JPH02293503A - スキンケーシング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、発電用ボイラ、産業用ボイラなど起動・停止
を繰り返すような運転状態の変動の多い熱交換器に採用
して好適なスキンケーシング装置に関する。

従来の技術 発電用ボイラなどの熱交換器では、炉壁を形成する炉壁
管とガス通路を形成する調板壁とをベロー型のスキンケ
ーシングによってシールしながら連結している。

第１２図はベローの方向を横方向に設置した従来のスキ
ンケーシング装置を示したものであり、第１３図はその
ｘｍ−ｘｍ線に沿う断面図である。また、第１４図はべ
ローの方向を縦方向に設置した従来のスキンケーシング
装置を示したものであり、第１５図はそのｘｖ−ｘｖ線
に沿う断面図である。

これらの図において、１は炉壁管、２は鋼板壁の縁金物
、３はベロー型スキンケーシング、４は炉壁管１の管寄
せである。

ところで、最近の発電用ボイラでは、起動・停止を頻繁
に繰り返したり、負荷条件を変化させたりするため、熱
交換器の種々の部位において複雑な温度変化を呈し、部
位によっては過大な熱応力を発生することとなり、その
繰り返しのために材料が疲労し、損傷を起こす恐れがあ
った。

第１６図は第１２図および第１３図ζこ示したベローを
横向きにした装置における熱応力の分布を示したもので
、この場合、ｄ＋方向の伸縮に対しては発生応力は小さ
いが、ｄ，方向の伸縮（剪断変形）に対しては、ベロー
の端部に伸縮が集中し、このため、べロー四角部（ａｔ
〜ａａ）部に過大な応力が発生し、破断することになる
。

また第１７図は、第１４図および第１５図に示した縦方
向にべロ一を配置した場合の応力発生状況を示したもの
で、この場合は、ｄ，方向の剪断変形に対しては、第１
６図のｄｔ方向の剪断力が生じた場合と同様に、ベロ一
四角部（ａｓ〜ａｓ）に過大な応力が発生する。

また、上側と下側に温度差が生じ、上側が伸びようとす
る場合は、第１８図に点線で示すように、扇状に変形し
ようとする。

しかし、上側がボイラの炉壁管１で、下側はガス通路の
縁金物２であることから、両者に拘束されて、点線に示
すようには変形できず、水平方向のみに変形する。この
ため、第１７図に示すべロー端部のＪｉｓ＊　ａ　ｅ　
＊　ａ　Ｗ　ｌ　ａ　ｓ部に過大な応力が発生する。

これらの欠点を少なくするために、第１９図お上び第２
０図に示すように、縦方向のべロー３８と横方向のべロ
ー３ｂとを組合せることにより、複数方向の変位を許容
しようと試みられたものもあるが、ベローの扇状変形が
それぞれ拘束されたり、またその変形を許容するために
、反対方向のべローが設けてあるため、図中に○印を付
した各部に過大な応力が発生するものであった。

更には、ベロー３ａとベロー３ｂとは直交する方向に直
接結合されていることから、この結合部に各ベローの変
形から生じる力がかかり、局部的に破傷しやすく、実用
的にはなりえなかった。

発明が解決しようとする課題 上述した如く、発電用ボイラのように起動・停止及び負
荷変化により複雑な温度変化及び温度差が生じる機器に
適用される従来のスキンケーシング装置は、過大な熱応
力が発生し、その繰返しによる疲労損傷により、亀裂が
発生し、ついには破断することがあり、ガスもれを起こ
すので、そのたびにユニットを停止して補修しなければ
ならないという問題があった。

本発明は、このような欠点を解消するためになされたも
のである。

課題を解決するための手段 本発明は、水管または蒸気管で一方の壁を形成し、この
壁に鋼板などで形成された他方の壁をシールしながら連
結してガスまたは空気通路を形成する熱交換器のスキン
ケーシング装置において、萌記一方の壁に他方の壁をシ
ールしながら連結するスキンケーシングを、少なくとも
２段に折曲させた縦型の連続ベローで形成して成るもの
である。

作用 上記の手段によると、縦型のベローを２段に折曲させた
ので、両側は一端が拘束されているものの、拘束方向と
交差する方向には変形可能であり、また中間部はいずれ
の方向へも自由に変形できるため、スキンケーシング装
置のどの部分にも過大な応力が発生することはない。

実施例 以下本発明の実施例について第１図ないし第１０図を参
照して詳細に説明する。

第１図は本発明のスキンケーシング装置を発電用ボイラ
の火炉壁と後部煙道出口ダクトのシール構造に適用した
ー実施例の斜視図、第２図は第１図の■−■線に沿う断
面図、第３図および第イ図は夫々第２図の■一■線及び
■−ＩＶ線に沿う断面図である。

これらの図において、１１は火炉後壁管、ｌ２は後部煙
道出口ダクト縁金物、１３は本発明のスキンヶーシング
装置で２段に折曲したべローから成っている。

また、１４．　１５は、火炉後壁管１１およびダクト縁
金物ｌ２に本発明のスキンケーシング装置ｌ３をそれぞ
れ取付けるための取付金物を示す。

次に、第５図ないし第７図は本発明をボイラの後部煙道
下郎と出口ダクトを連結する部位に適用した実施例を示
したもので、第５図は本実施例の全体斜視図、第６図は
第５図のＶｌ−Ｖｌ線に沿う断面図、第７図は第６図の
■一■線に沿う断面図を示す。

これらの図において、１６は後部煙道壁管、１７は後部
煙道壁管１６の管寄せ、１８は後部煙道出口ダクトの縁
金物、１９および２０はそれぞれ後部煙道壁管ｌ６及び
ダクト縁金物ｌ８に本発明のスキンケーシング装置ｌ３
を取付けるための取付金物を示す。

これらの図に示したように、本発明のスキンケーシング
装置１３は、第１の実施例（第１図ないし第４図）では
、ベローをクランク状に２段に折曲させたものであり、
第２の実施例（第５図ないし第７図）では、ベローを凸
状に４段に折曲させ、各両端を固定するようにしたもの
である。

そこで、まず第２図に示されているスキンケーシング装
置１３のクランク状に２段に折曲したベローについて、
その変形の状況を解析する。

第８図にそのベローの形を概略的に線図として示してあ
るが、夫々一端が拘束されている部分をＢ部，Ｃ部とし
、このＢ部．Ｃ部の中間に位置する部分をＡ部とすると
、縦型ベローが折曲された部分、Ｂ部及びＣ部は、それ
ぞれ、一端が拘束されているためｄｂ＋．　ｄａｔ方向
へ′は変形しないが、ｄｂｔ＊　ｄｃ１方向へはベロー
板の面外方向の歪みにより変形が可能である。

従って、第８図のＩＸ−ＴＸ線方向矢視図である第９図
に示すように、縦型ベローのＡ部においては、Ａ＋方向
へ自由に変形することが可能となり、扇状に変形できる
ため、過大な応力が発生しないことになる。

更に、Ａ部とＢ部及びＡ郎とＣ部との接合部は、同じ縦
型ベローが折曲したものであるから、Ａ，，１１，方向
への変形は共に全く同様の変形が可能となり、局所的な
応力集中も発生することはない。

また、本発明の応用例として、第１０図に示すように、
べローを３段に折曲することが考えられる。

この場合は、Ａ．Ａｏ郎が扇形に変形することが可能で
あり、Ｂ．，　Ｃ．部は第８図のＢ，Ｃ部と略同様の変
形となる。第５図ないし第７図に示した凸型に４段に折
曲したものも同様である。

なお、第１１図に示すように、Ｌ状に１段折曲として両
端を拘束した場合は、縦型ベロー各面の面外方向の変形
（ｄＬ．　ｄｌ２＊）は可能であるが、実際上は、ｄＬ
方向へ変形しようとすると、Ｈ．部が拘束されているこ
とから変形できず、本発明の目的を達することはできな
い。

本発明は上述の実施例に限定されることなく、要旨を逸
脱しない範囲内で種々変形して実施できることは云うま
でもない。

例えば、ボイラの熱膨張は、ボイラ中心を基点として起
り、ボイラ中心部は伸び量も少ないので、スキンケーシ
ング装置をボイラ中心に近い部分ではべローを採用せず
に平板を折曲させた構造とし、中心から離れた部分を、
ベローを２段に折曲した構造としてもよい。

また、本スキンケーシング装置においては、第１図、第
２図にＧｔ，　Ｇ＊で示す屈曲部が扇形変形を許容する
ことになり、ここを角取合とせず、滑らかな半径状の曲
げとすることにより、局所的な応力集中が生じないよう
にすることができる。

更に、第５図ないし第７図に示した実施例において、ス
キンケーシング装置ｌ３を凸型状にすることにより、後
部煙道壁管用管寄せ１７を迂回してスペースを節約する
ことができる。また、第７図に示すコーナ郎においては
、折曲ベロー側面に一部平板２１を有し、最コーナ部は
半球形状の接合金物２２を設けることにより、ＴＩ＋　
Ｔｔ＋　Ｔａ部の扇形変更を阻害することなく局所応力
も生じないようにすることができる。

発明の効果 以上詳述したように、本発明によれば、局所的な応力集
中が排除されるため、複雑な温度変化が生じる機器にあ
っても、その繰り返しによる部材の疲労損傷が防止され
るという大きな効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスキンケーシング装置を発電用ボイラ
の火炉壁と後部煙道出口ダクトのシール構造に適用した
ー実施例の斜視図、第２図は第１図の■一■線に沿う断
面図、第３図は第２図の■−■線に沿う断面図、第４図
は第２図のＩＶ−Ｉｔ／線に沿う断面図、第５図は本発
明をボイラの後部煙道下部と出口ダクトとを連結する部
位に適用した実施例の斜視図゜、第６図は第５図のＶＩ
−Ｖｌ線に沿う断面図、第７図は第６図の■一■線に沿
う断面図、第８図は本発明の作用を説明するために第２
図の要部を簡略的゜に示した線図、第９図は第８図のＩ
Ｘ　−　ＩＸ線方向に沿う線図、第ｌθ図は本発明の他
の実施例を説明するために示した説明図、第１１図は本
発明が適用されない事例を説明するために示した説明図
、第１２図および第１４図は従来のスキンケーシング装
置の夫々異なった２つのタイプを示した正面図、第１３
図は第１２図のｘｍ−ｘｍ線に沿う断面図、第１５図は
第１４図のｘｖ−ｘｖ線に沿う断面図、第１６図ないし
第１８図は従来の装置における応力の発生状況を説明す
るために示した説明図、第１９図および第２０図は従来
のスキンケーシング装置の他の２つのタイプを示した正
面図である。 ｌ１・・火炉後壁管、１２・・後部煙道出口ダクト縁金
物、１３・・スキンケーシング装置、１４．　１５・・
取付金物。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水管または蒸気管で一方の壁を形成し、この壁に鋼板な
   どで形成された他方の壁をシールしながら連結してガス
   または空気通路を形成する熱交換器のスキンケーシング
   装置において、前記一方の壁に他方の壁をシールしなが
   ら連結するスキンケーシングを、少なくとも２段に折曲
   させた縦型の連続ベローで形成したことを特徴とするス
   キンケーシング装置。