JP5605580B2 - 遅延補正を備えた放射熱配置 - Google Patents

Description

本発明は、簡潔的に放射チューブと称される放射熱チューブに関するものである。

放射熱チューブは、加熱チャンバを熱するために使用されるが、前記チューブは適切な加熱源、例えば、バーナにより内部が熱せられ、それにより加熱される。加熱チャンバ内に配置されるストック（原料）は、放射熱チューブにより放出される熱放射によって大部分が加熱される。

産業上の利用においては、いくつかの腕または枝を有する放射熱チューブが使用され、これらは相当な全重量を有している。放熱管の一端部は一方の加熱炉壁部を介して延びている。反対側端部に、バーナが通常フランジによって取り付けられている。放射チューブの相当な全重量を吸収するために、前記チューブはその反対側にて高い頻度で付加的に支持され、反対側の加熱炉壁部で端部を閉塞する。ほとんどの場合、適切な支持体が、作動中放射熱チューブを長手方向に拡張できるように滑り軸受に取り付けられる。

このようなスライドシートは、時折、特に、放射チューブが非常に堅い時に故障しがちであることが解った。これは、例えば、いわゆるダブルＰの放射チューブの場合である。この故障は、放射チューブまたはその支持体が損傷して引き起こされる。このような損傷は許容できないガス漏れの原因となる。

これに鑑みて、本発明の目的は、簡単な方法で品質性、特に、気密性を考慮した品質性を確保することのできる放射熱チューブを提供することである。

この目的は請求項１に記載した放射熱チューブの発明により達成される。

本発明に係る放射熱チューブは、好ましくは直線状の中央部位と、該中央部位の隣に配置される２つの再循環部位とを有するチューブ本体を含む。中央部位と共に前記再循環部位は、例えば、ガスの再循環流を形成できる環状部位を形成する。このような放射熱チューブは、大きな放射面を有する。他方で、それらは、比較的堅く重いものである。そのため、放射熱チューブは、好ましくは、両端部で支持される。その一端部においては、放射熱チューブの軸方向の膨張を補償するために滑り軸受に支持される。加えて、滑り軸受は、放射熱チューブの固有の旋回移動を可能とする。その反対側の端部において、放射熱チューブは、少なくとも一つの軸周りの放射熱チューブの旋回移動を可能とする旋回結合軸受に取り付けられる。旋回結合軸受は、好ましくは、放射熱チューブの軸方向の任意の移動は不可能であるが、軸方向に対する位置に前記放射熱チューブを固定することはできる。

滑り軸受及び旋回結合軸受は、好ましくは、互いに異なった位置、すなわち、放射熱チューブが配置される、また、該放射熱チューブを支持する対向する加熱炉壁部に配置される。そうすることで、放射熱チューブの支持体は、熱のよるまたは劣化による加熱炉壁部の相対的な移動と同様に放射熱チューブの熱による長手方向の変化を吸収することができる。放射熱チューブの互いに平行である長い列が長手方向の加熱炉チャンバで加熱される際の、特に、非常に大きい、長いまたは高い加熱炉の場合、必要ならば、二つの加熱炉壁部を可能な限り互いに平行に変位させることができる。放射熱チューブの２つの軸受は、放射熱チューブを基本的にフォースフリーに保持して特有の旋回移動を許容し、また、放射熱チューブへの張力の導入を防ぐ。また、放射熱チューブの横方向の屈曲は、その屈曲が熱または他の理由によるものであるならば相殺される。これは、セラミック製の放射熱チューブ、また、特に、鋼板の放射熱チューブに適用される。

好ましくは、旋回結合軸受は、放射熱チューブの横に延びる旋回軸を形成する。旋回軸は、中心を外れて、例えば、放射熱チューブの端部に設定される。好ましくは、関連の旋回結合軸受は、加熱炉壁部に近接した加熱炉チャンバの外側に位置する。例えば、前記旋回結合軸受は、バーナと加熱炉壁部との間に配置される。

旋回軸受の結合軸は、好ましくは水平方向に延びる。この結果として、滑り軸受に保持された放射熱チューブの端部は、放射熱チューブに損傷する力が作用しないようにわずかに上昇または下降するようになる。

さらに、放射熱チューブをわずかに横方向に旋回させることを可能にするような手段で旋回結合軸受を構成することができる。そうすることで、前記チューブは垂直方向の旋回軸周りを旋回する。その結果として、あらゆる本質的な力が、加熱炉壁部の変位なしに放射熱チューブに適用させることができる。

本発明に係る放射熱チューブにおいて、放射熱チューブのバーナ側端部のチューブ端部は、その位置にしっかりと固定されていない。むしろ、放射熱チューブは２、３度旋回可能に取り付けられる。

最も簡単な場合、旋回結合軸受は、頂部に向かって開口する凹部を有し、該凹部に受け入れられた放射熱チューブのフランジと共に保持体として構成される。該凹部は軸方向と同様に垂直方向に対してフランジを固定するが、垂直方向と同様に水平方向の周りに対して２、３度のフランジの旋回を許容する。

好ましくは、補償器は、旋回結合軸及び／またはフランジによって支持された放射熱チューブの端部と、加熱炉壁部との間に配置され、該補償器は、その位置で放射熱チューブの端部をしっかりと固定することなしに気密手段にてフランジに対する加熱炉チャンバをシールする。補償器を放射熱チューブケースに取り付けることが可能で、前記ケースは加熱炉壁部をシールする。放射熱チューブケースは、該放射熱チューブが放射熱チャンバに挿入される際に加熱炉壁部に備えられた開口部を閉塞する。補償器は、例えば、波形薄肉のシートメタルスリーブで、一端部が放射チューブに接続されると共に他端部が加熱炉壁部または加熱炉壁部の開口部に着座した挿入物に接続される。補償器は、加熱炉壁部の外側、すなわち、加熱炉チャンバの外側、また、必要なら、前記加熱炉チャンバの内側でも配置される。

本発明の有効な実施形態の詳細は、図面及び明細書によって明りょうになる。その明細書では、本発明及び種々状態の必須形態に限定される。図面は付加的な詳細を示し、明細書を補足するために使用される。

図１は、前記加熱炉スペースを加熱するための加熱炉熱チューブを含む加熱炉チャンバの概略断面図である。 図２は、図１の放射熱チューブを示す分解断面図である。 図２ａは、補償器の他の実施形態を示す図である。 図３は、図２の放射熱チューブを支持する原理を示す概略図である。 図４は、本発明の他の実施形態を示す概略断面図である。

図１は、加熱壁部２、３によって区画された加熱チャンバ１を示している。加熱チャンバ１は、放射熱チューブ４、５が延びる管状またはトンネル状で延びており、前記各チューブは、好ましくは同じ相対的な横断構造で形成され、一列で配置されている。これらは、特に、処理された適当なストック、例えば、加熱チャンバ内を長手方向に延びる板状メタルウェブと同様に加熱チャンバを加熱するために配置される。

図２に示す放射熱チューブ５の一例から明らかなように、放射熱チューブ４、５は、両方の加熱炉壁部２、３に支持されている。好ましくは、前記チューブは鋼板から構成され、好ましくは直線状で管状の中央部位６と、該中央部位６と共に環状部位９、１０を形成する再循環部位７、８とを有する。このような放射熱チューブ４、５は、ダブルＰ放射熱チューブとして言及されている。これらのチューブは、一端部１１が閉塞され、一方、その他端部１２に開口部１３が備えられ、バーナ１４が端部１２に接続されている。バーナ１４は、例えば、鋼板からなる放射熱チューブ５の内側スペースに燃料及びエアを供給して、排出ガスを放射熱チューブ５の内側スペースから排出させるようにしている。前記バーナは、無炎酸化を維持するため、あるいは安定炎を形成するために作動する。ダブルＰ放射熱チューブにより形成された強い再循環流は、無炎酸化及び放射熱チューブ５の内面への一定の加熱を促進する。

放射熱チューブ５は、両端部１１、１２で支持されており、大きな張力には大きくさらされない。端部１１は、加熱炉壁部３に滑り軸受１５を介して取り付けられる。最も簡単な形態では、前記滑り軸受は、加熱チャンバ１に向かって開口され、また、加熱炉壁部３に備えられた開口部に相当するもので、該開口部は、例えば、断面円形、楕円または長円形のブッシュ１６に沿った外形に形成される。ピン１７はこのブッシュ１６に一致して、前記ピンは基準面に備えられ、放射熱チューブ５の端部１１を閉塞する。このピン１７は、ブッシュ１６の長手方向に沿って前後に移動することができる。加えて、前記ピンは、少なくともほんの１度程度またはそれ以上僅かに旋回するために多少遊びを有する。

放射熱チューブ５の他端部１２は加熱炉壁部２を通じて延びるチューブ延長部１８を有する。この加熱炉壁部は、放射熱チューブ５を加熱炉チャンバ５に挿入するための開口部１９を有する。この開口部１９は閉鎖部材、例えば、いわゆる放射熱チューブケース２０の形状を有する閉鎖部材の配置により閉塞され、前記ケース２０は加熱炉壁部２を密封するように形成される。放射熱チューブケース２０はチューブ延長部１８が挿通される連絡孔２１を有する。

開口部１３の周りにおいて、チューブ延長部１８はフランジ２２を備え、例えば、該フランジはディスク形状であり、チューブ延長部１８の端部から径方向に延びる。フランジ２２は、円形または多角形のディスク状に形成され、バーナ１４の支持体として機能する。加えて、前記フランジは、好ましくは、チューブ延長部１８及びチューブ延長部１８を含む放射熱チューブ５が旋回可能となるように保持される手段として旋回結合軸受２３の半構成に相当するものである。放射熱チューブ５の少なくともわずかな、例えば、２、３度の旋回移動を可能にするために、連絡孔２１は、好ましくは、チューブ延長部１８の外径よりもわずかに大きくした方がよい。

旋回結合軸受２３の他の半構成は、例えば、頂点に向かって開口する溝またはそれに類似した凹部であるノッチを有する支持体２４である。支持体は、例えば厚手の鋼板で形成され、上自由端に凹部を備えた上方へ延びるアームを形成する。凹部の座部は、使用する時に垂直に位置合せされたフランジ２２の下端部に位置する。これにより、フランジ２２は支持体２４に対して当接して、軸方向、すなわち、中心軸２５に沿う軸方向に対して位置が保持される。中心軸２５は、チューブ延長部１８及び中心部位６の同心の仮想中心線である。このタイプの支持体によって、フランジ２２は中心軸２５に対して横に延びる結合軸の周りを旋回することができ、前記結合軸は、図２の投影面に対して垂直である。それは、フランジ２２の下端部をかすめて通り、使用時水平方向に延びる。さらに、必要ならば、フランジ２２は垂直方向の周りにわずかに旋回することでき、前記垂直方向は、中心軸２５に交差して、図２の投影面に平行に延びるものである。

アームが分岐して、頂部に２つの凹部を備えてもよく、各凹部がフランジの部分を保持する。この結果として、フランジ及びフランジを備えた放射チューブは、水平軸の周りを旋回することができる。しかしながら、この形態の場合、それらは垂直軸の周りを旋回することはできない。

補償器２６は、加熱炉の気密のために備えられている。例えば、この補償器２６は、チューブ延長部１８と同心のひだのあるメタル蛇腹で形成された蛇腹を含み、前記蛇腹の一端は気密手段にてフランジ２２に接続され、他端は気密手段にて加熱管ケース２０上に保持されている。補償器は、伸縮自在で、好ましくは加熱炉チャンバの外側に配置される。補償器２６は、気密手段にて外側に向かう連絡孔２１によって形成される経路を塞ぐ。図２ａは、補償器２６’の変形例を示す。補償器２６’は、端部が波状でないメタルカフスによって形成され、前記メタルカフスは、径方向外方にビード状に形成されて、すなわち、外面に滑らかに接続される。

これまで説明した放射熱チューブ５は図３に示されるように支持されている。滑り軸受１５は、中心軸２５に沿って移動可能で、放射熱チューブ５の熱膨張、または加熱及び冷却工程の間の加熱炉壁部２、３間の距離変化を補償するために配置されている。その一方、旋回結合軸受２３は、互いに平行な加熱炉壁部２、３間の相対的な変位を補償するために配置されている。そうすることで、加熱炉壁部が変形したとき、力が放射熱チューブ５に付与されないようになる。旋回結合軸受２３及び補償器２６は、好ましくは、クールゾーン、すなわち、加熱炉チャンバ１の外部に配置されたほうがよく、一方、滑り軸受１５は、ホットゾーン、すなわち、加熱炉チャンバ内に配置されたほうがよい。

図４は、本発明に係る放射熱チューブ５の他の実施形態を示す図である。同じ符号を使用したものは前に説明されてある。しかしながら、後者に対する相違点は、旋回結合軸受２３の結合軸が中心軸２５に沿う方向にわずかに動くことである。その結果として、前記中心軸はフランジ２２の下端より上方に移動する。前記フランジには、例えば、１つまたはそれ以上の保持器２４、例えば、フランジ２２を両側で保持するのに適した分岐体に受入られる側方ピンが備えられる。

加えて、連絡孔２１とチューブ延長部１８との間に形成された環状スペースは、弾性のあるシール材、例えば、グラスウールのスリーブによって塞がれる。

要約すれば、本発明が、特に、ダブルＰ放射熱チューブに関するものであることが提示されている。通常、放射熱チューブは、加熱炉壁部に横方向に挿入され、フランジを使用して加熱炉壁部にしっかりと溶接またはネジ固定される。通常、放射熱チューブに取り付けられた反対側軸受は、加熱炉の内側壁部の反対側の適切な支持体によってガイドされる。通常、この支持体には放射熱チューブが自由に膨張できるような構造が採用されている。加熱されると、前記チューブは通常２、３ｃｍ膨張する。該統計的見地から、これは、放射熱チューブの付与された緊張を、前記放射熱チューブの一方の自由端に配置された滑り軸受に置換させるものである。損傷は、放射チューブフランジと同様に滑り軸受にも発生するかもしれない。これは、特に、放射熱チューブの高剛性が要因となるダブルＰ放射熱チューブの場合である。力はチューブの変形によりいつも吸収することはできない。そのために、溶接線の決裂が、放射熱チューブフランジと放射熱チューブとの間、または放射熱チューブと反対側軸受との間で起こるであろう。本発明は、バーナ側の放射熱チューブの端部に付与された緊張が旋回結合軸受によって置換されるような状態に改善するものである。

１ 加熱炉チャンバ，２、３ 加熱炉壁部，４、５ 放射熱チューブ，６ 中央部位，７、８ 再循環部位，９、１０ 環状部位，１１、１２ 端部，１３ 開口部，１４ バーナ，１５ 滑り軸受，１６ ブッシュ，１７ ピン，１８ チューブ延長部，１９ 開口部，２０ 放射熱チューブケース，２１ 連絡孔，２２ フランジ，２３ 旋回結合軸受，２４ 支持体，２５ 中心軸，２６ 補償器

Claims (12)

1. 中央部位（６）と、該中央部位（６）の隣に配置される少なくとも一つの再循環部位（７、８）とを有し、前記再循環部位が中央部位（６）と共に環状部位（９、１０）を形成するチューブ本体と、
   該チューブ本体の一端部（１２）に配置される旋回結合軸受（２３）と、
   該旋回結合軸受（２３）の反対側の前記チューブ本体の他端部（１１）に配置される滑り軸受（１５）と、
   該チューブ本体を加熱するバーナ（１４）と、を含み、
   前記旋回結合軸受（２３）により、前記チューブ本体は、その一端部を中心に、前記チューブ本体の中心軸（２５）に直交すると共に水平方向に延びる旋回軸と、前記チューブ本体の中心軸（２５）に直交すると共に鉛直方向に延びる旋回軸との周りをそれぞれ旋回自在になることを特徴とする放射熱チューブ（５）。
2. 前記チューブ本体はその他端部（１１）で閉塞され、該他端部に前記滑り軸受（１５）が備えられることを特徴とする請求項１に記載の放射熱チューブ（５）。
3. 全部で少なくとも２つの前記再循環部位（７、８）が備えられ、前記各再循環部位は前記中央部位（６）と共に前記環状部位（９、１０）を形成することを特徴とする請求項１に記載の放射熱チューブ（５）。
4. 前記再循環部位（７、８）は、前記中央部位（６）に対して平行に延びていることを特徴とする請求項３に記載の放射熱チューブ（５）。
5. 前記中央部位（６）及び前記再循環部位（７、８）は、鋼板または鋳鋼から形成されることを特徴とする請求項１に記載の放射熱チューブ（５）。
6. 前記旋回結合軸受（２３）は、前記チューブ本体のバーナとの接続部（２２）の下部に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の放射熱チューブ（５）。
7. 前記旋回結合軸受（２３）は、加熱炉チャンバ（１）の外側に配置され、前記加熱炉チャンバは前記チューブ本体によって加熱されることを特徴とする請求項１に記載の放射熱チューブ（５）。
8. 前記チューブ本体は、２つの加熱炉壁部（２、３）間を延び、前記滑り軸受（１５）は一方の加熱炉壁部（３）に配置され、前記旋回結合軸受（２３）は他方の加熱炉壁部（２）の外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の放射熱チューブ（５）。
9. 前記チューブ本体は、旋回手段にて移動可能とするために前記他方の加熱炉壁部（２）を通じて延びることを特徴とする請求項８に記載の放射熱チューブ（５）。
10. 前記チューブ本体の一端部は、前記旋回結合軸受（２３）付近にて前記他方の加熱炉壁部（２）に対してシールされることを特徴とする請求項９に記載の放射熱チューブ（５）。
11. 前記チューブ本体の一端部に、シールするために蛇腹の補償器（２６）を備えることを特徴とする請求項１０に記載の放射熱チューブ（５）。
12. 前記バーナ（１４）は、無炎酸化で作動するバーナであることを特徴とする請求項１に記載の放射熱チューブ（５）。

Images