JPS6256793A - Ceramics heat exchanger - Google Patents
Ceramics heat exchangerInfo
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- JPS6256793A JPS6256793A JP3889286A JP3889286A JPS6256793A JP S6256793 A JPS6256793 A JP S6256793A JP 3889286 A JP3889286 A JP 3889286A JP 3889286 A JP3889286 A JP 3889286A JP S6256793 A JPS6256793 A JP S6256793A
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- heat exchanger
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- ceramic heat
- retaining ring
- heat transfer
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
「技術分野」
本発明は、対向配置された一対の管板でセラミック伝熱
管の両端部を支持しでなる熱交換器に関し、特にセラミ
ック伝熱管と管板との接続構造の改良(こ関する。Detailed Description of the Invention [Technical Field] The present invention relates to a heat exchanger in which both ends of a ceramic heat exchanger tube are supported by a pair of opposed tube sheets, and in particular to a heat exchanger that supports both ends of a ceramic heat transfer tube and Structural improvements (related to this)
「従来技術およびその問題点」
現在使用されている多管式熱交換器は、大多数か伝熱管
や管板、その他の構造体を金属で形成しでおり、管板お
よび伝熱管の接続は溶接、拡管などの方法で行なわれ、
加熱および被加熱流体の間の漏洩もなかった。しかしな
がら、金属製伝熱管では、その耐熱温度に限度があり、
800〜900℃以上の流体の熱交換は不可能であった
。"Prior art and its problems" Most of the shell-and-tube heat exchangers currently in use have heat exchanger tubes, tube sheets, and other structures made of metal, and the connections between the tube sheets and heat exchanger tubes are This is done by methods such as welding and pipe expansion.
There was also no leakage between the heating and the heated fluid. However, metal heat exchanger tubes have a limit to their heat resistance temperature.
Heat exchange of fluids with temperatures above 800-900°C was not possible.
そこで、伝熱管としてセラミック製のチューブを用いる
頁みかなされている。しかし、セラミックは、金属と異
なり外力を加えるとほどんど変形することなく破断(こ
至るため、伝熱管と管板との接続部においては、部品の
寸法誤差、使用時の熱膨張差などによる相対豹変イΩを
許容するように1ノなければならなかった。Therefore, some pages use ceramic tubes as heat transfer tubes. However, unlike metals, ceramics break without being deformed when an external force is applied to them. I had to be 1 no to allow for sudden changes.
従来、セラミック伝熱管と管板との接続構造どじで、例
えば第10図に示すような構造が採用されている。すな
わち、セラミック伝熱管11の端部が金属製の管板12
の流体流過孔(こ挿通されて゛いる。Conventionally, a structure as shown in FIG. 10, for example, has been adopted as a connection structure between a ceramic heat exchanger tube and a tube plate. That is, the end of the ceramic heat exchanger tube 11 is made of metal tube plate 12.
The fluid flow hole is inserted through the hole.
管板12(こは伝熱V++を囲む円筒部13か形成され
Cいる。ぞしで、伝熱管11外周と円筒部13内周との
間に一対の耐熱性のシールリング14.14か4百され
、シールリング14.14の間にシール砂15が充填さ
れている。ざら1こ、外側のシールリング14か押え蓋
16(こより押圧されている。なお、17は断熱材であ
る。したかつで、伝熱管11はシール砂15ヲ介しで管
板12に対する相対変位が可能なように支持されCいる
。A cylindrical portion 13 surrounding the heat transfer tube V++ is formed in the tube plate 12. A pair of heat-resistant seal rings 14. The space between the seal rings 14 and 14 is filled with seal sand 15. The groove is pressed by the outer seal ring 14 or the presser lid 16. Note that 17 is a heat insulating material. The heat exchanger tubes 11 are supported through the sealing sand 15 so as to be movable relative to the tube plate 12.
しかしなから、上記の接続4Uろでは、伝熱管11と管
板12との間のシール部にJ3いで、流体の漏洩を完全
に防止することかできす、例えば加熱流体と被加熱流体
との圧力差か1気圧以上になると流体の漏洩を無視する
ことかできなくなる。このため、流体の漏洩を許容でき
ない熱交換器または高圧ないしは高差圧の熱交換器には
使用できなかった。However, in the above connection 4U filter, it is possible to completely prevent fluid leakage by installing J3 at the seal part between the heat exchanger tube 11 and the tube plate 12. For example, it is possible to completely prevent fluid leakage between the heating fluid and the heated fluid. When the pressure difference becomes 1 atmosphere or more, fluid leakage can no longer be ignored. Therefore, it cannot be used in heat exchangers that cannot tolerate fluid leakage or in heat exchangers with high pressure or high differential pressure.
「発明の目的j
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、セラ
ミック伝熱管と管板との接続部における相対変位を可能
にし、かつ、接続部における流体の漏洩を防止するよう
にしたセラミック熱交換器を提供することにある。Object of the invention j An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, to enable relative displacement at the connection between the ceramic heat exchanger tube and the tube sheet, and to prevent fluid leakage at the connection. Our objective is to provide a ceramic heat exchanger with
「発明の構成j
すなわち、本発明は、対向配百された一対の金属製の管
板にセラミック伝熱管の両端部が支持されてなるセラミ
ック熱交換器においで、一方の上記管板の流体流通孔に
対応して保持リングか配=され、この保持リングと上記
管板との間に設けられた加圧手段により上記保持リング
か上記セラミック伝熱管の一方の端面に直接もしくは間
接的に圧接されており、その付勢力により」−記11ン
ミツウ伝熱管の他方の端面が他方の上記管板の受け面に
直接もしくは間接的に圧接されで支持されていることを
特徴とする。``Structure of the Invention j'' That is, the present invention provides a ceramic heat exchanger in which both ends of a ceramic heat exchanger tube are supported by a pair of metal tube sheets arranged opposite to each other, in which the fluid flow of one of the tube sheets is A retaining ring is arranged corresponding to the hole, and the retaining ring is directly or indirectly pressed against one end surface of the ceramic heat exchanger tube by a pressurizing means provided between the retaining ring and the tube sheet. The other end surface of the heat exchanger tube is directly or indirectly pressed against and supported by the receiving surface of the other tube sheet by the biasing force.
したかって、寸法誤差や熱膨張率の差に伴なう伝熱管の
軸方向の相対変位を保持リングの移動によって吸収する
ことかできる。ま1と、伝熱管の半径方向の相対変位は
、保持リングおよび他方の管板の受け面(こおける接触
面の摺動によって吸収することもできる。ざらに、伝熱
管の両端面か対応する接触面に加圧手段によって圧着さ
れているので、流体の漏洩も防止される。Therefore, relative displacement in the axial direction of the heat exchanger tubes due to dimensional errors or differences in coefficient of thermal expansion can be absorbed by movement of the retaining ring. First, the relative displacement of the heat exchanger tubes in the radial direction can also be absorbed by the sliding contact surfaces between the retaining ring and the receiving surface of the other tube sheet. Since the contact surface is pressed by the pressurizing means, leakage of fluid is also prevented.
本発明の好ましい態様によれば、前記セラミック伝熱管
の両端面は、前記保持リングおよび前記受け面に直接圧
接されており、それらの接触面か平滑処理されている。According to a preferred embodiment of the present invention, both end surfaces of the ceramic heat exchanger tube are directly pressed against the retaining ring and the receiving surface, and the contact surfaces thereof are smoothed.
このように、接触面を平滑処理することにより、接触面
が摺動じやすくなるので、伝熱管の半径方向の相対変位
を吸収しやfくすることかでき、また、8着性か向上す
るので流体の漏洩もより確実に防止される。なお、ここ
で平滑処理とは、各接触面の表面あらさか6.3S以下
、好ましくは0.8S以下に仕上げられであり、しかも
端面全周にわたって配着するような形状とされることを
意0未する。In this way, by smoothing the contact surface, it becomes easier to slide, which makes it easier to absorb the relative displacement of the heat exchanger tube in the radial direction, and also improves adhesion. Fluid leakage is also more reliably prevented. Note that smoothing here means that the surface roughness of each contact surface is finished to 6.3S or less, preferably 0.8S or less, and is shaped so that it is distributed over the entire circumference of the end face. 0 less.
本発明の別の好ましい態様によれば、前記セラミック伝
熱管の両端面は、それぞれ接続リングを介して前記保持
リングおよび前記受け面に圧接されている。このように
、接続リングを介在させること(こより、セラミック伝
熱管を成形か容易な円筒状に形成したとき、その端部を
接続リングによって所望の形状に変化させることができ
る。なお、保持Iリングは通常金属製か望ましいが、接
続リングはセラミック製であることが必要である。According to another preferred embodiment of the present invention, both end surfaces of the ceramic heat exchanger tube are pressed against the retaining ring and the receiving surface via connecting rings, respectively. By interposing the connecting ring in this manner, when the ceramic heat exchanger tube is formed into a cylindrical shape that is easy to mold, the end portion can be changed into a desired shape by the connecting ring. are usually made of metal or preferably, but the connecting ring must be made of ceramic.
すなわち、接続リングは高温となる伝熱管と接触しでそ
れ自身か高温となるので、耐熱性が高く、しかも伝熱管
の熱を保持リングに伝えないように熱伝導率か低いとい
う粂件を満たすものでなければならないからである。In other words, the connecting ring itself becomes high temperature when it comes into contact with the high-temperature heat transfer tube, so it satisfies the requirements of having high heat resistance and low thermal conductivity so as not to transfer the heat of the heat transfer tube to the retaining ring. This is because it has to be something.
接続リングは保持リングのような円盤状であってもよい
か、本発明のざらに好ましい態様によれば、上記接続リ
ングは、断面デーパ状内径を有−jるちのとされる。こ
のように、接続リングを断面テーパ状内径とすることに
より、流路断面積を縮小させることなく、接続リング内
周に筒状の断熱材等を配)することかてき、それによっ
て外周(こ位)する保持リング等の金属部品を、伝熱管
内部を流過する高温流体から保護することかてきる。The connecting ring may be disc-shaped, like the retaining ring, or, according to a less preferred embodiment of the invention, the connecting ring has an inner diameter with a tapered cross-section. By making the connecting ring have a tapered inner diameter, it is possible to arrange a cylindrical heat insulating material on the inner circumference of the connecting ring without reducing the cross-sectional area of the flow path. It is possible to protect the metal parts such as the retaining ring (position) from the high temperature fluid flowing inside the heat transfer tube.
なお、接続1リングを用いた場合におい石(う、前記と
同様な理由から、セラミック伝熱管、接続リング、保持
リングおよび受け面のそれぞれの接触面は、平滑処理さ
れていることが奸まジノいや本発明のざらに好ましい態
様によれば、前記保持リングに前記セラミック伝熱管の
軸方向に延びる筒体が形成され、この筒体が一方の前記
管板の貫通孔内周に摺接しでいる。これによれば、保持
リングを管板に対(〕て軸方向変位可能に支持1−ると
共に、筒体によって保持リングと管板との間の気配性を
保持することかできる。In addition, when using the connection ring 1, it is recommended that the contact surfaces of the ceramic heat exchanger tube, connection ring, retaining ring, and receiving surface be smoothed for the same reason as mentioned above. In fact, according to a particularly preferred embodiment of the present invention, a cylindrical body extending in the axial direction of the ceramic heat transfer tube is formed on the retaining ring, and this cylindrical body is in sliding contact with the inner periphery of the through hole of one of the tube sheets. According to this, the retaining ring can be supported axially displaceably relative to the tube sheet, and the air distribution between the retaining ring and the tube sheet can be maintained by the cylindrical body.
本発明のざらに好ましい態様によれば、前記加圧手段は
スプリングまたは流体圧シリンダーで構成される。この
場合、スプリングとしでは、コイルばね、皿ばね等種々
のものか使用できる。According to a particularly preferred embodiment of the invention, said pressurizing means is constituted by a spring or a hydraulic cylinder. In this case, various types of springs such as coil springs and disc springs can be used.
本発明のざらにまた好ましい態様によれば、前記管板は
水冷構造とされ、前記保持リングおよび前記加圧手段は
上記水冷構造で囲まれた部分に配フされている。これに
よれば、保持リングおよび加圧手段か水冷構造によつ輻
射冷却されるので、充分な耐熱性を付与することができ
る。According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the tube sheet has a water-cooled structure, and the retaining ring and the pressurizing means are arranged in a portion surrounded by the water-cooled structure. According to this, the retaining ring and the pressurizing means are radiantly cooled by the water cooling structure, so that sufficient heat resistance can be imparted.
このような本発明に使用されるセラミック伝熱管としで
は、肉厚か小さくても強度か充分でかつ熱伝導率がよい
ものか望ましい。具体的には、肉厚が5〜I Omm程
度であっても例えば20kq、’m♂以上の抗折強度を
もち、かつ、20kcal/m/h/に以上の熱伝導率
をもつものが望ましく、これらを満足しやすい材質と(
)ては、炭化珪素か最も好ましい。一方、接続リングは
同上の強度を有しなからも熱伝4率の相対的に低い窒化
珪素などからなるものが適当である。The ceramic heat transfer tube used in the present invention is preferably one that has sufficient strength and good thermal conductivity even if it has a small wall thickness. Specifically, even if the wall thickness is about 5 to I Omm, it is desirable to have a bending strength of 20 kq, m♂ or more and a thermal conductivity of 20 kcal/m/h/ or more. , materials that easily satisfy these requirements (
), silicon carbide is most preferred. On the other hand, the connecting ring is suitably made of silicon nitride or the like, which has the same strength but has a relatively low heat conductivity.
なお、本発明において、保持リングや接続リングは少数
のセラミック伝熱管に共通しで設けられていでもよいか
、セラミック伝熱管はその材質の特性から個々の部品毎
に寸法精度や熱膨張率1こバラツキか生しやすいので、
保持リングや接続リングは各セラミック伝熱管毎にそれ
ぞれ設りることか好ましい。In addition, in the present invention, the retaining ring and the connecting ring may be provided in common to a small number of ceramic heat exchanger tubes, or the dimensional accuracy and thermal expansion coefficient of ceramic heat exchanger tubes may be determined for each individual component due to the characteristics of the material. Because it is easy to vary,
Preferably, a retaining ring and a connecting ring are provided for each ceramic heat exchanger tube.
「発明の実施例」
第1図には本発明を実施()た熱交換器□のほぼ・ン体
か示されている。この熱交換器21は、複数のセラミッ
ク伝熱管22を有し、伝熱管22はその両端部を一対の
管板23.24によって支持ぎわ、−(いる。管板23
.24の間は、伝熱管22を横切る加熱滝体1イの流路
20をなしでいる。また、管板23.24の外側はヘッ
ダー25.267:それぞれ囲まれでJ3つ、一方のヘ
ッダー26から伝熱管22内を通り伯方のへッ9′−2
5に流出する被加熱流体Cの流路27が形成され(゛い
る。管板23.24には水冷ジャゲット28がぞれぞ゛
れ形成されでおり、伝熱管22の両端部i、tこの水冷
ジャケット28で囲まれた部分に支持されCいる。``Embodiments of the Invention'' FIG. 1 shows almost the entire body of a heat exchanger □ in which the present invention is implemented. This heat exchanger 21 has a plurality of ceramic heat exchanger tubes 22, and the heat exchanger tubes 22 are supported at both ends by a pair of tube sheets 23 and 24.
.. 24, there is no flow path 20 of the heating waterfall body 1a that crosses the heat transfer tube 22. In addition, the outside of the tube plate 23, 24 is header 25, 267: each is surrounded by three J, passing from one header 26 through the inside of the heat transfer tube 22 to the head 9'-2 of the left side.
A flow path 27 for the heated fluid C flowing out into the tube plate 23 and 24 is formed with a water-cooled jacket 28, respectively. It is supported by a portion surrounded by a water cooling jacket 28.
伝熱管22の両端部は共に拡管され、端面ば平滑処理さ
れている。伝熱管22の一方の端面ば円盤状の保持リン
グ29下面の受け面に圧接され、伝熱管22の他方の端
面ば管板24に固定して設けられた受け面30に圧接さ
れている。この場合、保持リング29の受け面および管
板24の受け面30も平滑処理されでおり、伝熱管22
の端面と密着するようになっている。なお、管板23.
24の内外面はそれぞれ断熱材31で覆われでいる。Both ends of the heat exchanger tube 22 are expanded, and the end faces are smoothed. One end surface of the heat exchanger tube 22 is pressed against a receiving surface on the lower surface of a disc-shaped retaining ring 29, and the other end surface of the heat exchanger tube 22 is pressed against a receiving surface 30 fixedly provided on the tube plate 24. In this case, the receiving surface of the retaining ring 29 and the receiving surface 30 of the tube plate 24 are also smoothed, and the heat exchanger tubes 22
It is designed to come into close contact with the end surface of. Note that the tube plate 23.
The inner and outer surfaces of 24 are each covered with a heat insulating material 31.
第2図および第3図には上記熱交換器21における保持
リング29部分の接続構造か示されている。2 and 3 show the connection structure of the retaining ring 29 portion of the heat exchanger 21. As shown in FIG.
保持リング29にはガイド棒32か立設されている。A guide rod 32 is provided upright on the retaining ring 29.
ガイド棒32は保持リング29の周縁部に沿って複数本
(この実施例では8本)設けられでいる。管板23の上
面に固定さ・れた環状のサポート33の内側下面には、
ガイド棒32の位置に対応しで筒34か設けられている
。ガイド棒32の先端は筒34内に挿入されている。し
たかっで、保持リング29はガイド棒32を介し、伝熱
管22の軸方向に沿って移動可能に・ 支持されている
。ガイド棒32の外周において、保持リング29と筒3
4先端との間にはスプリング36が配置され、スプリン
グ36ば保持lリング29ヲ伝熱管22の一方の端面に
圧接している。なお、この付勢力により、前述し1とよ
う(こ伝熱管22の使方の端面は他方の管板24の受け
面30に圧接されている。保持リング29とサポート3
3との間には被加熱流体Cの流通孔37を囲むように伸
縮継手38か装着されている。また、流通孔37の周壁
を形成する筒状の断熱材39か保持リング29およびサ
ポート33の内側に配置され、その先端はテーパ状をな
l)で伝熱管22の拡径部に入り込んでいる。なお、第
1図、第2図、第3図および後述する第4図、第6図、
第7図、第8図において、スプリング36は一点鎖線を
もって略示しである。A plurality of guide rods 32 (eight in this embodiment) are provided along the peripheral edge of the retaining ring 29. On the inner lower surface of the annular support 33 fixed to the upper surface of the tube plate 23,
A tube 34 is provided corresponding to the position of the guide rod 32. The tip of the guide rod 32 is inserted into the cylinder 34. Therefore, the retaining ring 29 is supported so as to be movable along the axial direction of the heat exchanger tube 22 via the guide rod 32. At the outer periphery of the guide rod 32, the retaining ring 29 and the cylinder 3
A spring 36 is disposed between the four tips, and the spring 36 and the holding l-ring 29 are pressed against one end surface of the heat transfer tube 22. Note that due to this biasing force, as described in 1 above, the end surface of the heat transfer tube 22 is pressed against the receiving surface 30 of the other tube plate 24.The retaining ring 29 and the support 3
3, an expansion joint 38 is installed so as to surround the flow hole 37 for the heated fluid C. Further, a cylindrical heat insulating material 39 forming the peripheral wall of the circulation hole 37 is arranged inside the retaining ring 29 and the support 33, and its tip is tapered and enters the enlarged diameter part of the heat exchanger tube 22. . In addition, Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3, and Fig. 4, Fig. 6, which will be described later,
In FIGS. 7 and 8, the spring 36 is shown schematically using a dashed line.
上記の構成(こおいで、流路20には加熱流体Hが流れ
、伝熱管22に接触して伝熱管22ヲ加熱する。In the above configuration, the heating fluid H flows through the flow path 20, contacts the heat exchanger tube 22, and heats the heat exchanger tube 22.
ヘッダー26から伝熱管22内を通りヘッダー25にヱ
る流路27には被加熱流体Cか流れ、被加熱流体Cは伝
熱管22内を通るときに熱交換されで加熱される。なあ
、流路20に被加熱流体Cを流し、流路27に加熱流体
Hを流すこともできる。ところで、熱交換器21の本体
や管板23.24は金属てできでいるので、セラミック
伝熱管22と熱膨張率か異なり、熱膨張率の差による相
対変位か生しる。伝熱管22の軸方向の相対変イΩは、
スプリング36が伸縮して保持リング29が軸方向に移
動することおよびそれに伴っで伸縮継手38か伸縮する
ことによって吸収される。また、伝熱管22の半径方向
の変位は、伸縮M8千38がある程度の半径方向の変位
を許容することや伝熱管220両端面にあける接触面間
で活動することによって吸収される。この場合、接触面
はいずれも平滑処理されているので、摺動は容易になさ
れる。そして、伝熱管22の両端面における接触面か平
滑処理により土着しているので、この部分における流体
の漏洩が充分に防止される。ざらに、この実施例では、
伸縮継手38を設けているので、保持リング29とサポ
ート33との間の気と性も保持される。また、スプリン
グ36や伸縮継手38は金属からなり、高温に弱いこと
か予想されるか、それらの外周を水冷ジャケット28が
囲んでいることにより輻射冷却かなされ、かつ、断熱材
39の外側に配置され−Cいるので、熱損傷が防止され
る。The heated fluid C flows from the header 26 through the heat exchanger tube 22 to the header 25 through the flow path 27, and as the heated fluid C passes through the heat exchanger tube 22, heat is exchanged and heated. Incidentally, it is also possible to flow the heated fluid C through the flow path 20 and the heated fluid H through the flow path 27. By the way, since the main body and tube plates 23 and 24 of the heat exchanger 21 are made of metal, their thermal expansion coefficients are different from those of the ceramic heat exchanger tubes 22, and a relative displacement occurs due to the difference in thermal expansion coefficients. The relative change Ω in the axial direction of the heat exchanger tube 22 is:
This is absorbed by the expansion and contraction of the spring 36, the axial movement of the retaining ring 29, and the concomitant expansion and contraction of the expansion joint 38. Further, the radial displacement of the heat exchanger tube 22 is absorbed by the expansion/contraction M8,38 allowing a certain degree of radial displacement or by acting between the contact surfaces provided on both end surfaces of the heat exchanger tube 220. In this case, since all contact surfaces are smoothed, sliding is facilitated. Since the contact surfaces at both end faces of the heat transfer tube 22 are flattened by smoothing, leakage of fluid at these portions is sufficiently prevented. Roughly speaking, in this example,
Since the expansion joint 38 is provided, the tightness between the retaining ring 29 and the support 33 is also maintained. In addition, the spring 36 and the expansion joint 38 are made of metal and are expected to be vulnerable to high temperatures, but the water-cooling jacket 28 surrounds their outer peripheries, allowing them to be radiantly cooled, and they are placed outside the heat insulating material 39. Heat damage is prevented because the temperature is -C.
第4図には、保持リング29部分の接続構造を変えた他
の実施例か示されている。この実施例では、保持リング
29の内側上面から上方に筒体40か立設され、筒体4
0は管板23から延設されで1硝孔を形成する環状のサ
ポート41の内周に摺接している。筒体40とサポート
41との門にはシjノコ−ンゴム等の耐熱性ゴムからな
るシールリング42か介在されている。また、サポート
41の下面には軸方向に複数のガイド棒43か立設され
、ガイド捧43の下端は保持リング29の周縁部に設け
られた孔部に挿通されている。そして、ガイド棒43の
外周においで、保持リング29とサポート41との間に
はスプリング36が装着されている。したかっで、保持
リング29は、筒体40およびガイド棒43にガイドさ
れながら軸方向に移動可能とされ、スプリング36によ
って伝熱管22の端面に圧接されている。また、保持リ
ング29とサポート41との間においで、断熱材39の
外周を筒体40か囲むので、その部分における気記゛ケ
か保持されている。FIG. 4 shows another embodiment in which the connection structure of the retaining ring 29 is changed. In this embodiment, a cylindrical body 40 is erected upward from the inner upper surface of the retaining ring 29.
0 is in sliding contact with the inner periphery of an annular support 41 extending from the tube plate 23 and forming a hole. A seal ring 42 made of heat-resistant rubber such as silicone rubber is interposed between the cylindrical body 40 and the support 41. Further, a plurality of guide rods 43 are erected in the axial direction on the lower surface of the support 41, and the lower ends of the guide rods 43 are inserted into holes provided at the peripheral edge of the retaining ring 29. A spring 36 is installed between the retaining ring 29 and the support 41 on the outer periphery of the guide rod 43. Therefore, the retaining ring 29 is movable in the axial direction while being guided by the cylindrical body 40 and the guide rod 43, and is pressed against the end surface of the heat exchanger tube 22 by the spring 36. Moreover, since the outer periphery of the heat insulating material 39 is surrounded by the cylinder 40 between the retaining ring 29 and the support 41, the memory in that part is maintained.
第5図には、保持リング29部分の接続1j1造を変え
たざらに他の実施例が示されている。この実施例では、
保持リング29に立設されたガイド棒32の先端にピス
トン44か装着され、ピストン44は管板23のサポー
ト41に形成されたシリンダ45内に挿入されている。FIG. 5 shows another embodiment in which the connection 1j1 structure of the retaining ring 29 portion is changed. In this example,
A piston 44 is attached to the tip of the guide rod 32 erected on the retaining ring 29 , and the piston 44 is inserted into a cylinder 45 formed in the support 41 of the tube plate 23 .
ぞしで、ピストン44の上側のシリンダ45内(こ加圧
流体導入路46ヲ通して加圧流体か導入されるようにな
っている。なあ、保持1ノシグ29とシワンダ45との
間に伸縮継手3日が設けられでいることは第2図と同様
である。この実施例では、シリンダ45内に導入された
加圧流体によりピストン44が押され、ガイド棒32ヲ
介して保持リング29を伝熱管22の端面に押圧するよ
うになっている。Then, pressurized fluid is introduced into the cylinder 45 above the piston 44 (through a pressurized fluid introduction passage 46). The fact that the joint 3 is provided is the same as in FIG. It is pressed against the end face of the heat exchanger tube 22.
第6図および第7図には、保持リング29部分の接続構
造を変えたざらに他の実施例が示されている。この実施
例では、伝熱管22の両端面がそれぞれ接続リング47
ヲ介して保持リング29および受け面30に圧接されて
いる。接続リング47は、断面テーパ状内径を有する形
状とされ、接続リング47の小ざい径の方の端面にセラ
ミック伝熱管22の一方の端面か接触し、接続リング4
7の大きい径の方の端面に保持リング29または受け面
3oが接触しでいる。また、流過孔37の周壁を形成す
る筒状の断熱材39の先端はテーパ状をなしで接続リン
グ47の拡経部に入り込んでいる。その他の構成は、第
1図、第2図および第3図に示した実施例と同様である
。この実施例では、接続リング47にょっ″C拡径させ
たので、セラミック伝熱管22をほぼ長さ方向にわたっ
て等径の円筒状に形成でき、セラミック伝熱管22の製
造が容易となる利点がある。6 and 7 show another embodiment in which the connection structure of the retaining ring 29 portion is changed. In this embodiment, both end surfaces of the heat exchanger tube 22 are connected to connection rings 47, respectively.
It is pressed into contact with the retaining ring 29 and the receiving surface 30 through it. The connecting ring 47 has a tapered inner diameter in cross section, and one end surface of the ceramic heat transfer tube 22 contacts the smaller diameter end surface of the connecting ring 47.
The retaining ring 29 or the receiving surface 3o comes into contact with the end face of the larger diameter of the retaining ring 29 or the receiving surface 3o. Further, the tip of the cylindrical heat insulating material 39 forming the peripheral wall of the flow hole 37 is not tapered and enters the widened portion of the connecting ring 47 . Other configurations are similar to the embodiments shown in FIGS. 1, 2, and 3. In this embodiment, since the diameter of the connecting ring 47 is enlarged by a certain amount, the ceramic heat exchanger tube 22 can be formed into a cylindrical shape with the same diameter almost in the length direction, which has the advantage of making it easier to manufacture the ceramic heat exchanger tube 22. .
第8図には、伝熱管の接続構造を変え1とざらに他の実
施例が示されている。この実施例においでもセラミック
伝熱管22の端部が接続リング478介して保持リング
29に圧接されている。その他の構成は第4図に示す実
施例と同様である。FIG. 8 shows another embodiment in which the connection structure of the heat exchanger tubes is changed. In this embodiment as well, the end of the ceramic heat exchanger tube 22 is pressed against the retaining ring 29 via the connecting ring 478. The rest of the structure is the same as the embodiment shown in FIG.
第9図(こは、伝熱管の接続構造を変えたざら(こ他の
実施例が示されている。この実施例においてもセラミッ
ク伝熱管22の端部が接続リシグ47を介して保持リン
グ29に圧接されている。その他の構成は莞5図に示す
実施例と同様である。FIG. 9 shows another embodiment in which the connection structure of the heat exchanger tubes is changed. In this embodiment as well, the ends of the ceramic heat exchanger tubes 22 are connected to the retaining ring 29 through the connecting resig 47. The rest of the structure is the same as the embodiment shown in Fig. 5.
ざらに第4図および第8図に示した接続構造を何する場
合にあって、それぞれズブリング36に代えで、第5図
の例の如く、流体圧シリンダーを加圧手段としで採用し
てもよい。In general, in any case where the connection structures shown in FIGS. 4 and 8 are used, a fluid pressure cylinder may be used as the pressurizing means, as in the example shown in FIG. 5, instead of the subring 36. good.
「発明の効果」
以上説明したように、本発明によれば、一方の管板に設
けられた保持リングを加圧手段によりセラミック伝熱管
の一方の端面に直接もしくは間接的に圧接させ、その付
勢力でセラミック伝熱管の他方の端面を他方の管板に直
接もしくは間接的に圧接させるようにしたので、熱膨張
率の差や寸法誤差による軸方向変位を保持リングの軸方
向変位によって吸収することかできる。また、セラミッ
ク伝熱管の両端部における各接触面のずれにより、伝熱
管の半径方向の変位も吸収することができる。ざらに、
セラミック伝熱管の両端面における接触面かと若するの
で、流体の漏洩を防止することかできる。したかつで、
1000°Cを超える高温であって、かつ、漏洩の許容
されない分野での熱交換にも適用することかできる。"Effects of the Invention" As explained above, according to the present invention, the retaining ring provided on one tube sheet is brought into direct or indirect pressure contact with one end surface of the ceramic heat exchanger tube by the pressurizing means. Since the other end surface of the ceramic heat transfer tube is brought into direct or indirect pressure contact with the other tube sheet by force, axial displacement due to the difference in thermal expansion coefficient or dimensional error can be absorbed by the axial displacement of the retaining ring. I can do it. Moreover, displacement of the heat exchanger tube in the radial direction can also be absorbed by the misalignment of each contact surface at both ends of the ceramic heat exchanger tube. Roughly,
Since the contact surfaces at both end faces of the ceramic heat transfer tube are small, fluid leakage can be prevented. With a sharp cut,
It can also be applied to heat exchange in fields where the temperature exceeds 1000°C and leakage is not allowed.
第1図は本発明によるセラミック熱交換器の一実施例を
示す断面図、第2図は同熱交換器の保持リング部分の接
続構造を示す部分断面図、第3図は第2図におけるA−
A線に沿った断面図、第4図、第5図は同熱交換器の保
持リング部分の接続構造を変えたそれぞれ他の実施例を
示す部分断面図、第6図は本発明によるセラミック熱交
換器の他の実施例を示す断面図、第7図は同熱交換器の
保持リング部分の接続構造を示す部分断面図、第8図、
第9図は同熱交換器の保持リング部分の接続1M造を変
えたそれぞれ伯の実施例を示す部分断面図、第10図は
セラミック伝熱管の端部の接続構造の従来例を示す部分
断面図である。
図中、21は熱交換器、22は伝熱管、23.24は管
板、25.26はヘラグー、27は流路、28は水冷ジ
ャケット、29は保持リング、30は受け面、36はス
ズリング、37は流通孔、38は伸縮継手、40は筒体
、14はピストン、45はシリンダである。
特許出願人 旭硝子株式会社
同代理人 松井 茂
同 三浦 邦夫
同 笹山 善美
第3図
第6図
第8図
第9図Fig. 1 is a sectional view showing an embodiment of the ceramic heat exchanger according to the present invention, Fig. 2 is a partial sectional view showing the connection structure of the retaining ring portion of the heat exchanger, and Fig. 3 is A in Fig. 2. −
A sectional view taken along line A, FIGS. 4 and 5 are partial sectional views showing other embodiments in which the connection structure of the retaining ring portion of the heat exchanger is changed, and FIG. 6 is a ceramic heat exchanger according to the present invention. 7 is a sectional view showing another embodiment of the exchanger; FIG. 7 is a partial sectional view showing the connection structure of the retaining ring portion of the heat exchanger; FIG.
Fig. 9 is a partial sectional view showing an embodiment of the heat exchanger with a different 1M connection structure for the retaining ring portion, and Fig. 10 is a partial sectional view showing a conventional example of the connection structure for the end of the ceramic heat exchanger tube. It is a diagram. In the figure, 21 is a heat exchanger, 22 is a heat exchanger tube, 23.24 is a tube plate, 25.26 is a heat exchanger, 27 is a flow path, 28 is a water cooling jacket, 29 is a retaining ring, 30 is a receiving surface, 36 is a tin ring , 37 is a communication hole, 38 is an expansion joint, 40 is a cylinder, 14 is a piston, and 45 is a cylinder. Patent applicant: Asahi Glass Co., Ltd. Agent: Shigedo Matsui Kunio Miura Yoshimi Sasayama Figure 3 Figure 6 Figure 8 Figure 9
Claims (8)
伝熱管の両端部が支持されてなるセラミック熱交換器に
おいて、一方の上記管板の流体流通孔に対応して保持リ
ングか配置され、この保持リングと上記管板との間に設
けられた加圧手段により上記保持リングが上記セラミッ
ク伝熱管の一方の端面に直接もしくは間接的に圧接され
ており、その付勢力により上記セラミック伝熱管の他方
の端面が他方の上記管板の受け面に直接もしくは間接的
に圧接されて支持されていることを特徴とするセラミッ
ク熱交換器。(1) In a ceramic heat exchanger in which both ends of a ceramic heat transfer tube are supported by a pair of metal tube sheets arranged opposite to each other, a retaining ring is arranged corresponding to the fluid flow hole in one of the tube sheets. The retaining ring is directly or indirectly pressed against one end surface of the ceramic heat exchanger tube by a pressurizing means provided between the retainer ring and the tube sheet, and the biasing force causes the ceramic heat exchanger tube to A ceramic heat exchanger characterized in that the other end surface of the ceramic heat exchanger is directly or indirectly pressed against and supported by the receiving surface of the other tube sheet.
伝熱管の両端面は、前記保持リングおよび前記受け面に
直接圧接されており、それらの接触面が平滑処理されて
いるセラミック熱交換器。(2) A ceramic heat exchanger according to the first aspect of the present invention, wherein both end surfaces of the ceramic heat exchanger tube are directly pressed against the retaining ring and the receiving surface, and the contact surfaces thereof are smoothed.
伝熱管の両端面は、それぞれ接続リングを介して前記保
持リングおよび前記受け面に圧接されているセラミック
熱交換器。(3) The ceramic heat exchanger according to claim 1, wherein both end surfaces of the ceramic heat exchanger tube are pressure-welded to the retaining ring and the receiving surface via connecting rings, respectively.
は、断面テーパ状内径を有するものであるセラミック熱
交換器。(4) The ceramic heat exchanger according to claim 3, wherein the connecting ring has an inner diameter with a tapered cross section.
記セラミック伝熱管、前記接続リング、前記保持リング
および前記受け面のそれぞれの接触面が平滑処理されて
いるセラミック熱交換器。(5) The ceramic heat exchanger according to claim 3 or 4, wherein contact surfaces of the ceramic heat exchanger tube, the connection ring, the retaining ring, and the receiving surface are smoothed.
において、前記保持リングに前記セラミック伝熱管の軸
方向に延びる筒体が形成され、この筒体が一方の前記管
板の貫通孔内周に摺接しているセラミック熱交換器。(6) In any one of claims 1 to 5, the retaining ring is formed with a cylindrical body extending in the axial direction of the ceramic heat exchanger tube, and the cylindrical body extends through one of the tube sheets. A ceramic heat exchanger that is in sliding contact with the inner circumference of the hole.
において、前記加圧手段はスプリングまたは流体圧シリ
ンダーであるセラミック熱交換器。(7) A ceramic heat exchanger according to any one of claims 1 to 6, wherein the pressurizing means is a spring or a fluid pressure cylinder.
において、前記管板は水冷構造とされ、前記保持リング
および前記加圧手段は上記水冷構造で囲まれた部分に配
置されているセラミック熱交換器。(8) In any one of claims 1 to 7, the tube sheet has a water-cooled structure, and the retaining ring and the pressurizing means are arranged in a portion surrounded by the water-cooling structure. Ceramic heat exchanger.
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2590385 | 1985-02-25 | ||
JP11312385 | 1985-05-28 | ||
JP60-113123 | 1985-05-28 | ||
JP60-25903 | 1985-05-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6256793A true JPS6256793A (en) | 1987-03-12 |
JPH0718667B2 JPH0718667B2 (en) | 1995-03-06 |
Family
ID=26363598
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61038892A Expired - Fee Related JPH0718667B2 (en) | 1985-02-25 | 1986-02-24 | Ceramic heat exchanger |
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JP (1) | JPH0718667B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE518089C2 (en) * | 1999-10-26 | 2002-08-27 | Tetra Laval Holdings & Finance | Device at a tube heat exchanger |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6064189A (en) * | 1983-09-16 | 1985-04-12 | Ngk Insulators Ltd | Heat exchanger |
JPS6122192A (en) * | 1984-07-06 | 1986-01-30 | Ngk Insulators Ltd | Heat exchanger |
-
1986
- 1986-02-24 JP JP61038892A patent/JPH0718667B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6064189A (en) * | 1983-09-16 | 1985-04-12 | Ngk Insulators Ltd | Heat exchanger |
JPS6122192A (en) * | 1984-07-06 | 1986-01-30 | Ngk Insulators Ltd | Heat exchanger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0718667B2 (en) | 1995-03-06 |
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