作用である。次に、シール構造について説明する。
Low-temperature (normal temperature) fuel oil e entering from the
熱交換器用シール構造は、主容器1と管板3とに亘って形成される実施例1による第1シール部S1、及び、補助容器2と管板3とに亘って形成される実施例2による第2シール部S2の双方を指している。まず、第1シール部S1について説明する。
The heat exchanger seal structure is a first seal portion S1 according to the first embodiment formed over the
第1シール部S1は、図4,図5(a)に示すように、主容器1(有底筒状の第1構成要素Y1の一例)の第1フランジ1F(フランジfの一例)と管板3(第2構成要素Y2の一例)と、これら両者1F,3の間に介装される第1シールリング5(シールリングRの一例)とを備え、第1シールリング5が挟まれる状態で第1フランジ1Fと管板3とを複数のボルト7を用いて締付連結することで構成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5A, the first seal portion S1 includes a
第1シールリング5を嵌入配備させる第1環状凹入溝8(環状凹入溝mの一例)が管板3の第1側周面3aに形成され、かつ、第1環状凹入溝8に嵌り込み可能な第1環状突条9(環状突条jの一例)が第1フランジ1Fの側周面10にそれぞれ形成されている。第1環状凹入溝8は、第1シールリング5に当接するシール面8sを底面として有する断面が矩形を為す形状の円周溝であり、かつ、第1環状突条9は、第1シールリング5に当接するシール面9sを頂面として有する断面が矩形を為す形状の円周条である。第1環状突条9の径は第1環状凹入溝8に、径内側及び外側のいずれにも若干の間隙(数ミリ程度:例えば1〜3mm)が形成される状態で入り込むように寸法設定が為されている。
A first annular recess groove 8 (an example of an annular recess groove m) in which the
第1シールリング5は、図5(a)、図6(a),(b)に示すように、断面波形の金属帯kとフィラ材である帯状の膨張黒鉛dとを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成る渦巻部uと、渦巻部uの径内側に一体的に装備される食み出し防止リングrとを有して成る扁平円筒状のものに構成されている。食み出し防止リングrの厚さは、後述の所定量を渦巻部uの厚さから減じた値よりも小なる値に設定されている。例えば、渦巻部uの厚さが4.5mm、食み出し防止リングrの厚さが3.0mである場合は、所定量tは0を超えて1.5mm未満(0<t<1.5)という範囲に設定される。
As shown in FIGS. 5A, 6A, and 6B, the
第1フランジ1Fと管板3とが軸心Pに関する均等角度毎に複数設けられるボルト7によって締付連結される組付状態〔図5(a)に示す状態〕においては、第1環状凹入溝8に嵌入配備される第1シールリング5が第1環状突条9によって所定量圧縮される状態となるように、第1フランジ1Fと管板3との間に介装するスペーサ15(スペーサL)が装備されている。例として炭素鋼からなるスペーサ15は、図8(a)に示すように、40個のボルト7のうちの適宜のもの、例えば、周方向で三つ飛ばし、一つ飛ばし、三つ飛ばしの順で計12箇所のボルト7に嵌装されるリング状のものに構成されている。
In the assembled state (state shown in FIG. 5A) in which the
以上の構成により、第1シール部S1においては、複数のボルト7で締付けられた組付状態は、スペーサ15を伴うことで締切られた組付状態となっており、第1環状凹入溝8内に位置する第1シールリング5は、その渦巻部uが互いに近接される第1環状凹入溝8のシール面8sと第1環状突条9のシール面9sとで強制的に軸心P方向に所定量圧縮されている。
With the above configuration, in the first seal portion S1, the assembled state tightened with the plurality of
次に、第2シール部S2は、図4,図5(b)に示すように、補助容器2(有底筒状の第1構成要素Y1の一例)の第2フランジ2F(フランジfの一例)と管板3(第2構成要素Y2の一例)と、これら両者2F,3の間に介装される第2シールリング6(シールリングRの一例)とを備え、第2シールリング6が挟まれる状態で第2フランジ2Fと管板3とを複数のボルト11を用いて締付連結することで構成されている。
Next, as shown in FIG. 4 and FIG. 5B, the second seal portion S <b> 2 includes the
第2シールリング6を嵌入配備させる第2環状凹入溝12(環状凹入溝mの一例)が管板3の第2側周面3bに形成され、かつ、第2環状凹入溝12に嵌り込み可能な第2環状突条13(環状突条jの一例)が第2フランジ2Fの側周面14にそれぞれ形成されている。第2環状凹入溝12は、第2シールリング6に当接するシール面12sを底面として有する断面が矩形を為す形状の円周溝であり、かつ、第2環状突条13は、第2シールリング6に当接するシール面13sを頂面として有する断面が矩形を為す形状の円周条である。第2環状突条13の径は第2環状凹入溝12に、径外側及び内側のいずれにも若干の間隙c1,c2(数ミリ程度:例えば1〜3mm)が形成される状態で入り込むように寸法設定が為されている。これは第1シールリング5の場合でも同様である。
A second annular recessed groove 12 (an example of the annular recessed groove m) for fitting and deploying the
第2シールリング6は、図5(b),図7に示すように、断面波形の金属帯kと帯状の膨張黒鉛dとを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成る渦巻部uと、渦巻部uの径内側に一体的に装備される食み出し防止リング(補強リング)rと、シール部材hとを有して成る扁平円筒状のものに構成されている。食み出し防止リングrの厚さは、後述の所定量を渦巻部uの厚さから減じた値よりも小なる値に設定されている。例えば、渦巻部uの厚さが4.5mm、食み出し防止リングrの厚さが2.7mである場合は、所定量tは0を超えて1.8mm未満(0<t<1.8)という範囲に設定される。
As shown in FIGS. 5B and 7, the
シール部材hは、第2シールリング6の内周端どうし、即ち、食み出し防止リングrの内周端どうしを短絡連結するものであって、軸心Pを通るパイプ製で単一の縦短絡部材17と、パイプ製で複数の横短絡部材18と溶着一体化することで構成されている。縦短絡部材17は、軸心P方向視において縦仕切り壁3dと重なるように配置設定されており、食み出し防止リングrの内側を往路w1と復路w2とに対応させることが可能とされている。縦短絡部材17や横短絡部材18を構成するパイプはステンレス等の金属製であり、組付状態において渦巻部uと同様に圧縮変形されることでシール機能を発揮可能である。尚、図示は省略するが、第2シールリング6や後述の第4シールリング20のシール部材hを通すための溝が各フランジfに形成されている。
The seal member h connects the inner peripheral ends of the
第2フランジ2Fと管板3とが軸心Pに関する均等角度毎に複数設けられるボルト11によって締付連結される組付状態〔図5(b)に示す状態〕においては、第2環状凹入溝12に嵌入配備される第2シールリング6が第2環状突条13によって所定量圧縮される状態となるように、第2フランジ2Fと管板3との間に介装するスペーサ16(スペーサL)が装備されている。スペーサ16は、図8(b)に示すように、44個のボルト11のうちの適宜の、即ち周方向で三つ飛ばし、二つ飛ばし、三つ飛ばしの順で計12箇所のボルト11に嵌装されるリング状のものに構成されている。
In the assembled state (state shown in FIG. 5 (b)) in which the
図8(a),(b)はボルト7,11の配列状態のみを示しており、スペーサ15,16が外嵌(嵌装)されているボルト7や、スペーサ15,16が外嵌(嵌装)されていないボルト7をそれぞれ描いてある。スペーサ15,16の数は、コストや組付け分解の手間の点からは少ない方が良いが、現実には面圧や間隔維持の機能上の点からボルト7の全本数の半数以上装備されるのが望ましいと考えられる。また、第1フランジ1F、スペーサ15、管板3、スペーサ16、及び第2フランジ2Fが、例えば、ブリネル硬さHB120以下の範囲において、互いに同一又はほぼ同一の硬さに設定されているのが望ましい。
8 (a) and 8 (b) show only the arrangement state of the
燃料油加熱器といった流体容器4の直径が2m前後という大型の熱交換器においては、小さな又は少しの改造も非常に大袈裟な改造となって実現が難しい場合が多い。加えて、経時により、シールリングは強く圧接されて各構成要素のシール面にへばり付いていて簡単に取れず、頻繁なシール交換作業も容易でないとともに、少しでも取り残しがあると、次回のシール性能に影響を及ぼすおそれもある。従って、漏れが改善されて耐久性が向上することには、実用上は大変メリットが大きいものとなっている。
In a large heat exchanger such as a fuel oil heater having a
〔実施例3,4〕
さて、実施例1,2に用いられるものとは仕様の異なる燃料油加熱器Hに適用される熱交換器用シール構造でも良い。即ち、図9(a)に示すように、主容器21と補助容器22とが互いに同じ内径及び外径を持ち、かつ、互いに同じフランジ21F,22Fを持つ構造の燃料油加熱器Hであり、主容器21と管板23とに亘って構成される実施例3による第3シール部S3、及び補助容器22と管板23とに亘って構成される実施例4による第4シール部S4について説明する。
[Examples 3 and 4]
Now, a heat exchanger seal structure applied to the fuel oil heater H having different specifications from those used in the first and second embodiments may be used. That is, as shown in FIG. 9A, a fuel oil heater H having a structure in which the
まず、第3シール部S3は、図9,図10に示すように、主容器21(有底筒状の第1構成要素Y1の一例)の第3フランジ21F(フランジfの一例)と管板23(第2構成要素Y2の一例)と、これら両者21F,23の間に介装される第3シールリング19(シールリングRの一例)とを備え、第3シールリング19が挟まれる状態で第3フランジ21Fと管板23とを複数のボルト・ナット29を用いて締付連結することにより構成されている。
First, as shown in FIGS. 9 and 10, the third seal portion S3 includes a
第3シールリング19を嵌入配備させる第3環状凹入溝24(環状凹入溝mの一例)が管板23の第1側周面23aに形成され、かつ、第3環状凹入溝24に嵌り込み可能な第3環状突条25(環状突条jの一例)が第3フランジ21Fの側周面26にそれぞれ形成されている。第3環状凹入溝24は、第3シールリング19に当接するシール面24sを底面として有する断面が矩形を為す形状の円周溝であり、かつ、第3環状突条25は、第3シールリング19に当接するシール面25sを頂面として有する断面が矩形を為す形状の円周条である。第3環状突条24の径は第3環状凹入溝25に、径内側及び外側のいずれにも若干の間隙c1,c2(数ミリ程度:例えば1〜3mm)が形成される状態で入り込むように寸法設定が為されている〔図9(b)を参照〕。
A third annular recess groove 24 (an example of an annular recess groove m) for fitting and deploying the
第3シールリング19は、図10(a),(b)に示すように、断面波形の金属帯kと帯状の膨張黒鉛dとを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成る渦巻部uとを有して成る扁平円筒状のものに構成されている。渦巻部uの径内側端部及び径外側端部においては、金属帯kのみが複数回渦巻き状に巻回されて成る内金属部27及び外金属部28が形成されている。金属帯kのみの部分としては、渦巻部uの径内外側端部共に7〜13巻き程度に設定される。径内側端部および径外側端部ともに8〜10回巻きが好ましい。
As shown in FIGS. 10A and 10B, the
第3フランジ21Fと管板23とが軸心Pに関する均等角度毎に複数設けられるボルト29によって締付連結される組付状態〔図9(a)に示す状態〕においては、第3環状凹入溝24のシール面(底面)24sに当接するよう嵌入配備される第3シールリング19が、第3環状突条25のシール面(頂面)25sによって所定量圧縮される状態となるように、第3フランジ21Fと管板23との間に介装されるスペーサ30(スペーサL)が装備されている。図示は省略するが、ボルト・ナット29は軸心Pに関する均等角度毎に48個設けられており、扁平筒状のスペーサ30は、一つ飛ばし毎にボルト・ナット29に、つまり24個のボルト・ナット29に嵌装されている。
In the assembled state (state shown in FIG. 9A) in which the
尚、後述する第4シール部S4は、第3シール部S3と基本的に同一のものであり、第1構成要素Y1と第2構成要素Y2との関係を示す図9(b)は、代表として第3シール部S3のものを表すものとする。また、第3,4シール部S3,S4においては、互いに共通のボルト・ナット29を用いて、主容器21、管板23、及び補助容器22の三者を一挙に締付(締切)連結する構造とされている。
Note that a fourth seal portion S4, which will be described later, is basically the same as the third seal portion S3, and FIG. 9B showing the relationship between the first component Y1 and the second component Y2 is representative. As for the third seal portion S3. In the third and fourth seal portions S3 and S4, the
そして、第4シールリング20(シールリングRの一例)を有する第4シール部S4は、第3環状凹入溝24と同等の第4環状凹入溝31(環状凹入溝mの一例)が補助容器22(有底筒状の第1構成要素Y1の一例)の第4フランジ22F(フランジfの一例)に形成され、かつ、第3環状突条25と同等の第4環状突条32(環状突条jの一例)が管板23(第2構成要素Y2の一例)に形成されている点以外は、第3シール部S3と同じである。従って、同じ部品や機能を持つ箇所には実施例3によるものと同様(同等)の符号を付してその説明が為されたものとする。
The fourth seal portion S4 having the fourth seal ring 20 (an example of the seal ring R) has a fourth annular recess groove 31 (an example of the annular recess groove m) equivalent to the third
尚、第4シールリング20は、図11(a),(b)第3シールリング29の径内側に、金属パイプ製で単一の縦短絡部材17と金属パイプ製で一対の横短絡部材18,18とによるシール部材hが装備され、かつ、渦巻部uの両面(両側周面)に、膨張黒鉛製のシート材(膨張黒鉛テープ)33が積層されてなる複合構造のものとされている点も異なる。
11A and 11B, the
〔別実施例〕
例えば、主容器1と補助容器2(第2構成要素Y2の一例)との間にシールリングRを介装する構造や、孔の無い板状の管板と主容器1又は補助容器との間にシールリングRを介装する構造でも良い。また、渦巻部の径外側に食み出し防止リング(補強リング)を設けた構造のシールリングも可能である。スペーサLは、複数のボルト7に対応した孔を有する単一の大径リング状のものも可能である。
[Another Example]
For example, a structure in which a seal ring R is interposed between the
4 流体容器
7 締付連結する手段(ボルト)
L スペーサ
R シールリング
Y1 第1構成要素
Y2 第2構成要素
d 膨張黒鉛
f フランジ
h 補強部材
j 環状突条
k 金属帯
m 環状凹入溝
r 補強リング
u 渦巻部
4
L Spacer R Seal ring Y1 1st component Y2 2nd component d Expanded graphite f Flange h Reinforcement member j Annular ridge k Metal band m Annular groove r Reinforcement ring u Spiral part
Claims (7)
前記フランジと前記第2構成要素との何れか一方に、前記シールリングを嵌入配備させる環状凹入溝が形成され、かつ、前記フランジと前記第2構成要素との何れか他方に、前記環状凹入溝に嵌り込み可能な環状突条が形成されており、
前記シールリングが、断面波形の金属帯と帯状の膨張黒鉛とを互いに重合させた状態で複数回渦巻き状に巻回して成る渦巻部を有する構造のものに構成され、前記フランジと前記第2構成要素とが締付連結される組付状態においては、前記環状凹入溝に嵌入配備される前記シールリングが前記環状突条によって所定量圧縮される状態となるように、前記フランジと前記第2構成要素との間に介装するスペーサが装備されている熱交換器用シール構造。 A bottomed cylindrical first component that constitutes a fluid container for internally circulating a fluid to be temperature controlled, a second component that is connected and integrated with the first component, and the first component A seal ring interposed between the second component and a flange formed at an end of the first component and the second component are tightened with the seal ring interposed A heat exchanger seal structure connected,
Either one of the flange and the second component is formed with an annular recess groove into which the seal ring is fitted and deployed, and the other of the flange and the second component is formed with the annular recess. An annular ridge that can be fitted into the groove is formed,
The seal ring is configured to have a structure having a spiral portion formed by winding a metal strip having a corrugated cross-section and a strip-shaped expanded graphite in a state of being spirally wound a plurality of times, and the flange and the second configuration. In the assembled state in which the element is tightened and connected, the flange and the second portion are arranged such that the seal ring fitted and deployed in the annular recess groove is compressed by a predetermined amount by the annular protrusion. A heat exchanger seal structure equipped with a spacer interposed between components.
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