JPH0581796U - 熱交換器用内胴ライナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内胴ライナに係り、熱交換器シェル内の温度
変動に伴う熱変形を有効に吸収し、かつ、高温流路と断
熱層とを確実に隔離する内胴ライナを提供することを目
的としている。 【構成】 鏡部内面に周方向に間隔を空けて配される複
数のライナ片１２ａからなる鏡部ライナ１２と、ノズル
部内面に鏡部ライナ１２の縁部に間隔を空けて配される
ノズルライナ１３と、ノズルライナ１３と鏡部ライナ１
２との間に重畳状態に配される接続リング１４と、該接
続リング１４に連結され隣り合うライナ片１２ａの間に
重畳状態に配される複数の当て板部材１５とを具備して
おり、それぞれの縁部１２ｂの方向に熱変形を分散し
て、熱膨張による過大な応力の発生を防止する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、熱交換器用内胴ライナに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

原子炉の一種に、ヘリウムを熱媒体として使用する高温ガス炉がある。この高 温ガス炉に使用される熱交換器は、図３に示すように、直立状態に配される熱交 換器シェル１の下部に設けられたノズル２から高温流体を流入させ、該高温流体 が熱交換器シェルの内部の高温流路３に挿通させられる間に、該熱交換器シェル １の内部に螺旋状に配される低温流路４を挿通させられる低温流体と熱交換を行 うようになっている。

【０００３】 このような熱交換器Ｙにあって、熱交換器シェル１は、耐圧容器としての外胴 ５と、該外胴５の内周面に間隔を一定間隔を空けて配される内胴６と、該内胴６ の内周面に一定の厚さに敷設される断熱層７と、該断熱層７の内周面を完全に被 覆する内胴ライナ８とから構成されている。そして、該内胴ライナ８は、高温流 体の挿通させられる高温流路３と断熱層７とを隔離するようになっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする問題点】

ところで、高温流路３の内部には、ノズル２付近において約９００℃の温度を 有する高温流体が挿通させられるために、高温流体挿通の前後における温度差に 基づく熱変形によって内胴ライナ８の寸法が変化させられることになる。そして 、その寸法変化が大きい場合であると、内胴ライナ８に過大な応力が発生して、 内胴ライナ８を破損してしまうことが考えられる。そこで、これに対処するため に、従来より、内胴ライナ８を最も寸法の変化の大きい方向に分割し、その分割 部分を相互に重ね合わせた摺動構造とすることによって、寸法変化を吸収する方 法が採用されている。

【０００５】 しかしながら、熱交換器シェル１にあっては、高温流体の流入部、つまり、ノ ズル部６ａから下鏡部６ｂにかけて、流路面積が変化する形状となっており、前 記内胴ライナ８も、この流入部の形状に合わせて形成されるので、形状が急激に 変化する部分、例えば、ノズル部６ａと下鏡部６ｂとの接続部分において、内胴 ライナ８の熱変形の方向が大きく異なることになる。また、下鏡部６ｂのように 、内胴ライナ８の形状が連続的に変化する場合においても、各位置における熱変 形が種々の方向に向かうため、その全ての方向の熱変形を有効に吸収して、熱応 力の発生を防止することが困難であった。

【０００６】 本考案は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、熱交換器シェル１内 の温度変動に伴う熱変形を有効に吸収し、かつ、高温流路３と断熱層７とを確実 に隔離する熱交換器用内胴ライナを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、熱交換器内胴の鏡部および該鏡部に配 設されるノズル部の内面を被覆するライナであって、鏡部内面に取り付けられ周 方向に間隔を空けて配される複数のライナ片からなる鏡部ライナと、該鏡部ライ ナの縁部に間隔を空けて配されノズル部内面に取り付けられるノズルライナと、 該ノズルライナと鏡部ライナとの間に重畳状態に配される接続リングと、該接続 リングに連結され隣り合うライナ片の間に重畳状態に配される複数の当て板部材 とを具備している熱交換器用内胴ライナを提案している。

【０００８】

【作用】

熱交換器内胴の内面に取り付けられる鏡部ライナおよびノズルライナが、両ラ イナの間に重畳状態に配される接続リングによって接続されており、これによっ て、鏡部とノズル部との接続部分が被覆状態とされる。熱交換器内に高温流体が 挿通されて温度が上昇した場合であると、鏡部ライナおよびノズルライナにはそ れぞれ熱膨張が発生して寸法が変化する。このとき、両ライナは、該両ライナに 重畳状態の接続リングの表面を摺動して変形し、その結果、接続部においても被 覆状態が保たれながら、熱膨張が吸収されることになる。また、鏡部ライナは、 周方向に間隔をおいて配設される複数のライナ片からなり、隣り合うライナ片の 間に重畳状態に配される当て板部材によって接続されているので、鏡部全体が被 覆状態とされる。温度上昇が発生して、ライナ片が周方向に熱膨張した場合であ ると、隣り合うライナ片の相互間隔が狭められることによって熱膨張が吸収され 、かつ、それぞれのライナ片が当て板部材の表面を摺動して、鏡部が被覆状態に 保たれることになる。

【０００９】

【実施例】

以下、本考案に係る熱交換器用内胴ライナの一実施例について、図１および図 ２を参照して説明する。 これら各図において、符号Ｙは熱交換器、５は外胴、６は内胴、６ａは鏡部、 ６ｂはノズル部、７は断熱層、１１は内胴ライナ、１２は鏡部ライナ、１２ａは ライナ片、１３はノズルライナ、１４は接続リング、１５は当て板部材、１６は ライナ片固定部材、１７ａは支持部材、１７ｂはブロック部材、１８はノズルラ イナ固定部材、１８ａは支持梁、１８ｂはボス部材である。

【００１０】 本実施例の内胴ライナ１１は、鏡部６ａの内周面に一定間隔を空けて配される 鏡部ライナ１２と、ノズル部６ｂの内周面に一定間隔を空けて配されるノズルラ イナ１３と、該ノズルライナ１３と鏡部ライナ１２との間に重畳状態に配される 接続リング１４とを具備して構成されている。

【００１１】 前記鏡部ライナ１２は、図２に示すように、概略球面状の板部材を放射状に６ 分割して形成された形状の６枚のライナ片１２ａを周方向に間隔を空けて配置し てなり、全体として鏡部６ａに対して一定間隔を空けて配される球面状の部材に 構成されている。該ライナ片１２ａは、それぞれ１箇所のライナ片固定部材１６ と、ノズル部６ｂを中心として放射方向（以下、この方向を単に放射方向と言う ）に配される複数の支持部材１７ａとによって鏡部６ａの内周面に固定されてい る。該支持部材１７ａは、鏡部６ａの内周面に固定されるブロック部材１７ｂに ピン結合されることによって、図１に矢印で示すように、前記放射方向に揺動自 在に構成されている。

【００１２】 前記ノズルライナ１３は、ノズル部６ｂの内周面に一定間隔を空けて配される 筒状の部材であって、高温流体の流入口２ａから熱交換器シェル１の内部にわた って配され、ノズルライナ固定部材１８によってノズル部６ｂの内周面に取り付 けられている。該ノズルライナ固定部材１８は、ノズル部６ｂの内周面に半径方 向内方に突出して形成される棒状の支持梁１８ａと、ノズルライナ１３の外周面 に固定されるボス部材１８ｂとを具備しており、周方向に間隔をおいて複数配設 されている。支持梁１８ａの先端には、前記ボス部材１８ｂを挿入する挿入凹部 １８ｃが設けられており、該挿入凹部１８ｃにボス部材１８ｂを挿入状態に配置 することによって、ノズルライナ１３がノズル部６ｂに取り付けられるようにな っている。ここで、該支持梁１８ａにボス部材１８ｂを挿入状態としたときに、 ノズルライナ１３が半径方向に若干移動可能となるクリアランスＣが形成されて おり、これによって、熱膨張によってノズルライナ１３が拡径したときに、その 寸法変化を吸収するとともに、半径方向以外への変位を規制するようになってい る。

【００１３】 前記接続リング１４は、前記ノズルライナ１３の外周面に密接状態に嵌合する 寸法の嵌合筒部１４ａと、前記ライナ片１２ａに密接状態に配される鍔部１４ｂ とを具備しており、該鍔部１４ｂに接続する当て板部材１５によって鏡部６ａと ノズル部６ｂとの境界位置に固定されている。前記当て板部材１５は、鏡部６ａ の内周面に沿って配置され、前記ライナ片１２ａの支持部材１７ａと同様の支持 部材１７ａによって鏡部６ｂの内周面に支持されるとともに、隣り合うライナ片 １２ａの間隔位置に重畳状態に配置され、ライナ片１２ａの外周面に密接状態に 配される。

【００１４】 このように構成された内胴ライナ１１を使用した熱交換器Ｙに、高温流体が挿 通させられることによって、内胴ライナ１１に熱膨張が発生した場合の内胴ライ ナ１１各部の様子について説明する。

【００１５】 まず、ノズルライナ１３にあって、長手方向に熱膨張が発生した場合であると 、ノズルライナ固定部材１８の位置を基準として、両縁部１３ａ・１３ｂの方向 に伸びを生じる。縁部１３ａ・１３ｂは長手方向に拘束されていないので、自由 に変位を生じ、特に、接続リング１４側の縁部１３ｂにあっては、接続リング１ ４の嵌合筒部１４ａの内周面を摺動して変位を生じることになる。また、半径方 向に熱膨張が生じ、ノズルライナ１３が拡径した場合であると、前記ノズルライ ナ固定部材１８によって半径方向の変位が許容されているので、クリアランスＣ の範囲内で自由に変位を生ずる。また、前記接続リング１４に支持された縁部１ ３ｂが拡径した場合においても、接続リング１４も同程度に拡径されることを考 慮すれば、該接続部分に過大な熱応力は加わらないことになる。

【００１６】 次いで、ライナ片１２ａに放射方向の熱膨張が発生した場合を考えると、ライ ナ片固定部材１６によって鏡部６ａの内周面に固定された位置を基準として放射 方向の両方向に熱膨張が発生する。まず、接続リング１４に支持された縁部１２ ｂは、該接続リング１４の鍔部１４ｂの表面を摺動して変位を生じる。また、接 続リング１４と逆方向への熱膨張については、支持部材１７ａがそれぞれ矢印の 方向に沿って揺動することによって、ライナ片１２ａの放射方向への変位が許容 される。さらに、隣り合うライナ片１２ａの間に配される当て板部材１５にあっ ても、ライナ片１２ａに密接状態に配されているのみであるので、放射方向に摺 動させられることによって、ライナ片１２ａとの密接状態を保ちながら熱膨張が 許容されることになる。

【００１７】 一方、ライナ片１２ａが拡径する方向に熱膨張させられた場合であると、ライ ナ片固定部材１６および複数の支持部材１７ａによって鏡部６ａの半径方向への 変位が規制されているので、隣り合うライナ片１２ａの間に形成された相互間隙 が狭められることによって熱膨張が吸収されるとともに、拡径した分の熱膨張は 放射方向への変位によっても吸収されることになる。

【００１８】 また、前記当て板部材１５においても同様にして、支持部材１７ａによって放 射方向への熱膨張が許容されているので、前記ライナ片１２ａと同程度変形させ られることによって、ライナ片１２ａとの密接状態の接触を保持しつつ、熱膨張 を吸収することになる。

【００１９】 このように、本実施例の内胴ライナ１１にあっては、各方向への変形を許容す るように支持されているので、熱変形によって生じる熱応力が分散されて低減さ れ、温度変動に対しても内胴ライナ１１が健全に保持されることになる。また、 熱変形に際しても高温流路３と断熱層７とを隔離状態に保持するので、熱交換器 Ｙの性能も保持される。

【００２０】 なお、本考案に係る内胴ライナ１１にあっては、球面状の板材を放射状に６分 割してライナ片１２ａを形成することとしたが、これに代えて任意の数に分割し たライナ片を使用してもよい。

【００２１】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案に係る内胴ライナは、鏡部内面に周方向に間隔を 空けて配される複数のライナ片からなる鏡部ライナと、ノズル部内面に鏡部ライ ナの縁部に間隔を空けて配されるノズルライナと、ノズルライナと鏡部ライナと の間に重畳状態に配される接続リングと、該接続リングに連結され隣り合うライ ナ片の間に重畳状態に配される複数の当て板部材とを具備しているので以下の効 果を奏する。 （１） 鏡部ライナが周方向に間隔を空けて分割され、該間隔位置に当て板部材 が配されているので、温度変化による熱変形を有効に吸収して曲面形状に形成さ れた鏡部を被覆状態に保持することができる。 （２） 鏡部ライナおよびノズルライナの縁部をに接続リングが重畳状態に配さ れているので、内胴ライナおよびノズルライナのそれぞれに異なる方向に発生す る熱変形を有効に吸収することができる。 （３） 熱変形を吸収し、かつ、被覆状態を保持するので、熱交換器の耐久性お よび信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係る内胴ライナの一実施例を示す縦断
面図である。

【図２】図１の内胴ライナを示す平面図である。

【図３】高温ガス炉に使用される熱交換器を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

Ｃ クリアランス Ｙ 熱交換器 １ 熱交換器シェル ２ ノズル ２ａ 流入口 ３ 高温流路 ４ 低温流路 ５ 外胴 ６ 内胴 ７ 断熱層 ８・１１ 内胴ライナ １２ 鏡部ライナ １２ａ ライナ片 １２ｂ 縁部 １３ ノズルライナ １３ａ・１３ｂ 縁部 １４ 接続リング １５ 当て板部材 １６ ライナ片固定部材 １７ａ 支持部材 １７ｂ ブロック部材 １８ ノズルライナ固定部材 １８ａ 支持梁 １８ｂ ボス部材 １８ｃ 挿入凹部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器内胴の鏡部および該鏡部に配設
   されるノズル部の内面を被覆するライナであって、鏡部
   内面に取り付けられ周方向に間隔を空けて配される複数
   のライナ片からなる鏡部ライナと、該鏡部ライナの縁部
   に間隔を空けて配されノズル部内面に取り付けられるノ
   ズルライナと、該ノズルライナと鏡部ライナとの間に重
   畳状態に配される接続リングと、該接続リングに連結さ
   れ隣り合うライナ片の間に重畳状態に配される複数の当
   て板部材とを具備していることを特徴とする熱交換器用
   内胴ライナ。