JP4159038B2

JP4159038B2 - 伸縮継手

Info

Publication number: JP4159038B2
Application number: JP2003154832A
Authority: JP
Inventors: 茂大川; 盛雄那川; 紘一木村
Original assignee: A&A Material Corp
Current assignee: A&A Material Corp
Priority date: 2003-05-30
Filing date: 2003-05-30
Publication date: 2008-10-01
Anticipated expiration: 2023-05-30
Also published as: JP2004353616A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の管状物を接続する伸縮継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プラント等において高温流体が流通する配管同士を接続するものとして伸縮継手がある。伸縮継手は、接続すべき一対の配管端部の間に配設された断熱材と、その断熱材を外側から覆うように一対の配管端部に跨って設けられたベローズとを備えている（例えば、特許文献１参照）。
また、そのような伸縮継手に用いられているベローズには、長期の使用に亙った耐久性を確保すべく、複数部材を重ね合わせた複数層構造を具備するものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２２４６８４号公報
【特許文献２】
特開２００３−９７８８９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した伸縮継手においては、断熱材の一部が高温流体に直接さらされるものがあり、かかる断熱材はいわゆるフラッター現象を起こして振動し（バタつきが生じ）、断熱材表面を構成する材料が飛散したり、繰り返し荷重を受けて短期間で破損したりするなどの問題が生じることがあった。
【０００５】
従って、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、流体に直接さらされる断熱材のバタつきを防止し短期間の破損を防止することができる伸縮継手を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するため、本発明は、一対の被接続部材に対応して設けられる一対の継手本体と、これら一対の継手本体を接続するベローズと、該ベローズの内側に設けられ、高温流体に直接さらされる環状の露出断熱材とを備えた伸縮継手において、前記環状の露出断熱材は、耐熱材と、該耐熱材を取り囲むように設けられたセラミッククロス層と該セラミッククロス層を覆うように設けられた金属繊維から形成された網状部材とからなり、直径が０．１〜１ｍｍのステンレス製糸によって、前記耐熱材、セラミッククロス層及び網状部材を繰り返し貫通しながら周方向に沿って進行するように縫われたキルティングが施されていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１に、本実施の形態に係る伸縮継手の縦断面を示す。伸縮継手１はガスタービンプラントに使用されるものであり、一対の被接続部材である一対のダクト３、５内には、温度５５０度以上の高温流体が流速５０ｍ／ｓ程度で流通している。伸縮継手１は、上流側ダクト３及び下流側ダクト５の間に配設され、一対のフランジ付き継手本体７、９と、これら一対の継手本体７、９を連結する筒状のベローズ１１と、ベローズ１１の内側に配置された複数の環状の断熱材１３、１５、１７、１９、２１とを備える。一対の継手本体７、９はそれぞれ、対応するダクト３、５に接続するような管状部材からなる。第１の継手本体７の上流側には、ダクトフランジ部７ａが形成されている。一方、上流側ダクト３の下流側にも同様なフランジ部３ａが形成されており、フランジ部７ａとフランジ部３ａとを締結手段２３により接続することにより、第１の継手本体７は上流側ダクト３に気密に接続されている。また、第２の継手本体９の下流側及び下流側ダクト５の上流側にも同様なダクトフランジ部９ａ及びフランジ部５ａが形成されており、これらフランジ部９ａ及びフランジ部５ａを締結手段２３により接続することにより、第２の継手本体９は下流側ダクト５に気密に接続されている。
【０００８】
第１及び第２の継手本体７、９のそれぞれ外面には、環状のフレーム７ｂ、９ｂが溶接により立設されている。これらのフレーム７ｂ、９ｂにはそれぞれ、ベローズ１１の上流端及び下流端が係合している。さらに、フレーム７ｂ、９ｂに係合したベローズ１１の上流端及び下流端の外側には、押え板７ｃ、９ｃが配設されている。ベローズ１１の上流端及び下流端がフレーム７ｂ、９ｂ及び押え板７ｃ、９ｃの間に挟まれた状態で、これらフレーム及び押え板は締結手段２５によって連結される。このようにしてベローズ１１は一対の継手本体７、９の間に固定される。また、一対の押え板７ｃ、９ｃは、シッピングボルト２７によって連結されている。
【０００９】
ベローズ１１の内側に設けられた複数の環状の断熱材のうち最も外側には、断熱材１３が配置されており、さらにその内側へと順に第１の伸縮断熱材１５、第２の伸縮断熱材１７が配置されている。これら断熱材１３、１５、１７は、ベローズ１１の内側であって同時に継手本体７、９の外側に位置しており、一対のフレーム７ｂ、９ｂ及びベローズ１１に囲まれている。
【００１０】
また、第２の伸縮断熱材１７のさらに内側には露出断熱材１９が配置され、露出断熱材１９の内側には一対の固定断熱材２１が配置されている。これら断熱材１９、２１は、ベローズ１１の内側であって同時に継手本体７、９の内側に位置している。また、一対の固定断熱材２１は、伸縮継手１の流れ方向中央部を空けて上流側及び下流側に分離して設けられている。これにより、露出断熱材１９は、一対の固定断熱材２１の間すなわち流れ方向中央部において流路に対して露出している。一対の継手本体７、９のそれぞれ下面からは、スタッドボルト２９が内側すなわち流路軸心側に向けて立設されている。これらスタッドボルト２９は、露出断熱材１９及び固定断熱材２１を貫通し、その先端は固定断熱材２１の内周面から突出している。さらに、各固定断熱材２１の周囲には断熱材カバー３１が設けられており、各断熱材カバー３１は、スタッドボルト２９の先端に螺合するナットによって固定されている。また、上流側の断熱材カバー３１には、バッフル３３が取り付けられている。
【００１１】
露出断熱材１９は、一対の固定断熱材２１の間に位置する内側面が流通流体に直接さらされるような態様で設けられている。図２及び図３に基づいて、かかる露出断熱材１９の詳細について説明する。なお、図２及び図３は、図示の都合上、実際よりも流れ方向を大きく縮小して示している。図３に断面が示されるように、露出断熱材１９は、３層構造になっている。まず、中央部に、耐熱材として本実施の形態ではセラミックフェルトからなるセラミック断熱部材３５が設けられている。さらにこのセラミック断熱部材３５を取り囲むように、やはり耐熱材としてのセラミッククロス層３７が設けられている。さらに、このセラミッククロス層を覆うように網状部材３９が設けられている。網状部材３９は、本実施の形態ではＳＵＳ（特殊用途ステンレス鋼）製の繊維から形成された金網である。
【００１２】
また、露出断熱材１９には、セラミック断熱部材３５、セラミッククロス層３７及び網状部材３９を繰り返し貫通しながら周方向に沿って進行するようにＳＵＳ製糸４１によってキルティングが施されている。ＳＵＳ製糸４１としては、その直径が０．１〜１ｍｍのものを使用する。また、キルティングのステッチパターンは、図２の展開図に示されるように、周方向に沿う基準線ＢＬに対して対称的な形態である。このパターンは、図４の（ａ）に示す第１のジグザクステッチ４１ａと、図４の（ｂ）に示す第２のジグザクステッチ４１ｂとを重ね合わさることによって、ダイヤ（あるいはソロバン）柄として形成される。これにより、限られたキルティング領域においても縫い糸の総延長長さを延ばすことができ、より耐久性を向上させることが可能となっている。また、ステッチのピッチについて説明すると、ＳＵＳ製糸４１が露出断熱材１９の外側面１９ａに約３０ｍｍ露出し、セラミック断熱部材３５、セラミッククロス層３７及び網状部材３９を貫通した後、露出断熱材１９の内側面１９ｂに約５０ｍｍ露出し、それを繰り返すように縫われていく。
【００１３】
次に、以上のように構成された伸縮継手１の作用について説明する。伸縮継手１は一対のダクト３、５に接続され、ダクト３、５内及び伸縮継手１内には、温度５５０度以上の高温流体が流速５０ｍ／ｓで流通している。このとき、従来ならば、高温流体に直接さらされる露出断熱材は、流体の流速に伴うバタつきが生じ、構成部材の飛散や繰り返し荷重による破損といった問題にさらされる。しかしながら本実施の形態では、露出断熱材１９は、金属繊維から形成された網状部材３９に覆われるとともに、直径が０．１〜１ｍｍのＳＵＳ製糸４１によって、耐熱材３５、セラミッククロス層３７及び網状部材３９を繰り返し貫通させながら周方向に沿って進行するように縫われたキルティングが施されているため、従来のようにバタつきが生じることはない。よって、露出断熱材１９の構成部材が飛散したり、短期間で破損したりすることが防止される。なお、本発明では、ＳＵＳ製糸の直径を０．１〜１ｍｍに設定する必要があるが、これは、まず直径が０．１ｍｍ未満の場合には糸が５５０度以上の高熱によって酸化するためであり、具体的には０．０５ｍｍの直径のものでは使用年数約１年で糸が切断される不具合が生じた。また、直径が１ｍｍを超えると糸の硬度によって加工性が悪化し、現実的に使用が困難である。これに対し、本実施の形態のキルティングを施した露出断熱材１９を用いた場合、使用年数約５年に亘って断熱材に変化の生じることがなく、構成部材の飛散や破損といった問題も生じていない。
【００１４】
次に、本発明の別の実施の形態について図５及び図６に基づいて説明する。本実施の形態としては、露出断熱材１１９に施すキルティングのステッチパターンを図５及び図６に示すような態様とすることを除いては上記図１〜図４に示す実施の形態と同様であるものとする。図５の展開図に示されるように、直径が０．１〜１ｍｍのＳＵＳ製糸４１は、周方向に沿ってほぼ並行に等間隔に進行するように縫われる。かかるステッチパターンは、図２に示すステッチパターンと比較して、露出断熱材の幅（流れ方向寸法）がより狭いものに適しており、対象の幅が狭くても縫い易さが確保できる態様となっている。
【００１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の伸縮継手によれば、高温流体に直接さらされる環状の露出断熱材に、直径が０．１〜１ｍｍのステンレス製糸によって、環状の露出断熱材、すなわち耐熱材、セラミッククロス層及び金属繊維の網状部材を繰り返し貫通しながら周方向に沿って進行するように縫われたキルティングが施されているので、流体に直接さらされることによる断熱材のバタつきが防止され、断熱材の破損を長期間に亘って防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る伸縮継手の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る伸縮継手に用いられた露出断熱材の部分展開図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図２の露出断熱材におけるキルティングのステッチパターンの構成を示す図である。
【図５】本発明の別の実施の形態に係る伸縮継手に用いられた露出断熱材の部分展開図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１伸縮継手、３，５ダクト（被接続部材）、７，９継手本体、１１ベローズ、１９，１１９露出断熱材、３５セラミック断熱部材（耐熱材）、３７セラミッククロス層（耐熱材）、３９網状部材、４１ＳＵＳ製糸。

Claims

一対の被接続部材に対応して設けられる一対の継手本体と、これら一対の継手本体を接続するベローズと、該ベローズの内側に設けられ、高温流体に直接さらされる環状の露出断熱材とを備えた伸縮継手において、
前記環状の露出断熱材は、耐熱材と、該耐熱材を取り囲むように設けられたセラミッククロス層と該セラミッククロス層を覆うように設けられた金属繊維から形成された網状部材とからなり、直径が０．１〜１ｍｍのステンレス製糸によって、前記耐熱材、セラミッククロス層及び前記網状部材を繰り返し貫通しながら周方向に沿って進行するように縫われたキルティングが施されていることを特徴とする伸縮継手。