JPS6344699Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はスチームガスヒータ、ガスヒータ、ボ
イラ等の多管式熱交換器一般に利用されるバツフ
ル板構造に関するものである。

従来の熱交換器のバツフル板構造の概要につい
て第１図より第５図により述べる。

第１図ａは、ボイラ等に使われている多管式熱
交換器の１つの断面をモデル的に示したもので、
図中、符号１は中空の管であり、その内側中空部
２の中を流体（管内流体）が流れている。多管式
熱交換器では一般に管１が多数配置され、第１図
のような管群が形成されている（図示したような
配列の仕方を格子配列という）。この管群は側壁
４により外部と仕切られており、管外、かつ側壁
４内の領域３の部分を矢印の方向に管外流体が流
れている。管１の壁を介して管内外流体間で熱交
換が行なわれる。

第１図ｂは管１の長手方向の形状を例示したも
のであり、第１図ａのＡ−Ａ断面に相当する。す
なわち、管１は上下ドラム５を結ぶ形で側壁４の
内側に互いに相当長さの並行部分をもつて設置さ
れている。

このような管群に第１図ａの矢印で示した方向
に外部流体を流すと、管後流に渦が発生すること
は知られている。

この発生周波数_k（Hz）は次のとおりである。

_k＝ＳＶ／Ｄ (1) Ｓ：ストロハル数（単管では約0.2であるが、
管群ではその配置によつて決まる定数） Ｖ：管間平均流速（ｍ／ｓ） Ｄ：管外径（ｍ） 一方、側壁間空洞巾方向には管外流体の物性で
決まる固有振動（管外流体が気体の場合、気柱振
動という。以下この場合について説明する）状態
があり、その周波数は次の(2)式で示される。

i＝ic／2L (2) ｉ：１、２、３… ｃ：音速 （ｍ／ｓ） Ｌ：側壁巾 （ｍ） i：第ｉ次の気柱振動固有振動数（Hz） 第２図はｉ＝１（上方の第１次モード、ｉ＝２
（下方の第２次モード）の場合の気柱振動の固有
振動（速度）モードを示す。

k≒iの条件を満たした場合には、管群内に第
２図のような固有振動状態が誘起され、いわゆる
共鳴状態となり、大きな音や側壁４の大振動が発
生する場合があることは周知のとおりである。第
２図で符号ａは節で、ｂは腹である。

このような気柱振動を止める方法として、ｉ＝
１の場合について一般的な対策例を第３図に示
す。第３図はｉ＝１の共鳴についての対策例であ
り、第２図の第１次モードの腹ｂの位置にバツフ
ル板６を管長手方向全域にわたつて挿入してい
る。

バツフル板６は（例えば鉄板等の金属板の場合
が多いがセラミツク、コンクリート等の非金属板
も使われる）、例えば１〜９mm厚の板である。第
３図で図示省略したが、各格子点には管が存在す
る。

前記にすることによつて管群が存在する領域の
第１次モードを無くし、共鳴を回避することがで
きる。

第４図は具体的なバツフル板６の取付例を示
す。第４図ａは管１にＵボルト７で締結した場合
を示す。また、第４図ｂは梁８に溶接あるいはボ
ルト締めした場合で、この梁８は側壁４にやはり
溶接あるいはボルト締めで固定されている。

次に、このように挿入されたバツフル板６の欠
点について第４図を例に述べる。

管外流体３が管群内を流れる際、流れの乱れと
か渦あるいは自励的振動、他からの振動伝搬によ
つてバツフル板６が振動することがしばしばあ
る。このとき、バツフル板６と隣接管１が衝突し
て管１の表面損傷、バツフル板６の固定部のゆる
み、あるいは破損が生じうる。更に管内流体の漏
れの誘発に発展すれば熱交換器の機能を失うこと
になる。

バツフル板６の振動を止めるため、第４図ａに
示したような管群の入出側部分だけでなく、管群
内部についてもＵボルト等で止めることも考えら
れるが、スペース上の制約があつて一般には難か
しく、特に事故対策時には不可能である。また、
第４図ｃのようにバツフル板６を管１に接触させ
て固定することも考えられるが、実際の管ピツチ
は必ずしも一様でなく、特に一時期運転した場合
は、熱変形等によつて管ピツチが変わつており、
バツフル板６とこれに隣接する管すべて接触する
ことはない。

このため、第４図ａ、第４図ｂの挿入方法と同
様の結果になることは容易に判るであろう。その
他、バツフル板６の板厚を厚くすることも考えら
れるが、バツフル板の荷重を支える管や部材の強
度的問題、施行時ハンドリングの難かしさ、機器
の重量増加等を招くことになる。

本考案は、前記従来例の欠点を解消しようとし
て考案したもので、気柱振動防止のために挿入す
るバツフル板と隣接管との衝突、接触下の相対振
動による管破損の防止を目的とし、２枚合わせた
バツフル板の間に複数の板状固形物をはさみ込
み、これら固形物の角とバツフル板との接触によ
つて、バツフル板に減衰作用を生じるようにして
バツフル板の面外振動を押さえ込み、隣接管との
衝突を無くし、管表面の損傷を防止することを特
徴とするものである。

以下、本考案の具体例について、第１例を第５
図に、第２例を第６図に示し詳述する。

Ａ 第１実施例 第５図に示した構造例について説明する。第５
図ａの符号９は板状の固形物（例えば鉄板等の金
属片あるいはセラミツク板等の非金属片等）であ
り、２つ折り又は２枚向い合わせにしたバツフル
板６の間に間隔を持たせて挾まれている。固形物
９は２枚のバツフル板を貫通する穴を明け、固定
部材１０（例えばボルト等）でしめつけたり、２
枚のバツフル板の対面する数個所を点溶接１１等
で結合することでバツフル板６の相対する２面に
接触して位置決めされる。この結合位置は、バツ
フル板間の固形物９を位置決めできれば特に限定
しない。第５図ａで矢印ａは流れ方向、矢印ｂは
管長手方向を示し、図示しないが図面で十の個所
に固定部材１０があり、第５図ｂは第５図ａのＢ
−Ｂ矢視断面を示すもので、固形物９がバツフル
板６にはさまれた状態を示している。

固形物９の形状は第５図では例として矩形を示
しているが特に限定はしない。また、厚みはバツ
フル板の1/2〜１倍位が良く使われるが、これも
特に限定するものではない。

次に第１実施例の作用、効果について述べる。

第４図のように管群内にバツフル板を挿入する
と、バツフル板自体の振動によりバツフル板と隣
接管が衝突し、隣接管の表面を傷つけることがあ
つたが、本考案を適用すれば、管外流体が管群内
を流れる際、渦とか乱れ等によつてバツフル板が
振動しようとした時、バツフル板６にはさまれた
板状の固形物９とバツフル板６との間の微小相対
振動により固形物９の角とバツフル板６との接触
部に乾性摩擦を生じる。その結果、減衰作用が発
生し、バツフル板６の振動が押さえられる。この
ため、バツフル板６の振動振巾は、例えば固形物
９がない場合の1/5〜1/10以下になり、隣接管１
との衝突が回避され、管表面の損傷を防止するこ
とができる。

Ｂ 次に本考案の第２実施例について説明する。

第６図は、バツフル板６の後流側流れ方向に凹
凸を付けたものについての具体例１と同様の板状
の固形物９の挿入適用例である。図中、矢印ａは
流れ方向を示し、矢印ｂは管長手方向を示してい
る。バツフル板６からの後流渦を抑制する効果を
併せて生じ、騒音低減の観点からも有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は従来のバツフル板構造を示
し、第１図ａは熱交換器の断面図、第１図ｂは第
１図ａのＡ−Ａ線における縦断面図、第２図は管
群内の固有振動状態を示す断面図、第３図は気柱
振動を抑止する方法を示す断面図、第４図ａはバ
ツフル板をボルトで締結した例を示す断面図、第
４図ｂは梁にボルト又は溶接で固定した例の断面
図、第４図ｃはバツフル板を管に接触させて固定
した取付例の断面図、第５図、第６図は本考案実
施例で、第５図ａは第１実施例を示す斜視図、第
５図ｂは第５図ａのＢ−Ｂ線矢視の断面図、第６
図は第２実施例を示す平面図である。 ６……バツフル板、９……板状の固形物、１０
……固定部材、１１……点溶接。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 熱交換器等の管群内に挿入されるバツフル板に
   おいて、該バツフル板を２枚合わせとし、その間
   に間隔をもたせ分散して板状の固形物を挾装した
   ことを特徴とする熱交換器のバツフル板構造。