JPS59164894A - 多管式熱交換器における管の圧縮密封 - 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】 多管式熱交換器において、両側の媒体の流れが混合しな
しように管および胴を密封するために多くの仕掛けや密
封手段が使用されている。

代表的な多管式熱交換器では、一般的に、ろう付け、溶
接またはローラ膨張（ｒｏｌｌｅｒｅｘｐａｎｓｉｏｎ
　）が管と管シートのジヨイントおよび管シートと胴の
ジヨイントの密封に使用されている。これらの密封法に
は、１）管を個別には容易にとシ外すことができないこ
と、２）胴側を機械的に清掃できないこと、および３）
胴中にプラスチックのじゃま板類を使用すると、ろう付
は中または溶接中に溶融すること、などの不利がある。

他の諸方法では、代表的な多管式熱交換器における管と
管シートとのジヨイントおよび管シートと胴のジヨイン
トに圧縮密封 （ｃｏｍｐｒｅｓｓ：’ｉｏｎ　５ｅａｌｌが用いられ
ている０ところが、従来の圧縮密封法には数種の不利な
点がある。成る方法では溶接されるべき管シートを胴へ
圧接する必要があった。これは管を支持するじゃま板の
清掃または取り換えのための胴内部への接近を妨げ、ま
た非常に複雑な操作によっても、一本づつしかとシかえ
られなかった。数種の方法では、内部に溶接した耳また
は管シート末端止めの存在を必要とし、これらは管支持
組立物の取り外しを困難とし、才た慣用の管支持じゃま
板の使用を妨げた。他の方法では溶接された耳の代りに
取部外しできる圧力伝達用仕組みを必要とし、これらの
諸要素は胴および管ノズルの内外の流れを妨げて過剰の
圧力損失に基因するエネルギーの浪費をもたらした。さ
らにまた他の方法では、熱交換器一式あた９４枚の密封
用力スケットと８枚の管シートの使用が必要であシ、こ
れは（ａ）部品数が多いだめの組立て費の高騰（ｂｌ多
数の部品の空間占有による熱交換に利用できる有効管長
の減少、などいくつかの問題をかかえていた。また他の
方法では胴の部品の切断末端（ｃｕ’ｔ−ｅｎｄｆｆを
有効に・密閉するため、許容度がきわめて厳しい部品類
の使用を必要とした。

本発明は２つの媒体の流れが混合しないように代表的な
多管式熱交換器を密封するための密封法に関するもので
ある。乙の密封手段はこの熱交換器の胴の外部にある部
品だけであり、これが一連の膨張可能のゴム状ガスケッ
トおよび金属の管シートを機械的に圧縮し、これによっ
て同時に代表的な多管式熱交換器′におけル１）管と管
シートとのジヨイントおよび２）管シートと胴とのジヨ
イントを密閉する。

このように、本発明の目的は、胴内部に機械的手段とく
に機械的な止め貝類または圧力伝達器具を用いない密封
方法を多管式熱交換器に利用することである。

さらに本発明の目的は多管式熱交換器の密封において、
密封手段が標準の環状タイプのガスケット類を使用して
胴体フランジを密封し、また全面ガスケット類を使用し
て管および胴ジヨイントをともに密封し、この際多管式
熱交換器内部の個別の管が清浄または交換のための取り
外しが容易に行えるような密封手段を提供することであ
る。

さらに本発明の目的は、この多管式熱交換器の胴側か機
械的に清浄化できる多管式熱交換器の密封手段を提供す
ることである。

さらに本発明の密封方法の目的は、すべての支持じやま
板およびじゃま板スペーサ類をともなう金管の完全組み
立て物をこの胴から取り外すことを可能とすることであ
る。

々お、さらに本発明の目的は、この管に使用される材料
がろう付けできるものに限定されることのない多管式熱
交換器用ガスケット圧縮密封方法を提供することである
。なおさらに本発明の目的は、胴側の流体の流れを導く
ために多管式熱交換器内に使用されるじゃま板は、先行
技術の設計を採用したときにろう付は中に溶融するはず
のプラスチックで作製できる密封手段の提供である。

第１図には胴２および胴２の中に好ましくは対称または
等間隔パターンで設置された複数個の管３から構成され
る多管式熱交換器１が示されている。管３の中を流れる
流体は導管側連結部（ｃｏｎｄｕｉｔ　ｔｕｂｅ　５ｉ
ｄｅ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ１３１を経由してこの管へ
入りまたは管から出る。この管内の流体と反対方向に流
れ、管外で胴２内を流れる流体は環状導管連結部（ａｎ
ｎｕｌｕｓ　ｃｏｎｄｕｉｔ　ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｌ
　３０を経由してこの多管式熱交換器へ入りまたはそれ
′から出てゆく。第１図には代表的な多管式熱交換器の
一側面または一末端だけ示されているが本発明の密閉手
段はこの多管式熱交換器の図示されていない他端にも同
様に適用される。

胴２の末端にはフランジ部４がある。このフランジ部は
通常この胴の末端へ溶接されており、典型的なオーバラ
ップをもつ環状フランジである。このフランジ４に隣接
してフランジガスケット５がある。このフランジガスケ
ットは単にフランジ４の面に適合するものであり、その
中を管群３が貫通できるように環状に抜けた中央部があ
る。

このフランジガスケット５に隣接して管シート６がある
。この管シートは金属、代表的“には鋼鉄、黄銅、また
はステンレススチール、から作られるかまたはプラスチ
ックスまたは強化プラスチックスのような他の非圧縮性
諸材料から作製できる。この管シート６は好１しくは円
形のものであシ、また個々の管３に対応し配列してこれ
を貫通する個別の穴５０をもつ。この穴は、管末端がこ
の穴を通過でき、捷たこの管シートは最高の締付は力を
発揮して管密封洩れ−を阻止するための最高値にまでガ
スケットを圧縮できるように管３の外径よりもわずかに
大きい直径をもつ。

この金属管シート６に隣接して全面ガスケット（ｆｕｌ
ｌ−ｆ、ａｃｅ　ｇａｓｋｅｔ）　７がある。このガス
−ケラトは円形でそこにある個別の穴５１および１５を
除けば開口がなく　（ｓｏ］ｉｄ　−ｆａｃｅｄ　、１
であり、これらの穴はやはり管３を通すものおよびフラ
ンジ４と管シート８とにたいするボルト穴である。管３
の平滑な末端上へこの全面ガスケット７を圧縮するとき
、ガスケット締伺は力を最大とさぜるため、これらの穴
５１の直径は管の外径よりもやや小さくしである。

ガスケット７の次は穴５２および１５をもつもう一つ・
の金属管シート８があシ、これは金属管シート６で述べ
たものに同様のもので−一。、。ｍＷ　８１ｃ’−ｃ　
ｖ”６゜。、５３、。

持された弓形じゃま板５４およびじゃま板スペーサ棒５
５から構成された主要管群組み立て物である。胴２の内
部には取シ出しを妨げる耳類がないので、フランジ、ガ
スケット、管シート、および外側にある胴３２が取り外
されたのち、５３．５４、および５５の構成要素の組立
物全体が胴から取り外せることはこの金属管シート８に
隣接して環状フランジ１０に適合するフランジガスケッ
ト９がある。フランジガスケット９は前述のフランジガ
スケット５と同様のものである。フランジガスケットと
金属管シートとの組み合わせ全体はついで延長用３２の
末端にちるフランジ、　・１０へ隣接する。

延長用３２は胴２の延長または継続であシ、管側連結部
３１が取り付けられてお沙、これを通過して管内を流れ
る流体が出入する。胴２の延長用３２は外方大気から密
閉できるように、延長ＩＦＩ、３’　２はまた（フラン
ジ１０に関して）反対側の末端にフランジ３３を取り付
けられるのが好ましい。これは、延長用３２の末端密閉
フランジ部３３をもつことにより、またフランジ３３に
隣接してガスケット５および９と同様の環状フランジガ
スケット３４をもつことにより、また最終的にこの多管
式熱交換器の延長用３２の一末端を密閉する末端プレー
トすなわち末端密閉板３５をもつことによって達成され
る。

第１図から分かるように、フランジ１０とフランジ４と
を近づけるように引き締め２枚のフランジガスケット３
と９および中央のまたは全面ガスケット７を圧縮すると
、この圧縮はガスケツ−ドアの半径の内側方向への拡張
を引き起こし、これが各管を胴２内で管３外を流れる流
体から密封する。金属管シート８および６はフラくジ１
０および４と連けいしてゴム状フランジガスケット９．
５および７゜を圧縮して管と管シート間の１．および内
方および外方の胴の大気にたいする密封を形成する。

フランジガスケット９および５および主要中央ガスケッ
ト７さらにはフランジガスケット３４はこの多管式熱交
換器に使用される流体の存在下、腐食および分解を起こ
す傾向のないものであれば、密封可能でたわみ可能な任
意の材料、とくにゴムまたはいかなるタイプの弾性体諸
材料からでも製作できる。

管シート６．８およびめくらすなわち末端フランジ３５
は非圧縮性材料、好ましくは鋼鉄、黄銅またはステンレ
ススチールのような金属から作製される。この密閉手段
全体は任意の手段によって圧縮されろが、とくにフラン
ジ４の穴１１を通して取り付けられまたそれぞれに相当
して１個づつ１列に配列されたフランジガスケット５０
穴１２、管シート６の穴１３、中心ガスケット７の穴１
４、管シート６の穴１５、フランジガスケット９０穴１
６および最後にフランジ１０の穴１７を通して取シ付け
られたボルト４０の使用によって行われる。このボルト
がフランジ１’ｌの穴１０を通って突き出されるとナツ
ト４１がボルト４０のねじ山部４２上で締められ、全体
を引き締めてフランジおよび管シートによってフランジ
ガスケット５および９および主要中央ガスケット７を圧
縮し、こうしてこの多管式熱交換器を効果的に密封する
。

同様に、延長用３２の末端も末端密閉板３５をフランジ
３３へ圧縮してフランジガスケット３４を圧縮する方法
によって大気から密閉できる。

こうすることにより管の圧縮密封または外部配管連結の
取り外しまたは妨害゛なしに管内部゛を機械的に清掃す
ることが可能となる。一般的にボルト４３はフランジ３
３の穴３８を通り、それに対応してフランジガスケット
３４に配列さｈた穴３γをとおシ抜は末端密閉板３５の
穴３６を通って突き出るように挿入できる。このボルト
はまた逆向きにも挿入できる。一般的には、ボルト４３
のねし山部上でナツト４４を締めて外部密閉手段全体を
締め上げる。ボルトが通過する穴は胴２または延長用３
２の外径よシも外へ張り出しているフランジの全環状体
のまわりに等間隔に配置できる。一般的には胴直径が約
１２．３２　ｃｍ　（’８インチ）のフランジ上には直
径約１．２７　ｃｍ（１／２インチ）の穴が約２０個つ
けられる。

第２図および第３図７にはガスケットの外方へρ膨張を
阻止するための締付は構造 （ｃｌａｍｐｉｎｇ　５ｔｒｎｃｔｕｒｅ　）　　が示
されている。

すなわち、これは内方胴（１ｎｎｅｒ　５ｈｅｌｌ　ｌ
　２、延長用３２、フランジボルト４０、リングガスケ
ット５および９、金属管シート６および８、ガスケット
７および管３０間の関係を図示している。またここには
締付はリングフランジ４６および締付はリングボルト４
７をもつ外方クランプリング（ｏｕｔｅｒ　ｃｌａｍｐ
　ｒｉｎｇ　］４５の１つの好ましい変形が示されてい
る。

すなわち、第２図および第３図は組立て用の締付はボル
ト４０が締められたとき、ガスケットの半径方向外方へ
の膨張を阻止するように閉じ込める外方クランプリング
についての配置捷たは機能関係を図示するものである。

このようにして全面力スケット７が拡張することにより
確実に内部の管に適度の圧縮力が作用し、よシ高い内部
圧力負荷への応用にだいしての本発明の使用が可能にな
る。まさに、この部品は、締付はリンクのない標準物が
低圧負荷に甘んじていたような若干の旧式設計品で実現
できる圧力よシも高い内部設計圧力まで適用範囲を増大
すすために用いられる。

ホルト４７を締めてゆくと、この締付はリングフランジ
４６はたがいに接近するように動き、リングの径が小さ
くなるように締まシ、つづけてボルト４０を締めると、
リングがガスケット５．７および９の外方のヘシを締め
つけてその外方膨張を押さえ管および胴の前述の密封を
果たす。

環状フランジ４５、管シート６および８およびガスケッ
ト５．７および９は前記の配置が好ましいが、ガスケッ
ト、フランジおよび管シートの他の論理的配置方式も考
えられる。

これは組立てられた部品の分の配置は同じでも、好まし
くは内部の穴、胴および延長用の円形の形状は保持した
まま、四角、六角または他の非円形形状の外周をもつも
のである。

いくぶんか非円形の管およびガスケット穴もまた本設計
の概念で有効に利用できる。このような選択された形状
では、慣用の高速製造法によるフランジ、ガスケットま
たは管シートのような部品の多数の製造時に低い製造コ
ストまたは低い材料スクラップ率などの若干の利点を予
想ｌしあるいは達成することができる。

第１図の外方用末端密閉板３５、ガスケット３４および
ボルト４３は全内部部品の保全、修理または再組み立て
をもつとも理想的に行うための好ましい機械的配置を示
すが、この延長用３２の外方端を完全に密封するために
溶接された末端キャップを取シ付ける別種の、潜在的に
低コストおよび／または、無“漏洩の考え方もあって、
これは延長用３２の外方端の必要な密封を果すために用
いられ、それによりフランジ３３、ガスケット３４、ボ
ルト４３、ナツト４４の必要性をなくシ、また穴のない
、すべてを胴３２の周囲へ溶接しただけの末端プレート
または末端密閉板を用いることができる。しかしながら
、これでは入口および配管の連結を取り外しまた圧縮密
閉ボルトを取り除かないと、管の内部を清浄・化できな
い。

上記は本発明の説明のために述べたものであり、これを
制限するつもりのものではない。

本発明に帰せられる他の諸実施態様も可能であり、これ
らの諸実施態様も特許請求の範囲に含まれることＱ当業
者には理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は代表的な多管式熱交換器における密封手段の斜
視切断図である。 第２図はクランプリンクカスケラト保持方式を組み入れ
た密封手段の断面図である。 第３図はこの密封手段のクランプリンクカスケラト保持
方式の斜視図である。 〔主要部分の符号の説明〕 １・・・多管式熱交換器 ２・・胴 ３１．管 ４．１０・フランジ ５．９・・フランジガスケント ６．８　管シート ７・・全面力スケット ４５・外方締付はリング ４６　・締付はフランジ　・ ４７・締伺はボルト ５４・・弓形じゃま板

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、延長胴と内方用を含む多管式熱交換器について管内
   を流れる流体と胴内を流れる流体が混合し得ないように
   管を内方用にたいして密封する手段において、該多管式
   熱交換器の胴部分にある２個の胴フランジと２個の管ソ
   ートの間で圧縮されるフランジカスケラト密封手段の使
   用と、管を該熱交換器の内方用から密封する全面力スケ
   ット密封手段の使用とを含み、ここ〆で該フランジカス
   ケラト密封手段と全面力スケット密封手段が圧縮されて
   該管シートと該胴フランジの間で半径方向に膨張し、内
   方用から管を、また外部雰囲気から核用を密封すること
   を特徴とする多管式熱交換器の密封方法。 ２、　プランジガスケットを圧縮し、また全面ガスケッ
   トを圧縮して半径方向へ拡がらせるための圧縮がフラン
   ジ、管シートおよび密封手段を通して挿入されるボルト
   によって与えられ、該ガスケットがこの多管式熱交換器
   の内方用から管群を効果的に密封することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の多管式熱交換器の密封方
   法。 ３、該密封方法において、さらに延長胴上に末端密閉フ
   ランジガスケット、無開口の全面プレート末端密閉板、
   およびこの多管式熱′交換器の胴延長部の密閉端にある
   フランジ部分を含み、この延長胴の末端においてフラン
   ジカスケラトがフランジプレートと全面プレート末端密
   閉板との間に圧縮されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項および第２項に記載の多管式熱交換器の密封方
   法。 ４、圧縮がボルトとナツトとによって行われることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項に記載の多管式熱交換器
   の密封方法。 ５、管密封ガスケットがこの管密封ガスケツ　　　　−
   トの外方膨張を阻止するための保持構造物によって外周
   のまわシに保持されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項および第２項に記載の多管式熱交換器の密封方法
   。 ６　カスケラト外周保持リングが外周長さおよび直径を
   機械的に調整できるものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第５項に記載の多管式熱交換器の密封方法。 ７、　ガスケットが弾性相別から作製されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項および第３項に記載の多管
   式熱交換器の密封方法。 ８、管シートは非圧縮性金属または剛い合成拐刺から作
   製されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の多管式熱交換器の密封方法。 ９、　ガスケット、フランジおよび管シートは円形であ
   ゛ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の多
   管式熱交換器の密封方法。 １０　　ガスケット、フランジおよび管シートが非円形
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   多管式熱交換器の密封方法。 １１、ガスケット、フランジ、管シートおよび外周保持
   構造物は非円形であることを特徴とする特許請求の範囲
   第５項に記載の多管式熱交換器の密封方法。 １２、管末端および管ガスケットの穴は非円形であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の多管式熱
   交換器の密封方法。