JP2504404Y2 - 伸縮継手 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、ガス用のダクトや配管
の途中に、それらの伸び縮み等の変位を可能にする目的
で接続される蛇腹式（ベローズ形）の伸縮継手に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】温度変化によってダクトや配管が伸縮す
る場合、あるいは、それらを機械力で伸縮させることに
より他の部分との接続を解いたりつないだりする場合、
そうした管路の途中に伸縮継手が設けられる。

【０００３】伸縮継手としては、伸縮変位しやすいよう
凹凸（波形）に形成した板材によって壁面を構成した蛇
腹式（ベローズ形）のものが最も一般的である。

【０００４】ところが蛇腹式の伸縮継手には、蛇腹の部
分にダストやドレンが溜まりやすいという不都合があ
る。蛇腹部分の凹凸壁のうち外方へ凸になった部分の内
側は、内部のガス流れに直接には接しないことから、そ
の下方（鉛直下方）、つまり下向きの凸部の内壁付近
に、ダストやドレンが溜まってしまうのである。なお、
ダストもドレンもガス中に含まれるもので、ドレンは、
圧力や温度の変化にともなうガス中の水分の凝縮などに
よって液体となり、管路の内壁等に付着する。伸縮継手
が蛇腹部分の内側にシールつきの内筒を有する場合で
も、温度変化による内筒の変形や継手両端間の半径方向
変位などによって完全なシール効果は期待できず、やは
り同じ部分にダストやドレンの溜まることが多い。

【０００５】実開昭６３−９９０９３号公報に記載の伸
縮継手は、蛇腹部分に堆積したダストを除去することの
できるものである。すなわちその継手では、蛇腹部分の
内側に、パージガスの噴出孔を有するパージ配管が通し
てあり、同配管の噴出孔から噴き出すガスによって、蛇
腹部分の凸部からダストを追い出す。蛇腹部分そのもの
にパージガスの噴出孔などを設けないのは、継手の伸縮
にともなって相当レベルの応力が生じる蛇腹部分の壁面
に、穴など、応力集中の起こりやすい部分を設けたくな
いからだと考えられる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】前記公報の伸縮継手
は、ダスト類は排出できても、ドレンを除去することは
難しい。液体であってガスよりかなり高比重であるうえ
蛇腹部分の最下方に溜まったドレンは、管路中央付近の
ガス流れに乗る位置までパージガスで吹き飛ばすことは
容易でないからである。とくに、蛇腹部分の内側に内筒
がある場合は、パージガスにてドレンを追い出すことは
まず不可能である。

【０００７】蛇腹部分の下方内壁に長期間ドレンが溜ま
っていると、その箇所に腐食が発生しがちである。ステ
ンレス鋼など耐食性のある材料で同部分を構成した場合
であっても、ガスの成分等によっては徐々に腐食の進行
することがある。同部分は、継手の伸縮がスムーズであ
るよう一般に薄い板材で構成されるため、腐食が起こる
と、そこに穴があいてガスが漏れることになりやすい。
そのため、従来の伸縮継手については、継手の内部とく
に蛇腹部分を定期的に点検し、ドレン等を除去してやる
必要がある。なお、非鉄金属などのうちから特別に耐食
性の強い材料を選んで同部分に使用することも考えられ
るが、加工性やコスト等の点で一般には実用化が難し
い。

【０００８】本考案の目的は、蛇腹部分に溜まるドレン
等を容易に排出でき、厳しい条件下で使用されながらも
耐用性の高い伸縮継手を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本考案の伸縮継手は、
高炉の排ガスを発電用タービンへ導くための管路のう
ち、湿式除塵器と乾式除塵器とが切り換えて使用される
よう並列配置された部分の下流側に設けられ、凹凸壁
式の蛇腹部分と、その蛇腹部分の内側全面を覆う内筒と
を含み、蛇腹部分の下向き凸部の各内壁（内側から見
ると溝状（凹部）になっているそれぞれの部分の内面）
付近に開口端を有し、蛇腹部分以外の壁面を通って外部
（継手外）に至る管を備え、その管が、上記したター
ビンの出口側低圧系統に接続された─ものである。

【００１０】

【作用】本考案の伸縮継手は、上記に示した設置箇所
との関係で、に示す蛇腹部分が本来なら極めて腐食さ
れやすい。高炉の排ガス中には一酸化炭素や二酸化炭素
などとともに微量ながら塩素等も含まれ、それらが、湿
式除塵器から来る水分中に溶け込み、ドレンとなって蛇
腹部分の下向き凸部の各内壁上に溜まり、しかも乾式除
塵器から乾いたガスが送られる際に濃縮されて腐食性が
強くなるからである。 しかし、本考案の伸縮継手では、
上記のようにその内壁付近に開口端を有する管が外部
まで通じており、上記内壁に溜まったドレンが、ダスト
類の混じったまま上記の管を通って外部へ排出されるの
で、蛇腹部分の腐食が効果的に防止される。当該管を通
ってドレンが排出されるのは、その管の他方の端部が上
記のようにタービンの低圧系統に接続されているた
め、両端の圧力差に基づいて、蛇腹部分の各内壁付近に
ある上記の開放端からその低圧系統へ向けて常時、当該
管内にガスおよびドレンのスムーズな流れが生じるから
である。なお、蛇腹部分が管路（の軸）方向に長くて凹
部・凸部が複数ある場合にも、それぞれの凸部の内壁付
近に上記の管の開口端があるので、どの凸部の下方にも
ドレン等の溜まることがない。

【００１１】また、本考案の伸縮継手において上記の管
は、上記のように蛇腹部分以外の壁面を通って継手の
内部から外部へ通じており、蛇腹部分の板材を貫通して
はいない。これは、蛇腹部分に穴加工や管の溶接などが
施されていないこと、したがって応力の集中する箇所が
なく、使用材料の選定や寸法設定などにつき設計・製作
が有利に進められることを意味する。

【００１２】なお、ドレン等が蛇腹部分から除去される
ので、腐食防止の目的で蛇腹部分を特殊合金（非鉄金属
など）にて構成する必要がない。言いかえれば、本考案
の伸縮継手は、従来のものに比べて特に製造が難しくな
ったり高コストになったりすることがない。この伸縮継
手は、以上のほか、上記のように蛇腹部分の内側全面
を覆うように内筒を有するため、内部を通るガスの流れ
がスムーズに保たれるほか、そのガス流れが蛇腹部分に
直接には及ばない。

【００１３】

【実施例】図１および図２に、本考案の第一実施例であ
る伸縮継手１０を示す。図１は縦断面図、図２はそのII
−II断面図である。

【００１４】この継手１０は、製鉄所において高炉（図
示せず）の排ガスをタービン（図示せず。ガスエネルギ
ーの回収のための発電用タービン）に導くガス管路１・
２（管路１の側が上流）の途中に、図のように軸心をほ
ぼ水平にして設けられる直径２メートル程度のものであ
る。管路１・２の内部には、一酸化炭素（ＣＯ）や二酸
化炭素（ＣＯ_２）・水素（Ｈ₂）・窒素（Ｎ₂）などを含
むいわゆるＢガスが通り、継手１０の位置でのその温度
は６０℃（３３３Ｋ。下記湿式の場合）ないし１８０℃
（４５３Ｋ。下記乾式の場合）程度、圧力（ゲージ圧）
は約２．５ｋｇ/ｃｍ²（０．２５ＭＰａ）である。除塵
機として上流にベンチュリスクラバ（湿式。図示せず）
とバグフィルタ（乾式。同）とが並列に配置され、切り
換えて使用されることから、そのガスは、水分を含む湿
式である場合とそうでない乾式の場合とがある。

【００１５】図１のように継手１０は、中ほどの蛇腹部
分１１と、両端寄りの円管部分１２・１３などを主体に
構成されている。熱膨張などによる管路１・２の長さ変
化を無理なく吸収するための蛇腹部分１１は、外方への
凸部１１ａと凹部１１ｂとを複数そなえる図のような波
形（凹凸壁）を周方向に延ばして、ステンレスの薄板に
より形成されている。円管部分１２・１３はそれぞれ、
蛇腹部分１１の前後に溶接によって一体化された部分で
あり、やや厚手の鋼板が直円筒状に形成され、図のよう
に円管部分１２にはフランジ１２ａが、円管部分１３に
はフランジ１３ａが取り付けられている。各フランジ１
２ａ・１３ａは、前後の管路１・２の各フランジ１ａ・
２ａに対しそれぞれガスケット１ｂ・２ｂをはさんでボ
ルトナットにより接合されるものである。円管部分１２
の内側には、蛇腹部分１１の内側を覆って円管部分１３
の内面にかかるよう、鋼板製の内筒１４が取り付けられ
ている。この内筒１４は、内部を通るガスの流れをスム
ーズにしたり、そのガス流れが直接には蛇腹部分１１に
及ばぬようにするためのもので、円管部分１３の内面と
の間にガスシール用のシールリング１４ａを備えてい
る。

【００１６】さて、上記の伸縮継手１０は、何ら処置を
しない場合には、蛇腹部分１１のうち凸部１１ａの下方
内壁に、ダストを含むドレンＸが図２のように溜まるこ
とになる。内部を通るガス中には、微細なダストのほ
か、湿式の除塵機から来る水分が含まれ、またリング１
４ａも完全なシール性をもたらすものではないからであ
る。溜まったドレンＸには微量ながらガス中から塩素イ
オンなどが溶け込み、乾式のガスが送られる際に濃縮さ
れて腐食性が強くなるので、ステンレス製の蛇腹部分１
１であっても徐々に腐食が進行する。

【００１７】そこでこの伸縮継手１０には、ドレンＸを
排出する目的で、図１に示す管２０を追加装備した。管
２０は、外部から円管部分１２の壁面を貫通させて蛇腹
部分１１の内部下方に延ばした主管２１（図の右端に開
口はない）と、蛇腹部分１１の凸部１１ａの数に合わせ
て主管２１から分けた複数の細管２２、および各細管２
２に装着されて下方に延び、各凸部１１ａの内壁付近に
開口端２３ａを有するステンレス製のフレキシブルチュ
ーブ２３とから構成している。各チューブ２３の先端
（開口端２３ａ）と各凸部１１ａの内壁との間には、わ
ずかな隙間を設けた。なお、図２のように、主管２１
は、ボックス状にした支持板２５を介して内筒１４上に
固定し、内筒１４には、チューブ２３の通し穴として長
穴１４ｂをあけている。チューブ２３がフレキシブルで
あるため、継手１０が伸縮して凸部１１ａ間の間隔が変
化し、細管２２の間隔と異なるようになっても不都合は
ない。

【００１８】そして主管２１には、図１のようにフラン
ジ２１ａを利用して配管２８を接続し、この配管２８
を、管路２のさらに下流にあるタービンの出口側低圧系
統（図示せず）に接続した。同系統の内部圧力（ゲージ
圧）は０．１ｋｇ/ｃｍ²（１０ｋＰａ）程度であって継
手１０の内部よりも十分に低圧であるため、蛇腹部分１
１内のガスは、管２０および配管２８を経て勢いよく同
系統内へ流れる。そのため、凸部１１ａに溜まったドレ
ンＸは、ダスト類をも含んだまますべて同系統内へ排出
される。配管２８は伸縮継手１０と同系統とを常に接続
しているので、こうしたドレンＸの排出は常時連続的に
行われ、作業員等による作業や操作は一切必要としな
い。なお、チューブ２３の直径は継手１０や上記低圧系
統の径に比べて極めて小さいために、管２０によってガ
ス（管路１・２や低圧系統を流れる高炉排ガス）の流れ
が妨げられたり、ガス処理上の悪影響が生じたりするこ
とはない。

【００１９】続いて図３に、本考案の第二実施例である
伸縮継手３０の部分的な縦断面図を示す。

【００２０】この継手３０も、前記と同様の凹凸壁式の
蛇腹部分３１と、その両側の円管部分３２・３３、およ
び内筒３４などにより構成されているが、内部を通るガ
スの成分や温度・圧力等に起因してやはりドレンが内部
に付着し、蛇腹部分３１の凸部３１ａの内側に溜まる。
蛇腹部分３１に対してそのドレンが腐食性をもつことか
ら、継手３０においても、ドレンの排出用に前記実施例
と似た管４０を設けている。

【００２１】継手３０におけるこの管４０も、前記継手
１０のものとほぼ同様に構成したもので、蛇腹部分３１
の下向きの各凸部３１ａの内壁付近にそれぞれ開口端４
２ａを有し、蛇腹部分３１以外の部分（円管部分３２）
を通って外部に至る。しかしながら、継手３０（の軸
長）が比較的短く、その伸縮量も小さいため、イ)フレキ
シブルチューブを使用せずに、主管４１から下方の各凸
部３１ａ内に鋼管製の細管４２をそのまま延ばしたこ
と、ロ)細管４２が貫通する箇所で内筒３４に丸穴をあ
け、そこを溶接肉盛４４にて塞ぎかつ固定したこと−
などの点で相違する。

【００２２】前記実施例と同様、主管４１にフランジ４
１ａを介して低圧管路への配管を接続しておけば、蛇腹
部分３１（凸部３１ａ）内に溜まったドレンは、管４０
（細管４２・主管４１）を通っておのずとその低圧系統
内へ排出される。ただし継手３０内のガスの圧力によっ
ては、主管４１を大気中へ開放するだけでドレンの排出
ができる場合があり、逆に、真空ポンプなどを主管４１
に接続しなければならない場合もある。

【００２３】以上、二つの実施例を紹介したが、本考案
はこれら以外の態様によっても実施できることは言うま
でもない。たとえば下記のように実施することも可能だ
からである。

【００２４】a) 管（実施例の主管２１や４１など）
が、伸縮継手以外の壁面（たとえば図１の管路１や２の
壁面）を貫通して継手内から外部へ通じるように構成す
ることもできる。その場合も、蛇腹部分への応力集中に
関する不都合は生じない。

【００２５】b) 横断面（軸心と直角な断面）が円形の
ものに限らず、矩形その他の多角形状の伸縮継手でも、
本考案の構成を施すことができる。

【００２６】c) 軸心を水平にして使用される伸縮継手
には限らず、傾斜した状態で使用されるものや、蛇腹部
分の形状（Ω形など）によっては鉛直状態で使用される
ものについても、本考案を適用できる。

【００２７】ｄ） 内筒（実施例での符号は１４・３
４）を設けない伸縮継手は、本考案すなわち請求項に記
載の考案とは異なるが、他の部分を請求項どおりに構成
すれば本考案に準じた作用効果をもたらす。

【００２８】

【考案の効果】本考案の伸縮継手にはつぎの効果があ
る。

【００２９】１） 設置箇所の関係から蛇腹部分には極
めて腐食性の高いドレンが溜まるにもかかわらず、その
ドレンを、付設の管によってダスト類とともに容易に排
出することができる。しかも、そのドレンの排出はその
管の両端の圧力差の基づいて常時連続的に行われるの
で、何らの掃除も、またバルブ開閉等の操作も行うこと
なく、同部分の腐食が未然に防止される。

【００３０】2) 蛇腹部分に加工等を施さないので応力
の集中が生じにくく、したがって設計・製作上好都合で
あり、寿命の面でも有利である。

【００３１】３） 蛇腹部分を特殊な合金類で構成する
必要がないため、製造の困難性がなくコストの上昇も少
ない。４） 蛇腹部分の内側全面を覆うように内筒を有するた
め、内部を通るガスの流れがスムーズに保たれる。ま
た、その内筒があるためにガス流れが蛇腹部分に直接に
は及ばないので、蛇腹部分の寿命が長い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第一実施例としての伸縮継手１０の縦
断面図である。

【図２】図１におけるII−II断面図である。

【図３】本考案の第二実施例である伸縮継手３０の部分
的な縦断面図である。

【符号の説明】

１０・３０ 伸縮継手 １１・３１ 蛇腹部分 １１ａ・３１ａ 凸部 ２０・４０ 管 ２３ａ・４３ａ 開口端

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 中洲 晧 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番 １号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)考案者 柴田 満弘 岡山県倉敷市水島川崎通１丁目（番地な し） 川崎製鉄株式会社 水島製鉄所内 (56)参考文献 実開 昭53−67120（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 高炉の排ガスを発電用タービンへ導くた
   めの管路のうち、湿式除塵器と乾式除塵器とが切り換え
   て使用されるよう並列配置された部分の下流側に設けら
   れ、 凹凸壁式の蛇腹部分と、その蛇腹部分の内側全面を覆う
   内筒とを含み、 蛇腹部分の下向き凸部の各内壁付近に開口端を有し、蛇
   腹部分以外の壁面を通って外部に至る管を備え、 その管が、上記したタービンの出口側低圧系統に接続さ
   れた ことを特徴とする伸縮継手。