JPS60172795A

JPS60172795A - 管と管板のシ−ル構造

Info

Publication number: JPS60172795A
Application number: JP2602884A
Authority: JP
Inventors: 邦夫高橋; 紀之織田; 信幸城戸; 村松　啓次
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1984-02-16
Filing date: 1984-02-16
Publication date: 1985-09-06

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】本発明は管式熱交換器などにおける管と管板のシール構
造に関する。

高温の燃焼ガスなどの加熱ガスが流れる缶体内に、被加
熱ガスの流れるセラミックス製の伝熱管を複数本横架し
てなる熱交換器を例にとって説明すると　かかる熱交換
器においては、缶体の管板に挿通孔を設け、伝熱管がこ
の挿通孔に挿通されて缶体外に突出して開口し、この突
出部および開口端を包みこむようにヘッダーを缶体に設
けてなる構造は従来より知ら・れている。

ここでかかる熱交換器は組み立てた後に熱」−げして高
温下で使用されるので、組み立て時と使用時とではかな
りの温度差がある。また使用時であっても被加熱ガスの
流れる伝熱管と加熱ガスの温度の影響を大きく受ける管
板とでは空間的に温度差、温度分布が生じうる。さらに
被加熱ガス、加熱ガスとも時間的に温度変動がある。こ
うした温度差、温度分布、温度変動により伝熱管と管板
とでは熱膨張量の差が生じ、熱的応力が作用する。また
、こうした熱交換器はしばしば大型の重い構築物となり
、自重や、製作誤差に起因する負荷や、その他の外力に
より機械的応力も作用する。

これらの熱的応力や機械的応力による熱交換器部材の変
形や破損を防止するために１．管板に設けた挿通孔は伝
熱管の外形より大きくし、伝熱管と管板との相対変位が
可能な構造とすることが望まれる。しかしこの場合には
挿通孔と伝熱管との間のクリアランスからガスが漏れ、
加熱ガスと被加熱ガスが混じりあって好ましくない。

そこで本出願人は、管板の挿通孔に管を挿通し、間隙を
有してこの管を囲む環を管毎に管板に固設し、管と環と
の間隙にサンドを充填するとともに、このサンド層の管
軸方向両端にサン、ド漏出防止手段を設けてなる構造を
さきに提案した。しかしかかる構造はそれなりに有用で
あるが、さらに改良すべき点を有するものであった。す
なわち上記の構造においては、例えば管と環との間隙に
押圧環を挿入してサンドを押さえるようにするのである
が、この押圧環を環に固定するに際し、実際にはいくつ
かの問題点が生じることが分かった。例又は押圧環を環
に螺着して固定すると、押圧環を環に螺着してぃくとき
の締付は力の調整が難しく、高温下における焼付きによ
って押圧環の着脱ができなくなる不都合が生じた。また
、フランジを設けて抑圧環と環とをボルト締めすると、
環の外周スペースを広くとる必要があり、管を多数近接
して設けることができなくなる不都合が生じた。

本発明はこうした問題点を解決して、管と環との間隙に
押圧環を挿入してサンドを押さえるに際し、抑圧環の固
定が容易になされ、高温下における焼付きが生じても押
圧環を容易に取外せるようにし、管を多数近接して配設
できるようにコンパクトに設計された管と管板のシール
構造を提供するものである。

すなわち本発明は、管板と、該管板の挿通孔に挿通され
た管とのシール構造において、間隙を有して鎖管を囲む
環を該管毎に該管板に固設し、該間隙にはサンドを充填
するとともに、該サンド層の管軸方向両端にはサンド漏
出防止手段を設け、前記間隙に前記サンドを圧縮して押
さえる押圧環を挿入し、該抑圧環をピンと溝とのバイオ
ネットピン係合によって固定−一一なるてとを特徴とす
る管と管板のシール構造である。

本発明によれば管と管板とは相互に直接に固定されてお
らず、変形性と気密性とを有するサンド層を介して支持
されているので、缶体内を流れるガスと管内を流れるガ
スとはサンド層によってに気密シールされることとなり
、がっ。

管と管板との相対変位があっても、これはサンド層の変
形性によって吸収され、これら部材に゛過大な応力が作
用しない。また、サンドの漏出防止のため管と環との間
隙に挿入される抑圧環はバイオネットピン係合によちて
容易に固定することができ、焼付きが生じても軽い衝撃
力を学えることによって簡単に外すことができ、押圧環
の取付は構造がコンバクにできるので管を多数近接して
配設することができる。

以下図面に基づき本発明の詳細な説明する。

第１図には本発明が適用される熱交換器の１例が示され
ている。

二の熱交換器ｌは耐火物などで構築された煙道２を横切
って配設されている。この熱交換器ｌは複数本のセラミ
ックス製の伝熱管３、これらを支持する管板４，５、被
加熱ガスの入口側ヘッダー６、出口側ヘッダー７を主た
る要素として構成されている。煙道２を流れる、例えば
１０００″Ｃの燃焼排ガスが加熱ガスとして管板４，５
の間を上下方向に流され、入口側ヘッダー６から流入す
る、例えば室温の被加熱ガスは伝熱管３を流れる間に加
熱されて、例えば６００℃となって出口側ヘッダー７か
ら流出する。煙道２と熱交換器１との間には熱交換器ｌ
に固設された係止具８、耐熱性シール材８、押圧具ｌＯ
が図示のように配設され、押圧具ｌＯで耐熱性シール材
９を係止具８の方向に押圧して、加熱ガスのリークが防
止されている。

金属性の管板４，５の加熱ガス側にはそれぞれ耐火材１
１が内張すされており、さらに被加熱ガス入口側の管門
５の被加熱ガス側には断熱板１２が内張すされそいる。

一方、被加熱ガス出口側の管板４任ぜ加熱ガス側は直接
、被加熱ガスにさらされている。また出口側ヘッダー７
にも断熱材１３が内張すされている。なお第１図におい
て管板４．５と伝熱管３との接続部の構造はいずれも同
様なのズ一部のみを断面図で示し、他は外形図で示しで
ある。

第２図ない、し第４図には本発明の実施例が示されてい
る。

管板４には伝熱管３の外形よりやや大きい挿通孔１３が
設けられており、耐火材１１にも同様に貫通孔１４が設
けられていて、挿通孔１３、貫通孔１４には伝熱管３が
挿通されている。管板４の被加熱ガス側には、１対のス
リット状の溝２２を有する環１５が固定されており、こ
の環１５は伝熱管３の外側を例えば５〜３０ｍ５＋程度
の間隙を有して囲んでいる。環１５の溝２２は、第４図
に示すように環１５の開口縁に対して８０度より小さい
角度θをもって斜めに穿設され、先端部に係止部２２ａ
が形成されている。環１号と伝熱管３との間隙には耐熱
性の無機質のサンド１Ｂが充填されて気密性を有するサ
ンドＪ？ｌ−形成している。サンド層の伝熱管軸方向の
両端にはアスベストロープ、合成無機繊維ロープなど−
の旬撓性を有する紐状体１７．１８が介在せしめられて
、サンド１６がサンド層から漏出するのを防止している
。さらに環１５の溝２２に対応する１対のバイオネット
ピン２３を有する抑圧環１９が伝熱管３と環１５との間
隙に挿入され、紐状体１８を紐状体１７の向きに押圧し
てい゛る。また、セラミックス製の伝熱管３の内部には
中実のステンレス鋼製丸棒２０が伝熱管３とは離隔して
同軸に配置されており、被加熱ガスは丸棒２０と伝熱管
３との間の環状空間を流れ、伝熱管３と丸棒２０とから
高効率で加熱されるようになっている。この丸棒２０は
、丸棒２０と押圧環１９との間に介在せしめられた弾性
体２１により所定位置に軸方向、半径方向の相対変位を
許容されつつ保持されている。なお、弾性体２１は丸棒
２０の周方向に間欠的に介在せしめられているので、被
加熱ガスの流通をさまたげない。

また、第６図、第７図にも示すように、本発明において
はかかる丸棒２０など一峠けてなくてもよい。

上記の構成において、抑圧環１８のバイオネットピン２
３を環１５の溝２２に沿ってスライドさせながら押圧環
１８を環１５と伝熱管３との間に押し込むと、第４図に
示すように、バイオネットピン２３が溝２２の係止部２
２ａに係合して押圧環１３が固定される。このようにし
でサンド１６を紐状体１８を介して抑圧環１８で押圧す
ることにより、サンド１６は伝熱管３と環１５との間隙
にぴったりと充填されることとなり、この部位において
加熱ガスと被加熱ガスとは気密にシールされる。また伝
熱管３はサンド層によって保持されているので、半径方
向の多少の相対変位をサンド層の変形性により吸収でき
るのみならず、軸方向にかなりの相対変位を起こさしめ
る応力が作用しても、サンド層と接する部分で摺動して
これを逃がすことができる。また、高温下において、押
圧環１９のバイオネットピン２３が環１５の溝２２内で
焼付いたとしても、両者の接触面積がねじ締め構造など
に比べて小さいので、軽い衝撃→付きを離すことができ
る。さらに、環１５の外周に突出するフランジ等がなく
コンパクトな形状をなすので、伝熱管３を多数近接して
配設することができる。

なお、前記の実施例において、環１５の溝２２の形状を
第５図に示すように角度θが溝２２の先端部に向うに従
って小さくなるようにすれば、抑圧環１９を押し込んで
いくにつれてサンド層からの抗力が大きくなるが、抑圧
環１９に与える回転力Ｆを一定としても、バイオネッン
トピン２３を溝２２に沿ってスライドさせる力Ｆ　ｃｏ
ｓθも大きくなって好都合であり、かくして抑圧環１９
に榮える回転力、したがってトルクを常にほぼ一定にし
たまま、抑圧環を押し込んでいくことができる。

第６図には、本発明の他の実施例が示されている。すな
わち、この実施例によれば、抑圧環１８の外周に凹状の
溝２２が形成され、環１５の内壁に１対のバイオネット
ピン２３が突設されている。（たがって、環１５のバイ
オネットピン２３を抑圧環１９の溝２２に沿ってスライ
ドさせながら、抑圧環１８を伝熱管３と環１５との間に
押し込むことによって押圧環１９を固定することができ
る。

この実施例の場合は、溝２２が抑圧環１９の外周に形成
されるので加工しやすく、また、溝２２が打ち抜き状の
スリットではないので強度が高くなる利点がある。

第７図には本発明のさらに他の実施例が示されている。

この実施例によれば、押圧体２４が環１５の外周に被さ
れ、環１５と伝熱管３との間には抑圧環１９が挿入され
、抑圧体２４の内周に形成された段部２４ａによって押
圧環１９を内方に押し込むようになっている。そして、
環１５の外周に溝２２が形成され、押圧体２４の内壁に
バイオネットピン２３が突設されている。

上部の各実施例においてはそれぞれ１対ずつのピンと溝
とを有していたが、１条の溝と１本のピンでもよく、あ
るいは３条以上の溝と対応する本数のピンであってもよ
い。

なお、上語礪明においては、本発明を熱交換器に適用す
る場合について述べたが、これに限定されるものではな
く、例えば管状多孔体を用いた除塵装置などにも適用で
きる。また伝熱管３の材質はセラミックスであることが
好ましいが、これに限定されず、金属などであってもよ
い。

以上説明したように、本発明によれば、管板の挿通孔に
挿通された管の外周を囲む環を管板に固設し、環と管と
の間隙にサンドを充填するとともに、このサンド層の管
軸方向両端にサンド漏出防止手段を設け、前記間隙に前
記サンドを圧縮して押さえる押圧環を挿入し、この押圧
環をバイオネットピン係合によって固定するようにした
ので、管と管板とは変形性と気密性を有するサンド層を
介して支持され、伝熱管の周囲の近傍のみを用いた小型
にして簡便なシール構造を提供できる。そして、押圧環
は容易に固定することができ、かつ、着脱自在となり、
さらに焼付きが生じても軽い衝撃力を与えることによっ
て簡単に外すことができ、構造がコンバクなので管を多
数近接して配設することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した熱交換器の断面図、第２図は
本発明の実施例を示す第１図Ａ部の拡大断面図、第３図
は同実施例の要部斜視図、第４図は同実施例におけるバ
イオネットビンが係合する溝の形状を示す環１５の要部
展開図、第５図はバイオネットピンが係合する溝の形状
の他の例を示す環１５の要部展開図、第６図は本発明の
他の実施例を示す要部断面図、第７図は本発明のさらに
他の実施例を示す要部断面図である。３：伝熱管　４：管板　１５：環１６：サンド　１７．１８　：紐状体１８：抑圧環　２２：溝２３：バイオネットピン斗　２　繍茅３　闇を４　）３４　子Ｉ）η 琴ｌ）覇〒７悶

Claims

【特許請求の範囲】

管板と、該管板の挿通孔に挿通された管とのシール構造
において、間隙を有して鎖管を囲む環を該管毎に該管板
に固設し、該間隙にはサンドを充填するとともに、該サ
ンド層の管軸方向両端にはサンド漏出防止手段を設け、
前記間隙に前記サンドを圧縮して押さえる押圧環を挿入
し、該抑圧環をピンと溝とのパイオネクトピン係舎によ
って固定してなることを特徴とする管と管板のシール構
造。