JPH0443752Y2 - - Google Patents

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JPH0443752Y2
JPH0443752Y2 JP1985022648U JP2264885U JPH0443752Y2 JP H0443752 Y2 JPH0443752 Y2 JP H0443752Y2 JP 1985022648 U JP1985022648 U JP 1985022648U JP 2264885 U JP2264885 U JP 2264885U JP H0443752 Y2 JPH0443752 Y2 JP H0443752Y2
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flange
heat exchanger
tube
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receiving surface
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Description

【考案の詳細な説明】 「技術分野」 本考案はセラミツク製の伝熱管を有するバイオ
ネツト型熱交換器に関し、さらに詳しくはセラミ
ツク製の伝熱管の保持構造に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to a bayonet type heat exchanger having a heat exchanger tube made of ceramic, and more particularly to a holding structure for a heat exchanger tube made of ceramic.

「従来技術およびその問題点」 近年、例えば1000℃以上の高温流体の熱交換を
可能とするため、セラミツク製の伝熱管が用いら
れるようになつてきた。セラミツク製の伝熱管を
用いる場合にはね伝熱管を管板に保持する保持構
造に留意しなければならない。従来より、熱交換
器の管板と伝熱管との接続方法として、例えば金
属製の伝熱管の場合は、溶接、拡管などの方法が
用いられている。しかし、セラミツク製の伝熱管
を用いた場合には、セラミツクと金属との熱膨張
率の差により、セラミツクの破損や、流体の漏洩
などが起こるため、金属製の伝熱管の接続方法を
そのまま採用することはできなかつた。特に、バ
イオネツト型の熱交換器において、伝熱管をセラ
ミツクとした場合の有効な保持機構は未だ知られ
ていなかつた。
"Prior Art and its Problems" In recent years, ceramic heat transfer tubes have come into use to enable heat exchange of high temperature fluids of, for example, 1000° C. or higher. When using ceramic heat exchanger tubes, care must be taken regarding the retaining structure for retaining the heat exchanger tubes on the tube plate. BACKGROUND ART Conventionally, methods such as welding and tube expansion have been used to connect a tube sheet of a heat exchanger and a heat exchanger tube, for example, in the case of a metal heat exchanger tube. However, when ceramic heat exchanger tubes are used, the difference in thermal expansion coefficient between ceramic and metal may cause damage to the ceramic or fluid leakage, so the connection method for metal heat exchanger tubes is used as is. I couldn't do it. In particular, in a bayonet type heat exchanger, an effective retention mechanism when the heat exchanger tubes are made of ceramic has not yet been known.

「考案の目的」 本考案の目的は、セラミツク製伝熱管を有する
バイオネツト型熱交換器において、セラミツクの
破損や流体の漏洩などが起こらないように伝熱管
を保持することにある。
``Purpose of the invention'' The purpose of the invention is to maintain the heat exchanger tubes in a bayonet type heat exchanger having ceramic heat exchanger tubes so as to prevent damage to the ceramics and leakage of fluid.

「考案の構成」 本考案によるバイオネツト型熱交換器は、一端
が管板に支持され他端が閉塞されたセラミツク製
の外筒と、一端が管板に支持され他端が前記外筒
内に挿入されて開口された内筒とからなる伝熱管
を有し、前記外筒の開口端部にはフランジが形成
され、前記管板には前記フランジの端面が密着さ
れる受け面が形成され、前記フランジに保持デイ
スクが係合し、この保持デイスクが付勢手段によ
つて前記管板側に付勢されて、前記フランジの端
面と前記管板の受け面とが圧着されている。
``Structure of the invention'' The bayonet type heat exchanger according to the invention includes a ceramic outer cylinder whose one end is supported by a tube sheet and the other end is closed, and whose one end is supported by the tube sheet and the other end is inside the outer cylinder. The heat exchanger tube has a heat exchanger tube consisting of an inner tube inserted into the tube and opened, a flange being formed at the open end of the outer tube, and a receiving surface to which the end surface of the flange is formed in close contact with the tube plate. A holding disk is engaged with the flange, and this holding disk is urged toward the tube sheet by a biasing means, so that the end surface of the flange and the receiving surface of the tube sheet are pressed together.

このように、外筒のフランジ端面が付勢手段に
より管板の受け面に圧着されているので、流体の
漏洩を確実に防止することができる。また、高温
下において、セラミツクと金属との熱膨張の差が
生じても、その寸法変化を付勢手段が吸収するの
でセラミツク製外筒に無理な応力がかからず、外
筒が破損することはない。
In this way, since the flange end surface of the outer cylinder is pressed against the receiving surface of the tube plate by the biasing means, leakage of fluid can be reliably prevented. Furthermore, even if a difference in thermal expansion occurs between ceramic and metal at high temperatures, the biasing means absorbs this dimensional change, so that no excessive stress is applied to the ceramic outer cylinder, and the outer cylinder is prevented from being damaged. There isn't.

本考案の好ましい態様によれば、付勢手段とし
てスプリングまたは流体圧機構が用いられる。ス
プリングとしてはコイルバネ、さらバネ等種々の
ものが使用可能であり、材質は耐熱合金が好まし
い。流体圧機構としては、例えばピストンが挿入
されたシリンダ内に水、窒素等の加圧された液体
または機体を導入し、ピポツトに圧力を作用させ
る機構が採用できる。
According to a preferred embodiment of the invention, a spring or a hydraulic mechanism is used as the biasing means. Various springs such as coil springs and bellows springs can be used, and the material is preferably a heat-resistant alloy. As the fluid pressure mechanism, for example, a mechanism may be employed in which a pressurized liquid such as water or nitrogen or a body is introduced into a cylinder into which a piston is inserted, and pressure is applied to the pivot.

本考案のさらに好ましい態様によれば、フラン
ジ、保持デイスクおよび付勢手段の外筒が管板に
設けられた水冷ジヤケツトで囲まれている。この
ようにして、外筒の保持部分を水冷ジヤケツトに
より輻射冷却することにより、保持部分の熱によ
る強度劣化を防止することができる。
According to a further preferred embodiment of the invention, the flange, the retaining disk and the outer cylinder of the biasing means are surrounded by a water cooling jacket provided in the tube sheet. In this way, by radiant cooling the holding portion of the outer cylinder using the water cooling jacket, it is possible to prevent strength deterioration of the holding portion due to heat.

「考案の実施例」 第1図には本考案によるバイオネツト型熱交換
器の一実施例が示されている。
"Embodiment of the invention" FIG. 1 shows an embodiment of a bayonet type heat exchanger according to the invention.

伝熱管11は、セラミツク製の外筒12と耐熱
金属製の内筒13とからなつている。外筒12は
下端部が閉塞され、上端開口部にフランジ12a
が形成されている。フランジ12aの下面には断
熱リング14を介して保持デイスク15が係合し
ている。下部管板16の突設片17にはボルト1
8が挿通され、ボルト18の下端部は保持デイス
ク15に螺着している。ボルト18の頭部と突設
片17との間にはスプリング19が介在され、こ
れによりボルト18は保持デイスク15を上方に
付勢している。
The heat exchanger tube 11 consists of an outer cylinder 12 made of ceramic and an inner cylinder 13 made of heat-resistant metal. The outer cylinder 12 is closed at its lower end and has a flange 12a at its upper opening.
is formed. A holding disk 15 is engaged with the lower surface of the flange 12a via a heat insulating ring 14. Bolts 1 are attached to the protruding piece 17 of the lower tube plate 16.
8 is inserted through the bolt 18, and the lower end of the bolt 18 is screwed onto the holding disk 15. A spring 19 is interposed between the head of the bolt 18 and the protruding piece 17, so that the bolt 18 urges the holding disk 15 upward.

下部管板16には受けリング20が固着されて
おり、受けリング20の中央部は円筒状に下方に
延び、下端が受け面20aとなつている。そし
て、上方に付勢された保持デイスク15が断熱リ
ング14を介して外筒12のフランジ12aを押
し上げ、フランジ12aの端面と受けリング20
の受け面20aとが圧着されている。この場合フ
ランジ12aと受け面20aの接触面は共に平滑
に処理されている。これらの保持部分の外周を下
部管板16内部に形成された水冷ジヤケツト21
が囲んでいる。内筒13は上端部を徐々にラツパ
状に拡径され、上部管板22にボルト23で固定
されている。また、内筒13の下端部は外筒12
内に挿入されて開口されている。内筒13上端部
の取付け部外周は、上部管板22の水冷ジヤケツ
ト24で囲まれている。
A receiving ring 20 is fixed to the lower tube plate 16, and the central portion of the receiving ring 20 extends downward in a cylindrical shape, and the lower end serves as a receiving surface 20a. Then, the holding disk 15 urged upward pushes up the flange 12a of the outer cylinder 12 via the heat insulating ring 14, and the end face of the flange 12a and the receiving ring 20
The receiving surface 20a of is crimped. In this case, the contact surfaces between the flange 12a and the receiving surface 20a are both smoothed. A water cooling jacket 21 formed inside the lower tube plate 16 covers the outer periphery of these holding portions.
is surrounded by The inner cylinder 13 has an upper end portion gradually enlarged in diameter in a tapered shape, and is fixed to the upper tube plate 22 with bolts 23. In addition, the lower end of the inner cylinder 13 is connected to the outer cylinder 12.
It is inserted inside and opened. The outer periphery of the attachment portion at the upper end of the inner cylinder 13 is surrounded by a water cooling jacket 24 of the upper tube plate 22.

さらに、下部管板16および上部管板22はい
ずれも断熱材25で覆われている。なお、断熱材
25は内筒13上端部の拡径された部分の内周に
も設けられている。そして、流路26は、外筒1
2と内筒13の間隙を通り、さらに内筒13内を
通り、出口27に連通している。また、流路28
は、伝熱管11の外筒12に対して直交するよう
になつている。
Further, both the lower tube sheet 16 and the upper tube sheet 22 are covered with a heat insulating material 25. Note that the heat insulating material 25 is also provided on the inner periphery of the enlarged diameter portion of the upper end of the inner cylinder 13. The flow path 26 is connected to the outer cylinder 1.
2 and the inner cylinder 13, further passes through the inner cylinder 13, and communicates with the outlet 27. In addition, the flow path 28
are orthogonal to the outer cylinder 12 of the heat exchanger tube 11.

このバイオネツト型熱交換器においては、例え
ば加熱流体HLは流路28を流れ、伝熱管11の
外筒12に接触して外筒12を加熱する。被加熱
流体CLは流路26を通り、外筒12と内筒13
の間隙を通り、外筒12の下端部で反転して内筒
13内を通り、出口27から流出する。したがつ
て、被加熱流体CLは外筒12と内筒13aの間
隙を通るときに外筒12の壁を介して加熱流体
HTと熱交換される。
In this bayonet type heat exchanger, for example, the heating fluid HL flows through the flow path 28, contacts the outer cylinder 12 of the heat transfer tube 11, and heats the outer cylinder 12. The heated fluid CL passes through the flow path 26 and passes through the outer cylinder 12 and the inner cylinder 13.
It passes through the gap, turns around at the lower end of the outer cylinder 12, passes through the inner cylinder 13, and flows out from the outlet 27. Therefore, when the heated fluid CL passes through the gap between the outer cylinder 12 and the inner cylinder 13a, the heated fluid CL passes through the wall of the outer cylinder 12.
Heat exchanged with HT.

このような熱交換において、伝熱管11の外筒
12のフランジ12a端面がスプリング19の付
勢力により受けリング20の受け面20aに圧接
されているので、液体の漏洩が防止される。ま
た、高温下において、セラミツク製の外筒12と
金属製の受けリング20、保持デイスク15、ボ
ルト18との間で熱膨張率の差による寸法変化が
生じたとしても、スプリング19がそれを吸収す
るため、フランジ12aと受け面20aとの接触
圧に変化が生じないようにすることができる。こ
のため、セラミツク製の外筒12の破損を防止
し、かつ、液体の漏洩を防止できる。
In such heat exchange, the end face of the flange 12a of the outer cylinder 12 of the heat transfer tube 11 is pressed against the receiving surface 20a of the receiving ring 20 by the biasing force of the spring 19, so that leakage of liquid is prevented. Furthermore, even if dimensional changes occur between the ceramic outer cylinder 12, the metal receiving ring 20, the holding disk 15, and the bolts 18 due to differences in thermal expansion coefficients at high temperatures, the spring 19 absorbs this change. Therefore, it is possible to prevent a change in the contact pressure between the flange 12a and the receiving surface 20a. Therefore, damage to the ceramic outer cylinder 12 can be prevented, and liquid leakage can also be prevented.

さらに、外筒12の取付け部外周には下部管板
16の水冷ジヤケツト21が配置され、内筒13
の取付け部外周に上部管板22の水冷ジヤケツト
24が配置されているので、高温による取付け部
の金属部品の強度劣化が防止される。また、内筒
13の上端部の拡径内周にも断熱材2が設けられ
ているので、内筒13の取付け部が直接高温の流
体に接触することが防止される。なお、加熱流体
HTを流路26に流し、被加熱流体CLを流路2
8に流すようにしてもよい。
Further, a water cooling jacket 21 of the lower tube plate 16 is arranged around the outer periphery of the attachment part of the outer cylinder 12, and
Since the water cooling jacket 24 of the upper tube plate 22 is disposed around the outer periphery of the attachment part, deterioration in the strength of the metal parts of the attachment part due to high temperatures is prevented. Further, since the heat insulating material 2 is also provided on the enlarged diameter inner periphery of the upper end of the inner cylinder 13, the attachment part of the inner cylinder 13 is prevented from coming into direct contact with the high temperature fluid. In addition, heating fluid
HT flows through channel 26, and heated fluid CL flows through channel 2.
8 may be used.

第2図には本考案によるバイオネツト型熱交換
器の他の実施例が示されている。
FIG. 2 shows another embodiment of the bayonet type heat exchanger according to the present invention.

この実施例では上記実施例のスプリング19の
代りに流体圧機構が用いられている。すなわち、
下部管板16にシリンダ29が形成され、このシ
リンダ29内にピストン30が挿入されている。
そして、ピストン30にボルト18が連結され、
ボルト18はシリンダ29の底部を挿通されて下
端部が保持デイスク15に螺着している。さら
に、加熱流体流路31を通してシリンダ29内に
加熱流体が導入されるようになつている。
In this embodiment, a fluid pressure mechanism is used in place of the spring 19 of the above embodiment. That is,
A cylinder 29 is formed in the lower tube plate 16, and a piston 30 is inserted into the cylinder 29.
Then, the bolt 18 is connected to the piston 30,
The bolt 18 is inserted through the bottom of the cylinder 29, and its lower end is screwed onto the holding disk 15. Furthermore, heating fluid is introduced into the cylinder 29 through the heating fluid passage 31 .

したがつて、シリンダ29内に導入された加熱
流体によりピストン30が押し上げられ、それに
伴なつてボルト18および保持デイスク15が押
し上げられ、保持デイスク15は外筒12のフラ
ンジ12aを受けリング20の受け面20に圧接
させて固定する。この実施例においても、高温下
においてセラミツク製の外筒12と金属製の受け
リング20、保持デイスク15、ボルト18との
間で熱膨張率の差による寸法変化が生じたとして
も、加熱流体がそれを吸収するため、フランジ1
2aと受け面20aとの接触圧に変化が生じない
ようにすることができる。
Therefore, the piston 30 is pushed up by the heated fluid introduced into the cylinder 29, which in turn pushes up the bolt 18 and the retaining disk 15, and the retaining disk 15 presses and fixes the flange 12a of the outer tube 12 against the receiving surface 20 of the receiving ring 20. Even in this embodiment, even if dimensional changes occur due to differences in the thermal expansion coefficients between the ceramic outer tube 12 and the metal receiving ring 20, the retaining disk 15, and the bolt 18 at high temperatures, the heated fluid absorbs the changes, and the flange 12a is fixed in place.
This can prevent any change in the contact pressure between the contact surface 2a and the receiving surface 20a.

「考案の効果」 以上説明したように、本考案によれば、外筒の
開口端部にフランジが形成され、管板にフランジ
の端面が密着される受け面が形成され、フランジ
に保持デイスクが係合し、この保持デイスクが付
勢手段によつて管板側に付勢されて、フランジの
端面と管板の受け面とが圧着されているので、高
温下においてセラミツク製の外筒とこれを保持す
る金属製の受け面や保持デイスクとの間に熱膨張
率の差による寸法変化が生じたとしても、この寸
法変化を付勢手段が吸収し、フランジと受け面と
を所定の接触圧で圧着保持することができる。し
たがつて、流体の漏洩を防止し、かつ、セラミツ
ク製の外筒の破損を防止できる。
"Effect of the invention" As explained above, according to the invention, a flange is formed at the open end of the outer cylinder, a receiving surface is formed on the tube plate to which the end surface of the flange is brought into close contact, and a retaining disk is attached to the flange. This retaining disk is urged toward the tube sheet by the urging means, and the end face of the flange and the receiving surface of the tube sheet are crimped, so that the ceramic outer cylinder and this Even if a dimensional change occurs due to a difference in coefficient of thermal expansion between the metal receiving surface or holding disk that holds the flange, the biasing means absorbs this dimensional change and maintains a predetermined contact pressure between the flange and the receiving surface. It can be crimped and held. Therefore, it is possible to prevent fluid leakage and damage to the ceramic outer cylinder.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案によるバイオネツト型熱交換器
の一実施例を示す要部断面図、第2図は本考案に
よるバイオネツト型熱交換器の他の実施例を示す
要部断面図である。 図中、11は伝熱管、12は外筒、12aはフ
ランジ、13は内筒、14は断熱リング、15は
保持デイスク、16は下部管板、17は突設片、
18はボルト、19はスプリング、20は受けリ
ング、20aは受け面、21は水冷ジヤケツト、
22は上部管板、24は水冷ジヤケツト、25は
断熱材、26は流路、27は出口、28は流路、
29はシリンダ、30はピストンである。
FIG. 1 is a sectional view of a main part showing one embodiment of a bayonet type heat exchanger according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a main part showing another embodiment of a bayonet type heat exchanger according to the present invention. . In the figure, 11 is a heat transfer tube, 12 is an outer cylinder, 12a is a flange, 13 is an inner cylinder, 14 is a heat insulating ring, 15 is a holding disk, 16 is a lower tube plate, 17 is a projecting piece,
18 is a bolt, 19 is a spring, 20 is a receiving ring, 20a is a receiving surface, 21 is a water cooling jacket,
22 is an upper tube plate, 24 is a water cooling jacket, 25 is a heat insulating material, 26 is a flow path, 27 is an outlet, 28 is a flow path,
29 is a cylinder, and 30 is a piston.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 一端が管板に支持され他端が閉塞されたセラ
ミツク製の外筒と、一端が管板に支持され他端
が前記外筒内に挿入されて開口された内筒とか
らなる伝熱管を有するバイオネツト型熱交換器
において、前記外筒の開口端部にはフランジが
形成され、前記管板には前記フランジの端面が
密着される受け面が形成され、前記フランジに
保持デイスクが係合し、この保持デイスクが付
勢手段によつて前記管板側に付勢されて、前記
フランジの端面と前記管板の受け面とが圧着さ
れ、前記フランジ、前記保持デイスクおよび前
記付勢手段の外周が、前記管板に設けられた水
冷ジヤケツトで囲まれて輻射冷却されているこ
とを特徴とするバイオネツト型熱交換器。 (2) 実用新案登録請求の範囲第1項において、前
記付勢手段はスプリングからなるバイオネツト
型熱交換器。 (3) 実用新案登録請求の範囲第1項において、前
記付勢手段は流体圧機構からなるバイオネツト
型熱交換器。
[Claims for Utility Model Registration] (1) A ceramic outer cylinder with one end supported by a tube plate and the other end closed; one end supported by the tube plate and the other end inserted into the outer cylinder and opened. In a bayonet type heat exchanger having a heat transfer tube consisting of an inner cylinder and an inner cylinder, a flange is formed at the open end of the outer cylinder, and a receiving surface is formed in the tube plate to which the end face of the flange is tightly attached. a retaining disk is engaged with the flange, and this retaining disk is urged toward the tube sheet by a biasing means, so that the end surface of the flange and the receiving surface of the tube sheet are pressed together, and the flange is pressed against the receiving surface of the tube sheet. A bayonet type heat exchanger, characterized in that outer peripheries of the holding disk and the urging means are surrounded by a water cooling jacket provided on the tube plate and are radiantly cooled. (2) Utility Model Registration Claim 1. The bayonet heat exchanger according to claim 1, wherein the biasing means includes a spring. (3) The bayonet heat exchanger according to claim 1, wherein the urging means is a fluid pressure mechanism.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS52120442A (en) * 1976-04-05 1977-10-08 Hitachi Ltd Bayonet-type evaporator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS52120442A (en) * 1976-04-05 1977-10-08 Hitachi Ltd Bayonet-type evaporator

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