JPH0440637B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は多管式熱交換器に関する。

型の熱交換器は、少くとも１つの管板を有する
シエルを備え、開放端をもつ管が接合部例えば溶
接によつて管板に固着されている。使用中、第１
の流体を通し、第２の流体をシエルに通し、流体
間の熱伝達が行なわれる。このような熱交換器の
１つの応用例は発電高速原子炉についてであり、
この原子炉では、炉心で発生した熱によつて加熱
（最も実用的な設計の場合によは間接的に）され
た液体ナトリウム金属を熱交換器のシエルに流
し、水を管に流し、シエルの中の液体ナトリウム
から伝達された熱によつて水を蒸発させ、引き続
いて、タービンを使用して発電するために蒸気を
過熱する。この例では、蒸発器として役立つこの
ような熱交換器では、管と上部管板との接合部
を、シエルの中のナトリウムの液面の上に不活性
の保護ガスを閉じ込めることによつて保護してナ
トリウムと接合部との直接接触を回避するのが普
通である。これにもかかわらず、経験上、接合部
が溶接である場合には、接合部に切裂が発生し、
高圧水がこの切裂から漏れて保護ガス中のナトリ
ウム蒸気と反応し、不純物が増してナトリウムを
許容できない程度まで汚染することがわかつた。
保護されない溶接部が漏れを発生する場合には、
関連した蒸気管を栓で寒ぐことによつて蒸気管を
余計なものにするのが普通のやり方であるが、多
数の管を余計なものにしなければならなかつた場
合には、熱交換器は効率を失う。従つて、栓で寒
ぐことに頼らねばならない代りに、欠陥接合部が
発生する場合修理を行なうことができることは明
らかに有利である。

英国特許第2032559Aは、管と管板との１つ以
上の欠陥接合部が多管式熱交換器に発生する場合
に修理を行う方法を開示しており、この方法は、
欠陥接合部をもつ管の中に管状スリーブを挿入
し、スリーブの端領域を管および管板に密封的に
接合して欠陥接合部を橋渡しすることからなる。
この英国特許に開示されているかかる接合を達成
する方法の例は、爆圧接およびろう付けである。
英国特許に開示されている特定な構造では、スリ
ーブの上端を爆圧接によつて上部管板に密封的に
接合し、スリーブの下端を高温ろう付けによつて
関連した管に密封接合する。ろう付けのために、
スリーブの下端に、例えば、２つのランドを形成
し、ランドを管の中へ自由にすべり込ませるのに
十分な隙間を設ける。例えば、ランドの間にろう
付材料を入れるための２つの溝がある。管の中に
スリーブを挿入するのに先立つて管の内壁をきれ
いにし、挿入後、スリーブの下端をロールすえ込
みによつて半径方向に拡張させてスリーブのラン
ドと管との間に、溶融ろう付材料を収容するい毛
細隙間を形成する位置にランドを持ち来たすよう
にする。この隙間は重要であり、修理を行なうた
びにロールすえ込みによつて絶対確実性を再現し
にくい。

本発明の目的は、管と管板との接合部の保護と
関連して、或は管と管板との欠陥接合部をもつ熱
交換器の修理と関連してろう付接合をうまく容易
に行なえる条件を達成することにある。

管と管板との接合部がわるくなる問題に対する
他の対策として、これらの接合部を最初から保護
し、これはこのような保護をもつように熱交換器
を設計することによつて達成される。かくして、
欠陥が起つた後、停止時間を伴つて又修理が始ま
る前に、さらに追加の材料費で液を抜いたり掃除
したりする必要性をもつてかつ正常な管と管板と
の接合部に加えて更に接合部を作る必要性をもつ
てスリーブを組込まなければならないのに代つ
て、熱交換器の設計に当つて上述のようなスリー
ブを設ける対策を採用するのが有利である。

本発明によれば、管と各管板との間に接合部を
もつ多管式の熱交換器は、各管の中に、各管と少
くとも１つの管板との間を接合部を橋渡しする管
状スリーブを有し、各スリーブの端領域はスリー
ブの一端において管に、又スリーブの他端におい
て管板に夫々密封的に固着され、各管はその内面
にテーパを有し、各スリーブは夫々の管と合致す
るスリーブの端に又はその近くにおいて、その外
面に整合するテーパを有し、各スリーブにはその
テーパ面に少くとも１つのいランドを少くとも１
つの溝が形成され、テーパ面を係合させて各スリ
ーブを夫々の管に取付け、溝によつて作られたい
面間の隙間に収容されたろう付材料で各スリーブ
と各管との間にろう付接合部を作り、これによつ
て、管と管板との間の接合部を個々に保護する。

本発明の他の観点によれば、多管式熱交換器の
管と管板との間の欠陥接合部を修理する方法は、
欠陥接合部をもつた管と管の中に欠陥接合部を橋
渡しするように用いられるスリーブの一端との間
にろう付接合部を作ることからなり、管の内面に
テーパを設け、このテーパはスリーブの端で又は
端近くにおいてスリーブの外面に設けられたテー
パと整合し、スリーブのテーパ面は少なくとも１
つのランドと少くとも１つの溝を有し、テーパ面
を係合させてスリーブを管の中に取付け、溝に入
れたろう付材料でスリーブの端で又はその近くに
おいて管とスリーブとの間にろう付接合を行なう
ことを特徴とする。

テーパ面を設けることによつて、スリーブの直
径と管の直径との間に相当広範囲の公差があるよ
うにスリーブと管とを組立てることができる。唯
一の変形は、スリーブの管板側の端を管板の外面
から離す量である。しかしながら、爆圧接の技術
はかかる変量が大きすぎないことを条件にかかる
変量を受け入れるに十分融通性をもつている。

今、代表的な修理の実施例を添附図面を参照し
て例示として説明する。

管板１はその管２を有し（管の１つの一部が図
示されている）、管２は、管板１のボア４と一致
するように溶接３によつて管板１に固着されてい
る。溶接３がわるくなると、下端だけが示されて
いるスリーブ５（その上端は爆圧接（図示せず）
のような手段によりボア４の上端で管板１に固着
されている）が欠陥溶接又は接合部を橋渡しして
管を引き続いて使用できるようにする位置に置か
れ、かくして、管２を栓で寒ぐことの必要性を回
避する。管２を機械加工してテーパ面６を作り、
適当な機械加工技術によつて管２の内側から材料
を除去する。スリーブ５の外面も機械加工して整
合するテーパ面７を作る。整合度は高くなるよう
に入念に調整される。スリーブの機械加工は、ス
リーブ５の下端にランド８を残し、又テーパ面７
にろう付材料の溝９を残すように行なわれる。ラ
ンド８の高さはテーパ面６とランド８の上のテー
パ部分との間に平行な毛管隙間１０を決定し、ろ
う付けが行なわれるとき、この毛管隙間に溶融ろ
う付材料を満して、必要とされる密封接合を行な
う。ランド８の高さは普通の機械加工法によつて
精密に調整しうるから、毛管隙間１０を均一にす
ることができ、テーパ面６，７を係合させると
き、組立後ロールすえ込みを伴つた以前の技術で
は有してない特徴を接合部毎に予言することがで
きる。

更に別の利点として、本発明によれば、機械加
工後の管の最も弱い部分は、接合がなされた後ス
リーブで保護されるレベルに配置され、これに対
してロールすえ込みを伴う以前の技術では、管の
最も弱い部分は接合後スリーブの下端より下のレ
ベルにあり、而して保護されない。その上、以前
の技術で機械加工すると切欠きが残り、これは保
護されないばかりか、引き続いて行なわれる作業
中応力集中部として働らいてしまう。しかしなが
ら、テーパ加工法では、以前の技術で残してしま
うようなその後の応力集中として働らく切欠きを
残さない。

図面を参照して説明した修理技術は、正常な管
と管板との各接合部を、夫々の管に挿入され、接
合部を橋渡しし、かつ一端が管に、他端が管板に
密封的に固着されたスリーブで保護し、かくし
て、漏れに対して二重の保護を与える熱交換器を
製造することができるように容易に変更しうる。
熱交換器の製造法では、管とスリーブに、高い正
確度と再現性を与える一定な生産成形法によつて
整合テーパ、スリーブランド、溝および毛管隙間
を作ることができる。その上、ろう付接合部が工
場での入念な制御条件のもとに作られ、スリーブ
の両接合部をそのまま周知の工場技術によつて検
査することができる。

テーパ角度が大きすぎると、管が不当に弱くな
るから、選定されるテーパ角度は管の肉厚で決ま
る。約92゜（即ち、管壁の線から1゜）の円錐狭角が
多くの場合満足すべきものである。しかし、他の
テーパ角度を用いても良い。テーパ面の長さはろ
う付接合部の漏れ止めを保証とするように選定さ
れる。

ランド８の高さは、ろう付材料の最適な毛細隙
間１０作るため0.013mm乃至0051mmであるべきで
ある。

【図面の簡単な説明】

添附図面は多管式熱交換器の管と管板との接合
部を示す断片的な断面側面図。 １……管板、２……管、３……接合部、５……
スリーブ、６……テーパ内面、７……テーパ外
面、８……ランド、９……溝、１０……隙間。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 管２と多管板１との間に接合部３をもち、各
   管２の中に、各管２と少なくとも１つの管板１と
   の間の接合部３を橋渡しする管状スリーブ５を有
   し、各スリーブは、その一端に又は一端近くにお
   いて、各スリーブの表面に形成された少なくとも
   １つのランド８と、少なくとも１つの溝９とを有
   し、各スリーブ５は、管２の内面６とスリーブ５
   の外面７の間に隙間１０が形成されるように、各
   管に挿入され、ろう付接合部が、溝９内に収容さ
   れたろう付材料によつて、前記内面６と前記外面
   ７の間につくられ、スリーブ５の他端は、スリー
   ブ５を一端で管２に、他端で管板１に密封的に固
   着するように、爆発溶接により管板１に結合さ
   れ、それによつて管２と管板１の間の接合部３を
   保護する多管式熱交換器において、 各管２はテーパ内面６を有し、且つ各スリーブ
   ５は、管２へのスリーブ５の挿入の際、ランド８
   と前記テーパ内面６との間で係合が行われるよう
   に前記ランド８にテーパをつけるため、その外面
   ７上において整合するテーパ７を有することを特
   徴とする多管式熱交換器。 ２ 各管２のテーパ内面６は約2゜の円錐挾角であ
   る特許請求の範囲第１項に記載の熱交換器。 ３ ランド８の高さは、0.013mm乃至0.051mmであ
   る、特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の熱
   交換器。 ４ 多管式熱交換器の管２と管板１との間の欠陥
   接合部３を修理するに当たつて、一端に又は一端
   近くにおいて、外面７上に形成された少なくとも
   １つのランド８と、少なくとも１つの溝９とを有
   する管状スリーブ５を、管２に挿入し、スリーブ
   は欠陥接合部３を橋渡しし、爆発溶接によりスリ
   ーブ５の一端を管板１に密封的に結合し、管２の
   内面６とスリーブの外面７との間に設けた隙間１
   ０においてろう付接合部を作り、スリーブ５を他
   端で管２に密封的に固定し、それによつて、接合
   部３を保護し、且つろう付材料によつて前記内面
   及び外面を一緒にろう付する方法において、 前記ろう付接合部を作る工程は、管２の内面６
   にテーパを形成し、スリーブ５の外面７に整合す
   るテーパを形成し、かくして、前記ランド８にテ
   ーパをつけ、前記ランド８と前記管２のテーパ内
   面６との間で係合が行われて前記隙間１０を形成
   するまで、スリリーブ５を管２内へ挿入する工程
   を含むことを特徴とする修理方法。 ５ 約2゜の円錐挾角のテーパで前記テーパ内面を
   つくることを特徴とする、特許請求の範囲第４項
   に記載の方法。 ６ 0.013mm乃至0.051mmの高さで前記ランドをつ
   くることを特徴とする、特許請求の範囲第４項又
   は第５項に記載の方法。