JP4187906B2

JP4187906B2 - フレキシブルジョイント装置

Info

Publication number: JP4187906B2
Application number: JP2000172042A
Authority: JP
Inventors: 周一郎和田; 完治花島; 秀史柴田
Original assignee: Nichias Corp
Current assignee: Nichias Corp
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2008-11-26
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: JP2001349485A

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もので、特にコンバインド火力発電所で用いるのに最適なフレキシブルジョイント装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コンバインド火力発電所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。前記伸縮可撓性を有する筒状膜体には、例えば、ＰＴＦＥシートと補強用無機繊維クロスからなる膜体が用いられている。
【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、ガスタービン出口のダクトには高温の排ガスが流れており、放散する熱により前記筒状膜体が破損してしまう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３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断熱材６が差し込まれている。この断熱材としては、例えばセラミック繊維のブランケッ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おり、セラミック繊維のブランケットを金属箔で被覆するものも提案されている。
【０００６】
前記スタッドボルト５ａ，５ｂには断熱材６を押さえるスピードワッシャー７とボルトに差し込んだ断熱材６を押さえるナット８が装着されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のようなダクト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出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が伸縮を繰り返している。特にコンバインド火力発電所のダクト系路に使用されるようにガスが高温で大口径のダクト用フレキシブルジョイント装置の場合は大きな伸縮が発生するが、従来の高温用フレキシブルジョイント装置で用いられる断熱材６はセラミック繊維のブランケットをガラスクロス等の無機繊維クロスで被覆したものを使用しているため、屈曲が繰り返されると無機繊維のクロスが折れて切断し、セラミック繊維のブランケットを金網等で被覆していてもその隙間から飛散して消失し、断熱材６の層間あるいは断熱材６の層とスリーブ２ａ，２ｂの間に隙間が生じる場合がある。
【０００８】
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４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。
【０００９】
また、断熱材６を被覆しているクロスはガラスクロス等の無機繊維が織られているため、作業者が取り付ける時も一部が折れて肌にささり、チクチクしたりカユミを生じるという問題もある。
【００１０】
本発明は、前記構成のフレキシブルジョイント装置の問題点を改良するためになされたものであって、屈曲により折れて粉末化した断熱材の飛散を防ぐことで筒状膜体が高温になり破損することを未然に防止し、また、断熱材を取り付ける時の作業性も良好な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】
本発明者らは、コンバイン火力発電所で使用するフレキシブルジョイント装置について行った研究実験において、セラミック繊維等のブランケットからなる断熱材の飛散は、断熱材を被覆しているガラスクロス等の無機繊維クロスが屈曲により切れが生じ、そこから断熱材を形成する繊維がダクト内を流れる流体によって吸い出されることによって加速されることを見い出した。その後、さらに鋭意研究した結果、断熱材を薄い金属板からなる金属箔で覆うことにより、屈曲により折れて粉末化した断熱材の飛散を防止できることが判明したが、金属箔では装置の伸縮に対応できるように予め折りぐせをつけておく必要があったり、金属箔の裁断、加工等の製造性、作業性に難がある。また折りぐせをつけた金属箔の角や端部で手を切るといった取り付け性にも問題がある。
【００１２】
そこで、ガラスクロス等の無機繊維より耐屈曲性の高い、すなわち長期の使用による数万回の繰り返しの折り曲げを受けても切断しにくい柔軟性があり、作業性の良好な金属繊維からなる織布または不織布で断熱材を被覆することにより、断熱材の飛散を著しく少なくできることを知見し、その知見に基づいて本発明を完成したものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
即ち、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スタッドボルトと、前記スタッドボルトに積層状に差し込まれた断熱材とからなるフレキシブルジョイント装置において、繊維径１〜２５μｍの金属繊維からなる織布または不織布で被覆した断熱材を使用していることを要旨としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図２に示すように、連通可能に分離されたダクト１ａ，１ｂに連結されるスリーブ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断熱材６を複数層差し込むフレキシブルジョイント装置において、断熱材６として、金属繊維からなる織布または不織布で作った被覆材９によって被覆した断熱材を用いた構成とする。
【００１５】
上記構成によれば、断熱材を金属繊維からなる織布または不織布で作った被覆材によって被覆することで、折れた断熱材の繊維がダクトへ飛散することを防止できる。また、金属繊維からなる織布または不織布で作った被覆材は無機繊維クロスの被覆材とは異なり、取り付ける時にチクチクしたりカユミを生じる問題を無くすことができる。
【００１６】
前記金属繊維からなる織布または不織布で作る被覆材としては、各種ステンレス鋼、銅およびその合金類、アルミニウム等の各種耐熱金属の繊維を織った織布または繊維同士を加圧、加熱して焼結した不織布が使用できる。
また、金属繊維としては繊維径１〜２５μｍのものが織布等の柔軟性や裁断、縫合等の加工性の容易さから望ましい。繊維径が２５μｍ以上になると繊維の柔軟性が無くなるため作業性が悪くなり、また繊維の目が粗くなるためその隙間から断熱材の繊維が飛散しやすくなる。また、繊維径が１μｍ以下では金属繊維の強度が弱くなり伸縮の繰り返しで繊維が破断しやすくなる。
【００１７】
【実施例】
実施例１
図１〜図２に、本発明の一実施例を示す。なお、図１〜図２において、図３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外径１０００ｍｍのダクト、２ａ，２ｂは各ダクトにボルトで固定された外径１０００ｍｍの金属製スリーブ、３ａ，３ｂは各スリーブの外周面に溶接で固定された外径１４００ｍｍのフランジ、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３層の断熱材、９は各断熱材の被覆材、７はスタッドボルトに固定したスピードワッシャー、８はスタッドボルトに取り付ける断熱材押さえナットである。
【００１８】
そして、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、シリカアルミナ系のセラミック繊維を連続的に積層し成形してなる厚さ５０ｍｍのセラミック繊維ブランケットを、ＳＵＳ３１６Ｌ製の直径８μｍの金属繊維を直径０．１５ｍｍの撚り糸にし、製織した厚さ０．５ｍｍの金属繊維織布の被覆材で包んだもので、全体の長さは３１８０ｍｍ、幅は７９０ｍｍであり、余長（たるみ）をもたせて取り付けられている。
【００１９】
次に２層目の断熱材は、１層目の被覆材付き断熱材と同様の構成で長さは３４９０ｍｍ、幅は７５０ｍｍであり、１層目と同様に余長を設けて取り付けられている。さらに３層目の被覆材付き断熱材も１層目の被覆材付き断熱材と同様の構成で長さは３８１０ｍｍ、幅は７５０ｍｍであり、同様に余長を設けて取り付けられている。
【００２０】
比較例１
比較例１は、図３に示したフレキシブルジョイント装置において、断熱材６に実施例と同じ断熱材を用い、１層目から３層目までの断熱材を、図４に示すように、シリカファイバーを製織した厚さ０．６ｍｍのシリカクロス１０で包んだものを使用し、断熱材の長さ、幅、取り付けるときの余長は実施例と同じ寸法になっている。
【００２１】
上記実施例１および比較例１の作業性と、口径１４００ｍｍのフレキシブルジョイント装置を実用試験機に取り付けて試験体内部を温度７００℃とし、１分間に６回の速度で、面間距離を５０，０００回伸縮させた後の被覆材付き断熱材の状態を表１に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１から明らかなように、金属繊維からなる織布で被覆した断熱材を使用した構造の実施例１のフレキシブルジョイント装置は、作業性が良く、厳しい使用条件の下でも断熱材の飛散による消失を防止する効果があることが確認された。
【００２４】
【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、金属繊維からなる織布または不織布で被覆した断熱材を使用することで、コンバインド火力発電所のダクトに使用しても、ダクトに発生する伸縮で断熱材が飛散して消失することが少なくなるという効果が得られる。また、断熱材を取り付けるときの作業性が向上するという効果もある。
【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】本発明で用いる被覆材付き断熱材の斜視図である。
【図３】従来のフレキシブルジョイント装置の縦断面図である。
【図４】従来の被覆材付き断熱材の斜視図である。
【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断熱材
７スピードワッシャー
８ナット
９本発明で使用する被覆材
１０従来の被覆材

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スタッドボルトと、前記スタッドボルトに積層状に差し込まれた断熱材とからなるフレキシブルジョイント装置において、繊維径１〜２５μｍの金属繊維からなる織布または不織布で被覆した断熱材を使用していることを特徴とするフレキシブルジョイント装置。