JPH11325357A - フレキシブルジョイント装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温用フレキシブルジョイント装置におい
て、断熱材が破損・脱落することが少なくなる改良構造
を提供する。 【解決手段】 連通分離されたダクトスリーブ２ａ，２
ｂに固定したフランジ３ａ，３ｂ間を伸縮自在な筒状膜
体４で接続し、スリーブに立てたスタッドボルト５ａ，
５ｂに断熱材６を差し込んでなるフレキシブルジョイン
ト装置において、スリーブ２ａ，２ｂ間の開口部の長さ
ｆを、スタッドボルト５ａ，５ｂ間の長さｅの７５％以
上とする。 【効果】 第１層の断熱材が全体にゆるやかに屈曲し、
第２層の断熱材も強く押し付けられることもない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火力発電所、製鉄
所、ゴミ焼却場等の排ガスダクトや空気ダクト等の熱膨
張や振動を吸収するダクト用フレキシブルジョイント装
置の改良に関するもので、特にコンバインド火力発電所
で用いるのに最適なフレキシブルジョイント装置に係わ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンバインド火力発電所の燃焼装
置から排出される排ガスを通過させるダクト系路には、
ダクト自体の熱膨張を吸収する目的で、ダクト系路の一
部に、伸縮可とう性を有する筒状膜体（例えば特公昭４
８−３３２７４号公報参照）を用いて構成したフレキシ
ブルジョイント装置が設けられている。

【０００３】前記フレキシブルジョイント装置によれ
ば、ダクトに発生する熱膨張による伸縮や振動は前記筒
状膜体の変位で吸収されるが、ガスタービン出口のダク
トには高温の排ガスが流れており、放散する熱により前
記筒状膜体が破損してしまうので筒状膜体の内側に断熱
材を設け、さらにこの断熱材を取り付けるため、および
高温の排ガスからこの断熱材を保護するために、断熱材
の内側にスリーブを取り付けたものが使われている。

【０００４】図４に、前記高温用のフレキシブルジョイ
ント装置の代表的な構造例を示す。同図において、１
ａ，１ｂは連通可能に分離されたダクト、２ａ，２ｂは
各ダクトにボルトで固定された金属製スリーブ、３ａ，
３ｂは各スリーブの外周面に溶接で固定されたフラン
ジ、４は両フランジをその外周端で接続する伸縮可撓性
を有する筒状膜体である。

【０００５】前記対向する両フランジ３ａ，３ｂ間の環
状の空所部内のスリーブ２ａ，２ｂには、その外周面か
ら半径方向に突出する複数本のスタッドボルト５ａ，５
ｂが溶接で固定され、前記スタッドボルト５ａ，５ｂ
に、ダクトから発生する高熱を遮断するための複数層か
らなる断熱材６が差し込まれている。この断熱材はスピ
ードワッシャー７で押さえられ、最外層の断熱材はナッ
ト８で固定されている。そして、前記断熱材としては、
セラミック繊維のブランケットをガラスクロスや金網等
で被覆したものが多く使われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記構成の高温用フレ
キシブルジョイント装置は、燃焼装置から排出される排
ガスによる熱膨張や燃焼装置の振動等が原因で、ダクト
に発生する伸縮や応力を吸収するため、前記筒状膜体４
と断熱材６が変位を繰り返している。

【０００７】特にコンバインド火力発電所ではガスが高
温で大きな伸縮が発生するが、従来の高温用フレキシブ
ルジョイント装置は、屈曲が繰り返されると断熱材にク
ラックが発生し、特に最内層（第１層）の断熱材は、一
対のスリーブの開口部の先端部に強く押し付けられると
ともに、その先端部から鋭角に曲げられるため、全周に
わたって何ヵ所も直線的に破断し、第２層の断熱材も第
１層と第３層の断熱材に挾まれて強くこすられるため大
きく損傷する現象が見られる。

【０００８】そして、このような断熱材６の大きな破損
を放置しておくと、断熱材６が次第に脱落し、筒状膜体
４の温度が上がり、突然破損するので、それを交換する
ためにダクト系路を止めなければならず、多大な損失が
発生し、大きな問題になっている。

【０００９】本発明は、前記構成の高温用フレキシブル
ジョイント装置の問題点を改良するためになされたもの
であって、屈曲による断熱材の脱落を防止し、膜体の破
損を未然に防止するフレキシブルジョイント装置を提供
することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、分離された一対のダクトにそれ
ぞれ連結される連通可能な一対のスリーブと、前記各ス
リーブの外周面に対向するように設けられた一対のフラ
ンジと、前記対向するフランジ間を接続する伸縮可撓性
を有する筒状膜体と、前記筒状膜体内の各スリーブの外
周面に半径方向に突出するように設けられた複数本のス
タッドボルトと、前記スタッドボルトに積層状に差し込
まれた断熱材とからなるフレキシブルジョイント装置に
おいて、前記一対のスリーブ間の開口部の長さが、スリ
ーブの軸方向に隔離して対峙するスタッドボルト間の長
さの７５％以上であることを要旨とする。

【００１１】請求項２の発明は、分離された一対のダク
トにそれぞれ連結される連通可能な一対のスリーブと、
前記各スリーブの外周面に対向するように設けられた一
対のフランジと、前記対向するフランジ間を接続する伸
縮可撓性を有する筒状膜体と、前記筒状膜体内の各スリ
ーブの外周面に半径方向に突出するように設けられた複
数本のスタッドボルトと、前記スタッドボルトに積層状
に差し込まれた断熱材とからなるフレキシブルジョイン
ト装置において、前記スリーブの断熱材と接する先端部
の曲率半径Ｒが５mm以上であることを要旨とする。

【００１２】請求項３の発明は、分離された一対のダク
トにそれぞれ連結される連通可能な一対のスリーブと、
前記各スリーブの外周面に対向するように設けられた一
対のフランジと、前記対向するフランジ間を接続する伸
縮可撓性を有する筒状膜体と、前記筒状膜体内の各スリ
ーブの外周面に半径方向に突出するように設けられた複
数本のスタッドボルトと、前記スタッドボルトに積層状
に差し込まれた断熱材とからなるフレキシブルジョイン
ト装置において、前記一対のスリーブ間の開口部の長さ
が、スリーブの軸方向に隔離して対峙するスタッドボル
ト間の長さの７５％以上であり、かつ前記スリーブの断
熱材と接する先端部の曲率半径Ｒが５mm以上であること
を要旨とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施の形態を図
１に示す。なお、図４と同一または類似する部材には同
じ符号が付されている。この好ましい実施の形態では、
連通可能に分離されたダクト１ａ，１ｂの先端に取り付
けられたスリーブ２ａ，２ｂの外周にフランジ３ａ，３
ｂをそれぞれ溶接で固定し、フランジ間を伸縮可撓性を
有する筒状膜体４で接続し、対向するフランジ間のスリ
ーブ外周面から半径方向に突出する複数本のスタッドボ
ルト５ａ，５ｂを溶接で固定し、これらのスタッドボル
トに断熱材６を複数層差し込んで構成するフレキシブル
ジョイント装置において、一対のスリーブ２ａ，２ｂ間
の開口部の長さｆがスリーブの軸方向に隔離して対峙す
るスタッドボルト５ａ，５ｂ間の長さｅの７５％以上で
あり、前記スリーブ２ｂの先端部に金属丸棒からなる環
材９を溶接して曲率半径Ｒが５mm以上となっている。

【００１４】本発明者らは、断熱材を屈曲させて断面の
形状を観察できる構造の実験装置を製作して、スリーブ
構造や断熱材の構成と破損性について鋭意研究し、一対
のスリーブ間の開口部の長さを長くすることや、スリー
ブの先端部の曲率半径を大きくすることが、断熱材の屈
曲による破損を最も小さくすることを突き止め、この知
見に基づいて本発明を完成したものである。

【００１５】すなわち、図５に示すように、従来のスリ
ーブ構造は、一対のスリーブ間の開口部長さが比較的短
く、スリーブの先端部の曲率半径Ｒも小さいため、実験
装置による試験において、第１層の断熱材がスリーブの
先端部に強く押し付けられて鋭角に曲がるとともに、波
打つように複雑に屈曲しており、第２層の断熱材も第１
層から強く押し付けられている。なお、図中、Ｔはフレ
キシブルジョイント装置の実験装置である。

【００１６】これに対して、本発明のスリーブ構造は、
図３に示すように、一対のスリーブ間の開口部の長さが
十分長く、スリーブの断熱材と接する先端部の曲率半径
Ｒも大きいため、第１層の断熱材が全体にゆるやかに屈
曲し、第２層の断熱材も強く押し付けられるようなこと
もない。

【００１７】なお、断熱材を固定するスタッドボルトが
フレキシブルジョイント装置の軸方向に片側のスリーブ
上に２本以上あるときは、一対のスリーブ間の開口部の
長さを規定するスタッドボルトは、最も開口部に近い２
本を指している。

【００１８】また、スリーブの先端部の形状としては、
図１に示すように、スリーブの先端に金属丸棒からなる
環材を溶接する代わりに、スリーブの先端部を円形状に
曲げ加工したり、金属帯材を角度を付けて溶接したあ
と、その角度部分を機械研削する手段でも所要の曲率半
径をもたせることができる。

【００１９】さらに、図１の実施例のスリーブはダクト
径とほぼ同じ寸法とし、ダクト外部にある断熱材を覆う
ように設けられているが、図２の実施例に示すように、
ダクト内部にある断熱材を保護するために設けられてい
る構成の場合も前記と同様の効果が得られることは言う
までもない。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例を説明するが、本発明はこの
実施例に限定されるものではない。本実施例のフレキシ
ブルジョイント装置を図１に示す。図１において、１
ａ，１ｂは連通可能に分離されたダクト、２ａ，２ｂは
各ダクトにボルトで固定された一対の金属製スリーブ、
３ａ，３ｂは各スリーブの外周面に溶接で固定された外
径１４００mmのフランジ、４は両フランジをその外周端
で接続する伸縮可撓性を有する筒状膜体、５ａ，５ｂは
前記一対のスリーブにそれぞれ溶接で固定したスタッド
ボルト、６はスタッドボルトに差し込んだ４層の断熱
材、７は断熱材６をスタッドボルトに固定するスピード
ワッシャー、８はスタッドボルトに取り付ける断熱材押
さえナットである。

【００２１】そして、スリーブ２ａ，２ｂは厚さ６mmの
ＳＵＳ３０４製で、この一対のスリーブ間の開口部の長
さｆは３６０mm、スタッドボルト５ａ，５ｂ間の長さｅ
は４５０mm、スリーブ２ｂの先端部に直径１０mmの金属
丸棒からなる環材９を溶接し曲率半径Ｒを５mmとなし、
一対のスリーブ間の開口部のスタッドボルト５ａ，５ｂ
間の長さに対する比率は８０％となっている。

【００２２】また、前記４層の断熱材６のうち、ダクト
側から１層目の断熱材は、厚さ２５mm、長さ２５５０m
m、幅７６０mmのセラミックファイバーブランケットを
２枚重ね合わせ、シリカファイバーを製織した厚さ０．
６mmのシリカクロスと、線径０．２５mm、１６メッシュ
のＳＵＳ３１６製金網とで被覆したものであり、スタッ
ドボルト５ａ，５ｂに差し込み、スピードワッシャー７
によりスタッドボルトに固定保持した。

【００２３】次に２層目の断熱材は、１層目の断熱材と
同様の構成で長さは２８７０mm、幅は７６０mmであり、
１層目と同様にスタッドボルト５ａ，５ｂに固定保持し
た。さらに３層目の断熱材も１層目の断熱材と同様の構
成で長さは３４９０mm、幅は７６０mmであり、１層目と
同様にスタッドボルト５ａ，５ｂに固定保持した。最後
に４層目の断熱材は１層目の断熱材の構成のクロスをガ
ラスファイバーを製織した厚さ１．５mmのガラスクロス
に代えたもので、長さは３８１０mm、幅は７６０mmであ
り、スタッドボルト５ａ，５ｂに差し込み、スピードワ
ッシャー７で押さえ、ナット８で固定保持した。

【００２４】比較例 比較例は図４に示したもので、一対のスリーブ２ａ，２
ｂ間の開口部の長さｆは２２５mm、スタッドボルト５
ａ，５ｂ間の長さｅは４５０mm、スリーブ２ｂの先端部
は直径６mmの金属丸棒からなる環材を溶接して曲率半径
Ｒを３mmとし、一対のスリーブ間の開口部のスタッドボ
ルト間の長さに対する比率が５０％であることを除いて
は実施例と同じ構成となっている。

【００２５】上記実施例および比較例の口径１４００mm
のフレキシブルジョイント装置を実用試験装置に取り付
けて、温度７００℃の空気を循環させ、１分間に６回の
速度で、面間距離（スタッドボルト間距離）を１００mm
のストロークで伸縮（４５０mm⇔３５０mm）するように
繰り返し往復運動を５０，０００回させた時の試験後の
断熱材の状態を表１に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】表１から明らかなように、本実施例のフレ
キシブルジョイント装置は、断熱材の破損・脱落が著し
く少なくなることが確認された。

【００２８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のダクト用
フレキシブルジョイント装置によれば、一対のスリーブ
間の開口部の長さが断熱材を固定しているスタッドボル
ト間の長さの７５％以上とし、スリーブの先端部の曲率
半径Ｒが５mm以上であることにより、コンバインド火力
発電所のダクトに使用しても、ダクトに発生する伸縮で
断熱材が破損・脱落することが少なくなるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すフレキシブルジョイン
ト装置の縦断面図である。

【図２】本発明の他の実施例を示すフレキシブルジョイ
ント装置の縦断面図である。

【図３】本発明の一実施例のフレキシブルジョイント装
置を構成する断熱材の屈曲状態を示す縦断面図である。

【図４】従来のフレキシブルジョイント装置の縦断面図
である。

【図５】従来のフレキシブルジョイント装置を構成する
断熱材の屈曲状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ ダクト ２ａ，２ｂ スリーブ ３ａ，３ｂ フランジ ４ 筒状膜体 ５ａ，５ｂ スタッドボルト ６ 断熱材 ７ スピードワッシャー ８ ナット ９ 金属丸棒 ｅ スタッドボルト５ａ，５ｂ間の長さ ｆ 一対のスリーブ間の開口部の長さ Ｔ 実験装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 分離された一対のダクトにそれぞれ連結
   される連通可能な一対のスリーブと、前記各スリーブの
   外周面に対向するように設けられた一対のフランジと、
   前記対向するフランジ間を接続する伸縮可撓性を有する
   筒状膜体と、前記筒状膜体内の各スリーブの外周面に半
   径方向に突出するように設けられた複数本のスタッドボ
   ルトと、前記スタッドボルトに積層状に差し込まれた断
   熱材とからなるフレキシブルジョイント装置において、
   前記一対のスリーブ間の開口部の長さが、スリーブの軸
   方向に隔離して対峙するスタッドボルト間の長さの７５
   ％以上であることを特徴とするフレキシブルジョイント
   装置。
2. 【請求項２】 分離された一対のダクトにそれぞれ連結
   される連通可能な一対のスリーブと、前記各スリーブの
   外周面に対向するように設けられた一対のフランジと、
   前記対向するフランジ間を接続する伸縮可撓性を有する
   筒状膜体と、前記筒状膜体内の各スリーブの外周面に半
   径方向に突出するように設けられた複数本のスタッドボ
   ルトと、前記スタッドボルトに積層状に差し込まれた断
   熱材とからなるフレキシブルジョイント装置において、
   前記スリーブの断熱材と接する先端部の曲率半径Ｒが５
   mm以上であることを特徴とするフレキシブルジョイント
   装置。
3. 【請求項３】 分離された一対のダクトにそれぞれ連結
   される連通可能な一対のスリーブと、前記各スリーブの
   外周面に対向するように設けられた一対のフランジと、
   前記対向するフランジ間を接続する伸縮可撓性を有する
   筒状膜体と、前記筒状膜体内の各スリーブの外周面に半
   径方向に突出するように設けられた複数本のスタッドボ
   ルトと、前記スタッドボルトに積層状に差し込まれた断
   熱材とからなるフレキシブルジョイント装置において、
   前記一対のスリーブ間の開口部の長さが、スリーブの軸
   方向に隔離して対峙しているスタッドボルト間の長さの
   ７５％以上であり、かつ前記スリーブの断熱材と接する
   先端部の曲率半径Ｒが５mm以上であることを特徴とする
   フレキシブルジョイント装置。