JP3455547B2 - 煙道ガス・チューブ内の熱交換器ユニットに対する入口パイプの組付け - Google Patents
煙道ガス・チューブ内の熱交換器ユニットに対する入口パイプの組付けInfo
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Description
る熱交換器ユニットに関する。
する圧力容器に垂直位置で適合されることによりその内
部を垂直に走行する煙道ガス導管を形成する両端部開口
型の煙道ガス・チューブと、煙道ガス・チューブ内にお
いて、その一端部を煙道ガス・チューブの周壁部の第一
下部開口部から熱交換チューブの下部外向き膨出端壁部
の入口開口部へと延在する湾曲入口パイプを介し、一
方、他端部を熱交換チューブの周壁部上部部分の出口開
口部から煙道ガス・チューブの周壁部の第二上部開口部
へと延在する直線出口パイプを介して同芯的に支持され
る両端部閉塞型の熱交換チューブとからなり、前記入口
パイプは、煙道ガス・チューブに連結される第一の水平
直線端部部分と、熱交換チューブの下部端壁部に連結さ
れる第二の上向き直線端部部分と、前記両端部部分を結
合する中間の湾曲部分とを有する形式の熱交換器ユニッ
トに関する。
は、入口パイプの湾曲部分は、常に90゜の角度に湾曲し
ていた。更に、入口パイプの他方の端部部分は、熱交換
チューブの下部端壁部において熱交換チューブの中心長
手方向軸線に対し同芯的に配置され(組付けられ)てい
る入口開口部へ向け正確に直角方向に延在していた。
入口パイプと煙道ガス・チューブの間の溶接部において
容易に亀裂が発生し得ることであった。このような亀裂
発生の原因は、熱交換チューブがボイラの燃焼器内で発
生する高温の煙道ガスによって、煙道ガス・チューブよ
りはかなり大きな熱的作用を負荷されることによるもの
で、このことは、ボイラの作動時に熱交換チューブが煙
道ガス・チューブよりは、かなり大きな熱膨張が負荷さ
れることを意味する。このことは、特に、但し通常がそ
うであるが、熱交換チューブが外面の拡大要素、例えば
熱交換チューブの管状本体から半径方向へ突出する多数
のピンからなる等の形式の拡大要素を有する場合にそう
である。出口パイプは、入口パイプよりも通常長さがか
なり短く且つ一般に直径がかなり大きいので、熱交換チ
ューブと煙道ガス・チューブの間の長手方向膨張は、入
口パイプと煙道ガス・チューブの間の接合部におけるほ
うが、出口パイプと煙道ガス・チューブの間の接合部に
おけるよりは、かなり高い機械的歪みを生成する。結果
的に発生する疲労亀裂の危険度は、前者の接合部におい
て後者よりはずっと大きくなる。
ニットであって、上記形式の疲労破壊の発生の危険を抑
制し、それにより従来公知の熱交換器ユニットよりも増
大された耐用年数を有する改良された熱交換器ユニット
を得ることにある。
ユニットは、入口パイプの中間湾曲部分の湾曲角度が90
゜を越えると共に、入口パイプの他方の端部部分が熱交
換チューブの下部端壁部の部分的球面部分の曲率中心へ
向け前記湾曲角度で定まる傾斜をもって延在され、入口
開口部が前記端壁部内において熱交換チューブの中心長
手方向軸線に対し偏心して配置されることを特徴とす
る。
することにより、入口パイプには増大した柔軟性がもた
らされる。このように増大された湾曲角度は、結果的に
前記パイプの全長を増大すると同時に、パイプの湾曲部
分の長さをも増大するが、この部分は比較的薄い壁厚を
有すると共に湾曲時には卵形断面に変形されるので、パ
イプの直線部分よりも低い剛性を有する。
入口開口部の前記提案位置とは、入口開口部を完全な円
形に形成すると共に、この開口部に連結される入口パイ
プの端部部分を、その長手方向に直角な円形端面形状に
設定することを可能とする。従ってこれにより、入口パ
イプの湾曲部分の前記提案角度からなる入口開口部、あ
るいは入口パイプの隣接端面は、特別の複雑な形状を必
要とせず、従ってまた、熱交換器ユニットの製造コスト
が増大することもない。
数度だけ大きくても、入口パイプと煙道ガス・チューブ
の間の接合部の疲労強度を顕著に増大することが、計算
的に確証されている。しかしながら、本発明によれば、
前記湾曲角度は、好適には少なくとも約100゜に設定さ
れるべきである。
は、ボイラの休止時に熱交換チューブの下端部部分のド
レンが入口パイプから排水されないという危険が発生す
ることがないよう熱交換チューブの中心長手方向軸線
は、好適には入口開口部の周縁部の内側に位置する点に
おいて、熱交換チューブの下部端壁部を貫通延在するよ
うに設定すべきである。
細に説明する。図において、 図1は、公知の多数の熱交換器ユニットを有する円筒
蒸気ボイラの断面を部分的に示し、 図2は、前記公知の熱交換器ユニットの中の1つの長
手方向断面を拡大して示し、 図3は、本発明の一実施態様に係る一実施例としての
熱交換器ユニットの対応する長手方向断面を示し、そし
て 図4は、図3に係る熱交換器ユニットの下部部分の一
部の長手方向断面を更に拡大して示す。
照符号10で示す。これは、ボイラの水および蒸気室を形
成する上方に位置する圧力容器12を有する燃焼器13を備
える。全体的に参照符号13で示す複数の熱交換器ユニッ
トが、燃焼器内で発生する煙道ガスから熱を回収すべ
く、圧力容器12に組付けられている。
ューブ14を有し、このチューブは、圧力容器12の上部お
よび下部端壁部に閉塞されてこの間を垂直に走行する導
管に形成されることにより、煙道ガスを、燃焼器11から
圧力容器12の上部に配置された煙道ガス出口へと迂回せ
しめる。更に、各熱交換器ユニット13は、全体的に参照
符号16で示す熱交換チューブを有し、このチューブは、
同じく煙道ガス・チューブ内に配置され、そして、両端
部を閉塞された管状本体17と、この本体の外側に適用さ
れて半径方向へ突出し、管状本体17の外表面拡大要素を
形成する多数のピン18とから構成されている。
て、その一端部を図2に最も明らかに見られるように、
煙道ガス・チューブの周壁部の下部開口部20から熱交換
チューブの下部外向き膨出端壁部22の入口開口部21へと
延在する入口パイプ19を介し、一方、他端部を熱交換チ
ューブの周壁部上部部分の出口開口部24から煙道ガス・
チューブの周壁部の上部開口部25へと延在する出口パイ
プ23を介し、同芯的に支持されている。
知のもので良く、従ってここでは詳細な説明を要しな
い。ただ単に、水が図示しない手段を介し、燃焼器11の
周囲に位置する通路26を通して常時循環されることによ
り、熱が燃焼器からこの燃焼器の壁部を通して圧力容器
12内の水へ伝達される目的が達成される、と説明するだ
けで充分である。なお、前記水は、煙道ガス・チューブ
14を通る煙道ガスからも、煙道ガス・チューブの壁部を
通る熱伝達効果および水が常時循環している熱交換チュ
ーブ16の作用の結果、熱を受領する。このようにして熱
が供給される結果、蒸気が圧力容器12内に発生し、図示
しない適宜の手段を介して取出すことができる。
ける入口パイプ19は、煙道ガス・チューブ14に連結され
る第一の水平、直線端部部分19Aと、熱交換チューブ16
の下部端壁部22に連結される第二の上向き、直線端部部
分19Bと、2つの端部部分19Aおよび19Bを結合する中間
の湾曲部分19Cとを有する。湾曲部分19Cの湾曲角度は正
確に90゜であり、一方、他方の端部部分19Bは正確に垂
直方向で且つ熱交換チューブ16の中心長手方向軸線と同
芯的に延在している。
は、図2に示す公知の熱交換器ユニットに対して、入口
パイプ19と熱交換チューブの下部短壁部22に連通する入
口開口部21の位置とに関してだけ異なる。
曲部分は、正確に90゜に湾曲されているが、図3および
図4に示す本発明に係る熱交換器ユニットにおける入口
パイプ19の湾曲部分19Cは、90゜よりは大きく、図示実
施例では101゜である角度αに湾曲されている。
向き指向の直線端部部分19Bは、入口開口部21が設けら
れる熱交換チューブ16における下部端壁部22の部分的球
面部分の曲率中心(図4の参照符号C)に対して、湾曲
角度αで定まる傾斜をもって延在されている。従って、
直線端部部分19Bの長手方向軸線は、熱交換チューブ16
の中心長手方向軸線に関して角度βを形成する。すなわ
ち、入口開口部21は、壁部22内において、熱交換チュー
ブ16の中心長手方向軸線に対して偏心的に組付けられて
いる。角度βは、角度α−90゜に対応する値を有する。
すなわち、本発明の図示実施例では、角度βは11゜であ
る。
入口パイプ19から確実に排水し得るようにするため、入
口開口部21の位置は、熱交換チューブの中心長手方向軸
線が、開口部21の周縁部の内側に位置する点で壁部22を
貫通延在するように選定される。
Claims (3)
- 【請求項1】円筒蒸気ボイラの煙道ガスから熱を回収す
る熱交換器ユニットであって、前記熱交換器ユニット
は、ボイラ燃焼器の上部に位置する圧力容器に垂直位置
で適合されることによりその内部を垂直に走行する煙道
ガス導管を形成する両端部開口型の煙道ガス・チューブ
と、煙道ガス・チューブ内において、その一端部を煙道
ガス・チューブの周壁部の第一下部開口部から熱交換チ
ューブの下部外向き膨出端壁部の入口開口部へと延在す
る湾曲入口パイプを介し、一方、他端部を熱交換チュー
ブの周壁部上部部分の出口開口部から煙道ガス・チュー
ブの周壁部の第二上部開口部へと延在する直線出口パイ
プを介して同芯的に支持される両端部閉塞型の熱交換チ
ューブとからなり、前記入口パイプは、煙道ガス・チュ
ーブに連結される第一の水平直線端部部分と、熱交換チ
ューブの下部端壁部に連結される第二の上向き直線端部
部分と、前記両端部部分を結合する中間の湾曲部分とを
有する熱交換器ユニットにおいて、 入口パイプの中間湾曲部分の湾曲角度が90゜を越えると
共に、入口パイプの他方の端部部分が熱交換チューブの
下部端壁部の部分的球面部分の曲率中心へ向け前記湾曲
角度で定まる傾斜をもって延在され、入口開口部が前記
端壁部内において熱交換チューブの中心長手方向軸線に
対し偏心して配置されることを特徴とする熱交換器ユニ
ット。 - 【請求項2】前記湾曲角度は少なくとも約100゜である
ことを特徴とする請求項1記載の熱交換器ユニット。 - 【請求項3】熱交換チューブの中心長手方向軸線が、入
口開口部の周縁部の内側に位置する点において、熱交換
チューブの下部端壁部を貫通延在することを特徴とする
請求項1または2記載の熱交換器ユニット。
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