JPS58103926A - 熱交換器マトリクスの管状端部と熱交換器基部の結合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱交換器の交差−向流−マトリクスの一部であ
る、比較的冷たいガス（圧縮空気）によって貫流される
管又は流れ断面形の管状端部と、熱交換器マトリクス内
への圧縮空気の供給、もしくは熱交換器ｆｆ）９クス外
への圧゛縮空気の排出用に形成され九１つ又は複数の集
合管の、所定位置く大のあいた熱交換器基部の結合方法
に関する。

上記の結合方法に向いた熱交換器はドイツ公開公報２９
０７８１０　　号から周知である。この周知の熱交換器
において、第１の圧縮空気案内部が設けられており、こ
の部分を通して例えばコンプレッサーによシ供給される
ガスタービン駆動装置の高圧空気が熱交換器マトリクス
に供給され、供給された高圧空気はそのマトリクスにお
いて熱ガスにより加熱され、次いで熱交換器マ）９クス
から第２の管案内部に排出される。第２の管案内部は適
当な消費部、つｔａガスタービン駆動装置の燃焼室に接
続される。例えば、この周知の熱交換器の場合、２つの
相互に分離された管案内部が共通の集合管内に一体化さ
れ、その集合管から熱交換器マトリクスが両横ＫＵ字型
に突出して走っている。

上記の間知の熱交換器の場合、約１２０００又はそれ以
上の導管接続部が一発で熱交換器基部と溶接されなけれ
ばならない。このはんだは上記の熱交換器を製作する場
合、次のようなことによる従来克服できなかった危険要
素を示す。即ち、管端部と穴Ｉｉ部間に比較的大きなは
んだによシ接合する間隙が存在することが前提とされね
ばならず、その場合、十分に大きなはんだＫよシ接合す
る間隙に対して溶Ｓ状慈で供給されたはんだの申し分の
ない輸送が保証されねばならないことが前提と畜れる。

即ち、溶融状態で供給されたはんだが局部的な種々領域
に移シ、その結果、最終の冷却過程において、比較的大
きなはんだによシ接合する間隙がその全問にわたって連
続的にはんだＫよシ満されることが何ら保証されない危
険が常に存在する。

更に比較的大きなはんだにより接合する間隙ははんだ体
積が比較的大きくなるため、結合部の強度に影響を及ぼ
す。更に比較的大きなはんだ厚みは腐蝕挙動に対して有
害な影響を及ぼす。

本発明の課題は上記問題点の範囲で上記結合方法につい
て示された欠点を除去して熱交換器の管ないし断面形を
比較的簡単に最適な耐熱能力と填隙能力を同時に保証し
て熱交換器基部に固定してＭｇＯ付けることができる適
当な結合部方法を創作することである。

上記課題の解は特許請求の範囲第１項から明らかであり
、且つ％に特許請求の範囲第１０項の範囲で選択したも
のから明らかでるる。

即ち、本発明の要旨は熱交換器の交差−向流−マトリク
スの一部である、比較的冷たいガス（圧縮空気）によっ
て貫流される管又は流れ断面形の管状端部と、熱交換器
マトリクス内への圧縮空気の供給、もしくは熱交換器ｉ
トリクス外への圧縮空気の排出用に形成された１つ又は
複数の集合管の、所定位置に穴のあいた熱交換器基部の
結合方法において、管状端部を管内に心棒を挿入し良状
態で丸ハンマー加工、鍛造などによって、心棒に従わせ
て変形し、且つ外側輪郭を規格に合うよう１１！整した
後、はんだ材料によって管状端部を被覆し、しかる後、
そのように予め準備した管状端部を心棒と共に熱交換器
基部の穴に取シ付け、次いで心棒を管内通過移動させる
とき、管状端部に隣接する前記穴の壁部及びその縁部に
管状端部を押しつけ、その後、局部的に熱することによ
って管状端部と熱交換器基部間に金属結合部を形成する
ことを特徴とする熱交換器マトリクスの管状端部と熱交
換器基部の結合方法である。

本発明の方法の範囲内で又は本発明の結合部において享
起こる管状端部を通しての心棒の通過−動及び／又は管
状端部からの心棒の３１き抜きにＸつて、申し分のない
接合、ひい、ては結合部（管ないしは中空断面形と熱交
換器基部との結合部）の申し分のないはんだ付けが同時
に確実に保証される。心棒の管内通過移動及び／又は引
き抜きによって結合部を完成するために最後に加熱する
前にはんだ箔又は管状端部に塗布したはんだ材料を封入
した状態で該当する表面に沿って材料が押圧される。そ
の結果結合部の完成するために号後に加熱する前に管状
端部と熱交換器基部の穴壁部間の間隙が充分に押圧され
、それによって局部的なはんだ位置の変化が実際に排除
される。

本発明の範囲内で、極端に少ないはんだ体積とそれに相
当する薄いはんだ厚のみが該尚する結合部に対して必要
とされ、而して極端に少ないはんだ体積とそれに相当す
る薄いはんだ厚は強度特性と腐蝕影響と比較的少ないは
んだ必要量に関して特に有利な結果を生む。

本発明の他の有利な形成に関しては特許請求の範囲第２
項ないし第１６項に示す通９である。

本発明の実施例につき図面を用いて説明する。

図面において、第１図は第１の実施例における熱交換器
の結合部の縦中央面に沿って切断した部分断面図、第２
図は第２の実施例における熱交換器の結合部の縦中央面
に沿って切断した部分断面図、第３図は第３の実施例に
おける熱交換器の結合部の縦中央面に沿って切断した部
分断面図、第４図は第３図示のＩＮ−ＩＶ線矢視断面図
である。

第１図は熱交換器の交差−向流マ）　＋７クスの一部で
ある流れ断面形２の管状端部１と所定の位置にあらかじ
め開口された熱交換器基部３の結合方法製作法を示す。

先ず、管内に心棒４を挿入した状態で管状端部１を丸ハ
ンマー加工、ｆｉＲ造などによって心棒４に従わせて変
形し、外側輪郭を規格に合うようＫ１５ｌｌ整したのち
、はんだ材料によって管状端部ｌを被覆する。次いで管
状端部１を心棒４と共に熱交換器基部３０穴（壁部５）
に差し込む。そして次に心棒の帯状部６をＦの方向へ管
内通過移動させて、管状端部１−１を管状端部１に隣接
する穴の壁部５及びその縁部に押しつけるうその後、局
部的に加熱することによって、管状端部ｌと熱交換器基
部３との間の金属結合部を形成する。

そのとき、管状端部１の外側輪郭は先ず同一成形を行な
うのに必要とされる程度に正確に規格に合うように調整
されなければならないっ、合理的な製作のために、特に
、全ての管状端部と熱交換器基部の金属結合はＰなどの
中で加熱することによって同時に、且つ一発で行なうこ
とが前提とされる。

第１図示の如く、心棒４はそれを管内通過移動させると
き上記の管状端部１の押圧が行なわれるように心棒の熱
交換器基ｓ３の外壁に隣接する端部に回転対称に突出す
るｌ状部６を有する。前記心棒４に従わせた管状端部１
の変形の結果、それと同時に、ｌ状部６に従った回転対
称な管拡大部７が形成され、その管拡大部は熱交換器基
部の外壁部に断面形２を伴まった管状端部ｌを穴に対し
て画定するはたらきをする。

又、管状端部１の外側輪郭を規格に合うように調整する
ことは心棒に従わせて管状端部を変形するのと同時に行
なうことができる。

この結合部又は該結合部の製作に必要なはんだ材料は管
状端部を心棒に従わせて変形するのと同時に或いは管状
端部を規格に合うように調整する過程と同時に成形する
ことができ、且つ後者の方法の場合、それを例えば／・
ンマー加工、鍛造、又は圧延によって金属箔υの感覚で
行なうことができる。

更に、はんだ材料は管状端部上に巻回された箔としても
付着させることができる。つまりはんだ箔は積板的に付
着される。そ゛の場合、はんだ箔として例えばメＦグ２
ス（ｍｅｔｇｌａｓ）を利用することができる。はんだ
材料は動電気的に、流動状態のはんだを用いて噴射塗布
、浸漬によって付着させるか、或いは焼結（はんだ粉末
）によって管状端部上に付着させることができる。

穴壁部５と管状端ｓ１間の間隙Ｕは組立て可能性及び製
造公差の贋作に従って決められる。この間隙Ｕは第１図
示の如く、円筒状をしているが、わずかに円錐状でおっ
ても良く、例えば、上方の穴端部から下方の穴端部迄段
々先細になる円錐状に形成することができる。

又、第１図示の如く、筒状端部１の部分８は穴最後の引
き抜きの過程で、帯状部６の作用で下方ユの穴縁部を越
えたところで少なくとも一部横に（点線で示すごとく）
曲げられる。

第１図示の如く、帯状部６を伴なった心棒４が継ぎ合わ
されるべき管状端部１を通って通過移動し、管状端部を
急に一部げることによって穴壁部５とそれに隣接する管
状端部１のｌｉ＠壁部間の間隙Ｕを閉じることが原則的
思想である。

第１図示の実施例の範囲内のもので、図示されていない
、円錐状に走る間隙を有する他の変形態様の場合、より
遅く抑圧作用をする帯状部を伴なった心棒が管状端部を
通して通過移動する前にすでに間隙が閉じられることが
前提とされる。それ故、必要な抑圧の割合に従った帯状
部の配置と寸法で、第１図示の実施例に比して比較的少
力い変形度を含む結合部の製作法が創作される。そして
その変形度は比較的わずかな力の消費と工具の摩耗及び
わずかな公差変動という結果を生む。

第１図示の結合部の製作法において、補助的に用いられ
る、本発明の結合部の製作を行なうための装置として、
製作過程で、結合部、即ち、熱交換器基部の結合部を支
持する・〜ように、矢印Ｆの方向と反対に作用し、下方
から軸方向に突出する端部８に作用する支持具が原則と
して利用される。

この支持具によって、穴壁部５０近隣にある熱交換器基
部３の内壁の方に軸方向に突出する管部分８を曲げる過
程が援助きれる。

第１図示の実施例に対して本質的に変らない部分に対し
ては本質的に同じ番号を用いて、第２図に別の実施例を
示す。この実施例において熱交換器基部３の穴９及び管
状端部１０のＩＩｌ壁部は熱交換器基部３の内壁の方へ
一様な傾斜角でごくわずか円錐状に先細に形成されてい
る。この実施例において、帯状部６はいかなる管の塑性
変形も生じないように配慮されておシ、むしろ、帯状部
が軸方向に突出する管部分８′によシ横方向に包囲され
る。

第２図示の実施例において、心棒４とその帯状部６とを
用いて、円錐状の管状端部１０は円錐状穴９内に挿入さ
れ、間隙Ｕ′は穴壁部と管状端部１０の間の径方向及び
軸方向の面圧接にょシ閉じられる。

更に第２図示の実施例の場合、軸方向に突出する管状端
部８′を適当な工具によって熱交換器基部３の内壁部の
方へ曲げることによって心＃１４は最終的に管状端部１
０から離される。

第１図及びｔｓ２−示の実施例に対して本質的に変らな
い部分については本質的に同じ番号を用いて、第３図に
他の実施例を示す。この実施例は図示のように心棒４及
びその帯状部６の終点が第２図示の実施例におけるよシ
も手前になっていて、心棒４の帯状部６が心棒の管状端
部１０からの引き抜き過程よシも短時間で結合部の確か
な面圧接を行なう点、及び下方の軸方向に突出する管状
端部８′が最終の心棒の引き抜き過程と同時に点線で示
す如く熱交換器基部３の下方壁部の方へ曲げられる点が
第２図示の実施例と異なる。

発明の主題の範囲内で第１ないし第３因示の実施例に示
す管状端ｓ１ないし１０は金属結合の過程で有力な熱の
作用によシ間隙ＵなＩｎ　ＬＵ’の圧縮が更に生じるよ
うにごくわずかに高い熱交換膨張係数を有する。

以上のべた実施例からはずれて、本発明の範囲内で、下
方の穴縁部を越えて軸方向に突出する管部分を心棒の引
き抜き以前に下方の穴縁部及びそれに隣接する熱交換器
内壁部分の方へ曲げることができる。

最後に第４図に相互に対向する中央突起１１が突起端部
に沿って溶接されており、熱交換過程で圧縮空気の衝撃
を受ける、２つの相互に分離された管路１３　、１４が
設けられている断面を示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における熱交換器の結合
部の縦中央面に沿って切断した部分断面図、第２図は本
発明の第２の実施例における熱交換器の結合部の縦中央
面に沿って切断した部分断面図、第３図は本発明の第３
の実施例における熱交換器の結合部の縦中央面に沿って
ｇ′Ｉ断じた部分断面図、第４図は第３図示の！Ｖ−ｙ
ｌ／＊矢視断面図である。 ｌ、１０・・・・・・・・・管状端部、２・・・・・・
・・・流れ断面形、３・・・・・・−・熱交換器基部、
４・・・・・・・・・心棒、５・・・・・・・・・熱交
換器基部の穴の壁部、ト・・・・・・・・心棒の帯状部
、７・・・・・・・・・管状端部の管拡大部、８．８’
、８”・・・・・・・・・下方穴縁部を越えて突出する
管部分、９・・・・・・・・・熱交換器基部の穴。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　熱交換器の交差−向流−ｉマトリクス一部で
   ある、比較的冷たいガス（圧縮空気）によって貫流され
   る管又は流れ断面形の管状端部と、熱交換器マトリクス
   内への圧縮空気の供給、もしくは熱交換器マ）　リクス
   外への圧縮空気の排出用に形成された１つ又は複数の集
   合管の、所定位置に穴のあいた熱交換器基部の結合方法
   において、管状端部ｌをその管内に心棒４を挿入した状
   態で丸ハンマー加工、鍛造などによって、心棒４に従わ
   せて変形し、且つ外側輪郭を規格に合うように調整した
   後、はんだ材料によって管状端部ｌを被覆し、しかる後
   そのように予め準備した管状端部１を心棒４と共に熱交
   換器基部３０穴に取シ付け、次いで心棒４を管内通過移
   動させるとき、管状端部ＩＫＩＩ接する穴の一部５およ
   びその縁部に管状端部１を押しっけ、その後、局部的に
   熱するととくよって管状端部と熱交換器基部間の金属結
   合部を形成することを特徴とする熱交換器マトリクスの
   管状端部と熱交換器基部の結合方法。 （２）心棒として熱交換器基部３の外壁の近くの心棒端
   部に１心棒の周壁から回転対称に突出した帯状部６を有
   し、心棒を管内通過移動及び／又は引き抜くときに管状
   端部１を押圧ないしは変形する帯状部６を有する心棒４
   を用いるととを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   熱交換器マトリクスの管状端部と熱交換器基部の結合方
   法。 （３）心棒４に従わせた管状端部１の変形により、帯状
   部６による回転対称な管鉱大部７を穴に対して管状端部
   を固定する部分として形成することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項及び第２項記載の熱交換器１トリクスの
   管状端部上熱交換器基部の結合方法。 （４）管状端部１を心棒４に従わせて変形するのと同時
   に管状端部１の外側輪郭を規格に合うように調整したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３項のう
   ちの１項ないし複数項に記載の熱交換器マトリクスの管
   状端部と熱交換器基部の結合方法。 （５）心棒４に従わせて管状端部１を変形するとき、又
   は管状端部１の外側輪郭を規格に合うように調整するの
   と、同時にはんだ材料を例えばハンマー加工、鍛造、又
   は圧延によって金属箔張シの感覚で成形することｔ％黴
   とする特許請求の範囲第１項ないし第４項のうちの１項
   ないし複数項に記載の熱交換器マトリクスの管状端部と
   熱交換器基部の結合方法。 （６）はんだ材料を巻き付けられた箔として管端部に付
   着することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ５項のうちの１項ないし複数項に記載の熱交換器ｉトリ
   クスの管状端部と熱交換器基部の結合方法。 （７）はんだ材料を例えば、動電気的に噴射塗被や浸漬
   （液体はんだ）によって、又は焼結（はんだ粉末）によ
   って、管状端部１に付着することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項ないし第６項のうち０１項ないし複数項に
   記載の熱交換器−ｆ）９クスの管状端部と熱交換器基部
   の結合方法。 （８）管状端部１を熱交換器基部３の穴に挿入したこと
   、及び下方の穴縁部を越えて軸方向に突出する管部分８
   を心棒４を引き抜くとき、心棒４の帯状部６の作用によ
   ）下方の穴縁部を越え九ととるで横に曲げることを特徴
   とする特許請求ｏａｔｓ第１項ないし第７項のうちの１
   項ないしＩＩ数項に記載の熱交換器マトリクスの管状端
   部と熱交換器基部の結合方法。 （９）穴壁部５とそれに隣接すゐ管状端１１Ｓ１のｌｌ
   １１部の間に存在する閲隙寸を円筒状に又は熱交換器基
   部外壁から内壁へ連続して先細になっている円錐形Ｋｙ
   ＃Ｉ成することを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第８項のうちの１項ないし複数項に記載の熱交換器マ
   ）９クスの管状端部と熱交換器基部の結合方法。 （ト）熱交換器基部３の穴及び管状端部１０のＷ４壁部
   を熱交換器基部の内壁の方へ向けて一様な傾斜角でごく
   わずかな円錐形に先細に形成し、′シ棒４及びその帯状
   部６により、円錐状管状端部１０が円錐状の穴内に引っ
   張られるとき、穴壁部９と管状端部１０間の径方向及び
   軸方向の面圧接の作用で一部の間隙Ｕ′が閉じられるよ
   うに形成することを特徴とする特許請求の範囲第１項な
   いし第８項のうちの１項ないし複数項に記載の熱交換器
   マトリクスの管状端部と熱交換器基部の結合方法。 （ロ）管状端部１，１０を熱交換器基部３の材料よシも
   ごくわずかに高い熱交換膨張保°数管有する材料で形成
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１
   ０項のうちの１項ないし複数項に記載の熱交換器マ）９
   クスの管状端部と熱交換器基部の結合方法。 （２）下方の穴ａｍを越えて軸方向に突出する管部分を
   、下方の大縁部及び熱交換器基部内壁の穴縁部に隣接す
   る部分Ｏ方へ、前記管部分に作用する支持具の作用によ
   って曲げることを特徴とする特許請求の範８篤１項ない
   し第１１項のうちの１項表いし複数項に記載の熱交換器
   マ）９クスの管状端部と熱交換器基部の結合方法。 （至）下方の穴縁部を越えて軸方向に突出する管部分を
   、心棒Ｏ引き抜きを行なう以前に下方の穴縁部及び熱交
   換器基部内壁の穴縁部に隣接する部分の方へ曲げるとと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１１項のう
   ち０１項ないし複数項に記載の熱交換器マトリタスの管
   状端部と熱交換器基部の結合方法。 （ロ）加熱によっておこなわれるいくつかの、又は全て
   の管状端部と熱交換器基部との金属結合を同時に一発で
   行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ８項のうちや１項ないし複数項に記載の熱交換器基部の
   結合方法。