JPS6099903A - フエル−ル - 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、炉筒煙管ボイラの煙管などの伝熱管の加熱カ
ス流入端に挿入されるフェルールに関する。

例えば炉筒煙管ボイラでは、第１図に示すよふ１−　相
性１〒１１１　Ｊｉ　１．　＃−烹温の撚４１’Ａガス
は、その流れを矢印で示すごとく、灯室２を通り、方向
を変えて煙管３に入る。煙管３は缶水４に浸されており
、燃焼ガスから缶水４への熱伝達は主に煙管３を通して
行なわれる。

ところで、煙管３の燃焼ガス流入端５は、製作上の都合
により、管板６かも灯室２側に数ｌｌ１ｍ突出している
。煙／Ｉｔ３における燃焼ガスの流速は３０〜θＯｍ／
ｓ程度であり、したがってレイノルズ数は約　１．５万
〜　３万となり、ガス流は乱流となっている。このよう
な状ｆ１１での燃焼カスから煙管３への熱伝達係数は、
煙管３の流入端５においては充分下流のイ竹部に比べて
　２〜２５倍にも増大している。またこの流入端５は灯
室２の壁面７からの輻射熱を受ける。さらに流入端５は
突出しているので冷却源である缶水４による冷却効果も
少ない。これらの理由により流入端５は過熱されること
となる。

実測によれば缶水４の飽和温度が　１７０〜１８０°Ｃ
の場合、一般に煙管３の温度は飽和温度より５〜１０℃
高い捏度であるのに対し、流入端５の温度は３００°Ｃ
にも達していることが確認されている。

一方、こうした煙管ボイラは毎日、あるいは蒸気需要の
変動に応じて随時、燃焼と１１１火がくりかえされる。

その都度、局部的に過熱・冷却される流入端は熱的な膨
張・収縮が反復され、熱応力が生じ、長期使用中には煙
管３と管板６との接合ｎ１（にゆるみや亀裂が発生し、
加圧されている缶水４が漏れ出すこととなる。

こうした問題点は炉筒煙管ボイラにおいて顕著であるが
、一般に高温の加熱カスが流入する熱交換器の伝熱管に
ついてもいえることであり、また突出部がない場合にお
いても程度の差こそあれ、同様である。

さらに、このような伝熱管の加熱ガス流入端は竹板６か
ら突出しており、あるいは突出していない場合でも管板
６に対し入口かどを構成し、流れが伝熱管内で一度収縮
したのち再び管内に拡がることなどにより圧力損失をひ
きおこし、流路抵抗となって望ましくない。

本発明は、従来技術のこのような＃７へを角？　’１１
乏するためになされたもので、その目自９１ヨイ云ｆ、
ＪＩＩｆｆの加熱ガス流入端の過熱を防止・抑１１１１
−１−るとともに、ここでの圧力損失を減少せしめる１
支ｉｆｆを提供するにある。

すなわち本発明は、高温の加熱ガス力（伝熱？庁内を流
れる該伝熱管の該加熱〕Ｊス流入Ｍ８　ＬこＩＱ’ｉ人
されるセラミックス酸のフェルールであって。

該流入端の内径より大きくな（１外径をイ１′１−るｌ
ｒＩ状部と、該管状部の内径より大きり１イＬを有する
フランジ部と、徐々に拡径しつつ該竹４大部とδ亥フラ
ンジ部を接続する拡管部と力）らなり、＋ｔ＃、’ｒ状
部の内周面および／または外周１１こ＋１テーノくを伺
しであることを特徴とするフｚ＞レールである。

以下、図面により本発明を詳細に１２明′１−る。

ｔ５２図および第３図に示すように、未発Ｉ夛Ｊの実施
例のフェルール１０は、管状（３Ｈ＋と、フランジ部１
３と、拡管部１２とから描成さＪｔており、コージェラ
イト質などのセラミンクスにより一体に形成されている
。

管状部１１は第４図からもわかるように、伝熱管である
煙管３に挿入される部分である。従って管状部１１の外
径は煙管３の内径と等しいか、または煙管３の内径より
小さくされる。管状部Ｈの肉厚は製造技術上・強度上の
■１約を受けない範囲で適宜薄くして、加熱ガスの流路
断面積を充分大きく確保する。また竹状ＢＢｔ＋の長さ
は一般に管状部１１の外径の　１．５〜３倍とされる。

更にこの管状部１１の内周面１７にはフランジ部１３側
の端部から他端部に向けて縮径するゆるやかなテーパが
伺されている。従ってこのフェルールを外枠と中子から
なる型を用いて製造するにあたり、成形後に中子型を容
易に抜きとれる利点を有し、このようにテーパを伺しで
あることはフェルールを量産する際に特に有利となる。

第６図には管状部１１においてフランジ部１３側の端部
から他端部に向けて拡径するようにテーパを伺した内周
面１７を有するフェルールＩＢが示されており　この場
合にも同様の利点が発揮されるとともに、流路抵抗の軽
減にも寄与する。

フェルール１θの製造用の中子型には最小内径部を境に
して二分割可能なものか用いられる。また第２図のフェ
ルールｌＯの製造用の中子型は一つ物であってもよいし
、管状部ＩＩの長さが長い場合などには軸方向に適宜分
割されていてもよい。

こうした利点は内周面１７にテーパを伺しである場合に
顕著だが、ｌσ状部ＩＩの外周面にテーパを付しである
場合にも同様の利点を有する。

フランジ部１３は平板状であって、その中央部には管状
部１１の内径より大きい円孔を有し、かつ、フランジＰ
Ｂｌ１３の外形は上下左右に対称な六角形状をしている
。またフランジ部１３の肉Ｊｇは加熱ガスの温度や所望
の断熱度などにもよるが、管状部１１の肉厚の１〜３倍
とされる。

拡管部１２は管状部１１とフランジ部１３とを接続する
部分であって、その内径、外径ともに管状部１１からフ
ランジ部１３に向けて徐々に拡径されてなる。断面図に
おいてこの拡管部１２の内形線１５、外形＃９．．　Ｌ
４が直線となるように拡径されていてもよいが、ｔ５２
図に示すようにこれらの一内形線１５、外形線１４が弧
状をなして清秋部１１．フランジ部１３に滑らかに接続
されること、すなわちアールをとっであることが望まし
い。これにより、ｉμ線線状性外形線有する場合に比べ
て、この部分への加熱冷却による応力の集中度合が少な
くなってフェルールの破損が起きに〈〈なり、ざらに流
路抵抗も軽減される。

種々の検３・１結果によれば内形線１５の曲率半径は／
ｌ１ｌｉ＋状部１１ノ内ｆｆ−（７）　０．２−０．８
倍、外形線１４ノ曲率半径は内形線１５の曲率半径の０
．４〜１．２倍とする場合に、前述したようなフェルー
ルの局部過熱適冷による応力１ト中防止および流路抵抗
に基づく圧力損失防止の効果が優れることが判明した。

本発明のフェルール１０はｔｉＳ４図に示すように、伝
熱管である煙管３の加熱ガス流入端に装着される。すな
わち管状部が煙／ｒ３に挿入され、フランジ部は管板６
の側方に位置せしめられる。煙管３と管状部との間、竹
板６とフランジ部との間、および隣接するフランジ部相
互間にクリアランスがある場合には必要に応して耐火モ
ルタルなどの削熱核着剤９が充填される。

この場合に、管状部１１の外周面および／またはフラン
ジ部１３の竹板６側の面に適宜な四条、西条、凹孔、凸
起などを設けて、装若時の接着性向上、ずれ防止を図っ
てもよい。なお、かかる開熱核着剤９の使用は必須のも
のではない。

一般に煙管群は千鳥状に配列されているので、第３図の
フェルールを各煙管の流入端に装着すると、第５図のよ
うに蜂の巣状に配置されて、管板６の煙管側の全表面が
断熱性にすぐれるセラミックス酸のフランジ部で覆われ
ることとなる。このようにすることにより、煙管の流入
端が燃焼ガス流からの対流伝熱や灯室の壁面７からの輻
射伝熱による過熱が防止されど共に、流入端における圧
力損失もｌ１ＩＹ減されることとなる。なおｊｐ５図に
おいて、フランジ部相互間のクリアランスの図示は省略
しである。

しかして、フランジ部の六角形の外形は煙管群の千、（
！ｌ配列の１法に基づいて、正六角形、あるいはこれを
上下方向に若干引延ばした六角形など適宜選択される。

また煙／Ｉ’ｔ　１１が基盤目状などの直交配列である
場合にはフランジ部の外形は四角形とするのが好ましい
。しかしてフランジ部１３の外形は円状などであっても
さしつかえないが、このようにフランジ部を多角形状、
特には六角形または四角形状とすることにより、実質的
に竹板６の灯室側の全表面をフランジ部のみで埋め尽く
すことができ、かつ、相互に移動・回転を拘束しあって
、剥落、脱落が防止され、また実質的に一イーＲの同形
のフェルールを準備すればよいのでｍＩｒにも適するこ
とどなる。

さらに、こうしたフェルールを採用することにより、仮
に一部に破損などが生じても、フェルール群すべてを交
換する必要がなく、当該フェルールのみを交換すればよ
いこととなる。

本発明のフェルールはセラミックス酸とされムライト質
、窒化珪素質、炭化珪素質、アルミナ賀などが例示でき
、なかでもコージェライト質、ムライト質などにあって
は高面１熱栴撃性と高断熱性を有していて望ましい。

本発明のフェルールは」二連の如く構成されかつ機能す
るので、伝熱管の加熱カス流入端の過熱防止と圧力損失
低減にきわめて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は炉筒煙管ボイラの要部断面図、ｉ２図は本発明
の一実施例のフェルールの断面図。 ｊｉＩＳ３図は第２図におけるＡ−Ａ線矢視図、第４図
は第２図のフェルールを装着した炉筒煙管ボイラの要部
拡大断面図、第５図は第４図におけるＢ−Ｂ線矢視図、
第６図は本発明の他の実施例のフェルールの断面図であ
る。 １：炉筒　３：煙管　５：流入端 ６：管板　１０．１６・フェルール １１：管状部　１２：拡管部 １３：フランジ部　１７：内周面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、高温の加熱カスが伝熱管内を流れる該伝熱管の該加
   熱カス流入端に挿入されるセラミックス製のフェルール
   であって、該流入端の内（￥より大きくない外径なイｉ
   する管状部と、該管状部の内径より大きい孔を有するフ
   ランジ部と、徐々に拡径しつつ該管状部と該フランジ部
   を接続する拡竹部とからなり、該管状部の内周面および
   ／または外周面にはテーノくを伺しであることを特徴と
   するフェルール。