JP7319139B2 - Piping structure and heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、配管構造体及び熱交換器に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a piping structure and a heat exchanger.
熱交換器の代表的なものに、多管式熱交換器がある（例えば、特許文献１参照）。多管式熱交換器では、太い管体に細い伝熱管を複数貫通させ、例えば、伝熱管にプロセスを流通させ、管体に温調用の媒体を流通させる。これにより、プロセスが媒体から熱を奪うことによってプロセスが暖められたり、逆に、プロセスガスから熱が媒体に逃げることによりプロセスガスが冷やされたりする。
A typical heat exchanger is a shell and tube heat exchanger (see
ここで、伝熱管は、缶体の両端に取り付けられる固定管板を貫通し、固定管板に固定される。例えば、固定管板には、伝熱管を通す孔が設けられ、この孔に係止溝を形成しておく。次に、伝熱管が孔に差し込まれ、伝熱管の内径が拡管器によって拡張され、係止溝に伝熱管の一部が圧入することにより、伝熱管が固定管板に係止される。 Here, the heat transfer tubes pass through fixed tube plates attached to both ends of the boiler and are fixed to the fixed tube plates. For example, the fixed tube sheet is provided with holes through which the heat transfer tubes are passed, and locking grooves are formed in these holes. Next, the heat transfer tubes are inserted into the holes, the inner diameters of the heat transfer tubes are expanded by the tube expander, and the heat transfer tubes are partially pressed into the locking grooves, thereby locking the heat transfer tubes to the fixed tube sheet.
しかし、伝熱管を固定管板の係止溝に圧入すると、係止溝に圧入された伝熱管の表面に傷が発生する可能性がある。熱交換器の信頼性を損失させないためには、このような傷を極力抑えることが望ましい。 However, when the heat transfer tubes are press-fitted into the locking grooves of the stationary tube sheet, there is a possibility that the surfaces of the heat transfer tubes press-fitted into the locking grooves are damaged. In order not to lose the reliability of the heat exchanger, it is desirable to suppress such damage as much as possible.
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、より信頼性の高い配管構造体及び熱交換器を提供することにある。 In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a more reliable piping structure and heat exchanger.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る配管構造体は、固定管板と、スリーブと、伝熱管とを具備する。
上記固定管板は、厚み方向に貫通する孔部を有し、上記孔部の内壁に溝が形成されている。
上記スリーブは、上記孔部の内部に配置され、上記内壁に対向する第１外周面と、上記第１外周面とは反対側の第１内周面とを有する。上記第１外周面に形成された第１凸面と、上記第１内周面に形成され上記第１凸面とは反対側に位置する第１凹面と、上記第１凸面と上記第１凹面との間の第１肉厚部とにより形成された凸部が上記溝に係合している。
上記伝熱管は、上記スリーブの内部に配置され、上記第１内周面に対向する第２外周面と、上記第２外周面とは反対側の第２内周面とを有する。上記第２外周面に形成された第２凸面と、上記第２内周面に形成され上記第２凸面とは反対側に位置する第２凹面と、上記第２凸面と上記第２凹面との間の第２肉厚部とにより形成された凸部が上記第１凹面に係合している。
To achieve the above object, a piping structure according to one aspect of the present invention includes a fixed tube sheet, a sleeve, and heat transfer tubes.
The fixed tube sheet has a hole penetrating in the thickness direction, and a groove is formed in the inner wall of the hole.
The sleeve is arranged inside the hole and has a first outer peripheral surface facing the inner wall and a first inner peripheral surface opposite to the first outer peripheral surface. A first convex surface formed on the first outer peripheral surface, a first concave surface formed on the first inner peripheral surface and located on the opposite side of the first convex surface, and the first convex surface and the first concave surface. A convex portion formed by the first thick portion in between is engaged with the groove.
The heat transfer tube is arranged inside the sleeve and has a second outer peripheral surface facing the first inner peripheral surface and a second inner peripheral surface opposite to the second outer peripheral surface. A second convex surface formed on the second outer peripheral surface, a second concave surface formed on the second inner peripheral surface and located on the opposite side of the second convex surface, and the second convex surface and the second concave surface. A convex portion formed by the second thick portion therebetween is engaged with the first concave surface.
このような配管構造体であれば、溝付近の伝熱管には、傷、亀裂が生じにくくなり、配管構造体の信頼性が向上する。 With such a piping structure, the heat transfer tubes in the vicinity of the grooves are less likely to be damaged or cracked, and the reliability of the piping structure is improved.
上記の配管構造体においては、開口端と、上記開口端に連設されたリム部とを有する開口が設けられたライニング板をさらに具備してもよい。
上記ライニング板によって、上記固定管板の主面が覆われ、上記孔部、上記伝熱管、及び上記スリーブのそれぞれが上記開口によって開放され、上記スリーブ及び上記伝熱管のそれぞれが上記孔部を貫通するとともに、上記伝熱管及び上記スリーブのそれぞれの端部が上記開口端にまで到達し、上記開口端と、上記伝熱管及び上記スリーブのそれぞれの上記端部とが溶接されてもよい。
The above piping structure may further include a lining plate provided with an opening having an open end and a rim portion connected to the open end.
The main surface of the fixed tube sheet is covered by the lining plate, the holes, the heat transfer tubes, and the sleeves are respectively opened by the openings, and the sleeves and the heat transfer tubes pass through the holes. At the same time, the respective ends of the heat transfer tube and the sleeve may reach the open end, and the open end and the respective ends of the heat transfer tube and the sleeve may be welded.
このような配管構造体であれば、開口端、伝熱管、及びスリーブが良好に固溶し、開口端、伝熱管、及びスリーブが良好に溶接される。 With such a piping structure, the open end, the heat transfer tube, and the sleeve are satisfactorily dissolved, and the open end, the heat transfer tube, and the sleeve are satisfactorily welded.
上記の配管構造体においては、上記溝は、上記孔部の中心軸の周りを周回し、環状に形成されてもよい。 In the piping structure described above, the groove may be formed in an annular shape around the central axis of the hole.
このような配管構造体であれば、伝熱管が孔部に確実に固定される。 With such a piping structure, the heat transfer tubes are reliably fixed to the holes.
上記の配管構造体においては、上記伝熱管、上記スリーブ、及び上記ライニング板が同じ材料で形成されてもよい。 In the above piping structure, the heat transfer tube, the sleeve, and the lining plate may be made of the same material.
このような配管構造体であれば、開口端、伝熱管、及びスリーブが良好に固溶し、開口端、伝熱管、及びスリーブが良好に溶接される。 With such a piping structure, the open end, the heat transfer tube, and the sleeve are satisfactorily dissolved, and the open end, the heat transfer tube, and the sleeve are satisfactorily welded.
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る熱交換器は、一対の固定管板と、スリーブと、伝熱管と、管体とを具備する。
上記一対の固定管板は、厚み方向に貫通する孔部を有し、上記孔部の内壁に溝が形成されている。
上記スリーブは、上記一対の固定管板のそれぞれの上記孔部の内部に配置され、上記内壁に対向する第１外周面と、上記第１外周面とは反対側の第１内周面とを有する。上記第１外周面に形成された第１凸面と、上記第１内周面に形成され上記第１凸面とは反対側に位置する第１凹面と、上記第１凸面と上記第１凹面との間の第１肉厚部とにより形成された凸部が上記溝に係合している。
上記伝熱管は、上記一対の固定管板の一方の固定管板から他方の固定管板まで延在し、上記一対の固定管板のそれぞれに設けられた上記スリーブの内部に配置され、上記第１内周面に対向する第２外周面と、上記第２外周面とは反対側の第２内周面とを有する。上記第２外周面に形成された第２凸面と、上記第２内周面に形成され上記第２凸面とは反対側に位置する第２凹面と、上記第２凸面と上記第２凹面との間の第２肉厚部とにより形成された凸部が上記第１凹面に係合している。
上記管体は、上記一対の固定管板のそれぞれが両端に接続され、内部に上記伝熱管が挿入されている。
To achieve the above object, a heat exchanger according to one aspect of the present invention includes a pair of fixed tube sheets, a sleeve, heat transfer tubes, and tubular bodies.
The pair of fixed tube sheets has holes penetrating in the thickness direction, and grooves are formed in the inner walls of the holes.
The sleeve is arranged inside the hole of each of the pair of fixed tube sheets, and has a first outer peripheral surface facing the inner wall and a first inner peripheral surface opposite to the first outer peripheral surface. have. A first convex surface formed on the first outer peripheral surface, a first concave surface formed on the first inner peripheral surface and located on the opposite side of the first convex surface, and the first convex surface and the first concave surface. A convex portion formed by the first thick portion in between is engaged with the groove.
The heat transfer tubes extend from one fixed tube sheet of the pair of fixed tube sheets to the other fixed tube sheet, are arranged inside the sleeves provided on each of the pair of fixed tube sheets, It has a second outer peripheral surface facing the first inner peripheral surface and a second inner peripheral surface opposite to the second outer peripheral surface. A second convex surface formed on the second outer peripheral surface, a second concave surface formed on the second inner peripheral surface and located on the opposite side of the second convex surface, and the second convex surface and the second concave surface. A convex portion formed by the second thick portion therebetween is engaged with the first concave surface.
The pair of fixed tube plates are connected to both ends of the tubular body, and the heat transfer tubes are inserted therein.
このような熱交換器であれば、溝付近の伝熱管には、傷、亀裂が生じにくくなり、熱交換器の信頼性が向上する。 With such a heat exchanger, scratches and cracks are less likely to occur in the heat transfer tubes near the grooves, improving the reliability of the heat exchanger.
以上述べたように、本発明によれば、より信頼性の高い配管構造体及び熱交換器が提供される。 As described above, according to the present invention, a more reliable piping structure and heat exchanger are provided.
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. XYZ axis coordinates may be introduced in each drawing. Also, the same members or members having the same function may be denoted by the same reference numerals, and the description may be omitted as appropriate after describing the members.
図１は、本実施形態の熱交換器の一例を示す模式的断面図である。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the heat exchanger of this embodiment.
熱交換器１は、多管式熱交換器であって、配管構造体１０と、管体２０と、入口管体５１と、出口管体５２とを具備する。熱交換器１において、入口管体５１、固定管板１００Ａ、管体２０、固定管板１００Ｂ、及び出口管体５２は、Ｚ軸方向に直列状に並ぶ。
The
配管構造体１０は、一対の固定管板１００Ａ、１００Ｂと、複数の伝熱管１１０を具備する。一対の固定管板１００Ａ、１００Ｂのそれぞれの外形は、例えば、円状である。複数の伝熱管１１０のそれぞれは、一方の固定管板１００Ａから管体２０を通じて他方の固定管板１００Ｂまで延在し、固定管板１００Ａ、１００Ｂのそれぞれを貫通している。本実施形態では、伝熱管１１０が延在する方向をＺ軸方向としている。Ｚ軸方向は、熱交換器１の長手方向でもある。
The
管体２０は、筒状体の胴体であって、固定管板１００Ａ、１００Ｂのそれぞれに接続されている。例えば、管体２０の両端の一方に溶接等で固定管板１００Ａが接続され、両端の他方に溶接等で固定管板１００Ｂが接続される。管体２０の内部には、管体２０よりも細管である伝熱管１１０が挿入されている。
The
また、管体２００には、入口部２０１と、出口部２０２とが設けられ、内部に複数の分散板２０３が設けられている。入口部２０１及び出口部２０２のそれぞれは、管体２００の内部に連通する。複数の分散板２０３のそれぞれは、Ｚ軸方向と直行するように設けられる。管体２０の内部では、伝熱管１１０が分散板２０３を貫通する。
Further, the tubular body 200 is provided with an
入口管体５１は、固定冶具によって固定管板１００Ａに固定される。出口管体５２は、固定冶具によって固定管板１００Ｂに固定される。固定冶具は、例えば、ネジ等である。これにより、入口管体５１及び出口管体５２のそれぞれは、伝熱管１１０と連通する。
The
熱交換器１においては、例えば、破線矢印のように、管体２０の入口部２０１から温調用媒体が流入すると、温調用媒体は、伝熱管１１０の外周に触れながら、分散板２０３と固定管板１００Ａとの間を流れ、管体２０の内部で跳ね返る。その後、温調用媒体は、伝熱管１１０の外周に触れながら、Ｚ軸方向に並ぶ分散板２０３の間を流れ、管体２０の内部で再度跳ね返る。続いて、温調用媒体は、伝熱管１１０の外周に触れながら、分散板２０３と固定管板１００Ｂとの間を流れ、出口部２０２から流出する。
In the
一方、実線矢印のように、入口管体５１からプロセス用媒体（例えば、酸、アルカリ等の薬液、酸、アルカリ等のガス）が流入すると、プロセス用媒体は、複数の伝熱管１１０のそれぞれを経由して、出口管体５２から流出する。この際、伝熱管１１０を流れるプロセス用媒体が伝熱管１１０外の温調用媒体から熱を奪えば、プロセス用媒体の温度が上昇する。逆に、伝熱管１１０を流れるプロセス用媒体から熱が伝熱管１１０外の温調用媒体に逃げれば、プロセス用媒体の温度が降下する。このように、プロセス用媒体と温調用媒体との間で熱交換が起きる。
On the other hand, when a process medium (for example, a chemical solution such as an acid or an alkali, or a gas such as an acid or an alkali) flows from the
次に、伝熱管１１０が固定管板１００Ａ（または、固定管板１００Ａ）に固定された配管構造体１０の構造を詳細に説明する。
Next, the structure of the
図２（ａ）は、図１に示す配管構造体の破線１０Ｐで囲まれた領域の模式的断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の配管構造体の破線１０Ｑで囲まれた領域の模式的断面図である。破線１０Ｐ、１０Ｑで図示された構成は、固定管板１００Ａの側だけでなく、固定管板１００Ｂの側にも設けられている。
FIG. 2(a) is a schematic cross-sectional view of the region surrounded by the dashed
配管構造体１０は、固定管板１００Ａと、伝熱管１１０と、スリーブ１２０と、ライニング板１３０と、クラッド板１５０（チタン板）とを有する。クラッド板１５０は、適宜取り除かれてもよく、クラッド板１５０が取り除かれた構造も配管構造体１０に含まれる。
The piping
固定管板１００Ａは、例えば、円形の板材であり、その厚み方向に孔部１００ｈを有する。孔部１００ｈは、固定管板１００Ａの主面間を貫通する。孔部１００ｈの内壁１００ｗには、少なくとも１つの溝１００ｔ（図では、Ｚ軸方向に並ぶ２個の溝１００ｔが例示）が形成されている。溝１００ｔは、孔部１００ｈの中心軸の周りを周回し、例えば、環状に形成されている。溝１００ｔの断面形状は、例えば、矩形である。溝１００ｔは、周方向に連続した溝であってもよく、周方向の途中で途切れた構成でもよい。
The fixed
スリーブ１２０は、例えば、断面が円形の管であり、孔部１００ｈの内部に配置されている。スリーブ１２０は、孔部１００ｈを貫通し、孔部１００ｈに密に接している。スリーブ１２０は、外周面１２１（第１外周面）と、外周面１２１とは反対側の内周面１２２（第１内周面）とを有する（図２（ｂ））。スリーブ１２０の外周面１２１は、内壁１００ｗに対向し孔部１００ｈに囲まれている。スリーブ１２０の長さは、固定管板１００Ａの肉厚よりも長く、伝熱管１１０よりも短い。スリーブ１２０は、例えば、孔部１００ｈの中心軸と略同心状に配置される。
The
スリーブ１２０においては、凸部１２５が形成されている。凸部１２５は、外周面１２１に形成された凸面１２１ｔ（第１凸面）と、内周面１２２に形成され凸面１２１ｔとは反対側に位置する凹面１２２ｒ（第１凹面）と、凸面１２１ｔと凹面１２２ｒとの間の肉厚部１２０ｐ（第１肉厚部）とにより形成される。凸部１２５は、溝１００ｔに突出し、溝１００ｔに係合している。すなわち、凸部１２５は、溝１００ｔに受容され、Ｚ軸方向において溝１００ｔに係止されている。
A
これにより、スリーブ１２０は、孔部１００ｈによって固定され、例えば、Ｚ軸方向において、孔部１００ｈから抜けにくくなっている。なお、スリーブ１２０は、一重の管に限らず、極薄管が幾重にも重なった管構造であってもよい。
Thereby, the
伝熱管１１０は、例えば、断面が円形の管であり、固定管板１００Ａに設けられたスリーブ１２０の内部に配置される。伝熱管１１０は、孔部１００ｈを貫通するとともに、スリーブ１２０を貫通する。伝熱管１１０は、スリーブ１２０に密に接している。伝熱管１１０は、外周面１１１（第２外周面）と、外周面１１１とは反対側の内周面１１２（第２内周面）とを有する。外周面１１１は、スリーブ１２０の内周面１２２に対向し、この内周面１２２に囲まれている。伝熱管１１０は、孔部１００ｈの中心軸と略同心状に配置される。
The
伝熱管１１０においては、凸部１１５が形成されている。凸部１１５は、外周面１１１に形成された凸面１１１ｔ（第２凸面）と、内周面１１２に形成され凸面１１１ｔとは反対側に位置する凹面１１２ｒ（第２凹面）と、凸面１１１ｔと凹面１１２ｒとの間の１１０ｐ（第２肉厚部）とにより形成される。凸部１１５は、凹面１２２ｒに突出し、凹面１２２ｒに係合している。すなわち、凸部１１５は、凹面１２２ｒに受容され、Ｚ軸方向において凹面１２２ｒに係止されている。凹面１２２ｒは、伝熱管１１０にとっての係止溝として機能する。
A
これにより、伝熱管１１０は、スリーブ１２０を介して孔部１００ｈによって間接的に固定され、例えば、Ｚ軸方向において、孔部１００ｈから抜けにくくなっている。
Thereby, the
ライニング板１３０は、平面形状が円形の板材であり、伝熱管１１０及びスリーブ１２０が突き出た固定管板１００Ａの主面に対向する。ライニング板１３０は、固定管板１００Ａの主面を覆う。ライニング板１３０には、孔部１００ｈ、伝熱管１１０、及びスリーブ１２０を開放する開口１３１が設けられている（図２（ａ））。開口１３１は、開口端１３１ｅと、開口端１３１ｅに連設されたリム部１３１ｒとを有する。
The
伝熱管１１０及びスリーブ１２０のそれぞれの端部１１０ｅ、１２０ｅは、開口端１３１ｅにまで到達し、開口端１３１ｅ、伝熱管１１０の端部１１０ｅ、及びスリーブ１２０の端部１２０ｅとは互いに接している。例えば、開口端１３１ｅと、伝熱管１１０及びスリーブ１２０のそれぞれの端部１１０ｅ、１２０ｅとは、互いに溶接されている。
例えば、開口端１３１ｅと、伝熱管１１０及びスリーブ１２０のそれぞれの端部１１０ｅ、１２０ｅとは、互いに固溶し、配管構造体１０には溶接部１４０が形成されている。溶接部１４０が設けられることにより、開口端１３１ｅとスリーブ１２０の端部１２０ｅとの間、及びスリーブ１２０の端部１２０ｅと伝熱管１１０の端部１１０ｅとの間が封止されている。
For example, the
伝熱管１１０、スリーブ１２０、及びライニング板１３０は、例えば、同じ材料で形成されている。その材料は、高耐食性の金属で構成され、例えば、タンタル、ニオブ、または、タンタルまたはニオブを主成分とする合金である。固定管板１００Ａの材料は、ステンレス鋼、鉄等である。
The
伝熱管１１０及びスリーブ１２０の肉厚は、０．４ｍｍ以上１ｍｍ以下である。伝熱管１１０及びスリーブ１２０の肉厚が１ｍｍより大きくなると、伝熱管１１０及びスリーブ１２０のぞれぞれの剛性が増して拡管がしにくくなる。伝熱管１１０及びスリーブ１２０の肉厚が０．４ｍｍより小さくなると、かえって剛性が弱まり、拡管で傷、亀裂が入りやすくなる。スリーブ１２０の板厚を伝熱管１１０の板厚よりも薄くしてもよい。これにより、溝１００ｔへのスリーブ１２０の圧入が促進される。ライニング板１３０の板厚は、０．８ｍｍ以上２ｍｍ以下である。
The
図３（ａ）～図４（ｂ）は、配管構造体の製造する過程の一例を示す模式的断面図である。 3(a) to 4(b) are schematic cross-sectional views showing an example of the process of manufacturing a piping structure.
図３（ａ）に示すように、固定管板１００Ａが準備される。固定管板１００Ａには、予め、孔部１００ｈ及び溝１００ｔが設けられる。また、固定管板１００Ａには、クラッド板１５０が付設されてもよい。次に、スリーブ１２０の端１２０ｅが孔部１００ｈから突き出るように、孔部１００ｈにスリーブ１２０が挿入される。
As shown in FIG. 3(a), a fixed
次に、図３（ｂ）に示すように、マンドレル等の拡管器を用いて、スリーブ１２０が孔部１００ｈで拡管される。これにより、スリーブ１２０が内壁１００ｗに密接するとともに、スリーブ１２０の一部が溝１００ｔに圧入され、スリーブ１２０の一部に凸部１２５が形成される。これにより、スリーブ１２０が孔部１００ｈに固定される。
Next, as shown in FIG. 3B, the
なお、この段階で、クラッド板１５０とスリーブ１２０との接触部を溶接して、溶接部１４１を形成してもよい。これにより、管体２０からの孔部１００ｈを通じた媒体の漏れが確実に抑制される。本実施形態での溶接は、例えば、ティグ溶接が利用される。
At this stage, the welded
次に、図４（ａ）に示すように、伝熱管１１０の端１１０ｅが孔部１００ｈから突き出るように、スリーブ１２０の内部に伝熱管１１０が挿入される。
Next, as shown in FIG. 4A, the
次に、図４（ｂ）に示すように、拡管器を用いて、伝熱管１１０がスリーブ１２０の内部で拡管される。この際、伝熱管１１０を介してスリーブ１２０も拡管器により拡管される。これにより、伝熱管１１０がスリーブ１２０に密接するとともに、伝熱管１１０の一部がスリーブ１２０の凹面１２２ｒに圧入され、伝熱管１１０の一部に凸部１１５が形成される。これにより、伝熱管１１０がスリーブ１２０に固定される。
Next, as shown in FIG. 4B, the
次に、必要に応じて、伝熱管１１０及びスリーブ１２０のそれぞれの端部１１０ｅ、１２０ｅが溶接されて、溶接部１４０の一部である溶接部１４０ａが形成される。
Then, if necessary, the
この後、図２（ａ）に示すように、ライニング板１３０が伝熱管１１０及びスリーブ１２０が突き出た固定管板１００Ａの側に配置され、ライニング板１３０の開口端１３１ｅと、伝熱管１１０及びスリーブ１２０のそれぞれの端部１１０ｅ、１２０ｅとが溶接される。これにより、溶接部１４０が形成される。この後、伝熱管１１０及びスリーブ１２０の最終的な拡管が行われ、図２（ａ）に示す配管構造体１０が形成される。
After that, as shown in FIG. 2(a), the
このような複数回における、スリーブ１２０、伝熱管１１０の拡管処理により、例えば、伝熱管１１０の拡管率が１．３～３．１％のときに、伝熱管１１０の固定管板１１０Ａ、１１０Ｂに対する引抜強度として、ＡＳＭＥ規格（ASME SectionVIII Division1）を参考にして試験した結果、１０８３６．３～１１２７７．６（Ｎ）、引抜応力として３１３．８～３２３．６（Ｎ／ｍｍ２）が得られる。
By the tube expansion processing of the
本実施形態によれば、伝熱管１１０が孔部１００ｈで直接的に拡管されるのでなく、スリーブ１２０を介して孔部１００ｈで拡管されることから、溝１００ｔ付近の伝熱管１１０には傷、亀裂が入りにくくなる。従って、伝熱管１１０を流れるプロセス用媒体が亀裂から漏れ出すことがなくなり、信頼性の高い熱交換器１（または、配管構造体１０）が提供される。
According to the present embodiment, the
また、ライニング板１３０の肉厚に比べて伝熱管１１０の肉厚が薄くても、伝熱管１１０の周りにスリーブ１２０が配置されることにより、ライニング板１３０の肉厚と、伝熱管１１０とスリーブ１２０とを合わせた肉厚とが均衡する。これにより、熱容量差を起因とする溶接の不具合（ライニング板１３０の容積に比べて、伝熱管１１０の容積が小さいと、溶接時、ライニング板１３０に蓄積された熱により、ライニング板１３０と伝熱管１１０とが固溶せず、伝熱管１１０が溶融、変形する現象）が抑制され、溶接部１４０が安定して形成される。
In addition, even if the thickness of the
特に、タンタル、ニオブ等は、高価な金属のため、このような溶接の不具合が回避できることは、熱交換器１（または、配管構造体１０）のコストダウンにつながる。 In particular, tantalum, niobium, and the like are expensive metals, so avoiding such welding failures leads to a cost reduction for the heat exchanger 1 (or the piping structure 10).
また、仮に、溶接が失敗しても、伝熱管１１０と孔部１００ｈとの間にスリーブ１２０が介設されていることから、配管構造体１０では伝熱管１１０を孔部１００ｈから引き抜きやすくなっている。すなわち、伝熱管１１０の１本の溶接が失敗しても、配管構造体１０の全交換を要さず、溶接が失敗した伝熱管１１０の部分だけを補修すれば足りる。
Further, even if the welding fails, since the
また、スリーブ１２０は、伝熱管１１０と孔部１００ｈとの間のシール部材としても機能し、金属で構成されている。従って、フッ化樹脂製の一般的なシール部材に比べて、スリーブ１２０は、高い機械的強度、耐熱性を有し、作製時及び使用時における高温処理が可能になる。
The
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be modified in various ways. Each embodiment is not limited to an independent form, and can be combined as much as technically possible.
１…熱交換器
１０…配管構造体
２０…管体
５１…入口管体
５２…出口管体
１００Ａ、１００Ｂ…固定管板
１００ｗ…内壁
１００ｔ…溝
１００ｈ…孔部
１１０…伝熱管
１１０ｅ、１２０ｅ…端部
１１１、１２１…外周面
１１１ｔ、１２１ｔ…凸面
１１２、１２２…内周面
１１２ｒ、１２２ｒ…凹面
１１５、１２５…凸部
１２０…スリーブ
１２０ｐ…肉厚部
１３０…ライニング板
１３１…開口
１３１ｅ…開口端
１３１ｒ…リム部
１４０、１４０ａ、１４１…溶接部
１５０…クラッド板
２００…管体
２０１…入口部
２０２…出口部
２０３…分散板
２１０…伝熱管
Claims (4)
前記孔部の内部に配置され、前記内壁に対向する第１外周面と、前記第１外周面とは反対側の第１内周面とを有し、前記第１外周面に形成された第１凸面と、前記第１内周面に形成され前記第１凸面とは反対側に位置する第１凹面と、前記第１凸面と前記第１凹面との間の第１肉厚部とにより形成された凸部が前記溝に係合しているスリーブと、
前記スリーブの内部に配置され、前記第１内周面に対向する第２外周面と、前記第２外周面とは反対側の第２内周面とを有し、前記第２外周面に形成された第２凸面と、前記第２内周面に形成され前記第２凸面とは反対側に位置する第２凹面と、前記第２凸面と前記第２凹面との間の第２肉厚部とにより形成された凸部が前記第１凹面に係合している伝熱管と、
開口端と、前記開口端に連設されたリム部とを有する開口が設けられたライニング板と
を具備し、
前記ライニング板によって、前記固定管板の主面が覆われ、
前記孔部、前記伝熱管、及び前記スリーブのそれぞれが前記開口によって開放され、
前記スリーブ及び前記伝熱管のそれぞれが前記孔部を貫通するとともに、前記伝熱管及び前記スリーブのそれぞれの端部が前記開口端にまで到達し、
前記開口端と、前記伝熱管及び前記スリーブのそれぞれの前記端部とが溶接されている
配管構造体。 a fixed tube sheet having a hole penetrating in the thickness direction and having grooves formed in the inner wall of the hole;
A first outer peripheral surface arranged inside the hole portion and having a first outer peripheral surface facing the inner wall and a first inner peripheral surface opposite to the first outer peripheral surface, the first inner peripheral surface being formed on the first outer peripheral surface 1 convex surface, a first concave surface formed on the first inner peripheral surface and located on the side opposite to the first convex surface, and a first thick portion between the first convex surface and the first concave surface a sleeve having a convex portion engaged with the groove;
It is arranged inside the sleeve, has a second outer peripheral surface facing the first inner peripheral surface, and a second inner peripheral surface opposite to the second outer peripheral surface, and is formed on the second outer peripheral surface. a second concave surface formed on the second inner peripheral surface and located on the side opposite to the second convex surface; and a second thick portion between the second convex surface and the second concave surface. A heat transfer tube in which a convex portion formed by and is engaged with the first concave surface ;
a lining plate provided with an opening having an open end and a rim portion connected to the open end;
and
The main surface of the fixed tube sheet is covered with the lining sheet,
Each of the hole, the heat transfer tube, and the sleeve is opened by the opening,
Each of the sleeve and the heat transfer tube penetrates the hole, and each end of the heat transfer tube and the sleeve reaches the open end,
The open end and the respective ends of the heat transfer tube and the sleeve are welded together.
piping structure.
前記溝は、前記孔部の中心軸の周りを周回し、環状に形成されている
配管構造体。 A piping structure according to claim 1 ,
The groove is formed in an annular shape around the central axis of the hole.
前記伝熱管、前記スリーブ、及び前記ライニング板が同じ材料で形成されている
配管構造体。 The piping structure according to claim 1 or 2 ,
A piping structure, wherein the heat transfer tube, the sleeve, and the lining plate are made of the same material.
前記一対の固定管板のそれぞれの前記孔部の内部に配置され、前記内壁に対向する第１外周面と、前記第１外周面とは反対側の第１内周面とを有し、前記第１外周面に形成された第１凸面と、前記第１内周面に形成され前記第１凸面とは反対側に位置する第１凹面と、前記第１凸面と前記第１凹面との間の第１肉厚部とにより形成された凸部が前記溝に係合しているスリーブと、
前記一対の固定管板の一方の固定管板から他方の固定管板まで延在し、前記一対の固定管板のそれぞれに設けられた前記スリーブの内部に配置され、前記第１内周面に対向する第２外周面と、前記第２外周面とは反対側の第２内周面とを有し、前記第２外周面に形成された第２凸面と、前記第２内周面に形成され前記第２凸面とは反対側に位置する第２凹面と、前記第２凸面と前記第２凹面との間の第２肉厚部とにより形成された凸部が前記第１凹面に係合している伝熱管と、
開口端と、前記開口端に連設されたリム部とを有する開口が設けられたライニング板と、
前記一対の固定管板のそれぞれが両端に接続され、内部に前記伝熱管が挿入された管体と
を具備し、
前記ライニング板によって、前記固定管板の主面が覆われ、
前記孔部、前記伝熱管、及び前記スリーブのそれぞれが前記開口によって開放され、
前記スリーブ及び前記伝熱管のそれぞれが前記孔部を貫通するとともに、前記伝熱管及び前記スリーブのそれぞれの端部が前記開口端にまで到達し、
前記開口端と、前記伝熱管及び前記スリーブのそれぞれの前記端部とが溶接されている
熱交換器。 a pair of fixed tube plates having holes penetrating in the thickness direction and having grooves formed in the inner walls of the holes;
A first outer peripheral surface arranged inside the hole of each of the pair of fixed tube sheets and facing the inner wall, and a first inner peripheral surface opposite to the first outer peripheral surface, A first convex surface formed on the first outer peripheral surface, a first concave surface formed on the first inner peripheral surface and located on the side opposite to the first convex surface, and between the first convex surface and the first concave surface a sleeve in which a convex portion formed by the first thick portion of is engaged with the groove;
Extending from one fixed tube sheet of the pair of fixed tube sheets to the other fixed tube sheet, disposed inside the sleeve provided for each of the pair of fixed tube sheets, A second outer peripheral surface facing the second outer peripheral surface and a second inner peripheral surface opposite to the second outer peripheral surface, a second convex surface formed on the second outer peripheral surface, and a second convex surface formed on the second inner peripheral surface A convex portion formed by a second concave surface positioned opposite to the second convex surface and a second thick portion between the second convex surface and the second concave surface is engaged with the first concave surface. a heat transfer tube that
a lining plate provided with an opening having an open end and a rim portion connected to the open end;
a tubular body to which the pair of fixed tube plates are connected to both ends and into which the heat transfer tubes are inserted ;
The main surface of the fixed tube sheet is covered with the lining sheet,
Each of the hole, the heat transfer tube, and the sleeve is opened by the opening,
Each of the sleeve and the heat transfer tube penetrates the hole, and each end of the heat transfer tube and the sleeve reaches the open end,
The open end and the respective ends of the heat transfer tube and the sleeve are welded together.
Heat exchanger.
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| JP2019153603A JP7319139B2 (en) | 2019-08-26 | 2019-08-26 | Piping structure and heat exchanger |
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