JPH0330465B2 - - Google Patents

Description

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は本発明の一実施例による
レキユペレータの製造方法を説明するためのもの
で、第１図はその分解図、第２はその正面図、第
３図はその断面側面図、第４図はその平面図、第
５図はその底面図である。 図において、１はケーシング、２は上部ケーシ
ング、３は中部ケーシング、３ｂは下部管板、４
は下部ケーシング、５は伝熱チユーブである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ケーシング内に多数の伝熱チユーブを配設し
   てなり、燃焼用空気を燃焼排ガスにより予熱する
   レキユペレータの製造方法において、上記ケーシ
   ングを、伝熱チユーブが装着された上部ケーシン
   グと、上記伝熱チユーブの下端が挿入される挿入
   孔を有する下部管板が両側隅肉溶接により固着さ
   れた中部ケーシングと、排ガス入口室となる下部
   ケーシングとからなる３分割構造とし、上記上部
   ケーシングと中部ケーシングとを伝熱チユーブが
   下部管板の挿入孔内に挿入されるよう突き合わ
   せ、該両ケーシングの突合せ部の外側を溶接接続
   するとともに、伝熱チユーブと下部管板とをシー
   ル溶接し、しかる後上記中部ケーシングと下部ケ
   ーシングとを突き合わせ、該両ケーシングの突合
   せ部の外側を溶接接続することを特徴とするレキ
   ユペレータの製造方法。 【特許請求の範囲】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、燃焼排ガスを利用して燃焼用空気を
   予熱するレキユペレータ（熱交換器）の製造方法
   に関する。 〔従来の技術〕 一般にレキユペレータは高温の燃焼排ガス、例
   えば冷延コイル用焼鈍炉の加熱に用いられるラジ
   アントチユーブバーナの排ガスにより該バーナの
   燃焼用空気を予熱する、いわゆる省エネのための
   熱交換器である。このようなレキユペレータとし
   て、従来、円筒状のケーシング内に多数の伝熱チ
   ユーブを配設し、燃焼排ガスが伝熱チユーブ内を
   流れ、燃焼用空気がケーシング内を流れ、この際
   に両流体間で熱交換が行われるように構成したも
   のがあつた。この従来のレキユペレータの上記ケ
   ーシングは、直管状の本体部の下端に排ガス入口
   室を一体形成してなるものである。そしてこの本
   体部内に伝熱チユーブ挿入孔を有する上、下部管
   板を外方から装着し、これに伝熱チユーブをシー
   ル溶接するとともに、上、下部管板を外側からの
   隅肉溶接により本体部に溶接固着していた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、一般にレキユペレータでは、伝熱チ
   ユーブは高温の排ガスが流れるため低温の燃焼用
   空気が流れるケーシングより大きく熱膨張するこ
   ととなるが、この場合この熱膨張量の差に応じた
   力が上記上、下部管板に作用する。そのため上記
   従来のレキユペレータでは上、下部管板とケーシ
   ングとの溶接部に割れが発生し易いという問題が
   あつた。 上記下部管板の溶接部に割れが発生すると、燃
   焼用空気が排ガス入口室内に流入することとな
   る。一方、この燃焼用空気の流入により、メイン
   バーナに供給される空気量が減少したり変動した
   りするので、ラジアントチユーブ内で不完全燃焼
   が起こり、そのため発熱量が減少するばかりでな
   く、かなりの未燃ガスが排ガス中に混入した状態
   で上記排ガス入口室に導入される。するとこの未
   燃ガスが上記流入した燃焼用空気中の酸素と結合
   してこの排ガス入口室内で再燃焼することにな
   る。 上記再燃焼により、従来のレキユペレータで
   は、特にその下部が破損あるいは溶損し易く、そ
   のため寿命は１〜２年と極めて短いという問題が
   あつた。またこのレキユペレータの下部における
   燃焼により、該レキユペレータが装着された炉壁
   あるいは配管やその周辺部品に著しい損害が生
   じ、その修理費や修理のための操業停止が多く、
   その結果従来のレキユペレータを備えた熱処理炉
   では生産性が低下するという問題があつた。 上記下部管板の溶接部の割れを防止するために
   は、下部管板を両側隅肉溶接することが有効であ
   ると考えられるが、上記従来のレキユペレータで
   は、ケーシングの本体部と下部管板とは、その構
   造上、外方からの片側隅肉溶接しかできず、両側
   からの溶接は不可能であつた。 本発明はこのような従来の問題点を解消するた
   めになされたもので、下部管板の両面隅肉溶接を
   可能にして該下部管板の上、下方向の耐曲げ性を
   同一にできるとともに、該溶接部の割れの発生を
   防止でき、その結果燃焼用空気の排ガス入口室内
   への流入を防止して該室内での燃焼を防止できる
   とともに、寿命を延長できるレキユペレータの製
   造方法を提供することを目的としている。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明はレキユペレータの製造方法において、
   ケーシングを、伝熱チユーブが溶接固着された上
   部ケーシングと、伝熱チユーブ用挿入孔を有する
   下部管板が両側隅肉溶接により固着された中部ケ
   ーシングと、排ガス入口室となる下部ケーシング
   との３分割構造とし、上記中部ケーシングと上部
   ケーシングとを伝熱チユーブが下部管板の挿入孔
   に挿入されるよう突き合わせ、この状態で両ケー
   シングを溶接接合するとともに、伝熱チユーブを
   下部管板にシール溶接し、しかる後中部ケーシン
   グと下部ケーシングとを付き合わせて溶接固着し
   たことを特徴とするものである。 〔作用〕 本発明に係るレキユペレータの製造方法では、
   ケーシングを３分割し、予め中部ケーシングに下
   部管板を溶接固着するのであるから、この下部管
   板は両側からの隅肉溶接が容易確実に行われる。
   その結果下部管板の上、下方向の耐曲げ性が同一
   となり、下部管板が従来のように溶接部近くから
   変形するということはなく、該溶接部から離れた
   位置で滑らかに変形し、該溶接部に割れが生じる
   ことはない。従つて燃焼用空気が排ガス入口室に
   流入することはなく、燃焼用空気の流入に基づく
   上述の問題は解消される。 〔実施例〕 以下、本発明の実施例を図について説明する。 第１図は本発明の一実施例によるレキユペレー
   タの組立順序を説明するためのもので、第２図は
   ないし第５図は本実施例方法により組み立てられ
   たレキユペレータを示す。図において、１は上部
   ケーシング２、中部ケーシング３、及び排ガス入
   口室としての下部ケーシング４に３分割されたケ
   ーシングであり、まず、この各ケーシング２，
   ３，４の構造について詳述する。 上記上部ケーシング２は直管状のもので、これ
   の上部には燃焼用空気を該ケーシング２内に導入
   するための空気入口管２ａが接続され、該ケーシ
   ング２の上記入口管２ａ上方には伸縮管であるベ
   ローズ２ｂが溶接接続されている。このベローズ
   ２ｂは低温空気入口部の上方に配設されているの
   で温度による損傷が防止される。またこの上部ケ
   ーシング２のベローズ２ｂ下方の空気入口管２ａ
   から平面でみて左、右に90度の位置には、該レキ
   ユペレータを焼鈍炉の炉壁に取り付け固定するた
   めの保持金具２ｄが設けられている。なお、2cは
   吊りピース、２ｅは検温タツプである。 そして上記上部ケーシング２内には多数の伝熱
   チユーブ５が配設されており、この各チユーブ５
   は５枚のバツフルプレート６、タイロツド７、ス
   リーブ８及び上部管板９によつて所定間隔をあけ
   て配置され、その上端は上部管板９を通つて外方
   に臨み、上部管板９にシール溶接されている。こ
   の上部管板９はその外側面が上部ケーシング２の
   ベローズ３上方に片側隅肉溶接により気密に固着
   されている。また上記伝熱チユーブ５の下端部は
   上部ケーシング２の下方に突出している。 ここで上記伝熱チユーブ５の総伝熱面積は、排
   ガスが流量約90Nm³／Hr、入口温度800度で、か
   つ燃焼用空気が流量約81Nm³／Hr、入口温度40
   度の場合、2.0〜3.5m²が最適である。2.0m²未満で
   は高温空気、換言すれば回収する二次空気温度は
   300度以下となり省エネ効果がなく、また3.5m²を
   越えて5.0m²に近づくと、上記温度が550度近くに
   達し、たとえ割れが生じなくとも下部ケーシング
   ４や後述の下部管板３ｂを劣化させたり、さらに
   はラジアントチユーブやメインバーナを損傷させ
   たり、時には炉壁に亀裂を発生させたりするため
   好ましくない。またこのときバツフルプレート６
   は３〜７枚、間隔は150〜200mmが望ましい。 上記中部ケーシング３には燃焼用空気を該ケー
   シング３から取り出すための空気出口管３ａが接
   続されており、該出口管３ａには検温タツプ３ｄ
   が接続されている。また上記中部ケーシング３の
   空気出口管３ａ下方には上記各伝熱チユーブ５の
   下端を挿入固定するための挿入孔３ｃを有する下
   部管板３ｂが配設されており、この下部管板３ｂ
   はこれの上側面及び下側面が該中部ケーシング３
   に隅肉溶接により気密に固着されている。 上記下部ケーシング４は円錐台状の本体に直管
   部４ａを接続したもので、図示していないが、内
   面にはキヤスタ脱落防止金具が植設され、耐熱性
   かつ断熱性のキヤスタが内張りされている。 次に上記各ケーシング２，３，４に組立作業に
   ついて説明する。 まず上記中部ケーシング３の上端に、下部管板
   ３ｂの挿入孔３ｃ内に伝熱チユーブ５の下端が挿
   入されるよう上記上部ケーシング２の下端を突き
   合わせ、この状態で両ケーシング２，３の突合せ
   部外側のみをTIG溶接により裏波溶接継手となる
   ように溶接接続し（第３図のＡ参照）、次に上記
   伝熱チユーブ５の下端を外側から隅肉溶接により
   下部管板３ｂにシール溶接する（第３図のＢ参
   照）。 ここで伝熱チユーブ５を下部管板３ｂにシール
   溶接する際に、ベローズ２ｂを上方から押圧して
   伝熱チユーブ５とケーシング１との熱膨張量の差
   の約1/2（例えば２〜12mm）収縮させ、この状態
   で溶接一体化する。このようにすればベローズ２
   ｂは熱間時には元の状態に戻る方向に力が作用す
   ることとなり、該ベローズ２ｂに生じる引張応力
   はかなり低減される。 しかる後に上記中部ケーシング３の下端に下部
   ケーシング４の上端を突き合わせ、両者を上記上
   部ケーシング２と中部ケーシング３との溶接と同
   じ要領で外側から溶接する（第３図のＣ参照）。
   するとこれにより、第２図ないし第５図に示すレ
   キユペレータが形成される。 そして最後に該レキユペレータの外周部を20〜
   50mm厚さの無機繊維製マツト状断熱材１０で被覆
   する。この場合、上記ベローズ２ｂ部分より下方
   を被覆するのが望ましい。 次に作用効果について説明する。 本実施例レキユペレータを焼鈍炉の燃焼系統に
   組み込むには、上記保持金具２ｄを焼鈍炉炉壁の
   支持部上に固定し、燃焼空気配管を水平、及び水
   垂方向の伸縮管を介して空気入口管２ａ、出口管
   ３ａに接続する。なお、空気出口管３ａとメイン
   バーナ間の伸縮管は耐熱性フレキシブルチユーブ
   とする。また、排ガス配管を排ガス入口室である
   下部ケーシング４に接続する。そして上記メイン
   バーナを点火すると排ガスが排ガス入口室４から
   伝熱チユーブ５内に導入され、一方燃焼用空気が
   ケーシング１内に導入されて予熱され、メインバ
   ーナに供給される。 そしてこの際本実施例においても、従来のもの
   と同様に、伝熱チユーブ５がケーシング１より大
   きく熱膨張し、この熱膨張量の差はベローズ２ｂ
   により吸収されるが、この場合のベローズ２ｂの
   反発力に応じて下部管板３ｂはその中央部が上下
   方向に変形することとなる。この場合、従来のレ
   キユペレータでは、下部管板のケーシング本体部
   との溶接が外側からの片側隅肉溶接であるので、
   中央が下方に突出変形する際の溶接強度が弱く、
   この下部管板は該溶接部近傍から変形し、該溶接
   部に割れが生じ易いと言う問題があつた。しかる
   に本実施例では、ケーシング１を３分割し、中部
   ケーシング３に予め下部管板３ｂを溶接しておく
   ようにしたので、両側隅肉溶接が可能となり、そ
   の結果、下部管板３ｂは中央が下方に突出する場
   合の溶接強度が弱いということはなく、この下部
   管板３ｂは溶接部から離れた中央部で滑らかに変
   形し、溶接部に割れが生じことはない。 つまり、従来のレキユペレータでは、その構造
   上継手効率の悪いケーシングと下部管板との接合
   に溶接品質のあまりよくない最終溶接をもつてこ
   ざるを得なかつたのに対し、本実施例では、継手
   効率の高い各部ケーシング２，３，４相互の接続
   に溶接品質のあまりよくない最終溶接をもつてく
   ることとなるので、全体としての製品品質は極め
   て向上し、この点から溶接部の割れを防止でき、
   空気洩れによる不完全燃焼や、排ガス入口室４内
   での再燃焼事故が生じるのを防止できる。 なお、上記実施例では、下部ケーシング４とし
   て下端に直管部４ａを有する円錐台状のものを示
   したが、この下部ケーシング４はさらに上端部に
   中部ケーシング３と同径の直管部を有するものに
   してもよく、このようにすればこの下部ケーシン
   グ４と中部ケーシング３との溶接がさらに容易確
   実となる。 〔発明の効果〕 以上のように本発明に係るレキユペレータの製
   造方法によれば、ケーシングを、伝熱チユーブが
   固定された上部ケーシングと、予め下部管板が両
   側隅肉溶接された中部ケーシングと、排ガス入口
   室としての下部ケーシングとの３分割構造とした
   ので、下部管板を中部ケーシングに両側隅肉溶接
   により容易確実に固着でき、そのため該溶接部に
   割れが生じるのを防止でき、レキユペレータの寿
   命を延長できるとともに、排ガス入口室内での再
   燃焼及びこれに伴う損傷を防止できる効果があ
   る。