JP5054097B2 - 管状熱交換器のシール - Google Patents

Description

本発明は、ネジ式チャネルクロージャ型シェルと、着脱可能な管束を有する管状熱交換器に関する。これらの熱交換器は、水素化分解ユニット、水素化処理ユニット、ハイドロワックスユニット（Hydrowaxing units）、ハイドロファイニングユニット等などの加工産業の主要サービスに広く用いられる。

従来例の熱交換器を以下に図面を参照して説明する。

ネジ式チャネルクロージャ型熱交換器は通常、シェル側と管側の動作圧力に基づいて分類される。シェル側と管側の双方に同様に高圧がかかる熱交換器は、Ｈ−Ｈ型熱交換器として分類され、シェル側が低圧で管側またはチャネル側が高圧の熱交換器はＨ−Ｌ型熱交換器として分類される。

これらの基準により、Ｈ−Ｈ型熱交換器ではチューブシートそれ自身にかかる圧力差は小さい。したがって、Ｈ−Ｈ型は通常、チャネルのショルダに対してチューブシートを密閉する装置を有する内部チューブシートを有する。

Ｈ−Ｌ型では、通常はチャネル側に高圧が、シェル側に低圧がかかり、チューブシートには通常高い圧力差がかかる。この場合のチューブシートとチャネルカバーは通常一体構成であり、単一ピースか一緒に溶接される。

チューブシートには、チューブ（５）が固定される複数の穴が設けられている。チャネルには、管側の流体が熱交換器に出入りするようノズル（６）が設けられている。この熱交換器は、好適には２またはそれ以上の管の通路が設けられている。これはチャネル内に公知の方法で仕切りやカバーを設けることで実現される。

Ｈ−Ｈ型とＨ−Ｌ型の熱交換器はともに、カバー（３）を保持すべくチャネルカバー（３）とネジ式ロックリング（２）でなるクロージャとともに設けられたチャネルヘッダ（１）を具える。ネジ式ロックリング（２）は、チャネルヘッダ本体に設けられたねじ穴に螺合している。

前記クロージャを密封すべく、ガスケット付ジョイントが設けられている。ガスケット（７）が溝（１１）内に設けられ、これは図３ａに示すようにチャネルのショルダにあるか、代替構成では、図３ｂに示すようにチャネル内に形成されたショルダ（１２）内にある。このガスケットは周辺部すなわち溝（１１）に入るダイヤフラムの舌部（１０１）から圧迫され、ガスケットを圧迫する。ダイヤフラム（８）は、周縁部で圧縮リング（９）により、中心部でチャネルカバー（３）により支持されている。チャネルカバー（３）はネジ式ロックリング（２）により正しい位置に保持される。ネジ式ロックリング（２）の周縁部のねじ穴に固定されたプッシュボルト／ロッド（１０）が、締められたときに圧縮リング（９）を加圧する。この圧縮リングはその結果ダイヤフラムの舌部を押して、圧迫によりガスケットをシールする。ダイヤフラムの内部圧力による端部の推力が、外側圧縮リング（９）とネジ式ロックリング（２）に伝達され、これにより抵抗を受ける。このプッシュボルト／ロッド（１０）は、ダイヤフラムを通してガスケットに漸増する荷重をかけ、ジョインから漏れがないようにしている。上記構成から分かるように、漏れないジョイントを得るには、ダイヤフラムの舌部（１０１）が溝（１１）に入る必要がある。熱交換器とともに、ダイヤフラム（８）も所定期間にわたり複数の圧力／温度サイクルに耐える必要があり、歪んだり変形したりする。これによりダイヤフラムの外径が縮んで、舌部（１０１）の内側端縁（１０３）が内側に引っ張られ、これがプッシュボルト／ロッド（１０）の再締結中にチャネルのショルダに設けられた溝（１１）の内側端縁（１０４）の上に乗ってしまう。これによりダイヤフラム（８）の舌部（１０１）と溝の内側端縁（１０４）の間に金属接触が生じ、プッシュボルト（１０）を締めることにより生じる荷重の伝達を妨げ、ガスケットに部分的にしか荷重しなくなる。これにより、ガスケットは表面のみが圧迫され、僅かに漏れが続き、気付かないままであるのみならずガスケット付ジョイントを越えてチャネルヘッダのネジ部分の前に危険な圧力が蓄積される。これは機器にとって潜在的な災害事故のリスクのある、安全でない状況となる。

図３ｂの代替構成を考慮すると、ショルダ（１２）が溝（１１）の位置に設けられており、図示するように、この構成ではガスケット（７）がその内径において拘束されない。これはガスケットに制御不能な圧迫がかかり、ジョイントの信頼性がなくなり安全でない。

本発明の「管状熱交換器用のシール」は、上述した従来技術の欠点を取り除くことを目的とする。

本発明の目的は、ダイヤフラムの舌部の内側縁部が溝の内側縁部に乗り上げるのを防止して、ジョイントの信頼性を上げて漏れなくすることにある。

本発明の別の目的は、災害事故の原因となるネジジョイント上の圧力の蓄積を排除することである。

これはダイヤフラムの舌部の幅を大きくして、舌部の面の一部が（内側縁部に向かって）チャネルのショルダの面上に位置することにより達成される。この場合に舌部は通常の状況では溝内に入らない。この構成により、ガスケットの圧迫が制御されると同時に、ガスケットが内径と外径で支持されたままとなり、これにより同心に正しく配置される。圧縮リングを通してプッシュボルトを再び締めることにより、さらなる荷重が舌部にかかると、溝にかかる舌部の外側部分はガスケットの方に僅かに曲がり（恒久的に変形するのではなく）、これをさらに圧迫し、これによりガスケット付ジョイントの有効性が保証される。

前記ガスケット付ジョイントの後ろに追加のシールが設けられておらず、ネジ部分のクリアランスが自由であるため、容易に分かるように、この部分に安全構成が必要でなくなる。しかしながら、運用時にダイヤフラムとチャネルカバー間の接触面（１０５）、チャネルカバーとネジ式ロックリングの接触面（１０６）、ネジ式ロックリングの雄ネジとチャネルヘッダの雌ネジ間の接触面（１０７）、およびプッシュボルトのネジとネジ式ロックリングのタップ穴の接触面（１０８）は漏れがほぼなくなり、これにより、ほぼ密圧型のチャンバが形成される。これによりガスケット付ジョイントの僅かな漏れが上記チャンバ内でネジ式ジョイントの上の危険な高圧流体の蓄積につながる。これはガスケット付ジョイントの後ろに複数のベント穴を設けることで回避することができる。

管状熱交換器用のシールは、内側縁部（４０４）を有する溝（１１）と、放射方向に延びる前面（４０２）とチャネルの軸に平行な内側縁部（４０３）とを有するダイヤフラム（１３）の舌部（４０１）とを具え、前記面（４０２）は前記溝（１１）の放射方向の幅を超えて内側方向に延在し、前記溝（１１）が設けられたチャネルのショルダの表面に重なり、これにより前記ダイヤフラム（１３）の舌部（４０１）が前記溝（１１）に入らないように遠くに保持され、前記ダイヤフラムは前記舌部が撓むように可撓性を有し、前記ダイヤフラムの舌部は内部圧縮リング（９）により外側から荷重され、前記内部圧縮リング（９）は、ネジ式ロックリング（２）の周縁部のねじ穴に固定されるネジ式プッシュボルト／ロッド（１０）により荷重され、この荷重は最終的にガスケット（７）と面（４０２）間のジョイントに伝達されてジョイントの漏れ防止が達成され、複数のベント穴（１４）がガスケット付ジョイントの後ろであってネジ式ロックリングの前に設けられ、ガスケット付ジョイントから漏れが生じた場合に圧力の蓄積を回避する。

本発明を、図面を参照しながら以下に説明する。

上述した本発明の目的が実現され、以下の好適な実施例で説明されるように、従来技術に伴う問題や欠点、アプローチが本発明により解消される。

本発明は添付の図面に図示されているが、複数の図面で対応する部分は同じ参照符号で示す。

図４を参照されたい。本発明の「管状熱交換器用のシール」は、チャネルのショルダに溝（１１）を具え、ガスケット（７）が嵌合している。この溝（１１）は内側縁部（４０４）を具える。ダイヤフラム（１３）の舌部は、放射方向に延びる前面（４０２）と、チャネルの軸に平行な内側縁部（４０３）を具える。この面（４０２）は、溝の放射方向の幅を超えて内側方向に延在し、溝（１１）が設けられたチャネルのショルダの表面に重なる。これによりダイヤフラムの舌部（４０１）は、溝自体の幅より大きな面とすることで溝（１１）に入らないように保持されている。ダイヤフラム（４０１）の舌部は内部圧縮リング（９）により外側から荷重され、これはネジ式ロックリング（２）の周辺部のねじ穴に螺合するプッシュボルト／ロッド（１０）を締めることにより荷重される。この荷重により、ガスケット（７）と舌部（４０１）の面（４０２）間のジョイントに漏れないジョイントが得られる。

複数のベント穴（１４）がガスケット付ジョイントの後ろであってネジ式ロックリング（２）の前に設けられ、ガスケット付ジョイントから漏れが生じた場合に圧力の蓄積を回避する。

上述した本発明の目的が達成され、従来技術に関連する問題や欠点が本発明について説明した本実施例により解消される。

好適な実施例の詳細な説明をここに提供したが、本発明は様々な形態で実施しうることを理解されたい。したがって、本書で説明した特定の構成は限定ではなく、クレームの根拠として、および当業者が本発明を実施する際の、仮想的な様々な適切な具体的なシステム、構造、または物事の教唆の代表例として把握されるべきである。

上述した本発明の実施例とここに開示した方法は、当業者であればさらなる変更や変形を施すことができる。このような付加的な変更や変形は、添付のクレームの範囲に規定される本発明の目的および範囲を逸脱することなく行うことができる。

図１は、以下に説明するＨ−Ｈ型熱交換器の断面図である。 図２は、以下に説明するＨ−Ｌ型熱交換器の断面図である。 図３ａは、チャネルヘッダ内のガスケット付ジョイントの部分断面図である。 図３ｂは、チャネルヘッダ内のガスケット付ジョイントの部分断面図の代替構成である。 図４は、チャネルの断面図であり、ガスケット付ジョイントの詳細を示す。

Claims (1)

1. 管状熱交換器用のシールであって、
   チャネルヘッダ（１）に内側縁部（４０４）を有する溝（１１）と；当該溝に設けられたガスケット（７）と；前記溝の放射方向に延びる前面（４０２）とチャネルヘッダの軸に平行な内側縁部（４０３）とを有するダイヤフラム（１３）の舌部（４０１）とを具え；前記面（４０２）は前記溝（１１）の放射方向の幅を超えて内側方向に延在し、前記溝（１１）が設けられたチャネルヘッダのショルダの表面に重なり；
   これにより前記ダイヤフラム（１３）の舌部（４０１）が前記溝（１１）に入らないように保持され；前記ダイヤフラムは前記舌部が撓むように可撓性を有し；
   前記ダイヤフラムの舌部は内部圧縮リング（９）により外側から荷重され、前記内部圧縮リング（９）は、ネジ式ロックリング（２）の周縁部のねじ穴に固定されるネジ式プッシュボルトまたはロッド（１０）により荷重され、この荷重は最終的にガスケット（７）と面（４０２）の間のジョイントに伝達されてジョイントの漏れ防止が達成され；
   複数のベント穴（１４）がガスケットが付される前記ジョイントの後ろであってネジ式ロックリングの前に設けられ、ガスケットが付される前記ジョイントから漏れが生じた場合に圧力の蓄積を回避することを特徴とするシール。

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