JPH02290499A - 熱交換器 - Google Patents

熱交換器

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JPH02290499A
JPH02290499A JP2080545A JP8054590A JPH02290499A JP H02290499 A JPH02290499 A JP H02290499A JP 2080545 A JP2080545 A JP 2080545A JP 8054590 A JP8054590 A JP 8054590A JP H02290499 A JPH02290499 A JP H02290499A
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JP
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heat exchanger
elastic material
shell
tube
exchanger according
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JP2080545A
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Ian Woosnam
イアン・ウースナム
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BTR PLC
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BTR PLC
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
    • F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/003—Multiple wall conduits, e.g. for leak detection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/02—Flexible elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は２種の流体の間で熱が交換される熱交換器に関
する。より詳細には、本発明はシェル及びチューブ形式
の熱交換器に関する。本発明の熱交換器においてチュー
ブの束が外方シェル内に収容される。
（従来の技術及び解決しようとする課題）長年の間シェ
ル及びチューブ形式の熱交換器が金属材料で製造されて
きた。特に通常は相互に平行であるチューブは、端部プ
レートの複数の開口に所定の形状に配置され保持されＩ
；。通常チューブの端部は端部プレートにろう接（ｂｒ
＊ｚｅｄ）されたが、ろう接作業は高費用である。ろう
接接続はまた長期間の使用後に熱応力によりひび割れし
漏れを生じる傾向がある。更に金属チューブがろう接す
る間に焼鈍されその強度が減少することがある。
本発明の目的は、上記の短所の影響が減少された熱交換
器を提供することである。
（課題を解決する゛ｔ；めの手段） 本発明によると、熱交換器が、シェル、シェル内に配置
される複数のチューブ、及びシェルの一端に配置され開
口を備える少なくとも１個の端部材を含み、該開口の各
々に１本のチューブの一端が位置される。端部材が一定
距離だけ離間して保持される２個の剛固なプレートの間
に挟まれる弾性材料の層を含む。弾性材料が、該開口内
のチューブの外周面と周囲抑制面の間で、膨張剤の作用
による膨張傾向に抗して２個のプレートにより抑制され
る。
周囲抑制面はシェルの内周面又は端部カバーの内面とす
ることができる。
２個の剛固なプレートの間の間隔は、スペース手段によ
り画成される。スペース手段はシェル内若しくはシェル
上又は端部カバー内又は端部カバー上に配置されること
ができる。例えば、スペース手段は、シェル内の支持板
、シェル若しくは端部カバー上の少なくとも１個の肩部
、出っ張り又はスピゴット（ｓｐｉｇ＋ｔ；管端）に取
り付けられる少なくとも１個の距離チューブを含むこと
ができる。選択的又は付加的に、２個の剛固なプレート
の間隔が、チューブの外面とプレートの開口の周面との
間の摩擦係合により画成されることができる。
弾性材料は、好ましくは、抑制されない場合に膨張剤に
接触して、典型的には少なくとも体積２５％の程度の量
だけ膨張するものである。しかしながら、２個のプレー
ト、外周面及び抑制面により課される抑制のために、弾
性材料は単に僅かに膨張する。膨張剤によるこの僅かの
膨張の結果、弾性材料は、各剛固なプレートと周囲抑制
面との間及び剛固なプレートとチューブ端部外面との間
に、良好なシールを形成する。
周囲抑制面は、溝等の形成部（　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）
を備えることができる。形成部は弾性材料の層の外周の
すぐ近くに隣接して配置される。弾性材料は、膨張剤に
接触するとすぐに膨張し、そしてその外周が形成部の形
状にほぼ補足的（ｃｏＩｌｐｌｅ鳳ｃ＋＋ｔ１ｒｙ）な
形状を取る。例えば形成部が溝を含む場合、膨張すると
き、弾性材料の外周は、すくなくとも一部が溝を満たす
リプを備えて成形される。
本発明の他の特徴によると、熱交換器の組立方法が、チ
ューブの端部を２個の剛固なプレートの間に挟まれた弾
性材料の層から成る端部材の各開口内に配置し、シェル
内にチューブ及び端部材を配置し、弾性材料に膨張剤を
加え、弾性材料に膨張する傾向を生じさせ、所定の距離
だけ離間された剛固なプレート、周囲抑制面及び端部材
内のチューブの外面により弾性材料がその全量を膨張す
ることを抑制される。
周囲抑制面が、熱交換器のシェル又は端部カバーの内面
であることができる。
膨張剤は、エンジンオイルのような石油ベース流体（ｐ
ｅｔｒｏｌｅ＋＋ｍ　ｂａｓｓｄ　ｆｌｕｉｄ）であり
得る。チューブ及び端部材はシェル内に配置され得る。
端部カバーは所定位置に置かれる。熱交換器は、弾性材
料が膨張するが膨張することを抑制されそれ故圧縮状態
に置かれることを生じるのに充分な時間の間膨張剤で満
たされる。圧縮状態の弾性材料は、端部材とチューブ端
との間に及び端部材と抑制面との間に良好なシールを形
成する。抑制面はシ工ル又は端部カバー上にあり得る。
（実施例） 本発明の実施例が添付の図面を参照し事例の方法により
以下に記述される。
第１図に示される熱交換器は、チューブ２の束（明瞭に
するために単に２本が示される）を収容する管状シェル
１を含む。チューブ２の端部は端部材３の開口内に保持
される。熱交換器はまた端部カバー９を含む。端部カバ
ー９はシェル１にボルト１２により固着される。ボルト
１２はシエル１に形成された７ランジ１０及び端部カバ
ー９に形成された７ランジ１ｌを通る。端部材３は、２
個の剛固な金属プレート５、６の間に挟まれた弾性材料
４、例えばエチレンプロピレン（．ＥＰ；ｓ｝ｈｙｌｅ
ｎｅ　ｐｒｏｐｙｌｅ＋＋ｅ）エラストマの層を含むｏ
第１図に見られるように、端部材３はシエル１の端部に
そしてシェル１内に配置される。内方プレート６は、単
に１本示される距離（ｄｉｓｔｘｏｃｅ）チューブ８の
先端にもたれて静止する。距離チューブ８は、シエルｌ
内の１個のみ示される支持板１７上に位置される。各々
の距離チューブ８は、熱交換チューブ２の１本を同心状
に包む。端部材３の外方プレート５は、端部カバー９上
の肩部７にもたれて静止する。距離チューブ８の先端と
肩部７が２個の剛固なプレート５、６の間の間隔を画成
する。
第１図に示されるように熱交換器が組立られるとき、そ
れは石油ベース（ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｂａｓｅｄ）オ
イルで満たされる。そのオイルは、剛固なプレート５、
６の開口、及びチューブ，２の端部の周囲を通り、そし
て端部材３の外周とシエルｌの内周面の間の間隙１３内
へ漏れる。弾性材料４は膨張し始めるが、Ｕ＋ユーブ８
の先端及び端部カバー９の肩部７にもたれて静止する剛
固なプレート５、６、弾性材料４の外周に係合するシエ
ル１の内周抑制面２０、並びに弾性材料４の開口の内周
面に係合するチューブ２の端部の外周面により、膨張す
ることを阻止される。弾性材料４はこのようにして圧縮
され、端部材３及びシエル１の間並びにチューブ２の端
部にシールが形成される。正確なシールが生じることを
確実にするため充分に長い所定期間の後に、熱交換器は
オイルを空にされ、使用に供される。
第２図に示される本発明の第２実施例も同様に、便宜の
ために１本のみが図示されるチューブ２の束を収容する
外方円筒形シェルｌから成る熱交換器を含む。チューブ
２は、１個のみが図示される支持板１７上に配置される
。距離チューブ８がまた第１図に示される実施例におけ
ると同様に設けられる。
チューブ２の端部は、第１図に示されるものと同様の２
個の剛固な金属プレート５、６の間に挟まれる弾性材料
４の層から成る端部材３の開口に位置される。
チューブ２の端部が開口内に位置された後、端部材３内
に位置される各チューブ２の端部が適当な成形工具によ
り拡張され拡張部１５を形成する。
各チューブ２の先端は更に拡張されベル（ｂｅｌｌ；釣
り鐘）状部ｌ４を形成する。ベル状部１４に対して隣接
するプレート５が衝合関係にされる。チュ一ブ２の端部
の拡張及びベル状部１４の形成は、チューブ２の拡張部
の外面を剛固なプレート５、６の開口の内方縁に堅固に
摩擦係合させ、このことにより２個のプレートの間の間
隔が最初に画成される。
端部材３の外周面はシェル１の内側に密接に摺動し嵌合
される。
熱交換器が第２図に示されるように組立られ、端部カバ
ーが嵌合されたとき、熱交換器はオイルで満たされる。
オイルは、プレート５、６の縁を通り徐々に漏れて弾性
材料４に接触する。弾性材料４は膨張を始めるが、２個
のプレート５、６、端部材３の縁におけるシエルｌの内
濁抑制面との保合、及び開口における各チューブ２の拡
張部の外周面によって充分に膨張することを妨げられる
。
内方プレート６は距離チューブ８の先端との保合により
しっかり保持され、外方プレート５は膨張部１５及びベ
ル状部１４との摩擦係合によりしつかり保持される。そ
れ故弾性材料４は圧縮され、チューブ２の拡張部の外面
及びシエルｌの内面に対して良好なシールが形成される
。また、第１実施例の場合と同じく、適当な時間の後、
熱交換器はオイルを空にされ、使用に供され得る。
第２実施例の変形が第３図に示される。第３図は第２図
の円で囲まれｔ；部分の拡大されたものである。この変
形において内周抑制面２０は２本の溝１８を形成される
。溝１８の各々は、シェル１の全周に伸長する。端部材
３の弾性材料４は、シェル１の内側の所定位置に置かれ
たとき、円滑な、ほぼ円筒形の外周面を有するが、膨張
剤のオイルに接触すると、ほぼ補足形状を取る。第３図
に見られるように、２個のリブ１９が弾性材料４の外周
に形成され、溝の縁が弾性材料４に食い込み、良好なシ
ール係合を提供する。
上述の熱交換器は、オイル冷却器を含むことができ、所
望の烏好なシールを保持するように、弾性材料４がオイ
ルに連続的に接触され、連続的に膨張するようにできる
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の＠１実施例の熱交換器の端部を通る長
手方向断面図、第２図は本発明の第２実施例の熱交換器
のシェルの端部の一部分を通る長手方向断面図、第３図
は本発明の第２実施例の変形の拡大図である。 １・・・シェル、　　　　　　２・・・チューブ、３・
・・端部材、　　　　　４・・・弾性材料、５、６・・
・プレート、 ８・・・距離チューブ（スペース手段）、９・・・端部
カバー　　　　１０、１１・・・フランジ、１４・・・
ベル状部、　　　　１５・・・拡張部、１７・・・支持
板、　　　　　１８・・・溝、ｌ９・・・リブ、　　　
　　２０・・・周囲抑制面。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、シェル（１）、シェル（１）内に配置される複数の
    チューブ（２）、及びシェル（１）の一端に配置され開
    口を備える少なくとも１個の端部材（３）を含み、該開
    口の各々に１本のチューブ（２）の一端が位置される熱
    交換器にして、 端部材（３）が一定距離だけ離間しで保持される２個の
    剛固なプレート（５、６）の間に挟まれる弾性材料（４
    ）の層を含み、弾性材料（４）が、該開口内のチューブ
    （２）の外周面と周囲抑制面（２０）の間で、膨張剤の
    作用による膨張傾向に抗して該２個のプレート（５、６
    ）により抑制されることを特徴とする熱交換器。 ２、請求項１に記載の熱交換器にして、周囲抑制面（２
    ０）がシェル（１）の内周面から成ることを特徴とする
    熱交換器。 ３、請求項１に記載の熱交換器にして、周囲抑制面（２
    ０）が端部カバー（９）の内周面から成ることを特徴と
    する熱交換器。 ４、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の熱交換器に
    して、スペース手段（８、７；８、１４）が設けられ、
    該スペース手段により２個の剛固なプレート（５、６）
    の間の間隔が画成されることを特徴とする熱交換器。 ５、請求項４に記載の熱交換器にして、スペース手段（
    １、１４）がシェル（１）内又はシェル（１）上に配置
    されることを特徴とする熱交換器。 ６、請求項４又は５のいずれか１項に記載の熱交換器に
    して、スペース手段（７）が端部カバー（９）内又は端
    部カバー（９）上に配置されることを特徴とする熱交換
    器。 ７、請求項４、５又は６のいずれか１項に記載の熱交換
    器にして、スペース手段がシェル（１）内の支持板（１
    ７）に取り付けられる少なくとも１個の距離チューブ（
    ８）を含むことを特徴とする熱交換器。 ８、請求項４、５又は６のいずれか１項に記載の熱交換
    器にして、スペース手段がシェル（１）上の少なくとも
    １個の肩部、出っ張り又はスピゴットを含むことを特徴
    とする熱交換器。 ９、請求項４、５又は６のいずれか１項に記載の熱交換
    器にして、スペース手段が端部カバー（９）上の少なく
    とも１個の肩部、出っ張り又はスピゴットを含むことを
    特徴とする熱交換器。 １０、請求項１、２又は３のいずれか１項に記載の熱交
    換器にして、２個の剛固なプレート（５、６）の間隔が
    、チューブ（２）の外面とプレート（５、６）における
    開口の周面との間の摩擦係合により画成されることを特
    徴とする熱交換器。 １１、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の熱交換
    器にして、周囲抑制面（２０）が溝（１８）等の形成部
    を備え、弾性材料（４）が膨張剤の接触するほぼ補足的
    形状を取ることを特徴とする熱交換器。 １２、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の熱交換
    器にして、弾性材料（４）が、抑制されない場合に体積
    において少なくとも２５％程度の量だけ膨張剤に接触し
    膨張するものであることを特徴とする熱交換器。 １３、請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の熱交換
    器にして、膨張剤が石油ベース流体であることを特徴と
    する熱交換器。 １４、熱交換器の組立方法にして、 チューブ（２）の端部を、２個の剛固なプレート（５、
    ６）の間に挟まれた弾性材料（４）の層から成る端部材
    （３）の各開口内に配置し、 シェル（１）内にチューブ（２）及び端部材（３）を配
    置し、弾性材料（４）に膨張剤を加え、弾性材料（４）
    に膨張する傾向を生じさせ、所定の距離だけ離間された
    剛固なプレート（５、６）、周囲抑制面（２０）及び端
    部材（３）内のチューブ（２）の外面により弾性材料（
    ４）の全量が膨張することを抑制されることを特徴とす
    る組立方法。 １５、熱交換器の組立方法にして、 チューブ（２）の端部を、２個の剛固なプレート（５、
    ６）の間に挟まれた弾性材料（４）の層から成る端部材
    （３）の各開口内に配置し、 シェル（１）内にチューブ（２）及び端部材（３）を配
    置し、 少なくとも部分的にシェル（１）をエンジンオイルのよ
    うな石油ベース流体から成る膨張剤で満たし、 石油ベース流体を弾性材料（４）に接触して保持し、該
    弾性材料（４）は膨張しようとするが膨張することを抑
    制され、剛固なプレート（５、６）、周囲抑制面（２０
    ）及び端部材（３）におけるチューブ（２）の外面に係
    合して圧縮状態に置かれることを起こすに充分な時間だ
    け保持し、プレート（５、６）は所定距離だけ離間され
    ることを特徴とする組立方法。 １６、請求項１４又は１５のいずれか１項に記載の熱交
    換器の組立方法にして、周囲抑制面が、溝（１８）のよ
    うな少なくとも１つの形成部を具備し、膨張剤が弾性材
    料をしてリブ（１９）のような補足形状を取ることを特
    徴とする組立方法。
JP2080545A 1989-03-28 1990-03-28 熱交換器 Pending JPH02290499A (ja)

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GB898906908A GB8906908D0 (en) 1989-03-28 1989-03-28 Heat exchanger
GB8906908.2 1989-03-28

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ID=10654016

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US (1) US5036912A (ja)
EP (1) EP0390429A3 (ja)
JP (1) JPH02290499A (ja)
GB (1) GB8906908D0 (ja)

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EP0390429A3 (en) 1991-07-03
US5036912A (en) 1991-08-06
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