JP4289740B2 - 接続片を備えた熱交換器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項1の前文に従って構成された、非冷却管と複数の冷却管との間に接続片を備えた熱交換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
高温の非冷却管の端部がフォーク状に外向きに拡がっていて、断熱が行われるように構成された熱交換器に使用される接続片は公知(例えば、DE−PS3910630号参照)である。この接続片は、例えば、沸騰水により冷却される外管のうちの1本だけに高温ガスを導いている。この原理が確かなものであることは実証されている。しかし、直径がほぼ非冷却管のそれに等しい冷却管を、その直径が大きいため、比較的長く延設させなければならないことが欠点であるとみなされている。このことは、高温のガスを所定の温度に冷却するために必要であることから熱力学的な理由に基づいて明らかである。
【0003】
高温の流体は非冷却管から直径がより小さい複数の冷却管に分配されるので、冷却管の長さを大幅に短縮し、これにより熱交換器をコスト的により有利に構成することができる。この構成を実現するために入口側の高温の流体が入口チャンバーを使用することにより複数の冷却管に分散され、該冷却管が共通の管支持部で保持されるよう実施される構造は公知である。
【0004】
二重管が管寄せとして機能する楕円管(Ovalrohr)と接続されるよう構成された二重管式熱交換器はUS−PS5464057号より公知である。熱交換器のガス流入側には入口片が設けられていて、該入口片にガス供給管と接続される複数のガス通過部が形成されている。各ガス貫流部は流動方向に広げられていて、供給された高温のガスは複数の冷却された冷却管に分配される。この熱交換器の欠点は、長さ方向に見た構造体の長さが大きいことと、各冷却管が冷却媒体を受け取るために専用の被覆管を必要とすることである。その他、入口片の構造態様は費用がかかり、これに応じて高価なものになる。
【0005】
他の公知の二重管式熱交換器においては、ズボン・パイプ(hosenrohres)の態様に従って設計されていて、横断面積を保持しながら2つまたは3つの分岐管に分岐されている接続片が使用されている。この二重管式熱交換器の欠点は、基本的にはUS−PS5464057号に従って構成されている二重管式熱交換器のものと同じであることである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、比較的簡単でコスト的に有利な構造態様の接続片を使用することにより非冷却管からの高温の流体を乱流を伴うことなく複数の冷却管に分配すると同時に、管支持部が該流体の直接衝突を回避し得るように構成されたコンパクトで場所を取らない当初に挙げた種類の熱交換器を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項1の特徴項に規定されている当初に挙げた種類の熱交換器が本発明に従って提供されたのである。本発明の有利な実施態様については請求項2より6までを参照されたい。
【0008】
本発明によれば、できるだけ小さい面上に案内通路とこれに対応する冷却管を配置することにより、案内通路のために好適には円筒状のジャケットをあらかじめ用意しておくことが可能である。このことは、共通の外部ジャケットの中に導き入れることができる冷却管にも当てはまることである。これにより、熱交換器のためにコスト的に有利で場所を取らない構造態様を実現することが可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態を図解した添付図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
部分的にしか示されていない熱交換器1は、好適には沸騰水である冷却媒体を用いて高温のガスを冷却するために使用される。高温のガスは好適には、分解炉で製造されて、短時間のうちに低い温度に冷却しなければならない分解ガスである。この高温のガスは、1つまたは複数の非冷却管2を通って分解炉から流出する。各非冷却管2は、接続片3を介して熱交換器1と接続されている。
【0010】
熱交換器1は、内径が非冷却管2の内径より小さく寸法ぎめされている複数の冷却管4、例えば、4本の冷却管4から構成されている。それらの冷却管4は部分円上に配置されていて、円筒状の外部ジャケット5により取り囲まれている。各冷却管4は、共通の管支持部6に溶接されている。冷却媒体を供給する入口チャンバー7は、冷却管4の長さ方向に管支持部6に取り付けられている。入口チャンバー7の外壁は、軸方向に見て一方の側が管支持部6と溶接されているとともに、他方の側が外部ジャケット5と溶接されている。冷却管4は、熱交換器1の図示されていない他方の端部が第2の管支持部で保持されていて、冷却媒体の出口チャンバーにより取り囲まれている。
【0011】
接続片3は円筒状の入口区画8を備えていて、該入口区画の内径は非冷却管2の内径と同一に寸法ぎめされている。入口区画8は、例えば、溶接により非冷却管2に取り付けられている。接続片3の入口区画8は、円筒状の端部区画9で拡径されている。
【0012】
接続片3の入口区画8は星形に配列された複数の案内通路10に分岐されていて、該案内通路10はそれぞれ、冷却管4のひとつひとつと対応している。接続片3の端部区画9は案内通路10を取り囲んでいる。各案内通路10は、各冷却管4と同軸的に配置されていて、同じ部分円上で向きぎめされている。各冷却管の内径は、案内通路10の内径と同じ寸法であるかまたはこれより大きく寸法ぎめされている。
【0013】
端部区画9は、冷却管4を担持している管支持部6に溶接されている。案内通路10の端面と冷却管4との間にはギャップが設けられており、このギャップのおかげで熱膨張が生じてもなんらさしつかえない。
【0014】
案内通路10と接続片3の端部区画9との間のスペースは断熱材料で充填されている。接続片3は、耐熱性を有する金属材料から安価にかつ一体物に鋳造するようにしてもよく、あるいは溶接構造物として製作してもよい。
【0015】
上述の接続片3を使用すれば、高温のガスを乱流を伴うことなく冷却管に導くことができる。案内通路10と冷却管4の内径と輪郭を相互に調整することにより、ガスの渦流を取り除くことができ、しかも管支持部6が腐食するおそれはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、接続片を有する熱交換器の下部を長さ方向に切断した断面図である。
【図2】 図2は、接続片を上から目視した平面図である。
【符号の説明】
1 熱交換器
2 非冷却管
3 接続片
4 冷却管
5 外部ジャケット
6 管支持部
7 入口チャンバー
8 入口区画
9 端部区画
10 案内通路
Claims (6)
- 1本の非冷却管(2)と複数の冷却管(4)との間に接続片(3)を備えた熱交換器であって、各冷却管(4)が管支持部(6)に挿入され、かつ部分円上に配置されており、該接続片(3)が該非冷却管(2)と接続され、かつ拡径した端部区画(9)に移行する円筒状の入口区画(8)を備えており、該端部区画(9)が該入口区画(8)から延在するとともに、各冷却管(4)とそれぞれ同軸的に配置され、かつ各冷却管(4)と同一の部分円上で向きぎめされた複数の案内通路(10)を包含する熱交換器において、該案内通路(10)が接続片(3)の入口区画(8)から星形に分岐されていることと、各冷却管(4)が円筒状に構成された共通の外部ジャケット(5)により取り囲まれていることと、該外部ジャケット(5)が冷却媒体を供給する入口チャンバー(7)を介して前記管支持部(6)に接続されていることとを特徴とする熱交換器。
- 接続片(3)の端部区画(9)が、円筒状を呈していることを特徴とする請求項1記載の熱交換器。
- 接続片(3)の端部区画(9)が、冷却管(4)を担持している管支持部(6)と接続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の熱交換器。
- 接続片(3)の端部区画(9)と案内通路との間のスペースが、熱の伝達を阻止する物質で充填されていることを特徴とする請求項1より3までのうちのいずれか1項記載の熱交換器。
- 案内通路(10)の内径が、非冷却管(2)より小さいことを特徴とする請求項1より4までのうちのいずれか1項記載の熱交換器。
- 冷却管(4)の内径が、案内通路(10)の内径に等しいかあるいははこれより大きいことを特徴とする請求項1より5までのうちのいずれか1項記載の熱交換器。
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