JPH0545479U - チユーブスペーサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ボイラ等の熱交換器内に設置された隣接する
伝熱管と伝熱管との間に、その間隔を保持するよう挿設
されたチューブスペーサにおいて、燃焼ガスなどの高温
雰囲気中で、その表面における高温腐食を軽減するこ
と。 【構成】 スペーサ本体１０の表面を、セラミック薄板
１１またはセラミック薄膜１７で覆って、断熱保護し、
スペーサ本体１０の温度上昇を抑制するようにしたも
の。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ボイラ等の熱交換器内に設置された隣接する伝熱管と伝熱管との間 に挿入されて、伝熱管どうしの間隔を保持するために用いられるチューブスペー サに関する。

【０００２】

【従来の技術】

図１０はボイラ等の熱交換器の概略を示したものである。すなわち、熱交換器 の缶内には、伝熱管等のチューブ１が支持部材２から吊下げ部材３を介して吊下 げ状態に設置されている。そして隣接するチューブ１どうしの間には、従来のチ ューブスペーサ４が複数箇所に設けられている。図１１は従来のチューブスペー サ４の取付け状態を示した図１０のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、所定寸法のチ ューブスペーサ４が、隣接するチューブ１どうしの間に挿設されて、両端が夫々 チューブ１に溶接により接合されている。

【０００３】 ここで、所定寸法という意味は、設計強度を得るために必要な、幅と高さから 成る断面寸法のことを言っている。すなわち、図１０に示したように、缶内に設 置された伝熱管等のチューブ１に、高温の燃焼ガスＧが作用して、例えば隣接す るチューブ１のうち、上流側の方が下流側よりも高温となった場合、両者の間に 相対熱変形が生じ、チューブスペーサ４にはチューブ１の自重および熱変形にも とづく曲げモーメントが作用する。そのため、チューブスペーサ４にはこの剪断 力と曲げモーメントに耐え得る断面寸法が必要となる。従って、所定の幅と高さ から成る寸法のチューブスペーサ４を、隣接するチューブ１どうしの間に挿設す ることによって、缶内を流れる燃焼ガスＧによってチューブ１に生じる振動を抑 制したり、チューブ１相互間の荷重伝達を行ったりしている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、上述の従来のチューブスペーサ４は、チューブ１との溶接性を考慮 して、一般にCr合金鋼や Cr-Ni合金鋼が使用されているが、これらの材料は耐熱 性はあるものの、耐高温腐食性に欠けるという問題があった。すなわち、缶内に 流れている燃焼ガスＧは 800〜1000℃の高温であり、この燃焼ガスＧに直接接触 するチューブスペーサ４の表面が高温腐食により減肉されて、ついには破損する 虞れがあった。この高温腐食は、燃焼ガスＧ中のダストとチューブスペーサ４の 表面との間で、酸化・還元反応を繰返しながら、合金鋼中のFe成分が次第に脱落 していく現象で、表面温度が高いほど、またダストの供給量が多いほど、腐食の 度合いも大きいものである。

【０００５】 また、熱交換器の効率設計上からは、チューブ１どうしの間隔はできる限り大 きくとりたいが、間隔を大きくすると、挿設するチューブスペーサ４の幅も大き くしなければならず、幅を大きくすると伝熱面積の増加とチューブ１側への熱伝 導不足により、チューブスペーサ４の幅方向中央部の温度が高くなり、この部分 の高温腐食が一層ひどくなるという不都合があった。本考案は、これらの問題を 解決するためになされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この考案は、ボイラ等の熱交換器内に設置された隣接する伝熱管と伝熱管との 間に挿設されて、それらの間隔を保持するチューブスペーサにおいて、スペーサ 本体の表面をセラミック薄板またはセラミック薄膜で被覆したものである。

【０００７】

【作 用】

上記の手段によれば、チューブスペーサ本体の表面がセラミック薄板やセラミ ック材の被膜で覆われるので、セラミックの断熱保護作用によりチューブスペー サ本体の温度上昇が抑制され、高温腐食が抑制される。

【０００８】

【実施例】

以下本考案に係るチューブスペーサの実施例を、図１ないし図９を参照して詳 細に説明する。なお、これらの図において、図１０および図１１と同一部分には 同一符号を附して示してあるので、その部分の説明は省略する。

【０００９】 図１ないし図４は、第１の考案に係るチューブスペーサの実施例を説明するた めに示したものである。すなわち、図１はボイラ等の熱交換器の缶内に設けられ た伝熱管等のチューブ１の部分的な断面図であり、従来の図１１に対応する図で ある。また、図２は図１のＢ−Ｂ線に沿った縦方向の断面図である。

【００１０】 図１において、１０は従来と同様にCr合金鋼や Cr-Ni合金鋼で作られたチュー ブスペーサ４のスペーサ本体であり、隣接するチューブ１どうしの間に挿設され て、両端が各チューブ１に夫々溶接により接合されている。そして、このスペー サ本体１０の両面をセラミック薄板１１で被覆し、セラミック製のボルト１２と ナット１３で締結してある。

【００１１】 なお、別の実施例として、セラミック薄板１１は、スペーサ本体１０の両側面 を、平面的に覆うだけではなく、図２に示すように、スペーサ本体１０の上下の 両端面も覆えるように、つば部１１ａを設けて断面がＬ字状となるように形成す ることもできる。

【００１２】 また、別の実施例として、セラミック薄板１１は、図３に示してあるように、 セラミック薄板１１のボルト１２の挿入部に、若干の高さｔをもったマウンド１ １ｂを形成して、ボルト穴の割れ防止を図ることができる。

【００１３】 図４は、更に別の実施例を示したもので、スペーサ本体１０の両面に切込み１ ０ａを形成し、この切込み１０ａ内にセラミック薄板１１を埋込み、その両側を セラミック製のボルト１２とナット１３で締結したものである。なお、セラミッ ク製のボルト１２には、図４に示されているように、筋金１２ａを入れておけば 強度が向上する。

【００１４】 このように構成された本考案のチューブスペーサ４は、スペーサ本体１０の表 面をセラミック薄板１１で被覆したものであり、スペーサ本体１０の表面が燃焼 ガスＧと直接接触することがなくなる。そのためダストとの接触も殆どなく、か つセラミック薄板１１による断熱効果によって、スペーサ本体１０の中央部の温 度上昇が低く抑えられるので、高温腐食の発生を抑制することができる。

【００１５】 なお、本実施例におけるセラミック薄板１１は、必ずしもスペーサ本体１０の 全体を完全に覆う必要はなく、少なくとも、温度上昇が大きくなるスペーサ本体 １０の中央部を覆うだけでも相当の効果が得られる。また、セラミック薄板１１ とスペーサ本体１０とを完全に密着させる必要もなく、多少の隙間があってもそ こへの燃焼ガスの出入は極端に少ないので、高温腐食の発生を十分抑制すること ができる。

【００１６】 図５ないし図９は、第２の考案に係るチューブスペーサの実施例を説明するた めに示したものであり、次に、これについて説明する。

【００１７】 図５は図１に対応する図であって、予め表面に複数の溝またはくぼみを形成し ておいたスペーサ本体１０の表面に、セラミック薄膜が形成されたチューブスペ ーサ４が、隣接するチューブ１どうしの間に挿設されて、両端が各チューブ１に 夫々溶接により接合されているものが示されている。このスペーサ本体１０は、 セラミック薄膜の被覆前に、その表面に予め、図６に示すように縦横に複数の溝 １５を形成しておくか、あるいは図７に示すように複数のくぼみ１６を配列して おく。

【００１８】 そして、これらの溝１５またはくぼみ１６を含むスペーサ本体１０の全面に、 セラミック材を溶射または拡散接合して、セラミック薄膜１７を形成する。図８ は図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図であり、溝１５の底が狭く形成されている様子を 示している。また、図９は図７のＤ−Ｄ線に沿う断面図であり、くぼみ１６の底 が広く形成されている様子を示している。なお逆に、溝１５の底を広く、くぼみ １６の底を狭く形成しても差支えない。いずれも、セラミック薄膜１７の付着長 さを増したり、ひっかかりを作ったりして、付着効果を高めるようにしたもので ある。

【００１９】 このように、第２の考案によれば、スペーサ本体１０の表面へのセラミック材 の付着効果を高め、セラミック薄膜１７を確実に形成することができる。また、 スペーサ本体１０の表面に形成されたセラミック薄膜１７は、溝１５またはくぼ み１６の部分よりも平坦部の方が薄いので、金属製のスペーサ本体１０とセラミ ック材との熱膨脹差によって、膜厚の薄いセラミック薄膜１７に割れが生じたた としても、その割れは常に膜厚の薄い平坦部に生じるものであり、その割れは微 小ないわゆるヘアクラックであって、セラミック薄膜１７の耐高温腐食効果は何 ら変らない。

【００２０】

【考案の効果】

以上詳述したように本考案によれば、スペーサ本体の表面がセラミック薄板や セラミック薄膜で覆われるので、スペーサ本体が燃焼ガスと直接接触することが なく、従ってダストの供給が殆どなくなり、セラミックの断熱保護作用によりス ペーサ本体中央部の温度上昇が抑制され、高温腐食の発生を大幅に減少させるこ とができる。また、スペーサ本体の表面にセラミック材の被膜を形成する場合に 、表面に予め複数の溝またはくぼみを形成しておくことにより、セラミック材の 被着をより確実にすることができる。従って、長期間の使用に耐え得るチューブ スペーサが提供され、その実用上の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るチューブスペーサの実施例を説明
するために示したボイラ等の熱交換器の缶内に設けられ
ている伝熱管等のチューブの部分的な断面図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ線に沿った縦方向の断面図であ
る。

【図３】セラミック薄板の変形例を示したその部分的な
拡大断面図である。

【図４】チューブスペーサの別な実施例を示したその拡
大断面図である。

【図５】本考案に係る別のチューブスペーサの実施例を
示したチューブの部分的な断面図である。

【図６】図５のチューブスペーサのスペーサ本体に予め
形成される表面加工例を示した平面図である。

【図７】図５のチューブスペーサのスペーサ本体に予め
形成される別の表面加工例を示した平面図である。

【図８】図６のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

【図９】図７のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。

【図１０】従来のチューブスペーサをボイラ等の熱交換
器の缶内に設けられた伝熱管等のチューブに取付けた状
態で示した正面図である。

【図１１】図１０のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１ チューブ １０ スペーサ本体 １１ セラミック薄板 １７ セラミック薄膜

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラ等の熱交換器内に設置された隣接す
   る伝熱管と伝熱管との間に挿設されて、それらの間隔を
   保持するチューブスペーサにおいて、スペーサ本体の表
   面をセラミック薄板で被覆して成るチューブスペーサ。
2. 【請求項２】ボイラ等の熱交換器内に設置された隣接す
   る伝熱管と伝熱管との間に挿設されて、それらの間隔を
   保持するチューブスペーサにおいて、スペーサ本体の表
   面に複数の溝またはくぼみを形成し、この溝またはくぼ
   みを含むスペーサ本体の表面にセラミック材を溶射また
   は拡散接合してセラミック薄膜を形成して成るチューブ
   スペーサ。