JPH0684118U - 二重管式ラジアントチューブ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内管部の取付フランジ部におけるクラック発
生の問題が起こりにくく長期間に渡る使用に耐えるとと
もに、熱効率を高く維持できるラジアントチューブを得
る。 【構成】 二重管式ラジアントチューブにおいて、内管
部５を、少なくとも燃焼部６０よりチューブ先端側の内
管部を構成するセラミック製内管５ｂと、取付フランジ
部５ａを介して本体部３に連結されるとともに、チュー
ブ先端側でセラミック製内管５ｂに連結される金属製内
管５ｃとから構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、熱処理炉等で間接加熱用に使用される二重管式ラジアントチューブ に関するものであり、さらに詳細には、炉壁に取り付けられるチューブ基端側の 本体部と本体部より炉内に延出される外管部とを備え、本体部より外管部内に延 出される内管部とを設け、内管部の基端側端部に径方向に拡径した取付フランジ 部を内管部に一体に設け、取付フランジ部を介して内管部と本体部とを連結した 構成で、内管部の軸方向中間部位に燃焼部を設け、燃焼部において生成される燃 焼ガスを内管部内よりチューブ先端側に導くとともに、外管部と内管部との間に 形成される排ガス路を介してチューブ基端側の本体部へ導いて排出する構成の二 重管式ラジアントチューブに関する。

【０００２】

【従来の技術】

二重管式ラジアントチューブ（シングルエンド型ラジアントチューブ、以後単 にラジアントチューブと呼ぶ）の従来構成を図６に示した。従来、この種のラジ アントチューブにおいては、内管部、外管部ともに耐熱金属製が採用されていた 。しかしながら、内管部を耐熱金属製としておく場合は、従来よりも高温の高温 加熱を実現しようとすれば、燃焼部よりチューブ先端側の端部部位が熱により変 形したり焼損したりするという問題が発生する。従って、ラジアントチューブを より高温に対応できるものとする目的で、近来、内管部をセラミック化すること が試みられている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、内管部を従来構成のまま単一材料でセラミック製のものとする と、この内管部のチューブ基端側端部に設けられている取付フランジ部と内管部 管体部との境界部位で、熱歪み、熱衝撃、振動等に起因するクラックが発生する 。結果、ラジアントチューブの寿命が１年以下となるという問題がある。さらに 、内管部をセラミックで構成する場合は、排ガス路を流れる燃焼排ガスと燃焼部 へ供給される燃焼用空気との間で熱交換がおこなわれにくく、燃焼用空気の予熱 が充分におこなわれず、結果としてラジアントチューブ全体の熱効率が低下する という問題がある。 従って、本考案の目的は、内管部の取付フランジ部におけるクラック発生の問 題が起こりにくく長期間に渡る使用に耐えるとともに、熱効率を高く維持できる ラジアントチューブを得ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するための本願のラジアントチューブの特徴構成は、内管部 を、少なくとも燃焼部より先端側のセラミック製内管と、取付フランジ部を介し て本体部に連結され、且つ先端側でセラミック製内管に連結される金属製内管と から構成したことにある。そして、その作用・効果は以下のとおりである。

【０００５】

【作用】

本願の内管部においては、その先端部がセラミックから構成されているため、 高温による変形・熱損の問題は発生し難い。さらに、その本体部側のフランジ支 持部においては、この部位が、金属製とされるため、熱衝撃・振動等に起因する 割れ等の問題が解消される。さらに、金属製内管部を備えているため、この部位 からの伝熱量をセラミック単体で構成する場合より増加させることができ、排ガ スの保有する熱は有効に燃焼用空気を予熱することとなる。 ここで、セラミック製内管と金属製内管との連結部位置を、チューブ軸方向で 燃焼部に備えられる混合ノズルの配設部位相当位置に選択しておき、さらに金属 製内管を蛇腹管で構成しておくと、内管部を全てセラミック製とした場合と、上 述の構成の場合との伝熱量を比較すると、約１．５倍の量的な差異がある。即ち 熱効率が大きく上昇する。 さらに、金属製内管を蛇腹管構成にしておくと、これが振動、熱膨張を吸収し 、割れ防止に対して上記構成と比較して、さらに有利である。

【０００６】

【考案の効果】 従って、内管部と本体部との連結構成において有利であり、結果的に、長寿命 の二重管式ラジアントチューブを得ることができた。さらに、排ガスの保有する 排熱を有効に燃焼用空気の予熱に利用することが可能で、ラジアントチューブ全 体として熱効率の高い良好な二重管式ラジアントチューブを得ることができた。

【０００７】

【実施例】

本願の実施例を図面に基づいて説明する。図１には、本願のラジアントチュー ブ１の主要部の構成が、図２には、その全体構成が示されている。さらに、図３ 、４、５には、図１に示す夫々の断面視図が示されている。 このラジアントチューブ１は間接加熱を目的として炉壁２にその本体部３、外 管部４の取付フランジ部４ａが固定されて使用される。ここで、外管部４は炉２ ０内に延出されて、外周部位を加熱する。

【０００８】 さて、ラジアントチューブ１は炉外に配設される本体部３と、前述のように炉 内に延出される外管部４と、この外管部４内に前記本体部３側より延出されてい る内管部５とを備えて構成されている。これらの外管部４及び内管部５は、共に その基端側端部に備えられる取付フランジ部４ａ、５ａにて本体部３と共に連結 されている。そして、前述の内管部５内には先端部に混合ノズル６を備えた燃料 ガス供給管７を備えるとともに、さらに、この燃料ガス供給管７の内部に、先端 にスパーク発生部８を備えたスパークロッド９を備えている。これらの燃料ガス 供給管７及びスパークロッド９もまた、その基端側を本体部３に連結されている 。そして、本体部３内は、二つの部屋３ａ、３ｂに分割されており、一方の部屋 ３ａが、排ガス路１０より本体部側に導かれる燃焼ガスをラジアントチューブ排 ガス口１１へ導く排ガス案内室として構成され、他方の部屋３ｂが前述の内管部 ５に開口する燃焼用空気案内室として構成されている。この燃焼用空気案内室３ ｂには、燃焼用空気導入口１２が開口している。この入口１２は、燃料ガス供給 管７の裏側に開口している。さらに、本体部３の外壁を貫通して、前記燃料ガス 供給管７に接続される燃料ガス供給路１３が同様にこの供給管７の裏面に位置さ れて設けられている。

【０００９】 さらに、図２に示すように、この本体部３には、燃焼状態確認用の窓１４、火 焔センサ１５、安全装置等１６が配設されるセンサ載置部１７、さらに、排ガス 流のガス圧を測定するための圧力センサ１８等が設けられている。

【００１０】 一方、前述のように燃料ガス供給管７の先端には、混合ノズル６が設けられて おり、燃料ガス供給管７内から供給される燃料ガスと燃料ガス供給管７と内管部 ５との中間流路から供給される燃焼用空気とがこの混合ノズル６内で混合されて 燃焼される。さて、この燃焼部６０において生成される燃焼ガスは、内管部５内 よりチューブ先端側に導かれ、外管部４と内管部５との間に形成される排ガス路 １０を介してチューブ基端側の前記本体部３へ導かれて排気される。

【００１１】 以下、本願の特徴である内管部５の構成及びその支持構成について説明する。 内管部５は、少なくとも燃焼部６０よりチューブ先端側の内管部を構成するセラ ミック製内管（材質 ＳｉＣ）５ｂと、取付フランジ部５ａを介して前記本体部 ３に連結されるとともに、チューブ先端側で前記セラミック製内管５ｂに連結さ れる金属製内管（材質 ＳＵＳ−３１０、ＳＵＳ−３０９等）５ｃとから構成さ れている。ここで、図示するように金属製内管５ｃはいわゆる蛇腹管として構成 されている。さらに、セラミック製内管５ｂと金属製内管５ｃとの連結は、図１ 、図３に示すように、押しリング１９ａ及びセットリング１９ｂを備えた嵌合連 結構成とされている。そして、セラミック製内管５ｂと金属製内管５ｃとの連結 部位置は、チューブ軸方向で燃焼部６０に備えられる混合ノズル６の配設部位相 当位置とされている。ここで、当然前述の蛇腹管の基端側端部には、取付フラン ジ部５ａが設けられており本体部３との連結がおこなわれている。 本願の内管部５においては、その先端部がセラミックから構成されているため 、高温による変形・熱損の問題は発生し難い。さらに、その本体部側支持構成に おいては、この部位が、金属製且つ蛇腹構成とされるため、熱衝撃・振動等の問 題は解消される。さらに、排ガスの保有する熱は有効に燃焼用空気を予熱するこ ととなる。内管部５を全てセラミック製とした場合と、上述の構成の場合との伝 熱量を比較すると、約１．５倍の量的な差異がある。 さて、内管部５と、外管部４及び本体部３との支持構成について説明すると、 前述のように内管部５は本体部３と取付フランジ部５ａにより連結されるととも に、セラミック製内管５ｂと金属製内管５ｃとの嵌合接続部位においても周方向 ３箇所で位置決めされる。さらに、セラミック製内管５ｂは、その先端近傍部位 において、外管部４から周方向３箇所に突出される支持部材４ｂによっても位置 決めされる。さらに、金属製内管５ｃである蛇腹管は、本体部３と外管部４の取 付フランジ部４ａとの間に配設される支持部材（銅パッキンより成る）４ｂによ っても、位置決めされる。即ち、支持部材４ｂは、周方向３箇所において内径方 向に突出した突出部４ｃを備えており、これが、蛇腹管５ｃに当接されている。

【００１２】 さて、以上が、内管部５の支持・位置決め構成であるが、外管部４はその先端 部位に炉壁内に挿入されて、位置決めされる突出部４ｄを備えており、一方の炉 壁２に対して本体部３とともに固定支持され、対面側の炉壁２ａに対してこの突 出部４ｄにより位置決めされる。

【００１３】 以上が本願の主要な構成であるが、図１にも示すように、本願の例においては 燃料ガス供給管７の基端側部位にも蛇腹管部７ａが設けられており、振動、熱衝 撃の吸収の用に供されている。

【００１４】 〔別実施例〕 以下、別実施例について説明する。 （イ）上記の実施例においては、セラミック製内管と金属製内管との連結位置は 、チューブ軸方向で燃焼部に備えられるガスノズルの位置としたが、これは、さ らに基端側の本体部内としてもよい。この場合、燃焼炎が形成される高温燃焼部 より先端側の部位がセラミック製で、基端側の取付フランジ配設部位が金属製で あれば、本願の目的は達成できる。 （ロ）金属製内管として、上記の実施例においては蛇腹管を採用する例を示した 。この場合、熱衝撃の吸収、振動の吸収、排ガスが保有する熱による燃焼用空気 の予熱に対して大きな効果がある。一方、効率は低下するものの取付フランジ部 を備えた単なる金属管として金属製内管を構成しても本願の目的は達成できる。 （ハ）上記の実施例では、セラミック製内管と金属製内管との連結部位は、嵌合 接続としたが、セラミック製内管と金属製内管との対応連結部位にフランジ部を 設け、このフランジ部を止め部材、ボルト等によりチューブの軸方向で連結固定 するものとしてもよい。

【００１５】 尚、実用新案登録請求の範囲の項に図面との対照を便利にするために符号を記 すが、該記入により本考案は添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願のラジアントチューブの主要部の構成を示
す図

【図２】本願のラジアントチューブの全体構成を示す図

【図３】図１におけるイ−イ断面視図

【図４】図１におけるロ−ロ断面視図

【図５】図１におけるハ−ハ断面視図

【図６】従来のラジアントチューブの構成を示す図

【符号の説明】

２ 炉壁 ３ 本体部 ４ 外管部 ５ 内管部 ５ａ 取付フランジ部 ５ｂ セラミック製内管 ５ｃ 金属製内管 ６ 混合ノズル ６０ 燃焼部

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉壁（２）に取り付けられる基端側の本
   体部（３）と前記本体部（３）より炉内に延出される外
   管部（４）とを備え、前記本体部（３）より前記外管部
   （４）内に延出される内管部（５）を設け、前記内管部
   （５）の基端側端部に径方向に拡径した取付フランジ部
   （５ａ）を前記内管部（５）に一体に設け、前記取付フ
   ランジ部（５ａ）を介して前記内管部（５）と前記本体
   部（３）とを連結する構成で、前記内管部（５）のチュ
   ーブ軸方向中間部位に燃焼部（６０）を形成し、前記燃
   焼部（６０）において生成される燃焼ガスを前記内管部
   （５）内より先端側に導くとともに、前記外管部（４）
   と内管部（５）との間に形成される排ガス路（１０）を
   介して基端側の前記本体部（３）へ導いて排出する構成
   の二重管式ラジアントチューブにおいて、前記内管部
   （５）を、少なくとも前記燃焼部（６０）より先端側の
   セラミック製内管（５ｂ）と、前記取付フランジ部（５
   ａ）を介して前記本体部（３）に連結され、且つ先端側
   で前記セラミック製内管（５ｂ）に連結される金属製内
   管（５ｃ）とから構成した二重管式ラジアントチュー
   ブ。
2. 【請求項２】 前記セラミック製内管（５ｂ）と前記金
   属製内管（５ｃ）との連結が嵌合連結構成とされるとと
   もに、前記セラミック製内管（５ｂ）と前記金属製内管
   （５ｃ）との連結部位置が、チューブ軸方向で前記燃焼
   部（６０）に備えられる混合ノズル（６）の配設部位相
   当位置に選択されている請求項１記載の二重管式ラジア
   ントチューブ。
3. 【請求項３】 前記金属製内管（５ｃ）が、金属製蛇腹
   管である請求項２記載の二重管式ラジアントチューブ。