JP3665860B2

JP3665860B2 - フレキシブルジョイント装置

Info

Publication number: JP3665860B2
Application number: JP27864796A
Authority: JP
Inventors: 雅人種元; 信三郎鈴木; 貴仁磯江
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 1996-09-30
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2005-06-29
Anticipated expiration: 2016-09-30
Also published as: JPH10103576A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電所、製鉄所、ゴミ焼却場等の排ガスダクトや空気ダクト等の熱膨張や振動を吸収するダクト用フレキシブルジョイント装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、火力発電所、製鉄所、ゴミ焼却場等の燃焼装置から排出される排ガスを通過させるダクト系路には、ダクト自体の熱膨張や振動等を吸収する目的で、ダクト系路の一部に、伸縮可撓性を有する筒状膜体（例えば特公昭４８−３３２７４号公報参照）を用いて構成したフレキシブルジョイント装置が設けられている。
【０００３】
前記フレキシブルジョイント装置によれば、ダクトに発生する熱膨張による伸縮や、振動は前記筒状膜体の変位で吸収されるが、流体の温度が高い場合、放散する熱により前記筒状膜体が早く劣化するので、筒状膜体の内側に断熱材を設けたものが使われている。
【０００４】
図７〜図９に、前記高温用のフレキシブルジョイント装置の代表的な構造例を示す。
同図において、１ａ，１ｂは連通可能に分離されたダクト、２ａ，２ｂは各ダクトにボルトで固定された金属製スリーブ、３ａ，３ｂは各スリーブの外周面に溶接で固定されたフランジ、４は両フランジをその外周端で接続する伸縮可撓性を有する筒状膜体である。
【０００５】
前記対向する両フランジ３ａ，３ｂ間の環状の空所部内のスリーブ２ａ，２ｂには、その外周面から半径方向に突出する複数本のスタッドボルト５ａ，５ｂが溶接で固定され、前記スタッドボルト５ａ，５ｂに、ダクトから発生する高熱を遮断するための複数層からなる帯状の断熱材６が差し込まれている。この断熱材としては、セラミック繊維のフェルトをガラスクロスや金網等で被覆したものが多く使われている。
【０００６】
前記スリーブ２ａ，２ｂの外周面を覆う各層の断熱材は、スタッドボルトに差し込みやすいように、円周方向に複数個に分割した断熱材を用い、その分割した断熱材を端部が突き合わされるようにしてスタッドボルトに順次に差し込み、スリーブ全体を覆うようにしている。
【０００７】
前記スタッドボルト５ａ，５ｂには、そのスタッドボルトに差し込まれた断熱材６を押さえる座板部７ａと、この座板部のボルトへの差し込みが容易で、差し込んだあとボルトネジ部に係合して座板部を抜けにくくするために、座金部材７のボルト穴７ｂの部分に形成されたボルト係合用爪部７ｃとから成る断熱材抑え込み用座金部材７が装着されている。８は最外層の断熱材から突出するボルト先端に螺着したナットである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の高温用フレキシブルジョイント装置は、燃焼装置から排出される排ガスによる熱膨張や燃焼装置の振動等が原因でダクトに発生する熱膨張による伸縮や応力を吸収するため、前記筒状膜体４と断熱材６が変位を繰り返している。これに加えて分割された断熱材６を固定するためのスタッドボルト５ａ，５ｂは、ダクトにボルトで固定されているスリーブ２ａ，２ｂに溶接されているため、燃焼装置の振動を受けて、スタッドボルトに差し込まれた断熱材６のボルト穴を摩耗によって次第に拡大させる。
【０００９】
特にコンバインド発電のようにガスが高温で大口径のものは断熱材の使用量も多く自重が大きいため、断熱材のボルト穴が拡大するだけでなく、分割断熱材のうち、重力の影響を受けやすいスリーブの側面部に位置する断熱材がずり落ちたり、下面部に位置する断熱材が垂れ下がったりして、断熱材の層間、断熱材の継ぎ目や断熱材と金属フランジの間に隙間が生じる場合がある。そして、このような隙間の発生を放置しておくと、隙間から高熱が入ってきて、突然筒状膜体が破損するので、それを交換するためにダクト系路を止めなければならず、多大な損失が発生し、大きな問題になっている。
【００１０】
本発明は、上記構成の高温用フレキシブルジョイント装置の問題点に着目してなされたものであって、振動によるスタッドボルト穴周縁の断熱材の摩耗を軽減することができ、かつ断熱材のずり落ちや、垂れ下がりによる断熱材と断熱材の間や断熱材とフランジの間の隙間の発生を軽減することができるフレキシブルジョイント装置を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、分離された一対のダクトにそれぞれ連結される連通可能な一対のスリーブと、前記各スリーブの外周面に対向するように設けられた一対のフランジと、前記対向するフランジ間を接続する伸縮可撓性を有する筒状膜体と、前記筒状膜体内の前記各スリーブの外周面に半径方向に突出するように設けられた複数本の前記スタッドボルトと、前記各スリーブの円周方向に複数個に分割され、前記スタッドボルトに積層状に差し込まれた分割断熱材とからなるフレキシブルジョイントであって、前記スタッドボルトに、ボルト穴に差し込んで前記分割断熱材を押さえる帯状の座板部と、前記分割断熱材の継ぎ目に差し込んで前記分割断熱材の円周方向の変位を阻止するための棚部とから成る当て板部材が装着されていることを要旨としている。
【００１２】
上記構成によれば、スタッドボルトに装着する当て板部材の座板部によって分割断熱材を押さえ付け、棚部により分割断熱材の円周方向の変位を阻止することができるため、熱膨張、振動等による分割断熱材のボルト穴が拡大するのを防止し、分割断熱材のうち、重力の影響を受けやすいスリーブの側面部に位置する断熱材のずり落ちや、下面部に位置する断熱材の垂れ下がりを防止することができる。
【００１３】
前記当て板部材の座板部に設けられる複数のスタッドボルト差し込み用穴のうち、最も棚部に近いものは、棚部と断熱材の継ぎ目をずれ難くするために丸形で、スタッドボルトに固定するための爪が付いている爪付き穴であっても良い。また、その他の穴の形状は差し込み易さを考慮すると楕円形であることが望ましい。座板部の長さは、断熱材の自重を支えるためには、スタッドボルト一本に掛かる長さでも差し支えないが、スタッドボルトが複数本に掛かる長さにした方が、断熱材を押さえ付け、ボルト穴周辺の断熱材の摩耗を軽減することや断熱材の垂れ下がりを防止することができるため効果的である。なお、本発明の当て板部材は全層の断熱材の固定に用いることが望ましいが、コストに問題がある場合は最外層だけに用い、その他は別種の固定方式を採用することも可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図３に示すように、連通可能に分離されたダクト１ａ，１ｂの先端スリーブ２ａ，２ｂの外周にフランジ３ａ，３ｂをそれぞれ溶接で固定し、フランジ間を伸縮可撓性を有する筒状膜体４で接続し、対向するフランジ間のスリーブ外周面に半径方向に突出する複数本のスタッドボルト５ａ，５ｂを溶接で固定し、これらのスタッドボルトに、スリーブの円周方向に複数個に分割された断熱材６を差し込んで構成するフレキシブルジョイント装置において、前記スタッドボルト５ａ，５ｂに、ボルト穴９ｃを差し込んで分割断熱材を押さえる座板部９ａと、分割断熱材の継ぎ目部分に差し込まれる棚部９ｂとから成る当て板部材９を装着した構成とする。
【００１５】
上記構成によれば、分割断熱材６は座板部９ａで押さえ付けられ、棚部９ｂにより円周方向の変位が阻止されるので、熱膨張、振動等による分割断熱材のボルト穴が拡大するのを防止し、分割断熱材のうち、重力の影響を受けやすい側面部に位置する断熱材のずり落ちや、下面部に位置する断熱材の垂れ下がりを防止することができる。
【００１６】
【実施例】
実施例１
本実施例は図１〜図３に示したものである。なお、同図において、図７〜図９と同一または類似する部材には同じ符号が付されている。
即ち、１ａ，１ｂは連通可能に分離されたダクト、２ａ，２ｂは各ダクトにボルトで固定された金属製スリーブ、３ａ，３ｂは各スリーブの外周面に溶接で固定されたフランジ、４は両フランジをその外周端で接続する伸縮可撓性を有する筒状膜体、５ａ，５ｂは前記スリーブ２ａ，２ｂに溶接で固定したスタッドボルト、６はスタッドボルトに差し込んだ分割断熱材、７はスタッドボルトに固定した座金部材、８はスタッドボルト先端に取り付ける断熱材押さえナットである。
【００１７】
ここで、９はスタッドボルト５ａ，５ｂに装着された当て板部材であり、３個のボルト穴９ｃを有し、ボルトに差し込んだ分割断熱材６を押さえる厚さ１ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、幅５０ｍｍの帯状の座板部９ａと、この座板部の一方の端縁に屈曲加工され、分割断熱材の継ぎ目に差し込むための棚部９ｂとで形成されている。前記３個のボルト穴９ｃのうち、棚部９ｂに近いものは、棚部と断熱材の継ぎ目をずれ難くするために丸形とされ、他の穴はボルトの差し込みを容易にするために楕円形とされている。
【００１８】
前記３層の断熱材６のうち、中心部より１層目の断熱材は、厚さ５０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、幅４８０ｍｍのセラミック繊維のフェルトを、シリカファイバーを織製してなる厚さ０．６ｍｍのシリカクロスと、線径０．２５ｍｍ、１６メッシュのＳＵＳ３１６製金網とで被覆し、ボルト穴として２２ｍｍの下穴をあけて構成し、スタッドボルト５ａ，５ｂに差し込み、前記当て板部材９と座金部材７によりスリーブに固定保持した。
【００１９】
次に２層目の断熱材は、厚さ５０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、幅４８０ｍｍのセラミック繊維のフェルトを、線径０．２５ｍｍ、１６メッシュのＳＵＳ３１６製金網で被覆し、２２ｍｍの下穴をあけて構成し、１層目の断熱材と同様に当て板部材と座金部材により固定保持した。
【００２０】
さらに３層目の断熱材は、厚さ５０ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、幅４８０ｍｍのセラミック繊維のフェルトを、厚さ１．５ｍｍのガラスクロスで被覆して２２ｍｍの下穴をあけて構成し、１層目の断熱材と同様に当て板部材と座金部材で固定保持し、さらにスタッドボルトの先端部に断熱材押えナット８を取付けた。
【００２１】
実施例２
本実施例は、実施例１の当て板部材９に代えて、図４に示すように、座板部９ａの一端に棚部９ｂを屈曲形成したものを用い、座板部９ａが当てられない断熱材部のスタッドボルトには、図８〜図９に示す座金部材７のみを差し込んでいる。
【００２２】
比較例１
比較例１は、実施例１の当て板部材を用いず、スタッドボルト５ａ，５ｂに、図８〜図９に示す座金部材７のみを差し込んでいる。
【００２３】
比較例２
比較例２は、実施例１の当て板部材に代えて、３個のボルト穴を有する厚さ１ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、幅５０ｍｍの座板部のみからなる当て板部材を用い、各スタッドボルトには図８〜図９に示す座金部材７を差し込んでいる。
【００２４】
前記実施例と比較例の性能を比較するため、実施例１の簡易試験体として、図５〜図６に示すように、振動試験治具１０として、ダクトのスリーブを想定した長さ１２００ｍｍ、幅５００ｍｍのコ字型枠体を用い、これにスタッドボルト５を６本溶接にて固定し、そのスタッドボルトに前記断熱材を差し込み、実施例１で使用した当て板部材として、厚さ１ｍｍ、長さ１０００ｍｍ、幅５０ｍｍのＳＵＳ３０４製座板部と長さ５０ｍｍの棚部を有する当て板部材９と座金部材７を用い、ナット８で保持した試験体を作成した。
【００２５】
実施例２および比較例１，２の簡易試験体としては、前記各例で使用される当て板部材、または座金部材等を使用して試験体を作成した。
これら試験体を加速度４．５Ｇ、周波数５０Ｈｚで３日間連続して振動試験を行い、６本のスタッドボルトに差し込んだ３層の断熱材のボルト穴を測定した。ボルト穴の変化率は下記［１］式により求めた。表１に６本のボルト穴の変化率の平均を示す。
ボルト穴の変化率＝｛（ｒ₂−ｒ₁）／ｒ₁｝×１００（％）［１］
上記式中ｒ₁は断熱材の初期ボルト穴径、ｒ₂は振動により試験体の縦方向に楕円状に拡大したボルト穴の長径である。
【００２６】
【表１】

【００２７】
前記表１から明らかなように、前記実施例の当て板部材を用いて断熱材を固定すると、ボルト穴の変化がいずれの層においても小さく保たれることが確認された。
なお、拡大された縦方向の穴径（楕円形に拡大された場合の長径）に対し、短径にあたる横方向の穴径の変化がほとんどなかったことも確認された。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のダクト用フレキシブルジョイント装置の構成によれば、スタッドボルト穴に差し込んで分割断熱材を押さえる帯状の座板部と、この座板部の一端に屈曲形成され、分割断熱材の継ぎ目に差し込まれる棚部とからなる当て板部材を使用しているので、火力発電所、製鉄所、ゴミ焼却場等のダクトに使用しても、ダクトに発生する振動や熱膨張による分割断熱材のボルト穴が拡大するのを防止し、分割断熱材のうち、重力の影響を受けやすいスリーブの側面部の分割断熱材がスタッドボルトからずり落ちたり、下面部に位置する分割断熱材が垂れ下がることが少なくなり、断熱材同士の隙間や断熱材とフランジとの隙間の発生を防止できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すフレキシブルジョイント装置の縦断面図である。
【図２】フレキシブルジョイント装置の周方向の一部拡大横断面図である。
【図３】本発明に使用する当て板部材の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明に使用する当て板部材の変形例を示す斜視図である。
【図５】振動試験体の正面図である。
【図６】前記振動試験体の横断面図である。
【図７】従来のフレキシブルジョイント装置の断面図である。
【図８】前記装置に用いた座金部材の平面図である。
【図９】前記座金部材の断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂダクト
２ａ，２ｂスリーブ
３ａ，３ｂフランジ
４筒状膜体
５ａ，５ｂスタッドボルト
６分割断熱材
７座金部材
７ａ座板部
７ｂボルト穴
７ｃ爪部
８ナット
９当て板部材
９ａ座板部
９ｂ棚部
９ｃボルト穴
１０振動試験治具

Claims

分離された一対のダクトにそれぞれ連結される連通可能な一対のスリーブと、前記各スリーブの外周面に対向するように設けられた一対のフランジと、前記対向するフランジ間を接続する伸縮可撓性を有する筒状膜体と、前記筒状膜体内の前記各スリーブの外周面に半径方向に突出するように設けられた複数本の前記スタッドボルトと、前記各スリーブの円周方向に複数個に分割され、前記スタッドボルトに積層状に差し込まれた分割断熱材とからなるフレキシブルジョイントであって、前記スタッドボルトに、ボルト穴に差し込んで前記分割断熱材を押さえる帯状の座板部と、前記分割断熱材の継ぎ目に差し込んで前記分割断熱材の円周方向の変位を阻止するための棚部とから成る当て板部材が装着されていることを特徴とするフレキシブルジョイント装置。