JPH0226924Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、熱処理炉等の加熱炉の炉内に配設さ
れるラジアントチユーブの炉壁への取付け構造に
関する。

〔従来技術〕

ラジアントチユーブを加熱炉内に配設して炉内
雰囲気を間接加熱する加熱方法は、炉内雰囲気が
燃焼ガスによつて汚染されないこと、雰囲気温度
制御が容易なこと、および被加熱材の温度ムラが
少ないこと等の利点を有しており、かかる加熱条
件が厳しく要求される各種の工業炉において広く
採用されている。

ラジアントチユーブの炉内配設構造は二種に大
別される。一つは、直管状のラジアントチユーブ
を一方の炉壁から他方の炉壁に、炉内を水平に横
切るように掛け渡したタイプであり、他の一つ
は、Ｕ字型またはＷ字型等の曲管状ラジアントチ
ユーブを使用し、その両端部を同じ側の炉壁の
上・下部に取付けて炉内を垂直面内で迂回させた
タイプである。

後者のタイプ（曲管状ラジアントチユーブ）の
場合は、炉内雰囲気温度をより均一にすることが
でき、かつ使用中の変形量が小さい等の点ですぐ
れている。これを、第３図により説明すると、２
１はラジアントチユーブであり、その基端部２１
ａは、炉壁２２に設けられている取付け孔２２ａ
に嵌装され、ボルト締めや溶接等の固着手段によ
り炉壁に固定され、一方先端部２１ｂは、自由端
として同じ側の炉壁の下方に位置して設けられた
やや大径の取付け孔２２ｂに間隙を持たせた状態
で挿通せられ、その周囲の間隙をシールするため
のベローズ２４が伸縮自由なように先端部２１ｂ
の外周面と炉壁２２の外壁との間に掛け渡されて
いる。

なお、ラジアントチユーブ２１は、通常は、複
数個の直管部分と曲管部分とを各別に準備し、こ
れらを溶接接合して所定形状に組み立てられたも
のが使用されている。

ラジアントチユーブ２１の基端部２１ａの内部
には、バーナ２３が設けられ、その燃焼ガスをチ
ユーブ２１内に充満させて先端部２１ｂへ向けて
送通せしめることにより炉内雰囲気を間接的に加
熱・制御する。

上記ラジアントチユーブ２１は、その使用時に
おいて燃焼ガスの熱により膨張する。その熱膨張
は、バーナ２３が設置されている基端部２１ａ側
において特に著しい。この熱膨張によるチユーブ
２１の軸方向の伸び量は、チユーブ２１の長さ等
にもよるが、例えば20〜40mmにも及ぶ。

このチユーブ２１の熱膨張による伸びが吸収さ
れないと、チユーブに曲がり・反り・挫屈等の変
形、あるいは溶接部分等からの破損等のトラブル
が生じる。

かかるチユーブの変形・破損を防止するため
に、前記のようにチユーブ２１の先端部２１ｂを
自由端として、チユーブ２１の熱膨張による変形
（伸び）を先端部２１ｂの自由な移動により吸収
するようにしている。なお、チユーブ２１の使用
時における最も高温で熱膨張量の大きい領域は、
バーナ２３に近い部分であるから、その熱膨張を
より効果的に吸収せしめるには、基端部２１ａ
を、先端部２１ｂと同様の取付け構造により自由
端とすることが望ましい。しかしながら、該基端
部２１ａにおいては、その内部にバーナ２３を設
置し、これを炉壁２２の外壁に固着させることと
している関係上、該基端部２１ａに、先端部２１
ｂと同様の取付け構造をそのまま適用することは
できない。

このため、これまでの加熱炉においては、図示
のとおり先端部２１ｂのみ自由端とし基端部２１
ａは炉壁２２に固着された取付け構造となつてい
る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかるに、上記従来の取付け構造では、チユー
ブ使用時の熱膨張を十分に吸収することができ
ず、チユーブの変形（形くずれ）・破損が速く進
むために、その耐用寿命は短い。また、変形・亀
裂の発生により炉操業の緊急停止を余儀なくされ
ることがある。

これは、チユーブの熱膨張を吸収するために自
由端としている先端部２１ｂが、最も高温で変形
の多いバーナ２３側から遠く離れているために、
熱膨張吸収手段としての先端部２２１ｂの取付け
構造がチユーブ全体に対して十分に機能しないた
めである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、上記実情に鑑みて創案されたもので
あり、チユーブ２１の基端部２１ａの取付け構造
の工夫により、該基端部を自由端とし、使用時の
熱膨張を効果的に吸収せしめ得るようにしたもの
である。

即ち、本考案のラジアントチユーブ取付け構造
は、ラジアントチユーブの基端部が挿通せられる
べき炉壁の貫通孔内に、ラジアントチユーブを保
持するための筒体（保持チユーブ）が固定され、
該保持チユーブにラジアントチユーブの基端部
が、該保持チユーブに対して軸方向にスライド可
能なように嵌め合わされていると共に、該保持チ
ユーブとラジアントチユーブの基端部との間にベ
ローズが伸縮自在なように掛け渡されていること
を特徴とする。

これを第１図により説明すると、１はラジアン
トチユーブ、３は保持チユーブ、４はベローズで
ある。保持チユーブ３は炉壁２２の貫通孔２２ａ
内に位置して炉壁２２に固定され、これにチユー
ブ１の基端部１ａがスライド可能なように嵌め合
わされ、その嵌め合わせ部を囲繞して、ベローズ
４がチユーブ１の基端部１ａと保持チユーブ３と
の間に掛け渡されている。

〔作用〕

本考案によれば、ラジアントチユーブ１は、そ
の基端部１ａが、保持チユーブ３に、軸方向のス
ライドが可能な状態に嵌合保持されて、自由端を
なしているので、使用時における熱膨張は、最も
高温に加熱されるバーナ側において効果的に吸収
されることになる。

また、チユーブ１の先端部１ａと保持チユーブ
３との嵌め合わせ部は両者間に掛け渡されたベロ
ーズ４により囲包されているので、該嵌め合わせ
部の気密性はベローズ４によつて補償され、確実
な気密状態に保持される。

更に、チユーブ１の基端部１ａはベローズ４に
よつて保持チユーブ３と連結されているので、ベ
ローズ４は、チユーブの基端部１ａが炉内側へス
ライドする際のストツパーとして機能する。これ
により、チユーブ１の基端部１ａの保持チユーブ
３からの抜け落ちが防止される。

〔実施例〕

第１図は本考案に係るラジアントチユーブ取付
け構造の実施例を示す縦断面図である。１は複数
の曲管部を有するラジアントチユーブ、３は後端
部にフランジ３ｂを有する保持チユーブである。
保持チユーブ３は、後端部のフランジ３ｂが炉壁
２２の外面に溶接またはボルト締め等の固着手段
（図示せず）により固着されることにより、炉壁
２２の貫通孔２２ａ内にほぼ同心円状に位置して
固定されている。

チユーブ１の基端部１ａは、その内径がわずか
に拡径せられており、一方保持チユーブ３の先端
部分の外径はわずかに縮径せられて上記チユーブ
１の基端部１ａの拡径部内径寸法とほぼ同じにな
るように形成され、その部分を嵌め合わせ部分と
してチユーブ１の基端部１ａが、スライド可能に
嵌め合わされている。

ラジアントチユーブ１の基端部１ａと保持チユ
ーブ３との嵌め合わせ部分には、ベローズ４が、
基端部１ａの軸方向の移動を妨げないように伸縮
自在な状態で掛け渡されている。該ベローズ４の
両端部分のそれぞれは、基端部１ａおよび保持チ
ユーブ３の外周面に溶接により接合せられて、嵌
め合わせ部の気密性を補償すると共に、基端部１
ａと保持チユーブ３とを連結して基端部１ａの保
持チユーブ３からの抜け落ちを防止している。な
お、炉壁２２の貫通孔２２ａの外側部分をやや拡
径させているのは、ベローズ４と貫通孔２２ａの
内側面との干渉を避けるためである。

ラジアントチユーブ１の基端部１ａと保持チユ
ーブ３との嵌め合わせ部は、その管内に挿入設置
せられるバーナ２３の噴射口よりも上流側（従つ
て通常は、図示のように貫通孔２２ａ内）に位置
せしめることが好ましい。この部分は、使用時に
おいて燃焼ガスに直接曝されることがなく、先端
部１ｂ（燃焼ガスの通過により、一般には900〜
1050℃に昇温）よりも低温（通常、約300℃以下）
であるので、ベローズ４の劣化は少ない。従つ
て、先端部１ｂにベローズを設けた従来の取付埠
け構造に比し、ベローズの寿命が長く、保持チユ
ーブ３と基端部１ａとの嵌め合わせ部分は長期に
わたり、当初の健全な保持状態に保たれる。

なお、ラジアントチユーブの下流側の先端部１
ｂは、自由端とする必要はなく、図示のように炉
壁２２に形成された貫通孔２２ｂに挿入し溶接や
ボルト締め等の固着手段（図示せず）により固定
してよい。

本考案におけるラジアントチユーブ１の炉内へ
の取付けにおいては、炉壁２２に取付けられる基
端部１ａおよび先端部１ｂに対する自重による負
荷を軽減するために、反対側の炉壁３２に向かつ
て突出しているチユーブ１の曲管部１ｃを、該反
対側の炉壁３２部において支承することが望まし
い。第２図にその例を示す。１１はチユーブ１の
曲管部１ｃの前端面に取付けられた支持用突片、
１２は該支持用突片１１に対応する高さに位置し
て炉壁３２に突設せられたブラケツトであり、ブ
ラケツト１２は支持用突片１１をその下面側から
支承してチユーブ１を水平に担持している。な
お、チユーブ１は使用時の熱膨張に伴い、図中破
線で示すように曲管部１ｃの前端面がブラケツト
１２に近接する方向に伸長（水平移動）する。従
つて、その水平移動が妨げられないように、支持
用突片１１はブラケツト１２上に、スライド可能
な状態に支承されていることが必要であり、また
曲管部１ｃがブラケツト１２側に移動する際に、
その前端面とブラケツト１２とが干渉しないよう
に、該曲管部１ｃの前端面とブラケツト１２の先
端部との間には、前端面の水平移動量（例えば20
〜40mm）に見合うだけの間隔を与えておくべきこ
とは言うまでもない。

上記のように、チユーブ１を曲管部１ｃにおい
て支承している場合は、チユーブ１の水平姿態が
安定し、基端部１ａ・先端部１ｂの自重に起因す
る変形・破損が回避されると共に、チユーブ１の
熱膨張に伴う管軸方向の伸長を無理なく生じさせ
ることができる点で好ましい。

更に、ラジアントチユーブ１がＷ字型の如く複
数の曲管部を有するものである場合には、図示の
ようにＵ字をなして相隣るチユーブとチユーブの
間に突支部材１３を介装しておくことは、高温使
用時のチユーブ１の軟化に伴う自重による変形・
挫屈を防止し、チユーブ１を当初の形態に保持せ
しめる点で好ましいことである。

上記突支部材１３は、チユーブとチユーブとの
間に安定に着座させるために、その上端部と下端
部とは、相接するチユーブの曲面に相応する湾曲
面を備えており、またその上方のチユーブの重量
に耐え得るように、必要に応じて補強のためのヒ
レ部１３ａが形成されている。更に、突支部材１
３は、その取付け位置からの脱落防止のために、
上端部または下端部においてチユーブの表面に溶
接等により固着されている。この場合、上端部ま
たは下端部のいずれか一方、例えば上端部のみチ
ユーブ１表面に固着させ、下端部は単にチユーブ
１の表面に当接しているだけの非拘束状態にして
おくことが好ましい。それというのは、突支部材
１３を挟んで相隣るチユーブ１の上部と下部とは
使用時における昇温の度合が異なり、バーナ２３
に近い上部の方がより多く膨張し、その水平方向
の移動量が下部のそれよりも大きいからである。
上記のように一方の端部（上記の例は下端部）と
それに当接するチユーブ１とを非拘束状態として
おけば、突支部材１３を挟むチユーブ１の上部と
下部の熱膨張量（水平方向の移動量）の差は、突
支部材１３の下端面をスライド面とするチユーブ
１の上部と下部との水平方向の相対移動により吸
収せられるので、上記熱膨張量の差異に因るチユ
ーブの変形・破損を未然に防止することができ
る。

なお、チユーブ１の基端部１ａにおけるベロー
ズ４の破断防止と基端部１ａの保持チユーブ３か
らの抜け落ち防止のための補助手段として必要に
応じ、突支部材１３の上部のチユーブ１の炉壁３
２に向かう水平移動量（図では、右方向の水平移
動量）を規制するためのストツパ１４が突支部材
１３から適当な距離をおいてチユーブ１の表面
（この場合は、突支部材１３の下部のチユーブ表
面）に設けられる。

即ち、突支部材１３の下部のチユーブに比し、
上部のチユーブの熱膨張等による右方向の水平移
動量が、基端部１と保持チユーブ３との離脱を生
じさせる程に大きい場合に、その上部のチユーブ
と共に下部のチユーブの表面をスライドする突支
部材１３をストツパ１４に当接させ、突支部材１
３の上部のチユーブの右方向の移動をそ位置で停
止させることにより、それ以上に右方向に移動し
た場合に生じるベローズ４の破断・基端部１ａの
抜け落ちを未然に防止することができる。

〔考案の効果〕

本考案によれば、ラジアントチユーブは、バー
ナ側である基端部を自由端として炉内に設置さ
れ、使用時の熱膨張が十分に吸収されるので、従
来の取付け構造におけるような熱膨張に因る変
形・破損を生じることがなく、また、炉操業の高
温化等、使用条件の苛酷化にも十分に対処するこ
とができる。

更に、自由端をなす基端部に装着されるベロー
ズに対する熱影響は先端部を自由端とする従来の
取付け構造におけるそれよりも軽微でありベロー
ズの寿命が向上するので、長期にわたり安定した
炉操業を維持することができ、かつメインテナン
スコストの低減効果も得られる。

なお、本考案におけるラジアントチユーブの基
端部の取付け構造は、保持チユーブとの嵌め合わ
せとベローズの装着という簡素な構造であるか
ら、既設炉の大幅な改造を必要とせず、若干の設
計変更により容易に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るラジアントチユーブの炉
壁への取付け構造の一例を示す縦断面図、第２図
は炉内に該ラジアントチユーブを取付けた状態を
示す模式的説明図、第３図は従来のラジアントチ
ユーブの炉壁への取付け構造を示す縦断面図であ
る。 １，２１……ラジアントチユーブ、１ａ……基
端部、１ｂ……先端部、２２，２３……炉壁、３
……保持チユーブ、４，２４……ベローズ、２３
……バーナ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ラジアントチユーブのバーナ側基端部を挿入す
   るための炉壁の貫通孔内に該基端部を嵌合保持す
   るための保持チユーブが固定され、該保持チユー
   ブに基端部が軸方向にスライドし得るように嵌め
   合わされていると共に、ベローズがその嵌め合わ
   せ部を囲繞して保持チユーブと基端部とに掛け渡
   されていることを特徴とするラジアントチユーブ
   の炉壁への取付け構造。