JP3613629B2 - 非冷却管と冷却管との継手 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１の上位概念の特徴を有する高温の非冷却管と冷却管との継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような継手はドイツ特許第３９１０６３０号明細書により知られている。この継手においては冷却管と非冷却管の内側管部分との間のギャップは、その他が互いに固着された２つの管の熱膨張を許す。熱絶縁材が入れてあるので冷却管に固着された非冷却管の外側管部分は非冷却管を流れるガスの温度より低い壁体温度をとる。結合部の管が到達する壁体温度がこうして互いにならされるので、結合部の熱応力が最小化される。
【０００３】
前記したドイツ特許第３９１０６３０号明細書により知られている管継手は好適であることが実証されている。しかし、ガスが非冷却管から管と管との間のギャップを経て熱絶縁材に浸入する可能性があることが使用時に判明した。その場合ガスから固形物が析出して熱絶縁材に沈着し、その絶縁効果を阻害することがある。また絶縁効果とガス温度及び冷却剤温度に応じて外側管部分の壁体温度がその長手にわたって減少し、熱応力が生じることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、熱絶縁材が調節可能な条件下に置かれるようにした上記種類の管継手を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴項に記載の構成をとることによって解決されたのである。本発明の好ましい実施形態については、従属請求項２〜３の各記載を参照されたい。
【０００６】
【発明の効果】
本発明においては、冷却管と非冷却管の内側管部分との間にあって、好ましくは０リングとして形成された柔軟な部材が、一方では熱膨張を許す。しかし他方では、この柔軟な部材は、熱絶縁材にガスが浸入し、それによってガスから固形物が該熱絶縁材に沈着して熱絶縁効果を阻害することを防止する。従って、絶縁効果は予め計算した大きさを保つ。個々の絶縁層の熱伝導率が変化することによって、冷却管の方向に増加してゆく絶縁効果が得られ、それによって非冷却管の外側管部分の壁体温度が徐々に整然と低下し、冷却管との結合部で冷却管の壁体温度に到達し又はほぼ到達する。
【０００７】
【発明の実施形態】
以下、本発明毎につきその一実施例を示した図面を参照して詳しく説明する。
【０００８】
管１は冷却されず、熱ガスが貫流する。この非冷却管１は、とりわけ、分解ガスの生成のための分解ガス炉の分解管である。分解ガスは分解管を出た後直ちに急冷しなければならない。そこで非冷却管１は冷却管２と結合され、冷却管２でガスが冷却される。管１、２は互いに一線に並び、等しい内径を有することが好ましい。冷却管２は内管３と外管４とを備えた二重管として形成されている。内管３と外管４との間の環状室を冷却剤、例えば蒸発する水が貫流する。
【０００９】
非冷却管１と冷却管２とを無応力で結合するために、冷却管２に隣接する非冷却管１の端部はフォーク状断面の取付け頭部７として形成されている。この取付け頭部７は内側管部分５と外側管部分６からなり、これらの管部分の端面側は互いに連結されている。
【００１０】
外側管部分６は冷却管２の外管４に固着されている。この固着部は溶接継手からなる。図面ではこの溶接継手を環状溶接部８で略示した。その場合、溶接開先を作るために、外管４に環状張出し部９が形成される。その厚さは外側管部分６の肉厚に相当する。
【００１１】
非冷却管１の内側管部分５は冷却管２の内管３の中に突出する。その場合、内側管部分５と内管３との間には半径方向及び軸方向にすき間が設けられている。図面に誇張して大きく図示したこのすき間によって、冷却管２に対する非冷却管１の熱膨張が無理なく吸収される。
【００１２】
非冷却管１の取付け頭部７の内側及び外側管部分５、６の間に形成された環状室に熱絶縁材が挿入されている。この熱絶縁材は軸方向に逐次続く複数個の、図示の場合３個の熱絶縁材の層１０，１１，１２からなっている。これらの層１０，１１，１２はその熱伝導率がそれぞれ異なっている。すなわち、これらの層１０，１１，１２のうち、冷却管２に面した層１０が最小の熱伝導率、非冷却管１に面した層１２が最高の熱伝導率を有するようにして環状室に挿入されている。両者の間にある層１１は中間の熱伝導率を有する。従って、層１０，１１，１２の絶縁効果は冷却管２の方向に増加し又は非冷却管１の方向に減少する。層の材料又は密度又は厚さの選択によって異なる熱伝導率に変えられる。個々の層１０，１１，１２の軸方向の高さは相違し、絶縁効果の所望の変化に応じて決定される。
【００１３】
熱伝導率の差は非冷却管１に面した側の１０Ｗ／ｍ・Ｋから冷却管２に面した側の０．２ないし０．６Ｗ／ｍ・Ｋまでの範囲内である。熱絶縁材は鉱物性又は繊維材料からなり、環状室に流し込み硬化コンパウンド又は成形品として挿入することができる。
【００１４】
冷却管２の内管３と外管４との間の環状室を冷却剤が貫流すれば、外管４の管壁はほぼ冷却剤温度に相当する温度をとる。非冷却管１から流入する熱ガスを通す内管３の外側は、冷却剤によって効果的に冷却される。こうして、ガスの温度より著しく低い、即ち冷却剤温度に近い壁体温度が生じる。非冷却管１の内側管部分５の内壁の温度は熱ガスの温度に近い。
【００１５】
非冷却管１の取付け頭部７の環状室の熱絶縁によって外側管部分６の管壁は、非冷却管１の壁体温度より低く、熱ガス及び冷却剤の温度や絶縁効果に左右されない温度をとる。各層１０、１１、１２の熱伝導率が異なるため、絶縁効果は非冷却管１の近傍で最も小さいから、外側管部分６の壁体温度は管１、２の溶接部によって与えられる結合部の方向に徐々に、一様な熱絶縁の場合よりゆるやかに減少し、溶接部８でほぼ冷却管２の外管４の壁体温度に到達する。このようにして外側管部分６でも溶接部８でも熱応力が排除され又は少なくともほとんど回避される。
【００１６】
管１と管２との間のすき間には、冷却管２の内管３の端面と非冷却管１の内側管部分５の端面との間に０リング１３の形の柔軟な部材が気密に配設されている。この０リング１３は両方の端面に密接し、熱ガスが非冷却管１から管部分５，６の間の環状室に浸入することを阻止する。こうして固形物がガスから熱絶縁材の層１０，１１，１２に沈着して、絶縁効果を阻害する危険が防止される。ガスが新たに生成された分解ガスであり、無秩序な冷却でススの形の細かい炭素がガスから析出する場合は、こうした危険が特に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る非冷却管と冷却管との継手の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 非冷却管
２ 冷却管
５ 非冷却管の内側管部分
６ 非冷却管の外側管部分
１０ 層
１１ 層
１２ 層
１３ Ｏリング
【発明の属する技術分野】
本発明は請求項１の上位概念の特徴を有する高温の非冷却管と冷却管との継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような継手はドイツ特許第３９１０６３０号明細書により知られている。この継手においては冷却管と非冷却管の内側管部分との間のギャップは、その他が互いに固着された２つの管の熱膨張を許す。熱絶縁材が入れてあるので冷却管に固着された非冷却管の外側管部分は非冷却管を流れるガスの温度より低い壁体温度をとる。結合部の管が到達する壁体温度がこうして互いにならされるので、結合部の熱応力が最小化される。
【０００３】
前記したドイツ特許第３９１０６３０号明細書により知られている管継手は好適であることが実証されている。しかし、ガスが非冷却管から管と管との間のギャップを経て熱絶縁材に浸入する可能性があることが使用時に判明した。その場合ガスから固形物が析出して熱絶縁材に沈着し、その絶縁効果を阻害することがある。また絶縁効果とガス温度及び冷却剤温度に応じて外側管部分の壁体温度がその長手にわたって減少し、熱応力が生じることがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、熱絶縁材が調節可能な条件下に置かれるようにした上記種類の管継手を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴項に記載の構成をとることによって解決されたのである。本発明の好ましい実施形態については、従属請求項２〜３の各記載を参照されたい。
【０００６】
【発明の効果】
本発明においては、冷却管と非冷却管の内側管部分との間にあって、好ましくは０リングとして形成された柔軟な部材が、一方では熱膨張を許す。しかし他方では、この柔軟な部材は、熱絶縁材にガスが浸入し、それによってガスから固形物が該熱絶縁材に沈着して熱絶縁効果を阻害することを防止する。従って、絶縁効果は予め計算した大きさを保つ。個々の絶縁層の熱伝導率が変化することによって、冷却管の方向に増加してゆく絶縁効果が得られ、それによって非冷却管の外側管部分の壁体温度が徐々に整然と低下し、冷却管との結合部で冷却管の壁体温度に到達し又はほぼ到達する。
【０００７】
【発明の実施形態】
以下、本発明毎につきその一実施例を示した図面を参照して詳しく説明する。
【０００８】
管１は冷却されず、熱ガスが貫流する。この非冷却管１は、とりわけ、分解ガスの生成のための分解ガス炉の分解管である。分解ガスは分解管を出た後直ちに急冷しなければならない。そこで非冷却管１は冷却管２と結合され、冷却管２でガスが冷却される。管１、２は互いに一線に並び、等しい内径を有することが好ましい。冷却管２は内管３と外管４とを備えた二重管として形成されている。内管３と外管４との間の環状室を冷却剤、例えば蒸発する水が貫流する。
【０００９】
非冷却管１と冷却管２とを無応力で結合するために、冷却管２に隣接する非冷却管１の端部はフォーク状断面の取付け頭部７として形成されている。この取付け頭部７は内側管部分５と外側管部分６からなり、これらの管部分の端面側は互いに連結されている。
【００１０】
外側管部分６は冷却管２の外管４に固着されている。この固着部は溶接継手からなる。図面ではこの溶接継手を環状溶接部８で略示した。その場合、溶接開先を作るために、外管４に環状張出し部９が形成される。その厚さは外側管部分６の肉厚に相当する。
【００１１】
非冷却管１の内側管部分５は冷却管２の内管３の中に突出する。その場合、内側管部分５と内管３との間には半径方向及び軸方向にすき間が設けられている。図面に誇張して大きく図示したこのすき間によって、冷却管２に対する非冷却管１の熱膨張が無理なく吸収される。
【００１２】
非冷却管１の取付け頭部７の内側及び外側管部分５、６の間に形成された環状室に熱絶縁材が挿入されている。この熱絶縁材は軸方向に逐次続く複数個の、図示の場合３個の熱絶縁材の層１０，１１，１２からなっている。これらの層１０，１１，１２はその熱伝導率がそれぞれ異なっている。すなわち、これらの層１０，１１，１２のうち、冷却管２に面した層１０が最小の熱伝導率、非冷却管１に面した層１２が最高の熱伝導率を有するようにして環状室に挿入されている。両者の間にある層１１は中間の熱伝導率を有する。従って、層１０，１１，１２の絶縁効果は冷却管２の方向に増加し又は非冷却管１の方向に減少する。層の材料又は密度又は厚さの選択によって異なる熱伝導率に変えられる。個々の層１０，１１，１２の軸方向の高さは相違し、絶縁効果の所望の変化に応じて決定される。
【００１３】
熱伝導率の差は非冷却管１に面した側の１０Ｗ／ｍ・Ｋから冷却管２に面した側の０．２ないし０．６Ｗ／ｍ・Ｋまでの範囲内である。熱絶縁材は鉱物性又は繊維材料からなり、環状室に流し込み硬化コンパウンド又は成形品として挿入することができる。
【００１４】
冷却管２の内管３と外管４との間の環状室を冷却剤が貫流すれば、外管４の管壁はほぼ冷却剤温度に相当する温度をとる。非冷却管１から流入する熱ガスを通す内管３の外側は、冷却剤によって効果的に冷却される。こうして、ガスの温度より著しく低い、即ち冷却剤温度に近い壁体温度が生じる。非冷却管１の内側管部分５の内壁の温度は熱ガスの温度に近い。
【００１５】
非冷却管１の取付け頭部７の環状室の熱絶縁によって外側管部分６の管壁は、非冷却管１の壁体温度より低く、熱ガス及び冷却剤の温度や絶縁効果に左右されない温度をとる。各層１０、１１、１２の熱伝導率が異なるため、絶縁効果は非冷却管１の近傍で最も小さいから、外側管部分６の壁体温度は管１、２の溶接部によって与えられる結合部の方向に徐々に、一様な熱絶縁の場合よりゆるやかに減少し、溶接部８でほぼ冷却管２の外管４の壁体温度に到達する。このようにして外側管部分６でも溶接部８でも熱応力が排除され又は少なくともほとんど回避される。
【００１６】
管１と管２との間のすき間には、冷却管２の内管３の端面と非冷却管１の内側管部分５の端面との間に０リング１３の形の柔軟な部材が気密に配設されている。この０リング１３は両方の端面に密接し、熱ガスが非冷却管１から管部分５，６の間の環状室に浸入することを阻止する。こうして固形物がガスから熱絶縁材の層１０，１１，１２に沈着して、絶縁効果を阻害する危険が防止される。ガスが新たに生成された分解ガスであり、無秩序な冷却でススの形の細かい炭素がガスから析出する場合は、こうした危険が特に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る非冷却管と冷却管との継手の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１ 非冷却管
２ 冷却管
５ 非冷却管の内側管部分
６ 非冷却管の外側管部分
１０ 層
１１ 層
１２ 層
１３ Ｏリング
Claims (3)
- 非冷却管（１）の端部の断面がフォーク状に形成され、端面側が互いに結合された２つの管部分（５，６）を形成し、非冷却管（１）の外側管部分（６）が冷却管（２）に固着されており、非冷却管（１）の内側管部分（５）が冷却管（２）に対して半径方向及び軸方向すき間を有し、非冷却管（１）の内側及び外側管部分（５，６）の間の環状室が熱絶縁材で充填されている高温の非冷却管（１）と冷却管（２）との継手であって、冷却管（２）の端面と非冷却管（１）の内側管部分（５）の端面との間に柔軟な部材が配設され、これら両方の端面に密接されている継手において、前記熱絶縁材が、軸方向に逐次続く、熱伝導率の異なる複数個の層（１０，１１，１２）で構成されていることを特徴とする継手。
- 柔軟な部材が０リング（１３）として形成されていることを特徴とする請求項１に記載の継手。
- 冷却管（２）に面した層（１０）が最も小さい熱伝導率を有し、層（１０，１１，１２）の熱伝導率が冷却管（２）から隔たるにつれて増大することを特徴とする請求項１に記載の継手。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| DE19531330.5 | 1995-08-25 | ||
| DE19531330A DE19531330C2 (de) | 1995-08-25 | 1995-08-25 | Verbindung eines ungekühlten Rohres mit einem gekühlten Rohr |
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| JPH09189384A JPH09189384A (ja) | 1997-07-22 |
| JP3613629B2 true JP3613629B2 (ja) | 2005-01-26 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21185396A Expired - Lifetime JP3613629B2 (ja) | 1995-08-25 | 1996-07-23 | 非冷却管と冷却管との継手 |
Country Status (3)
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| JP (1) | JP3613629B2 (ja) |
| DE (1) | DE19531330C2 (ja) |
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| DE102008036955A1 (de) * | 2008-08-08 | 2010-02-11 | Borsig Gmbh | Verbindungsstück zwischen einem Spaltrohr und einem Kühlrohr sowie ein Verfahren zum Verbinden eines Spaltrohres mit einem Kühlrohr |
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| DE102021003955A1 (de) | 2021-07-23 | 2023-01-26 | Borsig Gmbh | Wärmetauscher |
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| US4400019A (en) * | 1981-04-22 | 1983-08-23 | Unisert Systems, Inc. | Multilayer pipe joint |
| DE3910630C3 (de) * | 1989-04-01 | 1998-12-24 | Borsig Babcock Ag | Verbindung eines ungekühlten Rohres mit einem gekühlten Rohr |
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- 1995-08-25 DE DE19531330A patent/DE19531330C2/de not_active Expired - Lifetime
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- 1996-06-19 US US08/666,003 patent/US5732981A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-23 JP JP21185396A patent/JP3613629B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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| DE19531330C2 (de) | 2003-06-18 |
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